JPH11251352A - 多層配線構造の半導体集積回路 - Google Patents
多層配線構造の半導体集積回路Info
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- JPH11251352A JPH11251352A JP6453598A JP6453598A JPH11251352A JP H11251352 A JPH11251352 A JP H11251352A JP 6453598 A JP6453598 A JP 6453598A JP 6453598 A JP6453598 A JP 6453598A JP H11251352 A JPH11251352 A JP H11251352A
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- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線で発生した熱を実装基盤まで効率よく逃
すことにより配線の温度上昇を防止して、エレクトロマ
イグレーションの発生を抑え信頼性の向上を実現する多
層配線構造の半導体集積回路を提供する。 【解決手段】 この多層配線構造の半導体集積回路は、
最上層配線１１，１２と１以上の下層配線１８からなる
配線の層間を配線層間絶縁膜１３によって絶縁し、最上
層配線の上面に高熱伝導性絶縁膜１４を被覆し、さらに
その上面に表面保護膜１７を被覆してなり、高熱伝導性
絶縁膜を、配線層間絶縁膜の熱伝導率より高い絶縁膜に
よって形成し、最上層配線のうち、実装基盤に接続する
最上層配線に、表面保護膜と高熱伝導性絶縁膜を通して
最上層配線を実装基板に接続するための金属バンプ１６
を接続し、配線で発生した熱を高熱伝導性絶縁膜と金属
バンプを通して実装基板まで伝える構造とした。
すことにより配線の温度上昇を防止して、エレクトロマ
イグレーションの発生を抑え信頼性の向上を実現する多
層配線構造の半導体集積回路を提供する。 【解決手段】 この多層配線構造の半導体集積回路は、
最上層配線１１，１２と１以上の下層配線１８からなる
配線の層間を配線層間絶縁膜１３によって絶縁し、最上
層配線の上面に高熱伝導性絶縁膜１４を被覆し、さらに
その上面に表面保護膜１７を被覆してなり、高熱伝導性
絶縁膜を、配線層間絶縁膜の熱伝導率より高い絶縁膜に
よって形成し、最上層配線のうち、実装基盤に接続する
最上層配線に、表面保護膜と高熱伝導性絶縁膜を通して
最上層配線を実装基板に接続するための金属バンプ１６
を接続し、配線で発生した熱を高熱伝導性絶縁膜と金属
バンプを通して実装基板まで伝える構造とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線構造の半
導体集積回路に関し、特に、配線で発生した熱を効果的
に除去することを可能とする多層配線構造の半導体集積
回路に関する。
導体集積回路に関し、特に、配線で発生した熱を効果的
に除去することを可能とする多層配線構造の半導体集積
回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体集積回路として
は、例えば特開平２−５８２５４号公報に開示されるよ
うに、半導体素子で局所的に発生した熱を除去すること
を目的とするものが提案されている。
は、例えば特開平２−５８２５４号公報に開示されるよ
うに、半導体素子で局所的に発生した熱を除去すること
を目的とするものが提案されている。
【０００３】図６は、従来の半導体集積回路の一例であ
るＭＯＳ ＦＥＴの概略構造を示す図である。ゲート電
極１０３は、例えば多結晶シリコンからなる。配線１０
６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる。
ソース又はドレイン１０５は、例えばｎ+Ｓｉからな
る。ゲート電極１０３、配線１０６、ソース又はドレイ
ン１０５を絶縁する高熱伝導性絶縁膜１０７は、例えば
ＡｌＮ等の絶縁膜からなる。
るＭＯＳ ＦＥＴの概略構造を示す図である。ゲート電
極１０３は、例えば多結晶シリコンからなる。配線１０
６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属からなる。
ソース又はドレイン１０５は、例えばｎ+Ｓｉからな
る。ゲート電極１０３、配線１０６、ソース又はドレイ
ン１０５を絶縁する高熱伝導性絶縁膜１０７は、例えば
ＡｌＮ等の絶縁膜からなる。
【０００４】上記のような構造の半導体集積回路におい
ては、チャンネル１０２や配線１０６等の局所的な発熱
部で発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜１０７に伝わるこ
とにより発散されるようになっている。
ては、チャンネル１０２や配線１０６等の局所的な発熱
部で発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜１０７に伝わるこ
とにより発散されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体集積回路においては、以下に述べるような問題点
があった。
半導体集積回路においては、以下に述べるような問題点
があった。
【０００６】第１に、信号配線で発生した熱を効率よく
除去することができないという問題点があった。これ
は、局所的に発生した熱は高熱伝導性絶縁膜に伝わり発
散されるが、近年のＬＳＩの微細構造により半導体素子
数が増加し熱の発生個所も多くなるため、上述した従来
の構造では発生した全ての熱を十分に除去することが困
難であるためである。
除去することができないという問題点があった。これ
は、局所的に発生した熱は高熱伝導性絶縁膜に伝わり発
散されるが、近年のＬＳＩの微細構造により半導体素子
数が増加し熱の発生個所も多くなるため、上述した従来
の構造では発生した全ての熱を十分に除去することが困
難であるためである。
【０００７】第２に、信号配線の自己発熱が高いため、
信頼性が損なわれ、かつ高速化、高集積化ＬＳＩの設計
に限度が生じるという問題点があった。これは、配線抵
抗を減少させるため上層配線ほど、配線厚と配線層間絶
縁膜の厚さが大きくなっているため、上層配線ほど自己
発熱による温度上昇が顕著となり、エレクトロマイグレ
ーションが発生するためである。このことは、一般的に
用いられる配線の自己発熱による温度上昇θを示す次の
式（１）からも明らかである。
信頼性が損なわれ、かつ高速化、高集積化ＬＳＩの設計
に限度が生じるという問題点があった。これは、配線抵
抗を減少させるため上層配線ほど、配線厚と配線層間絶
縁膜の厚さが大きくなっているため、上層配線ほど自己
発熱による温度上昇が顕著となり、エレクトロマイグレ
ーションが発生するためである。このことは、一般的に
用いられる配線の自己発熱による温度上昇θを示す次の
式（１）からも明らかである。
【０００８】θ＝Ａ＊（ｈｔ／λ） ・・・（１） ここで、Ａ：発熱量、ｈ：配線厚、ｔ：下地酸化膜厚、
λ：配線層間絶縁膜の熱伝導率である。
λ：配線層間絶縁膜の熱伝導率である。
【０００９】図７は、従来の半導体集積回路における５
層配線構造の例を示す断面図である。５層配線である最
上層配線１１１、最上層電源配線１１２及び下層配線領
域１１６の層配線にはそれぞれＡｌ、配線層間絶縁膜１
１３にはＳｉＯ2、高熱伝導性絶縁膜１１４にはＡｌ2Ｏ
3、半導体素子表面保護膜１１５にはポリイミドが使用
されている。ここで、ＳｉＯ2の熱伝導率は１．３５Ｗ
ｍ-1Ｋ-1、Ａｌ2Ｏ3の熱伝導率は２１Ｗｍ-1Ｋ-1であ
る。
層配線構造の例を示す断面図である。５層配線である最
上層配線１１１、最上層電源配線１１２及び下層配線領
域１１６の層配線にはそれぞれＡｌ、配線層間絶縁膜１
１３にはＳｉＯ2、高熱伝導性絶縁膜１１４にはＡｌ2Ｏ
3、半導体素子表面保護膜１１５にはポリイミドが使用
されている。ここで、ＳｉＯ2の熱伝導率は１．３５Ｗ
ｍ-1Ｋ-1、Ａｌ2Ｏ3の熱伝導率は２１Ｗｍ-1Ｋ-1であ
る。
【００１０】ここで、例えば、最上層配線１１１に、
３．５×１０5Ａ／ｃｍ2の電流が印加されるとし、その
配線厚を１．６μｍ、下地酸化膜厚を８μｍとするとす
ると、もしＡｌ2Ｏ3がなく発生した熱が下層にしか逃げ
ないとした場合、上記式（１）により約３０℃の温度上
昇が生ずる。この温度上昇は、信頼性の面から考えると
無視できるレベルとは言えない。配線寿命の基準として
一般的に用いられる５０％故障時間の式を以下に示す。
３．５×１０5Ａ／ｃｍ2の電流が印加されるとし、その
配線厚を１．６μｍ、下地酸化膜厚を８μｍとするとす
ると、もしＡｌ2Ｏ3がなく発生した熱が下層にしか逃げ
ないとした場合、上記式（１）により約３０℃の温度上
昇が生ずる。この温度上昇は、信頼性の面から考えると
無視できるレベルとは言えない。配線寿命の基準として
一般的に用いられる５０％故障時間の式を以下に示す。
【００１１】 ｔ５０＝Ｂ＊Ｊ-2＊ｅｘｐ（φ／ｋＴ） ・・・（２） ここで、ｔ５０：５０％故障時間（ｈｏｕｒｓ）、Ｂ：
定数、Ｊ：実効電流密度（Ａ／ｃｍ2）、φ：活性化エ
ネルギー（ｅＶ）、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：ジャンク
ション温度（Ｋ）である。
定数、Ｊ：実効電流密度（Ａ／ｃｍ2）、φ：活性化エ
ネルギー（ｅＶ）、ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：ジャンク
ション温度（Ｋ）である。
【００１２】式（２）から分かるように、例えば８５℃
での動作を前提として設計を行なうと、ｔ５０は配線の
温度が３０℃上昇することにより温度上昇がないときの
約２２％に減少し信頼性やＬＳＩ設計の面からも問題と
なる。
での動作を前提として設計を行なうと、ｔ５０は配線の
温度が３０℃上昇することにより温度上昇がないときの
約２２％に減少し信頼性やＬＳＩ設計の面からも問題と
なる。
【００１３】この例では、高熱伝導性絶縁膜１１４にＡ
ｌ2Ｏ3を使用している。Ａｌ2Ｏ3の熱伝導率は、配線層
間絶縁膜１１３のＳｉＯ2の熱伝導率の十数倍あるた
め、最上層配線１１１や最上層電源配線１１２で発生し
た熱は下層に伝わらないでほとんどが高熱伝導性絶縁膜
１１４に伝わるが、高熱伝導性絶縁膜１１４からの熱伝
達経路がない。このため、吸収した熱が高熱伝導性絶縁
膜１１４にこもるため、自己発熱により発生した熱を全
て除去することは不可能である。
ｌ2Ｏ3を使用している。Ａｌ2Ｏ3の熱伝導率は、配線層
間絶縁膜１１３のＳｉＯ2の熱伝導率の十数倍あるた
め、最上層配線１１１や最上層電源配線１１２で発生し
た熱は下層に伝わらないでほとんどが高熱伝導性絶縁膜
１１４に伝わるが、高熱伝導性絶縁膜１１４からの熱伝
達経路がない。このため、吸収した熱が高熱伝導性絶縁
膜１１４にこもるため、自己発熱により発生した熱を全
て除去することは不可能である。
【００１４】本発明の目的は、配線で発生した熱を実装
基盤まで効率よく逃すことにより配線の温度上昇を防止
して、エレクトロマイグレーションの発生を抑え信頼性
の向上を実現する多層配線構造の半導体集積回路を提供
することにある。
基盤まで効率よく逃すことにより配線の温度上昇を防止
して、エレクトロマイグレーションの発生を抑え信頼性
の向上を実現する多層配線構造の半導体集積回路を提供
することにある。
【００１５】本発明の他の目的は、エレクトロマイグレ
ーションの発生を抑えることにより設計上の制約を軽減
することで、配線を細かく設計することを可能とし、高
速化、高集積化を実現することができる多層配線構造の
半導体集積回路を提供することにある。
ーションの発生を抑えることにより設計上の制約を軽減
することで、配線を細かく設計することを可能とし、高
速化、高集積化を実現することができる多層配線構造の
半導体集積回路を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、最上層配線と１以上の下層配線からなる配線の層
間を配線層間絶縁膜によって絶縁し、前記最上層配線の
上面に高熱伝導性絶縁膜を被覆し、さらにその上面に表
面保護膜を被覆してなる多層配線構造の半導体集積回路
において、前記高熱伝導性絶縁膜を、前記配線層間絶縁
膜の熱伝導率より高い絶縁膜によって形成し、前記最上
層配線のうち、前記実装基盤に接続する前記最上層配線
に、前記表面保護膜と前記高熱伝導性絶縁膜を通して前
記最上層配線を前記実装基板に接続するための接続部材
を接続し、前記配線で発生した熱を前記高熱伝導性絶縁
膜と前記接続部材を通して前記実装基板まで伝える構造
としたことを特徴とする。
明は、最上層配線と１以上の下層配線からなる配線の層
間を配線層間絶縁膜によって絶縁し、前記最上層配線の
上面に高熱伝導性絶縁膜を被覆し、さらにその上面に表
面保護膜を被覆してなる多層配線構造の半導体集積回路
において、前記高熱伝導性絶縁膜を、前記配線層間絶縁
膜の熱伝導率より高い絶縁膜によって形成し、前記最上
層配線のうち、前記実装基盤に接続する前記最上層配線
に、前記表面保護膜と前記高熱伝導性絶縁膜を通して前
記最上層配線を前記実装基板に接続するための接続部材
を接続し、前記配線で発生した熱を前記高熱伝導性絶縁
膜と前記接続部材を通して前記実装基板まで伝える構造
としたことを特徴とする。
【００１７】上記本発明においては、配線で発生した熱
を、効率良く高熱伝導性絶縁膜に伝え、接続部材を通し
て実装基盤から逃がすことができるため、実装基盤に実
装した場合に配線の温度上昇を効果的に抑えることがで
きる。
を、効率良く高熱伝導性絶縁膜に伝え、接続部材を通し
て実装基盤から逃がすことができるため、実装基盤に実
装した場合に配線の温度上昇を効果的に抑えることがで
きる。
【００１８】請求項２の多層配線構造の半導体集積回路
は、前記接続部材を、前記最上層配線よりも熱伝導率の
高い材質からなるバリアメタルを介して前記最上層配線
に接続したことを特徴とする。
は、前記接続部材を、前記最上層配線よりも熱伝導率の
高い材質からなるバリアメタルを介して前記最上層配線
に接続したことを特徴とする。
【００１９】請求項３の多層配線構造の半導体集積回路
は、前記接続部材が、フリップチップ方式により前記実
装基板に接続する金属バンプであることを特徴とする。
また、金属バンプとして、半田又はＡｕを用いたことを
特徴とする。
は、前記接続部材が、フリップチップ方式により前記実
装基板に接続する金属バンプであることを特徴とする。
また、金属バンプとして、半田又はＡｕを用いたことを
特徴とする。
【００２０】請求項６の多層配線構造の半導体集積回路
は、前記接続部材が、ビームリード方式により前記実装
基板に接続するビーム状リードであることを特徴とす
る。
は、前記接続部材が、ビームリード方式により前記実装
基板に接続するビーム状リードであることを特徴とす
る。
【００２１】請求項７の多層配線構造の半導体集積回路
は、前記配線層間絶縁膜が、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ｓｉ
Ｎ又はこれらの混合により形成し、前記高熱伝導性絶縁
膜が、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｃ又はＣの化合物により形成
したことを特徴とする。
は、前記配線層間絶縁膜が、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、Ｓｉ
Ｎ又はこれらの混合により形成し、前記高熱伝導性絶縁
膜が、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｃ又はＣの化合物により形成
したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態による多層配線構造の半導体集積回路の配線構造
を示す断面図である。本実施の形態による半導体集積回
路は、フリップチップ方式によって実装基盤にボンディ
ングするための金属バンプを形成した構造としている。
本実施の形態による半導体集積回路は、ＭＯＳ ＦＥＴ
やバイポーラトランジスタ等に適用することができる。
て図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施
の形態による多層配線構造の半導体集積回路の配線構造
を示す断面図である。本実施の形態による半導体集積回
路は、フリップチップ方式によって実装基盤にボンディ
ングするための金属バンプを形成した構造としている。
本実施の形態による半導体集積回路は、ＭＯＳ ＦＥＴ
やバイポーラトランジスタ等に適用することができる。
【００２３】図１において、最上層の信号配線１１と電
源配線１２との配線間及びそれらと下層配線１８との層
間は、配線層間絶縁膜１３によって絶縁されている。こ
こで、信号配線１１と電源配線１２及び下層配線１８の
配線材料としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、Ａ
ｕ、Ａｇ等の金属を用いることが好ましい。この配線層
間絶縁膜１３としては、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、
ＳｉＮ等の混合膜が望ましい。
源配線１２との配線間及びそれらと下層配線１８との層
間は、配線層間絶縁膜１３によって絶縁されている。こ
こで、信号配線１１と電源配線１２及び下層配線１８の
配線材料としては、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｗ、Ｔｉ、Ａ
ｕ、Ａｇ等の金属を用いることが好ましい。この配線層
間絶縁膜１３としては、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、
ＳｉＮ等の混合膜が望ましい。
【００２４】信号配線１１と電源配線１２の上面は、配
線層間絶縁膜１３よりも熱伝導率の高い高熱伝導性絶縁
膜１４によって被覆されている。この高熱伝導性絶縁膜
１４としては、熱伝導率が配線層間絶縁膜１３の１０〜
１００倍である、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ等、またはＣやＣの
化合物等が望ましい。
線層間絶縁膜１３よりも熱伝導率の高い高熱伝導性絶縁
膜１４によって被覆されている。この高熱伝導性絶縁膜
１４としては、熱伝導率が配線層間絶縁膜１３の１０〜
１００倍である、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ等、またはＣやＣの
化合物等が望ましい。
【００２５】電源配線１２は、実装基盤と接続し、ＬＳ
Ｉ外部から電源（ＶＤＤ、ＧＮＤ）を得るための金属バ
ンプ１６と、金属バンプ１６を装着する時に金属の飛び
散りが配線へ拡散されるのを防ぐためのバリアメタル１
５を介して電気的に接続されている。
Ｉ外部から電源（ＶＤＤ、ＧＮＤ）を得るための金属バ
ンプ１６と、金属バンプ１６を装着する時に金属の飛び
散りが配線へ拡散されるのを防ぐためのバリアメタル１
５を介して電気的に接続されている。
【００２６】この金属バンプ１６としては、一般的には
半田が用いられるが、半田より熱伝導率の高いＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ等を用いることもできる。また、バリアメタル
１５としては、例えばＣｕ、Ｔｉ等の金属が望ましい。
半田が用いられるが、半田より熱伝導率の高いＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕ等を用いることもできる。また、バリアメタル
１５としては、例えばＣｕ、Ｔｉ等の金属が望ましい。
【００２７】集積回路（ＬＳＩ）の表面は、半導体素子
を保護するため半導体素子表面保護膜１７で覆われてい
る。この半導体素子表面保護膜１７としては、例えばポ
リイミド等の高分子材料を用いるのが好ましい。
を保護するため半導体素子表面保護膜１７で覆われてい
る。この半導体素子表面保護膜１７としては、例えばポ
リイミド等の高分子材料を用いるのが好ましい。
【００２８】次に、図１のように構成される半導体集積
回路の作用について図を参照して説明する。信号配線１
１は、配線層間絶縁膜１３と高熱伝導性絶縁膜１４に接
しているが、高熱伝導性絶縁膜１４は配線層間絶縁膜１
３に比べて熱伝導率が高いため（数十倍）、自己発熱に
より発生した熱は、そのほとんどが高熱伝導性絶縁膜１
４に伝わる。
回路の作用について図を参照して説明する。信号配線１
１は、配線層間絶縁膜１３と高熱伝導性絶縁膜１４に接
しているが、高熱伝導性絶縁膜１４は配線層間絶縁膜１
３に比べて熱伝導率が高いため（数十倍）、自己発熱に
より発生した熱は、そのほとんどが高熱伝導性絶縁膜１
４に伝わる。
【００２９】高熱伝導性絶縁膜１４に伝わった熱は、バ
リアメタル１５を介して金属バンプ１６に伝わる。電源
配線１２で発生した熱は、バリアメタル１５を介して金
属バンプ１６に伝わる。
リアメタル１５を介して金属バンプ１６に伝わる。電源
配線１２で発生した熱は、バリアメタル１５を介して金
属バンプ１６に伝わる。
【００３０】このように、信号配線１１、電源配線１２
で発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜１４から金属バンプ
１６まで効率良く伝わるため、集積回路（ＬＳＩ）を実
装基盤に装着したときに効率よく熱を逃すことができ、
配線の温度上昇を効果的に防止することができるように
なる。
で発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜１４から金属バンプ
１６まで効率良く伝わるため、集積回路（ＬＳＩ）を実
装基盤に装着したときに効率よく熱を逃すことができ、
配線の温度上昇を効果的に防止することができるように
なる。
【００３１】図２は、金属バンプとして半田バンプを使
用した第１の実施例による半導体集積回路の平面図であ
る。図３は５層配線の断面構造を示す図である。
用した第１の実施例による半導体集積回路の平面図であ
る。図３は５層配線の断面構造を示す図である。
【００３２】この実施例では、５層配線である最上層配
線２１、最上層電源配線２２及び下層配線領域３０の各
配線にＡｌ、配線層間絶縁膜２３にＳｉＯ2、高熱伝導
性絶縁膜２４にＡｌ2Ｏ3、バリアメタル２５にＣｕ、金
属バンプとして半田バンプ２６、半導体素子表面保護膜
２７にポリイミドを使用している。
線２１、最上層電源配線２２及び下層配線領域３０の各
配線にＡｌ、配線層間絶縁膜２３にＳｉＯ2、高熱伝導
性絶縁膜２４にＡｌ2Ｏ3、バリアメタル２５にＣｕ、金
属バンプとして半田バンプ２６、半導体素子表面保護膜
２７にポリイミドを使用している。
【００３３】高熱伝導性絶縁膜２４に使用しているＡｌ
2Ｏ3の熱伝導率は、ＳｉＯ2の熱伝導率の十数倍あるた
め、最上層配線２１で発生した熱は、下層には伝わらな
いでほとんどが高熱伝導性絶縁膜２４に伝わる。
2Ｏ3の熱伝導率は、ＳｉＯ2の熱伝導率の十数倍あるた
め、最上層配線２１で発生した熱は、下層には伝わらな
いでほとんどが高熱伝導性絶縁膜２４に伝わる。
【００３４】Ｃｕからなるバリアメタル２５の熱伝導率
は、Ａｌ2Ｏ3やＡｌの配線に比べて高いため、高熱伝導
性絶縁膜２４に伝わった熱は、バリアメタル２５まで効
率よく伝達する。
は、Ａｌ2Ｏ3やＡｌの配線に比べて高いため、高熱伝導
性絶縁膜２４に伝わった熱は、バリアメタル２５まで効
率よく伝達する。
【００３５】半田バンプ２６は、合金であるが、Ａｌに
比べて熱伝導率が低い。このため、本実施例では、バリ
アメタル２５まで伝わってきた熱を全て吸収できるのに
十分な数の半田バンプ２６を配置している。また、最上
層電源配線２２で発生した熱は、バリアメタル２５に直
接伝わり半田バンプ２６に伝わる。
比べて熱伝導率が低い。このため、本実施例では、バリ
アメタル２５まで伝わってきた熱を全て吸収できるのに
十分な数の半田バンプ２６を配置している。また、最上
層電源配線２２で発生した熱は、バリアメタル２５に直
接伝わり半田バンプ２６に伝わる。
【００３６】以上により、この実施例によれば、配線で
発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜２４、バリアメタル２
５、半田バンプ２６に伝わり、実装基盤まで逃すことが
できるため配線の温度上昇を抑えられる。従って、配線
の温度上昇を考慮することなく、回路構成により配線に
流れると予想される電流に対応できるだけの配線幅で設
計すればよくなるため、高速、高集積の半導体集積回路
を実現することができる。
発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜２４、バリアメタル２
５、半田バンプ２６に伝わり、実装基盤まで逃すことが
できるため配線の温度上昇を抑えられる。従って、配線
の温度上昇を考慮することなく、回路構成により配線に
流れると予想される電流に対応できるだけの配線幅で設
計すればよくなるため、高速、高集積の半導体集積回路
を実現することができる。
【００３７】図４は、第２の実施例を示す平面図であ
る。この実施例では、金属バンプの材質を、半田からＡ
ｕに変えて、Ａｕバンプ３６としている。Ａｕバンプ３
６以外の各材質と、最上層配線２１や最上層電源配線２
２からバリアメタル２５まで熱が伝わる動作については
第１の実施例と同じである。
る。この実施例では、金属バンプの材質を、半田からＡ
ｕに変えて、Ａｕバンプ３６としている。Ａｕバンプ３
６以外の各材質と、最上層配線２１や最上層電源配線２
２からバリアメタル２５まで熱が伝わる動作については
第１の実施例と同じである。
【００３８】ここで、金属バンプとして用いたＡｕバン
プ３６は、Ｃｕからなるバリアメタル２５より熱伝導率
が高いため、Ａｌ配線からバリアメタル２５まで伝わっ
てきた熱が効率的に簡単にＡｕバンプ３６まで伝わる。
このため、Ａｕバンプ３６の数を半田バンプの場合より
も少なくすることができる。
プ３６は、Ｃｕからなるバリアメタル２５より熱伝導率
が高いため、Ａｌ配線からバリアメタル２５まで伝わっ
てきた熱が効率的に簡単にＡｕバンプ３６まで伝わる。
このため、Ａｕバンプ３６の数を半田バンプの場合より
も少なくすることができる。
【００３９】本発明の他の実施の形態による多層配線構
造の半導体集積回路の配線構造を図５に示す。本実施の
形態による半導体集積回路は、いわゆるビームリード方
式によって実装基盤にボンディングするためのビームリ
ードを形成した構造としている。本実施の形態による半
導体集積回路は、ＭＯＳ ＦＥＴやバイポーラトランジ
スタ等に適用することができる。
造の半導体集積回路の配線構造を図５に示す。本実施の
形態による半導体集積回路は、いわゆるビームリード方
式によって実装基盤にボンディングするためのビームリ
ードを形成した構造としている。本実施の形態による半
導体集積回路は、ＭＯＳ ＦＥＴやバイポーラトランジ
スタ等に適用することができる。
【００４０】図５において、電源配線１２に、バリアメ
タル１５を介してビーム状リード４１を形成している。
このビーム状リード４１の材質としては、例えば、Ａｕ
やＣｕ等を用いることができる。ビーム状リード４１以
外の構造と各材質については、図１に示した実施の形態
と同じであり、共通の符号を付している。
タル１５を介してビーム状リード４１を形成している。
このビーム状リード４１の材質としては、例えば、Ａｕ
やＣｕ等を用いることができる。ビーム状リード４１以
外の構造と各材質については、図１に示した実施の形態
と同じであり、共通の符号を付している。
【００４１】この実施の形態による半導体集積回路で
は、信号配線１１で発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜１
４に伝わり、バリアメタル１５を介してビーム状リード
４１に伝わる。また、電源配線１２で発生した熱は、バ
リアメタル１５を介して直接ビーム状リード４１に伝わ
る。このように、信号配線１１、電源配線１２で発生し
た熱は、高熱伝導性絶縁膜１４から金属バンプ１６まで
効率良く伝わるため、集積回路（ＬＳＩ）を実装基盤に
装着したときに効率よく熱を逃すことができ、配線の温
度上昇を効果的に防止することができるようになる。
は、信号配線１１で発生した熱は、高熱伝導性絶縁膜１
４に伝わり、バリアメタル１５を介してビーム状リード
４１に伝わる。また、電源配線１２で発生した熱は、バ
リアメタル１５を介して直接ビーム状リード４１に伝わ
る。このように、信号配線１１、電源配線１２で発生し
た熱は、高熱伝導性絶縁膜１４から金属バンプ１６まで
効率良く伝わるため、集積回路（ＬＳＩ）を実装基盤に
装着したときに効率よく熱を逃すことができ、配線の温
度上昇を効果的に防止することができるようになる。
【００４２】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されるものではなく、その技術思想の範囲内において様
々に変形して実施することができる。
されるものではなく、その技術思想の範囲内において様
々に変形して実施することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の多層配線構
造の半導体集積回路によれば、最上層配線の上面に被覆
する高熱伝導性絶縁膜を配線層間絶縁膜の熱伝導率より
高い絶縁膜によって形成し、かつ実装基盤に接続する最
上層配線に、表面保護膜と高熱伝導性絶縁膜を通して実
装基板に接続するための接続部材を形成することによ
り、配線で発生した熱を熱伝導率の高い高熱伝導性絶縁
膜に効率良く伝えて接続部材を通して実装基板まで効率
よく熱を逃すことができ、配線の温度上昇を効果的に防
止することができる。
造の半導体集積回路によれば、最上層配線の上面に被覆
する高熱伝導性絶縁膜を配線層間絶縁膜の熱伝導率より
高い絶縁膜によって形成し、かつ実装基盤に接続する最
上層配線に、表面保護膜と高熱伝導性絶縁膜を通して実
装基板に接続するための接続部材を形成することによ
り、配線で発生した熱を熱伝導率の高い高熱伝導性絶縁
膜に効率良く伝えて接続部材を通して実装基板まで効率
よく熱を逃すことができ、配線の温度上昇を効果的に防
止することができる。
【００４４】このため、温度上昇によるエレクトロマイ
グレーションの発生が抑えられ信頼性が大幅に向上す
る。
グレーションの発生が抑えられ信頼性が大幅に向上す
る。
【００４５】さらに、エレクトロマイグレーションの発
生を抑えることにより設計上の制約が軽減され、配線を
細かく設計することが可能となり、高速化、高集積化が
実現できるといった効果も得られる。
生を抑えることにより設計上の制約が軽減され、配線を
細かく設計することが可能となり、高速化、高集積化が
実現できるといった効果も得られる。
【図１】 本発明の実施の形態による多層配線構造の半
導体集積回路の構造を示す断面図である。
導体集積回路の構造を示す断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施例による多層配線構造の
半導体集積回路の平面図である。
半導体集積回路の平面図である。
【図３】 本発明の第１の実施例による多層配線構造の
半導体集積回路の断面図である。
半導体集積回路の断面図である。
【図４】 本発明の第２の実施例による多層配線構造の
半導体集積回路の平面図である。
半導体集積回路の平面図である。
【図５】 本発明の他の実施の形態による多層配線構造
の半導体集積回路の平面図である。
の半導体集積回路の平面図である。
【図６】 従来の半導体集積回路の一例であるＭＯＳ
ＦＥＴの概略構造を示す図である。
ＦＥＴの概略構造を示す図である。
【図７】 従来の半導体集積回路における５層配線構造
の例を示す断面図である。
の例を示す断面図である。
１１ 信号配線 １２ 電源配線 １３ 配線層間絶縁膜 １４ 高熱伝導性絶縁膜 １５ バリアメタル １６ 金属バンプ １７ 半導体素子表面保護膜 １８ 下層配線 ２１ 最上層配線 ２２ 最上層電源配線 ２３ 配線層間絶縁膜 ２４ 高熱伝導性絶縁膜 ２５ バリアメタル ２６ 半田バンプ ２７ 半導体素子表面保護膜 ３０ 下層配線領域 ３６ 金バンプ ４１ ビーム状リード
Claims (7)
- 【請求項１】 最上層配線と１以上の下層配線からなる
配線の層間を配線層間絶縁膜によって絶縁し、前記最上
層配線の上面に高熱伝導性絶縁膜を被覆し、さらにその
上面に表面保護膜を被覆してなる多層配線構造の半導体
集積回路において、 前記高熱伝導性絶縁膜を、前記配線層間絶縁膜の熱伝導
率より高い絶縁膜によって形成し、 前記最上層配線のうち、前記実装基盤に接続する前記最
上層配線に、前記表面保護膜と前記高熱伝導性絶縁膜を
通して前記最上層配線を前記実装基板に接続するための
接続部材を接続し、 前記配線で発生した熱を前記高熱伝導性絶縁膜と前記接
続部材を通し前記実装基板まで伝える構造としたことを
特徴とする多層配線構造の半導体集積回路。 - 【請求項２】 前記接続部材を、前記最上層配線よりも
熱伝導率の高い材質からなるバリアメタルを介して前記
最上層配線に接続したことを特徴とする請求項１に記載
の多層配線構造の半導体集積回路。 - 【請求項３】 前記接続部材が、フリップチップ方式に
より前記実装基板に接続する金属バンプであることを特
徴とする請求項１又は請求頃２に記載の多層配線構造の
半導体集積回路。 - 【請求項４】 前記金属バンプとして半田を用いたこと
を特徴とする請求項３に記載の多層配線構造の半導体集
積回路。 - 【請求項５】 前記金属バンプとしてＡｕを用いたこと
を特徴とする請求頃３に記載の多層配線構造の半導体集
積回路。 - 【請求項６】 前記接続部材が、ビームリード方式によ
り前記実装基板に接続するビーム状リードであることを
特徴とする請求項１又は請求頃２に記載の多層配線構造
の半導体集積回路。 - 【請求項７】 前記配線層間絶縁膜が、ＳｉＯ2、Ｓｉ
ＯＮ、ＳｉＮ又はこれらの混合により形成し、前記高熱
伝導性絶縁膜が、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｃ又はＣの化合物
により形成したことを特徴とする請求項１から請求項６
に記載の多層配線構造の半導体集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6453598A JPH11251352A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 多層配線構造の半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6453598A JPH11251352A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 多層配線構造の半導体集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11251352A true JPH11251352A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13261027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6453598A Pending JPH11251352A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | 多層配線構造の半導体集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11251352A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003530694A (ja) * | 2000-04-11 | 2003-10-14 | マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド | 銅保護層及び熱伝導体としての窒化アルミニウムの使用 |
| JP2012142434A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Toshiba Corp | 半導体集積回路の配線方法、半導体回路配線装置および半導体集積回路 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP6453598A patent/JPH11251352A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003530694A (ja) * | 2000-04-11 | 2003-10-14 | マイクロン テクノロジー インコーポレイテッド | 銅保護層及び熱伝導体としての窒化アルミニウムの使用 |
| JP2012142434A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Toshiba Corp | 半導体集積回路の配線方法、半導体回路配線装置および半導体集積回路 |
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