JPS60128641A - 多層配線 - 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、多層配線技術に適用して有効な技術に関する
ものであり、特に、半導体集積回路装置（以下、ＩＣと
いう）を複数配置しそれらの相互配線を施すことのでき
る基板の多層配線技術に適用して有効な技術に関するも
のである。

〔背景技術〕

大記憶容量を有するために、一つの基板上に複数のＩＣ
１たとえばダイナミ１．り型ランダムアクセスメモリ　
（以下、ＤＲＡＭという）な配置し、それらを相互に電
気的に接続してなる回路装置が提案されている（特開昭
５４−７３５６４号公報等）。

この回路装置を構成する基板は、シリコン材料からなっ
ており、その上面部には絶縁層と導電層とが交互に重な
り合い複数層をなす多層配線構造が高集積化のために採
用されている。

かかる技術における検討の結果、本発明者は、ＩＣの動
作速度の向上に対応して回路装置の充分な高速化を図る
ことができないであろうという問題点を見い出した。

本発明者は、この問題点が、以下に述べる原因によって
生じるであろうと考察している。

例えば、２層配線構造を採用してなる回路装置において
、各導電層すなわち、各配線には、一般的にアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金が使用されている。このため
に、第１層目の配線の膜厚は、第１層目の配線により誘
発される急峻な段差形状を有する段差部によって第２層
目の配線の被着性を低下させないように、２〔μｍ〕程
度以下にする必要がある。そして、第１層目の配線幅は
、高集積化のために、動作時間を向上するのに必要な充
分な寸法を得ることができない。従って、特Ｋ、ＩＣ間
等を電気的に接続する第１層目の配線において、前記の
ようＫ、回路装置の充分な高速化を図るのに必要な低い
抵抗値を得ることができないからである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、絶縁層と導電層とが交互に重なり合い
複数層をなす多層配線部材において、少なくとも所定の
導電層の抵抗値を低減することが可能な技術手段を提供
することＫある。

本発明の他の目的は、前記多層配線部材の動作速度を向
上することが可能な技術手段を提供することＫある。

本発明の仙の目的は、前記多層配線部材の集積度を向上
することが可能な技術手段を提供することにある。

本発明のさらにもう一つの他の目的は、複数のＩＣを具
備し１回路装置を構成する多層配線部材の動作速度、集
積度またはそれら両者の何上をすることが可能な技術手
段を提供することにある。

本発明の前記ならびて他の目的と新規な特徴は、本明細
書の記述および添付した図面によって明らかになるであ
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
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、回路装置を構成する多層配線部材において、
了ルミニウムまたはアルミニウム合金の４電性材料に代
えて、それよりも低い抵抗値の銅または銅合金の導電性
材料によって形成される第１導電層と、それを保護する
ために、アルミニウムまたはアルミニウム合金の導電性
材料によって第１導電層を包むように形成される第２尋
電層とにより導電層を構成することによって、導電層の
抵抗値が低減されるという作用で、アルミニウムまたは
アルミニウム合金の形成技術を用いて回路装置の動作速
度を向上することができる。

以下、本発明の構成について、実施例とともに説明する
。なお、全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付して、そのくり返しの説明は省絡する。

〔実施例〕

本実施例は、２層配線構造を採用する多層配線部材を用
いて回路装置を構成した場合について、その説明をする
。

第１図は、本発明を説明するための多層配線部材に複数
のＩＣを具備して構成されてなる回路装置の概観を示す
斜視図である。なお、第１図において、その図面を見易
くするべく配線を外部雰囲気から保護するための保護層
、第１層目の配線と第２層目の配線とを絶縁するための
絶縁層等の絶縁層は示していない。

第１図に訃いて、１は例えば単結晶シリコン。

多結晶シリコン、シリコン合金等のシリコン材料によっ
て構成された基板であり、多層配線部材な宿成し、さら
に回路装置を構成するためのものである。この基板ｌは
、後述するＩＣと同等の熱膨張係数を有している。２人
は基板１上部に所定のパターンにより構成されて設けら
れた第１層目の配線、２Ｂは配線２人を介して基板１上
部に所定のパターンにより構成されて設けられた第２層
目の配線であり、後述するポンディングパッドとＩＣと
を電気的に接続し、またはＩＣ相互を電気的に接続して
回路装置を構成するためのものである。３は基板ｌの周
辺部に複数設けられたボンデインクパッド（外部端子）
であり、回路装置とその外部装置とを電気的和接続する
ためのものである０ 多層配線部材は、主として基板ｌ、配置２Ａ。

２Ｂ、ポンディングパッド３、第１図には図示されてい
ないが絶縁層および保廁層によって構成されている。

４Ａ、４Ｂは配線２Ａ、２Ｅの所定部と電気的に接続し
て基板１の上部に複数具備されたＩＣであり、大容量の
回路装置を構成するためのものである。４Ａは記憶機能
を有する例えばＤＲＡＭであり、４Ｂは中央演算処理装
置等を備えたＩＣである。ＩＣ４Ａ、４Ｂは、そのボン
ディンダバノドとハンダ等の導電性材料を介して、配線
２Ａ。

２Ｂと電気的忙接続されている。

第２図は、第１層目の配線部たは第２層目の配線の具体
的な構成を示す多層配線部材の要部断面図である。

第２図において、５は基板１上面部を覆うように設けら
れた絶縁層であり、基板ｌと電気的な分離をするための
ものである。２Ｃは基板ｌ上部に絶縁膜、後述するアル
ミニウムまたはアルミニウム合金の導電性材料を介して
所定のパターンで設けられた導電層であり、第１層目の
配線を構成するためのものである。この導電層２Ｃは、
アルミニウムまたはアルミニウム合金よりも低い抵抗値
（約２分の１）を有する銅または銅合金の導電性材料に
よって形成されている。２Ｄは導電層２Ｃを包むように
して設けられた導電層であり、第１層目の配線を構成す
るためのものである。この導電層２Ｄは、銅または銅合
金を使用した導電層２Ｃの耐腐食性ならびに第１層目の
配線の絶縁層への被着性な向上させるためのものである
。第１ｆｒｉ目の配線２人は、導電層２Ｃと導電層２Ｄ
とによって構成されている。６は第１層目の配線２Ａを
覆うように設けられた絶縁層であり、第１層目の配、１
１２Ａと後述する第２層目の配線とを電気的に分離する
ためのものである。７は第１層目の配線２Ａの所定上部
の絶縁層６を選択的に除去して設けられた接続孔であり
、第１層目の配線２人と後述する第２層目の配線とを電
気的に接続するためのものである。２Ｅは接続孔７を介
して第１層目の配線２人と電気的に接続し、絶縁層６上
部に後述するアルミニウムまたはアルミニウム合金の導
電性材料を介して所定のパターンで設けられた導電層で
あり、第２層目の配線を構成するためのものである。こ
れは、前記導電層２Ｃと同様に、鏑または銅合金の導電
性材料によって形成されている。２Ｆは導電層２Ｅを包
むようにして設けられた導電層であり、第２層目の配線
を構成するためのものである。これは、前記導電層２Ｄ
と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の導電
性材料によって形成されている。第２層目の配線２Ｂは
、導電層２Ｅと導電層２ＦとＫよって構成されている。

８は第１層目の配線２人と第２層目の配線２Ｂとの電気
的な接続部である。９は第２層目の配線２Ｂ上部を覆う
ように設けられた保護層であり、主として第２層目の配
線２Ｂを外部膠囲気から保睦するためのものであ私。

次に、本実施例の具体的な製造方法を説明する。

第３図反型第６図は、本発明の実施例の製造方法を説明
するための冬製造工程における多層配線部材の要部断面
図である。

まず、基板ｌを用意する。この基板１の上部に絶縁層５
を形成する。これは、熱酸化技術または化学的気相析出
（以下、ＣＶＤという）技術による酸化シリコン層を用
いればよい。そして、例えばフォトレジスト層１０を形
成し、第１Ｎ目の配線が形成されるべき領域の前記フォ
トレジスト層ｉｏを選択的に除去する。この後、第３図
に示すように、リフトオフ技術を用い第１層目の配線が
形成されるべき領域の絶縁層５上部に第１層目の配線２
人と、それ以外の７オトレジヌト層１Ｏ上部に第１層目
の配ｍ２Ａを形成する。これは、垂直蒸着技術な用い、
例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電性材
料によって形成された導電層２Ｄを１０００〜２０００
（Ａ：ｌ程度の膜厚で形成する。そして、導電層２Ｄの
上面部に垂直蒸着技術を用い、銅または銅合金の導電性
材料によっテ形成された導電層２０層を］ｓ　０００〜
Ｉ　５ｏｏｏｔＵ〕程度の膜厚で形成する。さらに、導
電層２Ｃ上面部を覆うようＫ、垂直蒸着技術を用いアル
ミニウムまたはアルミニウム合金の導電性材料によって
形成された導電層２Ｄを１０００〜２０００１：Ａ］程
度の膜厚で形成する。これによって、第１層目の配線２
人は、導電層２Ｄが導電層２Ｃを包むように形成される
。

第３図に示す工程の後に、第１層目の配線２人となるべ
き以外の第１層目の配線２人を７オトレジスト層１０の
選択的な除去によって除去する。

この後、第１層目の配線２Ａを覆うように、全面に絶縁
層６を形成する。これは、例えばバイアススパッタ技術
による酸化シリコン層を３００００〜４００００［Ａ）
程度の膜厚で形成すればよい。そして、第４図に示すよ
うに第１層目の配線２人の所定上部の絶縁層６を選択的
に除去し、接続孔７を形成する。これは、例えば等方性
エツチングを用いれば、接続孔７はその急峻な段差形状
が緩和され、後の工程で形成される第２層目の配線の接
続（ｔ７部分における被着性は、良好なものとなる。

第４図に示す工程の後に１第５図に示すように、リフト
オフ技術を用い、前記第１層目の配線２Ａと同様に、接
続孔７を介して所定の第１層目の配線２人と電気的に接
続するようＫ、導電層２Ｅ。

２Ｆによる第２層目の配ａ２Ｂを形成する。

第５図圧示す工程の後に、第２層目の配線２Ｂを覆うよ
うＫ、保護層９を形成する。これは、例えばバイアスス
パッタ技術による酸化シリコン層を３００００〜４ｏｏ
ｏｏ［人〕程度の膜厚で形成すればよい。この後に、水
素ガス雰囲気中で高温アニールを施すことにより、８Ｆ
ＩＪ６図に示すように、第１層目の配線２Ａおよび第２
層目の配線２Ｂの導電層２Ｃ，２Ｅ、２Ｄ、２Ｆがそれ
らの接続部８において合金化される。これによって、接
続部８の電気抵抗は低下する。

これら一連の製造工程によって、本実施例の多層配線部
材は完成する。

なお、この多層配線部材にＩＣを装着させる場合は、第
１層目の配線２への所定上部の絶縁層６および保護層９
ま。たは、第２層目の配線２Ｂの所定上部の保護層９を
選択的に除去して開口部を形成し、ハンダ等の導電性材
料を介在させればよい。

そして、第１図ておいても図示していないが、キヤ、ノ
ブ等の封止部材知よってＩＣ，多層配線部材を封止する
ことによって、大容量の回路装置は完成する。

〔効　果〕

多層配線部材において、以下の効果な得ることができる
。

（１）配線を銅または銅合金の導電性材料てよって形成
したことにより、その抵抗率がアルミニウムまたはアル
ミニウムの導電性材料の抵抗率より小さいという作用で
、前記配線の抵抗値を低減できるという効果が得られる
。

（２）前記（１）Ｋより、配線の抵抗値を低減できると
いう作用で、多層配線部材を用いた回路装置の動作速度
を向上することができるという効果が得られる。

（３）前記Ｆｉ＋により、配線の抵抗値を低減できると
いう作用で、多層配線部材の配線の断面積、長さを縮小
することができ、その集積度を向上することができると
いう効果が得られる。

（４）　前記（３）により、多層配線部材の集状度を向
上することかできるという作用で、配線長を縮小でき、
多層配線部材を用いた回路装置の動作速度をさらに向上
することができるという効果が得られる。

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、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において、
種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、＾１■記実施例は第１層目の配線と第２層目の
配線とに銅または銅合金の導電性材料を用いたが、第１
層目の配線のみに設けてもよい。また、前記実施例は導
電性材料として銅または銅合金を用いたが、特に、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金よりも低い抵抗値を有
していればそれ以外のものでもよい。１だ、前記実施例
は２層配線借造の多層配線部材について説明したが、３
層もしくはそれ以上の配線構造であってもよい。さらに
、前記実施例は、基板としてシリコン材料を用いたが、
ＩＣと熱膨張率の近いものであればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の詳細な説明するための多層配線部材
に複数のＩＣを具備して構成されてなる回路装置の斜視
図、 第２図は、本発明の詳細な説明するための多層配線部材
の要部断面図、 第３図乃至第６図は、本発明の実施例の具体的な製造方
法を説明するための各製造工程における多層配線部材の
要部断面図である。 ｌ・・・基板、２Ａ、２Ｂ・・・配線、２Ｃ乃至２Ｆ・
・導電性材料、３・・・ボンディングパ・ソド、４・・
ＩＣ。 ５・・・絶縁膜、６・・・絶縁層、７・・・接続孔、８
・・接続部、９・・・保護層。 第　１　図 第　２　図 第　３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １５　基板上面部に導電層と絶縁層とが交互に重なり合
   い複数層をなす多層配線部材であって、所定の前記導電
   層が、第１の導電性材料で形成された第１導電層と、該
   第４導電層を前記第１の導性材料と異１よる第２の導電
   性材料で包むように形成された第２導電層とによって構
   成されてなることを特徴とする多層配線。 ２、Ｍ記第１尋電層は、銅または銅合金の導電性材料に
   よって構成されてｉｚることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の多層配線。 ８、ＩＩＩ記第２導屯層は、アルミニウムまたはアルミ
   ニウム合金の導電性材料によって構成されてなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多層配線。 仝、前記多層配線部材は、その上面に半導体集積回路装
   置を複数個具備し、導電層によってそれらを電気的に接
   続し、回路装置を構成するためのものであることを特徴
   とする特許請求のｆｉ！囲第１項記載の多層配線。 ５、前記基板は、シリコン材料によって構成された基板
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多
   層配線。