JPS5886745A - 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】 本発明は半導体装置、特に多１−配線構造における層間
絶縁膜の表面か段部においてゆるやかな傾斜角になって
いる半導体装置に関するものである。

半導体装ｆ＃ｔは近年ますます高集積化、高密度化か進
み、それに伴って不純物拡散領域パターン、絶縁膜への
開孔パターン、導電膜のパターン等の微細化とともに、
導電膜の多層化が行なわれＺようになっている。しかし
ながら導電膜のパターンの微細化と多層化は従来技術に
おいては両立する技術ではなかった。即ち従来導電膜の
多層化に対しては、下層の導電膜の段部で上層の導電膜
の断線を防止するため、下層の導電膜の側面が該下層導
電膜の下地に対して垂直にならないように傾斜をつけ、
その段部が急峻にならないようにして対処してきた。し
かしながら、この方法では導ｖＬ膜１ｉＨＴｉｌＣパタ
ーニングできないため、微細化の実理に対しては不適当
な方法である。そしてこねらの欠点を防止する方法とし
て従来使用されている方法に、下層と上層の導電膜の間
の層間絶縁膜としてリンガラス膜を使用し、このリンガ
ラス膜を形成後１０００℃付近の高温処理によりフロー
させて段部を滑らかにする方法がある。しかしながらこ
の方法もリンガラス膜を使用しなけれはならないこと、
１０００′Ｃ付近の高温処理ｔしなけれはならないとい
うことの制限があるため、使用節回か駆足される。即ち
リンガ２ス膜は対湿性という漬で、他の絶縁膜、例えば
気相成長による酸化膜、アルミナ膜及びプラズマ化学反
応による酸化膜、窒化膜などに比べて劣るので、望まし
くない。またｔ　ｏｏ　ｏ’ｃ付近の熱処理をしなけれ
はならないことにより、半導体基板中にすでに形成され
ている不純物拡散飴域の再拡散による回路素子の劣化が
生じるし、さらに下層導電膜として、金属膜は使用でき
ないなどの問題が発生している。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解消する新規なる
構造を提供することにある。即ち層間絶縁膜はリンガラ
ス膜に限定されず、高温処理の必要もない方法で微細化
が可能でかつ安定な多層配線構造を提供することにある
。

本発明は、複数個の回路素子管含む半導体基板と、該半
導体基板を楓い、選択的に設けられた複数個の開孔Ｖ！
！５を有する第１の絶縁膜と、該開孔部全通じて半導体
基板電気的に接続し、かつ前記第１の絶縁膜上に延在し
て選択的に設けられ、かつその側面の一部が少なくとも
、第１の絶縁膜表面に対してほぼ垂直な複数個の第１の
導電膜と、該第１の導電膜及びその他の軸域會覆う第２
の絶縁膜と、該第２の絶縁膜に選択的に設けられた開孔
部を通じて、少なくとも第１の導電膜と電気的に接続し
、かつ前記第２の絶縁膜上に延在して選択的に設けられ
た第２の導電膜を有する半導体装置において、前記第１
の導電膜の相互の間隔を、前記第２の絶縁膜の厚さの２
倍以下の距離とすることを特徴とする。

次に本発明管よりよく理解するために、従来技術と比較
ｔながら本発明の詳細な説明する。

第１図は従来技術による半導体装置の構造を示す断面図
である。複数の回路素子（図では省略）を含む半導体基
板１１を覆い、選択的に設けられ大開孔部４有する熱酸
化膜１２の上面に、第１層目の金属配線層１３．１３’
が選択的に形成さｈ１１該金属膜線１３１３’の上、及
びその他の熱酸化膜１２を覆って気相成長の酸化膜によ
る層間絶縁膜１４が形成され、該層間絶＠膜１４に選択
的に設けられた開孔部を通じて第１層目の金属配線１３
’と電気的に接続し１層間絶縁膜１４上に延在する第２
層目の金属膜＠１５が形成されている。本構造において
層間絶縁膜１４が第１層目金属配線１３゜１３／上とそ
の他の領域との間で生ずる段部１７．’１７’。

１７″が急峻なため、この上に形成される第２層目の金
属配線１５にくさぴ状のキ裂１６．１６’、　１６’が
発生し、第１層目金属膜線！５が断線し易くなる。

第２図はリンガラス膜のフロー技術を使用した半導体装
置の構造を示す断面図である。複数の回路素子（図中で
は省略）を含む半導体基板２１１ｉ俺い、選択的に設け
られた開孔部を有すＺ熱酸化Ｉ！４Ｉ２２の上面に第１
層目の多結晶７リコン配線２３゜２３′が選択的に形成
され、該多結晶シリコン配線２３．２３’の上及びその
他の熱酸化膜２２を覆ってフローされたリンガラス膜に
よる層間絶縁膜２４が形成されており、該眉間絶縁膜２
４に選択的に設けられた開孔部ケ通じて、第１層目の多
結晶シリコン配！ｍ２３’と電気的に接続し、層間絶縁
膜２４上に延在する第２層目の金属膜ａ２５が形成され
ている。本構造においては第１層目の多結晶シリコン配
９２３．２３’上とその他の領域との間で生じるフロー
され六リンカラス膜２４の表面の段部２７゜２７’１２
７’はゆふやかな曲線となっているため、との上に形成
さｈる第２層目の金属配線２５にけキ裂が発生せず、断
線の心配はない。

しかしなめ−ら、本構造の実現の念めには１層間絶縁膜
はリンガラスに限定さｈｌさらに第１層目の導電膜は、
１０００’Ｃ付近の高温熱処理に耐える多結晶シリコン
膜などに限定きれる。

＼ 第３図に本発明の一実施例を示す。複数個の回路素子（
図中では省略＞１含む半導体基板３１を」へ選択的に設
けられた開孔部會有する熱酸化１１＠３２の上面に、互
に極めて接近した第１層目金属配線層３３−１〜３３−
５が選択的に形成され、該第１層目金属配線の上及びそ
の他の熱酸化膜３２を援りてプラズマ化学反応による窒
化膜で構成された層間絶縁膜３４が形成され、該層間絶
縁膜に選択的に設けられた開孔部を通じて、第１層目金
属配線３３−４と電気的に接続し、層間絶縁膜３４の上
に延在する第２層目の金属配線層３５が形成されている
。本発明の本実施例においては、第１層目の金属配線層
が極めて近い相互間隔で設けらｈているために、第１層
目配線の厚さに起因する表面段差は存在しなくなってい
る。この理由を第４図分用いて更に詳しく説明する。

第４図（ａｌ〜（ｃ）は、１層目金属配線の距離かしだ
いに近くなってゆく場合の表面段差の状況會各々示すも
のである。

各図において、４１は半導体基°板、４２け熱酸化膜、
４３及び４３′は金属配線層、４４は眉間絶縁膜？示す
。一般に余積配線層上に形成される層間絶縁膜はほぼ等
方的に形成されるので、第４図（ａｔの如く１層目配線
層か遠く離れている場合には、１層目配線間に平坦な部
分ができ、従って１層目配線上との間に段差毅４生ずる
。１層目金属配線層が近ついである距離（理論的には層
間絶縁膜の厚さの２倍以下の距離）より近づくと、第４
図（ｂｌの如く、第１層金属配線層間の平坦部分はなく
なり。

さらに近づくと第４図（ｃｌの如く段差は全く消滅し平
坦化される。

第３図に示した本発明の一実施例は上記現象を利用した
ものであり、特別な製造工程の増加をしないで、平坦化
された多層配線構造をもった半導体装置である。かかる
構造を実現することは従来の加工技術では困難であった
。なぜならば、一般に層間絶縁膜の厚さは０．５μｍ〜
１．０μｍ程度であり、本発明を実施するためには第１
層目配線のパターンを１，０〜２．０μｍ根度にする必
要があり、従来技術ではこのような微細加工ができなか
ったからである。ところが近年における微細加工技術の
進歩は著しく％　１．０〜２．０μｍのパターン形成は
容易になってきた。

以上本発明について説明してきえ実施例において、半導
体基板内の回路素子については省略してきたが、ＭＯＳ
型、バイポーラ型の単体トランジスタ、及び各々の複合
デバイスであるＩＣ，ＬＳＩについても本発明が適用で
きることは明らかである。また層間絶縁膜は実施例にお
いてはプラズマ反応による窒化膜について説明したが、
これに変えて気相成長による酸化膜、窒化膜、アルミナ
膜、リンガラス膜及びプラズマ反応によるこれらの膜？
用いても本発明の効果は充分発揮されゐものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は各々従来技術の半導体装置を示す断面
図、第３図は本発明の実施例の半導体装置を示す断面図
、第４図（ａｌ〜（Ｃ）は第３図を補足説明するための
導電駒間隔と絶縁膜形状を示す断面図である。 図中において、１１，２１，３１．４１・・・・・・半
導体基板、１２，１４，２２，２４，３２，３４，４２
．４４・・・・・・絶縁膜、１３，１５，２３，２５，
３３．４３・・・・・・導電膜、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に隣接して導電膜が設けられ、該導電膜および前
   記基板上に絶縁膜か設はられた半導体装置において、該
   導電膜の相互間隔を前記絶縁膜の厚さの２倍より小なら
   しめることを特徴とする半導体装置。