JPS62268144A - 多層配線構造体 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の配線構造に係り、特に高菜績の
半導体集積回路に好適な多層配線構造体に関する。

〔従来の技術〕

ＬＳ　Ｉ（大規模集積回路）に対する集積度向上の要求
はとどまるところを知らず、これに伴って基板面での配
線量は増加し、この結果、多層配線時での表面段差はま
すます酷くなる。

同時に、配線の積層数の増加要求も著しくなり、このた
め、ＬＳＩの高４Ｕ積化には、平坦性に優れた多層配線
構造が不可欠である。

ところで、このような多層配線ｎ造に関する従来技術と
してｌよ、配線層を区画する絶縁ｍ（層間ｎｓ）として
有りａ質材料であるポリイミド樹脂を用いろものが、例
えば、特開昭５７−４７７５４０号公報などにより、又
、無ｍｉｓの上に有機質膜をｙＩ層したものを用いるも
のが、例えば、特開昭５８−１９７８４６号公報などに
よりそれぞれ開示されている。

しかしながら、これら従来技術では、３層以上の多層Ｃ
ヒを対象としていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、３層以上の多層配線構造について配
慮されておらず、このため、従来技術により、ＬＳＩの
配線構造の３層以上の多層化を図ると、外部からのスト
レスにより有機質膜が変形し、配線に断線が生じ易く、
かつ、この有機質膜のため耐湿性も低下し易くなるため
、充分な信頼性が得碓いという問題点があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に対処し、
３層以上の多層化に際して充分な平坦性を保ちながら、
外部からのストレスに強く、かつ、耐湿性低下の虞れも
なく、ＬＳＩの高集積化を充分に図ることができる多層
配線構造体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は１本発明によれば、基板面上で３層以上の配
線層を区画する絶縁層として、有機材料だけもしくは有
機材料と無機材料によるもの、および無機材料だけによ
るものの双方を用いることにより解決される。

〔作　用〕

有機質膜又は有機質膜と無機質膜の積層体膜のいずれか
からなる絶縁層は、配線層を形成すべき面での平坦性の
確保のために働き、無機質膜からなる絶縁層は耐ストレ
ス性と耐湿性の確保のために働らくので、信頼性を低下
されることなく、充分に高集積化を図ることができる。

〔実施例〕

以下１本発明による多層配線構造体について、図示の実
施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、この実施例は、配線層が
４層にわたって設けられた半導体装置に対して本発明を
適用した場合のもので、図において、１０はシリコン基
板で、酸化膜１１、第１ゲート電極１２．第２ゲート電
極１３などによる段差パターンを有するものとなってお
り、この面に第１層配線２０が形成されている。

３０は第１層絶縁膜で、ポリイミド樹脂を回転法によっ
て塗布し、図示のように、その上面が平坦な面として得
られろようにする。

４０は第２層配線で、第１層絶縁膜３０にスルーホール
加工をした上で、その上面に形成さ熟る。

５０は第２１絶ｍｌ！で、この時点では、段差は第２層
配線４０によるものだけであるので、あまり大きくはな
いから、この第１層絶縁膜５０は。

シリコンなど適当な金属の酸化物、ＳＯＧ、リンガラス
などの無機質材料で植成される。

６０は第３層配線で、第２層線９１１ｆｔｊ５０にスル
ーホール加工をした上で、その上面に形成されている。

７０は第３層絶縁膜である。

しかして、この時点に到ると、段差は第２層配線４０と
第３層配線６０によるものとなり、かなり大きな厳しい
段差となっている。そこで、この第３層絶縁膜７０とし
ては、第１層絶縁膜３０と同じポリイミド樹脂による有
機質のものを用い、充分な平坦性が与えられるようにす
る。

８０は第４層配線で、第３層絶縁膜７ｏにスルーホール
加工した後、その上に形成される。そして、その表面に
は、無機質材料からなる保護膜９０が形成されるに の実施例によ九ば、第１層と第３層の絶縁膜３０．７０
としてポリイミド樹脂による有機質の膜を用いているの
で、配線層を３層以上にわたって設けたにもかかわらず
、それぞれの配線層を設けるべき表面での平坦性が充分
に確保でき、半導体装置の高集積ｆヒを一層図ることが
できる。

また、この実施例によれば、第２層絶縁膜５０として無
機質の膜が用いられているため、外部からのストレスに
強く、さらに、この第２Ｎ絶縁膜５０のほか保護膜９０
にも無ｆｉ質膜が用いられているため、耐湿性も充分に
保つことができる。

さらに、この実施例では、第２層絶縁膜５０としてポリ
イミド樹脂膜を用いているため、その表面に第２層絶縁
膜５０を形成する際に、プラズマ法などを用いても、ダ
メージの虞れがなく、冥造が容易である。

次に、第２図は、本発明の他の一実施例で、この実施例
は、第１回の実施例における有機質材料からなる第１と
第３の絶縁膜３０．７０の代りに。

有機質膜３１．７１と、これらの表面にそれぞれ形成し
た無機質膜３２．７２のそれぞれからなる積層膜３０′
、７０′とを設け、これらの積層膜３０’、７０’をそ
れぞれ第１と第２の絶縁膜としたものである。そして、
この実施例では、有１質膜３１．７１としてポリイミド
樹脂膜を、そして、無Ｉｍ、質膜３２．７２としてプラ
ズマ法による酸化膜をそれぞれ用いたものである。

従って、この実施例によっても、配線層形成面での平坦
性は、第１と第３の絶縁層３Ｑ’、７０’を形成する有
機ｆｆ膜３１．７１によって充分に確保され、かつ、外
部ストレスに対しては、無機質膜からなる第２層絶ｌＦ
Ｒ膜５０が有効に機能する上。

保護膜９０に加えて各層間にも無機質膜３２，７２が設
けられているので、さらに優れた耐湿性を与えることが
できる。

なお、以上の実施例は、いずれも配線が４層に設けられ
ている場合について説明したが１本発明は、これに限る
ことな〈実施可能なことは言うまでもないところである
。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、配線層を区画す
る絶縁膜として、有機質のものど、無機質のものとを用
いることにより１段差の平坦化と、ストレスに対する抵
抗力増大および耐湿性保持の両立とを可能にしたから、
半導体集積回路の配線層の多層化に伴なう段差の問題に
充分に対処しながら、高い信頼性を保つことができ、半
導体集積回路の高集積化に大きく役立つ多層配線構造体
を容易に提供することができる・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多層重Ｍ構造体の一実施例を示す
断面図、第２図は同じく他の一実施例を示す断面図であ
る。 １０・・・・シリコン基板、１１・・・・酸化膜、１２
・・・・第１ゲート雀極２１３・・・・第２ゲートＮ極
、２０・・°°第１ＷＩ配線、３０・・・・第１Ｎｌｆ
！、縁膜、４０・・・・第２Ｎ絶縁膜５０・・・・第２
層、Ｉｌｉ！！縁膜。 ６０　・・・・第３ＪｆＦｆｆｉ線、　７０　＝−ｇ３
Ｍｓａ膜。 ８０・・・・第４層配線、９０・・・・保護膜、第１図 １０−−−−シリコン墓才反　　　　　　５０−−−−
３！１２眉１色、情」更ｌｌ〜−−−る斃イ乙月銘、　
　　　　　　　　　　　　　６０−一一１３層面乙σ艷
１２−−−−８１ケ”−Ｌ−ＩＬ’４ｂ　　　　　　　
７Ｏ−−−ｖＪ３１＃！１ａＢ、’ａＪ’１Ｌ１３−−
−−気２ケ−）電本ｋ　　　　　　８０−一一糖４層［
相］乙ｙ【２０−−−−１店！７％西乙縁　　　　　　
　　　９０−−−一タに１月美ユ３０−−−−ヌ１層絶
ぷＵ臭 ４０〜−一一気２層配、吹

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板面に、絶縁層で区画された少くとも３層の配線
   層を備えた多層配線構造体において、有機質膜単体から
   なる薄膜層および有機質膜と無機質膜の積層体からなる
   薄膜層の少くとも一方で形成される第１の薄膜層と、無
   機質膜単体からなる第２の薄膜層の双方を設け、これら
   第１と第２の薄膜層により上記絶縁層が形成されるよう
   に構成したことを特徴とする多層配線構造体。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記絶縁層のうち
   で上記基板面に最も近い絶縁層が、上記第１の薄膜層で
   構成されていることを特徴とする多層配線構造体。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記少くとも３層
   の配線層のうちの最も外側にある配線層が、無機質膜か
   らなる保護層を備えていることを特徴とする多層配線構
   造体。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記絶縁層を形成
   する第１と第２の薄膜層が、上記基板面に対して交互に
   積層されていることを特徴とする多層配線構造体。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記有機質膜がポ
   リイミド樹脂膜で構成されていることを特徴とする多層
   配線構造体。