JPS61152038A - 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、多層配線に関し、特に半導体装置に好適な多
層配線構造に関するものである。

〔背景技術〕

従来、集積回路、大規模集積回路などの半導体装置にお
いて、基板上の第１層目のＡ２配線上に層間絶縁膜とし
てＣＶＤ　（Ｃｈｅｒｒ＋＋ｃａｌ　ＶａｐｏｕｒＤｊ
ｐｏｓ目ｉｏｎ　）法による絶縁膜（たとえばりんシリ
ケートガラス（ＰＳＧ）膜）やスノくツタ蒸着法による
絶縁膜（たとえばＳｉｏ２膜）を形成する（工業調査会
発行電子科１９８３年１１月号別冊。

昭和５８年１１月１５日発行ｐ６９〜ｐ７４）。

しかし、配線パターンの下地段差形状（第１層目の７Ｂ
配線を形成したときの表面形状）がそのまま保存された
形で、その上層の層間絶縁膜が形成される。このため上
層配線の微細加工ができない。

そこで、第１層目のＡｊＩ配線上にＣＶＤ法による絶縁
膜たとえばＰＳＧ膜を形成した後、その配縁パターンの
段差形状をなくすために塗布絶縁膜たとえばスピンオン
グラス（ポリラダーオルガノシロキサン）膜を形成して
平坦化することが考えられるが、これＫよると、塗布絶
縁膜を相当厚く塗布して始めて平坦化されるもので層間
絶縁膜全体が厚くなりすぎて好ましくない。

従って、第１層目ＡＩｔ配線上に、層間絶縁膜としＣＣ
ＶＤ法による絶縁膜を形成せずに直接ポリイミド系樹脂
を塗布することが提案されている。

これによると、眉間絶縁膜の膜厚を厚くしなくても平坦
性は良くなるが１次のような問題点を有する。

一般に、配線幅が広い方が、狭い方よりも配線上の眉間
絶縁膜が厚くなりすぎ、また配線が密集している部分は
配線が粗な部分に比べ層間絶縁膜の厚さが厚くなる。こ
のように配線幅によっ℃も。

配線が密集している部分が、粗な部分であるかによっ又
も、配想上の眉間絶縁膜の厚さが異なる。

このためスルーホール形成に当り、眉間絶縁膜に対する
エツチング量が場所により異なること罠より、スルーホ
ールの形成が困難となる。従って微細化多層配線の形成
が困難である。

し発明の目的〕 本発明の目的は、層間絶縁膜である塗布絶縁膜の表面な
略平坦化するようＫすると共Ｋ、配線上の塗布絶縁膜の
厚さを一定としスルーホールの微細加工を容易にするよ
うにし、もって信頼度の高い＠細化多層配線の形成をも
容易に実現できる多Ｐｉ配線を提供することにあろう また本発明の他の目的は、配・線容量の小さい配線が得
られる多層配線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特徴は、
本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願ＫＮ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、上下層の配線間の眉間絶縁膜として塗布絶縁
膜を形成し曵なる多層配線構造におい工。

前記塗布絶縁膜の表面が略平坦化され、かつ配線上の前
記塗布絶ｆ＃嘆の厚さが一定となるように、配線として
、絶縁体の擬似配線を併用し、又は／及びスリットを形
成した配線を併用し工配線パターンの凹凸形状なそろえ
、前記塗布絶縁膜の表面が略平坦化され、かつ配線上の
前記塗布絶縁膜の厚さが一定となるよ５Ｋしたもので、
スルーホールの微細加工を容易とし、また配線容量を小
さくし、もって信頼度の高い微細化多層配線の実現を容
易にするものである。

〔実施例〕

第１図は本発明による多層配線の一実施例を示し、特に
ＭＯＳ　　ＬＳＩに適用した場合を示している。第１図
を用いて本発明を以下説明する。

まず、Ｐ形シリコン基板１上に素子分離用領域にフィー
ルド絶縁膜２を形成しアクティブ領域ＫＭＯ８素子を構
成する。このＭＯ８素子のソース（又はドレイン）領域
を構成するＮ＋拡散層３のみが図示され℃いる。この後
全面にＣＶＤ法によりＰＳＧ膜を形成し、更にこれを高
温でリフローしてなる絶縁膜（ＰＳＧＩｉｉ）４を形成
する。このリフローにより絶縁膜４０表面は略平坦化さ
れる。

次に絶縁膜４をエツチングし工コンタクトホール５を形
成した後スパッタ蒸着法によりＡＩ−膜を全面に形成し
、これをバターニングして図示の如く第１層目のＡｎ配
線６を形成する。

ところで、図示ではｍ１層目のＡ２配線６０ノ（ターン
の凹凸形状（段差形状）がそろっていな〜・ので、配線
ピッチや配線幅（図示では特に配線ピッチ）が一定でな
く、このためポリイミド系樹脂を所望の厚さに塗布し℃
もそのポリイミド系樹脂膜の表面が平坦化されず、又Ａ
Ｌ配線６上のポリイミド系樹脂膜の厚さも場所により異
なり一定とならない。

そこで、ＣＶＤ法によりＰＳＧ膜を全面に形成し、これ
をパターニングし℃図示の如＜ＰＳＧ膜による擬似配線
７をＡｎ配線６と平行し℃配設する。この擬似配＄７は
絶縁体で形成されていればよい。また擬似配Ｉｍ！７の
形成は、Ａｎ配＠６の形成前に行なり℃もよく、この場
合下地絶縁膜４はＰＳＧ膜以外の絶縁膜でもよく、擬似
配＠７を下地絶縁膜４と同時Ｋ又は別個に形成し工もよ
い。

この擬似配線７の形成箇所は、八ぶ配線６および擬似配
線７上に形成されるポリイミド系樹脂８０表面形状が略
平坦化され、かつＡｎ配＠６上のボリイミド系樹脂膜８
の厚さが一定となるように必要に応じて適当な箇所にＡ
２配線６と平行して配設される。図示では配線（Ａｎ配
線６と擬似配線７とからなる）が略等ピッチになるよう
にしである。

このように配線として、ＡＡａａＭ６の他ＫＭ似配線７
を併用することにより配線パターンの凹凸形状をえろえ
た５えで、ポリイミド系樹脂をスピンコード法により全
面に塗布し℃所望の厚さのポリイミド系樹脂膜（塗布絶
縁１１４）　８１’形成する。

この所望の厚さでポリイミド系樹脂膜８の表面が略平坦
化され、かつ）１配線６上のポリイミド系樹脂ａ１８の
厚さも一定となる。このＡｊｌ配線６上のポリイミド系
樹脂膜の厚さが場所忙よらず一定となることから、スル
ーホール９のエツチングが容易に行なえ、スルーホール
９の微細加工がきわめて容易となる。スルーホール９を
形成した後。

第２層目のｋＸ配ｌ１Ｉｉ１１０を形成する。

多層配線にｇける層間絶縁膜としての塗布絶縁膜である
ポリイミド系樹脂＆［８の表面が略平坦化されているの
で、第２層目のＡＪ配＠１０に対し、擬似配線を前述し
たと同様に併設したうえで、２層目のポリイミド系樹脂
膜を形成することにより、この２層目のポリイミド系樹
脂膜の表面形状が略平坦化され、また配＄１１０上の２
層目ポリイミド系樹脂膜の厚さが一定となり、スルーホ
ールも前述したと同様に容易に形成できる。以下、前述
したと同様にし１次々と上層配線が形成されることにな
り、ＷＬ細化多層配線が可能になる。

以上のように構成される多層配線構造によれば、ポリイ
ミド系樹脂膜８（塗布絶縁ＩＩＩ）のように層間絶縁膜
上が略平坦化されるため、従来に比べ。

上層配線の５ねりがきわめて小さくなり、従って上下層
のＡＩＬ配線の対向面積が小さくなり配線容量の小さい
配線が得られる。更にＡＪ配線が第ｎ層まであるとして
、第凰層目（ｉ＝＝１．２．・・・。

ｎ−１）のＡ２配線たとえば第１層目のＡＩ−配線６に
密集している部分と粗な部分があるとすると、従来密集
している配線部分の眉間絶縁膜としてのポリイミド系４
！ｆ脂膜の厚さは厚くなり、祖な配線部分上のポリイミ
ド系！Ｍ脂膜は薄くなるのに対し℃、本発明では、配線
としてたとえば擬似配線７を併用して、これらＡ４配線
６と擬似配線７からなる配線のピッチを略等しくり、−
Ｃ配線パターンの凹凸形状をそろえるので、粗な配ｍｍ
分上のポリイミド系樹脂ｆｉ８の厚さを従来より厚くで
きるので、この点からも配線容量を小さくできる。

また第ｉ層目のＡ１．配線に粗な配線部分と密集配線部
分とがあったとじ又も、前述した絶縁体の擬似配線を適
度な位置に配設し、この擬似配線の併用により配線パタ
ーンの凹凸形状をそろえることができる。従って、祖な
Ａｎ配麿部分や密集しているＡｆｆｉ配ＩＮ８！部分か
あり工も祖なＡ２配線と密集しているＡＩｔ配線の周囲
状況を擬似配線の併用により一様にそろえることができ
、眉間絶ａｍとしてのポリイミド系樹脂膜の表面を略平
坦化させることができると共に％ＡＪ配線上のポリイミ
ド系樹脂膜の厚さを一定とすることができる。このポリ
イミド系樹脂膜の厚さが一定となることＫよりスルーホ
ールのエツチングが容易となり、スルーホールの微細加
工がきわめて容易となる。

以上より信頼度の高い微細化多層配線を容易に形成する
ことができる。

なオ、４＋ｉＦにマスタスライス方式のロジック素子で
は配線領域（配線可能なチャネル）が予め決められてお
り、通常はピッチ、配線幅が一定であるため、空チャネ
ｋＫ前述した擬似配置ｓｔ’形成してやればよく１本発
明の適用に好適である。

〔効　果〕

１１」　　配線として、たとえば絶縁体の擬似配Ｉｉｌ
やスリブ）１−形成した配Ｉｉ８！を併用して配線パタ
ーンの凹凸形状をそろえることＫより、層間絶縁膜であ
る塗布絶縁膜の表面な略平坦化させることができると共
Ｋ、配線上の塗布絶縁膜の厚さを一定とすることができ
る。

１２１　１１＋により配線上の塗布絶＃ｉ１膜の厚さが
場所によらず一定となるため、スルーホールのエツチン
グが容易となり、スルーホールの微細加工がぎゎめ℃容
易となる。

１３１　１１１により配線パターンの凹凸形状をそろえ
ることができるので、単独配＠（粗な配Ｍ）’Ｐ密密集
層層如何にかかわらず、単独配線（粗な配線）と密集配
線の周囲状況を同じＫすることができ、ｆｉｌ　、　＋
２３の効果が得られる。

（４）上下層の配線の対向面積を小さくでき、更に単独
配線（粗な配線）上の眉間絶縁膜（塗布絶縁膜）を厚く
することができるので、配線容量の小さい配線を得るこ
とができる。

（５１以上により信頼度の高い微細化多層配線を形成す
ることができ、多層配線の高密度化（高集積化）に有効
である。

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［１ａ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、配線とし
て、Ａｍ配線６の他に擬似配線７を併用して、配線パタ
ーンの凹凸形状（段差形状）を一様にそろえ℃いるが、
配線幅が広い配ｌ１ＩＩ６がある場合には、たとえば第
２図、第３図に示す如く予めスリット１１を形成したＡ
２配厨６を併用し℃配線パターンの凹凸形状を一様にそ
ろえてもよく、また配線幅が広い配線６と相当ピッチｔ
２い℃粗なＡＪ配ｌｆ！Ａ６部分とがある場合には前記
スリブ）ＩＩ＆形成したｉ配＃Ｊ６と前記絶縁体の擬似
配線７とを併用して、これらの配線６，７を含めた配線
パターンの凹凸形状を一様にそろえ工もよい。これらの
場合に塗布絶縁膜８の表面が略平坦化され、かつＡ２配
線６上の塗布絶縁膜８の厚さが一定となるようにＡλ配
線６に形成されるスリット１１が形成されたり、擬似配
ＩＩｌ！７が適当な位置に配設されることはいうまでも
ない。以上は第１層目ＡＩ！配線６について説明したが
、その他の上層ｉ配線につい又も同様のことがいえる。

そし工作用効果につい又は前述した擬似配線７のみを併
用した場合と同様のことがいえる。

〔利用分野〕

以上の説明では主とし℃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ＭＯ８ＬＳＩ　　中
導体装置に適用した場合につい℃説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、ＭＯＳ形や！＜イポ
ーラ形の半導体装置全盤に適用でさ、更には基板上の配
線構造とし℃単独で適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多層配線の一実施例を示す断面図
。 第２図は本発明の他の実施例を示す簡略要部平面図。 第３図は第２図のｍ−ｍ線断面図である。 １・・・Ｐ形シリコン基板、２・・・フィールド絶縁膜
、３・・・Ｎ＋拡散層、４・・・絶縁膜、６・・・第１
層目のＡｍ配線、７・・・擬似配線、８・・・ポリイミ
ド系樹脂膜、９・・・スルーホール、１０・・・第２層
目のＡｊ！配線、１１・・・スリット。 ヘヘ 代オ人　弁１士　　高　橋　　、夫：　　）第　　１　
　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上の上下層の配線間に層間絶縁膜として塗布絶
   縁膜を形成してなる多層配線構造において、前記塗布絶
   縁膜の表面が略平坦化され、かつ配線上の前記塗布絶縁
   膜の厚さが一定となるように、配線パターンの凹凸形状
   をそろえるように構成してなることを特徴とする多層配
   線。 ２、配線として絶縁体の擬似配線を併用し、又は／及び
   スリットを形成した配線を併用して前記配線パターンの
   凹凸形状をそろえるようにしてなる特許請求の範囲第１
   項記載の多層配線。 ３、前記塗布絶縁膜としてポリイミド系樹脂を用いてな
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の多層配線。