(57)【要約】      （修正有）【課題】デコイビア及び機能ビアを形成するための方法を提供する。【解決手段】第１の金属部分を含む複数の金属部分を有する第１の相互接続層と、第２の金属部分を含む複数の金属部分を有する第２の相互接続層と、第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層と、前記第１の金属部分及び前記第２の金属部分に結合される機能ビアと、前記機能ビアの周りの保護領域におけるデコイビアとを備える、半導体デバイスを提供する。前記デコイビアは、前記第１の金属部分及び前記第３の金属部分に結合される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デコイビア及び機能ビアを形成する方法であって、
第１の相互接続層の金属部分と第２の相互接続層の一部分との間に機能ビアを形成する工程と、
前記第１の相互接続層の前記金属部分と第３の相互接続層の金属部分との間の保護領域においてデコイビアを形成する工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記第１の相互接続層は前記第２の相互接続層の上にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の相互接続層は前記第３の相互接続層の上にある、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の相互接続層は第１の誘電体層において複数の金属部分を形成する工程により形成され、前記第２の相互接続層は第２の誘電体層において複数の金属部分を形成する工程により形成され、前記第３の相互接続層は第３の誘電体層において複数の金属部分を形成する工程により形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の相互接続層が形成された後に前記機能ビアが形成される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の相互接続層の前記部分はタブを有するバスであり、前記機能ビアは前記タブに接触する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記デコイビアは前記機能ビアに隣接して整列される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の誘電体層における前記複数の金属部分は銅を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記機能ビアに直に隣接する冗長ビアのために利用できる空間は存在しない、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の相互接続層においてビアのために利用できる空間は前記保護領域には存在しない、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
半導体デバイスであって、
第１の金属部分を含む複数の金属部分を有する第１の相互接続層と、
第２の金属部分を含む複数の金属部分を有する第２の相互接続層と、
第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層と、
前記第１の金属部分及び前記第２の金属部分に結合される機能ビアと、
前記機能ビアの周りの保護領域におけるデコイビアとを備え、前記デコイビアは、前記第１の金属部分及び前記第３の金属部分に結合される、半導体デバイス。
【請求項１２】
前記第１の相互接続層は前記第２の相互接続層の上にある、請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１３】
前記第１の相互接続層は前記第３の相互接続層の上にある、請求項１１に記載の半導体デバイス。
【請求項１４】
前記第１の金属部分はタブを有するバスを備え、前記機能ビアは前記タブに結合される、請求項１３に記載の半導体デバイス。
【請求項１５】
前記デコイビアは前記タブに結合される、請求項１４に記載の半導体デバイス。
【請求項１６】
前記機能ビアは前記タブの底面から延び、前記デコイビアは前記タブの上面に接触する、請求項１５に記載の半導体デバイス。
【請求項１７】
前記デコイビアは前記機能ビアに隣接して整列される、請求項１６に記載の半導体デバイス。
【請求項１８】
前記機能ビアに直に隣接するビアのために利用できる空間は存在しない、請求項１７に記載の半導体デバイス。
【請求項１９】
第１の金属部分を含む複数の金属部分を有する第１の相互接続層を形成する工程と、
前記第１の相互接続層の上に第１の層間誘電体を形成する工程と、
前記第１の層間誘電体の上に第２の金属部分を備える複数の金属部分を有する第２の相互接続層を形成する工程であって、前記第２の相互接続層の形成中に、前記第２の金属部分から前記第１の金属部分まで前記第１の層間誘電体を貫通する機能ビアを形成する、前記工程と、
前記第２の相互接続層の上に第２の層間誘電体層を形成する工程と、
前記第２の層間誘電体層の上に、第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層を形成する工程であって、前記第３の相互接続層の形成中に、前記第３の金属部分から前記第２の金属部分まで前記第２の層間誘電体層を貫通するデコイビアを形成する工程と、を備え、
前記デコイビアは前記機能ビアの保護領域内に位置する、方法。
【請求項２０】
前記機能ビアに加え、前記第２の相互接続層においてビアのために利用できる空間は前記保護領域には存在しない、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビアに関し、より詳細には故障を回避するために使用されるビアに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスでは、導体の側面から横方向にタブが延びていることが多い。これらの導体は、問題になるほどの電圧降下を引き起こすことなく比較的高い電流を伝搬することが可能であるように、抵抗を低くするために比較的広いため、バスとみなされることが多い。所与の技術について、所与の金属レベルにおける線の深度は同じであり、それによって、幅は単位長さ当たりの抵抗を求める上での変数になる。
【０００３】
なお、先行技術文献である特許文献１には、半導体チップの相互接続構造について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許５，４３９，７３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バスの幅が増大すると抵抗は低減するが、より大きな面積が必要となり、また必然的にビアにおいて応力によってボイドが生じる危険性が増大する。この応力がビア故障を含むさまざまな故障をもたらす可能性がある。ビア故障は発生する確率は低いものであり得るが、所与の半導体デバイス上には多くの場合、数百万個のビアが存在する。結果として、少なくとも１つのビア故障が起こる可能性は比較的高くなる。したがって、２つのビアが同じ場所において故障する可能性は低いということに鑑みて、冗長なビアを提供することが一般的となっている。ビアがタブ上にある状況では、冗長ビアに対する選択肢は限られている。他方、タブ上にビアを配置することで、幅が広く、より多くの空孔を生じるバスからビアを遠ざけることにより、本来備わっている保護が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、デコイビア及び機能ビアを形成する方法であって、第１の相互接続層の金属部分と第２の相互接続層の一部分との間に機能ビアを形成する工程と、前記第１の相互接続層の前記金属部分と第３の相互接続層の金属部分との間の保護領域においてデコイビアを形成する工程とを備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記第１の相互接続層は前記第２の相互接続層の上にある、ことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記第１の相互接続層は前記第３の相互接続層の上にある、ことを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記第１の相互接続層は第１の誘電体層において複数の金属部分を形成する工程により形成され、前記第２の相互接続層は第２の誘電体層において複数の金属部分を形成する工程により形成され、前記第３の相互接続層は第３の誘電体層において複数の金属部分を形成する工程により形成される、ことを要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の方法において、前記第２の相互接続層が形成された後に前記機能ビアが形成される、ことを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の方法において、前記第１の相互接続層の前記部分はタブを有するバスであり、前記機能ビアは前記タブに接触する、ことを要旨とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の方法において、前記デコイビアは前記機能ビアに隣接して整列される、ことを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の方法において、前記第１の誘電体層における前記複数の金属部分は銅を含む、ことを要旨とする。
【００１１】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の方法において、前記機能ビアに直に隣接する冗長ビアのために利用できる空間は存在しない、ことを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の方法において、前記第１の相互接続層においてビアのために利用できる空間は前記保護領域には存在しない、ことを要旨とする。
【００１２】
請求項１１に記載の発明は、半導体デバイスであって、第１の金属部分を含む複数の金属部分を有する第１の相互接続層と、第２の金属部分を含む複数の金属部分を有する第２の相互接続層と、第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層と、前記第１の金属部分及び前記第２の金属部分に結合される機能ビアと、前記機能ビアの周りの保護領域におけるデコイビアとを備え、前記デコイビアは、前記第１の金属部分及び前記第３の金属部分に結合されることを要旨とする。
【００１３】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の半導体デバイスにおいて、前記第１の相互接続層は前記第２の相互接続層の上にある、ことを要旨とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の半導体デバイスにおいて、前記第１の相互接続層は前記第３の相互接続層の上にある、ことを要旨とする。
【００１４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の半導体デバイスにおいて、前記第１の金属部分はタブを有するバスを備え、前記機能ビアは前記タブに結合される、ことを要旨とする。
【００１５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の半導体デバイスにおいて、前記デコイビアは前記タブに結合される、ことを要旨とする。
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の半導体デバイスにおいて、前記機能ビアは前記タブの底面から延び、前記デコイビアは前記タブの上面に接触する、ことを要旨とする。
【００１６】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の半導体デバイスにおいて、前記デコイビアは前記機能ビアに隣接して整列される、ことを要旨とする。
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の半導体デバイスにおいて、前記機能ビアに直に隣接するビアのために利用できる空間は存在しない、ことを要旨とする。
【００１７】
請求項１９に記載の発明は、第１の金属部分を含む複数の金属部分を有する第１の相互接続層を形成する工程と、前記第１の相互接続層の上に第１の層間誘電体を形成する工程と、前記第１の層間誘電体の上に第２の金属部分を備える複数の金属部分を有する第２の相互接続層を形成する工程であって、前記第２の相互接続層の形成中に、前記第２の金属部分から前記第１の金属部分まで前記第１の層間誘電体を貫通する機能ビアを形成する、前記工程と、前記第２の相互接続層の上に第２の層間誘電体層を形成する工程と、前記第２の層間誘電体層の上に、第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層を形成する工程であって、前記第３の相互接続層の形成中に、前記第３の金属部分から前記第２の金属部分まで前記第２の層間誘電体層を貫通するデコイビアを形成する工程と、を備え、前記デコイビアは前記機能ビアの保護領域内に位置することを要旨とする。
【００１８】
請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の方法において、前記機能ビアに加え、前記第２の相互接続層においてビアのために利用できる空間は前記保護領域には存在しない、ことを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態による半導体デバイスの上面図。
【図２】図１の半導体デバイスの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は例として示されており、添付の図面によって限定されない。図面において、同様の参照符号は類似の要素を示す。図面内の要素は簡潔かつ明瞭にするために示されており、必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。
【００２１】
半導体デバイスは、タブを有するバスを備え、タブ上に故障しやすいビアを有する。半導体デバイスは第１の金属相互接続層、第２の金属相互接続層、及び第３の相互接続層を用いて構築される。故障しやすいビアが、第２の相互接続層の一部である金属部分と第１の相互接続層の一部である金属部分との間に接続される。保護領域内において、この故障しやすいビアに近接してデコイビアが整列され、第１の相互接続層の一部である金属部分と第３の相互接続層の一部である金属部分との間に接続される。デコイビアは一方の端部において、故障しやすいビアが接続されているのとは異なる相互接続層に接続されるが、これら２つのビアは第１の相互接続層の部分との共通の接続を有し、それによって、デコイビアは空孔のゲッタリング効果を生じ、したがって、第１の相互接続層から空孔が生じるときに、故障しやすいビアを保護する。このことは、図面及び以下の記載を参照することによってより良好に理解される。
【００２２】
図１には、その側面から横方向に延びるタブ１４を有するバス１２を有する半導体デバイスが示されている。バス１２の幅は、タブ１４の２倍以上であってもよい。タブ１４に隣接するバス１６も示されている。事実上、バス１６はタブ１４がバス１２の側面からさらに横方向に延びることを妨げる。タブ１４には上方向に延びるデコイビア１８及び下方向に延びる機能ビア２０の両方が接続されている。一代替形態として、デコイビア１８が下方向に延びる一方で機能ビア２０が上方向に延びてもよい。
【００２３】
図２には、タブ１４を含むバス１２を通り、したがってデコイビア１８、デコイビア２０、及びバス１６も通る半導体デバイス１０の断面が示されている。金属部分２２、２４、２６、２８、及びビア充填物３０ビア、３２も示されている。バス１２及び１６が相互接続層３４に形成されている。金属部分２２及び２４は相互接続層３６に形成されている。金属部分２６及び２８は相互接続層３８に形成されている。基板４０、基板４０の上のアクティブ回路層４２、アクティブ回路層４２の上の層間誘電体（ＩＬＤ）４４、相互接続層３６が中に形成される誘電体層５０、相互接続層３４と３６との間のＩＬＤ４６、相互接続層３４が中に形成される誘電体層５２、相互接続層３４と３８との間のＩＬＤ４８、及び、相互接続層３８が中に形成される誘電体層５４も示されている。ＩＬＤ４８にビア開口を形成し、これをビア充填物３２で充填することによって、ビア１８が形成される。ビア充填物３２の上に、かつ当該ビア充填物３２と接触して金属部分２６が形成される。同様に、ＩＬＤ４６にビア開口を形成し、これをビア充填物３０で充填することによって、ビア２０が形成される。相互接続層３４の一部であるバス１２は、ビア充填物３０の上に、かつ当該ビア充填物３０に接触して形成される。バス１２は、金属部分２４が行うように信号を搬送する回路機能を実行し、それが機能ビア２０の名称の所以になっている。他方、金属部分２６は追加の回路にはさらに接続されず、それがデコイ（囮）ビア１８の名称の所以になっている。ビア充填物３０及びビア充填物３２は、例えばデュアルダマシンパターニングにおいて、それぞれ相互接続層３４及び３８と同時に形成されることができる。
【００２４】
図１及び図２に示されるように、デコイビア１８はビア２０に隣接する位置に整列される。この位置は、バス１２の主要部から生じる空孔の経路にあるため、効果的な位置である。デコイビア１８によるこれらの空孔のゲッタリングによって、ビア１８とバス１２との間に開口が生じ得るが、デコイビア１８は機能ビアではなく、この回路は電流路の提供をビア１８に依拠していないため、そのことは問題でない。ビア２０と金属部分２４との間の界面までの経路上にある空孔は、機能ビア２０ではなくデコイビア１８に集まる。金属部分２２が存在するため、機能ビア２０に直接隣接する、バス１２の下の冗長ビア又はデコイビアは、可能でない。これは、機能ビア２０が接続される相互接続層とは異なる相互接続層間にデコイビアを提供することができることの価値を示している。同じく図２に示されているように、ビア２０の反対の側にデコイビア又は冗長ビアのために利用可能な空間は存在しない。金属部分２４とアクティブ回路層４２との間に接続されるデコイビアを有することが有益であり得るが、空孔が幅広のバス１２からタブ１４へと生じるこの例ではデコイビア１８の必要性に取って代わるものではないであろう。
空孔が金属部分２４からビア２０の底部に向かって生じるのではないと仮定すると、ビア２０の直上にデコイビアを追加することが有益な場合があるが、このデコイビアはデコイビア１８に代えて設けられてもよく、デコイビア１８に加えて設けられてもよい。
【００２５】
他方、金属部分２４から生じる空孔は、ビア２０と金属部分２４との間の界面に損傷を与える可能性があり、したがって、金属部分２４上の、機能性ビア２０に近接するが整列はしないデコイビアが有益であろう。この状況では、追加のデコイビアの上に機能ビア２０を積み重ねることは望ましくない。この追加のデコイビアは機能ビアからずらされているべきである。その意図は、過剰な空孔が機能ビアに達することを防止し、したがって、機能ビアを保全するべく、十分にデコイビアを保護することである。保護を提供するのに十分であるこの場所は保護領域と呼ばれる場合がある。したがって、デコイビアは、機能ビアの完全性を維持するべく保護領域に配置される（さらに機能ビアに整列されてもよい）。
【００２６】
これまでで、デコイビア及び機能ビアを形成する方法が提供されたことが理解されるべきである。本方法は、第１の相互接続層の金属部分と第２の相互接続層の一部分との間に機能ビアを形成する工程を備える。本方法は、第１の相互接続層の金属部分と第３の相互接続層の金属部分との間の保護領域内にデコイビアを形成することをさらに備える。本方法は、第１の相互接続層が第２の相互接続層の上にあることをさらに特徴とする。本方法は、第１の相互接続層が第３の相互接続層の上にあることをさらに特徴とすることができる。本方法は、第１の相互接続層が第１の誘電体層において複数の金属部分を形成することによって形成され、第２の相互接続層が第２の誘電体層において複数の金属部分を形成することによって形成され、第３の相互接続層が第３の誘電体層において複数の金属部分を形成することによって形成されることをさらに特徴とすることができる。本方法は、第２の相互接続層が形成された後に機能ビアが形成されることをさらに特徴とすることができる。本方法は、第１の相互接続層の部分がタブを有するバスであり、機能ビアがタブに接触することをさらに特徴とすることができる。本方法は、デコイビアが機能ビアに隣接して整列されることをさらに特徴とすることができる。本方法は、第１の誘電体層における複数の金属部分が銅を含むことをさらに特徴とすることができる。本方法は、機能ビアに直に隣接する冗長ビアを利用できる空間がないことをさらに特徴とすることができる。本方法は、第１の相互接続層における保護領域に、ビアを利用できる空間がないことをさらに特徴とすることができる。
【００２７】
半導体デバイスも開示される。半導体デバイスは、第１の金属部分を有する複数の金属部分を有する第１の相互接続層を備える。半導体デバイスは、第２の金属部分を有する複数の金属部分を備える第２の相互接続層をさらに含む。半導体デバイスは、第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層をさらに含む。半導体デバイスは、第１の金属部分及び第２の金属部分に結合される機能ビアをさらに含む。半導体デバイスは、第１の金属部分及び第３の金属部分に結合される、機能ビアの周りの保護領域におけるデコイビアをさらに含む。半導体デバイスは、第１の相互接続層が第２の相互接続層の上にあることをさらに特徴とすることができる。半導体デバイスは、第１の相互接続層が第３の相互接続層の上にあることをさらに特徴とすることができる。半導体デバイスは、第１の金属部分がタブを有するバスを含み、機能ビアがタブに結合されることをさらに特徴とすることができる。半導体デバイスは、デコイビアがタブに結合されることをさらに特徴とすることができる。半導体デバイスは、機能ビアがタブの底面から延び、デコイビアがタブの上面に接触することをさらに特徴とすることができる。半導体デバイスは、デコイビアが機能ビアに隣接して整列されることをさらに特徴とすることができる。半導体デバイスは、機能ビアに直に隣接するビアにとって利用可能な空間がないことをさらに特徴とすることができる。
【００２８】
方法も開示される。本方法は、第１の金属部分を含む複数の金属部分を有する第１の相互接続層を形成することを含む。本方法は、第１の相互接続層の上に第１の層間誘電体を形成することをさらに含む。本方法は、第１の層間誘電体の上に、第２の金属部分を含む複数の金属部分を有する第２の相互接続層を形成することをさらに含み、第２の相互接続層の形成中、第１の層間誘電体を第２の金属部分から第１の金属部分まで貫通する機能ビアを形成すること。本方法は、第２の相互接続層の上に第２の層間誘電体層を形成することをさらに含む。本方法は、第２の層間誘電体層の上に、第３の金属部分を含む複数の金属部分を有する第３の相互接続層を形成することをさらに含み、第３の相互接続層の形成中、第２の層間誘電体層を第３の金属部分から第２の金属部分まで貫通するデコイビアを形成すること、機能ビアの保護領域内のデコイビア。本方法は、第２の相互接続層において機能ビアに加わるビアにとって利用可能な、保護領域内の空間がないことをさらに特徴とすることができる。
【００２９】
本明細書において、具体的な実施形態を参照して本発明を説明したが、添付の特許請求の範囲に明記されているような本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな改変及び変更を為すことができる。例えば、大きなプレート上の機能ビアが図２に示すようなデコイビア又は冗長ビアに対する同様の障害物を有してもよく、それによって、大きなプレートの事例においても、機能ビアが接続される相互接続レベルとは異なる相互接続レベルの間にデコイビアを提供することが有益であり得る。したがって、本明細書及び図面は限定的な意味ではなく例示とみなされるべきであり、全てのこのような改変が本発明の範囲内に含まれることが意図されている。本明細書において具体的な実施形態に関して記載されているいかなる利益、利点、又は問題に対する解決策も、任意の又は全ての請求項の重要な、必要とされる、又は基本的な特徴又は要素として解釈されるようには意図されていない。
【００３０】
さらに、本明細書において使用される場合、「１つ（“ａ”  ｏｒ  “ａｎ”）」という用語は、１つ又は２つ以上として定義される。さらに、特許請求の範囲における「少なくとも１つの」及び「１つ又は複数の」のような前置きの語句の使用は、不定冠詞「１つの（“ａ”  ｏｒ  “ａｎ”）」による別の請求項要素の導入が、このように導入された請求項要素を含む任意の特定の請求項を、たとえ同じ請求項が前置きの語句「１つ又は複数の」又は「少なくとも１つの」及び「１つの（“ａ”  ｏｒ  “ａｎ”）」のような不定冠詞を含む場合であっても、１つだけのこのような要素を含む発明に限定することを暗示するように解釈されるべきではない。同じことが、定冠詞の使用についても当てはまる。
【００３１】
別途記載されない限り、「第１の」及び「第２の」のような用語は、そのような用語が説明する要素間で適宜区別するように使用される。したがって、これらの用語は必ずしも、このような要素の時間的な又は他の優先順位付けを示すようには意図されていない。
【図１】
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【図２】
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