JPH01228149A - 半導体装置 - 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に関し、特に第１の金属配線と第２
の金属配線とを層間絶縁膜に開孔したスルーホールを通
して電気的接続を行う接続構造に関する。

〔従来の技術］ 従来この種のスルーホールの構造は第３図のように構成
されている。同図において、図外の半導体基板上の下側
絶縁膜１１上に形成した第１の金属配線１２上に第１の
層間絶縁膜１３．その上部に回転塗布法により形成した
塗布層間絶縁膜１４゜及びその上部に第２の層間絶縁膜
１５を順次積層形成する。そして、第１の金属配線１２
上の所定の位置に、前記各層間絶縁膜を貫通するスルー
ホールを開孔する。更に、第２の金属配線１７をスルー
ホールを含む領域に形成し、このスルーホールを通して
第１の金属配線１２と第２の金属配線１７を電気的に接
続している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のスルーホール構造では、スルーホールの
内壁に、回転塗布法により形成した塗布層間絶縁膜１４
の一端部が露出しているため、第２の金属配線１７をス
パッタ法又はＣＶＤ法で形成すると、この際の２００°
Ｃ〜４００°Ｃ程度の処理熱によって、塗布層間絶縁膜
１４を構成する塗布膜中の溶剤又は水分が露出面から噴
出し、スルーホール内の第２の金属配線１７内に、アウ
トガスの通路となっていたボイドが形成されることがあ
る。

また、スルーホール内の第１の金属配線１２の表面一部
がアウトガスにより絶縁層化され、第２の金属配線１７
とのオーミックな接続を高歩留で形成することが困難と
なる。

そのため、第４図に示すように、回転塗布法により塗布
層間絶縁膜１４を形成した後、半導体基板全面を異方性
エツチングによりエツチングバックを行ない、塗布層間
絶縁膜１４の水平部分を除去して段差部にのみそれを残
し、その後、第２の層間絶縁膜１５を形成することによ
り、スルーホール内壁に塗布層間絶縁膜１４が露出しな
い構造が提案されている。

しかし、この結果塗布層間絶縁膜１４が段差部にしか残
らないことになるため、第１の層間絶縁膜１３の段差部
の平坦化が不十分となり、この部分における第２の金属
配線１７のガバレッジが悪くなる。これにより、段差部
における第２の金属配線１７の膜厚が薄くなり、電流密
度上昇によるエレクトロマイグイクレージョンが発生し
、断線が生じる等の問題がある。

本発明は上述した問題を全て解消することを可能とした
半導体装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成された第１
の金属配線と、その上側に塗布形成された塗布層間絶縁
膜及びこの上側に形成した別の層間絶縁膜からなる少な
くとも２層の多層構造を有する層間絶縁膜と、この層間
絶縁膜上に形成され、かつこの層間絶縁膜に開設したス
ルーホールを通して前記第１の金属配線に電気接続され
る第２の金属配線とを備え、更に少なくとも前記スルー
ホールの内壁に、前記塗布層間絶縁膜の端部を被覆する
高融点金属膜又は高融点金属のシリサイド膜からなる隔
壁膜を形成した構成としている。

（作用） 上述した構成では、塗布層間絶縁膜の端部はスルーホー
ル内壁に設けた隔壁膜によって被覆されるため、第２金
属配線の形成時においても塗布層間絶縁膜からの溶剤や
水分の噴出が防止でき、第２金属配線におけるボイドや
、第１金属配線の表面絶縁化を抑止する。

［実施例］ 次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す図であり、同図（ａ
）乃至（ｄ）はこの第１実施例を製造工程順に示す断面
図である。以下、この製造工程に従って第１実施例の構
造を説明する。

第１図（ａ）のように、図外の半導体基板の表面に形成
した下側絶縁膜１１上に、例えばアルミニウム材からな
る第１の金属配線１２を形成し、この上に第１の層間絶
縁膜１３をＣＶＤ法若しくはスパッタ法により形成する
。更に、回転塗布法によりシリカフィルム等の塗布層間
絶縁膜１４を形成し、前記第１の層間絶縁膜１３の段差
部の平坦化を行う。この後、３００°Ｃ〜５００″Ｃの
熱処理を行って塗布層間絶縁膜１４中に存在する溶剤及
び水分を放出せしめる。その上で、第２の層間絶縁膜１
５をＣＶＤ法もしくはスパッタ法により形成する。

次いで、第１図（ｂ）のように、第１の金属配線１２の
所定の位置において、前記各層間絶縁膜１３．１４．１
５を通して異方性エツチングによりスルーホールを垂直
に開孔する。その後、低温（室温〜３００°Ｃ）加熱に
よるスパッタ法又はＣＶＤ法により、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｔａ等の高融点金属若しくはこれら高融点金属のシリサ
イド膜からなる隔壁膜１６を全面に約５００〜２０００
人成長させる。

更に、第１図（Ｃ）のように、前記隔壁膜１６を異方性
エツチングし、スルーホール内壁にのみ隔壁膜１６を残
し、スルーホール内壁面に露出されていた前記塗布層間
絶縁膜１４の端部を被覆する。

しかる後、第１図（ｄ）のように、第２の金属配線１７
をスパッタ法又はＣＶＤ法により形成し、かつ所要パタ
ーンに形成することにより、スルーホールを通して第１
の金属配線１２との電気的接続を行い、本実施例の構造
が完成される。

このように構成されたスルーホール構造では、塗布層間
絶縁膜１４は隔壁膜１６によってスルーホール内で確実
に被覆されるので、第２の金属配線１７をスパッタ法又
はＣＶＤ法により形成しても、塗布層間膜１４中の溶剤
や水分が噴出される二七はなく、したがって第２の金属
配線１７内にボイドが形成されることはない。また、第
１の金属配線１２の表面一部が絶縁化されることもない
。

これにより、第１．第２の金属配線の良好な接続を得る
ことができとともに、塗布層間絶縁膜による表面平坦化
を達成できる。

第２図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の第２の実施例をその
製造工程順に示したものである。

第２図（ａ）のように、図外の半導体基板上の下側絶縁
膜２Ｉ上にアルミニウム等の第１の金属配線２２を形成
し、この上に有機物を含む塗布層間絶縁膜２４を比較的
厚（回転塗布する。この後、４００°Ｃ〜５００°Ｃの
熱処理を行って塗布層間絶縁膜２４中の溶剤及び水分を
放出せしめた後、ＣＶＤ法又はスパッタ法により層間絶
縁膜２５を形成する。

次いで、第２図（ｂ）のように、前記各層間絶縁膜２４
．２５を通してスルーホールを形成し、第１実施例と同
様の高融点金属膜又は高融点金属のシリサイド膜からな
る隔壁膜２６を層間絶縁膜２５上に成長させる。

次に、第２図（Ｃ）のように、隔壁膜２６を異方性エツ
チングし、スルーホール内にのみ隔壁膜２６を残してス
ルーホール内に露出した塗布層間絶縁膜２４の端部を完
全に覆う。

その後、第２の金属配線２７をスパッタ法又はＣＶＤ法
により形成し、スルーホールを通して第１の金属配線２
２との電気的接続を完了する。

この第２の実施例では、塗布層間絶縁膜が厚い場合にお
いても第１の実施例と同様な効果が得られることを示し
ており、塗布層間絶縁膜を十分に厚くすることにより、
−層の平坦化を実現することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明の半導体装置は、塗布層間絶縁
膜を含んで多層に形成された層間絶縁膜に開設したスル
ーホールの内壁に隔壁膜を形成し、この隔壁膜によって
塗布層間絶縁膜の端部を被覆しているため、上側に設け
る第２金属配線の形成時においても塗布層間絶縁膜から
の溶剤や水分の噴出が防止でき、第２金属配線における
ボイドや第１金属配線の表面絶縁化を抑止し、信頼性の
高いスルーホール構造を高歩留りで得ることができる。

また、塗布層間絶縁膜の平坦化作用により、表面平坦化
の優れた配線構造が得られ、上側の第２金属配線の段切
れや段差部における薄膜化を防止し、信頼性の高い半導
体装置が得られることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｄ）は本発明の第１実施例を
その製造工程に従って示す断面図、第２図（ａ）乃至第
２図（Ｃ）は本発明の第２実施例をその製造工程に従っ
て示す断面図、第３図及び第４図は夫々異なる問題を有
する従来構造の断面図である。 １１．２１・・・下側絶縁膜、１２．２２・・・第１の
金属配線、１３・・・第１の層間絶縁膜、１４．２４・
・・塗布層間絶縁膜、１５・・・第２の層間絶縁膜、２
５・・・層間絶縁膜、１６．２６・・・隔壁膜、１７．
２７・・・第２の金属配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体基板上に形成された第１の金属配線と、その
   上側に塗布形成された塗布層間絶縁膜及びこの上側に形
   成した別の層間絶縁膜からなる少なくとも２層の多層構
   造を有する層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上に形成され
   、かつこの層間絶縁膜に開設したスルーホールを通して
   前記第１の金属配線に電気接続される第２の金属配線と
   を備える半導体装置において、少なくとも前記スルーホ
   ールの内壁に、前記塗布層間絶縁膜の端部を被覆する高
   融点金属膜又は高融点金属のシリサイド膜からなる隔壁
   膜を形成したことを特徴とする半導体装置。