JP2538245Y2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。

A.産業上の利用分野 B.考案の概要 C.従来技術［第３図］ D.考案が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図、第２図］ H.考案の効果 （A.産業上の利用分野） 本考案は半導体装置、特に周辺部における歪による断
線を生じにくくした半導体装置に関する。

（B.考案の概要） 本考案は、半導体装置において、 周辺部において歪により配線が配線を生じるのを防止
するため、 絶縁膜表面に形成した第１の凹部内に配線を形成し、
更に絶縁膜表面に配線の幅と略同じ間隔を措いてダミー
用の第２の凹部を形成したものである。

（C.従来技術）［第３図］ 第３図はLSIチップのパッド部における断面構造の従
来例を示すものである。図面において、１はシリコン半
導体基板、２は該半導体基板１を選択的に加熱酸化する
ことにより形成されたフィールド絶縁膜、３は該フィー
ルド絶縁膜２上を覆う表面平坦化用絶縁膜（リフロー
膜）、４は第１層目のアルミニウム配線膜で、図面に現
われている部分はパッドの下地である。５は第１層目の
アルミニウム配線膜４上を覆う層間絶縁膜（インターレ
イヤー）、６は該層間絶縁膜５に形成されたコンタクト
ホール、７は第２層目のアルミニウム配線膜で、コンタ
クトホール６を通して第１層目のアルミニウム配線膜４
と接続されている。８は第２層目のアルミニウム配線膜
７を保護する保護絶縁膜、９は該絶縁膜に形成されたパ
ッド用窓開部である。

（D.考案が解決しようとする問題点） ところで、LSIチップはサイズが大きくなる傾向にあ
るが、LSIチップが巨大化すると大きな歪がLSIチップ周
辺部にかかり、その結果、アルミニウム配線膜４、７が
層間絶縁膜５等の応力によりずれを生じ断線する事故の
発生率が高くなるという問題が発生した。

本願考案者はこの問題を解決すべく研究をしたとこ
ろ、層間絶縁膜等半導体基板１上に形成される膜の厚さ
の総和ｈがLSIチップの周辺部において不必要に厚くな
っており、そして、そのことがアルミニウム配線膜に加
わる応力を大きくする要因となっていることに気付い
た。即ち、層間絶縁膜等絶縁膜は配線間に加わる電圧に
対する耐圧を充分に確保するためにLSIチップの中心部
の微細ルールに従って成長させている。しかし、元来LS
Iチップの周辺部は中心部と異なりバラエティーに富ん
だ回路が組み込まれており、微細ルールではない。にも
拘わらず層間絶縁膜がLSIチップ周辺部においても微細
ルールに従って成長せしめられているので、必要以上に
層間絶縁膜の膜厚、そして、層間絶縁膜のほか半導体基
板１上に形成される各膜の膜厚の総和ｈが厚くなり、そ
の結果、アルミニウム配線膜４、７にかかる応力が非常
に大きくなってしまうのである。

そこで、本願考案者は配線の形成前に半導体装置の周
辺部において絶縁膜を適宜カットしておくことにより絶
縁膜の実質的な薄膜化を図り、配線に加わる応力を緩和
するという着想を得て本考案を為すに至ったのである。

しかして、本考案は周辺部において歪により配線が断
線を生じるのを防止することを目的とする。

（E.問題点を解決するための手段） 本考案半導体装置は上記問題点を解決するため、半導
体基板表面を覆うフィールド絶縁膜上の平坦化絶縁膜
に、該半導体基板周辺部であって上層配線からなるパッ
ド電極を形成すべき各位置を占有する第１の凹部が形成
され、該第１の凹部の略中心部に電極パッドの下地とな
る下層配線が形成され、上記平坦化絶縁膜の第１の凹部
の外側の部分に、上記下層配線の幅と略等しい間隔を措
いて少なくとも１つのダミー用の第２の凹部が形成さ
れ、上記平坦化絶縁膜上に上記下層配線を覆い且つ各凹
部を埋める、該下層配線と上記上層配線との間を絶縁す
る層間絶縁膜が形成されたことを特徴とする。

（F.作用） 本考案半導体装置によれば、絶縁膜に第１の凹部を形
成し、該第１の凹部内に配線を形成するので、第１の凹
部の深さ分半導体基板上に形成される各膜の膜厚の総和
が薄くなり、延いては配線に加わる応力の低減を図るこ
とができる。

そして、絶縁膜の第１の凹部の外側にダミー用の第２
の凹部が形成されているので、配線上の層間絶縁膜をバ
イアスCVDあるいはバイアススパッタあるいはAr逆スパ
ッタにより形成した場合回路的には疎となる半導体装置
周辺部上においても層間絶縁膜を比較的薄く且つ平坦化
することができる。従って、この点も半導体基板上に形
成される各膜の膜厚の総和を小さくする要因となり、延
いては配線にかかる応力をより緩和することができる。

（G.実施例）［第１図、第２図］ 以下、本考案半導体装置を図示実施例に従って詳細に
説明する。

第１図は本考案半導体装置の一つの実施例を示す周辺
部の断面図である。同図において、１は半導体基板、２
は該半導体基板１を選択的に加熱酸化することにより形
成されたフィールド絶縁膜、３は該フィールド絶縁膜上
に形成された平坦化用絶縁膜（リフロー膜）、10は該絶
縁膜３に形成された第１の凹部で、該第１の凹部10の略
中央部に第１層目のアルミニウム配線膜４のパッドの下
地となる部分が形成されている。11、11はそのアルミニ
ウム配線膜４のパッド下地部分と第１の凹部10の内側面
との間隙部分である。12、12は平坦化用絶縁膜３の第１
の凹部10の外側に形成されたダミー用の第２の凹部で、
第１の凹部10からパッド下地部分の幅Ｗと等しく間隔を
措いて少なくとも１個、好ましくは数個乃至数十個形成
されている。該ダミー用の第２の凹部12、12の幅は上記
間隙部分11、11の幅と略等しくされている。この第１の
凹部10、配線膜４、ダミー用の第２の凹部12、12の形成
は半導体装置の中央部の微細ルールに従って形成されて
いる。

５は平坦化用絶縁膜３及びアルミニウム配線膜４上を
覆うSiO₂からなる層間絶縁膜、６は該層間絶縁膜５に形
成されたところのアルミニウム配線膜４のパッド下地部
分を露出させるコンタクトホール、７は第２層目のアル
ミニウム配線膜で、コンタクトホール６を通して第１層
目のアルミニウム配線膜４のパッド下地部分の表面にコ
ンタクトせしめられている。８は第２層目のアルミニウ
ム配線膜７を保護する保護絶縁膜、９は該保護絶縁膜８
に形成されたパッド用窓開部で、アルミニウム配線膜７
の該窓開部９に露出する部分がボンディングパッドとな
る。

このような半導体装置によれば、平坦化用絶縁膜３の
アルミニウム配線膜４のパッド下地部分を形成すべき部
分がカットされて第１の凹部10とされ、その第１の凹部
10内にアルミニウム配線膜４のパッド下地部分が形成さ
れている。従って、そのことによって、第３図に示す従
来の半導体装置に比較してチップ周辺部における半導体
基板１上に形成される各膜の膜厚の総和ｈをその第１の
凹部10の深さ（本実施例においては略平坦化用絶縁膜３
の厚さ）分薄くできる。

また、絶縁膜の第１の凹部10内側面とアルミニウム配
線膜４のパッド下地部分との間に間隙部分11が設けら
れ、更に第１の凹部10の外側にパッド下地部分の幅Ｗと
略等しい間隔を措いてダミー用の第２の凹部12、12、…
形成されているので、絶縁膜３及びアルミニウム配線膜
４上を覆う層間絶縁膜５の膜厚もより薄くすることがで
きる。

というのは、層間絶縁膜５は表面を平坦化するうえで
バイアススパッタ法によりあるいはバイアスECR法によ
りSiO₂で形成することが好ましいといえるが、このよう
な方法においても下地の凹凸が疎の部分上における層間
絶縁膜の膜厚が密の部分上におけるそれよりも厚くなる
という傾向がある。従って、従来のように層間絶縁膜５
の下地が周辺部において疎であった場合にはその周辺部
における層間絶縁膜５の膜厚が中央部におけるそれより
も稍厚くなりがちであり、層間絶縁膜５の周辺部におけ
る膜厚を薄くすることが難しかった。しかるに第１図に
示した本半導体装置においては絶縁膜３にダミー用の第
２の凹部12、12を設け、更に第１の凹部10とアルミニウ
ム配線膜４のパッド下地部分との間にも間隙部分11、11
を設けて、層間絶縁膜５の下地が半導体装置中央部にお
ける微細ルールと同じルールに従った凹凸を有するよう
にしたので、層間絶縁膜５の半導体装置周辺部における
膜厚を半導体装置中央部における膜厚と同程度に薄くす
ることができる。このように層間絶縁膜５についても従
来よりも半導体装置周辺部における膜厚を薄くすること
ができる。そして、このことも半導体基板１上に形成さ
れた各膜の膜厚の総和を薄くすることを可能にする要因
となる。

このように半導体基板１上の各膜の膜厚の総和を薄く
することができるので、歪によってアルミニウム配線膜
４、７の特に半導体装置周辺部に存在する部分に加わる
応力を軽減することができ、半導体装置の断線を防止す
ることができる。また、第１層目と第２層目のアルミニ
ウム配線膜７・４間に介在する層間絶縁膜５の応力によ
る割れに起因する絶縁不良を防止することもできる。

第２図（Ａ）乃至（Ｆ）は第１図に示した半導体装置
の製造方法を工程順に示すところのパッド部及びその近
傍の断面図である。

（Ａ）普通の製造プロセスで、平坦化用絶縁膜（リフロ
ー膜）３を形成し終えた第２図（Ａ）に示す状態にす
る。

（Ｂ）次に、絶縁膜３のコンタクトホール形成のための
エッチング工程で、第１層目のアルミニウム配線膜を形
成すべき部分に第１の凹部10を形成し、その近傍にダミ
ー用の第２の凹部12、12をも形成することとする。即
ち、従来においては絶縁膜３形成後それに対してコンタ
クトホールを形成するエッチング処理を施していたが、
後でアルミニウム配線膜を形成すべき部分をエッチング
して第１の凹部10を形成したり、ダミー用の第２の凹部
12、12、…を形成したりすることは為されていなかっ
た。しかし、本考案半導体装置を製造する場合にはそれ
を行うのである。これはエッチング用のフォトマスクの
パターンを変えるだけで実現でき、工程を増やすことは
必要としない。第２図（Ｂ）はこの平坦化用絶縁膜に対
するエッチグ工程の終了後の状態を示す。

（Ｃ）次に、同図（Ｃ）に示すようにアルミニウム配線
膜４をスパッタリングにより形成する。アルミニウム配
線膜４の膜厚は平坦化用絶縁膜３の膜厚と同程度が良
い。

（Ｄ）次に、同図（Ｄ）に示すようにアルミニウム配線
膜４をエッチングによりパターニングする。

（Ｅ）次に、同図（Ｅ）に示すように例えばSiO₂からな
る層間絶縁膜５をバイアススパッタ法あるいはバイアス
ECRCVD法あるいはAr逆スパッタ法により形成する。する
と、半導体装置５の周辺部上においても層間絶縁膜５の
膜厚を比較的薄くすることができる。なぜならば、前述
のとおり半導体装置の周辺部には中央部と同じように微
細な凹凸が形成され、それを下地として層間絶縁膜５が
形成されるからである。

（Ｆ）次に、同図（Ｆ）に示すように層間絶縁膜５に対
するエッチングを行うことによりコンタクトホール６を
形成する。

その後は第２層目のアルミニウム配線膜を形成すると
周辺部が第１図に示すような断面構造を有する半導体装
置が得られる。

（H.考案の効果） 以上に述べたように、本考案半導体装置は、半導体基
板表面を覆うフィールド絶縁膜上の平坦化絶縁膜に、該
半導体基板周辺部であって上層配線からなるパッド電極
を形成すべき各位置を占有する第１の凹部が形成され、
該第１の凹部の略中心部に電極パッドの下地となる下層
配線が形成され、上記平坦化絶縁膜の第１の凹部の外側
の部分に、上記下層配線の幅と略等しい間隔を措いて少
なくとも１つのダミー用の第２の凹部が形成され、上記
平坦化絶縁膜上に上記下層配線を覆い且つ各凹部を埋め
る、下層配線と上記配線との間を絶縁する層間絶縁膜が
形成されたことを特徴とする。

従って、本考案半導体装置によれば、絶縁膜に第１の
凹部を形成し、該第１の凹部内に配線を形成するので、
第１の凹部の深さ分半導体基板上に形成される各膜の膜
厚の総和が薄くなり、延いては配線に加わる応力の低減
を図ることができる。

そして、絶縁膜の第１の凹部の外側にダミー用の第２
の凹部が形成されているので、配線上の層間絶縁膜をバ
イアスCVDあるいはバイアススパッタあるいはAr逆スパ
ッタにより形成した場合回路的には疎となる周辺部上に
おいても層間絶縁膜の下地に密な凹凸が形成できる。従
って、層間絶縁膜配線を比較的薄く且つ平坦化すること
ができる。従って、この点も半導体基板上に形成される
各膜の膜厚の総和を小さくする要因となり、延いては配
線にかかる応力を緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案半導体装置の一つの実施例を示す周辺部
の断面図、第２図（Ａ）乃至（Ｆ）は第１図に示した半
導体装置の製造方法を工程順に示す半導体装置周辺部の
断面図、第３図は従来例を示す半導体装置周辺部の断面
図である。 符号の説明 ２、３……絶縁膜、４……配線、５……層間絶縁膜、10
……第１の凹部、11……間隙部、12……第２の凹部。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板表面を覆うフィールド絶縁膜上
   の平坦化絶縁膜に、該半導体基板周辺部であって上層配
   線からなるパッド電極を形成すべき各位置を占有する第
   １の凹部が形成され、 上記第１の凹部の略中心部に電極パッドの下地となる下
   層配線が形成され、 上記平坦化絶縁膜の第１の凹部の外側の部分に、上記下
   層配線の幅と略等しい間隔を措いて少なくとも１つのダ
   ミー用の第２の凹部が形成され、 上記平坦化絶縁膜上に上記下層配線を覆い且つ各凹部を
   埋める、該下層配線と上記上層配線との間を絶縁する層
   間絶縁膜が形成された ことを特徴とする半導体装置