JPS61112349A

JPS61112349A - 半導体集積回路装置

Info

Publication number: JPS61112349A
Application number: JP23310784A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Itagaki; 板垣　達夫; Fumiyuki Kanai; 史幸金井; Toshifumi Takeda; 敏文竹田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1984-11-07
Publication date: 1986-05-30

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、複数の導電層の間を絶縁する技術に関するも
のであり、特に半導体集積回路装置に設けられる絶縁膜
の平坦化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〕

半導体集積回路装置ＩＩ（ＩＣ）は、その高集積化。

高速度化が進むに伴って、導電層および絶縁膜をそれら
を交互に複数層重ねて多層に構成する傾向にある。導電
層および絶縁膜が多層になるに従って、導電層間に設け
られる絶縁膜の平坦化が重要な技術的７ａ題となる。こ
れは、絶縁膜の凹凸が大きいとアルミニウムの段差被着
性が良好でないために、アルミニウムからなる導電層の
断線を生じるからである。前記段差を緩和するために良
好に平坦化を行なうことのできる有機物によって導電層
間の絶縁膜を形成する技術が知られている。

本発明者は、前記有機物を用いて形成した絶縁膜を検討
した結果、有機物は分子樒造があらく良好な耐湿性を得
ることが困難であるので、８電層を水分から保護するこ
とが難しいという問題点を見い出した。

なお、心電層間に設けられる絶縁膜を有機物を用いて形
成する技術については、工業調査会発行「電子材料Ｊ、
１９８４年６月号、Ｐ７５乃至Ｐ７６に記載されている
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、心電層間に設けられる絶縁膜の耐湿性
および平坦性を向上することが可能な技術を提供するこ
とにある。

なお、本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにな
るであろう。

〔発明の概要〕

本願によっ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、以下のとおりである。

すなわち、有機物からなる第１絶縁膜と、その次に本発
明の構成について、実施例とともに説明する。

なお、実施例を説明するための全図において。

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、省略する。

〔実施例■〕

第１図は、本発明の実施例■のＩＣの要部断面図である
。

第１図において、１はＰ−型単結晶シリコンからなる半
導体基板であり、その所定の主面部にフィールド絶縁膜
２と、Ｐ０型チャネルストッパ領域３とが設けである。

４はＭＩＳＦＥＴであり、ゲート絶縁膜５、ゲート電極
６．ソース領域またはドレイン領域として用いられるｎ
４″型半導体領域７およびゲート電極６の下のチャネル
領域（半導体基板１）とから構成しである。ゲート電極
６は、他のＭＩＳＦＥＴのソース領域またはドレイン領
域（図示していない）に電気的に、接続しである。　　
　　　　　　　　　　　１ぐ、８はシリコン酸化膜から
なる絶縁膜であり、ゲート電極６を覆って半導体基板１
上の全面に設けである。

９は導電層であり、絶縁膜８上を延在して設けである。

導電層９Ａは、一端が接続孔１０を通してＭＩＳＦＥＴ
４の一方の半導体領域６に電気的に接続され、他端が他
のＭＩＳＦＥＴのゲート電極に電気的に接続しである。

導電層９Ｂは、一端が接続孔１０を通してＭＩＳＦＥＴ
４の前記と異なる半導体領域６に電気的に接続され、他
端がＶｓｓ電位（例えばＯ（Ｖｌ　）の電源に接続しで
ある。導電層９は、蒸着によって得たシリコンを含有す
るアルミニウムを用い、０．４〜１μｍ程度の膜厚に形
成しである。

１１は絶縁膜であり、導電層９を覆って絶縁膜８の全面
に設けである。絶縁膜１１は、無機物絶縁膜１１Ａとこ
の上に設けた有機物絶縁膜１１Ｂ、さらにその上に設け
た無機物絶縁膜ｔｔＣとによって構成しである。

絶縁膜１１Ａは１本実施例では、ＣＶＤ技術によって得
たシリコン酸化膜を用い、０．２〔μｍ〕程度の膜厚に
形成しである。この絶縁膜１１Ａは。

導電層９の表面に不要に形成されるヒロックによって絶
縁膜１１の絶縁破壊耐圧が低下するのを防止するための
ものである。前記ヒロックは、製造工程中に導電層９に
加わる熱、あるいはエレクトロマイグレーションによっ
て形成される微小な突起物である。

絶縁膜ｌＩＢは、有機物１例えばポリイミドを回転塗布
機によって絶縁膜１１Ａ上に塗布し、絶縁膜１１Ａの上
における膜厚が０．４〜０．５〔μｍ〕程度になるよう
に形成したものである。この絶縁膜１１Ｂによって芯型
！９の間の曲部を良好に埋め込むことができるので、絶
縁膜１１の上面を平坦に形成することができる。

絶縁膜１１Ｃは、本実施例では機械的強度を良好なもの
とするために、スパッタ技術によって得たシリコン酸化
膜を用い、膜厚を１００００　（Ａ３程度に形成しであ
る。絶縁膜１１Ｇにスパッタ技術によって得たシリコン
酸化膜を用い、またその膜厚を１　〔μｍ〕程度の膜厚
にしたことによって、前記絶縁膜１１Ｂの熱膨張に対す
る絶縁膜１１Ｃの機械的強度を充分なものとすることが
できる。

また、有機物からなる絶縁膜１１Ｂ上に無機物からなる
緻密な絶縁膜１１Ｇを設けたので、絶縁膜１１の耐湿性
を良好なものにできる。

１２は導′に層であり、絶縁膜ｌｌ上に延在して設けで
ある。導電１１２Ａは、一端が接続孔１３を通して心電
層９Ａと電気的に接続されており。

他端がＶｃｃ電位（例えば５（Ｖ））の電源に接続しで
ある。導電層１２は、恭着技術によって得たシリコンを
含有するアルミニウムを用い、その膜厚を１　〔μｍ〕
程度に形成しである。アルミニウムは、融点が６７０〔
℃〕程度であるが、アルミニウムが絶縁膜ｌｌ上に被着
する際の温度は、３００（’Ｃ）程度である。したがっ
て、心電層１２を形成する際の熟によって前記絶縁膜ｌ
ＩＢが膨張し、絶縁膜１１Ｇにクラックを発生させるよ
うなことはない。

製造工程中に絶縁膜１１Ｂに加わる熱が３００〔℃〕程
度以下であれば、その熱によって絶縁膜１１Ｂが膨張し
、絶縁膜ＩＬＣにクラックを発生・　させるようなこと
はない。

一方、導電層１２は、絶縁膜１１を平坦化したことによ
って、絶縁膜１１の段差部における断線あるいはくびれ
を防止、少なくとも低減することができる。このことか
ら、導電層１２の抵抗値を低減することができる。また
、絶縁膜１１の段差部において、その段差を平坦化しで
あるので、導電層１２を形成するエツチング工程中に、
導電層゛１２とそれに隣接する導電層１２との間に不要
な導電層が残存するのを防止できる。このことから。

導電層１２とそれに隣接する心電層１２の間が短絡する
のを防止できる。

１４は保護膜であり、導？ｉ！層１２を覆って絶縁膜１
１の上に設けである。保護膜１４は、有機物からなる保
護膜１４Ａと、その上の無機物からなる保護膜１４Ｂと
で構成しである。保護膜１４Ａは、本実施例ではポリイ
ミドを用い、絶縁膜１１上における膜厚が１　〔μｍ〕
程度になるように形成しである。保護膜１１Ｂは、スパ
ッタ技術によって得たシリコン酸化膜を用い１　〔μｍ
〕程度の膜厚になるように形成しである。保護膜１４Ｂ
によって心電層Ｉ２の間を良好に埋め込むことができる
ので、保護膜１４の上面を平坦化して形成することがで
きる。保護膜１４Ｂを保護膜１４Ａの上に−設けたこと
によって、保護膜１４の耐湿性を良好なものとすること
ができる。

〔実施例■〕

実施例■は、主として導電層９相互間の四部に有機物か
らなる絶縁膜を設けて絶縁膜１１を構成した実施例につ
いて説明する。

第２図は、本発明の実施例■のｒｃの要部の断面図であ
る。

第２図においての絶縁膜１１は、絶縁膜１１Ａ。

１１Ｃおよび１１Ｄからなる。絶縁膜１１０は、有機物
、例えばポリイミド系樹脂からなり、主に導電層９相互
間の四部に設けである。絶縁膜１１Ｄは、有機物を回転
塗布機によって導電層９を覆うように塗布した後、接続
孔１３が設けられる部分の絶縁膜１１Ａが露出する程度
に前記有機物を途中まで除去して形成したものである。

接続孔１３が設けられる部分の絶縁膜１１Ａの上面に絶
縁膜１１Ｃを被でして形成することができる。絶縁膜１
１ＡとＩＩＣとは、同様の無機物によって形成しである
ので、接続孔１３を形成する際のエツチングガスの交換
を不要にできる。

〔実施例■〕

実施例■は、前記実施例■および■の絶縁膜１１Ａを不
要にして絶縁膜１１を構成した実施例について説明する
。

第３図は１本発明の実施例■のＩＣの要部の断面図であ
る。

第３図において、絶縁膜１１は、絶縁膜１１ＤとＩＩＥ
とからなる。絶縁膜ｌＩＥは、絶縁膜ＬＩＤおよび心電
層９の上に設けてあり、１．２〔μｍ〕程度の膜厚を有
している。絶縁膜１１Ｅは、機械的強度を良好なものと
するために、スパッタ技術によって得たシリコン酸化膜
を用いて形成しである。

絶縁膜１１は、心電層９表面のヒロックによる絶縁破壊
耐圧の低下を絶縁膜ＬＩＥの膜厚で補うことができるの
で、実施例Ｉにおける絶縁膜ＨＡを不要にできる。

本実施例のＩＣでは、心電層１２より上層の導電層を備
えていない。しかし、絶縁膜（保護膜）Ｉ４の上に第４
層目の導電層、さらにｆｉ５５層目の導電層を設けると
きには、それら第４層目の導電層と第５層目の心電層と
の間に前記絶縁膜１１あるいは１４と同様の絶縁膜を設
ける。第５層目以上の導電層を設けるときにも同様にす
る。

例えば、第４Ｆ！ｊ目の導電層と第５層目の導電層との
間の絶縁膜は、まず無機物からなる第１絶縁膜を０．２
〔μｍ〕程度の膜厚に形成する。次に、有機物からなる
第２絶縁膜を第１絶縁膜上に１．０乃至１．５〔μｍ〕
程度の膜厚に形成する。さらに、無機物からなる第３絶
縁膜を第２絶縁膜上に１　〔μｍ〕程度の膜厚に形成す
る。この第３絶縁膜の膜厚を１．２〔μｍ〕程度に形成
すれば前記第１絶縁膜を設ける必要がなくなるのは、前
記絶縁膜１１と同様である。

〔効果〕

本願によって開示された新規な技術によれば、以下の効
果を得ることができる。

（１）導電層を覆う絶縁膜を有機物からなる第１絶縁膜
と、その上の無機物からなる第２絶縁膜とで構成したこ
とにより、前記絶縁膜を平坦化することができる。

（２）前記（１）により、絶縁膜上を延在する導電層が
、前記絶縁膜の段差部において断線あるいはくびれで形
成されるのを防止、少なくとも低減することができる。

（３）前記（２）により、絶縁膜上を延在する導電層の
抵抗値を低減することができる。

（４）前記（１）により、前記絶縁膜の段差部において
、絶縁膜上を延在する導電層を形成するエツチング工程
中に心電層とそれに隣接する心電層との間に不要な導電
層が残存するのを防止できるので、導電層間の短絡を防
止できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例　　　　
　、ぐ、にもとづき具体的に説明したが、本発明は前記
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形可能であることはいうまでもな
い。

例えば、本発明は、単結晶シリコンからなる配線基板に
複数のチップを配置し、それら複数のチップを電気的に
接続して構成した半導体集積回路装置の絶縁膜に適用で
きる。

本発明は、半導体集積回路装置に限らず、多層の導電層
を積層してなる配線層を有するものであれば適用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例■のＩＣの要部の断面図、第２図は、本発明の実施例■のＩＣの要部断面図、第３図は１本発明の実施例■のＩＣの要部の断面図であ
る。図中、■・・半導体基板、２・・・フィールド絶縁膜。３・・チャネルスｌ−ツバ領域、４・・・ＭＩＳＦＥＴ
、５・・・ゲート絶縁膜、６・・・ゲート電極、７・・
・半導体領域、８，１１．’１１Ａ、１１’Ｂ、１１Ｃ
，ＩＩＤ。ＬＩＥ・・・絶縁膜、９．９Ａ、９Ｂ、１２．１２Ａ・
・・導電層、１０．１３・・・接続孔、１４，１４Ａ。１４Ｂ・・・保護膜。第　　１　　図第　　２　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、基板の上を延在する導電層と、該導電層を覆う絶縁
膜とを備えた半導体集積回路装置であって、前記絶縁膜
は、有機物からなる第１絶縁膜と、第１絶縁膜の上の無
機物からなる第２絶縁膜とを備えていることを特徴とす
る半導体集積回路。２、前記第１絶縁膜は、第２絶縁膜の上面を平坦化する
ためのものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体集積回路装置。３、前記第１絶縁膜は、ポリイミド膜であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
集積回路装置。４、前記第１導電層は、２層目以上の導電層であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載のい
ずれかの半導体集積回路装置。