JPH07273195A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07273195A
JPH07273195A JP6168694A JP6168694A JPH07273195A JP H07273195 A JPH07273195 A JP H07273195A JP 6168694 A JP6168694 A JP 6168694A JP 6168694 A JP6168694 A JP 6168694A JP H07273195 A JPH07273195 A JP H07273195A
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JP
Japan
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metal wiring
hole
silica
semiconductor device
insulating film
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Pending
Application number
JP6168694A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Aeba
伸明 饗庭
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】太い(大面積)金属配線上の層間膜の膜厚を制
御し、スルーホールの垂直段が場所によって変わらない
ようにする半導体装置を提供することにある。 【構成】第一の金属配線11の幅広部1に、しかもスル
ーホール14の近傍にスリット12を形成する。このた
め、スリット12上の層間絶縁膜の一部にシリカ(1
7)を溜めることになるので、第一の金属配線11は幅
広部1であれ、幅狭部2であれ、層間膜の平坦化に用い
るシリカ(17)の溜り具合を均一にできる。これによ
り、シリカのエッチバック後の層間絶縁膜の厚さを一定
にし、スルーホール14の垂直段が場所によって変わら
なくなるので、スルーホール14を覆う第二の金属配線
13のカバーレッジを一定にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
半導体基板上の層間膜の平坦性を実現する半導体装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、かかる配線間の膜平坦化について
は、層間膜上に二酸化シリコン(シリカ)をCVD法等
により形成し、しかる後その表面をエッチングすること
により行なわれている。
【0003】図3は従来の一例を示す半導体装置の金属
配線交差部分の平面図である。図3に示すように、従来
の多層配線において、信号配線等の幅の細い第一の金属
配線11と、層間膜を介してその上に形成される第二の
金属配線13とは層間膜に形成されるスルーホール14
の位置で接続される。この場合、層間膜の平坦化が半導
体装置の小型化にとって重要な問題となる。
【0004】図4(a)〜(d)はそれぞれ図3におけ
る半導体装置の工程順に示したB−B断面図である。ま
ず、図4(a)に示すように、シリコン基板10上に熱
酸化等を行なってフィールド酸化膜15を形成し、その
上に幅の細い第一の金属配線11を被着する。次に、第
一の層間絶縁膜16を堆積した後、シリカ17を塗布し
熱処理を行なって固化する。ついで、図4(b)に示す
ように、固化したシリカ17に対してエッチバックを行
ない、層間膜表面の大まかな平坦化を行なう。このと
き、層間膜の平坦性を稼ぐために、エッチバックは凸部
(第一の金属配線11の上部)の層間絶縁膜16の部分
もシリカ17と同時にエッチングされることが望まし
く、エッチング条件の適正化が必要となる。しかも、層
間絶縁膜16とシリカ17のエッチングレートが同じに
なるようにエッチングガス等の条件を設定することも大
事である。
【0005】更に、図4(c)に示すように、第二の層
間絶縁膜18を全体に堆積し、より一層平坦化する。し
かる後、図4(d)に示すように、平坦化された層間膜
16にスルーホール14を形成し、第二の金属配線13
を被着する。また、この第二の金属配線13をエッチン
グした後、全体を保護するためのパシベーション膜19
を堆積することにより、所望の半導体装置を作製する。
【0006】図5は従来の他の例を示す半導体装置の金
属配線交差部分の平面図である。図5に示すように、通
常一つの半導体装置には細い配線と太い配線とが混在し
ているが、この場合は前述した図3の従来例に比べて第
一の金属配線11の幅が太い(大面積)部分で接続され
る例である。すなわち、幅広部1および幅狭部2を備え
た第一の金属配線11と、細い第二の金属配線13とが
層間膜に形成されるスルーホール14を介して接続され
る。このときの層間膜の平坦化も基本的には図3と同様
に行なわれる。
【0007】図6(a)〜(d)はそれぞれ図5におけ
る半導体装置の工程順に示したC−C断面図である。ま
ず、図6(a)に示すように、シリコン基板10上にフ
ィールド酸化膜15を形成し、その上に第一の金属配線
11を被着する。ついで、図6(b)に示すように、第
一の層間絶縁膜16を堆積した後、シリカ17を塗布し
熱処理を行なって固化する。このとき、第一の金属配線
11の幅広部1上のシリカ17は図4の細い金属配線1
1上のシリカ17よりもかなり厚く塗られることにな
る。それは図4におけるシリカ17が細い金属配線11
の段差部を埋めるのに多く使用され、平坦部は薄くなる
からである。
【0008】ついで、図6(c)に示すように、固化し
たシリカ17に対してエッチバックを行なうと、シリカ
17はほとんどエッチングされるが、第一の層間絶縁膜
16はほとんどエッチングされていない状態になる。
【0009】更に、図6(d)に示すように、第二の層
間絶縁膜18を全体に堆積し、平坦化した後、第一の層
間膜16にスルーホール14を形成し、第二の金属配線
13を被着する。また、この第二の金属配線13をエッ
チングした後、全体を保護するためのパシベーション膜
19を堆積することにより、所望の半導体装置を作製す
る。この例では層間膜自体が厚く形成されるため、第二
の金属配線13の中心部がスルーホール内部まで落込ん
でしまう。
【0010】上述した二つの従来例とは別に、第一の金
属配線の幅(面積)の相違によりシリカの溜り具合が違
ってくる問題を解決する提案として、特開平4−142
065号等の文献がある。この従来例では、第一の金属
配線パターンの反転パターンをダミーとして配線間に置
くものである。かかるダミーの配置により、シリカの溜
る量を場所によって均一にすることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置においては、特に幅の広い(大面積の)第一の金属
配線上に設けられたスルーホールは、第一の層間絶縁膜
がほとんどエッチングされていないため垂直段が高くな
る。従って、第二の金属配線のステップカバレッジが細
い幅の第一の金属配線の上に設けられたスルーホールの
垂直段に比べて著しく悪くなる。すなわち、一つの半導
体装置のスルーホールを覆う金属配線のステップカバレ
ッジが場所によって異なってしまい、安定したスルーホ
ール抵抗を得られず、歩留まりも悪くなるという欠点が
ある。
【0012】また、かかる第二の金属配線のステップカ
バレッジの不具合はシリカの溜り具合の相違から生じる
ものであり、ダミーの配置等により解決できるが、この
場合にはマスクを一つ追加する必要があり、製造工程が
大幅に増加し、実用的でないという欠点がある。
【0013】本発明の目的は、太い(大面積)金属配線
上の層間膜の膜厚を制御し、スルーホールの垂直段が場
所によって変わらないようにする半導体装置を提供する
ことにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の一主面上に多層配線構造を形成し、層間膜
の平坦性をシリカにより実現する半導体装置において、
幅広部および幅狭部を備えるとともに、前記幅広部に且
つスルーホールが形成される位置の近傍にスリットを形
成した第一の金属配線と、前記第一の金属配線上に被膜
されて前記スルーホールを形成される一方、前記第一の
金属配線の前記スリット上の一部をシリカにより平坦化
される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に被着され前
記層間絶縁膜の前記スルーホールを介して前記第一の金
属配線に接続される第二の金属配線と、前記第二の金属
配線の上に被膜されるパッシベーション膜とを有して構
成される。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例を示す半導体装置
の金属配線部分の平面図である。図1に示すように、本
実施例の半導体装置は半導体基板(図示省略)の一主面
上に第一の金属配線11および第二の金属配線13のよ
うな多層配線構造を有し、これら多層配線間に形成する
層間絶縁膜の平坦化をシリカにより実現するものであ
る。この第一の金属配線11は幅広部1および幅狭部2
を備え、その幅広部1で層間絶縁膜のスルーホール14
を介し第二の金属配線13に交差接続される。しかも、
第一の金属配線11はスルーホール14が形成される位
置の近傍に膜平坦化のためのスリット12を形成する。
このスリット12は、第一の金属配線11の幅広部1に
おいて且つスルーホール14に対して対称の位置に形成
される。勿論、幅広部1においても、スルーホール14
が設けられない個所では、スリット12を設ける必要が
ない。
【0016】また、層間絶縁膜はかかるスリット12が
形成された位置では一部が凹み、そこに膜平坦化のため
のシリカが溜る。その上に、層間絶縁膜のスルーホール
14を介して第一の金属配線11に接続される第二の金
属配線13が被着される。さらに、全体を保護するため
に、第二の金属配線13の上にパッシベーション膜が被
膜され、半導体装置が形成される。
【0017】次に、この半導体装置の製造工程について
説明する。
【0018】図2(a)〜(d)はそれぞれ図1におけ
る半導体装置の工程順に示したA−A断面図である。図
2(a)に示すように、この半導体装置は既存の方法で
半導体集積回路を形成していくが、まずシリコン基板1
0に熱酸化等で形成したフィールド酸化膜15の上に第
一の金属配線11を形成する。この第一の金属配線11
は、例えばスパッタ法などでアルミを約5000オング
ストローム堆積し、リソグラフィー技術を用いてパター
ニングを行なう。その時、幅広部1の幅が約4μm以上
の大面積金属配線11上で、しかもスルーホールが置か
れると予想される位置の近傍に、例えばスルーホールか
ら約2μm離した位置に、スリット12を形成するよう
にしておく。ここでは、スリット12間の金属幅が2μ
m以下になるように設けるが、このスリット形成はリソ
グラフィーの時に同時に行なうことができる。
【0019】次に、図2(b)に示すように、パターニ
ングした上から第一の層間絶縁膜16をプラズマCVD
法等で5000〜10000オングストローム堆積す
る。ついで、シリカ17を第一の層間絶縁膜16の上に
スピン塗布する。この場合、スルーホールが形成される
第一の層間絶縁膜16の平坦部上のシリカ17はスルー
ホールが形成される小面積配線上に溜るシリカの量とほ
ぼ同等になる。すなわち、スリット12による段差によ
り第一の層間絶縁膜16の凹部にシリカ17のほとんど
が溜まり、平坦部上は前述した図4(a)に示す小面積
金属配線11の平坦部上のシリカ17と同等の薄さにな
る。要するに、第一の金属配線11上では幅広部1およ
び幅狭部2上のシリカ17の厚さは均一になる。
【0020】次に、図2(c)に示すように、300〜
400度で数十分の熱処理を行なってシリカ17を固化
した後、エッチバックを行なう。このとき、第一の層間
絶縁膜16の凸部、すなわち第一の金属配線11を覆う
平坦部は、シリカ17がエッチングされた後、シリカ1
7とほぼ同じレートで2000〜3000オングストロ
ームだけエッチングされるように、エッチバック条件を
定める。このため、本実施例においてエッチバック後の
第一の金属配線11を覆う第一の層間絶縁膜16は、幅
広部1でも幅狭部2でも場所に依らず、2000〜30
00オングストロームだけエッチングされることにな
る。
【0021】しかる後、図2(d)に示すように、第一
の層間絶縁膜16の上から第二の層間絶縁膜18をプラ
ズマCVD法等で約5000オングストローム堆積す
る。ついで、所望の位置にリソグラフィー技術を用いて
パターニングし、等方性および異方性エッチングを行な
ってスルーホール14を開孔する。さらに、第二の金属
配線13をスパッタ法で約1μm蒸着し、リソグラフィ
ー技術を用いてパターニングする。この第二の金属配線
13を蒸着した後、SiN膜等のパッシベーション膜1
9を約1μm程度、CVD法で堆積することにより、半
導体装置が形成される。
【0022】このように、本実施例によれば、第一の金
属配線11の幅広部1で且つスルーホール14の近傍に
スリット12を形成するため、スリット12上の層間絶
縁膜16の一部にシリカ17を溜めることができる。こ
のため、第一の金属配線11は幅広部1でも幅狭部2で
も、層間膜の平坦化に用いるシリカ17の溜り具合を均
一にできるので、シリカ17のエッチバック後の層間絶
縁膜16の厚さを一定にし、スルーホール14の垂直段
が場所によって変わらなくなるので、スルーホール14
を覆う第二の金属配線13のカバーレッジを一定にする
ことができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置は、大面積の金属配線上で、しかもスルーホールが形
成される位置の近傍に、スリットを形成することによ
り、この金属配線を覆う層間絶縁膜の厚さを均一にし、
スルーホールの垂直段が場所によらず一定になるので、
このスルーホールを覆う第二の金属配線のカバーレッジ
を一定にするとともに、スルーホール抵抗の安定化を実
現でき、歩留まりも向上させることができるという効果
がある。また、本発明の半導体装置は、従来のダミー等
を用いる装置と比較しても、工程数を増やす必要がない
という効果がある。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す半導体装置の金属配線
部分の平面図である。
【図2】図1における半導体装置の工程順に示したA−
A断面図である。
【図3】従来の一例を示す半導体装置の金属配線交差部
分の平面図である。
【図4】図3における半導体装置の工程順に示したB−
B断面図である。
【図5】従来の他の例を示す半導体装置の金属配線交差
部分の平面図である。
【図6】図5における半導体装置の工程順に示したC−
C断面図である。
【符号の説明】
1 幅広部 2 幅狭部 10 シリコン基板 11 第1金属配線 12 スリット 13 第2金属配線 14 スルーホール 15 フィールド酸化膜 16,18 層間絶縁膜 17 シリカ 19 パッシベーション膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/88 K 21/90 W

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一主面上に多層配線構造を
    形成し、層間膜の平坦性をシリカにより実現する半導体
    装置において、幅広部および幅狭部を備えるとともに、
    前記幅広部に且つスルーホールが形成される位置の近傍
    にスリットを形成した第一の金属配線と、前記第一の金
    属配線上に被膜されて前記スルーホールを形成される一
    方、前記第一の金属配線の前記スリット上の一部をシリ
    カにより平坦化される層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の
    上に被着され前記層間絶縁膜の前記スルーホールを介し
    て前記第一の金属配線に接続される第二の金属配線と、
    前記第二の金属配線の上に被膜されるパッシベーション
    膜とを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記スリットは、前記第一の金属配線の
    前記幅広部において前記スルーホールに対して対称の位
    置に形成される請求項1記載の半導体装置。
JP6168694A 1994-03-30 1994-03-30 半導体装置 Pending JPH07273195A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09199587A (ja) * 1996-01-12 1997-07-31 Nec Corp 半導体装置
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Legal Events

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19971224