(57)【要約】【課題】配線幅が０．４μｍ以下であっても、ストレスによる配線の断線の発生を防止することができる、半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板２上には、第１層間絶縁膜３が形成されている。第１層間絶縁膜３上には、金属材料からなり、配線幅が０．４μｍ以下の配線５が形成されている。配線５には、配線５から幅方向に張り出した幅広部９が一体的に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層と、
前記半導体層上に形成された層間絶縁膜と、
金属材料を用いて前記層間絶縁膜上に形成され、０．４μｍ以下の配線幅を有する配線と、
前記配線と一体的に形成され、前記配線から配線幅方向に張り出した幅広部とを備える、半導体装置。
【請求項２】
前記幅広部は、前記配線に沿う方向に所定間隔を空けて複数設けられている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記所定間隔は、１００μｍ以上３００μｍ以下である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記幅広部は、等間隔で配置されている、請求項２または３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微細な配線を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、トランジスタなどの素子が作り込まれた半導体基板上に、Ａｌ（アルミニウム）またはＣｕ（銅）などの金属材料からなる配線を備えている。
具体的には、素子が作り込まれた半導体基板上には、絶縁性材料からなる層間絶縁膜が積層され、金属材料からなる配線は、その層間絶縁膜上に所定のパターンで形成されている。たとえば、配線材料としてＡｌが用いられる場合、このＡｌからなる配線は、層間絶縁膜の平坦な表面上に形成される。また、配線材料としてＣｕが用いられる場合、このＣｕからなる配線は、いわゆるダマシン法により、層間絶縁膜の表面に所定のパターンで形成された溝に埋設される。配線の表面は、絶縁性材料からなる第２の層間絶縁膜またはパッシベーション膜により被覆されている。
【特許文献１】特開２００１−３２６３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
配線を被覆する層間絶縁膜またはパッシベーション膜は、配線の形成後に、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長）法によって形成される。ＣＶＤ法による層間絶縁膜またはパッシベーション膜の形成は、ＣＶＤ装置内において、３００〜４００℃の高温下で行われる。そのため、層間絶縁膜またはパッシベーション膜の形成後、半導体装置は、ＣＶＤ装置から取り出されることにより、室温で急激に冷却される。このとき、配線の材料である金属と層間絶縁膜またはパッシベーション膜の材料である絶縁性材料との熱収縮率が大きく異なるために、配線の収縮が層間絶縁膜またはパッシベーション膜により阻止される。その結果、配線には、配線と層間絶縁膜またはパッシベーション膜との熱収縮差による大きなストレスがかかる。
【０００４】
従来の半導体装置では、配線幅が大きく形成され、また、配線がＡｌとＴｉ（チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＷ（チタンタングステン）、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）等の高融点金属とを積層して構成されていたので、配線と層間絶縁膜またはパッシベーション膜との熱収縮差に起因するストレスが配線に生じても、配線の断線を生じることがなかった。
【０００５】
しかし、配線の微細化を図るため、配線幅を０．４μｍ以下にすると、配線と層間絶縁膜またはパッシベーション膜との熱収縮差に起因するストレスが配線に生じたときに、配線の断線を生じることがわかった。
そこで、本発明の目的は、配線幅が０．４μｍ以下であっても、ストレスによる配線の断線の発生を防止することができる、半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、半導体層と、前記半導体層上に形成された層間絶縁膜と、金属材料を用いて前記層間絶縁膜上に形成され、０．４μｍ以下の配線幅を有する配線と、前記配線と一体的に形成され、前記配線から配線幅方向に張り出した幅広部とを備える、半導体装置である。
この構成によれば、半導体層上には、層間絶縁膜が形成されている。層間絶縁膜上には、金属材料からなり、配線幅が０．４μｍ以下の配線が形成されている。配線には、配線から幅方向に張り出した幅広部が一体的に形成されている。これにより、配線上に第２の層間絶縁膜またはパッシベーション膜が形成された後、配線と層間絶縁膜またはパッシベーション膜との熱収縮差に起因するストレスが配線に生じても、そのストレスを幅広部で吸収することができる。その結果、ストレスによる配線の断線の発生を防止することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載のように、前記幅広部は、前記配線に沿う方向に所定間隔を空けて複数設けられているのが好ましい。
複数の幅広部が配線に沿う方向に所定間隔を空けて設けられていることにより、配線の断線の発生を良好に防止することができる。
この場合、請求項３に記載のように、前記所定間隔は、１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
幅広部間の間隔が３００μｍ以下にされることにより、２つの幅広部間において配線に生じるストレスを両幅広部で良好に吸収することができる。また、幅広部間の間隔が１００μｍ以上にされることにより、幅広部が配線の微細化の妨げとなるのを防止することができる。
また、請求項４に記載のように、前記幅広部は、等間隔で配置されていることが好ましい。
【０００９】
幅広部が等間隔で配置されていることにより、配線にストレスの集中する部分が生じるのを防止することができる。そのため、ストレスによる配線の断線の発生をより良好に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を示す模式的な断面図である。
半導体装置１は、半導体層としての半導体基板２を備えている。この半導体基板２は、たとえば、Ｓｉ（シリコン）基板からなる。半導体基板２の表層部には、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの素子が作り込まれている。
【００１１】
半導体基板２上には、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなる第１層間絶縁膜３が形成されている。第１層間絶縁膜３は、たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学的気相成長）法によって形成される。
第１層間絶縁膜３には、所定のパターンの配線溝４がその上面から掘り下げて形成されている。配線溝４には、Ｃｕからなる配線５が埋設されている。配線５は、ダマシン法によって形成される。また、配線５の側面および底面は、Ｃｕの拡散に対するバリア性を有するＴａ（タンタル）系材料からなるバリア膜６により覆われている。バリア膜６は、たとえば、スパッタ法により形成される。なお、Ｔａ系材料としては、たとえば、ＴａまたはＴａＮ（窒化タンタル）を例示することができる。
【００１２】
第１層間絶縁膜３および配線５上には、Ｃｕの拡散に対するバリア性を有するＳｉＣ（炭化シリコン）からなるバリア膜７が形成されている。また、バリア膜７上には、ＳｉＯ２からなる第２層間絶縁膜８が積層されている。バリア膜７および第２層間絶縁膜８は、たとえば、ＣＶＤ法によって形成される。
図２は、配線５の形状を示すための図解的な平面図である。
【００１３】
配線５は、第１層間絶縁膜３上において、所定方向Ａに延びて形成されている。配線５には、複数の幅広部９が一体的に形成されている。幅広部９は、所定方向Ａに等間隔Ｄで形成されている。各幅広部９は、配線５の側面から配線５の幅方向（所定方向Ａと直交する方向）両側に平面視略半円形状に張り出している。幅広部９は、たとえば、配線５の配線幅Ｗ１の約２倍の幅Ｗ２を有しており、配線５の配線幅Ｗ１が０．４μｍである場合、幅広部９の幅Ｗ２は０．８μｍである。
【００１４】
これにより、配線５上に第２層間絶縁膜８が形成された後、配線５と第２層間絶縁膜８との熱収縮差に起因するストレスが配線５に生じても、そのストレスを幅広部９で吸収することができる。その結果、ストレスによる配線５の断線の発生を防止することができる。
幅広部９間の間隔Ｄは、１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。間隔Ｄが３００μｍ以下にされることにより、２つの幅広部９間において配線５に生じるストレスを両幅広部９で良好に吸収することができる。また、間隔Ｄが１００μｍ以上にされることにより、幅広部９が配線５の微細化の妨げとなるのを防止することができる。
【００１５】
また、幅広部９が等間隔Ｄで配置されていることにより、配線５にストレスの集中する部分が生じるのを防止することができる。そのため、ストレスによる配線５の断線の発生をより良好に防止することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００１６】
たとえば、配線５は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料で形成されていてもよい。その場合、第１層間絶縁膜３に配線溝４が形成されず、第１層間絶縁膜３のほぼ平坦な表面上に配線５が所定のパターンで形成されてもよい。
また、幅広部９は、必ずしも等間隔Ｄで形成されなくてもよく、不規則なピッチで形成されていてもよい。
【００１７】
また、幅広部９は、配線５の側面から配線５の両側に張り出しているとしたが、一方側にのみ張り出した形状に形成されていてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を示す模式的な断面図である。
【図２】図１に示す配線の図解的な平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    半導体装置
２    半導体層
３    第１層間絶縁膜（層間絶縁膜）
５    配線
９    幅広部
Ｄ    間隔
Ｗ１  配線幅
【図１】
2009105147.tif 000003
【図２】
2009105147.tif 000004