JPH03263855A - 多層配線構造 - 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、例えば大規模集積回路（ＬＳＩ）の配線構造
に実施して好適な多層配線構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種の第７図および第８図に示すように構成さ
れている。これを同図に基づいて説明すると、同図にお
いて、符号ｌで示すものは基板２上に絶縁層３を介して
形成された第１配線層、４はこの第１配線層１上に眉間
絶縁膜５を介して形成されかつ第１配線層ｌに第１コン
タクトホール６によって接続された第２配線層、７はこ
の第配線層４上に眉間絶縁膜８を介して形成されかつ第
２配線層４に第２コンタクトホール９によって接続され
た第３配線層、１０はこの第３配線層７上に眉間絶縁膜
１１を介して形成されかつ第３配線層７に第３コンタク
トホール１２によって接続された第４配線層である。

ところで、近年におけるＬＳＩの高密度化、高集積度化
および多機能化と共に配線の多層化が進んできており、
これに伴い各配線層の面積および配線層間のコンタクト
ホールの面積を効率良く設定することが重要な課題とな
っている。

すなわち、この種の多層配線構造は、配線層を形成する
ことにより生しる段差や凹凸を層間絶縁膜の形成プロセ
スで如何に平坦化し、さらに配線形成を如何に簡単にす
るかが問題となる。この場合、パターンの微細化と共に
コンタクトホールの径が小さくなるが、眉間容量の点等
からコンタクトホールの深さはその径と同率で浅い寸法
に設定することができないことから、アスペクト比（深
さ／径）は増大する傾向にある。

このため、従来より配線の形成方法として用いられてき
たスパッタリング法等では、第８図に示す第１コンタク
トホール６付近の配線のステソブカハレージが悪くなる
。

このような下地構造では、簡単なプロセスによる平坦な
層間絶縁膜の形成は困難である。例えば、液体ガラスを
回転塗布しく５ＯＧ−スピン・オン・グラス法）焼成す
る方法では、凹部および段差部を平坦にすることができ
るが、プロセスが長くなるため、眉間絶縁膜を完全に平
坦形成することは行われていないのが実情である。この
結果、第１コンタクトホール６の凹部形状はこの第１コ
ンタクトホール６上方の第２配線Ｎ４に反映されてくる
。さらに、第４配線層１０と第３コンタクトホール１２
を形成する場合に、第１コンタクトホール６の直上方に
第２コンタクトホール９を配置すると、下地の平坦性が
悪いことから、リソグラフィおよび加工が困難な作業と
なり、設定通りのパターン形成が困難なものとなる。こ
れにより、仮に第１コンタクトホール６の左側に第３コ
ンタクトホール１２を配置しても、第１コンタクトホー
ル６の上部および第２コンタクトホール９の右側には各
コンタクトホールの形成に起因する凹部があり、したが
ってマスク合わせが位置ずれした場合にパターンくずれ
の発生の恐れがあることから、第１コンタクトホール６
、第２コンタクトホール９および第３コンタクトホール
１２が相互に離間する位置に形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、従来の多層配ＬｆＩＡ構造においては、第１
コンタクトホール６、第２コンタクトホール９および第
３コンタクトホール１２を相互に離間する位置に配置す
る構造であるため、各配線層および各コンタクトホール
の形成時に各絶縁膜上のスペースを有効に利用すること
ができなかった。この結果、配線層およびコンタクトホ
ールの平面密度が低下し、近年における配線パターンの
高密度化、高集積度化および多機能化に応じることがで
きないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、配線
層およびコンタクトホールの平面密度を高めることがで
き、もって近年における配線パターンの高密度化、高集
積度化および多機能化に応じるととができる多層配線構
造を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る多層配線構造は、配線層のうち最下方の第
１配線層とこの配線層上方の第２配線層を接続する第１
コンタクトホールの平面位置と、第２配線層とこの第２
配線上方の第３配線層を接続する第２コンタクトホール
の平面位置とを結ぶ線分を対角線とし、第１配線層およ
び第２配線層の延在方向線分を辺とする矩形平面内に第
３配線層とこの第３配線層上方の第４配線層を接続する
第３コンタクトホールの平面位置を設定したものである
。

〔作　用〕

本発明においては、各配線層および各コンタクトホール
の形成時に各絶縁膜上のスペースを有効に利用すること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る多層配線層の一実施例を示す平面
図、第２図および第３図は第１図の■−■線断面図とＩ
［Ｉ−１線断面図で、同図以下において第７図および第
８図と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な
説明は省略する。同図において、符号２１で示すものは
前記第１配線層１と前記第２配線層４を接続するコンタ
クトホール、２２は前記第２配線層４と前記第３配線層
７を接続する第２コンタクトホール、２３は前記第３配
線層７と前記第４配線層１０を接続す第３コンタクトホ
ールである。このうち第３コンタクトホール２３の平面
位置は、第１コンタクトホール２１の平面位置と第２コ
ンタクトホール２２の平面位置とを結ぶ線分を対角線と
し、前記第１配線層１および前記第２配線層４の延在方
向線分を辺とする矩形平面内に設定されている。なお、
前記基板２上に絶縁膜３としては、通常ＳｉＯ□からな
る材料が使用されている。

このように構成された多層配線構造には、各配線層およ
び各コンタクトホール２１〜２３の形成時に各絶縁膜上
のスペースを有効に利用することができるから、配ｖＡ
Ｎおよびコンタクトホールの平面密度を高めることがで
きる。

なお、この種の多層配線構造では、第１コンタクトホー
ル２１付近の第２配線層４および第２コンタクトホール
２２付近の第３配線層７の断面形状が凹形となる。した
がって、例えば第２配ｖＡ層４の上方に第３配線層７を
形成する場合には、第１コンタクトホール２】の直上方
に第２コンタクトホール２２を形成すると、層間絶縁膜
８の厚さが一定しないことから、コンタクトホールの深
さが一定せず、特に第４図に示すように第２コンタクト
ホール２２の中央部は深くなって第３配線層７がホール
内に入り込まず、第３配線層７が著しく括れて歩留まり
が低下するばかりか、エレクトロマイグレーション等の
信頼性が悪くなる≧いう問題があった。このため、第１
図および第２図に示すように第１コンタクトホール２工
を第２コンタクトホール２２から離間する位置に配置す
ることにより、第３図に示すように良好な断面形状をも
つ配線構造を得ることができる。

また、第３配線層７を形成する場合には、パタニングや
エレクトロマイグレーション等の信頼性を高めることを
考慮すると、下地である眉間絶縁膜８の表面が十分に平
坦化されている必要がある。すなわち、第２図に示すよ
うに第１コンタクトホール２１付近の第２配線層４が凹
形状であるため、平坦化が不十分であると、第３コンタ
クトホール２３付近の第４配線層１０の断面形状が悪化
する。

ここで、平坦性が良好な眉間絶縁膜を形成する方法とし
ては、液体ガラスを回転塗布しくスピン・オン・グラス
−３ＯＧ法）、凹部等に溜りを形成した後に焼成する方
法や、ステップカバレージの良好なＴＥ０１　（テトラ
メチルオルソシリケート）とＯｓ　（オゾン）を原料ガ
スとするＣＶＤ法等があり、何れも５ｉｎ２膜が堆積さ
れる方法である。

この場合、層間絶縁膜の平坦性を一層高めるためには、
５ｉｎ２膜中にＰ、Ｂ等の不純物を添加することが望ま
しい。

また、本実施例においては、第３コンタクトホール２３
を第１コンタクトホール２１の直上方に配置する例を示
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第５
図に示すように第１コンタクトホール２１と第２コンタ
クトホール２２を結ぶ線分を対角線とし、第２配線層４
と第３配線層７の延在方向線分を辺とする矩形の辺上に
第３コンタクトホール２３の平面位置を設定しても何等
差し支えない。この他、第６図に示すようムこ第３配線
層７の左右の延長線を第１配線層１と第２配線層４この
間に設定すれば、矩形平面内に第３コンタクトホール２
３を形成することができる。

さらに、本発明における配線層としては、アルミニウム
、タングステンあるいは高融点金属シリサイド等の金属
からなるもの以外に、シリコン中に砒素、リンあるいは
ボロン等を添加して抵抗率を下げた基板シリコン中に形
成してなる不純物拡散層や多結晶シリコン層も含まれる
ものとする。

この場合（配線層が不純物拡散層である場合）には、第
１図に示す絶縁膜２はない。

さらにまた、本発明における配線層数が前述した実施例
に限定されるものでないことは勿論である。

因に、本発明によれば、配線構造が例えば４層である場
合に第１配線層１と第２配線層４．第２配線層４と第３
配線層７．第３配線層７と第４配線層１０の各コンタク
トホール２１〜２３を形成する範囲が６×４μｍＺの平
面領域となり、従来の８．５Ｘ４μ−の平面領域である
場合と比較して各絶縁膜上のスペースを有効に利用する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、配線層のうち最下
方の第１配線層とこの配線層上方の第２配線層を接続す
る第１コンタクトホールの平面位置と、第２配線層とこ
の第２配線上方の第３配線層を１ｍする第２コンタクト
ホールの平面位置とを結ぶ線分を対角線とし、第１配線
層および第２配線層の延在方向線分を辺とする矩形平面
内に第３配線層とこの第３配線層上方の第４配線層を接
続する第３コンタクトホールの平面位置を設定したので
、各配線層および各コンタクトホールの形成時に各絶縁
膜上のスペースを有効に利用することができる。したが
って、配線層およびコンタクトホールの平面密度を高め
ることができるから、近年における配線パターンの高密
度化、高集積度化および多機能化に応じることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多層配線層の一実施例を示す平面
図、第２図および第３図は第１図の■■線断面図とｍ−
ｍ線断面図、第４図は配線層を形成する場合の不良例を
示す断面図、第５図および第６図は他の実施例を示す平
面図、第７図は従来の多層配線層を示す平面図、第８図
は第７図の■−■線断面図である。 １・・・・第１配線層、２・・・・基板、３・・・・絶
縁膜、４・・・・第２配線層、５・・・０層間絶縁膜、
７・・・・第３配線層、８・・・・層間絶縁膜、１０．
、、・第４配線層、１１・・・・層間絶縁膜、２１・・
・・第１コンタクトホール、２２・・−・第２コンタク
トホール、２３・・・・第３コンタクトホール。 代　　　理　　　人　　　大　岩　増　雄第　１　図 第３区 第４に 第２区 第 ５ 図 第 ■ 第 匡 第 圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板の上方に積層されかつコンタクトホールによって相
   互に各層が接続された少なくとも４つの配線層を備えた
   多層配線構造において、前記配線層のうち最下方の第１
   配線層とこの配線層上方の第２配線層を接続する第１コ
   ンタクトホールの平面位置と、第２配線層とこの第２配
   線上方の第３配線層を接続する第２コンタクトホールの
   平面位置とを結ぶ線分を対角線とし、第１配線層および
   第２配線層の延在方向線分を辺とする矩形平面内に第３
   配線層とこの第３配線層上方の第４配線層を接続する第
   ３コンタクトホールの平面位置を設定したことを特徴と
   する多層配線構造。