JPS6342144A - 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〕 本発明は層間にポリイミド系樹脂のごとき有機系絶縁膜
を有する多層配線構造に関し、主として半導体集積回路
装置（ＩＣ，ＬＳＩ）における多層配線を対象とする。

〔従来技術〕

ＬＳＩ等の半導体素子の高集積化に伴い、多層配線化技
術は一般化している。その中で、下地段差の平坦化技術
とし【層間膜に有機系絶縁膜材である高純度ポリイミド
系樹脂が使われていることについては、（株）工業調査
会１９８３年７月電子材料Ｐ、３０−３４、あるいは特
開昭５２−４６７８３に記載されている。

このポリイミド系樹脂を用いた２層ｉ配線プロセスは、
第９図を参照し、基板１上に下層配線として第１の人！
膜４ａを蒸着、ホトエッチによるバターニング後、ポリ
イミド５を全面塗布しプリベーク・キュア後、ホトレジ
ストを塗布、露光。

現像してスルーホール６を加工し、スパッタエッチ後、
上層配線として第２の１膜７ａをスバッタデポジットし
、ホトエッチにより配線のバターニングを行うものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような有機系樹脂を眉間膜に用いる湯合、表面の平
坦化を効果あらしめるために充分に厚く、たとえば平坦
部で１．９μｍ厚に形成する。このことにより加工した
スルーホールの側壁の高さくｄ）が高く面積大となり、
スパッタエッチ時に側壁のポリイミド表面から出た副生
成物がスルーホール底部の下層Ａ２表面に自然絶縁物と
なって付着し、そのまま上層Ａ２配線を形成するためス
ルーホール抵抗が高いものとなる。また、スルーホール
の側壁（ｄ）が高いことにより上層ＡＡ配線のステップ
カバレージが低下し、断線不良の原因となった。

〔発明の目的〕

本発明は上記した問題点を克服するためになされたもの
であり、その目的は、有機系絶縁膜を使った多層配線構
造においてスルーホール抵抗の低下を防ぎ、同時に上層
配線のステップカバレージを向上することにある。

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
明細書の記述および添付図面からあきらかになろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願にお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、有機系樹脂を眉間絶縁膜に使用する多層配線
構造において、上記層間膜の透孔を通して上層配線と下
層配線とが接続される部分の下層配線が他の部分より上
に突出して形成されているものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、下層配線が突出することＫより
透孔部分での眉間絶縁膜が薄（なり、スパッタエッチ時
に透孔側壁からの副生成物が少なくなることによりスル
ーホール抵抗が小さくなり、前記目的を達成できる。

〔実施例〕

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、半導体基体上に２層Ａ２配線を形成するプロセスの
工程断面図である。　　　゛以下工程にそって説明する
。

（１）半導体基板１０表面に酸化膜（ＳｉＯ，）２を生
成したものの上にＡ２膜３を蒸着し、スルーホールを形
成すべき部分をのこして他の部分なホトエッチにより除
去する（第１図）。

（２）上記人！膜３を埋めこむようにＡぷ膜４を蒸着す
る（第２図）。

（３）ホトエッチによりＡ２膜４をバターニングし第１
層ＡＡ配線４ａを形成する（第３図）。

（４）全面にポリイミド系樹脂膜５を相当の厚さく１．
９μｍ）に形成する（第４図）。このポリイミド系樹脂
は、たとえば芳香族ジアミ／と芳香族テトラカルボン酸
二無水物とを反応して得られる重合物をつくるためのプ
レポリマー溶液を配線の形成された基板表面にスピン塗
布したのち、溶媒成分を蒸発させ、さらに２００〜３０
０”Ｃで熱処理して硬化させて被膜を形成するものであ
る。

（５）前記入２膜３の形成された位置でポリイミド樹脂
のスルーホールエッチを行い、スルーホール６をあけて
第１層人形配線を露出させる（第６図）。

このスルーホールのエッチ液にはたとえばヒドラジン・
ヒトラード溶液等を使用することができる。

（６１スルーホール６内面をスパッタエッチして反応生
成物を取り除いた状態でスバッタデボジソトにより上層
のＡＡ膜７を形成する（第６図）（力　さいごにホトエ
ッチにより上層のＩｔ膜７の不要部を除去し、スルーホ
ール６を通じて第１層ＡＡ配線４ａと接続する第２層Ａ
Ａ配線７ａを形成する（第７図）。

第８図は本発明の変形実施例であって、工程（２）（３
）による第１層ＡＪｉ！配線４を先に形成し、その後、
スルーホール位置で第１層Ａ２配ＩＩ４上に工程（１）
の人！膜３を形成するものである。

このような実施例で述べた２層Ａ！配線においては、下
層人形配線を２層構造とし、スルーホール部のみ厚くな
るように加工したものであり、このことにより第１の効
果としてスピン塗布によって形成されたポリイミド膜の
厚さは、下層人！膜上においてうずくなり、スルーホー
ルが実質上浅＜（ｄ＝１μｍ程度に）なることにより、
側壁面積も小さくなり、スパッタエッチ時の副生成物が
減少し、したがってスルーホール抵抗が下ることになる
。

なお、第２の効果としてスルーホール部のポリイミド膜
が５すく形成されることによってスルーホールのポリイ
ミド膜の加工性がよ（なるとともに、第３の効果として
スルーホール部の上層人形配線のステップカバレジがよ
くなる。

第１０図はスルーホール径とスルーホール抵抗との関係
を示す曲線図である。同図において、Ａは上層人形配線
を単層とした従来構造の場合であり、Ｂはスルーホール
部の下層ＡＡ配線を突出させた本発明構造の場合である
。

上記第１乃至第３の効果を相乗することによってスルー
ホールの微細化をより一そう進めることができる。

以上本発明者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に限定される
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。

たとえば、下層のＡ石配線を２層構造とする代りに、初
めにＡ２＠を厚く形成し、その後、スルーホール部をの
こして、他の部分を薄くなるようにエツチングしてもよ
い。

あるいは、実施例の工程（１）でスルーホールの位置に
Ａ２膜３を形成する代りに、厚い絶縁膜、たとえばフィ
ールドＳｉｎ、膜の一部を残しておき、これによって、
第１層人形配線のスルーホール部が突出するようにして
もよい。

これらの場合はいずれも、スルーホールが浅くなり、前
記の実施例の場合と同様の効果が得られる。

本発明はポリイミドなどの有機系樹脂を眉間膜とする多
層配線を有するＩＣ，ＬＳＩの全てに応用することがで
きる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

すなわち、多層配線においてスルーホール抵抗が下り、
上層配線のステップカバレージがよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示し、２層Ａ！
配線プロセスの工程断面図である。 第８図は本発明の変形実施例を示し、２層ｉ配線の一部
工程断面図である。 第９図は２ＮＡ［配線の従来例を示す一部工程断面図で
ある。 第１０図はスルーホール径とスルーホール抵抗との関係
曲線図である。 １・・・基板（Ｓｉ）、２・・・酸化膜（Ｓｔｏｗ）、
３・・・Ａ！膜、４，４ａ・・・第１層人形配線、５・
・・層間膜（ポリイミド系樹脂）、６・・・スルーホー
ル、７゜７ａ・・・第２層人形配線。 第　　５　　図 第　　６　　　図 第　　７　　図 第　　９　　図 （才ｊ幹・）） 第１０図 ヌル−ぐ１−ル４仝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体上に有機系絶縁膜を層間膜とし上層配線と下層
   配線とを有する多層配線構造体であって、上記層間膜の
   透孔を通して上層配線と下層配線とが接続される部分の
   下層配線が他の部分よりも突出して形成されていること
   を特徴とする多層配線構造体。 ２、上記下層配線の突出部分は他の部分よりも厚く形成
   されている特許請求の範囲第１項に記載の多層配線構造
   体。 ３、上記下層配線の突出部分で下地膜が突出している特
   許請求の範囲第１項に記載の多層配線構造体。 ４、上記有機系絶縁膜はスピン塗布により形成されてな
   る特許請求の範囲第１項に記載の多層配線構造体。