JPH03145734A - ボイポーラ型半導体装置 - Google Patents

ボイポーラ型半導体装置

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JPH03145734A
JPH03145734A JP1283942A JP28394289A JPH03145734A JP H03145734 A JPH03145734 A JP H03145734A JP 1283942 A JP1283942 A JP 1283942A JP 28394289 A JP28394289 A JP 28394289A JP H03145734 A JPH03145734 A JP H03145734A
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、集積回路素子または1ヘランジスタなどの個
別半導体素子の配線構造に係り、特に、多層配線素子に
好適する。
(従来の技術) 従来例として一般的な2層配線工程により得られる3層
配線を有するバイポーラトランジスタを、要部を示す第
1図a −Qを参照して説明する。
公知の熱酸化法により熱酸化膜1を形成した第1導電型
を示すシリコン半導体基板2には、第2導電型の不純物
層を導入・拡散して能動及び受動層の一方もしくは双方
(図示せず)をフォトリソグラフィ(Photo Li
thography)技術を利用して設け。
更にこの能動及び受動層の一方もしくは双方に電気的に
接続した第1配線層3を形成する。この形成に当たって
は、公知のスパッタ(Sputter)法、フォトリソ
グラフィ法及びRIE (Reactive IonE
tching)法により例えば厚さ1.0μmのAQ−
5i層を第1配線層3として設ける。
更に、この工程後、通常のプラズマCVD (Chem
ica IVapour Deposjtjon)法と
レジストエッチバック法により1,5μm厚の第1層間
絶縁物層4を形成するが、第1M間絶縁物層4であるプ
ラズマ酸化珪素を以後P−酸化珪素と略称する。更に、
一般的なフォトリソグラフィ法及びRIE法により所定
のパターンを持った第1−バイアホール(Via 1l
ole) 5を形成する(第1図C参照)。
この一連の工程を繰返すことにより第2配線層6及び第
2バイアホール7を第1図すに明らかにしたように形成
する。最後に、第3配線層3と同様な手順で厚さが1.
0μm程度のAQ−Cuからなる第1配線層8を第1図
Cに示すように形成して−・般的な多層配線工程により
3層配線構造を完成する。
(発明が解決しようとする課題) 最近のように集積度の高い集積回路素子の大規模集積回
路素子(Large 5ca1.e Integrat
edCircuit)には、従来の2N配線接続が採用
されるのが一般的であるが、より高集積化により複雑な
回路構成に伴って3層または4層の配線構造が必要にな
ってきているのが現状である。
ところで、第1図に示すように、素子における2層配線
構造に形成する段差は、1層目の配線に生ずるものであ
り、しかも十分に平坦化することができるので、第1配
線層、第1パイヤホール及び第2配線層共はぼ同一の値
が得られるし、合せ精度、パターン変換差及びマージン
(Margine)の余裕は設計段階では、余り大きく
していない。
このような従来例に用いたパターンでは、この設計余裕
を0.60μl11一定としているために、従来の3N
配線構造の素子(第1図C参照)では、第3配線層8の
エツチング時に第2パイヤホール7内の一部と第33配
線層8直十の第2配線層6の一部が第1図CにAとして
示すように異常エツチングされる。このような異常状態
が存在すると、パイヤホール抵抗が増大して回路動作の
低下や動作不良による歩留りの低下更にエレクトロマイ
グレイジョンなどによる信頼性の低下が発生する。
通常、多層配線構造素子の各層の設計では、−1−層と
下層の段差の位置をずらすことなどが:J5慮されてい
ないために、上層・下層の段差に重なる部分が発生する
。下層側で2層以」二の配線段差(例:1層目配線と2
層目配線の段差)が重なると、その上部では、−1−層
の層間絶縁物層が充分な平坦化ができず、大きな段差(
例:第2M間絶縁物層の段差)が生じる。また、上層の
層間絶縁物層に発生する段差は、配線層数が増すにつれ
て大きくなることが確認されている。
このために、(イ)、パイヤホールあるいは配線にリン
グラフィ工程を施す時、段差下部におけるフォトレジス
ト膜厚が大きく、オーバ露光量を増加する必要がある。
また、一般に段差部での被エツチング材は見掛は上厚く
、段差が増すとこの見掛は上の膜厚も大きくなり、エツ
チング時のオーバエツチング(Over IEtchj
ng)量も増加する必要があるために、」二層ほどパタ
ーン変換差が増大してしまう。
(ロ)、このようなオーバエツチング量が増大すると、
合せマーク部やその周辺のフィールF(Fjeld)表
面の荒れが進行し、合せずれやバラツキが大きくなる。
と言うのは、ダイシングライン(D]cJng1.1n
e)に形成するA(!−8jやAQ−5i−Coなどか
らなる合せマークの下地であるプラズマSiO(以後1
〕−5jO)やS、而などがエツチング手段であるRI
E法で利用する塩素系ラジカル(Radical )な
どにより荒らされることである。
本発明はこのような事情により成されたもので、特に、
多層配線素子による配線段差などによる影響を避けるた
めに上層ほど設計余裕を大きく設定して、回路動作不良
、エレクトロマイグレイジョンなどを生ずる異常エツチ
ングを防止して歩留りが高く信頼性の優れたバイポーラ
型半導体装置を提供することを目的とするものである。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 第1導電型を示す半導体基板と、この半導体基板に第2
導電型の不純物を導入・拡散して形成する能動領域及び
受動領域の一方もしくは双方と、前記半導体基板表面を
被覆する絶縁物層と、この絶縁物層に重ねて形成する配
線層と、この配線層を覆って形成するm−または複数の
層間絶縁物層及びこれを覆って設ける他の配線層を具備
し、前記絶縁物層及び配線層より上層の層間絶縁物層及
び他の配線層の一方または双方ほど余裕を持って積層す
る点に本発明に係わるバイポーラ型半導体装置の特徴が
ある。
(作 用) 本発明では特に、3層以上の多層配線素子を形成するの
に当たって、各層の設計余裕を従来のように一率に設定
するのでなく、上層径大きく設定して製造したバイポー
ラ型半導体装置に特徴がある。本発明における設計余裕
とは、合せ精度、パターン寸法変換差、半導体基板の反
り及び面荒れに起因する合せズレやフォーカスマージン
(Focus Margin)をパラメータとするもの
である。
このような手法により従来の多層配線プロセスにより3
層以上の多層配線の形成が可能になり、その結果、バイ
ヤホール部分における抵抗増加による不良もなく、エレ
クトロ・マイグレイジョン耐性などが向上して微細化に
対応した信頼性の高いバイポーラ型半導体装置が高歩留
りで容易に得られる。
(実施例) 以下本発明に係わる一実施例を第2図a −Q及び第3
図を参照して説明する。
熱酸化珪素膜例えば二酸化珪素膜10が被着されたシリ
コン半導体基板11の表面には、通常のスパッタリング
法、フォトリソグラフィ法及び20%のオーバエツチン
グを施すRIE法により、所定のパターンの第1配線層
12として1.0μm厚のAQ−8Lを堆積後、公知の
プラズマCVD法及びレジスト・エッチバック法により
1.5μm厚のP−3iOからなる第1層間絶縁物13
を被覆する。続いて、この第1層間絶縁物層13には、
通常のフォトリソグラフィ法により所定寸法のパイヤホ
ール開口位置にレジストパターンを設置し、更にRIE
法で所定のエツチング寸法より20%程度のオーバエツ
チングとして絶縁物層にC2F6、CHF3、SFGな
どのフッ素系ガスを使用するRIE法により開口して第
1バイヤホール14を第2図aに示すように設置する。
このようにして形成した第1層間絶縁物層13上には、
上記と同じような手法により第2配線層15を堆積する
。即ち、厚さ1.0μmのAQ−3iに対して要求され
る寸法より約30%超過したRTE法によるエツチング
を行ってパターンを形成してから、プラズマCVD法及
びレジスト・エッチバック法により1.5μm厚のP−
5iOからなる第2層間絶縁物層16を被覆する。更に
、要求される寸法より約30%のオーバエツチングをR
IE法により第2層間絶縁物層16に施して第2パイヤ
ホール17を形成して第2図すの断面図が得られる。
引続いて第3配線層18の形成工程に移る。即ち。
第2層間絶縁物層16には、上記のようにスパッタリン
グ法により厚さ1.0μmの八〇−3iを堆積してから
、所定の寸法より約30%超過したRIE法によるエツ
チングにより第2図Cに明らかにした第3配線層18を
形成した。なお、第2図す、cに示したように第1及び
第2パイヤホール14.17には、第2,3配線層用A
Q−8iが堆積されて多少残った空間には、第2層間絶
縁物層16やオンアル(OnAluminium)パッ
シベイション(Passivatj、on)層(図示せ
ず)などが埋込まれることになる。
このように形成した多層配線では、上記のように合せ精
度、パターン寸法変換差、マージン、半− 導体基板の反り及び面荒れをパラメータとして設計余裕
を上層径大きくしており、これを第3図に示した。この
図は、縦軸に余裕(μm)を、横軸に工程を採って両者
の関係を示したもので、丸及び四角の印では、A−G工
程で余裕が大きくなっているのに対して三角印では、は
ぼ平坦になっており、設計余裕が大きくなっていること
が明らかである。この丸印が本発明、四角が実際に必要
となる余裕そして三角印が従来例を示している。そして
A:第1配線層−第1パイヤホール工程、B:第1パイ
ヤホールー第2配線層工程、C:第1配線層−第2パイ
ヤホール工程、D:第2パイヤホールー第3配線層工程
、E:第3配線層−第3パイヤホール工程、F:第3パ
イヤホールー第4配線層工程、G:第4配線層−パッド
開口工程に該当する。
このパッシベイション層は、最終段の配線層を形成後実
施され、窒化珪素、r’sG (PhosphorSi
licate Glass)、P−3iOなどを単独ま
たは複数層で形成された絶縁物層である。パッド開口工
程は、このパッシベイション層に施すRIE工程を利用
したポンディングパッド(Bondin(< Pad)
を形成する工程である。
なお、多層配線構造、形成方法及び材料については、上
記実施例に示したちの以外でも良いことは、言うまでも
ない。また、各層の設H]余裕の具体的数値については
、第3図にあるように上層程大きく設計されていて多層
配線構造やプロセスにとって適切な値である必要はある
。更に、上層程設計余裕を大きくするのは、配線層と絶
縁物層のいずれでも良い。多層配線の段数が増えるに従
って増加する基板の反りや多用されるRIE法による合
せマークの荒れに起因する合せズレやフォーカスマージ
ンの低下にも対応できる。
〔発明の効果〕
本発明は、多層配線構造特に2層配線以上の半導体素子
では、設計余裕を」二M8大きくすることによって、特
にパイヤホール内のAQまたはAQ合金配線層の異常エ
ツチングを防止し、このバイヤホール内のカバレイジ(
Coverage)を改善したものである。即ち、 イ、パイヤホール内のAQまたはAQ合金配線層の異常
エツチングが防止されるので、バイヤホール抵抗に起因
する不良がなくなり、歩留りが4〜7%向上する。
口、この異常エツチングによるバイヤホール内の導電経
路の減少がないために、エレクトロマイグレイジョン耐
性が向上してエレク1−ロマイグレイション寿命が20
%程度伸びる。
ハ、−に層程大きくなる面荒れに対処しているために、
合せやエツチングの先行が不要になり、スループッl−
(Through Put)が向上する。
二、パターン設計の変更だけで、多層配線プロセスは、
従来のままで良いために新規プロセスの開発が必要なく
、更に、プロセスコストは、従来と同等であるため、歩
留りやスループッ1〜の向上骨だけコスhの削減できる
【図面の簡単な説明】
第1図a −Gは、多層配線構造を得る従来方法の工程
別断面図、第2図a〜0は、本発明方法1− に係わる多層配線構造形成方法の工程別断面図、第3図
は、縦軸に余裕、横軸に工程を採り、両者の関係を示す
図面である。 ■、10:熱酸化膜、2.11:半導体基板、3.12
:第1配線層、4.13:第1層間絶縁物層、5.14
:第1パイヤホール、6.15:第2配線層、7.17
:第2バイヤホール、 9.16:第2N間絶縁物層、8.18:第3配線層。 2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  第1導電型を示す半導体基板と、この半導体基板に第
    2導電型の不純物を導入・拡散して形成する能動領域及
    び受動領域の一方もしくは双方と、前記半導体基板表面
    を被覆する絶縁物層と、この絶縁物層に重ねて形成する
    配線層と、この配線層を覆って形成する単一または複数
    の層間絶縁物層及びこれを覆って設ける他の配線層を具
    備し、前記絶縁物層及び配線層より上層の層間絶縁物層
    及び他の配線層の一方または双方ほど余裕を持って積層
    することを特徴とするバイポーラ型半導体装置。
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