JPH0567608A - 半導体装置における配線パターン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体装置における配線パターン
に関するもので、より強度を向上させるパターンを提供
するものである。 【構成】 本発明は前述の目的のために、前記配線パタ
ーンの形状を、部分的に直線的でなく凹凸形状を有する
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置における
配線パターンの形状に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩは高速度化、低消費電力化と共に
チップサイズの縮少化が、たえず要求されており、それ
らの要求を実現していくためには、回路パターンの微細
化が必須の技術の一つとなっている。マイクロコンピュ
ータ等のロジックＬＳＩや、ダイナミックＲＡＭ，スタ
ティックＲＡＭ等のメモリＬＳＩは、そのいずれにおい
ても最小の回路パターンの寸法（パターンサイズ）が
１．０〜１．２μｍ程度から０．８μｍ前後へと微細化
が進み、さらにロジックＬＳＩ，メモリＬＳＩ共に０．
５〜０．６μｍ程度のごく微細な回路パターンの形成が
必要となりつつある。

【０００３】回路パターンの微細化と同様に、ＬＳＩの
配線パターンの形成技術に関しても一層構造のものから
２層構造や３層構造といったいわゆる多層配線技術が非
常に重要になりつつあり、ＬＳＩの要求を実現していく
ためにやはり必須の技術の一つと考えられている。特に
０．５〜０．６μｍ程度の最小の回路パターンの形成が
必要とされるＬＳＩでは、ロジックＬＳＩ，メモリＬＳ
Ｉ共に多層配線技術はどうしても必要となる技術であ
る。

【０００４】図３に、一般に用いられている配線パター
ンの例を示し説明する。

【０００５】３１は例えばシリコン酸化膜（以下ＳｉＯ
₂ 膜と記す。）を主成分とするもので、図示はしないが
さらにその下に形成されている回路パターンとの第１の
層間膜で表面がおおわれている下地であり、さらにその
下の回路パターンによって表面段差を有している場合も
有る。３２は第１の層間膜の下に形成されているもの
で、図示はしていない回路パターンとの電気的導通を取
る、第１の層間膜に形成された開孔部（コンタクトパタ
ーンと記す。）である。３３は例えばアルミ等の金属を
主成分とする薄膜で形成された第１の配線パターンであ
り、コンタクトパターン３２を介して第１の層間膜の下
に形成されている図示はしていない回路パターンに接続
されている。図３では第１の配線パターン３３が３本及
び、コンタクトパターン３２が２個の回路パターン例で
あるが、回路パターンによっては、規則的に同一のパタ
ーンが繰り返される部分や、規則性の無いパターンが配
置されている部分も存在する。

【０００６】次に第１の配線パターン３３及び下地の上
に全面に、図示はしていないが例えばＳｉＯ₂ 膜を主成
分とする第２の層間膜を有しており、その第２層間膜上
には、例えばアルミ等の金属を主成分とする薄膜から形
成された第２の配線パターン３４が形成されている。

【０００７】第１の配線パターン３３の厚さは３０００
Å〜１００００Å程度、第２の配線パターン３４の厚さ
は４０００〜１２０００Å程度、第１の層間膜の膜厚は
１５００〜１００００Å程度、第２の層間膜の膜厚は３
０００〜１５０００Å程度である事が一般に知られてい
る。

【０００８】第２の配線パターン３４は、図示はしない
が第２の層間膜に形成されたコンタクトパターン（スル
ーホールと記す）を介して図示はしていない第１の配線
パターン３３の他の部分と接続されている。

【０００９】以上の様に配線パターン３３及び３４を多
層化にする事で（図３では２層配線）回路パターン設計
において、パターン配置の自由度が増大し、ＬＳＩの高
速化及びチップサイズの縮小化に特に大きな効果が得ら
れる。

【００１０】さらにパターン設計時に多く必要とされて
いた設計工数が大幅に削減されるという効果も合わせ持
つものであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べた多
層配線技術においては、第一の配線パターン３３の最小
部分が、例えば１．２μｍ以上と比較的、大きい寸法幅
であれば特に致命的ともいう問題は発生しなかったが、
チップサイズの縮小化により、例えば１．２μｍ未満へ
とパターン寸法幅の微細化が進むにつれて、問題点が確
認される様になり、特に、１．０μｍ前後では問題点が
顕著になり、容易に解決していく事が、困難となってき
ている。図４以降にそれらの問題例を示し説明する。一
般に第２の配線パターン３４の形成後各接続部分での充
分な電気的導通が得られるための熱処理（以下アニール
と記す。）が施こされる。アニール処理は充分な電気的
導通を得るための必須の工程であるが、第１の配線パタ
ーン３３，第２の配線パターン３４及び図示はしていな
い第１，第２の層間膜のいずれにも微小ではあっても熱
による応力が発生し、その熱応力により第２の配線パタ
ーン３４の下部（図４Ａ部）もしくは第２の配線パター
ン３４の付近（図４Ｂ部）に位置する微小な寸法幅を有
した第１の配線パターン３３に亀裂が生じ、配線として
の機能を失なってしまう場合が有る。図４Ｃ部に示され
た、比較的大きい寸法幅を有する第１の配線パターン３
３は熱応力によって亀裂が生じてしまう場合は少ない。
一般に微細な寸法幅を有する第１の配線パターン３３
は、信号線として用いられる例が多く、１チップ中の１
箇所でも図４Ａ部，Ｂ部に示す様な亀裂を生ずるのでそ
のＬＳＩは不良品になり致命的な欠陥となるため、どう
しても解決しなければならない重大な問題となってきて
いる。

【００１２】さらに第１の配線パターン３３の寸法幅を
微細化するに従って生じ易い他の問題例を図５（ａ）な
いし（ｃ）に図示し説明する。

【００１３】図５（ａ）ないし（ｃ）では、ホトリソグ
ラフィ（以下ホトリソと記す）及びエッチング処理にて
工程順に微細な第１の配線パターンの形成について示し
ている。５１は下地であってその表面は例えばＳｉＯ₂
膜で形成される第１の層間膜である。５２は第１の配線
パターンを加工形成すべき、例えばアルミ等の金属を主
成分とする配線材料薄膜である。５３は露光現像処理が
施こされたホトレジストのパターンである。第１の配線
パターンの下地５１はさらに下の図示はしていない回路
パターンによって表面段差を有しており、（図５では平
坦部を示している）ホトレジストパターン５３はその下
地の表面段差部を充分にカバーするだけの厚さを有する
必要がある。第１の配線パターンの寸法幅が微細化する
と図５（ａ）に示す様に、ホトレジストパターン５３の
縦方向と横方向の寸法比率（アスペクト比と記す。）が
かなり大きな値となり、部分的にホトレジストパターン
５３のアスペクト比が２前後から２以上となってしまう
箇所が随所に発生する様になる。横方向の寸法幅が１．
０μｍ前後もしくはさらに小さくかつアスペクト比が２
前後もしくはそれ以上となってしまうホトレジストパタ
ーン５３は強度的な問題が発生し易くなり、パターン形
成時の現像処理における現像液の洗浄時もしくは洗浄後
の乾燥処理時に、図５（ｂ）に示す様に部分的にホトレ
ジストパターン５３′が形状変化を生じる場合が有り、
図５（ｂ）に示す様に部分的に形状変化したホトレジス
トパターン５３′をマスクとして被エッチング膜である
配線材料薄膜５２のエッチング処理を行なうと、図５
（ｃ）に示す様に、配線パターン５２′は部分的に寸法
のバラツキを生じ図５（ｃ）Ｄ部に示す様に、配線パタ
ーン５２′の間隔が非常にせまくなってしまう部分を生
じたり、さらには配線パターン５２′が充分に分離せず
電気的な短絡を生じてしまう場合も有る。この様にホト
レジストパターン５３′が部分的に形状変化してしまう
現象は、下地５１の段差のない平坦部分上で発生し易
く、又ホトレジストパターン５３の長手方向の寸法（パ
ターン長）が大きな箇所で、やはり発生し易くなる。
又、ホトレジストパターン５３′の部分的な形状変化は
エッチングの処理中でも発生してしまう場合が有る。そ
れらのいづれの場合でも、上記の配線パターン５２′が
部分的な寸法バラツキを生じたり、配線パターン５２′
間隔が部分的にせまくなり配線パターン５２′同志が接
触して電気的に短絡してしまうといった致命的な欠陥と
なりやはりどうしても解決しなければならない重大な問
題となってきている。

【００１４】この発明は、以上述べた微細化された第１
の配線パターンが、多層配線構造となった際に、熱処理
によって亀裂が発生するといった不良や、ホトリソ処理
中もしくはエッチング処理中に発生する部分的なホトレ
ジストパターンの形状変化によって、エッチング処理後
の配線パターンが電気的に短絡するといった不良の発生
を除去するために、そのパターン形状を工夫する事で、
強度的に向上したホトレジスト及び配線材料の回路パタ
ーンを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明はＬＳＩの微細
な寸法幅を有する配線パターンにおいて、そのパターン
形状が、パターンの長手方向で従来の直線的な長方形形
状に対して部分的にごく微小領域だけパターンの長手方
向に直角方向にシフトさせ（平面的に見て凹凸をもた
せ）、そのずらした部分の接続箇所を有する事で配線パ
ターンの強度を向上させる様にしたものであり、ごく容
易に実現が可能でありかつ以上説明してきた問題点に対
して充分な効果が期待できる様にしたものである。

【００１６】

【作用】前述したようにこの発明によれば、通常の配線
パターンの形成プロセスを何ら変える事なしに、強度的
に低い部分例えば２層配線構造における第２の配線パタ
ーンの下部又はその付近にある微細な寸法幅である第１
の配線パターンや、比較的平坦な下地形状である部分
に、必要に応じて部分的にパターン形状に変形箇所を設
けたので、従来強度的に低い部分で発生した配線パター
ンの亀裂や、ホトレジストパターンの部分的な変形によ
り生ずる配線パターン間の電気的な短絡といった問題点
が解決できる。

【００１７】

【実施例】図１はこの発明の実施例を示す図であって、
１は例えばＳｉＯ₂膜を主成分とする第１の層間膜で表
面が形成されている下地、２は第１の層間膜に形成され
ているコンタクトパターン、３は例えばアルミ等の金属
を主成分とする薄膜より形成された、第１の配線パター
ンである。さらに第１の配線パターン３及び下地上の全
面に、図示はしていないが例えばＳｉＯ₂ 膜を主成分と
する第２の層間膜を有しており、さらにその上に例えば
アルミ等の金属を主成分とする薄膜から形成された第２
の配線パターン４が形成されている。全体として構造的
に図３に示す従来の２層配線と何ら変わるところはな
い。

【００１８】但し本実施例では第１の配線パターン３の
形状が従来とは変わっており、部分的に直線的でなく平
面的に見て凹凸状（ほぼクランク状と言ってもよい）変
形箇所３′を有する形状としてある。

【００１９】図１に示す様に、第１の配線パターン３は
部分的な変形箇所３′を有する事により非常に微細な寸
法幅を有する箇所であっても強度的に向上しているの
で、その後のアニール処理等の熱処理が加えられても熱
応力によって亀裂の発生は著しく低下させる事が可能と
なる。

【００２０】図２はやはりこの発明による実施例を示す
図であって、１は第１の層間膜で表面が形成されている
下地、２は第１の層間膜に形成されているコンタクトパ
ターン、３は例えばアルミ等の金属を主成分とする薄膜
より形成された第１の配線パターンである。図２では、
下地が段差形状を有さない平坦部であり、従来であれば
ホトレジストパターンの部分的な形状変化が発生し易い
箇所であったが、この実施例のように第１の配線パター
ン３に前述したように部分的な変形箇所３′を有する形
状としたことで、強度的に向上しているため、従来の様
にホトレジストパターンの部分的な形状変化の発生によ
って発生する不良はやはり著しく低下させることが可能
となる。

【００２１】以下図１及び図２にて説明してきたこの実
施例による第１の配線パターン３の変形箇所は、従来の
配線パターンで不良が発生し易い部分についてのみ有し
ていれば良いものであり、又、それら変形箇所での形状
に関しても必要に応じて決定していけば良い。つまり下
地の段差形状、第２の配線パターンとの相対位置や、他
の第１の配線パターンとの相対位置を考慮し、必要に応
じた箇所において適する形状を有した変形箇所を設けれ
ば良いわけであり、何ら従来のＬＳＩの製造工程や配線
パターンの設計方法を変える必要はない。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したようにこの発明に
よれば、通常の配線パターンの形成プロセスを何ら変え
る事なしに、強度的に低い部分例えば２層配線構造にお
ける第２の配線パターンの下部又はその付近にある微細
な寸法幅である第１の配線パターンや、比較的平坦な下
地形状である部分上、例えば２０μｍ前後もしくはそれ
以上の長さを有する数本（例えば３本）微細な寸法巾で
かつ微細なパターン間隔で設置されている配線パターン
において、必要に応じて部分的にパターン形状に前述し
た直線的でない変形箇所を設けたので、従来強度的に低
い部分で発生した配線パターンの亀裂やホトレジストパ
ターンの部分的な変形により生ずる配線パターン間の電
気的な短絡といった問題点が前記変形箇所によって強度
が著しく向上するので、容易に解決する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例その１

【図２】本発明の実施例その２

【図３】従来の配線パターン例

【図４】従来の配線パターンの欠陥例その１

【図５】従来の配線パターンの欠陥例その２

【符号の説明】

１ 下地 ２ コンタクトパターン ３ 第１の配線パターン ３′ 変形箇所 ４ 第２の配線パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置における配線の形状として、
   平面的に見て凹凸状の部分を有するようにしたことを特
   徴とする半導体装置における配線パターン。