JP5695453B2

Semiconductor device and method of manufacturing the semiconductor device

Abstract

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JP5695453B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 16

Term

Projected expiry 7 March 2031.

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  4. Projected expiry

17 claims: 2 independent, 15 dependent

  1. 1
    基板上に形成された多層配線層を有し、 前記多層配線層に含まれる第1の層は、 第1の層間絶縁膜と、 前記第1の層間絶縁膜に埋め込まれた複数の第1のビアと、 前記第1の層間絶縁膜に埋め込まれ、前記第1のビアと接続し、表面が前記第1の層間絶縁膜から露出している複数の第1の配線と、を含み、 前記多層配線層に含まれ、前記第1の層の直上に位置する第2の層の第1の領域には、 前記第1の配線に接し、互いに絶縁している少なくとも2つの第1の磁化固定層と、 前記2つの第1の磁化固定層と平面視で重なり、かつ、前記第1の磁化固定層と接続している磁化自由層と、 前記磁化自由層の上に位置する非磁性層と、 前記非磁性層の上に位置する第2の磁化固定層と、を有するMRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)と、 前記MRAMを覆う第2の層間絶縁膜と、 前記第2の層間絶縁膜に埋め込まれ、前記第2の磁化固定層と接続した第2のビアと、 前記第2の層間絶縁膜に埋め込まれ、前記第2のビアと接続し、表面が前記第2の層間絶縁膜から露出している第2の配線と、が含まれる半導体装置。
  2. 2
    請求項1に記載の半導体装置において、 前記第1の層の高さと、前記第2の層の高さは同一である半導体装置。
  3. 3
    請求項1または2に記載の半導体装置において、 前記第2の層の第2の領域には、MRAMが位置せず、 前記第1の層の上に形成された前記第2の層間絶縁膜と、 前記第2の層間絶縁膜に埋め込まれ、前記第1の配線と接続した第3のビアと、 前記第2の層間絶縁膜に埋め込まれ、前記第3のビアと接続した第3の配線と、が位置する半導体装置。
  4. 4
    請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置において、 前記MRAMを覆う保護膜をさらに有し、 前記保護膜は、SiN膜、SiCN膜またはこれらを含む積層膜である半導体装置。
  5. 5
    請求項4に記載の半導体装置において、 前記保護膜は、前記MRAMの上面及び側面を覆う半導体装置。
  6. 6
    請求項3に従属する4または5に記載の半導体装置において、 前記保護膜は、前記第2の層の前記第2の領域に延在しており、前記第1の層と前記第2の層間絶縁膜の間に位置する半導体装置。
  7. 7
    請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置において、 前記第1及び第2の配線の露出面は、メタルキャップ膜で覆われている半導体装置。
  8. 8
    請求項7に記載の半導体装置において、 前記第1の配線を覆う前記メタルキャップ膜は、前記MRAMの一部となる半導体装置。
  9. 9
    請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置において、 前記第1及び第2の層間絶縁膜は、SiCOHからなる半導体装置。
  10. 10
    請求項9に記載の半導体装置において、 SiCOHからなる前記第1及び第2の層間絶縁膜は、C/Si比が1以上10未満である半導体装置。
  11. 11
    基板上に第1の層間絶縁膜を形成した後、前記第1の層間絶縁膜に複数の第1のビア及び第1の配線を、前記第1の配線が露出するように埋め込むことで、第1の層を形成する第1工程と、 前記第1の層の上の第1の領域において、前記第1の配線の上に、互いに電気的に絶縁した少なくとも2つの第1の磁化固定層を形成する第2工程と、 前記2つの第1の磁化固定層と平面視で重なり、かつ、前記第1の磁化固定層と電気的に接続する磁化自由層、前記磁化自由層の上に位置する非磁性層、及び、前記非磁性層の上に位置する第2の磁化固定層を形成することで、MRAMを完成させる第3工程と、 前記MRAMを覆う第2の層間絶縁膜を形成する第4工程と、 前記第2の層間絶縁膜に、前記第2の磁化固定層と接続する第2のビア、及び、前記第2のビアと接続する第2の配線を埋め込む第5工程と、を有する半導体装置の製造方法。
  12. 12
    請求項11に記載の半導体装置の製造方法において、 前記第3工程の後、かつ、前記第4工程の前に、前記MRAMを覆うように、SiN膜、SiCN膜またはこれらを含む積層膜である保護膜を形成する工程をさらに有する半導体装置の製造方法。
  13. 13
    請求項11または12に記載の半導体装置の製造方法において、 前記第4工程では、前記第1の層の上の第2の領域上に前記第2の層間絶縁膜を形成し、 前記第5工程では、前記第2のビア及び前記第2の配線の形成と同一処理により、前記第2の領域に、前記第1の配線と接続する第3のビア、及び、前記第3のビアと接続する第3の配線を、前記第2の層間絶縁膜に埋め込む半導体装置の製造方法。
  14. 14
    請求項11から13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、 前記第1及び第2の層間絶縁膜は、下記式(1)に示す環状有機シリカ構造を有する原料を用いて、プラズマ重合反応で形成する半導体装置の製造方法。 (1)
  15. 15
    請求項11から14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、 前記第1工程の後、かつ、前記第2工程の前に、前記MRAMが形成されない領域に露出した前記第1の配線を覆うマスク膜を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
  16. 16
    請求項15に記載の半導体装置の製造方法において、 前記マスク膜は、上から順に、SiN膜又はSiCN膜と、SiO2膜と、SiCN膜とが積層した積層膜である半導体装置の製造方法。
  17. 17
    請求項1から10のいずれか1項に記載の半導体装置において、 前記第1の磁化固定層は、前記第1の配線の露出面に沿って延在するように設けられている半導体装置。
Independent claims17