JPS60161637A - 電子装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は電子装置特に半導体装置に関し、特にその多層
配線遺体、主にポリイミド系務脂を眉間絶縁膜とするア
ルミニウム系多層配線構体に関するものである。

〔背景技術〕

半導体集積回路装置（ＩＣ，ＬＳＩ等）の高集積化、高
微細化に伴い、その表面部における配線の多層化化はさ
けられないが、特に層間絶縁膜にポリイミド系樹脂等の
有機膜が使われる場合上層と下層の配線間の接近による
耐圧劣化が問題となっていることが本発明者によって明
らとされた。

すなわち、通常の２層配線構造では、第１図に示すよう
にＩＣ素子の形成された基体１の表面絶縁膜２の上に第
１層アルミニウム配線３を形成し、この上に層間絶縁膜
としてポリイミド系樹脂膜４を形成し、そしてその上に
第２層アルミニウム配線５を形成する。一般にはさらに
この上にポリイミド系樹脂膜６を配線保護膜として覆っ
ている。

ポリイミド系樹脂が絶縁膜として使われるのは、有機系
樹脂として耐熱性があり、かつ、常温で流動状態で塗布
できることにより表面の平担化に有利であるとの理由に
よるものである。

上記のような第１層アルミニウム配線と第２層アルミニ
ウム配線との電気的絶縁のための層間絶縁膜としてポリ
イミド系樹脂が使われる場合、ポリイミド系樹脂が低位
の方向にたとえば周辺へ流動する。このことは表面が平
担化し上層の配線を形成するのには好ましいが、その反
面、下Ｎ（第２層）配線３の肩部（端部）の上のポリイ
ミド系樹脂膜に薄い部分７ができる。細い配線の場合は
、配線の上部の絶縁膜も薄くなり、この部分に上層配線
５が重なるとき電気的耐圧の低下となり、製品の信頼性
の低下を来す。

このようなポリイミド系樹脂の流動性による眉間絶縁膜
の局部的薄膜化は、例えば第２図に示すような３層配線
構造における第２層配線３ａの近傍に段差部８があって
その周辺部が低くポリイミド膜がさらに落ち込むような
構造の場合にはいっそう起こり易い。したがってこのよ
うな場合の一つの対策として層間絶縁膜４を通常より厚
くすることで電気的耐圧を保障することが考えられる。

しかし、層間絶縁膜４をあまり厚くすると第２図を参照
し上層配線線５と下層配線３ｂとの電気的導通のための
スルーホール（透孔）９を加工する場合にサイドエッチ
により孔が横方向に広がりやすく、微細加工が困難とな
り、半導体の高集積化の障害となっている。又、スルー
ホールが深くなるため上層の配線のためにアルミニウム
を付着させた場合に孔の肩部１０でのアルミニウムの付
きがわるく断線不良の原因になる等の問題があった。上
記した問題点が本発明者によって明らかとされた。本発
明はこれらの問題にかんがみてなされたものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは多層配線構造において、層
間絶縁膜が局部的に薄膜化することによる電気的特性お
よび信頼性の低下を防止し、より微細な配線構造体を提
供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な一特徴は
、本明ｆｌｌｌ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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。すなわち、
基体の上に第１層配線を形成し、その上にポリイミド系
樹脂からなる層間絶縁膜を介して第２層配線を形成し、
第１層配線の肩部上で眉間絶縁膜が局部的に薄膜化しな
い程度に上記第１層配線に充分に接近し、かつ充分な厚
さを有する他の配線又はダミー配線のごとき突設物を形
成することにより上記層間絶縁膜形成時の流動を上記突
設物により阻止し、第１層積選肩部上での絶縁膜の局部
的薄膜化を防止でき、この部分での耐圧劣化をなくし、
前記目的を達成できる。

〔実施例１〕 第３図は本発明の一実施例を示すものであって。

ポリイミド系樹脂を層間絶縁膜として有するアルミニウ
ム２層配線のパターン配置を示すものである。第４図は
第２図におけるＡ−Ａ’視断面形状を示し、第５図は同
じ＜Ｂ−Ｂ’視視向面形状示す。

同図において前掲第１図と共通構成部分については同じ
指示番号を用いである。

■はシリコン半導体基板で図示されないが通常の製造法
でｐｎ接合を有するトランジスタやダイオードなどの半
導体素子が形成され、その表面は厚さ１．０μｍ程度の
酸化膜（ＳｉＯ□Ｎ）２で覆われ、この酸化膜の一部に
コンタクト用孔があげられ、上記半導体素子に低抵抗接
続する厚さ１〜２μｍのアルミニウム（シリコン等の金
属との合金を含む）配線が下層（第１層）配線３ａ：３
ｂとして形成されている。この下層アルミニウム配線３
ａ、３ｂの上に樹脂濃度１５重景％粘度１０００ｃｐの
急ポリイミドワニスを３００Ｏｒ　ｐｍ、３０ｓｅｃの
条件でスピンナー塗布し、２００℃−３０分、３５０℃
−３０分の熱処理を施すことにより層間絶縁膜４となる
ポリイミド被膜を形成している。

このような条件で形成されたポリイミド被膜は平坦な部
分で厚さｄ＝１．５μｍ程度となる。この後図示されな
い環化ゴム系ホトレジストのパターンを通常の方法で形
成し、このホトレジストをエツチングマスクとしてヒド
ラジンヒトラードとエチレンジアミンの７７３（体積％
）の混合液で３０℃−１２分間エツチングすることによ
りスルーホール（１０）などの開口部分を形成する。こ
の後、上層（第２層）配線用アルミニウム膜を１．５μ
ｍの厚さに形成し、通常のホトエッチ法により上層配線
５（第３図では鎖線をもって示される）を形成する。こ
の上に配線保護膜として層間絶縁膜と同様な方法でプロ
テクション膜６を形成することにより、アルミニウム２
層配線構造体が完成する。

この配線構造体においては、下層アルミニウム配線３ａ
、３ｂの形成と同時にダミー配線１１ａ、１１ｂ、ｌｉ
ｅ、１１ｄ（第３図で斜線ハツチングが施された部分）
が形成されていることがこの発明の特徴とするところで
ある。このダミー配線１１ａ、ｌｌｂ・・・は第３図に
示すように下層配線３ａ、３ｂと上層配線５ａ、５が重
なる場合に配線３ａ、３ｂに近傍に設置することにより
眉間絶縁膜４の上層配線５ａ、５ｂと重なる下層配線３
ａ、３ｂの肩部上の部分が薄膜化するのを防止するよう
になっている。

〔効果〕

以上実施例で述べた本発明によれば下記のようにその効
果が得られる。

本発明を用いれば第４図、第５図を参照しダミー配線１
１ａ、１　ｌ　ｂ−・が下層の配線３ａ、３ｂ・・・に
充分に近接して同じ高さで設けられるため、層間絶縁膜
であるポリイミド樹脂膜が流動状態にあるときに配線端
部で極端に薄くなることを阻止し、上層配線と重なって
も耐圧劣化がそれほど著しく生ずることはない。

このような効果は下層配線とダミー配線との距離によっ
て変化する。この変化の態様は第６図および第７図によ
って説明される。

第７図に示される下層配線３とこれと同じ膜厚トＩのダ
ミー配線１１との間隔をＳとし、配線上のポリイミド膜
の膜厚をＤとした場合、配線端部上のポリイミド膜厚に
との上記Ｓ、Ｄ、Ｈとの関係は第６図により示される。

すなわち、配線間隔Ｓが大きくなるに従い、また配線厚
Ｉ］が大きくなるに従いに／Ｄが小さくなることがわか
る。一方下層配線３とダミー配線１１との距離Ｓを小さ
くするほどに／Ｄの比は大きくなり、本発明の効果によ
り発揮できることがあきらかである。したがって、本発
明の効果を最大限にするためには下層配線とダミー配線
とが同じ程度の厚さでその間隔を加工できる範囲内で狭
くすることが有効である。

このように本発明によれば上下の配線間の絶縁膜の薄膜
化による耐圧劣化を防止でき、したがって製品の信頼性
の向上がはかれるとともに配線レイアラ１−の自由度が
増大するという極めてすぐれた副次効果も得られる。

〔他の実施例〕

第８図は本発明の一実施例を示すものであって、前掲第
２図で示したアルミニウム３層配線構造の断面図である
。同図において第２図と共通の構成部分については同じ
指示番号を用いである。この例では第１層のアルミニウ
ム配線１２の上にＰＳＧ（リンシリケートガラス）等無
機絶縁膜１３が形成され、この上に第２層アルミニウム
配線３ａ、３ｂが設けられ、ＰＳＧ膜１３のスルーホー
ル１４を通して第１ＪＩ配線３ｂに接続する。第２層配
線３ａはスクライブライン１５の近傍にあってＰＳＧ膜
の端部から段差部８を生じ、このため層間絶縁膜である
ポリイミド膜４がスクライブライン１５の方へ流動しや
すく、このため上層（第３層）の配線５が重なる第２層
配線の端部上でポリイミド膜４が薄膜化しやすいことは
前記した通りである。しかし、この配線３に近接してダ
ミー配線１１を設けることにより配１ＩＡ３上のポリイ
ミド膜の薄膜化を有効に防止できる。この場合ダミー配
線１１の端部上でポリイミド膜の薄膜化部分１６を生じ
るが、この場合その上に、上層の配線５が存在したとし
ても、ダミー配線であることにより耐圧不良や短絡等の
心配する必要はない。

以上本発明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で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、 （１）前記実施例については、ダミー配線を設けたが、
配線の一部（例えば上層配線とスルーホールを介して接
続する他の配線）を延長させ、あるいは変形させダミー
配線に代えて同様の効果を得ることができる。

（２）ダミー配線は下層配線にそって全ての領域で形成
してもよく、又、上層配線と重なる部分を特定して下層
配線に近接して設けてもよい。第５図に示すように上層
配線５ａ下層配線３ａに交差するような場合は下層配線
の両側にダミー配線を設ける必要がある。

（３）配線、特に下層配線はアルミニウム（シリコン等
の合金を含む）配線以外に、高不純物ドープシリコン、
高融点全屈（例えばＷ、Ｔａ、Ｍ。

等）、高融点金属シリサイド等の電極材料を使用するこ
とができる。

（４）層間絶縁膜としてはリンガラスを下地として熱処
理をほどこし、ＰＳＧをとかすいわゆるガラスフロー処
理を行い、平担化した上に上層配線層を形成した多層配
線構造にも適用可能でる。

（５）層間絶縁膜としてはポリイミド系以外の有機絶縁
膜、例えばシリコーン樹脂なども利用できる。

〔利用分野〕

以上の説明で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、少なくとも、多層配線構造であって層間絶縁
膜にその形成時に流動性を有する（平坦化が容易な）材
料を使用する全ての構造に適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２層配線構造の一例を示す断面図である。 第２図は、３層配線構造の一例を示す断面図である。 第３図は、本発明の一実施例を示すものであって、２層
配線構造における配線レイアラ１−を示す平面図である
。 第４図は、第３図におけるＡ−Ａ　’視向面図、第５図
は、同じ＜Ｂ−Ｂ’視断面図である。 第６図は、本発明の詳細な説明するための曲線図、 第７図は、同じく断面図である。 第８図は１本発明の他の一実施例を示すものであって、
３層配線構造の断面図である。 １・・・基板、２・・・表面酸化膜、３・・・下層（第
１層）、４・・・層間絶縁膜（ポリイミド系樹脂膜）、
５・・・上層（第２Ｍ）配線、６・・・保護絶縁膜、７
・・・薄膜化部分、８・・・段差部、９・・・スルーホ
ール、１０・・・スルーホール、１１・・・ダミー配線
、１２・・・第１層（下層）配線、１３・・・ＰＳＧ膜
、】４・・・スルーホール、１５・・・スクライブライ
ン、１６・・・薄膜化部。 第　１　図 第　２　図 第　３　図 第　５　図 第　８　図 ７／〜 第　６　図 第　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体の上に第１層配線が形成され、その上に眉間絶
   縁膜を介して第２層配線が形成された多層配線構造体を
   有する電子装置であって、第１層配線の肩部上で眉間絶
   縁膜が局部的に薄膜化しない程度に上記第１層配線に十
   分に接近し、かつ、十分な厚さを有する突設物が形成さ
   れていることを特徴とする電子装置。 ２、上記突設物は上記第１層配線と同一もしくは同一程
   度の厚さをもつ他の配線又はダミー配線である特許請求
   の範囲第１項記載の電子装置。 ３、上記下層配線はアルミニウム又はアルミニウム合金
   からなり、上記層間絶縁膜は有機系絶縁膜である特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の電子装置。 ４、上記有機系絶縁膜はポリイミド系樹脂膜である特許
   請求の範囲第３項記載の電子装置。 ５、上記第１層配線はポリシリコン高融点金属又はその
   シリコン化合物からなり、上記層間絶縁膜は少なくとも
   第１層配線を構成する物質の融点より低い温度で流動性
   を有するとともに第２層配線形成までの間で膜流動工程
   を経るものである特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の電子装置。