JPS6211505B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特に層間絶縁膜のスル
ー・ホール部を介して金属膜回路配線を施した多
層配線型半導体装置に関するものである。

従来、多層配線型半導体装置において、例えば
下属配線に陽極酸化法でパターン加工したアルミ
ニウム膜（Al）を用い、層間絶縁膜のスルー・
ホール部に接して上層配線を施した多層配線構造
の場合、Al膜上に薄く形成したアルミナ膜
（Al₂O₃）をスルー・ホール開孔処理し、しかる後
層間絶縁膜をスルー・ホール開孔処理して所定の
スルー・ホール開孔部を設ける。通常、集積回路
型半導体装置のように半導体基板内の単位面積当
りの配線集積度を増すに従つてスルー・ホール部
及び金属膜配線幅は可能な限り小さくする必要が
生じてくる。したがつて当然のことながら、配線
幅が限定されるため、上記Al₂O₃膜と層間絶縁膜
のスルー・ホール開孔部幅は近似してくるため、
層間絶縁膜のスルー・ホール開孔後の開孔幅は化
学的腐食時の横拡がりによつてAl₂O₃膜のスル
ー・ホール開孔部幅に近づいて、実質的には
Al₂O₃膜の厚さと層間絶縁膜の厚さが重なり合つ
た深いスルー・ホール段部を形成し、上層配線を
施した時の該段部で断線不良を生じ、半導体装置
特性を維持できなくなる。従つて、上層配線の膜
厚を厚くして上記段部断線を防止する手段を講じ
ているが、膜厚を必要以上に厚くすると、化学的
腐食法でパターン加工する時横方向への腐食進行
が生じて微細寸法加工が難しくなる。

次に従来技術について図面を参照して説明す
る。

第１図は従来の多層配線型半導体装置のスル
ー・ホール部と上層配線を示した平面図である。
同図は、例えば上層のSiO₂膜を開孔した第一ス
ルー・ホール部１と下層の無孔性Al₂O₃膜を開孔
した第二スルー・ホール部２に接して上層Al膜
配線３を施設した状態を示すものである。該第一
のスルー・ホール部のAl配線幅方向の寸法を
W₁、Al配線長さ方向の寸法をW₂とし、一方第二
のスルー・ホール部のAl配線幅方向の寸法を
W₃、Al配線長さ方向の寸法をW₄とすると、W₁
＞W₃、W₂＞W₄、即ち、第一スルー・ホールが第
二スルー・ホールよりも大きい関係にあり、通
常、第二スルー・ホールの無孔性Al₂O₃膜開孔部
をもつて上下層配線のスルー・ホール導通領域と
している。しかるに、Al膜配線３の通常領域
（スルー・ホール以外）の領域における配線幅を
W₅とし、スルー・ホール領域における幅をW₆と
すると、スルー・ホール領域では開孔部の幅が大
きいために、W₅＜W₆の関係を維持して上記第一
のスルー・ホール部を被覆する構造とならざるを
えなかつた。従つて、互いに隣接する配線におい
て、両者の通常領域における間隔は、最少間隔で
あるスルーホール領域の配線間隔W₈よりも（W₆
−W₅）寸法だけ大きくなり、その分だけ配線ピツ
チW₇が大きくなり、半導体基板上の配線集積度
を低下させることになつていた。例えば、W₅＝
10μｍ、W₁＝10μｍ、W₃＝６μｍ、とすると、
該スルー・ホール部を完全に被覆するためのAl
配線幅はW₆＝15μｍを必要とする。ここで配線
間隔の最少寸法を６μｍとし、これを維持させる
ためには、前記スルー・ホール領域の配線間隔は
W₈＝６μｍで限定される。即ち、スルー・ホー
ル部の配線幅の広がりがなければ、該配線ピツチ
W₇＝（W₅／２）＋（W₅／２）＋W₈＝16μｍとな
る。しかし、上記従来構造によると配線ピツチ
は、W₇＝（W₆／２）＋（W₆／２）＋W₈＝21μｍと
なり、該スルー・ホール幅の広がりによるだけで
約25％も配線集積度を低下させていた。

本発明の目的は、上記の欠点を除去し、上層配
線のスルー・ホール開孔部における断線を増加さ
せることなく、配線の集積密度を向上させた多層
配線型半導体装置を提供することにある。

本発明の多層配線型半導体装置は、上層及び下
層の配線間に第一及び第二の二つの積層した層間
絶縁膜が介在し、前記第一及び第二の層間絶縁膜
にそれぞれ横断面がほぼ方形をなす第一及び第二
のスルー・ホールが重ねて設けられ、前記二つの
スルー・ホールの大きさが上層配線の長さ方向に
おいて異なり、幅方向においてほぼ同一寸法であ
ることを特徴とするものである。

本発明によれば、第一のスルー・ホールの幅を
それよりも小さな第二のスルー・ホールの幅に合
せて同一寸法にできるため、該スルー・ホール部
領域における配線幅を小さくして、配線の集積密
度を大幅に向上させることができる。また、第一
と第二のスルー・ホールの配線の長さ方向におけ
る長さが異なるとともに、両者の長さの差に余裕
をもたせることができるので、断線防止の効果を
十分なものとすることができる。

以下実施例に基づき図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

第２図は本発明の一実施例の多層配線型半導体
装置のスルー・ホール部とその近傍の上層配線を
示した平面図である。同図は、例えばSiO₂膜を
開孔した第一スルー・ホール部１と無孔性Al₂O₃
膜を開孔した第二スルー・ホール部２に接して上
層Al膜配線３を施設した状態を示すものであ
る。該第一のスルー・ホール部のAl配線幅方向
の寸法をW₁、Al配線長さ方向の寸法をW₂とし、
一方、第二のスルー・ホール部のAl配線幅方向
の寸法をW₃、Al配線の長さ方向の寸法をW₄とす
ると、W₁＝W₃、W₂＞W₄、即ち、第一と第二の
スルー・ホールの寸法は、Al配線の幅方向では
同一であり、Al配線の長さ方向では第一スル
ー・ホールの方が第二スルー・ホールよりも大き
い関係にあり、従来構造の時と同様に、第二スル
ー・ホールの無孔性Al₂O₃膜開孔部をもつて上下
層配線のスルー・ホール導通領域としている。し
かるに、第一スルー・ホールの幅が従来より狭く
設計されるため、Al膜配線幅W₅はスルー・ホー
ル領域においても同一の寸法を維持することがで
きる。従つて、互いに隣接する配線において、両
者の通常領域（スルー・ホール部以外の領域）に
おける配線間隔とスルー・ホール領域における配
線間隔W₈とが同じになり、配線ピツチW₇は小さ
くなり、配線の集積度が向上する。例えば、前記
と同様に、W₅＝10μｍ、W₁＝W₃＝６μｍとする
と、該スルー・ホール部は完全に被覆され得る。
ここで配線間隔の最少寸法を６μｍとすると、当
然にW₈＝６μｍとなり、該配線ピツチW₇＝
（W₅／２）＋（W₅／２）＋W₈＝16μｍとなる。従つ
て、前述した従来構造のW₇＝21μｍに対して、
配線集積度を約25％向上させることになる。もち
ろん、配線の長さ方向に対して、W₂及びW₄は必
要な限り大きくとつて差しつかえないものであ
り、第一のスルー・ホール部、即ち、SiO₂膜の
開孔部の段差、及び第二スルー・ホール部、即
ち、無孔性Al₂O₃膜の開孔部の段差が二分された
状態になるため、該スルー・ホール部での上層配
線の段切れをこの配線長さ方向で防止することが
できる。尚、上層配線はAl膜でなくとも良く、
例えばTi―Pt―Au膜のような積層金属膜であつ
ても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多層配線型半導体装置のスル
ー・ホール部及びその近傍の上層配線を示した平
面図、第２図は本発明の一実施例の多層配線型半
導体装置のスルー・ホール部及びその近傍の上層
配線を示した平面図である。 １…SiO₂膜の第一スルー・ホール部、２…無
孔性Al₂O₃膜の第二スルー・ホール部、３…上層
Al配線、W₁…上層配線の幅方向の第一スルー・
ホール部の幅、W₂…上層配線の長さ方向の第一
スルー・ホール部の長さ、W₃…上層配線の幅方
向の第二スルー・ホール部の幅、W₄…上層配線
の長さ方向の第二スルー・ホール部の長さ、W₅
…上層Al膜配線の通常領域における幅、W₆…上
層Al膜配線のスルー・ホーール領域における
幅、W₇…配線ピツチ、W₈…スルー・ホール領域
における配線間隔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上層及び下層の配線間に複数種の層間絶縁膜
   が介在し、前記各絶縁膜に横断面がほぼ方形をな
   すスルー・ホールが重ねて設けられ、下層の層間
   絶縁膜に設けられたスルー・ホールは上層の層間
   絶縁膜のスルー・ホールと同じ幅であるも、その
   長さは上層配線の長さ方向において前記上層の層
   間絶縁膜のスルー・ホールの長さよりも短く形成
   され、前記スルー・ホールは上層配線ですべて被
   覆され、かつ前記上層配線はスルー・ホール領域
   とその他の領域で同じ配線幅を有していることを
   特徴とする多層配線型半導体装置。