JPH01108748A - 多層配線構造を有する半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は眉間絶縁膜に塗布膜を使用した多層配線構造を
有する半導体装置に関する。

［、従来の技術］ 近時、配線の微細化及び多層化の要求により、眉間絶縁
膜を平坦化することが必要となり、このため、眉間絶縁
膜としてポリイミド等の塗布膜が使用されている。

つまり、第３図に示すように、半導体基板２１上に絶縁
膜２２が形成されており、絶縁膜２２上に第１群のアル
ミニウム（Ａβ）配線７１２３がパターン形成されてい
る。そして、この第１ＡＪ配線層２３及び絶縁膜２２上
に第１層間絶縁膜２４が形成されており、この第１層間
絶縁膜２４上に第２群のＡＪＩ配線層２５．２５ａがパ
ターン形成されている。なお、第２ＡＪ配線層２５ａの
直下には第１ＡｆＩ配線層２３が存在しない、そして、
この第２ＡＪ配線層２５．２５ａ及び第１層間絶縁膜２
４上に、ポリイミドからなる第２層間絶縁膜２６が塗布
されている。この第２層間絶縁膜２６上に第３群のＡ１
配線層（図示せず）が形成される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このポリイミド塗布膜を眉間絶縁膜２６
として使用した場合においては、第３図に示すように、
この塗布膜（層間絶縁膜２６）の厚さが、配線層２５上
の位ｔＸと、配線層２５ａ上の位置、Ｙとで異なる場合
がある。このため、層間絶縁膜２６１こスルーホールを
開、孔する場合に、第４図に示すように、Ｘの位置に合
わせてエツチングしてスルーホール２７Ｘを設けると、
Ｙの位置にて開孔されずにオープン不良が発生する。

一方、第５図に示すように、Ｙの位置に合わせてエツチ
ングしてスルーホール２７′Ｙを形成すると、Ｘの位置
に開孔したスルーホールはオーバーエツチングとなり、
ポリイミド第２層間絶縁膜２６上に形成される第３群の
Ａ、Ｊ配線層２８に所謂段切れ２９が発生する。これに
より、上層配線層２８の断線が発生したり、エツチング
ガスに０２が含まれている場合には下層配線層２５の表
面が酸化して酸化膜３０が形成され、スルーホールに抵
抗が増大したり、オープン不良が発生したりする。

また、第６図に示すように、第２層間絶縁膜２６として
、無機絶縁膜３１、有機シロキサンポリマ膜３２及び無
機絶縁膜３３の積層体を使用した場合は、無機膜と組合
わせて層間膜としているので、この層間絶縁膜２６上に
第３ＡＪ配線層２８を形成すべくアルミニウムをスパッ
タリング蒸着する際に、眉間絶縁膜２６からのアウトガ
スが開孔部３４に集中するため、アルミニウムの付着不
良が発生する。この付着不良は開孔部３４の側面に露出
する塗布膜（層間絶縁膜２６）の面積が大きい程、発生
しやすい。このため、Ｘの位置で不良が発生しないよう
に処理条件を設定しても、Ｙの位置で不良が発生してし
まう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
眉間絶縁膜が平坦であり、その膜厚が均一であって、上
下の配線層を接続するためのコンタクトにおける不良の
発生を防止することができる多層配線構造を有する半導
体装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る多層配線構造を有する半導体装置は、複数
の配線層からなる複数の配線パターン群がその相互間に
眉間絶縁膜を配置して積層された多層配線構造を有する
半導体装置において、第ｎ群の配線パターン群に属する
特定の配線層と、その上層の第ｎ＋１群の配線パターン
群に属する特定の配線層とを接続するコンタクトの直下
域に、第ｎ群より下層の第ｍ群（ｍａｎ）の配線パター
［作用］ 本発明においては、第ｎ群の配線パターン群に属する特
定の配線層と、その上層の第ｎ＋１群の配線パターン群
に属する特定の配線層とを接続するコンタクトを眉間絶
縁膜に設けているが、このコンタクトの直下域において
、第ｍ群（ｍａｎ）の配線パターン群の配線層が欠除し
ている場合等であって、前記コンタクトにおける前記層
間絶縁膜の膜厚が厚くなりそうなときに、この欠除位置
にダミーのパターンを設ける。従って、眉間絶縁膜と配
線パターン群とを交互に積層形成した場合、第ｎ群と第
ｎ＋１群との配線パターン群間に配設される眉間絶縁膜
は比較的平坦である。つまり、従来、下層の配線層が欠
除している場合は、眉間絶縁膜が平坦ではなく膜厚がこ
の欠除位置にて厚くなる。従って、従来は膜厚に不均一
が生じていたのに対し、本発明においては眉間絶縁膜の
膜厚は均一であり、コンタクト不良等が防止される。

なお、第１群（ｆＩ＜ｎ、Ｊ＝＃ｍ）の配線パターン群
において配線層が欠除している場合に、第１群にダミー
パターンを設ける替りに、第ｍ群にダミーパターンを設
けることとしてもよい。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体装置を示す
縦断面図である。半導体基板１上に設けられた絶縁膜２
上に、アルミニウム（Ａ１）をスパッタリング等の手段
により被着した後、第１群のＡＡ配線層３とダミーパタ
ーン４とをパターニング形成する。このダミーパターン
４は半導体基板１に形成されている半導体素子（図示せ
ず）との間に接続されるものではなく、単に第１Ａρ配
線層３と同様の凹凸又は段差を絶縁膜２上に与えるもの
である。

次いで、ポリイミドを全面に塗布して第１層間絶縁膜５
を形成し、この第１層間絶縁膜５にスルーホール（図示
せず）を開孔した後、第２群のＡ、１２配線ＪＩ６，６
ａを形成する。

その後、ポリイミドを全面に塗布して第２層間絶縁膜７
を形成し、この第２層間絶縁膜７における第２ＡＪ配線
層６，６ａの配設位置に夫々スルーホール７ａ、７ｂを
開孔する。

次いで、このスルーホール７：ａ、７ｂを埋めるように
して、第３群のＡＪ配線層８を形成する。

このスルーホール７ａ、７ｂにおいて、第３ＡＪ２配線
層８は第２Ａ、！？配線層６，６ａに電気的に接続され
る。

このように構成された半導体装置においては、第１群の
ＡＪ配線層３を形成する際に、同時にダミーのパターン
４も形成しておく、このダミーパターン４は半導体装置
の機能上、何ら関与するものではないが、このダミーパ
ターン４を第１ＡＪ配線層３間に配設しておくことによ
り、絶縁膜２上に形成される第１層間絶縁膜５の表面の
凹凸又は段差のピッチが小さくなると共に、この凹凸又
は段差の高さも低くなる。従って、第１層間絶縁膜５上
に塗布された第２層間絶縁膜７の表面は実質的に平坦に
なる。つまり、従来のように（第３図参照）、ダミーパ
ターン４・が設けられていなかった場合には、第２Ａｊ
ｌ配線層２５ａが配設された位置の第１層間絶縁膜２４
の表面と、第２ＡＪ！配線層２５が配設された位置の第
１層間絶縁膜２４の表面との間には大きな段差があり、
従って、第１層間絶縁膜２４上に塗布された第２層間絶
縁膜２６の厚さは再位置の間で大きな差を有している。

しかしながら、本実施例においては、第１図に示すよう
に、第１ＡＪ２配線層３間？間隔が広くて、上層の第２
層間絶縁膜７のスルーホール７ｂにおける膜厚が局所的
に厚くなることが予想される位置にダミーパターン４を
形成しであるから、第２層間絶縁膜７の膜厚は実質的に
均一になる。

従って、スルーホール７ａ、７ｂのエツチングの制御が
容易になり、安定したスルーホール歩留を得ることがで
きる。

第２図は本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示す
縦断面図である。

半導体基板１１上に絶縁膜１２を形成し、この絶縁膜１
２上に第１ＡｆＩ配線層（図示せず）を形成する際に同
時にダミーパターン１３を配置する。

次いで、全面に第１層間絶縁膜１４を形成する。

そして、第１層間絶縁膜１４上の所定位置に第２ＡｊＩ
配線層１５をパターン形成した後、ポリイミドを塗布し
て第２層間絶縁膜１６を形成する。この第２層間絶縁膜
１６の表面は、ダミーパターン１３によって平坦化され
ている。

次いで、この第２層間絶縁膜１６上に第３Ａｊ！配線層
１７をパターン形成し、全面にポリイミドを塗布して第
３層１間絶縁膜１８を形成する。

このようにして“得られ、た半導体装ｉにおいては、第
３Ａｊ！配線層１７とその上に形成される第４Ａｊ？配
線層（図示せず）との間のスルーホール形成部における
ポリイミド層間絶縁膜１８の膜厚を一定にするため、第
１ＡＪ配線層の形成時にダミーパターン１３を形成して
いる。

第１の実施例においては、スルーホール７ｂを形成する
眉間絶縁膜７の膜厚を均一にするために、その直下の′
層間絶縁膜５内にダミーパターン４を第１Ａｊ！配線層
３の形成と同時に形成している。

しかしながら、この直下の配線層３が属する第１群の配
線パターン群内にダミーパターン４を設けることがレイ
アウト上層しい場合は、第２実施例のように、それより
下層の配線パターン群を利用しても同様の効果を奏する
。

なお、上記各実施例は、ポリイミド層間絶縁膜とＡＩ配
線層とを積層させたものであるが、本発明はこれに限ら
ず、眉間絶縁膜として、有機シロキサンポリマ等の塗布
膜、又はこれと無機材料膜とを積層させたものを使用し
てもよく、更に、配線層として、Ａ１以外の金属、多結
晶シリコン又はシリサイド等で形成されるものを使用し
てもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、スルーホール開孔
位置にそれより下方の配線層形成時にダミーパターンに
よる凹凸又は段差を形成しておくから、スルーホール開
孔部の眉間絶縁膜の膜厚が局所的に大きく変動すること
が防止される。これにより、スルーホールエツチングの
制御性が向上し、スルーホール開孔部のオープン不良、
断線、スルーホール抵抗の増大及び配線金属の付着不良
等の種々の欠陥の発生が回避される。また、スルーホー
ル側壁に塗布膜が厚く露出することによる不良も抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は本発明の第２の実施例を示す１１断面図、第３図乃至
第６図は従来の半導体装置の問題点を説明するための縦
断面図である。 １．１１．２１：半導体基板、２．１２，２２；絶縁膜
、３．２３；第１／Ｍｌ配線層、４．１３：ダミーパタ
ーン、５，１４，２４；第１ＮＪ間絶縁膜、６．６ａ、
１５，２５．２５ａ；第２ＡＩＩ配線層、７°、１６，
２６．第２層間絶縁膜、７ａ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の配線層からなる複数の配線パターン群がそ
   の相互間に層間絶縁膜を配置して積層された多層配線構
   造を有する半導体装置において、第ｎ群の配線パターン
   群に属する特定の配線層と、その上層の第ｎ＋１群の配
   線パターン群に属する特定の配線層とを接続するコンタ
   クトの直下域に、第ｎ群より下層の第ｍ群（ｍ＜ｎ）の
   配線パターン群に属するダミーのパターンが設けられて
   いることを特徴とする多層配線構造を有する半導体装置
   。
2. （２）前記層間絶縁膜の少なくとも一層はポリイミド系
   化合物の塗布膜であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の多層配線構造を有する半導体装置。
3. （３）前記層間絶縁膜の少なくとも一層は有機シロキサ
   ン系ポリマーの塗布膜であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の多層配線構造を有する半導体装置
   。