JPH0612790B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0612790B2 JPH0612790B2 JP62041877A JP4187787A JPH0612790B2 JP H0612790 B2 JPH0612790 B2 JP H0612790B2 JP 62041877 A JP62041877 A JP 62041877A JP 4187787 A JP4187787 A JP 4187787A JP H0612790 B2 JPH0612790 B2 JP H0612790B2
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- JP
- Japan
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- insulating film
- film
- bead
- wiring
- semiconductor device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に多層配線における層間
絶縁膜の材質および構造に関する。
絶縁膜の材質および構造に関する。
従来、多層配線半導体装置における層間絶縁膜には耐湿
性が重視される場合はシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）が、
また、配線の層間容量が問題となる場合はシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）或いはポリイミド系の有機性樹脂膜が使
用される。
性が重視される場合はシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）が、
また、配線の層間容量が問題となる場合はシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）或いはポリイミド系の有機性樹脂膜が使
用される。
ところで、この層間絶縁膜の全てに要求される材質上の
条件は、良好な平坦面が得られること、スルー・ホール
形成のための加工が容易であること、耐湿性にすぐれて
いることおよび誘電率が小さいことなどであるが、一般
にはこれらの全てを満足できるものはないので通常２つ
以上を組合せた複合膜が採用される。例えば、リフロー
し難いシリコン窒化膜の凹所をシリカ塗布膜で埋めるこ
とによって平坦性を確保しそのすぐれた耐湿性を活かす
よう工夫される。また、平坦性に限って見ればポリミィ
ド系の有機性樹脂膜などはきわめて良好な絶縁膜である
が耐湿性に問題があるので場合により他の膜質のものと
適宜複合される。
条件は、良好な平坦面が得られること、スルー・ホール
形成のための加工が容易であること、耐湿性にすぐれて
いることおよび誘電率が小さいことなどであるが、一般
にはこれらの全てを満足できるものはないので通常２つ
以上を組合せた複合膜が採用される。例えば、リフロー
し難いシリコン窒化膜の凹所をシリカ塗布膜で埋めるこ
とによって平坦性を確保しそのすぐれた耐湿性を活かす
よう工夫される。また、平坦性に限って見ればポリミィ
ド系の有機性樹脂膜などはきわめて良好な絶縁膜である
が耐湿性に問題があるので場合により他の膜質のものと
適宜複合される。
しかしながら、誘電率の大小は絶縁膜の物性に関わる問
題であるので単なる複合膜の形成だけでは解決されな
い。例えば、シリコン酸化膜の誘電率は約４であり、ま
た、シリコン窒化膜では更に大きく７．５以上もある。
論ずるまでもなく層間絶縁膜の誘電率が高ければ配線の
層間容量も大きくなり信号の伝ぱん遅れが無視し得なく
なるので集積度の向上に比較的早く限界が生じることと
なる。一般に有機系の絶縁膜の方が無機系のものより誘
電率は小さいがそれでもポリミィド系樹脂膜は３程度の
数値をもつので依然としてこの問題は解決されておらず
半導体電子回路の高速化に大きな障害を与えている。
題であるので単なる複合膜の形成だけでは解決されな
い。例えば、シリコン酸化膜の誘電率は約４であり、ま
た、シリコン窒化膜では更に大きく７．５以上もある。
論ずるまでもなく層間絶縁膜の誘電率が高ければ配線の
層間容量も大きくなり信号の伝ぱん遅れが無視し得なく
なるので集積度の向上に比較的早く限界が生じることと
なる。一般に有機系の絶縁膜の方が無機系のものより誘
電率は小さいがそれでもポリミィド系樹脂膜は３程度の
数値をもつので依然としてこの問題は解決されておらず
半導体電子回路の高速化に大きな障害を与えている。
本発明の目的は、上記の情況に鑑み、特別すぐれる容量
特性と平坦性および良好な耐湿性と加工性とを兼備する
複合構造の層間絶縁膜を備えた半導体装置を提供するこ
とである。
特性と平坦性および良好な耐湿性と加工性とを兼備する
複合構造の層間絶縁膜を備えた半導体装置を提供するこ
とである。
本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板
のフィールド絶縁膜上に形成される第１層アルミ配線
と、前記第１層アルミ配線を被覆する低誘電率のビーズ
状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜を含む複合構造の層間絶
縁膜と、前記層間絶縁膜上の第２層アルミ配線とを含
み、前記複合構造の層間絶縁膜は前記ビーズ状空洞孔の
多孔質有機系絶縁膜を中間層とするシリコンの酸化膜ま
たは窒化膜を含む少なくとも３層構造からなる。
のフィールド絶縁膜上に形成される第１層アルミ配線
と、前記第１層アルミ配線を被覆する低誘電率のビーズ
状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜を含む複合構造の層間絶
縁膜と、前記層間絶縁膜上の第２層アルミ配線とを含
み、前記複合構造の層間絶縁膜は前記ビーズ状空洞孔の
多孔質有機系絶縁膜を中間層とするシリコンの酸化膜ま
たは窒化膜を含む少なくとも３層構造からなる。
すなわち、本発明によれば、層間絶縁膜は低誘電率のビ
ーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜を含む無機膜との複
合膜で形成される。ここで、この複合膜はビーズ状空洞
孔の多孔質有機系絶縁膜がアルミ配線の上面を除いた配
線間段差のみを埋めるように形成される場合を含んで中
間層とされシリコンの酸化膜または窒化膜からなる他の
無機絶縁膜と共に少なくとも３層以上に形成される。
ーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜を含む無機膜との複
合膜で形成される。ここで、この複合膜はビーズ状空洞
孔の多孔質有機系絶縁膜がアルミ配線の上面を除いた配
線間段差のみを埋めるように形成される場合を含んで中
間層とされシリコンの酸化膜または窒化膜からなる他の
無機絶縁膜と共に少なくとも３層以上に形成される。
本発明によれば、層間絶縁膜の中間層を形成するビーズ
状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜の誘電率は約２で従来の
どの絶縁膜より遥るかに小さいので複合膜個有の誘電体
膜積層による容量低減効果をより一層止揚し配線の層間
容量および同一層内における各配線間結合容量を従来の
１／２〜１／４にそれぞれ低減せしめ得る。従って、半
導体電子回路の動作をより高速化すると共に樹脂特有の
すぐれた平坦性付与効果と相俟って集積度の向上をより
一層可能ならしめ得る。以下図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜の誘電率は約２で従来の
どの絶縁膜より遥るかに小さいので複合膜個有の誘電体
膜積層による容量低減効果をより一層止揚し配線の層間
容量および同一層内における各配線間結合容量を従来の
１／２〜１／４にそれぞれ低減せしめ得る。従って、半
導体電子回路の動作をより高速化すると共に樹脂特有の
すぐれた平坦性付与効果と相俟って集積度の向上をより
一層可能ならしめ得る。以下図面を参照して本発明を詳
細に説明する。
第１図は本発明半導体装置の一実施例を示す多層配線部
の断面図である。本実施例によれば、本発明の半導体装
置は、半導体基板１と、フィールド絶縁膜２と、フィー
ルド絶縁膜２上の第１層アルミ配線３と、この第１層ア
ルミ配線３の全面を被覆するシリコン酸化膜４およびビ
ーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜５と、ビーズ状空洞
孔の多孔質有機系絶縁膜５の上面にシリコン酸化膜６を
介して形成される第２層アルミ配線７とを含む。すなわ
ち、本実施例の層間絶縁膜はシリコン酸化膜４とビーズ
状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜５とシリコン酸化膜６と
を順次積層した複合膜から成る。ここで、ビーズ状空洞
孔の多孔質有機系絶縁膜５はポリスチレンまたはポリエ
チレンを含む有機シロキシ酸系の塗布溶液樹脂を熱処理
することによって生成される。この樹脂絶縁膜は互いに
ほとんど連がりのないビーズ状空洞孔を生成しているの
で通常用いられるポリミィド系樹脂膜と同等以上の絶縁
耐圧を備えるのみでなく誘電率εがきわめて小さいとい
う特長を有する。この誘電率εの値は発泡の程度にもよ
るが大体２前後である。すなわち、通常用いられるポリ
ミィド系樹脂膜の１／２から２／３、また、シリコン酸
化膜および窒化膜のそれぞれ１／２および１／４という
ようにきわめて少さい。従って、従来のポリミィド系樹
脂膜を単にこれと置換したのみでも配線の層間容量Ｃｏ
1および配線間結合容量Ｃｏ2の低減効果は大きく単純計
算の場合でも１／２ないし１／４となる。ましてやこれ
にシリコン酸化膜４および６による複合膜個有の直列容
量効果が加わるので配線の層間容量Ｃｏ1および配線間
容量Ｃｏ2の低減効果は更に大きくなり半導体電子回路
の動作速度および集積度を著しく向上せしめる。勿論こ
れらの効果の程度は絶縁膜それぞれの膜厚如何によって
異なるが主効果に与かる多孔質有機系絶縁膜５は樹脂膜
個有の特質で比較的厚膜に形成し得るのでその大なる平
坦性付与効果と相俟ってきわめて顕著なものとなる。ま
た、シリコン酸化膜４および６の膜厚を比較的大きく設
定し且つその一つまたは全部をシリコン窒化膜で置き換
えれば容量低減の効果を損うことなく層間絶縁膜の耐湿
性の向上せしめることができる。
の断面図である。本実施例によれば、本発明の半導体装
置は、半導体基板１と、フィールド絶縁膜２と、フィー
ルド絶縁膜２上の第１層アルミ配線３と、この第１層ア
ルミ配線３の全面を被覆するシリコン酸化膜４およびビ
ーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜５と、ビーズ状空洞
孔の多孔質有機系絶縁膜５の上面にシリコン酸化膜６を
介して形成される第２層アルミ配線７とを含む。すなわ
ち、本実施例の層間絶縁膜はシリコン酸化膜４とビーズ
状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜５とシリコン酸化膜６と
を順次積層した複合膜から成る。ここで、ビーズ状空洞
孔の多孔質有機系絶縁膜５はポリスチレンまたはポリエ
チレンを含む有機シロキシ酸系の塗布溶液樹脂を熱処理
することによって生成される。この樹脂絶縁膜は互いに
ほとんど連がりのないビーズ状空洞孔を生成しているの
で通常用いられるポリミィド系樹脂膜と同等以上の絶縁
耐圧を備えるのみでなく誘電率εがきわめて小さいとい
う特長を有する。この誘電率εの値は発泡の程度にもよ
るが大体２前後である。すなわち、通常用いられるポリ
ミィド系樹脂膜の１／２から２／３、また、シリコン酸
化膜および窒化膜のそれぞれ１／２および１／４という
ようにきわめて少さい。従って、従来のポリミィド系樹
脂膜を単にこれと置換したのみでも配線の層間容量Ｃｏ
1および配線間結合容量Ｃｏ2の低減効果は大きく単純計
算の場合でも１／２ないし１／４となる。ましてやこれ
にシリコン酸化膜４および６による複合膜個有の直列容
量効果が加わるので配線の層間容量Ｃｏ1および配線間
容量Ｃｏ2の低減効果は更に大きくなり半導体電子回路
の動作速度および集積度を著しく向上せしめる。勿論こ
れらの効果の程度は絶縁膜それぞれの膜厚如何によって
異なるが主効果に与かる多孔質有機系絶縁膜５は樹脂膜
個有の特質で比較的厚膜に形成し得るのでその大なる平
坦性付与効果と相俟ってきわめて顕著なものとなる。ま
た、シリコン酸化膜４および６の膜厚を比較的大きく設
定し且つその一つまたは全部をシリコン窒化膜で置き換
えれば容量低減の効果を損うことなく層間絶縁膜の耐湿
性の向上せしめることができる。
第２図は本発明半導体装置の他の実施例を示す多層配線
部の断面図である。本実施例の第２図では第１図と共通
符号が用いられビーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜５
は第１層アルミ配線３相互の段差のみを埋めるように形
成される。この実施例ではビーズ状空洞孔の多孔質有機
系絶縁膜５による容量低減の効果は配線間結合容量Ｃｏ
2のみに限られるけれどもアルミ配線上に有機膜が存在
しないのでスルー・ホール形成のための加工性を高める
ことができる他、スルー・ホールの開口部に有機膜を露
出せしめることもないのできわめて耐湿性に富んだ高信
頼性の半導体装置とすることができる。
部の断面図である。本実施例の第２図では第１図と共通
符号が用いられビーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜５
は第１層アルミ配線３相互の段差のみを埋めるように形
成される。この実施例ではビーズ状空洞孔の多孔質有機
系絶縁膜５による容量低減の効果は配線間結合容量Ｃｏ
2のみに限られるけれどもアルミ配線上に有機膜が存在
しないのでスルー・ホール形成のための加工性を高める
ことができる他、スルー・ホールの開口部に有機膜を露
出せしめることもないのできわめて耐湿性に富んだ高信
頼性の半導体装置とすることができる。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、層間絶縁
膜を誘電率が２前後ときわめて小さなビーズ状空洞孔の
多孔質有機系絶縁膜を含んだ複合膜で形成することによ
って複合膜個有の誘電体膜積層による配線の層間容量お
よび同一層内における配線間結合容量の低減効果をより
一層止揚してそれぞれ従来の１／３以下に低減せしめ得
るほか有機絶縁膜特有の平坦性付加効果を生ぜしめ得る
ので、半導体電子回路の高速化および多層化、高密度化
による集積度の向上に顕著なる効果を奏することができ
る。
膜を誘電率が２前後ときわめて小さなビーズ状空洞孔の
多孔質有機系絶縁膜を含んだ複合膜で形成することによ
って複合膜個有の誘電体膜積層による配線の層間容量お
よび同一層内における配線間結合容量の低減効果をより
一層止揚してそれぞれ従来の１／３以下に低減せしめ得
るほか有機絶縁膜特有の平坦性付加効果を生ぜしめ得る
ので、半導体電子回路の高速化および多層化、高密度化
による集積度の向上に顕著なる効果を奏することができ
る。
第１図は本発明半導体装置の一実施例を示す多層配線部
の断面図、第２図は本発明半導体装置の他の実施例を示
す多層配線部の断面図である。 １……半導体基板、２……フィールド絶縁膜、３……第
１層アルミ配線、４，６……シリコン酸化膜、５……ビ
ーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜、７……第２層アル
ミ配線、Ｃｏ1……配線の層間容量、Ｃｏ2……配線間の
結合容量。
の断面図、第２図は本発明半導体装置の他の実施例を示
す多層配線部の断面図である。 １……半導体基板、２……フィールド絶縁膜、３……第
１層アルミ配線、４，６……シリコン酸化膜、５……ビ
ーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜、７……第２層アル
ミ配線、Ｃｏ1……配線の層間容量、Ｃｏ2……配線間の
結合容量。
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板と、前記半導体基板のフィール
ド絶縁膜上に形成される第１層アルミ配線と、前記第１
層アルミ配線を被覆する低誘電率のビーズ状空洞孔の多
孔質有機系絶縁膜を含む複合構造の層間絶縁膜と、前記
層間絶縁膜上の第２層アルミ配線とを備え、前記複合構
造の層間絶縁膜は前記ビーズ状空洞孔の多孔質有機系絶
縁膜を中間層とするシリコンの酸化膜または窒化膜を含
む少なくとも３層構造からなることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項２】前記ビーズ状空洞孔の多孔質有機系絶縁膜
がアルミ配線相互の段差のみを埋めるように形成される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041877A JPH0612790B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041877A JPH0612790B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63208248A JPS63208248A (ja) | 1988-08-29 |
| JPH0612790B2 true JPH0612790B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=12620500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041877A Expired - Fee Related JPH0612790B2 (ja) | 1987-02-24 | 1987-02-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612790B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01235254A (ja) * | 1988-03-15 | 1989-09-20 | Nec Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH05283542A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置及びその製造方法 |
| US5565384A (en) * | 1994-04-28 | 1996-10-15 | Texas Instruments Inc | Self-aligned via using low permittivity dielectric |
| US5488015A (en) * | 1994-05-20 | 1996-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Method of making an interconnect structure with an integrated low density dielectric |
| US5494858A (en) * | 1994-06-07 | 1996-02-27 | Texas Instruments Incorporated | Method for forming porous composites as a low dielectric constant layer with varying porosity distribution electronics applications |
| US5472913A (en) * | 1994-08-05 | 1995-12-05 | Texas Instruments Incorporated | Method of fabricating porous dielectric material with a passivation layer for electronics applications |
| JPH08162528A (ja) * | 1994-10-03 | 1996-06-21 | Sony Corp | 半導体装置の層間絶縁膜構造 |
| US5942802A (en) | 1995-10-09 | 1999-08-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| JPH10125777A (ja) * | 1996-10-17 | 1998-05-15 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60246652A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-06 | Nec Corp | 平坦化導電体配線の形成方法 |
-
1987
- 1987-02-24 JP JP62041877A patent/JPH0612790B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63208248A (ja) | 1988-08-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |