半导体器件的布线结构制造技术

一个布线设置了一个与布线本体相连的替代布线，而该替代布线设有一个应力集中部，其中产生的张应力高于布线本体的张应力。在邻近应力集中部通过高密度等离子体ＣＶＤ形成一个绝缘膜，后者在应力集中部产生张应力。采用这种结构，可以避免在布线本体内任何位置出现空洞。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的布线结构，布线具有应力集中部。
技术介绍
在一种半导体器件布线结构中，有可能由于应力转移而在布线(如一个通路或通路底)内出现空洞。另外，此空洞可能造成布线中断路而使半导体器件的可靠性变坏。为避免出现空洞，在日本特许公报7-106323和9-213800中所描述的半导体器件内，在布线的侧面做了一个具有压应力的绝缘膜，而在布线的顶面做了一个具有张应力的绝缘膜，两个膜都沿着布线的纵向。这些布线结构的目的是使布线内的应力释放，并通过张应力和压应力之间的相互缓冲作用而防止应力转移。另外，在日本特许公报8-264647所描述的一种半导体器件中，在半导体器件内提供了一个替代区，它不用作电路的一个元件。此替代区做得很接近布线又和它分开。这种结构的目的是通过在替代(dummy)区内优先产生空洞而防止在布线结构中出现空洞。在日本特许公报7-106323中所描述的那种半导体器件内，设置了具有压应力的绝缘膜和具有张应力的绝缘膜，使它们直接接触布线而通过压应力和张应力间的相互缓冲作用使应力释放。但是，这种半导体器件结构不足以防止在通路底等处局部出现空洞。此外，有可能由于都是用来使应力释放的在布线侧面具有压应力的绝缘膜和在布线顶面具有张应力的绝缘膜，反而会促进在通路底处和布线内部形成空洞。举例来说，当布线是一个通路(via)时，在布线侧面具有压应力的绝缘膜对通路施加一张应力，因而容易在通路底形成空洞。还有，在布线层内部的布线中，由于压应力和张应力作用于布线上，应力收集中在布线内一个薄弱的部位如结晶颗粒边界等处，从而降低了在结晶颗粒边界等内的接合强度。结果可以预料在结晶颗粒边界等处容易出现空洞。在日本特许公报9-213800中描述的那种半导体器件内，具有压应力的绝缘膜直接形成在布线上，而具有张应力的埋入用绝缘膜埋入具有压应力的绝缘膜。在这种结构中，由于这两种绝缘膜的相互作用将促使应力释放。至于直接形成在布线上的绝缘膜，它垂直方向的压应力已经在其形成过程中释放。因而这个绝缘膜是在水平方向的布线施加张应力。另外，埋入用的绝缘膜在水平和垂直两个方向对布线施加张应力。这样一来，在布线内将产生很大的张应力，因而有可能容易在结晶颗粒边界内出现空洞，这和日本特许公报7-106323中所描述的半导体器件内的情况类似。在日本特许公报8-264647中所描述的那种半导体器件内，形成了一个替代区，它是不接触布线的一个结构上薄弱的部分，同时应力通过这个替代区来释放。不过，虽然这种结构对于布层作为一个整体的应力释放是有效的，但它对于局部应力的作用是不够的，因为这个替代区离开应力应该得到释放的布线很远。此外，由于替代区是形成在布线层内部，它不足以释放在通路底等处的局部应力。再者，当布线和替代区之间的部分是用机械强度差的低k材料等形成时，此替代区只对较窄范围的应力释放有效，故其作用进一步降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个半导体器件的布线结构，其中在一个布线内任意位置出现空洞的可能性受到限制。按本专利技术的半导体器件布线结构，一个布线局部设有一个应力集中部，其中所产生的张应力高于布线其它部分的张应力。本专利技术上述及其它一些目的，特征，形式和优点将从下面结合附图所作的详细描述中看得更清楚。附图说明图1是按本专利技术第一个实施例的一种半导体器件布线结构的横截面图，它是沿图2的I-I线剖开并朝箭头方向看过去的视图。图2是按本专利技术第一个实施例的一种半导体器件布线结构的平面视图。图3至8是按本专利技术第一个实施例的一种半导体器件布线结构的制造过程的剖视图。图9是按本专利技术第二个实施例的一种半导体器件布线结构的平面视图。图10至14是按本专利技术第二个实施例的一种半导体器件布线结构的制造过程的剖视图，相当于沿图9XIV-XIV线剖开并按箭头方向看去的剖面。图15是表示替代布线伸展方向的纵剖视图。图16是表示替代布线伸展方向的平面视图。具体实施例方式下面将描述在图实施例中的半导体器件布线结构。第一实施例现在参照图1-8来描述第一实施例。参考图1和2来描述一个半导体器件的布线结构。在本实施例的布线结构中，提供了一个具有与布线本体11相连的替代布线15的布线。整个替代布线15用作应力集中部21，其中产生的张应力比布线本体11的张应力高。布线本体11是构成半导体器件内的电路所需的布线并用铜制成。图1显示一个下层布线11A，一个上层布线11C，和一个连接上层布线11C和下层布线11A的通路11B，它们共同构成布线本体11。替代布线15是一个为构成半导体器件内的电路不需要的布线，同时是一个即使在其中出现空洞也对半导体器件的工作、性能等没有什么影响的部分。替代布线15做成和布线本体11相连。这儿替代布线15是一个从下层布线11A向上伸展的圆柱形通路。替代布线15和布线本体11一样用铜制成。它们也可以用除铜之外的材料如铝、银或金来做。还可以用含铜、铝、银或金的材料制造。绝缘膜17做成通过一层厚约100nm的薄中间层膜13将替代布线15的周边包围起来。绝缘膜17是用高密度等离子体CVD(化学汽相淀积)法淀积的一个SiN膜，且有内部压应力。张应力通过绝缘膜17加在整个与它相接触的替代布线15上。张(拉伸)应力主要加在替代布线15的纵向(在图1的垂直方向)。因而整个替代布线15用作应力集中部21，其中产生的张应力高于布线本体11的张应力。在本实施例中，空心圆柱形绝缘膜17将整个替代布线15围住。具有内部压应力的绝缘膜17可设在只与替代布线15一部分相应的位置上，以便在该替代布线15部分产生一个应力集中部21。具体地说，可把空心圆柱形绝缘膜17做成在其纵向(图1的垂直方向)包围只与替代布线15一部分相应的那部分。此外，替代布线15可做成棱柱形或平板形等形状，并在靠近其一个或一些侧面处做上板形或柱形绝缘膜17。通过在替代布线15内形成具有高张应力的应力集中部21，促进了在应力集中部21内形成空洞51。由于替代布线15与布线本体11相连而产生应力转移，并在应力集中部21集中了布线本体11内的空洞和微空洞。因而在布线本体11内的空洞和微空洞减少了。所以我们希望在应力集中部21形成空洞51。与此相反，在靠近与替代布线15相连的那部分布线本体11处空洞的产生受到限制。因而限制了由于出现空洞51的质量变坏，改善了半导体器件的可靠性。至于从空心圆柱形绝缘膜17作用到替代布线15上的应力，是在替代布线15的纵向(图1的垂直方向)产生张应力。另一方面，在替代布线15的径向将产生压应力。为通过应力转移使空洞51集中在应力集中部21，在应力集中部21内应产生张应力。因而绝缘膜17相对它的径向厚度而言具有足够长的轴向长度。通过充分降低空心圆柱形绝缘膜17的径向厚度也可以得到类似的效果。在应力集中部21产生的张应力最好不小于200MPa且不大于400MPa。若张应力小于200MPa，则不足以限制在布线本体11内产生空洞。如果张应力大于400MPa，则替代布线15可能被破坏。用作布线主要材料的铝和铜的抗张强度分别为47MPa和210MPa左右。因此，在用大块铝或铜块作张力测试时，铝和铜将在上述值下破损。但是，用于小型结构且由绝缘膜包围的材料(例如在LSI布线中)的抗张强度比大块材料的情况要高。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的布线结构，布线中局部设置应力集中部，在该应力集中部内的张应力高于该布线其它部分的张应力。

【技术特征摘要】
JP 2003-6-10 165013/031.一种半导体器件的布线结构，布线中局部设置应力集中部，在该应力集中部内的张应力高于该布线其它部分的张应力。2.如权利要求1的半导体器件布线结构，其中布线具有与布线本体相连的替代布线，所述替代布线带应力集中部。3.如权利要求2的半导体器件布线结构，其中替...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅井孝祐，飞松博，川田宏幸，泽田真人，
申请(专利权)人：株式会社瑞萨科技，
类型：发明
国别省市：JP[日本]