JP7158415B2 - 半導体装置およびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
1.第1実施の形態(エアギャップを有する半導体装置の基本構成例)
2.半導体装置の製造方法
3.第2実施の形態(複数層のエアギャップを有する半導体装置の構成例)
4.第3実施の形態(一部の領域のみにエアギャップを有する半導体装置の構成例)
5.変形例
6.固体撮像装置への適用例
7.内視鏡手術システムへの応用例
8.移動体への応用例
図1は、本技術を適用した半導体装置の第1実施の形態の構成例を示す断面図である。
次に、図4乃至図6を参照して、図1の半導体装置1の製造方法について説明する。
図7は、本技術を適用した半導体装置の第2実施の形態の構成例を示す断面図である。
図8は、本技術を適用した半導体装置の第3実施の形態の構成例を示す断面図である。
図11は、上述した各実施の形態の第1の変形例を示す断面図である。
半導体装置1は、少なくとも1層の配線層(配線層11)において、上述したエアギャップ34および保護膜35のようなエアギャップ構造を備える装置であり、例えば、通信装置、制御装置、固体撮像装置など、配線層を有する任意の装置または電子機器として構成することができる。
図14は、本技術を適用した固体撮像装置の概略構成を示している。
図15は、固体撮像装置201で採用されている共有画素構造の回路図を示している。
図14の固体撮像装置201は、図17のAに示されるように、1枚の半導体基板212に、複数の画素202が配列されている画素領域321と、画素202を制御する制御回路322と、画素信号の信号処理回路を含むロジック回路323とが形成された構成とされている。この場合、本技術のエアギャップ構造は、1枚の半導体基板212の配線層の全面に形成することができる。画素領域321は、図14の画素領域203に対応する領域である。
図17のAに示した1枚の半導体基板212を用いた固体撮像装置201の例を用いて、配線層の一部の領域にエアギャップ構造を持たない例について説明する。
図19は、固体撮像装置が、図17のBおよびCに示したように、2枚の半導体基板を接合して構成される場合の、固体撮像装置の詳細断面図である。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
(1)
金属膜を含む第1の配線層と第2の配線層が、前記金属膜の拡散を防止する拡散防止膜を介して積層されており、
前記拡散防止膜は、第1の膜に形成された多数の孔に第2の膜を埋め込んで構成され、
少なくとも前記第1の配線層は、前記金属膜と、エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で形成された保護膜とを有し、
前記エアギャップの開口幅が、前記第1の膜に形成された前記孔の開口幅と同じか、または、前記孔の開口幅より大きく構成された
半導体装置。
(2)
前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間に、複数の前記エアギャップを有する
前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記第1の配線層は、隣接する2つの前記エアギャップの間に絶縁膜をさらに有する
前記(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間の全ての領域に、前記エアギャップを有する
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体装置。
(5)
前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間に、前記エアギャップが形成されず、絶縁膜が形成された領域を有する
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の半導体装置。
(6)
前記第1の配線層は、前記金属膜と前記絶縁膜との間、および、前記金属膜と前記拡散防止膜との間に、保護膜をさらに有する
前記(3)または(5)に記載の半導体装置。
(7)
前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間に、1つの前記エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で成膜された保護膜とを有する
前記(1)、(4)、または(6)に記載の半導体装置。
(8)
前記第2の配線層も、前記エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で形成された前記保護膜とを有する
前記(1)乃至(7)のいずれかに記載の半導体装置。
(9)
前記第1の膜と前記第2の膜は、同じ材料の膜である
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の半導体装置。
(10)
金属膜が形成された配線層の上面に、前記金属膜の拡散を防止する拡散防止膜としての第1の膜を形成し、
前記第1の膜に、多数の孔を形成し、
前記多数の孔の下の前記配線層に、前記孔の開口幅よりも広い開口幅のエアギャップを形成し、
前記エアギャップの内周面に第2の膜を形成するとともに、前記多数の孔を前記第2の膜で埋め込む
半導体装置の製造方法。
(11)
前記第1の膜の上面に自己組織化膜を塗布し、パターニングすることにより、前記多数の孔を形成する
前記(10)に記載の半導体装置の製造方法。
(12)
前記多数の孔が形成された前記第1の膜をマスクとして前記配線層の絶縁膜をエッチングすることにより、前記多数の孔の下の前記絶縁膜に前記エアギャップを形成する
前記(10)または(11)に記載の半導体装置の製造方法。
(13)
前記多数の孔が形成された前記第1の膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングすることにより前記孔の開口幅と同一の溝を形成した後、さらに幅方向にエッチングすることにより、前記エアギャップの開口幅を、前記孔の開口幅よりも広く形成する
前記(12)に記載の半導体装置の製造方法。
(14)
金属膜を含む第1の配線層と第2の配線層が、前記金属膜の拡散を防止する拡散防止膜を介して積層されており、
前記拡散防止膜は、第1の膜に形成された多数の孔に第2の膜を埋め込んで構成され、
少なくとも前記第1の配線層は、エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で成膜された保護膜とを有し、
前記エアギャップの開口幅が、前記第1の膜に形成された前記孔の開口幅と同じか、または、前記孔の開口幅より大きく構成された
半導体装置
を備える電子機器。
Claims (13)
- 金属膜を含む第1の配線層と第2の配線層が、前記金属膜の拡散を防止する拡散防止膜を介して積層されており、
前記拡散防止膜は、第1の膜に形成された多数の孔に第2の膜を埋め込んで構成され、
前記第1の配線層は、前記金属膜と、絶縁膜と、エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で形成された第1の保護膜と、前記金属膜と前記絶縁膜との間、および、前記金属膜と前記拡散防止膜との間に、第2の保護膜を有し、
前記エアギャップの開口幅が、前記第1の膜に形成された前記孔の開口幅と同じか、または、前記孔の開口幅より大きく構成された
半導体装置。 - 前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間に、複数の前記エアギャップを有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の配線層は、隣接する2つの前記エアギャップの間に前記絶縁膜を有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間の全ての領域に、前記エアギャップを有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間に、前記エアギャップが形成されず、前記絶縁膜が形成された領域を有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の配線層は、隣接する2つの前記金属膜の間に、1つの前記エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で成膜された前記第2の保護膜とを有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2の配線層も、前記エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で形成された前記第1の保護膜とを有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の膜と前記第2の膜は、同じ材料の膜である
請求項1に記載の半導体装置。 - 金属膜が形成された配線層の上面に、前記金属膜の拡散を防止する拡散防止膜としての第1の膜を形成し、
前記第1の膜に、多数の孔を形成し、
前記多数の孔の下の前記配線層に、前記孔の開口幅よりも広い開口幅のエアギャップを形成し、
前記エアギャップの内周面に第2の膜を形成するとともに、前記多数の孔を前記第2の膜で埋め込み、
前記配線層には、前記金属膜と、絶縁膜と、前記エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で形成された第1の保護膜と、前記金属膜と前記絶縁膜との間、および、前記金属膜と前記拡散防止膜との間に、第2の保護膜が形成される
半導体装置の製造方法。 - 前記第1の膜の上面に自己組織化膜を塗布し、パターニングすることにより、前記多数の孔を形成する
請求項9に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記多数の孔が形成された前記第1の膜をマスクとして前記配線層の絶縁膜をエッチングすることにより、前記多数の孔の下の前記絶縁膜に前記エアギャップを形成する
請求項9に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記多数の孔が形成された前記第1の膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングすることにより前記孔の開口幅と同一の溝を形成した後、さらに幅方向にエッチングすることにより、前記エアギャップの開口幅を、前記孔の開口幅よりも広く形成する
請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 - 金属膜を含む第1の配線層と第2の配線層が、前記金属膜の拡散を防止する拡散防止膜を介して積層されており、
前記拡散防止膜は、第1の膜に形成された多数の孔に第2の膜を埋め込んで構成され、
前記第1の配線層は、前記金属膜と、絶縁膜と、エアギャップと、前記エアギャップの内周面に前記第2の膜で成膜された第1の保護膜と、前記金属膜と前記絶縁膜との間、および、前記金属膜と前記拡散防止膜との間に、第2の保護膜を有し、
前記エアギャップの開口幅が、前記第1の膜に形成された前記孔の開口幅と同じか、または、前記孔の開口幅より大きく構成された
半導体装置
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