JPH0418730A - 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〕 本発明は少なくとも２層以上の多層配線層を有する半導
体装置に利用する。

〔概要〕

本発明は、多層配線を有する半導体装置において、 配線幅がある一定値を越える拡幅部分を有する上層配線
の拡幅部分に、この拡幅部分の周辺部分を除いて、拡幅
部分の配線の外側線に平行な直線が少なくとも一つの開
口部に接するかまたは突き当たるように配置した開口部
を設けることにより、熱ストレスによる上層配線と下層
配線きの短絡を防止し、信頼性の向上を図ったものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の少なくとも２層以上の多層配線を有する半導体装
置で、第−層配線より上層に配線幅の広い上層配線が有
る場合、温度ザイクル試験で、幅の広い」−層配線の金
属膜を塑性変形による応力のために起こる、下層層間絶
縁膜の破壊を防止するため、配線幅の広い配線に、主に
応力が掛かり塑性変形による異動が起こると思われる方
向に垂直なスリット場の開口部を設け、金属膜を」−層
の絶縁膜で固定することにより、上層配線の塑性変形に
よる移動を防止する構造となっていた。

第４図（ａ）はかかる従来例の半導体装置のチップの平
面図、および第４図（ｂ）はそのＢ−Ｂ’縦断面図であ
る。スクライブ線１に接したチップ１０のコーナー付近
を通過する第１層Ａβ配線３の上に第の層間絶縁膜とし
てのシリコン酸化膜６を介して第二層Δβ配線４が有り
、しかも第二層Ａβ配線４の配線幅が非常に広い場合、
第二層目Ａｐ配線４に、デツプ１０の中央に向かう方向
に垂直な方向に延びるスリット状の開口部５を設け、シ
リコン窒化膜２を開口部５内に埋め込むことで、第二層
Ａβ配線４がチップ周辺から中央へ向かって滑り変形を
起こすのを防止していた。

なお、第４図（ａ）およびら）において、７はシリコン
酸化膜および８はンリコン基板である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したように、従来の少なくとも２層以上の多層配線
を有する半導体装置では、温度ザイクル試験で、幅の広
い上層配線の金属膜の塑性変形による応力のために起こ
る下層層間絶縁膜の破壊を防止する方法として、配線幅
の広い上層配線に、主に応力が掛かり塑性変形による移
動が起こると思われる方向に垂直なスリット状の開口部
を設け、その開口部の部分で、金属膜を上層の絶縁膜に
より固定する方法を用いていたため、スリット状の開口
部に平行な方向に対しては、金属膜の移動を防止するこ
とができない構造となっていた。このため、第４図（ａ
）および（１））の場合のように、スリットに平行な方
向に対して、第−層のＡβ配線３が交わる部分には、第
二層Ａ７配線４の塑性変形による応力が掛かり、第一層
目の層間絶縁膜であるシリコン酸化膜６がその部分で破
損するのを防止できなかった。以上のように、従来の半
導体装置の構造は、上層配線の塑性変形による下層層間
絶縁膜の破壊を完全に防止することができず、上層配線
と下層配線とが短絡し、信頼性を低下させる欠点があっ
た。

本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、上
層配線の塑性変形による上層配線と下層配線との短絡を
防止し、信頼性の向」二を図った半導体装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、それぞれ層間絶縁膜を介して設けられた二層
以上の多層配線と、配線幅がある一定値を越える拡幅部
分を有する上層配線の前記拡幅部分に、当該配線を貫通
してその下部層間絶縁膜に至る開口部とを備えた半導体
装置において、前記開口部は、長さ寸法が前記拡幅部分
における幅寸法以下であり、前記拡幅部分の前記開口部
が設けられていない部分を前記拡幅部分の配線の外側線
に平行に結んだ直線は、前記拡幅部分の周辺を除き、少
なくとも一つの前記開口部に接するかまたは突き当たる
ように配置された少なくとも一つの開口部から構成され
たことを特徴とする。

また、本発明は、前記開口部の平面形状は、直径が前記
拡幅部分の幅寸法以下の円形であることが好ましい。

また、本発明は、前記開口部の平面、形状は、長辺の寸
法が前記拡幅部分の幅寸法以下の矩形であることが好ま
しい。

また、本発明は、前記開口部の平面形状は、長辺の寸法
が前記拡幅部分の幅寸法以下の矩形の短辺方向に、それ
より寸法の小さい矩形を組み合わせた形状であることが
好ましい。

〔作用〕

上層配線の拡幅部分には、電流通路として重要な拡幅部
分の周辺部分を除いて、長辺の長さが拡幅部分の幅寸法
以下の開口部が、拡幅部分の配線の外側線に平行な直線
が、少なくとも一つの開口部に接するかまたは突き当た
るように配置される。

従って、開口部が配置された上層配線の拡幅部分は、−
Ｆ部の絶縁膜が埋め込まれた開口部によって、パイルが
適所に埋め込まれた形となり、熱ストレスによっても塑
性変形が生じないようになり、下層層間絶縁膜を破壊す
ることなく、それによる上層配線と下層配線との短絡を
防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）は本発明の第一実施例のチップを示す平面
図であり、第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ′縦断
面図である。

本第二実施例のチップ１０は、ンリコン基板８上にシリ
コン酸化膜７を形成し、その上に、１．０μｍ程度の配
線幅を持つ、第−層Δｐ配線３が形成されている。第−
層ＡＡ配線３は、プラズマＣＶＤ法で形成されたシリコ
ン酸化膜６て被覆されており、さらにその上に、配線幅
が１０μｍを越える第二層Ａβ配線４が形成されている
。第二層Ａβ配線４には、幅約１．０μｍ１長さ約３．
０μｍの短冊状の開口部５ａが、その長辺の向きを、９
０°ずつ回転させながら、配線の周辺部を除き、配線の
外側線に平行に結んだ直線が、少なくとも一つの開口部
５ａに突き当たるように、−面に配置されている。最上
層には、カバー膜を兼ねるシリコン窒化膜２が開口部５
に埋め込まれている。

本発明の特徴は、第１図（ａ）および（′ｂ）において
、開口部５ａを設けたことにある。

以上説明したように、本第二実施例は、第二層Ａβ配線
４に短冊状の開口部５ａを一面に配置し、カバー膜とし
てのシリコン窒化膜２で埋め込み、シリコン窒化膜２と
層間のシリコン酸化膜６とを直接接続し、第二層Ａβ配
線４内に、絶縁膜でパイル（固定用の柱）を形成する構
造を有しでいる。

このような構造とすることにより、温度サイクル試験の
際の、パッケージのモールド材の熱膨張による応力のた
めに生ずる第二層Ａβ配線４の塑性変形や、第二層ＡＩ
！、配線４自身のストレスマイグレーションによる塑性
変形の、変形量の絶対値が大きくなるのを防止できる。

このため、第一層目のシリコン酸化膜６にかかる応力も
減少し、シリコン酸化膜６の破壊による第−Ａβ配線３
と第二層Ａｐ配線４との短絡を防止することができる。

特に、本第二実施例では、第二層Ａβ配線４に設けた開
口部５ａの形状を短冊状にし、それを縦横が交互になる
ように配置しているため、配線平面内に直線を想定した
場合、この最大長さは８μｍ程度になり、配線幅１０μ
ｍを越えることはない。

これによって、全ての方向の応力に対して、第二層Δβ
配線４を固定する効果が現れる。

なお、本第二実施例では、配線層を二層とし、第二層配
線の幅が広いとしたが、その他の多層配線であっても、
幅の広い配線層が存在し、しかも、幅の広い配線層の材
質が塑性変形を起こし易いものであり、その配線層に本
第二実施例の如き形状と配列を持った短冊状の開口部を
設け、その開口部を上層の絶縁膜で埋め込む構造を設け
れば、本第二実施例と同様の結果が得られる。

また、第１図（ａ）では、開口部５ａの配置を、第二層
へβ配線４の周囲にかからないように描いたが、これは
、第二層Ａβ配線４の抵抗値減少させるためで、第−層
Ａβ配線３が第二層へβ配線４の周囲と交差する様な場
所では、開口部５ａが第二層Ａβ配線４の周囲にかかる
ようにした方が良い結果が得られる。

第２図（ａ）は本発明の第二実施例の要部を示す平面図
、第２図（ｂ）は第２図（ａ）の開口部５ｂの配列の最
小単位を示す。本第二実施例は、配線幅の広い第二層Ａ
β配線４に設けられた開口部５ｂの形状および配列が異
なるだけで、その他の構造は第１図（ａ）および（ｂ）
の第一実施例と同じである。

本発明の特徴は、第２図（ａ）において、第２囲い）に
示した基準で、すなわち、配線の外側線と平行に結んだ
直線が、少なくとも一つの開口部５ｂに接するかまたは
突き当たるように、円型の開口部５ｈを設けたことにあ
る。

本第二実施例では、第二層Ａβ配線４に設けられた開口
部５ｂの形状は直径約１μｍの円形で、横方向の応力に
対してアーチ型をしているため、強度に優れている。ま
た、開口部５ｂは第２図ら）に示されている配列を最小
単位として配列され、第二層ＡＡ配線４の塑性変形の絶
対値が大きくなるのを制限している。これにより、第一
層目のシリコン酸化膜６にかかる応力を減少させ、シリ
コン酸化膜６の破壊による絶縁不良を無くすことができ
る。

第３図は、本発明の第三実施例の要部を示す平面図であ
る。本第三実施例は、配線幅の広い第二層Ａβ配線４に
設けられた開口部５ｃの形状および配列が異なるだけで
、その他の構造は第１図（ａ）および（ｂ）の第一実施
例と同じである。

本発明の特徴は、第３図において、開口部５ｃを設けた
ことにある。

本第三実施例では、第二層Δβ配線４に設けられた開口
部５Ｃの形状は、短冊の両端付近に鍵型の出っ張りの付
いた構造をしており、これによ−って第二層Ａβ配線４
の平面内に想定される直線の長さを制限している。これ
により、第二層Ａｌ配線４の塑性変形の絶対値が大きく
なるのを制限し、第−層ＡＩ！配線３上のシリコン酸化
膜６にかかる応力を減少させ、シリコン酸化膜６の破壊
を防止し、第−層Ａｐ配線３と第二層Ａｐ配線４との短
絡を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、あらゆる方向への金属
配線の塑性変形を一定量以下に抑えろことができ、下層
層間絶縁膜の破壊を効率よく防止し、多層配線間の短絡
を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の第一実施例の要部を示す平面図
。 】　１ 第１図（ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’縦断面図。 第２図（ａ）は本発明の第二実施例の要部を示す平面図
。 第２図（ｂ）は第２図（ａ）の開口部５ｂの配列の最小
単位を示す説明図。 第３図は本発明の第三実施例の要部を示す平面図。 第４図（ａ）は従来例の要部を示す平面図。 第４図の）は第４図（ａ）のＢ−Ｂ’縦１祈面図。 １・・・スクライブ線、２・・・シリコン窒化膜、３・
第−層Ａβ配線、４・・・第二層Ａｌ配線、５．５ａ、
５ｂ、５ｃ・・・開口部、６．７・・・シリコン酸化膜
、訃・・シリコン基板、１０・・・チップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ層間絶縁膜を介して設けられた二層以上の
   多層配線と、 配線幅がある一定値を越える拡幅部分を有する上層配線
   の前記拡幅部分に、当該配線を貫通してその下部層間絶
   縁膜に至る開口部と を備えた半導体装置において、 前記開口部は、長さ寸法が前記拡幅部分における幅寸法
   以下であり、前記拡幅部分の前記開口部が設けられてい
   ない部分を前記拡幅部分の配線の外側線に平行に結んだ
   直線は、前記拡幅部分の周辺を除き、少なくとも一つの
   前記開口部に接するかまたは突き当たるように配置され
   た少なくとも一つの開口部から構成された ことを特徴とする半導体装置。 ２、前記開口部の平面形状は、直径が前記拡幅部分の幅
   寸法以下の円形である請求項１記載の半導体装置。 ３、前記開口部の平面形状は、長辺の寸法が前記拡幅部
   分の幅寸法以下の矩形である請求項１記載の半導体装置
   。 ４、前記開口部の平面形状は、長辺の寸法が前記拡幅部
   分の幅寸法以下の矩形の短辺方向に、それより寸法の小
   さい矩形を組み合わせた形状である請求項１記載の半導
   体装置。