JPS59161840A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPS59161840A JPS59161840A JP3584483A JP3584483A JPS59161840A JP S59161840 A JPS59161840 A JP S59161840A JP 3584483 A JP3584483 A JP 3584483A JP 3584483 A JP3584483 A JP 3584483A JP S59161840 A JPS59161840 A JP S59161840A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は半導体集積回路装置(以下ICと略す)におけ
る多層配線であって配線層間の絶縁膜にポリイミド系有
機絶縁膜を使用した多層配線構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a multilayer wiring structure in a semiconductor integrated circuit device (hereinafter abbreviated as IC) in which a polyimide-based organic insulating film is used as an insulating film between wiring layers.
最近のICにおいては配線を多層化し、配線層間に絶縁
膜を有する多層配線構造が一般的である。In recent ICs, a multilayer wiring structure in which wiring is multilayered and an insulating film is provided between the wiring layers is common.
この配線層間の絶縁膜はA4ヒロックス等の発生を防止
するため及び下層配線による段差をなくすため膜厚を充
分に厚くすること、又、ある程度の耐熱性を有すること
が要件である。この要件に適合する絶縁膜として本発明
者はこれまで、(1)ポリイミド系樹脂、又は(2)プ
ラズマ利用シリコン化合物/5OG(スピンオングラス
)/PSG(リン・シリケート・グラス)の3層構造を
使用している。The insulating film between the wiring layers must be sufficiently thick in order to prevent the occurrence of A4 hillocks and the like and to eliminate steps caused by the underlying wiring, and must also have a certain degree of heat resistance. The present inventor has developed a three-layer structure of (1) polyimide resin or (2) plasma-based silicon compound/5OG (spin-on glass)/PSG (phosphorus silicate glass) as an insulating film that meets this requirement. I am using it.
上記(1)についてはポリイミド系樹脂は高耐熱性で厚
くしてあり、表面の平坦化が期待できるがスルーホール
形成等のための微細加工が困難であること、樹脂封止パ
ッケージとする場合、樹脂中や外部からの水分による浸
入に対し耐熱性が劣ること等が問題である。Regarding (1) above, polyimide resin has high heat resistance and is thick, so it can be expected to flatten the surface, but microfabrication for forming through holes etc. is difficult, and when making a resin sealed package, The problem is that it has poor heat resistance against moisture entering the resin or from the outside.
上記(2)については、特に上層の低圧プラズマ利用シ
リコン化合物(P−8iN又はP−8iO)は機械的強
度が大きく、クラックができにくい、あるいは水分を吸
収しない等の長所を有する反面、加工されるICがMO
8素子を含む場合にグッズマを利用してSiO等をデポ
ジットする際にMO8素子の薄い(500A以下の場合
)ゲー)Sin2膜の破壊を起すという問題を生じる。Regarding (2) above, in particular, the upper layer of low-pressure plasma-based silicon compounds (P-8iN or P-8iO) has advantages such as high mechanical strength, is difficult to crack, and does not absorb moisture, but it is difficult to process. IC is MO
When 8 elements are included, when depositing SiO or the like using Goodsma, a problem arises in that the thin (in the case of 500 A or less) SiO2 film of the MO8 element is destroyed.
本発明は上記問題を解決するため電極構造を改良したも
のであって、高信頼性を有し、かつ微細化しつるICの
提供を目的とする。The present invention improves the electrode structure in order to solve the above problems, and aims to provide a highly reliable and miniaturized IC.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、多層の配線を有する半導体装置に
おいて、多層の配線層間の絶縁膜に1層目(下層)をポ
リイミド系樹脂の如き有機絶縁膜とし、2層目(上層)
を低圧プラズマを利用したシリコン化合物膜の如き無機
絶縁膜とする2層構造の絶縁膜を用いることにより、1
層目のポリイミド系樹脂で平坦化を図り、2層目のプラ
ズマ・シリコン化合物で耐湿性を向上することで前記発
明の目的を達成させるものである。To briefly explain the outline of a representative invention among the inventions disclosed in this application, in a semiconductor device having multilayer wiring, the first layer (lower layer) is made of an organic material such as a polyimide resin in an insulating film between the multilayer wiring layers. As an insulating film, the second layer (upper layer)
By using an insulating film with a two-layer structure such as an inorganic insulating film such as a silicon compound film using low-pressure plasma, 1
The object of the invention is achieved by flattening the surface with the polyimide resin layer and improving moisture resistance with the plasma silicon compound layer.
第1図〜第3図は本発明による多層配線構造の一つの実
施例をそのプロセスの一部に従った工程断面図により示
すものであるつ
(al 第1図に示すようにSi(シリコン)半導体
基板1表面に酸化膜(Sin2膜)又はPSG(リンシ
リケート・ガラス)からなる絶縁膜2を有し、その一部
をコンタクトホトエッチして第1層のM(アルミニウム
配線)3を形成したものを用意する。この上に全面にポ
リイミド系樹脂、例えばポリイミド・イソインドロキナ
ゾリンジオンを有機溶剤に溶いて液状としたものを回転
塗布法等により表面が平坦化するように十分に厚く塗布
し、ベークすることにより厚さ2μm程度のポリイミド
樹脂膜を形成する。FIGS. 1 to 3 are cross-sectional views showing one embodiment of the multilayer wiring structure according to the present invention according to a part of the process. An insulating film 2 made of an oxide film (Sin2 film) or PSG (phosphosilicate glass) was formed on the surface of a semiconductor substrate 1, and a part of the insulating film 2 was contact photoetched to form a first layer M (aluminum wiring) 3. On top of this, apply a liquid polyimide resin such as polyimide isoindoroquinazolinedione dissolved in an organic solvent sufficiently thickly using a spin coating method or the like to flatten the surface. By baking, a polyimide resin film with a thickness of about 2 μm is formed.
(b) 全面に低圧プラズマ中でSin、をデポジッ
トし第2図に示すように厚さ1500A程度のプラズマ
SiO膜5を形成する。(b) Sin is deposited on the entire surface in low pressure plasma to form a plasma SiO film 5 with a thickness of about 1500 Å as shown in FIG.
(C) 配線間スルーホール6を形成するためホトレ
ジストマスク(図示されない)を設けてプラズマ中でC
F4をエッチャントとして使用し、又プラズマSiO膜
5の一部を窓開し、次いでこのプラズマSiO膜をマス
クとしてヒドラジン液でポリイミド樹脂の一部をエッチ
し、第1層Al配線3に達するスルーホールをあける。(C) A photoresist mask (not shown) is provided to form through holes 6 between wirings, and carbon is removed in plasma.
Using F4 as an etchant, a part of the plasma SiO film 5 is opened, and then, using this plasma SiO film as a mask, a part of the polyimide resin is etched with a hydrazine solution to form a through hole reaching the first layer Al wiring 3. Open.
さいごにA4を蒸着し、パターニング・エッチすること
により第3図に示すように第2層A[配線を形成する。Finally, A4 is deposited and patterned and etched to form the second layer A (wiring) as shown in FIG.
この第1層Al配線7はスルーホールを通して第1層A
l配線を接続する。This first layer Al wiring 7 is connected to the first layer A through a through hole.
l Connect the wiring.
このような実施例によれば2層の配線層間の絶縁膜はP
−8iO/ポリイミドの2層構造を有し、第1層のポリ
イミド樹脂により表面の段差部を平坦化することができ
、スルーホールの微細加工が容易であるとともに第2層
目のプラズマSiOにより水分等の浸入を防ぎ第1層の
A[配線の保護効果を有する。According to such an embodiment, the insulating film between the two wiring layers is P.
It has a two-layer structure of -8iO/polyimide, and the first layer of polyimide resin can flatten the stepped portion of the surface, making it easy to microfabricate through holes, and the second layer of plasma SiO The first layer A [has the effect of protecting wiring.
第4図は本発明をバイポーラCMO8ICに適用した場
合の一実施例をその要部断面図により示すものである。FIG. 4 shows an embodiment in which the present invention is applied to a bipolar CMO8IC, with a sectional view of the essential parts thereof.
同図においてIはバイポーラトランジスタ部、■はCM
O8FET部である。個々の構成部分は下記の通り。In the same figure, I is a bipolar transistor section, and ■ is a CM.
This is the O8FET section. The individual components are as follows.
11はp−型Si基板(サブストレー))、12はn
型埋込層、13はn型エピタキシャルSi層、14はp
型ウェル、15は1型アイソレーション、16はアイソ
プレーナ酸化膜である。バイポーラ側において17はn
pn)ランジスタのn+型コレクタ、18は同p型ペー
ス、19は同n+型エミッタ、20はベース・エミッタ
にオーミッタコンタクトする第1層A[配線、21はポ
リイミド樹脂膜、22はプラズマSiO膜、23はコレ
クタにコンタクトする第2層A4配線である。11 is a p-type Si substrate (substray), 12 is an n
13 is an n-type epitaxial Si layer, 14 is a p-type buried layer.
A type well, 15 is type 1 isolation, and 16 is an isoplanar oxide film. On the bipolar side 17 is n
pn) n+ type collector of the transistor, 18 is the same p type space, 19 is the same n+ type emitter, 20 is the first layer A [wiring, 21 is the polyimide resin film, 22 is the plasma SiO film] , 23 are second layer A4 wirings that contact the collector.
0MO8側(II)において、24はゲート絶縁膜、2
5はゲート、26はp 型ソース・ドレイン、27はn
型ソース・ドレイン、28はソース・ドレインにオー
ミックコンタクトする第2層A4配線である。On the 0MO8 side (II), 24 is a gate insulating film, 2
5 is a gate, 26 is a p-type source/drain, 27 is an n
Type source/drain 28 is a second layer A4 wiring that makes ohmic contact with the source/drain.
上記実施例において、MOSFETにおけるゲート絶縁
膜24は層間絶縁膜のプラズマSiO形成時に第1層の
ポリイミド樹脂膜21により覆われているためプラズマ
処理によるゲート絶縁破壊をまぬがれることができると
ともに層間絶縁膜の2層構造により、表面の平坦化と防
湿性を確保できる。In the above embodiment, the gate insulating film 24 in the MOSFET is covered with the first layer of polyimide resin film 21 during plasma SiO formation of the interlayer insulating film, so gate dielectric breakdown due to plasma treatment can be avoided, and the interlayer insulating film The two-layer structure ensures a flat surface and moisture resistance.
上記実施例で説明したごとく層間絶縁膜を2層構造とす
ることにより、微細化され、かつ高信頼性のICを提供
できる。By forming the interlayer insulating film into a two-layer structure as described in the above embodiments, it is possible to provide a miniaturized and highly reliable IC.
以上本発明によってなされた実施例にもとすき具体的罠
説明したが本発明は上記実施例に限定されるものでなく
その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be modified in various ways without departing from the spirit thereof.
例えば複数の層間絶縁膜のうち第2層の絶縁膜にプラズ
マ処理による5iN(例えばSi、N、)を設けてもよ
い。For example, 5iN (for example, Si, N, etc.) may be provided by plasma treatment on the second layer insulation film among the plurality of interlayer insulation films.
本発明は多層配線構造を有し、微細加工を必要着
とする樹脂封止型半導体装置に好適である。The present invention has a multilayer wiring structure and requires microfabrication.
It is suitable for resin-sealed semiconductor devices.
第1図〜第3図は本発明による多層配線構造を有する半
導体装置の一例をその製造プロセスでもって示す工程断
面図である。
第4図は本発明による多層配線構造を有するバイポーラ
CMO8・ICの一例の要部断面図である。
1・・・シリコン基板、2・・・絶縁膜(Sin、膜)
、3・・・第1層A8配線、4・・・層間絶縁膜の下層
(ポリイミド樹脂)、5・・・同上層(プラズマ5in
)、6・・・スルーホール、7・・・第2層AJJiJ
!。1 to 3 are process cross-sectional views showing an example of a semiconductor device having a multilayer wiring structure according to the present invention through its manufacturing process. FIG. 4 is a sectional view of a main part of an example of a bipolar CMO8 IC having a multilayer wiring structure according to the present invention. 1... Silicon substrate, 2... Insulating film (Sin, film)
, 3... First layer A8 wiring, 4... Lower layer of interlayer insulating film (polyimide resin), 5... Upper layer (plasma 5 inch
), 6... Through hole, 7... Second layer AJJiJ
! .
Claims (1)
体表面上に多層の配線が設けられた半導体集積
回路装置において、上記多層の配線層間の絶縁膜に、下
層を有機絶縁膜とし、上層を無機絶縁膜とする2層構造
の絶縁膜を用いることを特徴とする半導体集積回路装置
。 2、上記半導体素子の少なくとも一部は絶縁ゲート型半
導体素子である特許請求の範囲第1項に記載の半導体集
積回路装置。[Claims] 1.-Semiconductor substrate 1 with a semiconductor element formed on its main surface
In a semiconductor integrated circuit device in which multilayer wiring is provided on the body surface, an insulating film having a two-layer structure in which a lower layer is an organic insulating film and an upper layer is an inorganic insulating film is used as an insulating film between the multilayer wiring layers. A semiconductor integrated circuit device characterized by: 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein at least a portion of the semiconductor element is an insulated gate type semiconductor element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3584483A JPS59161840A (en) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3584483A JPS59161840A (en) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59161840A true JPS59161840A (en) | 1984-09-12 |
Family
ID=12453289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3584483A Pending JPS59161840A (en) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59161840A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5376590A (en) * | 1992-01-20 | 1994-12-27 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
-
1983
- 1983-03-07 JP JP3584483A patent/JPS59161840A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5376590A (en) * | 1992-01-20 | 1994-12-27 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
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