JPH0383340A - 半導体素子のAl多層配線構造 - Google Patents

半導体素子のAl多層配線構造

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JPH0383340A
JPH0383340A JP1218682A JP21868289A JPH0383340A JP H0383340 A JPH0383340 A JP H0383340A JP 1218682 A JP1218682 A JP 1218682A JP 21868289 A JP21868289 A JP 21868289A JP H0383340 A JPH0383340 A JP H0383340A
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Yasushi Nakabo
中坊 康司
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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) この発明は半導体素子のM多層配線構造に係り、特に眉
間絶縁膜部分に関するものである。
(従来の技術) 半導体素子(IC,LSI)においては、配線の自由度
が増し、パターン設計が容易になるなどの利点から、多
層配線構造が採用される傾向にある。この多層配線構造
においては、金属配線層間に眉間絶縁膜を形成する必要
があるが、現在、金属配線材料としてはM系合金が主に
用いられているため、眉間絶縁膜は、450℃以下の低
温で生成しなければならない、つまり、眉間絶縁膜の形
成時には既に下NfiJ配線が形成されており、これを
保護する目的から450°C以下の低温で層間絶縁膜を
生成する必要がある。
このため、層間絶縁膜材質としては、常圧CVD酸化膜
(AP−3in、 AP−PSG、AP−BPSG等、
APはAtmosphere Pressure  (
常圧)の略)あるいはプラズマCVD酸化膜(P[!−
5iO等、PEはPlasmaEnhanced (プ
ラズマ塩t2)の略)が主に使用されている。また、最
近は、低温形成が可能な上に、形成と同時に平坦膜が得
られるため、常圧TEO3酸化膜(AP−TE01 、
T E OSはテトラ・エチル・オキシ・シランを意味
する)、プラズマCVD酸化膜(PH−↑[!O3)が
注目され、使用されている。
(発明が解決しようとする課題) しかるに、層間絶縁膜として常圧CVD酸化膜あるいは
常圧TEO3酸化膜などの常圧CVD系絶縁膜を用いる
と、その上に上IiIM配線を形成し、その上にパッシ
ベーション膜としてプラズマCVD5IN膜を形成した
時に、前記上層M配線に「Mボイド」と呼ばれるM欠損
不良が多発する問題点があった。ここで、「Mボイド」
とは第2図に示すように、M配線パターンlの一部が符
号2で示すように欠落する現象で、パッシベーション膜
なとのM配線被覆膜の膜ストレスによりMが高温クリー
プすることが原因だと言われている。そして、rp)ボ
イドJが存在すると、その付近の電流密度が大きくなり
、エレクトロマイグレーシランによる断線不良を引き起
したりするため好ましくない。
さて、上述のように、層間絶縁膜として常圧CVD系絶
!!膜を用いた場合、その上に上層M配線を形威し、そ
の上にパッシベーション膜としてプラズマCVDSiN
Mを形威した時に前記上層M配線にMボイドが発生する
わけであるが、その原因が以下に述べることであること
を本発明者は実験により確かめた。
つまり、第3図(a)に示すように常圧CVD系絶縁1
1!11上にM配線12が形威されている場合、この上
にパッシベーション膜としてプラズマCVD5iNWJ
を形成すると、次のような現象が起きる。
すなわち、常圧CVD系絶縁膜11は、加熱すると水分
を放出して収縮する性質を持ち、プラズマCVD5iN
膜の生成温度(350〜400°C)では、この水分放
出が起き、常圧CVD系絶縁膜11はどんどん収縮しよ
うとする。ところが、プラズマCVD5+Ngは水分を
ほとんど透過させないため、該プラズマCVD5iN膜
の厚さがある程度以上になると、常圧CVD系絶縁膜1
1からの水分放出がストップし、膜収縮が起きなくなる
。ところが、第3図伽)に示すように、M配線12の側
壁部においてはプラズマCVD5iNlli13のII
I賞が良くないために、この部分からは水分()lzo
)がある程度透過してしまう、そのため、M配線12近
傍の常圧CvDwA縁膜11だけに、第3図(b)に矢
印で示すように水分放出による膜収縮が生しる。このた
め、プラズマCVD5iNl!13の持つ圧縮応力の作
用に、下地常圧CVD系絶縁膜11の上述したような局
部的な膜収縮の作用が加わって、M配線12内に大きな
引張り応力が発生して、多数の大きなMボイドが発生し
てしまう。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、眉間絶縁膜
として常圧CVD系絶縁膜を用いた場合における、パッ
シベーション膜(SiN膜)性成時の、上層M&!線上
のMボイドの発生を防止できる半導体素子のM多層配線
構造を提供することを目的とするや (課題を解決するための手段) この発明は、眉間絶縁膜として常圧CVD系絶縁膜が用
いられ、その上に上層M配線が形威され、その上にパッ
シベーション膜として5iNIllが形威される半導体
素子のM多層配線構造において、前記常圧CVD系絶縁
膜上の全面をSiN膜で覆い、その上に上NM配線を形
威し、その上にパッシベーション膜としてのSiN膜を
形成するようにしたものである。
(作 用) 上記この発明のM多層配線構造においては、眉間絶縁膜
としての常圧CVD系絶縁膜上の全面が、パッシベーシ
ョン膜と同様なSiN膜(水分を遮断するlIりであら
かじめ覆われている。したがって、製造時、最終工程で
パッシベーション膜(SiN膜)を形成した時に、その
II!質が上IWAI配線の側壁部で良くなく、この部
分では、眉間絶縁膜(常圧CVD系絶縁膜)からの局部
的な水分放出が起る恐れがあっても、この水分放出は、
常圧CVD系絶縁膜上の全面にあらかしめ形成されてい
るSiN膜で防止される。すなわち、この発明の構造と
すれば、パッシベーション膜生成時に、常圧CVD系絶
縁膜からの局部的な水分放出がなく、その水分放出に伴
う常圧CVD系絶縁膜の局部的な膜収縮が防止される。
したがって、パッシベーション膜生成時の上層M配線上
でのMボイドの発生がなくなる。
(実施例) 以下この発明の一実施例を図面の簡単な説明する、第1
図はこの発明のM多層配線構造の一実施例を示す断面図
である。この図において、21は半導体基板にIC回路
を作り込み、その上を絶縁膜で覆った下地層である。こ
の下地Jli21上に100%MまたはM系合金からな
る第1層M配線22が形威される。さらにその第1層M
配線22を覆って下地層21上の全面には、眉間絶縁膜
としテノ常圧CVD系絶縁膜23例えばAP−PSGl
li 。
AP−3tO□膜、 AP−BPSG膜、AP−TE0
1膜 が5000人〜1faW−に形威される。そして
、この常圧CVD系絶縁膜23上には、該絶縁膜23上
の全面を覆ってプラズマCVD5iN膜24が約500
Å以上の厚さに形威される。そして、このプラズマCV
D5iN膜24上に、第1層と同一材質の第2層M配線
25が形威され、さらにこの第2層M配線25を覆って
パッシベーション膜としてのプラズマCVD5iN膜2
6が前記SiN膜2膜上4上面に5000Å以上の厚さ
に形成される。
このようなM多層配線構造は次のように製造される。ま
ず下地層21上に通常のスパッタ蒸着法およびホトリソ
・エツチング技術によって第1層M配線22を形威した
後、それらの上に、常圧CVD法により450°C以下
の低温で常圧CVD系絶縁@23を5000人〜In厚
に形威する。その後、その常圧CVD系絶縁膜23上の
全面にプラズマCVD法によりプラズマCVD5iN膜
24を約500Å以上の厚さに均一に生成した後、その
プラズマCVD5iN膜24上に第1層と同様な方法で
第2層M配線25を形成する。最後に、この第21iA
/配線25とプラズマCVD5iN膜24上の全面に、
バッジベージジン膜としてのプラズマCVD5iN膜2
6をプラ:X ’? CV D法により5000Å以上
の厚さに形成する。この時、プラズマCVD5iN膜2
6は、第2層M配線25の側壁部においては膜質が良く
なく、この部分では、常圧CVD系絶縁膜23からの局
部的な水分放出が起る恐れがあるが、この方法(この構
造)によれば、常圧CVD系絶縁膜23上の全面にあら
かじめプラズマCVD5iN膜24が均一に形威されて
いるので、このプラズマCVD5iN膜24により局部
的な水分放出が防止される。したがって、局部的な水分
放出に伴う常圧CVD系絶縁膜23の局部的な膜収縮も
なく、その結果として第2NAZ配線25上でのMボイ
ドの発生も防止される。
なお、上記一実施例では、プラズマCVD5iN膜26
単層でバッジベージジン膜を構成したが、前記プラズマ
CVD5iN膜26の下にPSG膜を設けてバッジベー
ジ3ン膜を2N構造としてもよい、この2層構造におい
ても、従来同様にしてMボイドの問題点があり、この発
明によればそれを解決できる。ただし、バッジベージジ
ン膜がPSGS単膜の場合は、この発明は不要である。
それは、PSG膜の場合は、膜質の良し悪しに関係なく
全面で常圧CVD系絶縁膜(層間絶縁膜)からの水分の
放出が行われるからである。全面で水分の放出が行われ
れば、眉間絶縁膜の局部的な膜収縮が起らず、延いては
第2層M配線上にMボイドが生じないのである。この発
明は、パッシベーション膜の少なくとも一部がSiN膜
(水分を遮断するFi)であって、fi S i N 
’Illが上MAI配線の側壁部でばl!質が悪く、そ
の部分では層間絶縁膜(常圧CVD系絶縁膜)からの水
分放出が起る場合に必要となるのである。
(発明の効果) 以上詳細に説明したようにこの発明によれば、層間絶縁
膜として常圧CVD系絶縁膜を用い、バッジベージ1ン
膜としてSiN膜を用いたM多層配線構造において、層
間絶縁膜上の全面を5iNliで覆い、その上に上NM
配線を形成し、その上にバッジベージ1ン膜としてのS
iN膜を形成するようにしたので、製造時、最終工程で
バッジベージジン膜(SiN膜)を形威した時に、その
膜質が上層M配線の側壁部で良くなくても、前記層間絶
縁膜上の全面にあらかじめ形威しであるSiN膜によっ
て、眉間絶縁膜からの局部的な水分放出、それに伴う眉
間絶縁膜の局部的な膜収縮を防止でき、延いては上層M
配線上のMボイドの発生を防止できる。したがって、信
頼性の高いM多層配線構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体素子のM多層配線構造の一実
施例を示す断面図、第2図はMボイドを説明するための
斜視図、第3図はMボイドの発生理由を説明するための
断面図である。 21・・・下地層、22・・・第1層M配線、23・・
・常圧CVD系絶縁膜、24 ・・・プラズマCVD5
iNtl!、25・・・第2層M配線、26・・・プラ
ズマCVD5iN膜。 25η噌1引配班 本舒咽の一艮嚢屑l 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)下地層上に形成された下層Al配線と、(b)こ
    の下層Al配線上に形成された層間絶縁膜としての常圧
    CVD系絶縁膜と、 (c)この常圧CVD系絶縁膜上の全面に形成されたS
    iN膜と、 (d)このSiN膜上に形成された上層Al配線と、(
    e)この上層Al配線上に形成されたパッシベーション
    膜としてのSiN膜とを具備してなる半導体素子のAl
    多層配線構造。
JP1218682A 1989-08-28 1989-08-28 半導体素子のA▲l▼多層配線構造 Expired - Lifetime JP2820281B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9929042B2 (en) 2015-06-16 2018-03-27 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device having a discontinued part between a first insulating film and a second insulating film

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JP2009523962A (ja) * 2006-01-23 2009-06-25 ロータス カーズ リミテッド 可変圧縮比及び排気口シャッタを有する2サイクル内燃機関
US8225754B2 (en) 2006-01-23 2012-07-24 Lotus Cars Limited Two-stroke internal combustion engine with variable compression ration and an exhaust port shutter
US9929042B2 (en) 2015-06-16 2018-03-27 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device having a discontinued part between a first insulating film and a second insulating film

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