JPS6248381B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリイミドを層間絶縁膜として用いる
半導体装置の構造に関する。

半導体装置に於て、配線形成面を平坦化するこ
とは、配線密度及び配線品質の向上を図るうえで
極めて重要なことである。一方ポリイミドからな
る絶縁膜は回転塗布（スピン・コート）法により
形成されるので、絶縁膜被着面の凹凸がそのまま
ポリイミド絶縁膜上面に表われず、上面が殆んど
平坦に形成されるという利点を有している。その
ため最近では該ポリイミド絶縁膜は半導体装置の
絶縁膜として広く用いられ、中でも絶縁膜被着面
の凹凸の激しい多層配線構造の層間絶縁膜に於て
は、上記利点が極めて有効に生かされるので特に
多用されている。

しかしながら該ポリイミド絶縁膜は一方に於
て、半導体層或るいは無機絶縁膜に対する接着力
が弱いという欠点を有しており、特にこの現象は
半導体層に対して顕著である。そのため第１図に
示すように、ポリイミド層間絶縁膜１の縁部２
が、ダイシング・ライン３に表出する半導体層
（半導体基板）４の上面に直かに接する構造に於
ては、ポリイミド層間絶縁膜１の半導体層４に対
する密着不良が原因と考えられるエツチング時の
エツチヤントの浸込み、熱衝撃等により半導体層
４表面からポリイミド層間絶縁膜１が剥離し、該
剥離部から湿気（水分）が浸入し、該湿気が活性
領域５或るいはアルミニウム（Al）配線６及び
７の表面に浸透して、素子特性や配線品質を低下
させるという問題があつた。又更に該ポリイミド
絶縁膜縁部の剥離は、化学気相成長（CVD）さ
せるカバー絶縁膜８にも欠陥をもたらし、該カバ
ー絶縁膜８の耐湿性を低下せしめるという問題も
あつた。（図中９は下層絶縁膜） 本発明は上記問題点を除去する目的で、ポリイ
ミド層間絶縁膜の縁端部が半導体層或るいは無機
絶縁物層から剥離することを防止する構造を具備
せしめた半導体装置を提供する。

即ち本発明は、ポリイミドを配線層間の絶縁膜
として用いる半導体装置に於いて、該ポリイミド
絶縁膜より下層或いは上層の無機絶縁膜又は半導
体層と該ポリイミド絶縁膜とが接する該ポリイミ
ド絶縁膜の周縁領域に、該ポリイミド絶縁膜の縁
端部を包み込んで他の領域から電気的に分離さ
れ、かつ該半導体層或いは該無機絶縁膜に対する
密着性が該ポリイミド絶縁膜より大きい物質層を
介在せしめてなることを特徴とする。

以下本発明を一実施例について、第２図に示す
構造断面図及び第３図ａ乃至ｄに示す製造工程断
面図を用いて詳細に説明する。

本発明を適用した多層配線構造のバイポーラ
ICに於ては、第２図に示すように、例えばP^-型
シリコンSi基板１１上にN⁺型埋込み拡散領域１
２を挾持してＮ型Siエピタキシヤル層１３′が堆
積形成されており、該Ｎ型Siエピタキシヤル層１
３′がP⁺型分離拡散領域１４によつて分離された
Ｎ型コレクタ領域１３の表面にＰ型ベース領域１
５が、又該Ｐ型ベース領域１５の表面にＮ型エミ
ツタ領域１６が形成されてなる通常のバイポーラ
IC基板上に、例えば下層に二酸化シリコン
（SiO₂）膜を有するりん珪酸ガラス（PSG）膜等か
らなる厚さ１〔μｍ〕程度の下層絶縁膜１７がダ
イシング・ライン１８を除いて形成されている。
そして該下層絶縁膜１７上に、コンタクト窓を介
してＮ型コレクタ領域１３、Ｐ型ベース領域１
５、Ｎ型エミツタ領域１６からそれぞれ延出され
た厚さ１〔μｍ〕程度の第１層アルミニウム
（Al）配線パターン１９ａ、下層絶縁膜１７の縁
部からダイシング・ライン１８に表出するＮ型Si
エピタキシヤル層１３′上に所望の幅で延出され
た第１層Al介在パターン１９ｂ、何れの領域に
も接続しない第１層Alボンデイング・パツド・
パターン１９ｃが形成されており、更に上記第１
層Alパター１９ａ，１９ｂ，１９ｃを有する下
層絶縁膜１７上には、前記第１層Al介在パター
ン１９ｂのダイシング・ライン１８上に導出され
ている領域上に端部が接し、且つ前記第１層Al
配線パターン１９ａ上に於て0.5〜１〔μｍ〕程
度の厚さを有するポリイミド層間絶縁膜２０が形
成されている。そして更に該ポリイミド層間絶縁
膜２０上に、コンタクト窓を介して第１層Al配
線パターン１９ａ及び第１層ボンデイング・パツ
ド・パターン１９ｃに接続する第２層Al配線パ
ターン２１ａ、及びポリイミド層間絶縁膜２０の
少なくとも端面及び該端面に接する縁部領域上面
を覆う第２層Al介在パターン２１ｂが形成され
ており、上記第２層Alパターン２１ａ，２１ｂ
を有するポリイミド層間絶縁膜２０上が、ボンデ
イング・パツド部２２を表出する窓を有し、且つ
前記第２層Al介在パターン２１ｂを介してポリ
イミド層間絶縁膜２０の縁部に接する厚さ１〜２
〔μｍ〕程度のPSG膜等からなるカバー絶縁膜２
３に覆われた構造を有している。

上記実施例から明らかなように、本発明の構造
を有する半導体装置に於ては、ポリイミドからな
る層間絶縁膜２０の周縁領域の縁端部２４は、こ
れを上下から包み込むAl層即ちAl介在パターン
１９ａ，２１ｂを介してSi層１３′即ち半導体層
及びPSGカバー絶縁膜２３即ち無機絶縁膜に被着
している。そしてポリイミド層のAl層に対する
接着強度は、半導体層或いは無機絶縁物層に比べ
て著しく大きく、又Al層と半導体層或るいは無
機絶縁膜との接着強度も公知のように大きいの
で、本発明の構造に於てはポリイミド層間絶縁膜
が、熱衝撃等により半導体層及びカバー絶縁膜か
ら剥離することはない。又上記ポリイミド膜と半
導体層或るいは無機絶縁膜間の介在層に、Al合
金層、高融点金属層等の配線材料を用いても同様
の効果を有する。

次に本発明の構造を有する半導体装置を製造す
るに際しての多層配線形成方法を、、第３図ａ乃
至ｄに示す工程断面図に従つて説明する。即ち上
記多層配線構造の半導体チツプを形成するには、
第３図ａに示すように、通常の方法により、P^-
型Si基板１１上にN⁺型埋込み拡散領域１２及び
Ｎ型Siエピタキシヤル層１３′が、Ｎ型エピタキ
シヤル層１３′にP⁺型分離拡散領域１４、Ｐ型ベ
ース領域１５が、Ｐ型ベース領域１５にＮ型エミ
ツタ領域１６が形成され、該基板上にＮ型コレク
タ領域１３、Ｐ型ベース領域１５、Ｎ型エミツタ
領域１６の上面を表出するコンタクト窓を有する
下層絶縁膜１７が形成されてなる被処理基板の表
面に、通常の蒸着法等を用いて厚さ１〔μｍ〕程
度の第１のAl層を被着形成し、次いで通常のフ
オト・エツチング法等により該第１のAl層の選
択エツチング及びシンター処理を行つて、第３図
ａに示すように、下層絶縁膜１７上に、そのコン
タクト窓部に於てコレクタ領域１３、ベース領域
１５、エミツタ領域１６にそれぞれ接続する第１
層Al配線パターン１９ａ、何れの領域にも接続
していない第１層Alボンデイング・パツド・パ
ターン１９ｃ、及び本発明の特徴である下層絶縁
膜１７の縁部上からダイシング・ライン１８に表
出するＮ型Siエピタキシヤル層１３′上に所望の
幅で延出された第１層Al介在パターン１９ｂを
形成する。次いで回転塗布（スピン・コート）法
を用いて上記基板上に、第１層Al配線パターン
１９ａ上で0.5〜１〔μｍ〕程度の厚さを有する
ポリアミド層を形成し、次いで窒素（N₂）等の不
活性ガス中に於て、400〔℃〕程度の温度まで所
望の条件でステツプ・キユアーを行つて該ポリア
ミド層をイミド化し、次いでゴム系のフオト・レ
ジスト（例えばネガ・レジスト）を用い、通常の
フオト・プロセスにより所望のマスタ・パターン
を形成して後、該レジスト・パターンをマスクと
してヒドラジン等の有機アミンにより前記ポリイ
ミド層の選択エツチングを行つて、第３図ｂに示
すように前記第１層Alパターン１９ａ，１９
ｂ，１９ｃを有する下層絶縁膜１７上に、第１層
Al配線パターン１９ａ、第１層Alボンデイン
グ・パツド・パターン１９ｃを表出する窓を有す
るポリイミド層間絶縁膜２０を形成する。なおこ
の際該ポリイミド層間絶縁膜２０の縁部端面は図
に示すように、第１層Al介在パターン１９ｂ上
に位置するようにパターンニングする。次いで該
ポリイミド層間絶縁膜２０を有する被処理基板上
に、通常の蒸着法等を用いて厚さ１〔μｍ〕程度
の第２のAl層を被着形成し、次いで通常のフオ
ト・エツチング法等に該第２のAl層の選択エツ
チングを行つて、第３図ｃに示すようにポリイミ
ド層間絶縁膜２０上に、第１層Al配線パターン
１９ａ及び第１層Alボンデイング・パツド・パ
ターン１９ｃに接触する第２層Al配線パターン
２１ａ、及びポリイミド層間絶縁膜２０の少なく
とも端面及び該端面に接する縁部２４領域上面及
び第１層Al介在パターン１９ｂの表出面を覆い
ダイシング・ライン１８上に所望の幅で延出する
第２層Al介在パターン２１ｂを形成する。次い
で通常のCVD法を用いて該被処理基板上に例え
ば１〜２〔μｍ〕程度の厚さのPSG層を堆積して
後、通常のフオト・エツチング法により該PSG層
の選択エツチングを行つて、第３図ｄに示すよう
にチツプ領域２５上にボンデイング・パツド部２
２を表出する窓を有し、且つ前記第２層Al介在
パターン２１ｂを介してポリイミド層間絶縁膜２
０の縁部２４に接するカバー絶縁膜２３を形成す
る。次いで図示しないが、該基板がダイシング・
ライン１８に表出する半導体層即ちＮ型Siエピタ
キシヤル層１３′の領域に於て切断され、二層配
線構造のバイポーラICチツプが完成する。

なお上記実施例に於ては本発明をバイポーラ型
の半導体装置について説明したが、本発明は
MOS型半導体装置にも勿論適用できる。

更に又、上記ポリイミド絶縁膜との間の介在パ
ターンにはアルミニウム或るいはアルミニウム合
金以外の配線材料パターンを使用することもでき
る。

以上説明したように本発明によれば、ポリイミ
ドからなる層間絶縁膜縁部の半導体層（半導体基
板）及び無機絶縁膜に対する被着強度が向上し、
熱衝撃等により層間絶縁膜縁部が半導体層或るい
は無機絶縁膜から剥離することがなくなる。従つ
て湿気の浸入による素子特性の劣化や配線品質の
低下が防止されるので、半導体装置の製造歩留ま
りや信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体装置の断面図、第２図は
本発明の半導体装置に於ける一実施例の構造断面
図で、第３図ａ乃至ｄは本発明の半導体装置に於
ける一実施例の製造工程断面図である。 図に於て、１１はP^-型シリコン基板、１３′は
Ｎ型シリコン・エピタキシヤル層、１７は下層絶
縁膜、１８はダイシング・ライン、１９ｂは第１
層アルミニウム介在パターン、２０はポリイミド
層間絶縁膜、２１ｂは第２層アルミニウム介在パ
ターン、２３はカバー絶縁膜、２４はポリイミド
層間絶縁膜の縁部を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリイミドを配線層間の絶縁膜として用いる
   半導体装置に於いて、該ポリイミド絶縁膜より下
   層或いは上層の無機絶縁膜又は半導体層と該ポリ
   イミド絶縁膜とが接する該ポリイミド絶縁膜の周
   縁領域に、該ポリイミド絶縁膜の縁端部を包み込
   んで他の領域から電気的に分離され、かつ該半導
   体層或いは該無機絶縁膜に対する密着性が該ポリ
   イミド絶縁膜より大きい物質層を介在せしめてな
   ることを特徴とする半導体装置。