JPS60109240A - 半導体装置およびその製造法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置およびその製造法、特に多層配線構
造を有する半導体装置において、層間絶縁膜の透孔と配
線との重なり合い状態をチェックする技術に関する。

〔背景技術〕。

ＩＯ，ＬＳ’Ｊ尋の半導体装置の高密化に伴って、２層
以上のアルミニウム配置！１ｌｉＩを有する多層配線構
造において層間絶縁膜の透孔（スルーホール）と第２層
配線によりて生じる「目あき」による断線や接近してな
らぶ２つの第１層配線の間に透孔が入りこむことによる
短絡等の問題がある。

このため、本願発明者においては、本体の配線や透孔に
対応させてチェック用パターンをつくりこれにより配線
と透孔のずれをチェックすることを提案した。しかし、
とのチーツタ用パターンを用いた場合に前記問題が全文
確実に解決されたとはいいがたいということが本発明者
によってあきらかとされた。

本願発明者においては、多層配線構造における上下のア
ルミニウム配線の間に介在させる層間絶縁膜に高耐熱性
有機物であるポリイミド系樹脂を用いている。このポリ
イミド系樹脂は液状体を回転塗布等の方法により被膜形
成するものであり、下地酸化膜や配線によって生ずる凹
凸を上面で平坦化する特徴をもっ１いる。しかしこのポ
リイミド系樹脂の眉間絶縁膜に透孔をあけてチェックパ
ターンとするとぎ、ポリイミド系樹脂膜の厚さが場所に
よって変っており、’−：Ａ透孔側面は３０゜〜４５°
の傾斜面をもつためにチェックパターンとする透孔の寸
法が変ってきてチェックの基準としては問題があすると
辻・うことか発明者によってあきらかとされた。

〔発明の目的〕

本発明は上述した問題を解決したものであり、その目的
とするところは、多層配線構造を有する半導体装置の配
線層と透孔との相互位置をチェックするためのチェック
パターンの形成に当たってチェック用透孔の加工性の最
悪条件を作り出して透孔チェックを確実なものとするこ
とにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は１
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

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
ヲ簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち半導体基体上に第１層アルミニウム配線、層間
絶縁膜及び第２層アルミニウム配線！形成し、層間絶縁
膜に開けた透孔（スルーホール）を通して第１層アルミ
ニウム配線と第２層アルミニウム配線とを接続するに肖
たって、同じチップ内または同じウェハの他のチップ内
に本体の透孔パターンに対応するチェック用透孔パター
ンと、本体の第１層及び第２層アルミニウム配線パター
ンに対応するチェック用配線パターンを形成し、このう
ち上記チェック用透孔パターンが最も大きい径をもって
加工される条件をもつように位置せしめ、アルミニウム
配線形成後のベレット外観チェック用透孔パターンとチ
ェック用配線パターンのずれを観察することにより本体
の透孔とアルミニウム配線のパターンのずれを調べるよ
うにして前記目的を達成させるものである。

「端１幽侑１１　） 第１図は多層配線構造であって上下のアルミニウム配線
の接続構造の一例を断面図により示す。

１はシリコン半導体基体、２は下地絶縁膜でシリコン酸
化物（Ｓｉｎ、）等からなる。３は第１層アルミニウム
配線、４は層間絶縁膜でポリイミド系樹脂等からなる。

５は層間絶縁膜４に開けた透孔（スルーホール）である
。６は第２層アルミニウム配線で透孔５全通して第１層
アルミニウム配線に接続される。

第２図において（１）は第１図に対応する平面図であっ
て第１層アルミニウム配線３は破線で示される。このよ
うな２層配線構造において、第２層アルミニウム配線６
が第２図本体パターンにおける透孔からの距離４以上に
右側にずれる場合忙透孔を通して第４層アルミニウム配
線が露出丁や「目あき」を生じ、第２層アルミニウム配
線形成のためのエッチ時に目あき部分が侵されて断Ｉ！
を生じることになる。したがって本体パターンとならぶ
同じウェハ上のチェック用パターンＩＩヲ形成ｆムーと
のチェック用パターン番士−遺石、５に対区する透孔チ
ェック用パターン７と、この透孔チェック用パターン７
の左右方向及び前後方向忙一定の（例えばりオーバーラ
ツプＳＶもつ配線チェックパターン８とからなるもので
ある。２層配線構造（Ｉ）において透孔に対し第２層配
線が４以上ずれて目あぎがあることがわかる。

第３図は上記したチェックパターンを設けるべき位置を
断面図により示すもので、同図（ａ）は本発明を適用し
た場合の正常な位置を示す実施例である。（ｂ）は本発
明を適用しない場合の例である。本発明においてチェッ
クパターンである透孔パターンが最も大きい径ｔもって
加工される条件をもつ位置、例えば第３図（ａ）に示さ
れるように半導体基体１の下地絶縁膜２と眉間絶縁Ｍ４
が重なる厚く平坦な部分に透孔パターン７がくるように
位置させる。このような平坦な部分を有する位置として
は例えば基体表面において素子の形成されないフィール
ド部などが利用できる。

第４図の（ａｌは本発明を適用した場合のチェックパタ
ーンの平面図であり、第５図は透孔に対して配線が１１
ずれた場合（１１〉〕）に「目あき」部９が露出した形
態を示すものである。

第３図（ｂ）はチェックパターンにおいて本発明を適用
しない場合の例を示すものであり、例えば半導体基体表
面でベース拡散やエミッタ拡散を行った部分では厚い下
地絶縁膜２が取り除かれ薄い絶縁膜１０で覆われた谷間
部となり、この上にポリイミド系樹脂等を塗布して層間
絶縁膜を形成した場合に表面が平坦化（ポリイミド層厚
さ２１．７μｍ）するため、この谷間の部分だけポリイ
ミド層が厚く（厚さ２．４μｍ）形成される。このポリ
イミド層の厚い部分にチェックパターン用の透孔１１を
形成した場合に透孔は３０〜４５°の傾斜をもつことが
ら透孔の上記の径１１ａ（例えば７μｍ）に比して底部
の径１１ｂ（４μｍ）が小さく形成される。第４図０）
ｌは第３図（ａｌに対応する平面図である。このような
チェックパターンにおいて二透孔と配線とのずれがあっ
た場合に、同じく１１だゆずれたとしても透孔の径が小
さいために、第５図ｔｂ）に示すように目あぎが検出さ
れずチェックパターンとしての要ｔなさないことになる
。

〔実施例２〕 第６図は多層配線構造であって接近してならべた配線の
一万忙対し層間絶縁膜の透孔を設ける場合の一例を断面
図により示すものである。同図におい工１はシリコン半
導体基体、２は下地絶縁膜３ａ、３ｂは第１層アルミニ
ウム配線、（幅８μｍ、間隔５μｍ）４はポリイミド系
樹脂からなる層間絶縁膜、５は透孔（径７μｍ）、６は
第２１ｉＪフルミニウム配線で透孔５を通して一方の第
１１配線３ａに接続される。

第７図は第６図に対応する平面図である。同図において
第２層配線６は一点鎖線をもってあられしている。

第８図は上記多層配線構造において透孔５がずれて２つ
の配置１ｉ１３ａ、３ｂ間を短絡させる場合の例を示す
。このような透孔のずれによる配線間短絡を防止するた
めに第９図、第１０図に示すようなチェックパターンを
使用する。

第９図は上記チェックパターンの形成にあたって本発明
を適用した場合の実施例を示す。同図において１は半導
体基体、′２は厚く形成された下地絶縁膜で通常、フィ
ールド部と称される部分である。４はポリイミド系樹脂
よりなる層間絶縁膜である。１２．１３は配線用チェッ
クパターンで第１Ｏ図に示されるように配線間隔１２に
対応する間隔を左右前後に連続的に設けた形状を有する
。

１４は透孔用チェックパターンで配線間隔をチェックす
る４つの位置に設けられる。１５は本発明を適用しない
場合の例であって透孔用チェックパターンの位置の層間
絶縁膜の厚くなった位置に設けた場合を示す。この場合
も第３図（ｂ）で示したのと同様に透孔の径が小さくな
り、チェックパターンとしての機能が低下することは明
らかである。

〔効　果〕

以上実施例で説明した本発明によれば、下記の理由で前
記発明の目的が達成できる。

（１）　チェック用透孔パターンが最も大きい径をもっ
て加工される条件ｔもつように位置せしめること、すな
わち透孔の加工性の最悪条件をつくり出して透孔部のチ
ェックを行なうことにより、本体パターンの最悪条件に
おけるチェックパターンとして利用することができ、そ
の結果チェック時間の削減とチェックの確実性が得られ
る。

（２）透孔部の下地絶縁膜の膜厚が厚いほど透孔は大き
く加工されやすいから、チェック用透孔パターンがもっ
とも大きい径ｔもり℃加工される条件として、半導体基
体上の下地絶縁膜と層間絶縁膜が重なる厚く平坦な部分
を選ぶことにより、チェックの確実性が保証される。な
お、上記の厚く平坦な絶縁膜部分は素子等の形成されな
いフィールド部であってチェックパターンを形成するの
に支障はない。

（３）層間絶縁膜としてポリイミド系樹脂を使用する場
合、下地の絶縁膜の厚さによって眉間絶縁膜の厚さが大
きく変化する。下地絶縁膜の膜厚が大きいほど透孔の径
が大きくなり、従って透孔チェックパターンの位置を選
ぶことによりて、顕著な効果がでてくる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、多層配線が
３層の場合においても本発明を適用することにより一同
様の効果が得られる。

層間絶縁膜はポリイミド系樹脂以外のものを使用する場
合においても本発明の適用により同様の効果が得られる
。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の電極形
成技術に適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、たとえば、配線基板における電極
形成技術などに適用できる。

本発明は少な（ともポリイミド系樹脂を層間絶縁膜とす
る配線を有する電極形成技術に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２層配線構造の例を示す断面図である。 第２図（Ｉｌ（ＩＩ）は２層配線構造のパターンを示す
平面図で、このうち（Ｉ）はｔｓ１図に対応するもので
あり、（川）はチェックパターンを示す。 第３図（ａ）（ｂ）はチェックパターンの断面図であっ
てこのうち１ａ）は本発明を適用した場合、（ｂ）は本
発明を適用しない場合の例を示す。 第４図（ａｌ　（ｂｌはチェックパターンを示す平面図
であって第３図（ａｌ　（ｂ）に対応する。 第５図（ａ）（ｂ）はチェックパターンを示す平面図で
あって透孔と配線がずれた場合の例を示す。 第６図は接近してならべられた２つの配線を有する２層
配線構造の例を示す断面図である。 第７図は２層配線構造のパターンを示す平面図である。 第８図は同じく２層配線構造で配線と透孔がずれた場合
の例を示す平面図である。 第９図は本発明を適用してチェックパターンのれいを示
す断面図である。 第１０図は第９図に対応するチェックパターンの平面図
で・ある。 １・・・半導体基体（シリコン）、２・・・下地絶縁膜
（Ｓｉｎ、）、３・・・第１層アルミニウム配線、４・
・・層間絶縁膜（ポリイミド系樹脂）、５・・・透孔、
６・・・第２層アルミニ１ウム配線、７・・・透孔チェ
ックパターン、８・・・配線チェックパターン、９・・
・目あき部、１０・・・うすい絶縁膜、１１・・・透孔
（チェックパター；＞、　１２．１３・・・第１層アル
ミニウム配線（チェックパターン）、１４・・・透孔（
チェックパターン）、１５・・・透孔。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫　、 ・　ジ 第　１　図 Ｃ 第　３　図 （Ａ＋ 第　６　図 第　７　図 第　９　図 第１０図 ／４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体薄板（ウェハ）の数箇所又は令チップ上に５
   層間絶縁膜に開ゆた透孔と配線のずれを判定する偽素子
   を具備することを特徴とする半導体装置。 ２、前記偽素子は、チェック用透孔とチェック用配線と
   で形成され、上記チェック用透孔は、最も大きい径に加
   工される条件の位置に形成される特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置。 ３、半導体基体上１ｆＣ＠１ｆｆＪアルミニウム配線、
   １間絶縁膜及び第２層アルミニウム配線を形成し。 層間絶縁膜に開けた透孔（スルーホール）を通して第４
   層アルミニウム配線と第２層アルミニウム配線とｔ接続
   する九当たって、同じチップ内または同じウェハの他の
   チップ内に本体の透孔パターンに対応するチェック用透
   孔パターンと１本体の第１層及び第２層アルミニウム配
   線パターンに対応するチェック用配線パターンを形成し
   、このうち上記チェック用透孔パターンが最も大きい径
   をもって加工される条件をもつように位置せしめ。 アルきニウム配線形成後のペレット外観チェック用透孔
   パターンとチェック用配線パターンのずれを観察するこ
   とにより本体の透屁とプルミニラム配線のパターンのず
   れを調べることを特徴とする半導体装置の製造法。 ４、上記チェック用透孔パターンがもつとも大きい径を
   もって加工される条件として、半導体基体上の下地絶縁
   膜と層間絶縁膜が重なる平坦な部分を選ぶ特許請求の範
   囲第３項に記載の半導体装置の製造法。 ５、層間絶縁膜としてポリイミド系樹脂が使用される特
   許請求の範囲第３項記載の半導体装置の製造法。