特許 7290513 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-05

(45)【発行日】2023-06-13

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/822 20060101AFI20230606BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20230606BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20230606BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20230606BHJP

【ＦＩ】

H01L27/04 L

H01L21/90 A

H01L21/90 W

H01L27/04 D

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019153963

(22)【出願日】2019-08-26

(65)【公開番号】P2021034593

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-01-12

(73)【特許権者】

【識別番号】302062931

【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩切 一彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 明

【審査官】岩本 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１３８２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７７８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１５７２１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００２２７８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０６３９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００９００３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１４８４３０３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００４９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１配線を有する多層配線層と、
前記多層配線層上に形成されており、かつ前記第１配線の一部を露出している第１開口部が形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成されており、かつ前記第１開口部と連続している第２開口部が形成された第２絶縁膜と、
前記第１配線と、前記第１開口部内に形成されたビアを介して前記第１配線に電気的に接続された第２配線と、で構成されたインダクタと、
を有し、
前記ビアの側面は、
前記第１絶縁膜に接しており、かつ
前記第２絶縁膜に接しておらず、
前記インダクタは、平面視において、前記第１配線および前記第２配線が交差している交差部を有し、
前記交差部は、平面視において、前記第２開口部と重なっていない、
半導体装置。

【請求項2】

前記第２配線の下面は、前記第２開口部内において、前記第１絶縁膜の上面と直接的に接している、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記第２配線の下面は、前記第２開口部外において、前記第２絶縁膜の上面と直接的に接している、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記ビアは、
平面視において、前記第２配線の延在方向に沿う長径を有し、かつ
平面視において、前記第２配線の幅方向に沿う短径を有する、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記インダクタの平面視形状は、略八角形状である、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記第１絶縁膜の材料は、酸化シリコン、酸窒化シリコンまたは窒化シリコンである、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記第２絶縁膜の材料は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコンまたはポリイミドである、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記第２絶縁膜の材料は、ポリイミドである、請求項７に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記第１配線は、アルミニウム配線であり、
前記第２配線は、銅配線である、
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記多層配線層および前記第１絶縁膜の間に形成された第３絶縁膜をさらに有し、
前記第１開口部は、前記第１絶縁膜および前記第３絶縁膜に形成されている、
請求項１に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施の形態は、半導体装置およびその製造方法に関し、例えば、インダクタを有する半導体装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インダクタを有する半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の半導体装置は、多層配線層と、当該多層配線層上に形成された保護膜と、当該多層配線層上に形成されたインダクタと、を有する。当該インダクタは、上記多層配線層内に形成された第１配線と、上記保護膜上に形成された第２配線とによって形成されている。上記第１配線および上記第２配線は、上記保護膜を貫通するように形成されたビアを介して、電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２１９８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記保護膜が、第１絶縁膜と、当該第１絶縁膜上に形成された第２絶縁膜により構成されている場合、上記ビアは、上記第１絶縁膜に形成された第１開口部と、上記第２絶縁膜に形成された第２開口部とを埋めるように形成されることがある。この場合、上記第１開口部の位置に合わせて、上記第２開口部を形成する必要がある。第２開口部の位置合わせ精度には限界があるため、所望のマージンが得られるように、大きい第２開口部を形成することがある。この結果として、半導体装置が大きくなるという課題がある。すなわち、上記半導体装置では、小型化の観点から改善の余地がある。

【0005】

実施の形態の課題は、半導体装置の小型化である。その他の課題および新規な特徴は、本明細書および図面の記載から明らかになる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施の形態に係る半導体装置は、第１配線を有する多層配線層と、上記多層配線層上に形成されており、かつ上記第１配線の一部を露出している第１開口部が形成された第１絶縁膜と、上記第１絶縁膜上に形成されており、かつ上記第１開口部と連続している第２開口部が形成された第２絶縁膜と、上記第１配線と、上記第１開口部内に形成されたビアを介して上記第１配線に電気的に接続された第２配線と、で構成されたインダクタと、を有する。上記ビアの側面は、上記第１絶縁膜に接しており、かつ上記第２絶縁膜に接していない。

【0007】

実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、第１配線を有する多層配線層を形成する工程と、上記第１配線を覆うように、上記多層配線層上に第１絶縁膜を形成する工程と、上記第１配線の一部を露出する第１開口部を上記第１絶縁膜に形成する工程と、上記第１開口部を埋めるように、上記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する工程と、上記第１開口部に連続する第２開口部を上記第２絶縁膜に形成する工程と、上記第１開口部内に形成されるビアを介して電気的に接続された第２配線を形成することによって、インダクタを形成する工程と、を含む。上記ビアの側面は、上記第１絶縁膜に接しており、かつ上記第２絶縁膜に接していない。

【発明の効果】

【0008】

実施の形態によれば、半導体装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態１に係る半導体装置の要部の構成の一例を示す平面図である。

【図2】図２は、図１の破線で示される領域の部分拡大平面図である。

【図3】図３（Ａ）は、図２のＡ－Ａ線における断面図である。図３（Ｂ）は、図２のＢ－Ｂ線における断面図である。

【図4】図４は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図5】図５は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図6】図６は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図8】図８は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図9】図９は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図10】図１０は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。

【図11】図１１は、比較用の半導体装置の要部の構成の一例を示す平面図である。

【図12】図１２は、比較用の半導体装置の要部の構成の一例を示す要部断面図である。

【図13】図１３は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の要部の一例を示す部分拡大断面図である。

【図14】図１４は、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の要部の一例を示す部分拡大断面図である。

【図15】図１５は、実施の形態２に係る半導体装置の要部の構成の一例を示す平面図である。

【図16】図１６は、図１５の破線で示される領域の部分拡大平面図である。

【図17】図１７（Ａ）は、図１６のＡ－Ａ線における断面図である。図１７（Ｂ）は、図１６のＢ－Ｂ線における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態に係る半導体装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要件または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。各実施の形態および各変形例の少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。さらに、断面図は、端面図として示されている場合もある。

【0011】

［実施の形態１］
詳細については後述するが、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１では、有機膜ＯＦ１に形成された第２開口部ＯＰ２は、平面視において、第１ビアＶ１および交差部ＣＰの両方と重なっている。

【0012】

（半導体装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１の要部の構成の一例を示す平面図である。図２は、図１の破線で示される領域の部分拡大平面図である。図３（Ａ）は、図２のＡ－Ａ線における断面図である。図３（Ｂ）は、図２のＢ－Ｂ線における断面図である。

【0013】

半導体装置ＳＤ１は、多層配線層ＭＷＬ、第１無機膜ＩＦ１、第２無機膜ＩＦ２、有機膜ＯＦ１およびインダクタＩＮＤを有する。詳細については後述するが、インダクタＩＮＤは、第１ビアＶ１を介して互いに電気的に接続された第１配線ＷＲ１および第２配線ＷＲ２を有する。

【0014】

多層配線層ＭＷＬは、２以上の配線層により構成された層である。多層配線層ＭＷＬは、不図示の基板上に形成されている。当該基板の主面には、トランジスタなどの半導体素子が形成されている。図３では、多層配線層ＭＷＬのうち、最上層に形成された配線層が示されている。多層配線層ＭＷＬは、層間絶縁層と、当該層間絶縁層内に形成された配線およびビア（「プラグ」ともいう）の一方または両方と、を有する層である。当該ビアは、互いに異なる層に形成された２つの配線を電気的に接続する導電体である。

【0015】

実施の形態１では、多層配線層ＭＷＬは、第１層間絶縁層ＩＩＬ１および第１配線ＷＲ１を有する。

【0016】

第１層間絶縁層ＩＩＬ１は、多層配線層ＭＷＬの一部を構成している層である。実施の形態１では、第１層間絶縁層ＩＩＬ１は、多層配線層ＭＷＬのうち、最上層に位置する絶縁層である。換言すると、第１層間絶縁層ＩＩＬ１は、第１無機膜ＩＦ１と直接的に接している。第１層間絶縁層ＩＩＬ１としては、半導体技術における配線として公知の構成が採用され得る。第１層間絶縁層ＩＩＬ１の材料の例には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）が含まれる。

【0017】

第１配線ＷＲ１は、第１層間絶縁層ＩＩＬ１上に形成されている。第１配線ＷＲ１は、後述のとおり、インダクタＩＮＤの一部を構成している。第１配線ＷＲ１は、トランジスタなどの半導体素子と電気的に接続されている。第１配線ＷＲ１としては、半導体技術における配線として公知の構成が採用され得る。第１配線ＷＲ１は、例えば、第１バリアメタル、導電膜および第２バリアメタルがこの順番で構成された積層膜である。上記第１バリアメタルおよび上記第２バリアメタルの材料の例には、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）および窒化タンタル（ＴａＮ）が含まれる。上記導電膜の材料の例には、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）が含まれる。

【0018】

第１無機膜ＩＦ１は、多層配線層ＭＷＬ上に形成されている。実施の形態１では、第１無機膜ＩＦ１は、第１配線ＷＲ１を覆うように、第１層間絶縁層ＩＩＬ１上に形成されている。第１無機膜ＩＦ１は、半導体素子を外部の水分などから保護できればよい。第１無機膜ＩＦ１の材料の例には、酸化シリコン、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンが含まれる。第１無機膜ＩＦ１の厚さは、例えば、０．５μｍ以上かつ１．０μｍ以下である。

【0019】

第２無機膜ＩＦ２は、耐湿性を有する絶縁膜である。第２無機膜ＩＦ２の材料の例には、酸窒化シリコンおよび窒化シリコンが含まれる。第２無機膜ＩＦ２の厚さは、例えば、０．５μｍ以上かつ１．０μｍ以下である。

【0020】

ここで、「無機膜」とは、炭素原子および水素原子を含む化合物（有機化合物）以外の化合物で構成された膜である。

【0021】

第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２には、第１配線ＷＲ１の一部を第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２から露出させる第１開口部ＯＰ１が形成されている。第１開口部ＯＰ１の形状およびサイズは、第１配線ＷＲ１および第２配線ＷＲ２を電気的に接続するための第１ビアＶ１が、第１開口部ＯＰ１内に適切に形成できればよい。

【0022】

第１無機膜ＩＦ１の材料と、第２無機膜ＩＦ２の材料とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。第１無機膜ＩＦ１の厚さは、第２無機膜ＩＦ２の厚さと同じであってもよいし、第２無機膜ＩＦ２の厚さより大きくてもよいし、第２無機膜ＩＦ２の厚さより小さくてもよい。

【0023】

有機膜ＯＦ１は、第２無機膜ＩＦ２上に形成されている絶縁膜である。有機膜ＯＦ１は、半導体素子を外部の水分などから保護できればよい。有機膜ＯＦ１の材料の例には、ポリイミドが含まれる。有機膜ＯＦ１の厚さは、例えば、３．０μｍ以上かつ７．０μｍ以下である。

【0024】

ここで、「有機膜」とは、炭素原子および水素原子を含む化合物（有機化合物）で構成された膜である。

【0025】

有機膜ＯＦ１には、第２無機膜ＩＦ２の一部を有機膜ＯＦ１から露出させる第２開口部ＯＰ２が形成されている。第２開口部ＯＰ２は、第１開口部ＯＰ１と連続している。第２開口部ＯＰ２のサイズは、第１開口部ＯＰ１のサイズより大きい。第２開口部ＯＰ２は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のうち、第２配線ＷＲ２の上面および側面を覆っている部分を第２無機膜ＩＦ２から露出させるように形成されている。

【0026】

実施の形態１では、第２開口部ＯＰ２は、平面視において、第１ビアＶ１および交差部ＣＰと重なっている。第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる第１ビアＶ１および交差部ＣＰの数は、インダクタＩＮＤの巻き数に応じて適宜調整される。第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる第１ビアＶ１の数は、２つ以上であってもよいし、４つ以上であってもよい。第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる交差部ＣＰの数は、２つ以上であってもよいし、４つ以上であってもよい。本実施の形態では、第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる第１ビアＶ１の数は、８つである。また、第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる交差部ＣＰの数は、４つである。

【0027】

インダクタＩＮＤは、バラン素子の一部を構成していてもよいし、デジタルアイソレータの一部を構成していてもよい。インダクタＩＮＤは、第１配線ＷＲＰおよび第２配線ＷＲ２を有する。第１配線ＷＲ１および第２配線ＷＲ２は、第１ビアＶ１を介して互いに電気的に接続されている。また、インダクタＩＮＤは、平面視において、第１配線ＷＲ１および第２配線ＷＲ２が交差している交差部ＣＰを有する。

【0028】

ここで、「第１ビアＶ１」とは、異層間に位置する２つの配線を電気的に接続し、かつ、平面視において、絶縁膜に形成された貫通孔の内側面と全周に亘って接触している側面を有する導電部を意味する。

【0029】

第１配線ＷＲ１は、多層配線層ＭＷＬ内に形成されている。換言すると、第１配線ＷＲ１は、第１無機膜ＩＦ１よりも下層に形成されている。第１配線ＷＲＰ１は、多層配線層ＭＷＬ内における最上層配線であってもよいし、最上層配線よりも下層に形成された配線であってもよい。実施の形態１では、第１配線ＷＲＰ１は、最上層配線である。

【0030】

第１配線ＷＲ１は、アルミニウム配線であってもよいし、銅配線であってもよい。実施の形態１では、第１配線ＷＲ１は、アルミニウム配線である。たとえば、第１配線ＷＲ１は、下層バリアメタル膜、導電膜および上層バリアメタル膜がこの順に形成された積層膜である。下層バリアメタル膜および上層バリアメタル膜の材料の例には、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステンチタン（ＴｉＷ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、タンタル（Ｔａ）および窒化タンタル（ＴａＮ）が含まれる。上記導電膜の主成分は、アルミニウムである。

【0031】

第２配線ＷＲ２は、第１開口部ＯＰ１内に形成された第１ビアＶ１を介して、第２配線ＷＲ２と電気的に接続されている。第２配線ＷＲ２は、第１ビアＶ１と一体として形成されていてもよいし、別体として形成されていてもよい。ここで、「一体」とは、一工程で同じタイミングで形成された層であることを意味する。実施の形態１では、第２配線ＷＲ２は、第１配線ＷＲ１上に形成されためっき電極である。すなわち、第２配線ＷＲ２は、第１ビアＶ１と一体として形成されている。

【0032】

第２配線ＷＲ２は、銅配線である。第２配線ＷＲ２は、シード層ＳＬおよびめっき層ＰＬがこの順番で形成された積層膜である。シード層ＳＬおよびめっき層ＰＬの主成分は、銅である。

【0033】

実施の形態１では、第２配線ＷＲ２の下面は、第２開口部ＯＰ２内において、第２無機膜ＩＦ２の上面と直接的に接している。第２配線ＯＰ２の下面は、第２開口部ＯＰ２外において、有機膜ＯＦ１の上面と直接的に接触している。

【0034】

第１配線ＷＲ１の材料と、第２配線ＷＲ２の材料とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。前述のとおり、実施の形態１では、第１配線ＷＲ１は、アルミニウム配線であり、第２配線ＷＲ２は、銅配線である。

【0035】

第１配線ＷＲ１の厚さは、第２配線ＷＲ２の厚さと同じであってもよいし、第２無機膜ＩＦ２の厚さより大きくてもよいし、第２無機膜ＩＦ２の厚さより小さくてもよい。実施の形態１では、第１配線ＷＲ１の厚さは、第２無機膜ＩＦ２の厚さより小さい。

【0036】

インダクタＩＮＤ（第２配線ＷＲ２）の平面視形状は、インダクタＩＮＤとしての機能が得られれば、特に限定されない。たとえば、インダクタＩＮＤの平面視形状は、略八角形状であってもよいし、略円形状であってもよい。

【0037】

第１ビアＶ１の側面は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に接しており、かつ有機膜ＯＦ１に接していない。すなわち、第１ビアＶ１は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に形成された第１開口部ＯＰ１内に形成されている。第１ビアＶ１は、第２配線ＷＲ２のうち、第２開口部ＯＰ２内に形成されていない。

【0038】

（半導体装置の製造方法）
次いで、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１の製造方法の一例について説明する。図４～図１０は、半導体装置ＳＤ１の製造方法に含まれる工程の一例を示す断面図である。図４～図１０は、各工程における、図３（Ａ）に相当する断面図である。

【0039】

実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１の製造方法は、（１）多層配線層ＭＷＬの形成工程、（２）第１無機膜ＩＦ１の形成工程、（３）第２無機膜ＩＦ２の形成工程、（４）第１開口部ＯＰ１の形成工程、（５）有機膜ＯＦ１の形成工程、（６）第２開口部ＯＰ２の形成工程および（７）インダクタＩＮＤの形成工程を含む。

【0040】

（１）多層配線層ＭＷＬの形成
まず、図４に示されるように、基板（不図示）上に、第１層間絶縁層ＩＩＬ１および第１配線ＷＲ１を形成する。第１層間絶縁層ＩＩＬ１および第１配線ＷＲ１を形成する方法は特に限定されず、半導体製造技術における公知の方法が採用され得る。第１層間絶縁層ＩＩＬ１の形成方法は、例えば、ＣＶＤ法である。第１層間絶縁層ＩＩＬ１の上面は、ＣＭＰ法によって平坦化されていてもよい。第１配線ＷＲ１は、スパッタリング法によって第１層間絶縁層ＩＩＬ１上に形成された導電膜を、エッチング法によってパターニングすることで形成され得る。なお、第１配線ＷＲ１が銅配線である場合、第１配線ＷＲ１の形成方法は、ダマシン法である。

【0041】

（２）第１無機膜ＩＦ１の形成
次いで、図５に示されるように、第１配線ＷＲ１を覆うように、多層配線層ＭＷＬ上に第１無機膜ＩＦ１を形成する。第１無機膜ＩＦ１の形成方法は、例えば、ＣＶＤ法である。

【0042】

（３）第２無機膜ＩＦ２の形成
次いで、図６に示されるように、第１無機膜ＩＦ１上に第２無機膜ＩＦ２を形成する。第２無機膜ＩＦ２の形成方法は、例えば、ＣＶＤ法である。

【0043】

（４）第１開口部ＯＰ１の形成
次いで、図７に示されるように、第１配線ＷＲ１の一部を露出する第１開口部ＯＰ１を第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に形成する。たとえば、第１開口部ＯＰ１は、フォトリソグラフィ技術によって、第２無機膜ＩＦ２上にレジストマスクを形成した後に、当該レジストマスクをエッチングマスクとして用いて、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２をエッチングすることによって形成され得る。第１開口部ＯＰ１の底部には、第１配線ＷＲ１の上面が露出している。最後に、上記レジストマスクを除去する。

【0044】

なお、実施の形態１では、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に第１開口部ＯＰ１を一工程で形成している。しかし、第１無機膜ＩＦ１の開口部と、第２無機膜ＩＦ２の開口部とは、別工程で形成されてもよい。この場合、第１無機膜ＩＦ１の開口部のサイズは、第２無機膜ＩＦ２の開口部のサイズより大きくてもよいし、小さくてもよい。

【0045】

（５）有機膜ＯＦ１の形成
次いで、図８に示されるように、第１開口部ＯＰ１を埋めるように、第２無機膜ＩＦ２上に有機膜ＯＦ１を形成する。たとえば、有機膜ＯＦ１は、感光性のポリイミドの前駆体溶液を第２無機膜ＩＦ２上に塗布して、塗膜を形成した後に、当該塗膜を硬化させることにより形成される。

【0046】

（６）第２開口部ＯＰ２の形成
次いで、図９に示されるように、第１開口部ＯＰ１に連続する第２開口部ＯＰ２を有機膜ＯＦ１に形成する。実施の形態１では、平面視において、第２開口部ＯＰ２が、交差部ＣＰが形成される領域と、第１ビアＶ１が形成される領域（第１開口部ＯＰ１）とに重なるように、第２開口部ＯＰ２が形成される。

【0047】

（７）インダクタＩＮＤの形成
次いで、図１０に示されるように、第１開口部ＯＰ１内に形成される第１ビアＶ１を介して電気的に接続された第２配線ＷＲ２を形成する。これにより、第１ビアＶ１を介して電気的に接続された第１配線ＷＲ１および第２配線ＷＲ２を有するインダクタＩＮＤが形成される。

【0048】

実施の形態１では、めっき法によって、第２配線ＷＲ２は、第１ビアＶ１と一体として形成される。具体的には、まず、第１開口部ＯＰ１の内面上と、第２開口部ＯＰ２の内面上と、有機膜ＯＦ１の上面上とに、シード層ＳＬを形成する。シード層ＳＬの形成方法は、例えば、スパッタリング法である。次いで、フォトリソグラフィ技術によって、シード層ＳＬ上にレジストマスクを形成する。次いで、当該レジストマスクを選択マスクとして用いためっき法によって、上記レジストマスクから露出するシード層ＳＬ上にめっき層ＰＬを形成する。これにより、第１ビアＶ１および第２配線ＷＲ２が一体として形成される。最後に、上記レジストマスクと、余分なシード層ＳＬとを除去すればよい。ここで、めっき法は、電界めっき法であってもよいし、無電解めっきであってもよい。

【0049】

以上の製造方法により、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１が製造され得る。

【0050】

（実施の形態１の主な特徴）
まず、実施の形態１の主な特徴を明確にする観点から、比較用の半導体装置ｒＳＤについて説明する。

【0051】

図１１は、比較用の半導体装置ｒＳＤの要部の構成の一例を示す平面図である。図１２は、比較用の半導体装置ｒＳＤの要部の構成の一例を示す要部断面図である。図１２は、図３（Ａ）に相当する部分を示している。

【0052】

図１２に示されるように、半導体装置ｒＳＤでは、有機膜ｒＯＦに形成された第２開口部ｒＯＰ２は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のうち、第１配線ＷＲ１の上面を覆う部分の一部を露出させている。一方で、第２開口部ｒＯＰ２は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のうち、第１配線ＷＲ１の側面を覆う部分も覆っている。これにより、半導体装置ｒＳＤでは、第１ビアｒＶ１は、第１開口部ＯＰ１だけではなく、第２開口部ＯＰ２内にも形成されている。すなわち、第１ビアＶ１の側面は、全周に亘って、第１無機膜ＩＦ１、第２無機膜ＩＦ２および有機膜ＯＦと接している。

【0053】

半導体装置ｒＳＤでは、第２開口部ｒＯＰ２を有機膜ＯＦに形成する際に、第２開口部ｒＯＰ２が形成される位置を第１開口部ＯＰ１の位置に合わせる必要がある。位置合わせ精度には限界があるため、第２開口部ｒＯＰ２は、ある程度大きく形成される。この結果として、図１１に示されるように、第２配線ｒＷＲ２のうち、第１ビアｒＶ１近傍に位置する部分のサイズ（幅）を大きくする必要がある。これにより、インダクタＩＮＤのサイズが大きくなり、結果として、半導体装置ｒＳＤが大きくなる。

【0054】

これに対して、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１では、有機膜ＯＦ１に形成された第２開口部ＯＰ２は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のうち、第１配線ＷＲ１の側面を覆う部分と、第１配線ＷＲ１の上面を覆う部分の一部との両方を露出させている。このため、第１ビアＶ１は、第１開口部ＯＰ１内に形成されるものの、第２開口部ＯＰ２内には形成されていない（図３（Ａ）参照）。換言すると、第１ビアＶ１の側面は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に接しているが、有機膜ＯＦ１とは接していない。これにより、第１ビアＶ１は、第２開口部ＯＰ２の位置精度にかかわらず、所望の位置に形成され得る。このため、比較用の半導体装置ｒＳＤのように、第２配線ｒＷＲ２のうち、第１ビアＶ１近傍に位置する部分のサイズを大きくする必要がない。結果として、実施の形態１によれば、半導体装置ＳＤ１を小型化できる。

【0055】

（効果）
実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１において、第１ビアＶ１の側面は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に接しているが、有機膜ＯＦとは接していない。これにより、前述のとおり、半導体装置ＳＤ１を小型化できる。

【0056】

また、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１では、インダクタＩＮＤは、多層配線層ＭＷＬ内に形成された配線層のみで構成されておらず、第１無機膜ＩＦ１、第２無機膜ＩＦ２および有機膜ＯＦ上に形成された配線（いわゆる再配線）により主として構成されている。このように、インダクタＩＮＤが、厚膜の再配線により構成されていることによって、インダクタＩＮＤの特性（例えば、Ｑ値）を高めることができる。

【0057】

［変形例１］
図１３は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置ｍＳＤ１１の要部の一例を示す部分拡大断面図である。図１３は、半導体装置ｍＳＤ１１のうち、図３（Ｂ）に示される部分に相当する部分を示している。

【0058】

半導体装置ｍＳＤ１１において、多層配線層ｍＭＷＬは、第１層間絶縁層ＩＩＬ１、第１配線ＷＲ１、第２層間絶縁層ＩＩＬ２および第３配線ＷＲ３を有する。

【0059】

第２層間絶縁層ＩＩＬ２は、第１層間絶縁層ＩＩＬ１よりも下層に位置する絶縁層である。第２層間絶縁層ＩＩＬ２は、第１層間絶縁層ＩＩＬ１よりも一層分、下層に位置していてもよいし、二層分以上、下層に位置していてもよい。変形例１では、第２層間絶縁層ＩＩＬ２は、第１層間絶縁層ＩＩＬ１よりも一層分、下層に位置していている。

【0060】

第３配線ＷＲ３は、第１配線ＷＲ１よりも下層に位置する配線である。第３配線ＷＲ３は、第１配線ＷＲ１よりも一層分、下層に位置していてもよいし、二層分以上、下層に位置していてもよい。変形例１では、第３配線ＷＲ３は、第１配線ＷＲ１よりも一層分、下層に位置していている。

【0061】

第１配線ＷＲ１および第３配線ＷＲ３は、第２ビアＶ２を介して電気的に接続されている。第２ビアＶ２は、例えば、バリアメタル膜と、当該バリアメタル膜上に形成された導電膜と、を有する。上記バリアメタル膜の材料の例には、チタン（Ｔｉ）および窒化チタン（ＴｉＮ）が含まれる。上記導電膜の材料は、例えば、タングステン（Ｗ）である。

【0062】

変形例１に係る半導体装置ｍＳＤ１１では、交差部ｍＣＰは、第３配線ＷＲ３および第２配線Ｗ２によって構成されている。すなわち、多層配線層ｍＭＷＬのうち、最上層配線（第１配線ＷＲ１）よりも下層に位置する第３配線ＷＲ３と、第２配線ＷＲ２とによって、交差部ｍＣＰが形成されている。実施の形態１のように、最上層配線（第１配線ＷＲ１）と、第２配線ＷＲ２とが交差部ＣＰを構成する場合、交差部ＣＰにおいて、第１配線ＷＲ１に起因する段差が第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２の表面上に形成される。このため、交差部ＣＰにおいて、第２配線ＷＲ２は、上記段差を乗り上げつつ第１配線ＷＲ１と交差する必要がある。このため、交差部ＣＰにおいて生じる応力が大きくなり、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２の一方または両方にひび割れが生じることがある。これに対し、変形例１に係る半導体装置ｍＳＤ１１では、第２配線ＷＲ２は、最上層配線よりも下層に位置する第３配線ＷＲ３と交差する。このとき、第３配線ＷＲ３を覆う第１層間絶縁層ＩＩＬ１の表面は、平坦化されているため、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２において、上記のような段差が生じない。交差部ｍＣＰにおいて生じる応力が大きくなることが抑制され得る。結果として、半導体装置ｍＳＤ１１の信頼性をより高めることができる。

【0063】

［変形例２］
図１４は、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置ｍＳＤ１２の要部の一例を示す部分拡大断面図である。図１４は、半導体装置ｍＳＤ１２のうち、図２に示される部分に相当する部分を示している。

【0064】

半導体装置ｍＳＤ１２において、第１ビアｍＶ１は、平面視において、第２配線ＷＲ２の延在方向に沿う長径を有し、かつ第２配線ＷＲ２の幅方向に沿う短径を有する。第１ビアｍＶ１の抵抗を低減する観点からは、第１ビアｍＶ１が長径は大きいことが好ましい。また、第１配線ＷＲ１を覆っている第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２の応力耐性を高める観点からは、第１ビアｍＶ１の短径は小さいことが好ましい。これにより、第１配線ＷＲ１の上面と、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２との接触面積が大きくなる。結果として、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のクラックの原因となる外部応力による第１配線ＷＲ１の変形が、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２により抑制されるためである。

【0065】

上記のとおり、第２配線ＷＲ２の上記短径に対する第２配線ＷＲ２の上記長径の比は、大きいことが好ましい。第２配線ＷＲ２において、上記短径に対する上記長径の比は、第１ビアｍＶ１の大きさおよび材料などに応じて適宜調整される。たとえば上記短径に対する上記長径の比は、例えば、２以上かつ４以下である。

【0066】

ここで、第２配線ＷＲ２の上記長径とは、平面視において、第２配線ＷＲ２の延在方向における第１ビアｍＶ１の最大長さである。第２配線ＷＲ２の上記短径とは、平面視において、第２配線ＷＲ２の幅方向における第１ビアｍＶ１の最小長さである。

【0067】

［実施の形態２］
詳細については後述するが、実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２では、有機膜ＯＦ２に形成された第２開口部ＯＰ２は、平面視において、第１ビアＶ１と重なっているが、交差部ＣＰとは重なっていない。

【0068】

（半導体装置の構成）
図１５は、実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２の要部の構成の一例を示す平面図である。図１６は、図１５の破線で示される領域の部分拡大平面図である。図１７（Ａ）は、図１６のＡ－Ａ線における断面図である。図１７（Ｂ）は、図１６のＢ－Ｂ線における断面図である。

【0069】

半導体装置ＳＤ２は、多層配線層ＭＷＬ、第１無機膜ＩＦ１、第２無機膜ＩＦ２、有機膜ＯＦ２およびインダクタＩＮＤを有する。半導体装置ＳＤ２は、有機膜ＯＦ２に形成された第２開口部ＯＰ２の位置および数のみが、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１と異なる。そこで、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【0070】

有機膜ＯＦ２には、第２無機膜ＩＦ２の一部を有機膜ＯＦ２から露出させる第２開口部ＯＰ２が形成されている。第２開口部ＯＰ２は、第１開口部ＯＰ１と連続している。第２開口部ＯＰ２のサイズは、第１開口部ＯＰ１のサイズより大きい。第２開口部ＯＰ２は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のうち、第２配線ＷＲ２の側面を覆っている部分を第２無機膜ＩＦ２から露出させるように形成されている。また、第２開口部ＯＰ２は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２のうち、第２配線ＷＲ２の上面を覆っている部分の一部も第２無機膜ＩＦ２から露出させるように形成されている。なお、有機膜ＯＦ２の側面は、第２配線ＷＲ２の側面から離間している。

【0071】

実施の形態２では、第２開口部ＯＰ２は、平面視において、第１ビアＶ１と重なっているが、交差部ＣＰとは重なっていない。第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる第１ビアＶ１の数は、インダクタＩＮＤの巻き数に応じて適宜調整される。第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる第１ビアＶ１の数は、２つ以上であってもよいし、３つ以上であってもよい。実施の形態２では、各第２開口部ＯＰ２が平面視において重なる第１ビアＶ１の数は、４つである。

【0072】

（半導体装置の製造方法）
実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２の製造方法は、（１）多層配線層ＭＷＬの形成工程、（２）第１無機膜ＩＦ１の形成工程、（３）第２無機膜ＩＦ２の形成工程、（４）第１開口部ＯＰ１の形成工程、（５）有機膜ＯＦ２の形成工程、（６）第２開口部ＯＰ２の形成工程および（７）インダクタＩＮＤの形成工程を含む。

【0073】

実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２の製造方法は、第２開口部ＯＰ２の形成工程において、第２開口部ＯＰ２の位置および数が異なる点を除いて、実施の形態１に係る半導体装置ＳＤ１の製造方法と同様である。そのため、実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２の製造方法の詳細な説明については省略する。

【0074】

（効果）
実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２においても、第１ビアＶ１の側面は、第１無機膜ＩＦ１および第２無機膜ＩＦ２に接しているが、有機膜ＯＦ２とは接していない。これにより、実施の形態２においても、実施の形態１と同様の効果を有する。さらに、実施の形態２に係る半導体装置ＳＤ２では、有機膜ＯＦ２に形成された第２開口部ＯＰ２は、平面視において、第１ビアＶ１と重なっているが、交差部ＣＰとは重なっていない。これにより、半導体装置ＳＤ２において、多層配線層ＭＷＬを覆っている有機膜ＯＦ２の領域が大きくなり、結果として、半導体素子の耐湿性をより高めることができる。

【0075】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更され得る。たとえば、第１ビアＶ１および第２配線ＷＲ２は、別体として形成されていてもよい。この場合、第１ビアＶ１を形成した後に、第２配線ＷＲ２が形成され得る。

【0076】

また、上記実施の形態では、第１無機膜ＩＦ１、第２無機膜ＩＦ２および有機膜ＯＦ１、ＯＦ２を有する場合について説明したが、他の実施の形態に係る半導体装置は、第１無機膜ＩＦ１、第２無機膜ＩＦ２および有機膜ＯＦ１、ＯＦ２のうち、いずれか２つを有していればよい。たとえば、上記半導体装置は、第１開口部ＯＰ１を有する第１無機膜と、第２開口部ＯＰ２を有する第２無機膜とを有していてもよい。上記第１無機膜の材料の例と、上記第２無機膜の材料の例とは、酸化シリコン、酸窒化シリコンまたは窒化シリコンである。

【0077】

また、特定の数値例について記載した場合であっても、理論的に明らかにその数値に限定される場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値であってもよい。また、成分については、「Ａを主要な成分として含むＢ」などの意味であり、他の成分を含む態様を排除するものではない。

【符号の説明】

【0078】

ＣＰ、ｍＣＰ 交差部
ＩＦ１ 第１無機膜
ＩＦ２ 第２無機膜
ＩＩＬ１ 第１層間絶縁層
ＩＩＬ２ 第２層間絶縁層
ＩＮＤ インダクタ
ＭＷＬ 多層配線層
ＯＦ１、ＯＦ２、ｒＯＦ 有機膜
ＯＰ１ 第１開口部
ＯＰ２ 第２開口部
ＰＬ めっき層
ＳＤ１ＳＤ２、ｍＳＤ１１、ｍＳＤ１２、ｒＳＤ 半導体装置
ＳＬ シード層
Ｖ１、ｍＶ１、ｒＶ１ 第１ビア
Ｖ２ 第２ビア
ＷＲ１ 第１配線
ＷＲ２、ｒＷＲ２ 第２配線
ＷＲ３ 第３配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】