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JP3955360B2 - Reticle wiring pattern manufacturing method - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レチクルの配線パターンの製造方法に係り、特に、多層配線構造を有する半導体装置に用いるのに好適な、表面を平坦化することが可能なレチクルの配線パターンの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体装置の各素子を接続する配線は、図24にMOS型トランジスタの例を示すように、半導体基板10上にソースやドレインとなる拡散層領域12が複数設けられ、各拡散層領域12間でコンタクトホール17を介してアルミニウム等の第1層金属配線20を用いて行われている。この金属配線層は、各素子の配置状態により様々であり、図24では、ポリシリコンゲート等の下層配線18も設けられている。
【0003】
この場合、よく知られているように、配線層間膜の下層配線層に対する平坦性は、下層配線18等の配線幅や配線間隔に依存し、特に、配線間隔に依存する。従って、半導体装置内部に、様々な配線間隔が生じることを前提とした場合、層間膜形成の条件や方法が複雑になるという問題点が存在した。
【0004】
このような問題点を解決するため、図25に示すように、広い配線間隔に、電気的に独立したダミー配線21を設けることが行われている。このようなダミー配線21を形成することによって、配線間隔を狭めることができ、層間膜を形成する条件や方法を、ダミー配線がない場合に比べて簡略にすることが可能となった。
【0005】
しかしながら、正規配線20と独立したダミー配線21を設ける従来の方法では、正規配線20の間隔が、工程上許容される最小配線幅のダミー配線が配置可能な間隔より広くないと、ダミー配線を挿入することができないという問題点を有していた。
【0006】
即ち、図26に示す如く、正規配線20の間隔が、2S+L(ここで、Sは配線ルールで許容された最小配線間隔、Lは同じく最小配線幅)以上であれば、幅がL以上のL+αのダミー配線21を挿入することが可能である。ところが、図27に示す如く、正規配線20の間隔が2S+L未満であると、ダミー配線21の幅が最小配線幅L未満のL−αとなってしまい、デザインルールに違反するため、最終的にダミー配線21が消されてしまい、ダミー配線21を残すことができなかった。
【0007】
配線層間膜の平担化は、先に述べたように、配線間隔に依存し、例えば図28に示すように、下層配線18と配線20の間の層間膜として、一般的なSOG(Spin On Glass)による塗布膜34をCVD(Chemical Vapor Deposition )酸化膜36間に挾み込んだ場合、該塗布膜34による凹部の埋め込みによる層間膜の平担化に最適な配線間隔が存在するが、従来のようにダミー配線を挿入することができない配線間隔が存在すると、層間膜を十分に平担化できないという問題点を有していた。
【0008】
又、LSI(Large Scale Integrated circuit )の高集積化に伴い、配線の微細化と配線の多層化が進んでいる。配線の微細化と多層化を実現するためには、レチクルによる配線のパターニング工程で、レジストパターンを露光する際の焦点深度の確保が必要であり、そのため、各層での平坦化が重要となってきている。
【0009】
各層の平坦化を実施する方法の1つに、形成された配線上に酸化膜を成膜した後、段差部分を研磨し、平坦化する化学的機械的研磨法、いわゆるCMP(Chemical Mechanical Polishing)法があり、広く用いられている。
【0010】
このCMP法を、図29及び図30を用いて説明する。予めシリコン基板等の半導体基板10上に、層間絶縁膜16と、その上に形成される金属配線20が、通常の方法により形成されているものとする。この状態から、まず、図29に示すように、当該金属配線20の後の工程で、当該金属配線20間及び該金属配線20上に形成する上層配線(図示省略)の間を絶縁するための絶縁膜22を形成する。次いで、該絶縁膜22の表面をCMP法により化学的及び機械的に研磨し、図30に示すような平坦な層間膜を形成する。
【0011】
このCMP法の過程で、絶縁膜22を形成する際には、絶縁膜22の表面レベルの最も低い部分22lを、上層配線(図示省略)との間に必要な絶縁膜厚程度、金属配線20の表面位置20uより相対的に高くする必要がある。このためには、次の3つの方法がある。
【0012】
A.配線間の埋め込み性に優れた成膜方法である高密度プラズマCVD法を用いて成膜する。
【0013】
B.例えばSOG等で配線間を埋め込む。
【0014】
C.通常のCVD法で、配線が埋め込まれるまで、厚く成膜する。
【0015】
しかしながら、A法で用いる高密度プラズマCVD法は、現在の最新の技術であり、新規の装置導入が必要となる。又、B法では、SOGで用いる埋め込み材料の膜質が悪く、絶縁性が低いため、埋め込み材料の上下を絶縁性の良い材料で挟んだサンドイッチ構造とする必要があり、処理工程数が3工程増えてしまう。従って、C法を選択する場合が多いが、このC法でも、下地の段差を反映しないカバレッジの悪い成膜方法では、図31に示す如く、配線間の上部にオーバーハングが形成され、その下にボイド38が発生するため、破線AのレベルまでCMP法により研磨すると、平坦面上に凹み22rができてしまう。
【0016】
これを防止するためには、例えばTEOSベースのP−CVD法のようなカバレッジの良い成膜方法を用いる必要がある。しかしながら、配線間隔に2〜5μm程度の広い部分がある場合、図32に示す如く、配線20上に堆積される絶縁膜22の厚みBと、配線間に堆積される絶縁膜22の厚みCの割合(成膜比)が約5対3となるので、例えば配線厚みによる段差(配線段差と称する)が5000Åで、CMP処理後の配線上部に5000Åの絶縁膜厚を残したい場合には、配線上の絶縁膜を、
17000Å=(5000Å+5000Å)×5÷3
程度とかなり厚く成膜し、その後、CMP法で、
12000Å=17000Å−5000Å
程度研磨する必要があり、装置のスループット及び製造原価で大きな損失となってしまう。
【0017】
これを防止するため、金属配線20間にダミーパターンを配置して配線間の間隔を狭め、配線間を配線側壁20sからの膜成長によって埋め、CMP前に必要な絶縁膜厚を薄くする工夫がなされている。しかしながら、この方法においても、図32に示した如く、配線側壁20sでの成膜比は、例えばB:D=5:2程度とかなり低いため、図33に示す如く、平行に並んでいる配線20が折れ曲がったとき等に生じる、僅かな配線間隔の増加が、CMP前の絶縁膜の厚膜化につながってしまい、スループットを低下させ、製造原価を増加させてしまうという問題点を有していた。図33の例においては、配線直進部の配線間隔が1.2μmであるのが、配線折れ曲がり部では1.2√2μmに広がってしまう。
【0018】
図33の配線パターンにおいて、配線段差6000Åで上層配線との間の最低絶縁膜厚が7000Åとなる平坦な絶縁膜を形成する場合を考える。予めシリコン基板(図示省略)上に、層間絶縁膜16と、その上に形成される厚さ6000Åの金属配線20が、図33のパターンを用いて通常の方法により形成されているものとする。このとき、パターン内で最も広い配線間隔である図33のE−E線に沿う断面図は、図34に示す如くとなる。この状態から、カバレッジの良い絶縁膜形成装置であるP−TEOS CVD装置を用いて、上部配線との間を絶縁する絶縁膜22を形成する。P−TEOS CVD装置では、配線上部と側壁での成膜比が5対2となるので、図34に示した配線間隔1.2√2μmを埋め込むためには、図35に示す如く約21000Åの膜厚が必要となる。P−TEOS CVD装置で安定した膜を1回に成膜できる最大の膜厚は9000Åであるので、7000Åを3回に分けて成膜する。成膜後の形状は図35に示す如くとなる。この状態から、CMPにより14000Å研磨して、図36に示すような所望の平坦な絶縁膜形状が得られる。
【0019】
このように、図33の配線パターンでは、3回に分けて絶縁膜16を21000Å以上成膜した後、CMPにより14000Å研磨しなければ、図36のような平坦な絶縁膜を形成できない。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、半導体装置の表面を平坦化することを第1の課題とする。
【0021】
本発明は、又、従来の方法ではダミー配線の挿入が許されない、S以上、L+2S未満の配線間隔を減少させて、層間膜の平担化を容易にすることを第2の課題とする。
【0022】
本発明は、又、後工程で平坦化する必要がある絶縁膜を、必要最低限の厚さで成膜できるようにすることを第3の課題とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、正規配線パターン間のスペースが狭く、ダミー配線の挿入が許されない箇所で、前記正規配線パターンを太らせるようにしたレチクルの配線パターンの製造方法であって、前記ダミー配線の挿入が許されない箇所に、所定幅の仮想配線パターンを発生させ、該発生させた仮想配線パターンを移動させることにより、該仮想配線パターンを、当該配線間スペースに面する正規配線パターンのいずれかに密着させ、該密着後の配線パターンのうち、最小配線幅に至らなかった部分を消去して、前記正規配線パターンを太らせることにより、前記課題を解決したものである。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0036】
まず、比較例を説明する。
【0037】
図1は、従来技術により拡散層領域間の正規配線20を行った状態を示す。
【0038】
この図1に示したような正規配線20に対して、従来の方法によって、ダミー配線21を付加した状態を図2に示す。ダミー配線の配置に際しては、例えば、図1に示した正規配線20の反転パターン(非配線部のパターン)を形成し、この反転パターンを、例えば、
S+(L/2)=1.0+(1.4/2)=1.7μm
アンダーサイズし、次いで、
L/2=1.4/2=0.7μm
オーバーサイズすることによって、正規配線20との間隔が最小配線間隔Sとなったダミー配線21を発生することができる。
【0039】
ここで、配線領域の反転パターンを単純にSだけアンダーサイズするのではなく、L/2だけ余分にアンダーサイズした後、L/2だけオーバーサイズして元に戻しているのは、単純にSだけアンダーサイズしたのでは、最小配線幅Lのルールに違反する部分が発生するので、これを防止するためである。例えば配線間隔が3.0μmであった場合、反転パターンのSのアンダーサイズでは、3μm幅の反転パターンがアンダーサイズにより、
3.0−(2×1.0)=1.0μm
幅となり、最小配線幅1.4μmに違反してしまう。これに対して、S+(L/2)のアンダーサイズであれば、
3.0−(2×1.7)=−0.4μm
となるため、通常のCADにおける設計でパターンが消滅し、ルール違反は生じない。
【0040】
このような作業によりダミー配線21を発生し、正規配線20と合成することによって、ダミー配線挿入後の配線パターンを得ることができる。図2は、この状態を示したものである。ダミー配線挿入後の配線間隔Mは、
2×{S+(L/2)}=2×{1.0+(1.4/2)}=3.4μm
未満となる。
【0041】
この図2のようなパターンは、従来技術によって得られるものであり、ダミー配線を挿入する方法は、前記の方法に限定されない。
【0042】
図2に示したダミー配線が挿入されたパターンの配線間隔を、比較例により最小配線間隔まで減少させた具体例を図3に示す。
【0043】
上記具体例は、最小間隔S=1.0μm以上、2S+L=3.4μm未満である、ダミー配線の挿入が許されない配線間スペースを、該配線間スペースに面する配線パターンを太らせることによって、減少することを特徴とする。
【0044】
更に、前記配線間スペースに面する配線パターンが、略均等に太らされていることを特徴とする。
【0045】
又、前記配線間スペースが、最小配線間隔まで減少されていることが望ましい。
【0046】
具体的実現方法は特に問わず、CADによって実現することができる。
【0047】
以下にCADによって実現する発明の第実施形態を説明する。
【0048】
本実施形態では、図4に示す如く、配線間スペースが狭く、ダミー配線の挿入が許されない箇所の例えば中央位置に、残りの配線間隔が例えばT/2ずつとなるよう、最小配線幅Lより小さな所定幅L1の第1の仮想配線パターン50を発生させ、図5に示す如く、該発生させた仮想配線パターン50を、当該配線間スペースに面する正規配線20のいずれか一方(図では左側の正規配線20L)に密着させる。
【0049】
更に、図6に示すように、残りの配線間隔Tの例えば中央位置に、残りの配線間隔がSずつとなるよう、前記第1の仮想配線パターン50よりも狭い所定幅L2の第2の仮想配線パターン52を発生させ、図7に示す如く、反対側の正規配線、図では右側の正規配線20Rに密着させる。これにより、第1の仮想配線パターン50が密着された左側の正規配線20Lと、第2の仮想配線パターン52が密着された右側の正規配線20Rの間隔は、2Sまで縮められる。
【0050】
次いで図8に示す如く、第1及び第2の仮想配線パターン50、52の内、密着する正規配線が存在せず、最小配線幅に至らなかったノッチ部分50N、52Nを、CADの通常のデザインルールに従って、例えばアンダーサイズ(縮小)し、次いでオーバーサイズ(拡大)して消すことによって、目的とする配線パターンを得ることができる。
【0051】
このような作業を、予め設計時に行うことにより、配線間隔の最大値を2Sにまで小さくすることができ、例えば、一般的な塗布膜をCVD酸化膜間に挾み込んだ構造を利用した場合の層間膜構造で、平担化をより容易に行うことが可能となる。
【0052】
一般的には、CAD上のレチクル作成最小スポットサイズをG、配線幅拡大作業前の最大配線間隔をM、配線幅拡大作業後の最大配線間隔をF、第1(第2)方向のi回目の作業後に生じる第1(第2)の方向の最大配線間隔をTi、配線幅拡大作業の作業回数をnとして、次のような手順で行うことができる。
【0053】
(1)配線パターン及びダミー配線パターンを合成する。
【0054】
(2)合成された配線パターンの非配線部に対応する反転パターンを作成し、これをT1 /2アンダーサイズし、第1方向(例えばX方向)に−T1 /2移動させ、正規配線パターンとダミー配線の合成配線パターンに密着させて合成する。
【0055】
(3)必要に応じて、(2)の手順を繰り返す。即ち、配線幅を大きくする作業回数をnとしたとき、第i回目の作業は、i−1回目までの作業で合成された配線パターンについて、その反転パターンを作成し、これをTi /2アンダーサイズし、第1方向に(−1)i ×(Ti /2)移動させ、第i−1回目までの作業で合成された配線パターンと合成する。ここで、第1方向への移動量Ti /2に(−1)i の係数を乗じているのは、第i−1回目と第i回目で反対側の正規配線に密着させるためである。
【0056】
(4)(2)若しくは(3)により形成された配線パターンに対し、(S−G)/2アンダーサイズし、同じ量のオーバーサイズを施して、第1方向の作業で生じたノッチを消す。
【0057】
(5)(4)で形成された配線パターンの反転パターンを作成し、これをT1 /2アンダーサイズし、第2方向(例えばY方向)に−T1 /2に移動させ、(4)で形成された配線パターンと密着させて合成する。
【0058】
(6)必要に応じて、(5)の手順を繰り返す。即ち、配線幅を大きくする作業回数をnとしたとき、第i回目の作業は、第i−1回目までの作業で合成された配線パターンの反転パターンを作成し、これをTi /2にアンダーサイズし、第2方向に(−1)i ×(Ti /2)移動させ、第i−1回目までの作業で合成された配線パターンに密着させて合成する。
【0059】
(7)(5)又は(6)によりにより形成された配線パターンに対し、(S−G)/2アンダーサイズし、同じ量のオーバーサイズを施して、第2方向の作業で生じたノッチを消す。
【0060】
ここで、前記パラメータは、次式の関係を満足させる。
【0061】
M−T1 <S …(1)
i-1 −Ti <S …(2)
M−T1 <L …(3)
i-1 −Ti <L …(4)
M>T1 >…>Ti >…>Tn =F …(5)
n≦(M−F)/G …(6)
【0062】
このようにして、ダミー配線を設けることのできない、S以上、L+2S未満の配線間隔を、両側の正規配線を太らせることによって、F=2S迄縮小することができる。
【0063】
次に、発明に係る具体例である第実施形態を詳細に説明する。
【0064】
本実施形態においては、最小配線幅Lを1.4μm、最小配線間隔Sを1.0μmとしている。又、パターニングを行うためには、レチクルを利用する必要があるが、レチクルを作成するためには、そのための最小スポットサイズGが存在する。ここでは、これを0.1μmとしている。
【0065】
図2は、従来技術によりダミー配線が挿入された状態を示す。
【0066】
図2のようなパターンを、発明により、例えばX方向2回、Y方向2回の計4回の操作で、2×S=2.0μm以下とする。本実施形態では、前出(1)式及び(2)式を満足するような、T1 、T2 の値として、T1 =2.6μm、T2 =2.0μmを選んだ。ここで、T2 として選んだ2.0μmが、最終状態での配線間隔の最大値Fであり、これが最小配線間隔Sの2倍となるようにする。
【0067】
まず、X方向の配線幅を太らせる作業を行う。図9に示すように、図の配線領域の反転パターンをT1 /2=2.6/2=1.3μmアンダーサイズした、X方向の第1の仮想配線パターン50を発生させる。
【0068】
次いで、この仮想配線パターン50をX方向に
(−1)1 ×(T1 /2)=(−1)1 ×1.3=−1.3μm
移動させ、図10に示す如く、左側の正規配線に密着させる。密着した仮想配線パターンを正規配線と合成することによって、配線幅をX方向に太らせる1回目の作業が終了する。
【0069】
次に、配線幅をX方向に太らせる2回目の作業を同様に行う。即ち、図11に示す如く、図10の配線パターンを反転した非配線部のパターンを
2 /2=2.0/2=1.0μm
アンダーサイズした、X方向の第2の仮想配線パターン52を発生させ、この仮想配線パターン52をX方向に
(−1)2 ×T2 /2=−12 ×1.0=1.0μm
移動させて右側の正規配線に密着させた後、正規配線と合成することによって、図12に示すような配線パターンが得られる。
【0070】
次いで、図12に示すような配線パターンに対して、配線ルールに違反しているノッチ50Nを消すために、該配線パターンを
(L−G)/2=(1.4−0.1)/2=0.65μm
アンダーサイズし、オーバーサイズする。これによって配線ルールに違反するノッチ部分(本実施形態では第1の仮想配線パターン50の全体)が消されて、図13に示すような配線パターンが得られる。
【0071】
これで、X方向の配線を太らせる作業が終了し、次に、Y方向の配線を太らせる作業を行う。
【0072】
具体的には、図14に示すように、図13の配線層の反転パターンを
1 /2=2.6/2=1.3μm
アンダーサイズすることによって、Y方向の第1の仮想配線パターン54を発生させる。次に、この仮想配線パターン54をY方向に
(−1)1 ×T1 /2=−11 ×1.3=1.3μm
移動して、図15に示す如く、図の下側の正規配線に密着させ、正規の配線と合成して、図16に示すような配線パターンを得る。これで、配線幅をY方向に太らせる1回目の作業が終了する。
【0073】
次に、配線幅をY方向に太らせる2回目の作業を同様に行う。即ち、図16の配線層の反転パターンを
2 /2=2.0/2=1.0μm
アンダーサイズしてY方向の第2の仮想配線パターン56を発生させ、Y方向に(−1)2 ×T2 /2=(−1)2 ×1.6=1.6μm
移動して、図の上側の正規配線に密着させた後、配線パターンと合成して、図17に示すような新たな配線パターンを得る。
【0074】
次いで、この配線パターンに対して仮想配線パターンのノッチ56Nを消すために、
(L−G)/2=(1.4−0.1)/2=0.65μm
アンダーサイズし、オーバーサイズする。この作業によって、配線ルールに違反するパターンが消去される。最終的に得られたパターンは図18に示す如く、Fが2Sとなっている。
【0075】
導体装置の製造方法においては、この作業により設計され、作成された配線用レチクルを用いて、配線層を形成する。具体的には、半導体基板上に予め形成されたMOSトランジスタ上に第1の絶縁膜を設け、この第1の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、例えば、アルミニウムの配線層を堆積させ、図18のようなパターンに基づいてパターニングを行う。次に、1層目の配線と2層目の配線を分離する層間絶縁膜を、例えば塗布絶縁膜等により形成し、所定のヴィアホールを開口する。それ以降の上層配線の形成においても、1層目と同様な手法を用いて形成し、半導体チップを完成することができる。
【0076】
本実施形態においては、仮想配線パターンの幅を、目標配線間隔を得るために必要な配線太らせ幅の略半分の値として、当該配線間スペースに面する両側の配線パターンに2回で割り振るようにしていたので、最小作業回数で、配線間スペースの両側の配線を太らせることができる。なお、配線拡大作業の回数nは2回に限定されず、仮想配線パターンの所定幅を最大配線幅以下の所定値とし、該所定値を小さくしながら、目標配線間隔になるまで、当該配線間スペースに面する複数の配線パターンに、繰返し割り振ることも可能である。この場合には、配線拡大作業回数nを大きくして、少しずつ両側の通常配線に割り振ることによって、両側の通常配線を太らせる幅をほぼ同一とすることができ、配線への容量増加に関し、平均的にふり分けることができる。この場合のノッチを除去する操作は、前記実施形態と同様に毎回行っても、あるいは、最後にまとめて行ってもよい。
【0077】
又、前記説明では、MOSトランジスタの場合を例にとっていたが、第1発明の対象はこれに限定されず、多層配線構造を有するものであれば、バイポーラ型トランジスタ等、他の半導体装置にも同様に適用できることは明らかである。
【0078】
次に、発明に係る第実施形態を詳細に説明する。
【0079】
本実施形態は、図33に示したような配線折れ曲がり部において、図19に示す如く、外側の配線コーナーに45°の隅付けをすることにより、配線折り曲がり部の配線間隔を配線直進部の配線間隔以下としたものである。
【0080】
本実施形態における成膜工程を、従来例の図34、図35、図36と対比させて図20、図21、図22に示す。図19の配線パターンにおいて、従来例と同様に、配線段差6000Åで上層配線との間の最低絶縁膜厚が7000Åとなる平坦な絶縁膜を形成する場合について説明する。
【0081】
予めシリコン基板(図示省略)上に、層間絶縁膜16と、その上に形成される厚さ6000Åの金属配線20が、図19のパターンを用いて通常の方法により形成されているものとする。このとき、パターン内で最も広い配線間隔である図19のF−F線に沿う断面図は、図20に示す如くとなる。この状態から、P−TEOS CVD装置を用いて、上部配線との間を絶縁する絶縁膜22を形成する。P−TEOS CVD装置では、配線上部と側壁での成膜比が5対2となるので、図20に示した配線間1.2μmを埋め込むためには、図21に示す如く、約14000Åの膜厚が必要となる。P−TEOS CVD装置で安定した膜を1回に成膜できる最大膜厚は9000Åであるので、7000Åを2回に分けて成膜する。成膜後の形状は図21に示す如くとなる。この状態から、CMPにより7000Å研磨して、図22に示すような所望の平坦な絶縁膜形状が得られる。
【0082】
このように、図20の配線パターンを使用した場合は、絶縁膜を2回に分けて14000Å成膜し、CMPにて7000Å研磨することで、図22の平坦な絶縁膜22を形成できる。
【0083】
CMP法で研磨する場合、削る量が大きいと、研磨後の表面の面内均一性が低下することが経験的に知られているが、本実施形態によれば、CMP法による研磨量を14000Åから7000Åに減らすことができるので、スループットが向上するだけでなく、面内均一性も良くなる。なお、研磨方法はCMP法に限定されない。
【0084】
本実施形態においては、外側の配線パターンに隅付けするだけであるので、折れ曲がり部の配線間隔は、直進部の配線間隔の1/√2になってしまうものの、配線パターンの設計は容易である。
【0085】
なお、配線折れ曲がり部の配線間隔を、図33に示したような、単純な折れ曲がりパターンの場合よりも狭める方法は、これに限定されず、図23に示す第実施形態のように、外側の配線コーナーに隅付けをすると共に、内側の配線コーナーを隅切りすることも可能である。この場合には、折れ曲がり部の配線間隔を、直進部の配線間隔に近い間隔とすることができる。
【0086】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体装置の表面を平坦化することができる。
【0087】
即ち、ダミー配線が挿入できない配線間隔であっても、CAD上の自動的作業という簡単な方法で、両側の配線層幅を拡大して、配線間隔を縮小することが可能となる。従って、上層配線のカバーレッジをより向上させ、配線不良をなくし、より信頼性の高い配線を、製造方法を単純化して形成することができる。
【0088】
又、配線のカップリング容量が問題となる場合においても、最終の配線間隔最大値Fを適当に選ぶことで、最適化が可能となる。
【0089】
又、発明によれば、所望の平坦な絶縁膜を得るための、研磨前の絶縁膜の膜厚を必要最小限に薄くできるので、成膜装置及び研磨装置のスループットを向上し、製造原価を低減できる。又、CMP法で平坦化する場合には、研磨量を少なくすることができ、平坦性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 比較例を説明するための、ダミー配線挿入前の正規の回路パターンを示す上面図
【図2】図1の回路パターンに対してダミー配線を挿入した状態を示す上面図
【図3】 図2の配線間間隔を、比較例により最小配線間隔迄減少させた具体例を示す上面図
【図4】 本発明の第1実施形態で、正規配線の間に第1の仮想配線パターンを発生させた状態を示す上面図
【図5】第1実施形態で第1の仮想配線パターンを左側の正規配線に密着させた状態を示す上面図
【図6】第1実施形態で第2の仮想配線パターンを発生させた状態を示す上面図
【図7】第1実施形態で第2の仮想配線パターンを右側の正規配線に密着させた状態を示す上面図
【図8】図7の回路パターンにおいて、ノッチを消した状態を示す上面図
【図9】図2の回路パターンでX方向に配線幅を拡大するために、X方向の第1の仮想配線パターンを発生させた状態を示す上面図
【図10】図9の第1の仮想配線パターンを左側の回路パターンに密着させた状態を示す上面図
【図11】図10の回路パターンで、X方向の第2の仮想配線パターンを発生させた状態を示す上面図
【図12】図11の第2の仮想配線パターンを右側の回路パターンに密着させた状態を示す上面図
【図13】図12の回路パターンのノッチを消した状態を示す上面図
【図14】図13の回路パターンでY方向に配線幅を拡大するために、Y方向の第1の仮想配線パターンを発生させた状態を示す上面図
【図15】図14の第1の仮想配線パターンを下側の回路パターンに密着した状態を示す上面図
【図16】図15におけるそれまでの回路パターンと第1の仮想配線パターンを合成した状態を示す上面図
【図17】図16の回路パターンで、Y方向の第2の仮想配線パターンを発生させ、上側の回路パターンに密着させた状態を示す上面図
【図18】図17の回路パターンのノッチを消して得られた最終的な回路パターンを示す上面図
【図19】 発明に係る第実施形態による配線パターンの例を示す平面図
【図20】図19のF−F線に沿う断面図
【図21】図20の金属配線上に絶縁膜を形成した直後の状態を示す断面図
【図22】図21の絶縁膜を所定厚さまで研磨した後の状態を示す断面図
【図23】 発明に係る第実施形態による配線パターンの例を示す平面図
【図24】従来のMOS型トランジスタにおける多層配線の例を示す上面図
【図25】図24の配線パターンに、ダミー配線を追加した状態を示す上面図
【図26】十分な配線間隔があるところにダミー配線を挿入した従来の状態を示す上面図
【図27】配線間隔が足りないところにダミー配線を配置しようとした従来の状態を示す上面図
【図28】従来技術の問題点を説明するための、半導体チップの断面図
【図29】金属配線上に絶縁膜を形成した直後の従来の状態を示す断面図
【図30】図29の絶縁膜を研磨した後の状態を示す断面図
【図31】カバレッジの悪い成膜方法で配線上に絶縁膜を形成した従来の状態を示す断面図
【図32】従来の成膜比を説明するための線図
【図33】従来の単純な折れ曲がりパターンの例を示す平面図
【図34】図33のE−E線に沿う断面図
【図35】図34の金属配線上に絶縁膜を形成した直後の状態を示す断面図
【図36】図35の絶縁膜を所定厚さまで研磨した後の状態を示す断面図
【符号の説明】
10…半導体基板
12…拡散層領域
16…第1層間絶縁膜
17…コンタクトホール
18…下層配線
20、20R、20L…配線
21…ダミー配線
22…絶縁膜
50、52、54、56…仮想配線パターン
50N、52N、56N…ノッチ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Reticle wiring pattern In particular, it is possible to planarize the surface suitable for use in a semiconductor device having a multilayer wiring structure. Reticle Wiring pattern It relates to the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a wiring for connecting each element of a semiconductor device is provided with a plurality of diffusion layer regions 12 serving as sources and drains on a semiconductor substrate 10 as shown in an example of a MOS transistor in FIG. The first layer metal wiring 20 made of aluminum or the like is used via the contact hole 17 therebetween. The metal wiring layer varies depending on the arrangement state of each element. In FIG. 24, a lower layer wiring 18 such as a polysilicon gate is also provided.
[0003]
In this case, as is well known, the flatness of the wiring interlayer film with respect to the lower wiring layer depends on the wiring width and the wiring interval of the lower layer wiring 18 and the like, and particularly depends on the wiring interval. Therefore, when it is assumed that various wiring intervals are generated inside the semiconductor device, there has been a problem that conditions and methods for forming an interlayer film become complicated.
[0004]
In order to solve such a problem, as shown in FIG. 25, electrically independent dummy wirings 21 are provided at wide wiring intervals. By forming the dummy wiring 21 as described above, the wiring interval can be narrowed, and the conditions and method for forming the interlayer film can be simplified as compared with the case without the dummy wiring.
[0005]
However, in the conventional method in which the dummy wiring 21 independent of the normal wiring 20 is provided, if the interval between the normal wirings 20 is not larger than the interval at which the dummy wiring with the minimum wiring width allowed in the process can be arranged, the dummy wiring is inserted. Had the problem of not being able to.
[0006]
That is, as shown in FIG. 26, if the interval between the normal wirings 20 is 2S + L (where S is the minimum wiring interval allowed by the wiring rule, L is also the minimum wiring width), the width is L + α of L or more. The dummy wiring 21 can be inserted. However, as shown in FIG. 27, if the interval between the regular wirings 20 is less than 2S + L, the width of the dummy wiring 21 becomes L−α less than the minimum wiring width L, which violates the design rule. The dummy wiring 21 was erased and the dummy wiring 21 could not be left.
[0007]
As described above, the flattening of the wiring interlayer film depends on the wiring interval. For example, as shown in FIG. 28, as an interlayer film between the lower layer wiring 18 and the wiring 20, a general SOG (Spin On When the coating film 34 by Glass) is sandwiched between the CVD (Chemical Vapor Deposition) oxide films 36, there is an optimum wiring interval for flattening the interlayer film by filling the recesses with the coating film 34. As described above, if there is a wiring interval in which the dummy wiring cannot be inserted, the interlayer film cannot be sufficiently flattened.
[0008]
In addition, with the high integration of LSI (Large Scale Integrated circuit), the miniaturization of wiring and the multilayering of wiring are progressing. In order to realize finer and multi-layered wiring, it is necessary to ensure the depth of focus when exposing the resist pattern in the patterning process of the wiring with a reticle. Therefore, flattening in each layer is important. ing.
[0009]
One method for planarizing each layer is a chemical mechanical polishing (CMP) method, in which an oxide film is formed on a formed wiring, and then a step portion is polished and flattened, so-called CMP (Chemical Mechanical Polishing). There is a law and it is widely used.
[0010]
This CMP method will be described with reference to FIGS. It is assumed that an interlayer insulating film 16 and a metal wiring 20 formed thereon are formed in advance by a normal method on a semiconductor substrate 10 such as a silicon substrate. From this state, first, as shown in FIG. 29, in a subsequent process of the metal wiring 20, between the metal wirings 20 and between upper layer wirings (not shown) formed on the metal wirings 20 are insulated. An insulating film 22 is formed. Next, the surface of the insulating film 22 is chemically and mechanically polished by CMP to form a flat interlayer film as shown in FIG.
[0011]
When the insulating film 22 is formed in the process of the CMP method, the metal wiring 20 is formed so as to have a necessary insulating film thickness between the lowest surface level portion 22l of the insulating film 22 and the upper wiring (not shown). It is necessary to make it relatively higher than the surface position 20u. There are three methods for this purpose.
[0012]
A. Film formation is performed using a high-density plasma CVD method, which is a film formation method with excellent embedding between wirings.
[0013]
B. For example, the wiring is embedded with SOG or the like.
[0014]
C. A thick film is formed by the normal CVD method until the wiring is buried.
[0015]
However, the high-density plasma CVD method used in the method A is the latest technology at present, and it is necessary to introduce a new apparatus. In the method B, since the film quality of the embedding material used in SOG is poor and the insulating property is low, it is necessary to have a sandwich structure in which the upper and lower surfaces of the embedding material are sandwiched between materials having good insulating properties, and the number of processing steps is increased by three steps End up. Therefore, the C method is often selected, but even with this C method, in the film formation method with poor coverage that does not reflect the step of the base, as shown in FIG. 31, an overhang is formed at the upper part between the wirings. Since a void 38 is generated in this case, when polishing is performed to the level of the broken line A by the CMP method, a recess 22r is formed on the flat surface.
[0016]
In order to prevent this, it is necessary to use a film forming method with good coverage such as a TEOS-based P-CVD method. However, when there is a wide portion of about 2 to 5 μm in the wiring interval, the thickness B of the insulating film 22 deposited on the wiring 20 and the thickness C of the insulating film 22 deposited between the wirings as shown in FIG. Since the ratio (film formation ratio) is about 5 to 3, for example, when the step due to the wiring thickness (referred to as a wiring step) is 5000 mm, and it is desired to leave an insulating film thickness of 5000 mm on the wiring after the CMP process, The insulating film on the top
17000Å = (5000Å + 5000Å) × 5 ÷ 3
The film is formed to be fairly thick, and then the CMP method is used.
12000? = 17000? -5000?
It is necessary to polish to a certain extent, resulting in a large loss in apparatus throughput and manufacturing costs.
[0017]
In order to prevent this, a dummy pattern is arranged between the metal wirings 20 to narrow the space between the wirings, and the wirings are filled by film growth from the wiring side walls 20s, and the insulating film thickness required before CMP is reduced. Has been made. However, even in this method, as shown in FIG. 32, the film forming ratio on the wiring side wall 20s is quite low, for example, B: D = 5: 2, so that the wirings arranged in parallel as shown in FIG. A slight increase in the wiring interval, which occurs when the 20 is bent, etc., leads to a thickening of the insulating film before CMP, resulting in a decrease in throughput and an increase in manufacturing cost. It was. In the example of FIG. 33, the wiring interval of the straight wiring portion is 1.2 μm, but the wiring bend is spread to 1.2√2 μm.
[0018]
In the wiring pattern of FIG. 33, consider a case where a flat insulating film is formed with a wiring level difference of 6000 mm and a minimum insulating film thickness of 7000 mm between the upper layer wiring. It is assumed that an interlayer insulating film 16 and a metal wiring 20 having a thickness of 6000 mm formed thereon are previously formed on a silicon substrate (not shown) by a normal method using the pattern of FIG. At this time, a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 33, which is the widest wiring interval in the pattern, is as shown in FIG. From this state, the insulating film 22 that insulates from the upper wiring is formed using a P-TEOS CVD apparatus that is an insulating film forming apparatus with good coverage. In the P-TEOS CVD apparatus, the film forming ratio between the upper portion of the wiring and the side wall is 5 to 2. Therefore, in order to embed the wiring interval of 1.2√2 μm shown in FIG. 34, about 21000 mm as shown in FIG. A film thickness is required. Since the maximum film thickness at which a stable film can be formed at one time with a P-TEOS CVD apparatus is 9000 mm, 7000 mm is formed in three steps. The shape after film formation is as shown in FIG. From this state, by polishing 14,000 mm by CMP, a desired flat insulating film shape as shown in FIG. 36 is obtained.
[0019]
In this way, in the wiring pattern of FIG. 33, a flat insulating film as shown in FIG. 36 cannot be formed unless the insulating film 16 is formed in 2 steps in 3 times and then polished by 14000 mm by CMP.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and a first object is to planarize the surface of a semiconductor device.
[0021]
The second object of the present invention is to facilitate the flattening of the interlayer film by reducing the wiring interval of S or more and less than L + 2S, which is not permitted in the conventional method.
[0022]
The third object of the present invention is to make it possible to form an insulating film that needs to be planarized in a subsequent process with a minimum necessary thickness.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method of manufacturing a reticle wiring pattern in which the space between regular wiring patterns is narrow and the dummy wiring is not allowed to be inserted, and the regular wiring pattern is thickened. Generate a virtual wiring pattern with a predetermined width at an unacceptable location, and By moving the virtual wiring pattern By adhering to any of the regular wiring patterns facing the inter-wiring space, by erasing the portion of the wiring pattern after the adhesion that did not reach the minimum wiring width, and thickening the regular wiring pattern, The problem is solved.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0036]
First, Comparative example Will be explained.
[0037]
FIG. 1 shows a state where normal wiring 20 between diffusion layer regions is performed according to the prior art.
[0038]
FIG. 2 shows a state in which a dummy wiring 21 is added to the regular wiring 20 as shown in FIG. 1 by a conventional method. When arranging the dummy wiring, for example, an inversion pattern (pattern of a non-wiring portion) of the regular wiring 20 shown in FIG.
S + (L / 2) = 1.0 + (1.4 / 2) = 1.7 μm
Undersize, then
L / 2 = 1.4 / 2 = 0.7 μm
By oversizing, the dummy wiring 21 having the minimum wiring interval S with respect to the regular wiring 20 can be generated.
[0039]
In this case, the reverse pattern of the wiring area is not simply undersized by S, but is oversized by L / 2 and then oversized by L / 2 and then restored. This is to prevent a portion that violates the rule of the minimum wiring width L from being undersized only. For example, if the wiring interval is 3.0 μm, the reverse pattern S undersize of the reverse pattern has a reverse pattern of 3 μm wide due to the undersize.
3.0− (2 × 1.0) = 1.0 μm
It becomes a width and violates the minimum wiring width of 1.4 μm. On the other hand, if the undersize is S + (L / 2),
3.0− (2 × 1.7) = − 0.4 μm
Therefore, the pattern disappears in normal CAD design, and no rule violation occurs.
[0040]
By generating the dummy wiring 21 by such an operation and combining it with the regular wiring 20, it is possible to obtain a wiring pattern after the dummy wiring is inserted. FIG. 2 shows this state. The wiring interval M after the dummy wiring is inserted is
2 × {S + (L / 2)} = 2 × {1.0+ (1.4 / 2)} = 3.4 μm
Less than.
[0041]
The pattern as shown in FIG. 2 is obtained by the prior art, and the method of inserting the dummy wiring is not limited to the above method.
[0042]
The wiring interval of the pattern in which the dummy wiring shown in FIG. Comparative example FIG. 3 shows a specific example where the minimum wiring interval is reduced by the above.
[0043]
In the above specific example, the space between wirings where insertion of dummy wirings is not allowed, and the wiring pattern facing the space between wirings is thickened by the minimum interval S = 1.0 μm or more and less than 2S + L = 3.4 μm, It is characterized by decreasing.
[0044]
Further, the wiring pattern facing the inter-wiring space is approximately evenly thickened.
[0045]
The inter-wiring space is preferably reduced to the minimum wiring interval.
[0046]
The specific implementation method is not particularly limited, and can be realized by CAD.
[0047]
Realized by CAD below Book Invention No. 1 An embodiment will be described.
[0048]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the minimum wiring width L is set so that the remaining wiring interval is, for example, T / 2 at a position where the space between the wirings is narrow and the dummy wiring is not allowed to be inserted. A first virtual wiring pattern 50 having a small predetermined width L1 is generated. As shown in FIG. 5, the generated virtual wiring pattern 50 is connected to one of the normal wirings 20 facing the space between the wirings (the left side in the figure). Of the normal wiring 20L).
[0049]
Further, as shown in FIG. 6, the second virtual space having a predetermined width L2 narrower than the first virtual wiring pattern 50 is set so that the remaining wiring space is S, for example, at the center position of the remaining wiring space T. A wiring pattern 52 is generated and brought into close contact with the regular wiring on the opposite side, as shown in FIG. As a result, the interval between the right regular wiring 20L with which the first virtual wiring pattern 50 is in close contact and the right regular wiring 20R with which the second virtual wiring pattern 52 is in close contact is reduced to 2S.
[0050]
Next, as shown in FIG. 8, the notch portions 50N and 52N that do not reach the minimum wiring width among the first and second virtual wiring patterns 50 and 52 and that do not have the normal wirings closely contact with each other are replaced with the normal CAD design. In accordance with the rules, for example, undersize (reduction), then oversize (enlargement) and then erasing can be performed to obtain a target wiring pattern.
[0051]
By performing such work in advance at the time of design, the maximum value of the wiring interval can be reduced to 2S. For example, when a structure in which a general coating film is sandwiched between CVD oxide films is used With this interlayer film structure, flattening can be performed more easily.
[0052]
In general, the reticle minimum spot size on CAD is G, the maximum wiring interval before the wiring width expansion operation is M, the maximum wiring interval after the wiring width expansion operation is F, and the i-th in the first (second) direction. The maximum wiring interval in the first (second) direction generated after the above operation is Ti, and the number of operations of the wiring width expansion operation is n, and can be performed in the following procedure.
[0053]
(1) A wiring pattern and a dummy wiring pattern are synthesized.
[0054]
(2) An inversion pattern corresponding to the non-wiring portion of the synthesized wiring pattern is created. 1 / 2 undersize and -T in the first direction (eg X direction) 1 / 2 is moved so as to be in close contact with the combined wiring pattern of the normal wiring pattern and the dummy wiring.
[0055]
(3) Repeat the procedure of (2) as necessary. That is, when the number of operations for increasing the wiring width is n, the i-th operation is to create an inverted pattern of the wiring patterns synthesized in the operations up to the i−1th operation. i / 2 undersize and (-1) in the first direction i × (T i / 2) Move and synthesize with the wiring pattern synthesized in the operations up to the (i-1) -th operation. Here, the movement amount T in the first direction i / 2 to (-1) i The reason is that the coefficient is multiplied by the regular wiring on the opposite side at the (i-1) -th time and the i-th time.
[0056]
(4) The wiring pattern formed by (2) or (3) is undersized by (SG) / 2, and the same amount of oversize is applied to eliminate the notch generated in the work in the first direction. .
[0057]
(5) An inversion pattern of the wiring pattern formed in (4) is created. 1 / 2 undersize and -T in second direction (eg Y direction) 1 And is brought into close contact with the wiring pattern formed in (4) and synthesized.
[0058]
(6) Repeat the procedure of (5) as necessary. That is, when the number of operations for increasing the wiring width is n, the i-th operation creates a reverse pattern of the wiring pattern synthesized by the operations up to the i-1th operation, and this is expressed as T i Undersize to / 2, in the second direction (-1) i × (T i / 2) It is moved and brought into close contact with the wiring pattern synthesized in the operations up to the (i-1) -th operation.
[0059]
(7) The wiring pattern formed by (5) or (6) is undersized by (SG) / 2, and the same amount of oversize is applied, so that notches generated in the work in the second direction are formed. Turn off.
[0060]
Here, the parameter satisfies the relationship of the following equation.
[0061]
MT 1 <S (1)
T i-1 -T i <S (2)
MT 1 <L (3)
T i-1 -T i <L (4)
M> T 1 >...> T i >...> T n = F (5)
n ≦ (M−F) / G (6)
[0062]
In this way, the wiring interval between S and less than L + 2S where dummy wiring cannot be provided can be reduced to F = 2S by thickening the regular wiring on both sides.
[0063]
next, Book A specific example of the invention 2 The embodiment will be described in detail.
[0064]
In this embodiment, the minimum wiring width L is 1.4 μm, and the minimum wiring interval S is 1.0 μm. In order to perform patterning, it is necessary to use a reticle. However, in order to create a reticle, there is a minimum spot size G for that purpose. Here, this is 0.1 μm.
[0065]
FIG. 2 shows a state in which a dummy wiring is inserted according to the prior art.
[0066]
The pattern as shown in FIG. Book According to the invention, for example, 2 × S = 2.0 μm or less by a total of four operations, ie, twice in the X direction and twice in the Y direction. In the present embodiment, T satisfying the above-mentioned expressions (1) and (2) is satisfied. 1 , T 2 As the value of T 1 = 2.6 μm, T 2 = 2.0 μm was selected. Where T 2 2.0 μm selected as is the maximum value F of the wiring interval in the final state, which is twice the minimum wiring interval S.
[0067]
First, an operation of increasing the wiring width in the X direction is performed. As shown in FIG. 2 The reverse pattern of the wiring area of T 1 /2=2.6/2=1.3 μm Undersize, the first virtual wiring pattern 50 in the X direction is generated.
[0068]
Next, this virtual wiring pattern 50 is moved in the X direction.
(-1) 1 × (T 1 / 2) = (-1) 1 × 1.3 = -1.3μm
It is moved and brought into close contact with the regular wiring on the left side as shown in FIG. The first work of thickening the wiring width in the X direction is completed by synthesizing the closely attached virtual wiring pattern with the normal wiring.
[0069]
Next, the second operation for thickening the wiring width in the X direction is performed in the same manner. That is, as shown in FIG. 11, the pattern of the non-wiring portion obtained by inverting the wiring pattern of FIG.
T 2 /2=2.0/2=1.0 μm
An undersized second virtual wiring pattern 52 in the X direction is generated, and the virtual wiring pattern 52 is generated in the X direction.
(-1) 2 × T 2 / 2 = -1 2 × 1.0 = 1.0 μm
After being moved and brought into close contact with the right regular wiring, the wiring pattern as shown in FIG. 12 is obtained by combining with the regular wiring.
[0070]
Next, with respect to the wiring pattern as shown in FIG. 12, in order to erase the notch 50N violating the wiring rule, the wiring pattern is changed.
(LG) / 2 = (1.4−0.1) /2=0.65 μm
Undersize and oversize. As a result, the notch portion that violates the wiring rule (in this embodiment, the entire first virtual wiring pattern 50) is erased, and a wiring pattern as shown in FIG. 13 is obtained.
[0071]
This completes the work of thickening the wiring in the X direction. Next, the work of thickening the wiring in the Y direction is performed.
[0072]
Specifically, as shown in FIG. 14, the inversion pattern of the wiring layer in FIG.
T 1 /2=2.6/2=1.3 μm
The first virtual wiring pattern 54 in the Y direction is generated by undersize. Next, this virtual wiring pattern 54 is arranged in the Y direction.
(-1) 1 × T 1 / 2 = -1 1 × 1.3 = 1.3μm
As shown in FIG. 15, it moves and is brought into close contact with the normal wiring on the lower side of the drawing, and is combined with the normal wiring to obtain a wiring pattern as shown in FIG. This completes the first operation of thickening the wiring width in the Y direction.
[0073]
Next, the second operation of increasing the wiring width in the Y direction is performed in the same manner. That is, the inversion pattern of the wiring layer in FIG.
T 2 /2=2.0/2=1.0 μm
Undersize to generate the second virtual wiring pattern 56 in the Y direction, and (−1) in the Y direction. 2 × T 2 / 2 = (-1) 2 × 1.6 = 1.6μm
After moving and bringing into close contact with the regular wiring on the upper side of the figure, it is combined with the wiring pattern to obtain a new wiring pattern as shown in FIG.
[0074]
Next, in order to erase the notch 56N of the virtual wiring pattern for this wiring pattern,
(LG) / 2 = (1.4−0.1) /2=0.65 μm
Undersize and oversize. By this operation, the pattern that violates the wiring rule is erased. In the finally obtained pattern, F is 2S as shown in FIG.
[0075]
Half In the manufacturing method of the conductor device, the wiring layer is formed using the wiring reticle designed and created by this work. Specifically, a first insulating film is provided on a MOS transistor formed in advance on a semiconductor substrate, contact holes are opened in the first insulating film, and, for example, an aluminum wiring layer is deposited, and FIG. Patterning is performed based on the following pattern. Next, an interlayer insulating film that separates the first-layer wiring and the second-layer wiring is formed of, for example, a coating insulating film, and a predetermined via hole is opened. In the subsequent formation of the upper layer wiring, the semiconductor chip can be completed by using the same method as that for the first layer.
[0076]
In the present embodiment, the width of the virtual wiring pattern is assigned to the wiring patterns on both sides facing the space between the wirings twice as the value of approximately half of the wiring thickening width necessary for obtaining the target wiring interval. Therefore, the wiring on both sides of the space between the wirings can be thickened with the minimum number of operations. Note that the number n of the wiring expansion operations is not limited to two, and the predetermined width of the virtual wiring pattern is set to a predetermined value equal to or less than the maximum wiring width, and the predetermined interval is reduced while the predetermined value is reduced to the target wiring interval. It is also possible to repeatedly assign a plurality of wiring patterns facing the space. In this case, the width of the normal wiring on both sides can be made substantially the same by increasing the number n of times of wiring expansion work and allocating the normal wiring on both sides little by little. Can be averaged out. The operation of removing the notch in this case may be performed every time as in the above embodiment, or may be performed collectively at the end.
[0077]
In the above description, the MOS transistor is taken as an example, but the subject of the first invention is not limited to this, and the same applies to other semiconductor devices such as a bipolar transistor as long as it has a multilayer wiring structure. It is clear that it can be applied to.
[0078]
next, Book Invention No. 3 The embodiment will be described in detail.
[0079]
In this embodiment, in the wiring bent portion as shown in FIG. 33, as shown in FIG. 19, the outer wiring corner is provided with a 45 ° corner, thereby reducing the wiring interval of the wiring bent portion of the wiring straight portion. This is less than the wiring interval.
[0080]
The film forming process in the present embodiment is shown in FIGS. 20, 21, and 22 in comparison with FIGS. 34, 35, and 36 of the conventional example. In the wiring pattern of FIG. 19, a case where a flat insulating film having a minimum insulating film thickness of 7000 mm with respect to the upper layer wiring at a wiring level difference of 6000 mm is formed as in the conventional example.
[0081]
It is assumed that an interlayer insulating film 16 and a metal wiring 20 having a thickness of 6000 mm formed thereon are previously formed on a silicon substrate (not shown) by a normal method using the pattern of FIG. At this time, a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 19 which is the widest wiring interval in the pattern is as shown in FIG. From this state, an insulating film 22 that insulates from the upper wiring is formed using a P-TEOS CVD apparatus. In the P-TEOS CVD apparatus, since the film formation ratio between the upper part of the wiring and the side wall is 5 to 2, in order to embed 1.2 μm between the wirings shown in FIG. 20, as shown in FIG. Thickness is required. Since the maximum film thickness at which a stable film can be formed at one time with a P-TEOS CVD apparatus is 9000 mm, 7000 mm is formed in two steps. The shape after film formation is as shown in FIG. From this state, a desired flat insulating film shape as shown in FIG. 22 is obtained by polishing 7000 mm by CMP.
[0082]
As described above, when the wiring pattern of FIG. 20 is used, the insulating film is formed in 14000 in two portions and polished by 7000 mm by CMP, whereby the flat insulating film 22 in FIG. 22 can be formed.
[0083]
In the case of polishing by the CMP method, it is empirically known that the in-plane uniformity of the surface after polishing decreases when the amount of cutting is large, but according to the present embodiment, the amount of polishing by the CMP method is 14,000 mm. Can be reduced to 7000 mm, so that not only the throughput is improved, but also the in-plane uniformity is improved. Note that the polishing method is not limited to the CMP method.
[0084]
In the present embodiment, since only the corners are formed on the outer wiring pattern, the wiring interval of the bent portion becomes 1 / √2 of the wiring interval of the straight portion, but the wiring pattern design is easy. .
[0085]
Note that the method of narrowing the wiring interval of the wiring bent portion as compared with the case of the simple bent pattern as shown in FIG. 33 is not limited to this, and the first method shown in FIG. 4 As in the embodiment, it is possible to corner the outer wiring corner and cut the inner wiring corner. In this case, the wiring interval of the bent portion can be set to be close to the wiring interval of the straight portion.
[0086]
【The invention's effect】
According to the present invention, the surface of a semiconductor device can be planarized.
[0087]
That is Even if the wiring interval cannot be inserted, it is possible to reduce the wiring interval by increasing the width of the wiring layer on both sides by a simple method of automatic work on CAD. Therefore, the coverage of the upper layer wiring can be further improved, wiring defects can be eliminated, and wiring with higher reliability can be formed by simplifying the manufacturing method.
[0088]
Even when the wiring coupling capacity becomes a problem, optimization is possible by appropriately selecting the final wiring interval maximum value F.
[0089]
or, Book According to the present invention, since the film thickness of the insulating film before polishing for obtaining a desired flat insulating film can be reduced to the minimum necessary, the throughput of the film forming apparatus and the polishing apparatus can be improved and the manufacturing cost can be reduced. . Further, when planarization is performed by the CMP method, the amount of polishing can be reduced, and the flatness is improved.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1] Comparative example The top view which shows the regular circuit pattern before dummy wiring insertion for demonstrating
FIG. 2 is a top view showing a state in which dummy wirings are inserted into the circuit pattern of FIG.
FIG. 3 shows an interval between wirings in FIG. Comparative example Top view showing a specific example of reducing the minimum wiring interval by
[Fig. 4] Of the present invention The top view which shows the state which generated the 1st virtual wiring pattern between normal wiring in 1st Embodiment.
FIG. 5 is a top view showing a state in which the first virtual wiring pattern is brought into close contact with the left regular wiring in the first embodiment.
FIG. 6 is a top view showing a state in which a second virtual wiring pattern is generated in the first embodiment.
7 is a top view showing a state in which the second virtual wiring pattern is brought into close contact with the right regular wiring in the first embodiment. FIG.
8 is a top view showing a state in which the notch is removed in the circuit pattern of FIG. 7;
9 is a top view showing a state in which the first virtual wiring pattern in the X direction is generated in order to increase the wiring width in the X direction in the circuit pattern of FIG. 2;
10 is a top view showing a state in which the first virtual wiring pattern of FIG. 9 is in close contact with the left circuit pattern. FIG.
11 is a top view showing a state where a second virtual wiring pattern in the X direction is generated in the circuit pattern of FIG.
12 is a top view showing a state in which the second virtual wiring pattern of FIG. 11 is brought into close contact with the circuit pattern on the right side.
13 is a top view showing the circuit pattern of FIG. 12 with the notch removed. FIG.
14 is a top view showing a state in which the first virtual wiring pattern in the Y direction is generated in order to expand the wiring width in the Y direction in the circuit pattern of FIG.
15 is a top view showing a state in which the first virtual wiring pattern of FIG. 14 is in close contact with the lower circuit pattern.
16 is a top view showing a state in which the circuit pattern so far and the first virtual wiring pattern in FIG. 15 are combined. FIG.
17 is a top view showing a state in which a second virtual wiring pattern in the Y direction is generated and is in close contact with the upper circuit pattern in the circuit pattern of FIG. 16;
18 is a top view showing a final circuit pattern obtained by erasing notches in the circuit pattern of FIG. 17;
FIG. 19 Book Invention No. 3 The top view which shows the example of the wiring pattern by embodiment
20 is a sectional view taken along line FF in FIG.
21 is a sectional view showing a state immediately after an insulating film is formed on the metal wiring of FIG.
22 is a cross-sectional view showing a state after the insulating film of FIG. 21 is polished to a predetermined thickness.
FIG. 23 Book Invention No. 4 The top view which shows the example of the wiring pattern by embodiment
FIG. 24 is a top view showing an example of multilayer wiring in a conventional MOS transistor.
25 is a top view showing a state in which dummy wiring is added to the wiring pattern of FIG.
FIG. 26 is a top view showing a conventional state in which dummy wirings are inserted where there is sufficient wiring spacing.
FIG. 27 is a top view showing a conventional state in which dummy wiring is attempted to be placed where the wiring interval is insufficient.
FIG. 28 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining problems of the prior art
FIG. 29 is a sectional view showing a conventional state immediately after an insulating film is formed on a metal wiring.
30 is a cross-sectional view showing a state after the insulating film of FIG. 29 is polished.
FIG. 31 is a cross-sectional view showing a conventional state in which an insulating film is formed on a wiring by a film formation method with poor coverage;
FIG. 32 is a diagram for explaining a conventional film forming ratio;
FIG. 33 is a plan view showing an example of a conventional simple bending pattern;
34 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
35 is a cross-sectional view showing a state immediately after an insulating film is formed on the metal wiring of FIG. 34.
36 is a cross-sectional view showing a state after the insulating film of FIG. 35 has been polished to a predetermined thickness.
[Explanation of symbols]
10 ... Semiconductor substrate
12 ... diffusion layer region
16: First interlayer insulating film
17 ... Contact hole
18 ... Lower layer wiring
20, 20R, 20L ... wiring
21 ... Dummy wiring
22 ... Insulating film
50, 52, 54, 56 ... Virtual wiring pattern
50N, 52N, 56N ... Notch

Claims (1)

正規配線パターン間のスペースが狭く、ダミー配線の挿入が許されない箇所で、前記正規配線パターンを太らせるようにしたレチクルの配線パターンの製造方法であって、
前記ダミー配線の挿入が許されない箇所に、所定幅の仮想配線パターンを発生させ、
該発生させた仮想配線パターンを移動させることにより、該仮想配線パターンを、当該配線間スペースに面する正規配線パターンのいずれかに密着させ、
該密着後の配線パターンのうち、最小配線幅に至らなかった部分を消去することにより、前記正規配線パターンを太らせることを特徴とするレチクルの配線パターンの製造方法。
A method for manufacturing a reticle wiring pattern in which a space between regular wiring patterns is narrow and the dummy wiring is not allowed to be inserted, and the regular wiring pattern is thickened.
Generate a virtual wiring pattern of a predetermined width at a place where the insertion of the dummy wiring is not allowed,
By moving the generated virtual wiring pattern, the virtual wiring pattern is brought into close contact with any of the normal wiring patterns facing the space between the wirings,
A method for manufacturing a reticle wiring pattern, wherein the regular wiring pattern is thickened by erasing a portion that has not reached the minimum wiring width in the contacted wiring pattern.
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