JP2561012B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2561012B2
JP2561012B2 JP5308683A JP30868393A JP2561012B2 JP 2561012 B2 JP2561012 B2 JP 2561012B2 JP 5308683 A JP5308683 A JP 5308683A JP 30868393 A JP30868393 A JP 30868393A JP 2561012 B2 JP2561012 B2 JP 2561012B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
aluminum
insulating film
semiconductor device
hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5308683A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07142484A (en
Inventor
典明 小田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP5308683A priority Critical patent/JP2561012B2/en
Publication of JPH07142484A publication Critical patent/JPH07142484A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2561012B2 publication Critical patent/JP2561012B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に高周波電流を用いる半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device using high frequency current.

【0002】[0002]

【従来技術】高周波電流を用いる半導体装置において
は、表皮効果により配線の表面付近に集中して電流が流
れ、見掛け上の配線の断面積が減少し、配線抵抗が高く
なるという不都合が発生する。これを抑えるため、本発
明者は、例えば特願平4−130349号出願等におい
て、絶縁膜の周囲を金属導体が取り囲んだ構造の配線を
有する半導体装置の発明を出願している。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device using a high frequency current, a current flows concentrated near the surface of a wiring due to a skin effect, an apparent cross-sectional area of the wiring is reduced, and a wiring resistance is increased. In order to suppress this, the present inventor has applied for an invention of a semiconductor device having wiring having a structure in which a metal conductor surrounds an insulating film, for example, in Japanese Patent Application No. 4-130349.

【0003】これは、図13に示すように、下からま
ず、半導体基板51上に、コンタクト開口部52を選択
的に有する絶縁膜53aが設けられ、この絶縁膜53a
上に、第1の配線を埋設するための第1の溝64が選択
的に設けられた第1の層間絶縁膜53bを形成する。そ
して、金57を主要配線材料とし、ポリイミド等からな
る絶縁体53cを芯とする第1層の配線が、コンタクト
開口部52、並びに溝64を埋設した姿態で絶縁膜53
a上に設けられている。
As shown in FIG. 13, an insulating film 53a selectively having a contact opening 52 is provided on a semiconductor substrate 51 from the bottom as shown in FIG.
A first interlayer insulating film 53b in which a first groove 64 for burying the first wiring is selectively provided is formed thereover. Then, the insulating film 53 is formed in a state in which the contact opening 52 and the groove 64 are filled with the wiring of the first layer having gold 57 as a main wiring material and an insulator 53c made of polyimide or the like as a core.
It is provided on a.

【0004】更に、第1層の配線並びに第1の層間絶縁
膜53b上に、第2の層間絶縁膜53dを設け、この第
2の層間絶縁膜53dを貫通して、第1層の配線に対し
て選択的にスルーホール65が設けられている。又第2
の層間絶縁膜53d上には、第2の配線を埋設するため
に選択的に第2の溝(図示せず)が設けられた第3の層
間絶縁膜(図示せず)を有し、スルーホール65並びに
第2の溝を埋設する姿態で、第2の層間絶縁膜53d上
に設けられた金57bを主要配線材料とし、ポリイミド
等からなる絶縁体53eを芯とする第2の配線を有し、
第2層の配線並びに第3の層間絶縁膜上に表面保護用の
絶縁膜53fを有している。
Further, a second interlayer insulating film 53d is provided on the first layer wiring and the first interlayer insulating film 53b, and penetrates through the second interlayer insulating film 53d to form a first layer wiring. On the other hand, through holes 65 are selectively provided. The second
Has a third interlayer insulating film (not shown) in which a second groove (not shown) is selectively provided for embedding the second wiring, on the interlayer insulating film 53d of FIG. In a state in which the hole 65 and the second groove are buried, gold 57b provided on the second interlayer insulating film 53d is used as a main wiring material and a second wiring having an insulator 53e made of polyimide or the like as a core is provided. Then
An insulating film 53f for surface protection is provided on the second layer wiring and the third interlayer insulating film.

【0005】上記絶縁膜53a、並びに第2の層間絶縁
膜53d、第1の層間絶縁膜53b並びに第3の層間絶
縁膜は、それぞれシリコン酸化膜、シリコン窒化膜から
形成してある。上記絶縁膜53fは、シリコン窒化膜、
シリコン酸化膜、ポリイミドあるいはこれらの複合膜か
ら構成されている。
The insulating film 53a, the second interlayer insulating film 53d, the first interlayer insulating film 53b and the third interlayer insulating film are formed of a silicon oxide film and a silicon nitride film, respectively. The insulating film 53f is a silicon nitride film,
It is composed of a silicon oxide film, polyimide, or a composite film of these.

【0006】上記第1層の配線は、上記絶縁体53cの
周囲を金54a及び金57aが取り囲み、この金54a
の下層に設けられた白金55、及びこの白金55の下層
に設けられたチタン・タングステン56aを有してい
る。チタン・タングステン56aは、第1の溝64の側
面において、第1の層間絶縁膜53bと直接に接触し、
第1層の配線の底面、並びにコンタクト開口部52の側
面において絶縁膜53aと直接に接触し、更にコンタク
トホール52の底面において半導体基板51と直接に接
触している。
In the wiring of the first layer, gold 54a and gold 57a surround the periphery of the insulator 53c, and the gold 54a.
Platinum 55 provided on the lower layer of the platinum 55 and titanium / tungsten 56a provided on the lower layer of the platinum 55. The titanium / tungsten 56a is in direct contact with the first interlayer insulating film 53b on the side surface of the first groove 64,
The bottom surface of the wiring of the first layer and the side surface of the contact opening 52 are in direct contact with the insulating film 53a, and the bottom surface of the contact hole 52 is in direct contact with the semiconductor substrate 51.

【0007】同様に、上記第2層の配線は、上記絶縁体
53eの周囲を金54b、及び主要配線材料である金5
7bが取り囲み、この金54bの下層に設けられたチタ
ン・タングステン56bを有している。チタン・タング
ステン56bは、第2の溝の側面において第3の層間絶
縁膜と直接に接触し、第2層の配線の底面、並びにスル
ーホール65の側面において第2の層間絶縁膜53dと
直接に接触し、更にスルーホール65の底面において、
第1層の配線の金57aと直接に接触している。
Similarly, in the wiring of the second layer, the periphery of the insulator 53e is gold 54b and the main wiring material is gold 5b.
7b surrounds and has titanium-tungsten 56b underneath this gold 54b. The titanium / tungsten 56b directly contacts the third interlayer insulating film on the side surface of the second groove, and directly contacts the second interlayer insulating film 53d on the bottom surface of the wiring of the second layer and the side surface of the through hole 65. Contact, and at the bottom of the through hole 65,
It is in direct contact with the gold 57a of the first layer wiring.

【0008】このような主要配線材料に金を用いた半導
体装置の製造方法を図14〜図17を用いて説明する。
A method of manufacturing a semiconductor device using gold as the main wiring material will be described with reference to FIGS.

【0009】まず、図14に示すように、拡散層を有す
る半導体基板51上に無機系の絶縁膜53aを形成し、
フォト・リソグラフィー工程とドライエッチングによ
り、コンタクト開口部52を設け、チタン・タングステ
ン56a、白金55、金54aをスパッタ法により形成
し、全体を覆う絶縁膜53bを形成し、将来配線が形成
される領域にフォト・リソグラフィー工程と反応性イオ
ン・エッチングにより、溝64を形成する。
First, as shown in FIG. 14, an inorganic insulating film 53a is formed on a semiconductor substrate 51 having a diffusion layer,
A contact opening 52 is provided by a photolithography process and dry etching, titanium / tungsten 56a, platinum 55, and gold 54a are formed by a sputtering method, an insulating film 53b is formed to cover the whole, and a region where wiring is formed in the future. Then, a groove 64 is formed by a photolithography process and reactive ion etching.

【0010】次に、図15のようにシリコン酸化膜58
をプラズマCVD法により形成し、異方性の反応性イオ
ン・エッチングにより溝64の側壁にシリコン酸化膜5
8を残し、有機系又は無機系の絶縁膜53cをスピン・
コーティング及び熱処理により形成し、全体をウェット
・エッチング又はドライ・エッチングにより、絶縁膜5
3cが溝64の途中まで残るようにエッチングする。溝
64の中に残す絶縁膜53cとしては、例えば、ポリイ
ミド系塗布膜が用いられる。絶縁膜53cのエッチング
には、例えば、酸化プラズマ・エッチングが用いられ、
エッチング後の絶縁膜53cの上端は、絶縁膜53bの
上端よりも低くなる。
Next, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film 58 is formed.
Of the silicon oxide film 5 on the side wall of the groove 64 by anisotropic reactive ion etching.
8 and spin the organic or inorganic insulating film 53c.
The insulating film 5 is formed by coating and heat treatment, and the entire surface is wet-etched or dry-etched.
Etching is performed so that 3c remains in the middle of the groove 64. As the insulating film 53c left in the groove 64, for example, a polyimide coating film is used. For example, oxidation plasma etching is used for etching the insulating film 53c,
The upper end of the insulating film 53c after etching is lower than the upper end of the insulating film 53b.

【0011】次に、図16に示すように、シリコン酸化
膜58をフッ酸緩衝液によるウェット・エッチングによ
り除去し、メッキ法により金57aを形成し、絶縁膜5
3cの上端が金57aで完全に覆われるようにする。
Next, as shown in FIG. 16, the silicon oxide film 58 is removed by wet etching using a hydrofluoric acid buffer solution, gold 57a is formed by a plating method, and the insulating film 5 is formed.
Make sure that the upper end of 3c is completely covered with gold 57a.

【0012】次に、図17に示すように、配線領域以外
の絶縁膜53bをエッチングして除去し、イオン・ミリ
ングにより配線部以外の金54a、白金55、チタン・
タングステン56aを除去する。このとき、配線上部の
金が多少除去されるので、配線内部の絶縁膜53cが露
出しないように、メッキした金の膜厚を厚くしておく。
Next, as shown in FIG. 17, the insulating film 53b other than the wiring region is removed by etching, and gold 54a, platinum 55, titanium.
The tungsten 56a is removed. At this time, since the gold on the upper portion of the wiring is removed to some extent, the thickness of the plated gold is made thick so that the insulating film 53c inside the wiring is not exposed.

【0013】以上が第1層目の配線形成までのプロセス
・フローであり、更に第2層目以降を形成するには層間
の絶縁膜53dを形成し、スルーホールを開口した後、
図14〜図17の工程を白金55のスパッタ及びイオン
・ミリングを削除して繰り返すことにより、所望の配線
層数とする。
The above is the process flow until the wiring of the first layer is formed. To further form the second and subsequent layers, an insulating film 53d between layers is formed, and after a through hole is opened,
The desired number of wiring layers is obtained by repeating the steps of FIGS. 14 to 17 by removing the sputtering of the platinum 55 and ion milling.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
高周波電流で動作する半導体装置は、配線内部に埋め込
まれる絶縁膜を回転塗布法で形成せざるを得なかった。
このような回転塗布法で形成された絶縁膜は水分を含み
易く、しかも、この絶縁膜は配線材料により周囲を囲ま
れているため後の処理工程でも水分の逃げ場がなく、加
熱等により配線が破裂するおそれがあった。
However, in the semiconductor device which operates with such a high frequency current, the insulating film to be embedded inside the wiring must be formed by the spin coating method.
An insulating film formed by such a spin coating method easily contains water, and since the insulating film is surrounded by a wiring material, there is no escape of water even in a subsequent processing step, and the wiring is heated by heating or the like. There was a risk of bursting.

【0015】また、金を主要材料とする配線の形成は、
メッキ法によるため、膜圧の面内均一性が良好でなく、
しかも配線内部に埋め込まれる絶縁膜上に金を回り込ま
せる必要があり、形状が面内で安定せず、高周波でのデ
バイス動作時に、部分的に交流抵抗が大きくなる箇所が
生じるという問題点があった。
Further, the formation of the wiring whose main material is gold is
Due to the plating method, the in-plane uniformity of the film pressure is not good,
Moreover, it is necessary to wrap gold around the insulating film embedded in the wiring, the shape is not stable in the plane, and there are some problems that the AC resistance partially increases when the device operates at high frequency. It was

【0016】更にスルーホール底部に、導体を有してい
るため、高周波電流がスルーホールへ分岐しにくいとい
う問題があった。
Further, since there is a conductor at the bottom of the through hole, there is a problem that high frequency current is difficult to branch to the through hole.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
断面形状において無機系絶縁膜の周囲を主要配線材料で
あるAl(アルミニウム)が完全に取り囲んで構成され
た配線を有することとした。また2層以上の前記配線よ
りなる配線層を有し、異なる層の配線どうしを電気的に
接続するスルーホールを有する半導体装置において、ス
ルーホールの側壁に導体を設け、この導体に囲まれたス
ルーホール内部にスルーホールを上下に貫通する絶縁物
を有することとした。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
In the cross-sectional shape, the inorganic insulating film is assumed to have a wiring that is completely surrounded by Al (aluminum) which is a main wiring material. Further, in a semiconductor device having a wiring layer composed of two or more layers of wiring and having a through hole for electrically connecting wirings of different layers, a conductor is provided on a side wall of the through hole, and a through hole surrounded by the conductor is provided. It was decided to have an insulator inside the hole that penetrates the through hole vertically.

【0018】[0018]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の半導体装置の断面図であ
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【0019】半導体基板1の上に選択的にコンタクト開
口部2を有する膜厚約8000Åのシリコン酸化膜3a
を有し、コンタクト開口部2を含むシリコン酸化膜3a
の上に、下から順にチタン4、窒化チタン5、アルミ6
a、シリコン酸化膜3b、アルミ6b、及びこれらの側
壁に存在するアルミ6cよりなる第1層配線を有し、第
1層配線を覆って選択的にスルーホール7を有する層間
絶縁膜8が形成してある。又層間絶縁膜8上には、第1
配線と同様の構造を持つ第2層配線が設けてあり、その
上にカバー膜9を有している。またスルーホール7の内
部はタングステン10で埋め込まれている。
A silicon oxide film 3a having a contact opening 2 selectively on the semiconductor substrate 1 and a film thickness of about 8000 Å.
And the silicon oxide film 3a including the contact opening 2
On top, in order from the bottom, titanium 4, titanium nitride 5, aluminum 6
a, a silicon oxide film 3b, an aluminum 6b, and a first layer wiring made of aluminum 6c existing on the side walls thereof, and an interlayer insulating film 8 which covers the first layer wiring and selectively has a through hole 7 is formed. I am doing it. Further, on the interlayer insulating film 8, the first
The second layer wiring having the same structure as the wiring is provided, and the cover film 9 is provided thereon. The inside of the through hole 7 is filled with tungsten 10.

【0020】第1層の配線を構成する各膜の膜厚は、例
えばチタン4を600Å 、窒化チタン5を1000
Å、アルミ6aを5000Å、シリコン酸化膜3bを4
000Å、アルミ6bを5000Åに設定する。各々の
形成は、例えばチタン4、窒化チタン5、アルミ6a、
6bはスパッタ法で、シリコン酸化膜3bはプラズマC
VD法で行なう。
The film thickness of each film constituting the wiring of the first layer is, for example, 600 Å for titanium 4 and 1000 for titanium nitride 5.
Å, aluminum 6a is 5000Å, silicon oxide film 3b is 4
Set 000Å and aluminum 6b to 5000Å. The formation of each is, for example, titanium 4, titanium nitride 5, aluminum 6a,
6b is a sputtering method, and the silicon oxide film 3b is plasma C
The VD method is used.

【0021】又層間絶縁膜8は、平坦化のために無機シ
リカや有機シリカ等を塗布形成し、エッチバックするS
OGエッチバック法等により形成される。更にカバー膜
9はポリイミドよりなっている。
The interlayer insulating film 8 is formed by coating inorganic silica or organic silica for planarization and etching back S.
It is formed by the OG etch back method or the like. Further, the cover film 9 is made of polyimide.

【0022】この実施例では、Al(アルミニウム)に
より取り囲まれている絶縁物が、プラズマCVD法によ
り形成されたシリコン酸化膜であるため、水分を含みに
くく、配線形成工程後の熱処理工程で配線がふくれる等
の不良が発生せず、しかも主要配線材料がAlなのでシ
リコン酸化膜との密着性も確保されている。
In this embodiment, since the insulator surrounded by Al (aluminum) is the silicon oxide film formed by the plasma CVD method, it hardly contains moisture, and the wiring is formed in the heat treatment step after the wiring formation step. No defects such as swelling occur, and since the main wiring material is Al, the adhesion with the silicon oxide film is secured.

【0023】又、配線を構成する導体の表面が、外側だ
けでなく、内部に埋め込まれた絶縁膜との境界面にも存
在するため、高周波で動作させたときでも、表皮効果の
影響が抑えられ、配線抵抗の増加を押えることができ、
高速動作を維持することができるという効果はそのまま
保持されている。
Further, since the surface of the conductor forming the wiring exists not only on the outside but also on the boundary surface with the insulating film embedded inside, the influence of the skin effect is suppressed even when operating at high frequency. Can suppress the increase of wiring resistance,
The effect that the high speed operation can be maintained is maintained as it is.

【0024】次に、上記第1の実施例の半導体装置の製
造方法を図2〜図7を用いて説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0025】まず、図2に示すように、半導体基板1上
にシリコン酸化膜3aをCVD法により形成し、フォト
・リソグラフィー工程及び反応性イオンエッチングによ
り、コンタクト開口部2を形成し、バリア・メタルとし
てのチタン4、窒化チタン5をスパッタ法により形成
し、主要配線材料であるアルミ6aをスパッタ法により
5000Å形成し、シリコン酸化膜3bをプラズマCV
D法により4000Å形成し、更にアルミ6bをスパッ
タ法により約10000Å形成し、シリコン酸化膜3c
をプラズマCVD法により3000Å形成し、将来配線
が残るところに選択的にフォトレジスト11を形成す
る。
First, as shown in FIG. 2, a silicon oxide film 3a is formed on a semiconductor substrate 1 by a CVD method, a contact opening 2 is formed by a photolithography process and reactive ion etching, and a barrier metal is formed. Titanium 4 and titanium nitride 5 are formed by the sputtering method, aluminum 6a which is the main wiring material is formed by the sputtering method at 5000Å, and the silicon oxide film 3b is formed by plasma CV.
4000 Å is formed by the D method, and about 10000 Å of aluminum 6b is formed by the sputtering method, and the silicon oxide film 3c
Is formed by a plasma CVD method at 3000 .ANG., And a photoresist 11 is selectively formed where wiring will remain in the future.

【0026】次に、図3に示すようにフォト・レジスト
をマスク材として、シリコン酸化膜3cを、例えばCF
4 雰囲気中で反応性イオンエッチングにより選択的に除
去し、フォトレジスト11を剥離する。
Next, as shown in FIG. 3, using the photoresist as a mask material, the silicon oxide film 3c is removed by, for example, CF.
4 The photoresist 11 is removed by selective removal by reactive ion etching in an atmosphere.

【0027】次に、図4に示すように、シリコン酸化膜
3cをマスク材として、アルミ6bを、例えばN2 とC
2 の混合ガス雰囲気中で、反応性イオンエッチングに
より選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 4, the silicon oxide film 3c is used as a mask material and the aluminum 6b is, for example, N 2 and C.
in a mixed gas atmosphere of l 2, it is selectively removed by reactive ion etching.

【0028】次に、図5に示すように、シリコン酸化膜
3cをマスクにして、シリコン酸化膜3bを、例えばC
4 ガス雰囲気中で、反応性イオンエッチングにより選
択的に除去する。このとき、シリコン酸化膜3cも、シ
リコン酸化膜3bと同じエッチング速度でエッチングさ
れるため、アルミ6b上のシリコン酸化膜は完全に除去
される。
Next, as shown in FIG. 5, the silicon oxide film 3b is masked with, for example, C.
It is selectively removed by reactive ion etching in an F 4 gas atmosphere. At this time, since the silicon oxide film 3c is also etched at the same etching rate as the silicon oxide film 3b, the silicon oxide film on the aluminum 6b is completely removed.

【0029】次に、図6に示すように、アルミ6bをマ
スクにして、アルミ6a、窒化チタン5、チタン4を、
例えばBCl3 とCl2 の混合ガス雰囲気中で、反応性
イオンエッチングにより選択的に除去する。このとき、
アルミ6bもアルミ6aと同じエッチング速度でエッチ
ングされるため、アルミ6bをアルミ6aと同じ膜厚に
残すためには、アルミ6bの膜厚をアルミ6aの膜厚の
3倍程度に設定する必要がある。
Next, as shown in FIG. 6, using the aluminum 6b as a mask, the aluminum 6a, the titanium nitride 5, and the titanium 4 are
For example, it is selectively removed by reactive ion etching in a mixed gas atmosphere of BCl 3 and Cl 2 . At this time,
Since aluminum 6b is also etched at the same etching rate as aluminum 6a, it is necessary to set the thickness of aluminum 6b to about 3 times the thickness of aluminum 6a in order to leave aluminum 6b in the same thickness as aluminum 6a. is there.

【0030】次に、図7に示すように、全面にアルミ6
cを約8000Åスパッタ法により形成し、例えばBC
3 とCl2 の混合ガス雰囲気中で、反応性イオンエッ
チングによる全面エッチバックによりアルミ6cを配線
側壁にのみ残す。
Next, as shown in FIG. 7, aluminum 6 is formed on the entire surface.
c is formed by a sputtering method of about 8000Å. For example, BC
In a mixed gas atmosphere of l 3 and Cl 2, the aluminum 6c is left only on the side wall of the wiring by the entire surface etchback by reactive ion etching.

【0031】次に、図示はしないが、SOGエッチバッ
ク法等を用いて層間絶縁膜8を形成し、フォト・リソグ
ラフィー工程及び反応性イオンエッチングにより選択的
にスルーホール7を開口し、チタン4、窒化チタン5を
スパッタ後、タングステン10を成長、エッチバック
し、スルーホール7の内部にのみ残す。
Next, although not shown, an interlayer insulating film 8 is formed by using the SOG etch back method or the like, the through holes 7 are selectively opened by a photolithography process and reactive ion etching, and titanium 4, After the titanium nitride 5 is sputtered, the tungsten 10 is grown and etched back to leave only inside the through hole 7.

【0032】次に、図2のアルミ6aのスパッタから図
7の工程を繰り返し、第2層配線を形成し、更にカバー
膜9を形成して、図1の構造が完成する。
Next, the process of FIG. 7 is repeated from the sputtering of the aluminum 6a of FIG. 2 to form the second layer wiring and further the cover film 9 to complete the structure of FIG.

【0033】この製造方法を採ることにより、従来用い
られてきた、スパッタ装置、エッチング装置、プラズマ
CVD装置等がそのまま使用でき、工程が簡略化できる
という長所を有する。
By adopting this manufacturing method, it is possible to use the sputtering apparatus, etching apparatus, plasma CVD apparatus, etc., which have been conventionally used, as they are, and to simplify the process.

【0034】次に、請求項2に記載の半導体装置の実施
例を、図8を用いて説明する。半導体基板1の上に、選
択的にコンタクト開口部2を有する膜厚約8000Åの
シリコン酸化膜3aを有し、コンタクト開口部2を含む
シリコン酸化膜3a上に下から順にチタン4、窒化チタ
ン5、アルミ6a、シリコン酸化膜3b、アルミ6b及
びこれらの側壁に存在するアルミ6cよりなる第1層配
線を有している。この第1層配線を覆って層間絶縁膜8
が形成してあり、層間絶縁膜8及び第1層配線の最上層
のアルミ6bを貫通してスルーホール7が形成してあ
る。スルーホール7の側壁及び層間絶縁膜8上には、ア
ルミ6dを有し、アルミ6d上、及びスルーホール7の
側壁のアルミ6dの側壁、及び第1層配線中のシリコン
酸化膜3b上にシリコン酸化膜3dが形成してある。
又、スルーホール7内には、ポリイミド12を有し、ス
ルーホール7内部を含まないシリコン酸化膜3d上及び
このポリイミド12上に、シリコン酸化膜3eが形成し
てある。更に、シリコン酸化膜3e上にアルミ6eを有
し、アルミ6d、シリコン酸化膜3d、3e、アルミ6
eの側壁にアルミ6c(図示せず)が設けてあり、全体
覆って、カバー膜9を有している。
Next, an embodiment of the semiconductor device described in claim 2 will be described with reference to FIG. On the semiconductor substrate 1, there is provided a silicon oxide film 3a having a film thickness of about 8000Å which selectively has a contact opening 2, and on the silicon oxide film 3a including the contact opening 2, titanium 4 and titanium nitride 5 are formed in order from the bottom. , The aluminum 6a, the silicon oxide film 3b, the aluminum 6b and the aluminum 6c existing on the side walls thereof, the first layer wiring. The interlayer insulating film 8 is formed so as to cover the first layer wiring.
Through holes 7 are formed through the interlayer insulating film 8 and the uppermost aluminum layer 6b of the first-layer wiring. Aluminum 6d is provided on the side wall of the through hole 7 and the interlayer insulating film 8, and silicon is provided on the aluminum 6d, the side wall of the aluminum 6d on the side wall of the through hole 7, and the silicon oxide film 3b in the first layer wiring. An oxide film 3d is formed.
A polyimide 12 is provided in the through hole 7, and a silicon oxide film 3e is formed on the polyimide 12 and the silicon oxide film 3d not including the inside of the through hole 7. Further, aluminum 6e is provided on the silicon oxide film 3e, and aluminum 6d, silicon oxide films 3d, 3e, and aluminum 6e are provided.
Aluminum 6c (not shown) is provided on the side wall of e, and a cover film 9 is provided to cover the entire surface.

【0035】第1層配線を構成する各膜の膜厚は、例え
ばチタン4を600Å 、窒化チタン5を1000Å、
アルミ6aを5000Å、シリコン酸化膜3bを400
0Å、アルミ6bを5000Åに設定する。又、第2層
配線を構成する各膜の膜厚は、例えば、アルミ6dを5
000Å、シリコン酸化膜3d、3eを各々2000
Å、アルミ6eを5000Åに設定する。各々の膜の形
成は、金属膜はスパッタ法で、シリコン酸化膜はプラズ
マCVD法で行なう。スルーホール7の内部を埋めるポ
リイミド12は、回転塗布法及び焼きしめ工程と、それ
に続くエッチバックにより形成される。
The film thickness of each film forming the first layer wiring is, for example, 600 Å for titanium 4 and 1000 Å for titanium nitride 5.
Aluminum 6a is 5000 Å, silicon oxide film 3b is 400
Set 0Å and aluminum 6b to 5000Å. Further, the film thickness of each film forming the second-layer wiring is, for example, 5 mm for aluminum 6d.
000Å, silicon oxide films 3d and 3e are each 2000
Å Set aluminum 6e to 5000Å. The respective films are formed by the sputtering method for the metal film and the plasma CVD method for the silicon oxide film. The polyimide 12 filling the inside of the through hole 7 is formed by a spin coating method and a baking step, followed by etch back.

【0036】この実施例では、第1層配線内部の絶縁膜
と第2層配線内部の絶縁膜とが、スルーホール7内を貫
通する絶縁膜(シリコン酸化膜3e、ポリイミド12、
シリコン酸化膜3d)で結ばれており、しかも、スルー
ホール7の側壁は、金属導体で覆われているため、半導
体装置が数10GHzの高周波で動作している場合、高
周波電流がスルーホール方向へ分岐しやすくなるという
効果がある。
In this embodiment, the insulating film inside the first layer wiring and the insulating film inside the second layer wiring penetrate through the through holes 7 (silicon oxide film 3e, polyimide 12,
Since the silicon oxide film 3d) is connected and the side wall of the through hole 7 is covered with a metal conductor, when the semiconductor device operates at a high frequency of several tens GHz, a high frequency current flows in the through hole direction. This has the effect of making it easier to branch.

【0037】次に、この実施例の半導体装置を製造する
ための製造方法を、図9〜図12を用いて説明する。図
9は、第1層配線を形成後、層間絶縁膜8を形成したと
ころまでの断面図であり、ここまでは、図2〜図7のプ
ロセスに層間絶縁膜8を形成する工程を追加したもので
あり、説明は省略する。
Next, a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a cross-sectional view up to the point where the interlayer insulating film 8 is formed after forming the first layer wiring. Up to this point, the step of forming the interlayer insulating film 8 is added to the process of FIGS. However, the description is omitted.

【0038】次に、図10に示すように、フォト・リソ
グラフィー工程及び反応性イオンエッチングにより、選
択的にスルーホール7を、層間絶縁膜8、アルミ6bを
貫通して形成する。
Next, as shown in FIG. 10, through holes 7 are selectively formed through the interlayer insulating film 8 and the aluminum 6b by a photolithography process and reactive ion etching.

【0039】次に、図11に示すように、アルミ6bを
約10000Å、スパッタ法により形成し、反応性イオ
ンエッチングによるエッチバックを施し、スルーホール
7の底部のアルミ6dを除去する。このとき、層間絶縁
膜8上にはアルミ6dが約5000Å残り、スルーホー
ル7の側壁にも、アルミ6dが約3000Å残る。
Next, as shown in FIG. 11, an aluminum 6b of about 10000 Å is formed by a sputtering method, and is etched back by reactive ion etching to remove the aluminum 6d at the bottom of the through hole 7. At this time, about 5000 Å of aluminum 6d remains on the interlayer insulating film 8, and about 3000 Å of aluminum 6d remains on the side wall of the through hole 7.

【0040】次に、全体にシリコン酸化膜3dをプラズ
マCVD法により形成し、ポリイミド12を回転塗布法
により形成する。
Next, a silicon oxide film 3d is formed on the entire surface by a plasma CVD method, and a polyimide 12 is formed by a spin coating method.

【0041】次に、図12に示すように、ポリイミド1
2をO2 雰囲気中で反応性イオンエッチングによりエッ
チバックし、スルーホール7の内部にのみ残し、全体を
覆うシリコン酸化膜3eをプラズマCVD法により約2
000Å形成し、更に、アルミ6eを5000Åスパッ
タ形成する。
Next, as shown in FIG. 12, polyimide 1
2 is etched back by reactive ion etching in an O 2 atmosphere to leave only the inside of the through hole 7, and a silicon oxide film 3e covering the whole is removed by plasma CVD to about 2
000Å and aluminum 6e is sputtered on 5000Å.

【0042】次に、フォト・リソグラフィー工程と反応
性イオンエッチングの組み合わせにより、アルミ6e、
シリコン酸化膜3e、3d、アルミ6dをパターニング
し、図示はしないが、アルミ6cを全面に3000Åス
パッタ形成し、エッチバックを施し、アルミ6e、シリ
コン酸化膜3e、3d、アルミ6dの側壁にアルミ6c
を残す。更に、カバー膜9を形成して、図8の最終構造
が完成する。
Next, a combination of the photolithography process and the reactive ion etching was used to remove aluminum 6e,
Although the silicon oxide films 3e and 3d and the aluminum 6d are patterned, although not shown, the aluminum 6c is sputtered on the entire surface by 3000Å and etched back, and the aluminum 6c is formed on the side walls of the aluminum 6e, the silicon oxide films 3e, 3d and the aluminum 6d.
Leave. Further, the cover film 9 is formed to complete the final structure shown in FIG.

【0043】尚、配線の内部に埋め込まれているシリコ
ン酸化膜3bを取り囲むアルミ6a、6b、6cの厚さ
は、表皮深さδを電流Iが表面を流れる電流値Is の1
/e倍(eは自然対数の底)まで減衰する深さと定義
し、(3/2)×δ以上で、かつ(5/2)×δ以下の
範囲とする。
The thickness of the aluminum 6a, 6b, 6c surrounding the silicon oxide film 3b embedded in the wiring is such that the skin depth δ is 1 of the current value I s at which the current I flows on the surface.
It is defined as the depth that attenuates up to / e times (e is the base of the natural logarithm), and the range is not less than (3/2) × δ and not more than (5/2) × δ.

【0044】この場合、配線材料はアルミ、配線の回り
の絶縁体の比透磁率を1、電流の周波数100GHzと
すると、 δ≡(2/ωσμ)1/2 =0.26(μm) となり、アルミ6a、6b、6cの厚さは、0.5μm
程度が望ましい。
In this case, assuming that the wiring material is aluminum, the relative permeability of the insulator around the wiring is 1, and the current frequency is 100 GHz, then δ≡ (2 / ωσμ) 1/2 = 0.26 (μm), The thickness of aluminum 6a, 6b, 6c is 0.5 μm
The degree is desirable.

【0045】但し、ここでωは角周波数(2π×f)、
σは導体の導電率、μは配線の周りの物質の透磁率であ
る。アルミの厚さを(3/2)×δ以上で(5/2)×
δ以下に設定しておけば、導体中央での電流値を、表面
を流れる電流値の70%程度に保つことができ、導体全
体にわたって電流密度が均一に近くなるので、配線抵抗
の増加を防ぐことができる。アルミ配線の厚さを、この
範囲より薄くすると、導体の断面積自体が小さくなるの
で、抵抗が大きくなり、またアルミ配線の厚さを(5/
2)×δより厚くすると、導体中央部に電流密度の小さ
くなる領域が生じて、配線抵抗が増加して、いずれの場
合も高速動作には適さない。
Where ω is the angular frequency (2π × f),
σ is the electrical conductivity of the conductor, and μ is the magnetic permeability of the material around the wiring. If the aluminum thickness is (3/2) × δ or more, (5/2) ×
If it is set to δ or less, the current value at the center of the conductor can be maintained at about 70% of the current value flowing on the surface, and the current density becomes nearly uniform over the entire conductor, preventing an increase in wiring resistance. be able to. If the thickness of the aluminum wiring is smaller than this range, the cross-sectional area of the conductor itself becomes small, so the resistance becomes large, and the thickness of the aluminum wiring becomes (5 /
2) If it is thicker than δ, a region where the current density becomes small occurs in the central part of the conductor, and the wiring resistance increases. In either case, it is not suitable for high speed operation.

【0046】また、スルーホール内を貫通する絶縁体を
有する構造にした場合、高周波電流がスルーホール内へ
分岐する割合は、従来の、スルーホール内、あるいは底
部に導体を有する場合と比較して約30%向上する。
Further, in the case of the structure having the insulator penetrating the through hole, the ratio of the high frequency current branching into the through hole is higher than that in the conventional case where the conductor is provided in the through hole or at the bottom. Improves by about 30%.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明は、断面形状において、無機系絶
縁膜の周囲を、主要配線材料であるAlが完全に取り囲
んで構成された配線を有しているため、配線内部に埋め
込まれている絶縁膜に水分等が含まれず、後の熱処理工
程で水分が蒸発、膨張することによる配線の破裂の可能
性がなくなるという効果を有する。
According to the present invention, in the cross-sectional shape, since the inorganic insulating film is surrounded by Al which is the main wiring material, the wiring is embedded, so that the wiring is embedded inside the wiring. Since the insulating film does not contain water or the like, there is an effect that there is no possibility of rupturing the wiring due to evaporation and expansion of water in a heat treatment process performed later.

【0048】又、主要配線材料であるAlは、スパッタ
法で容易に形成されるため、膜厚を均一にすることがで
き、デバイス動作時に、交流抵抗の局所的な増大を防ぐ
ことができる。
Further, since Al, which is the main wiring material, is easily formed by the sputtering method, the film thickness can be made uniform and a local increase in AC resistance can be prevented during device operation.

【0049】更に、無機系絶縁膜の周囲を主要配線材料
であるAlが完全に取り囲んで構成された配線よりなる
配線層を2層以上有し、異なる配線層どうしを電気的に
接続するスルーホールを有する半導体装置において、ス
ルーホールの側壁に導体を有し、この導体に囲まれたス
ルーホール内部に、スルーホールを上下に貫通する絶縁
膜を備えていることにより、高周波電流がスルーホール
へ分岐し易くなるという効果を有する又、配線を構成す
る導体の表面が、外側でなく、内部に埋め込まれた絶縁
膜との境界面にも存在するため、高周波数で動作させた
ときでも、表皮効果の影響が抑えられ、配線抵抗の増加
を抑えることができ、高速動作を維持できるという効果
はそのまま保持される。
Further, there are two or more wiring layers made of wiring which is completely surrounded by the main wiring material, Al, around the inorganic insulating film, and through holes for electrically connecting different wiring layers. In the semiconductor device having, the conductor is provided on the side wall of the through hole, and the insulating film penetrating the through hole vertically is provided inside the through hole surrounded by the conductor, whereby the high frequency current is branched to the through hole. In addition, since the surface of the conductor that constitutes the wiring exists not only on the outside but also on the boundary surface with the insulating film embedded inside, the skin effect is obtained even when operated at high frequency. Is suppressed, an increase in wiring resistance can be suppressed, and the effect of maintaining high-speed operation is maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる半導体装置の一実施例を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図3】図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図4】図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図5】図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図6】図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図7】図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図8】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図9】図8に示した半導体装置の製造工程を示す断面
図である。
9 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図10】図8に示した半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
10 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図11】図8に示した半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
11 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図12】図8に示した半導体装置の製造工程を示す断
面図である。
12 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図13】従来の半導体装置を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.

【図14】図13に示した半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
14 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図15】図13に示した半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
15 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図16】図13に示した半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
16 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【図17】図13に示した半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51 半導体基板 2,52 コンタクト開口部 3a,3b,3c,3d,3e シリコン酸化膜 4 チタン 5 窒化チタン 6a,6b,6c,6d,6e アルミ 7 スルーホール 8 層間絶縁膜 9 カバー膜 10 タングステン 11 フォト・レジスト 12 ポリイミド 53a,53b,53c,53d,53e,53f 絶
縁膜 54a,54b,57a,57b 金 55 白金 56a,56b チタン・タングステン 58 シリコン酸化膜 64 溝 65 スルーホール
1, 51 Semiconductor substrate 2, 52 Contact opening 3a, 3b, 3c, 3d, 3e Silicon oxide film 4 Titanium 5 Titanium nitride 6a, 6b, 6c, 6d, 6e Aluminum 7 Through hole 8 Interlayer insulating film 9 Cover film 10 Tungsten 11 Photoresist 12 Polyimide 53a, 53b, 53c, 53d, 53e, 53f Insulating film 54a, 54b, 57a, 57b Gold 55 Platinum 56a, 56b Titanium / tungsten 58 Silicon oxide film 64 Groove 65 Through hole

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 断面形状において、無機系絶縁膜の周囲
を、主要配線材料であるアルミニウムが完全に取り囲ん
で構成された配線を有することを特徴とする半導体装
置。
1. A semiconductor device having, in a cross-sectional shape, a wiring formed by completely surrounding an inorganic insulating film with aluminum which is a main wiring material.
【請求項2】 前記配線よりなる配線層を2層以上有
し、異なる層の配線どうしを電気的に接続するスルーホ
ールを有する半導体装置において、前記スルーホールの
側壁に導体を形成し、該導体に囲まれたスルーホール内
部に、該スルーホールを上下に貫通する絶縁物を設けた
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. In a semiconductor device having two or more wiring layers made of the wiring and having a through hole for electrically connecting wirings of different layers, a conductor is formed on a sidewall of the through hole, and the conductor is formed. The semiconductor device according to claim 1, wherein an insulating material that vertically penetrates the through hole is provided inside the through hole surrounded by.
JP5308683A 1993-11-15 1993-11-15 Semiconductor device Expired - Fee Related JP2561012B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5308683A JP2561012B2 (en) 1993-11-15 1993-11-15 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5308683A JP2561012B2 (en) 1993-11-15 1993-11-15 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07142484A JPH07142484A (en) 1995-06-02
JP2561012B2 true JP2561012B2 (en) 1996-12-04

Family

ID=17984033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5308683A Expired - Fee Related JP2561012B2 (en) 1993-11-15 1993-11-15 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2561012B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07142484A (en) 1995-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4654113A (en) Process for fabricating a semiconductor device
US5470793A (en) Method of via formation for the multilevel interconnect integrated circuits
US7312532B2 (en) Dual damascene interconnect structure with improved electro migration lifetimes
US4392298A (en) Integrated circuit device connection process
JP2924450B2 (en) Semiconductor device
JP2887985B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2561012B2 (en) Semiconductor device
JP3457277B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JPH0669351A (en) Manufacture of contact of multilayer metal interconnection structure
US5763324A (en) Method of manufacturing a semiconductor device with improved uniformity of buried conductor in contact holes
US6340638B1 (en) Method for forming a passivation layer on copper conductive elements
JP2544750B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100591175B1 (en) Manufacturing method for metal interconnection structure in semiconductor device
JPH05206294A (en) Interconnection for integrated circuit use
JPS59214228A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH09172075A (en) Manufacture for interlayer connection hole in multilayer wiring of semiconductor device
TWI246740B (en) Method of fabricating interconnect
JPH09186232A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH08107145A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH04280455A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH03262118A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH03239348A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPS60175439A (en) Method for forming multilayer interconnection
JPH06236931A (en) Wiring structure and its manufacture
JPS62210647A (en) Manufacture of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19960730

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees