JPS60124950A - 多層配線構造を有する半導体装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路においてその高密度化を図った
多層配線構造を有する半導体装置に係わる。

背景技術とその問題点 半導体集積回路において、近時益々高集積度化が要求さ
れ、これに伴なって半導体基体上に形成される配線層を
２層以上に積層された多層配線構造とすることが行われ
ている。この場合、互いに積層する配線層間は、眉間絶
縁層の介在によって電気的に分離されるようになされて
いるか、よシ高い集積密度化に伴なって配線層の・リー
ンの微細化と稠密化が図られ、これに伴なって各配線層
の配線パターンがよシ幅狭となるために各配線層におけ
る、特に上層の配線層におけるいわゆる段切れが問題と
なシこれが信頼性の低下、不良品の発生率を高めている
。即ち、例えは配線層は例えばＡｆｆの蒸着膜によって
形成するが、この場合、下層の配線層の存在によって、
これの上を横切る上層の配線層の被着面には段差、即ち
凹凸が生じることになシこの段差によって上層の配線金
属層には蒸着厚みが薄くなって段切れが生じ、これが断
線の発生となるものである。

このような、段切れによる断線の発生を回避するものと
して、層間絶縁膜として比較的表面をなたらかに形成す
ることができるポリイミド樹脂膜を用いることが提案さ
れている。このようなポリイミド樹脂膜を用いる多層配
線構造を有する半導体装置としては、例えば特公昭５１
−３１１８５号公報に開示されたものがある。

第１図は従来の多層配線構造を有する半導体装置の一部
の拡大断面図を示す。第１図において（１）は複数の回
路素子が形成された半導体集積回路を有する半導体基体
で、（２）はその表面に形成された表面不活性化用の５
ｉ（Ｊ２等の絶縁膜を示す。（３１は下層の配線層で例
えば基体（１）の絶縁膜（２）に穿設した９（２ａ）を
通じて基体（１）に形成された回路素子の所定部に由、
急曲に接続されると共に、絶縁膜（２）上にｊヅ［要の
パターーンをもって被着形成されてなるものであり、こ
れの上には層間絶縁膜（４）を介して上層の配線層（５
）がノ■間絶縁膜（４）の所定部に穿設された祁（４ａ
）をガリしてＦ層の配線層（３）と所定の接続関係をも
って接続配置形成されている。このような構成において
、層間絶縁層（４）としてポリイミド樹脂膜を用いた場
合、前述したようにその表面が比較的なだらかに形成し
得ることがら″上層の配線層（３）と上層の配線層（５
）の交差部における段切れの発生を比較的効果的に回避
できるものではあるもののこのようなポリイミド樹脂膜
による層間絶縁層を用いた場合においても依然としてそ
の段差が存在し、よシ微細な配線層において段切れの問
題、即ち信頼性の問題が生じる。また、このポリイミド
位工脂膜による層間絶縁層（４）を用いた場合、これに
対する窓（４ａ）の穿設け、フォトリソグラフィー、す
なわちフォトエツチング技術によってその窓開を行なう
ことができるものではあるが、この窓（４ａ）が高集積
密度化に伴なって、より微細な・９ターンとして穿設さ
れることが要求される場合、このポリイミド樹脂膜に対
する微細な窓開は困ｍＶ　ｌＺものである。

発明の目的 本発明は上述した多層配線構造を有する半導体装置にお
いて、上層の配線層における断線の発生を効果的に回避
し、また配線間の層間絶縁層の・！ターン化部ち窓開け
を微細パターンに形成することができるようにして集積
密度の向上と信頼性の向上を図ることができるようにし
た多層配線構造を肩する半分体装面、を提供するもので
ある。

発明の概要 本発明においては、半導体基体上に形成された第１のｉ
ｌＩ凸１鑵層上に、絶縁膜とこれの上に形成したポリイ
ミド４ｆｆＪ脂ｊ俣とよりなる層間絶縁１輌を介して、
第２の配、Ｖ一層を形成しその層間絶縁層には第１及び
第２の配、１縁増を接続する透孔を穿設し、この透化の
穿設都においてｅま、この絶縁層のみによる１）輪＋＋
４造とし、他ｒＸｌｉにおいてはポリイミド例月旨ノ摸
によって層間杷＝ノーの表面が平坦化されるようにする
ものである。このように本発明においては、層間絶縁層
を絶縁層とポリイミド樹脂膜とによって構成するもので
あるが、特にその微細透孔を形成しようとする部分にお
いては、微細透孔の穿設が容易に行なわシする絶縁膜の
単層朽造とし、他部においてほぞの表面の凹凸を埋め込
むようにポリイミド樹脂膜を塗布してその表面を平坦化
してこれの上に形成する配線層に段切れが発生するを回
避するものである。

実施例 第２図以下を参照して本発明による多層配線構造をＭす
る半導体装置の一例を七の理解を容易にするために製法
の一例と共に説明する。

図において、■）は例えば複数の回路素子が所要の配置
関係をもって形成された半導体集積回路基体、例えばシ
リコン基体を示し、Ｏｚはその表面に例えは熱酸化によ
って形成した５ｉ０２等の表面不活性化用の絶縁膜を示
す。先ず第２図に示すように絶縁膜Ｏｚ上に第１の配線
層０３）を形成する。この第１の配線層ＯＪは例えば基
体旧）上の所定の回路素子の所定の半導体領域に絶縁膜
０にフォトエツチング等によって穿設した窓（１２ａ）
を通じて電気的にその所定部が接続されてなる。この第
１の配線層（１３）は例えばＡＱ金属層を全面的に蒸着
しこれを選択的に所定のパターンにフォトエツチングす
ることによって形成する。

次に第３図に示すように第１の配線層（１３１上を（度
って基体旧）上に全面的に絶縁膜０４）を形成する。こ
の絶縁膜（１４１はこれに対する選択的窓開けを微細パ
ターンに形成することができる拐科、例えば燐がドープ
された、例えば１．０μｍ程度の厚さの燐シリケートガ
ラスを化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成する
。

次に第４図に示すように、この絶縁膜Ｉにフォトエツチ
ングによって即ちフォトリソグラフィー法によってＦ層
の第１の配線層（＋３１と後に形成する上層の第２の配
線層の互いに電気的に接続すべき部分に配線コンタクト
窓（１４ａ）を穿設する。この窓（１４ａ）は燐シリケ
ートガラスよシなる絶縁膜（１４１である場合は、フォ
トリングラフイーによって高精度に形成し得るものであ
る。

次に第５図に示すように絶縁膜０４）の窓（１４ａ）を
閉塞するようにこれを覆ってフォトレジスト等のマスク
（１５１を形成し、これの上に下層配線層等の存在によ
って生じた絶縁膜Ｉの表面に形成された凹凸の特に四部
（１７１を埋め込む厚さにポリイミド樹脂膜（１６１を
全面的に形成する。このポリイミド膜（１６１はアミド
状態で塗布しその加熱温度を段階的に上げて硬化させて
アミド化する。

次に第６図に示すようにポリイミド樹脂膜αｅをその表
面から全面的にその溶剤の例えはヒドラジンでエツチン
グして絶縁膜（１４１０表面の例えは凸部上面とほぼ一
致するが、少なくとも凹部（１７）を埋め込んでその表
面を平坦化する位置までエツチングして平坦面四を形成
する。

次に第７図に示すようにマスク（１５１を除去し、この
マスク（＋５１の除去によって形成した絶縁膜（［４１
の窓（１４ａ）を通じて上層の配線層１．即ち第２の配
線層側を形成する。この第２の配線層（＋８１も例えば
ＡＩ金属蒸着膜を１．０μｍ程度の厚さに形成しフォト
エツチングによって所定のＡ？ターンに形成し得るもの
である。この場合、この第゛２の配線層α段はポリイミ
ド樹脂膜（１６１によって平坦化された表面（１’Ｊ上
に廷在するものであるので下層の配線層即ち第１の配線
層ａ３と交差する部分においても平坦な面上に形成され
るためにこれに段切れが生ずることがない。なお絶縁膜
住ｚ及び■の６窓（１２ａ）及び（１４ａ）は、夫々上
方に沿って幅広となるテーパー面を形成することによっ
て、各配線層（１３１及びＱ８１の各透孔（１２ａ）及
び（１４ａ）を通じて基体（Ｉｌｌの素子或いは第■の
配線ｔｍ　ｔ＋ａ＋に対する接続部においても段切れの
発生を回避する。

このようにして本発明においては、第１及び第２の配線
層（１３１及び（１８＋を積層して構成するものである
が両者間には絶縁膜■とポリイミド樹脂膜（１６１とに
よる層間絶縁層が介在されるので相互に互いに接続すべ
き部分即ち窓（１４ａ）を有する部分以外においては確
実に両者の絶縁を行なうことができる。

なお上述した例においては、第１及び第２の配線層０３
１及び（１８１による２層の配線構造を有する半導体装
置に本発明を適用した場合であるが２層に限らず３層以
上の多ノー配線構造を有する半導体装置に適用し得る。

光切の効果 上述したように本発明においては、互いに積層される配
線層１１４１に絶縁膜α暑とポリイミド樹脂膜（１６１
とが積層された層間絶縁層が形成されて、両者の１（Ｌ
急曲分離がなされるようにするものであるが、翁に本発
明においては、その両配線層［１３１及びα印を互いに
接続すべき部分における懇（１４ａ）を形成する部分に
おいては微細で高精度の窓開けができる、例えば燐シリ
ケートガラス膜よシなる絶縁膜■の単層構造としたので
この窓（１４ａ）の穿設を微小に高精度に形成すること
ができるものであシ、更に絶縁膜Ｉの表面の凹凸はポリ
イミド樹脂膜ｕ６１の存在によって平坦化されているの
で上層の配線層側といえどもこれを平坦な面に形成する
ことかできるので段切れの発生を回避できる。そして、
このように配線層における段切れが確実に回避されるこ
とによって配＃１！ハターンを充分幅狭に微細に形成す
ることができるので、各配線層の７４ターンを稠密に構
成することができ、半導体集積回路においてその集積密
度を、よシ高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多層配線構造を有する半導体装置の一要
部の拡大断面図、第２図〜第７図は本発明による多層配
線構造を有する半導体装置σ）−例の一製造方法を示す
各工程の要部の路線的拡大断面図である。 （ｌｌｌは半導体基体、ａｚはその表面に形成された絶
縁膜、口３及びＱ８は第１及び第２の配線層、α滲は眉
間絶縁層を構成する絶縁膜、任０は同様の層間絶縁層を
構成するポリイミド樹脂膜、（１４ａ）は絶縁膜０４）
に穿設した配線コンタクト用の窓である。 同　松　隈　秀　盛、、’）＜・・亀１、　”昼。 ヅ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基体上に形成された第１の配線層上に、絶縁膜と
   これの上に形成したポリイミド樹脂膜とよりなる層間絶
   縁層を介して第２の配線層が形成され、上記層間絶縁層
   には、上記第１及び第２の配線層を接続する透孔が穿設
   され該透孔の穿設部においては上記絶縁膜のみによる１
   層構造とされ他部においては上記ポリイミド樹脂膜゛に
   よって上記層間絶縁層の表面が平坦化されてなる多層配
   線構造を有する半導体装置。