JPH061795B2 - 多層配線構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の配線構造に係り、特に高集積の
半導体集積回路に好適な多層配線構造体に関する。

〔従来の技術〕

ＬＳＩ（大規模集積回路）に対する集積度向上の要求は
とどまるところを知らず、これに伴って基板面での配線
量は増加し、この結果、多層配線時での表面段差はます
ます酷くなる。

同時に、配線の積層数の増加要求も著しくなり、このた
め、ＬＳＩの高集積化には、平坦性に優れた多層配線構
造が不可欠である。

ところで、このような多層配線構造に関する従来技術と
しては、配線層を区画する絶縁膜（層間膜）として有機
質材料であるポリイミド樹脂を用いるものが、例えば、
特開昭５７−１７７５４０号公報などにより、又、無機
質膜の上に有機質膜を積層したものを用いるものが、例
えば、特開昭５８−１９７８４６号公報などによりそれ
ぞれ開示されている。

しかしながら、これら従来技術では、３層以上の多層化
を対象としていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、３層以上の多層配線構造について配
慮されておらず、このため、従来技術により、ＬＳＩの
配線構造の３層以上の多層化を図ると、外部からのスト
レスにより有機質膜が変形し、配線に断線が生じ易く、
かつ、この有機質膜のため耐湿性も低下し易くなるた
め、充分な信頼性が得難いという問題点があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に対処し、
３層以上の多層化に際して充分な平坦性を保ちながら、
外部からのストレスに強く、かつ、耐湿性低下の虞れも
なく、ＬＳＩの高集積化を充分に図ることができる多層
配線構造体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、本発明によれば、基板面上で３層以上の配
線層を区画する絶縁層の少なくとも１層として、有機質
膜の上に無機質膜を積層した薄膜層を用いることにより
達成される。

〔作用〕

絶縁層を形成する有機質膜は、配線層を形成すべき面で
の平坦性を確保する働きをし、無機質膜は、耐ストレス
性と耐湿性を確保する働きをするので、信頼性の低下を
伴うことなく、充分に高集積化を図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明による多層配線構造体について、図示の実
施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、この実施例は、配線層が
４層にわたって設けられた半導体装置に対して本発明を
適用した場合のもので、図において、１０はシリコン基
板で、酸化膜１１、第１ゲート電極１２、第２ゲート電
極１３などによる段差パターンを有するものとなってお
り、この面に第１層配線２０が形成されている。

３０は第１層絶縁膜で、ポリイミド樹脂を回転法によっ
て塗布し、図示のように、その上面が平坦な面として得
られるようにする。

４０は第２層配線で、第１層絶縁膜３０にスルーホール
加工をした上で、この上面に形成される。

５０は第２層絶縁膜で、この時点では、段差は第２層配
線４０によるものだけであるので、あまり大きくはない
から、この第２層絶縁膜５０は、シリコンなど適当な金
属の酸化物、ＳＯＧ、リンガラスなどの無機質材料で構
成される。

６０は第３層配線で、第２層絶縁膜５０にスルーホール
加工をした上で、その上面に形成されている。

７０は第３層絶縁膜である。

しかして、この時点に至ると、段差は第２層配線４０と
第３層配線６０によるものとなり、かなり大きな厳しい
段差となっている。そこで、この第３層絶縁膜７０とし
ては、第１層絶縁膜３０と同じポリイミド樹脂による有
機質のものを用い、充分な平坦性が与えられるようにす
る。

８０は第４層配線で、第３層絶縁膜７０にスルーホール
加工した後、その上に形成される。そして、その表面に
は、無機質材料からなる保護膜９０が形成される。

この実施例によれば、第１層と第３層の絶縁膜３０、７
０としてポリイミド樹脂による有機質の膜を用いている
ので、配線層を３層以上にわたって設けたにもかかわら
ず、それぞれの配線層を設けるべき表面での平坦性が充
分に確保でき、半導体装置の高集積化を一層図ることが
できる。

また、この実施例によれば、第２層絶縁膜５０として無
機質の膜が用いられているため、外部からのストレスに
強く、さらに、この第２層絶縁膜５０のほか保護膜９０
にも無機質膜が用いられているため、耐湿性も充分に保
つことができる。

さらに、この実施例では、第１層絶縁膜３０としてポリ
イミド樹脂膜を用いているため、その表面に第２層絶縁
膜５０を形成する際に、プラズマ法などを用いても、ダ
メージの虞れがなく、製造が容易である。

次に、第２図は、本発明の他の一実施例で、この実施例
は、第１図の実施例における有機質材料からなる第１と
第３の絶縁膜３０、７０の代りに、有機質膜３１、７１
と、これらの表面にそれぞれ形成した無機質膜３２、７
２のそれぞれからなる積層膜３０’，７０’とを設け、
これらの積層膜３０’，７０’をそれぞれ第１と第２の
絶縁膜としたものである。そして、この実施例では、有
機質膜３１、７１としてポリイミド樹脂膜を、そして、
無機質膜３２、７２としてプラズマ法による酸化膜をそ
れぞれ用いたものである。

従って、この実施例によっても、配線層形成面での平坦
性は、第１と第３の絶縁層３０’、７０’を形成する有
機質膜３１、７１によって充分に確保され、かつ、外部
ストレスに対しては、無機質膜からなる第２層絶縁膜５
０が有効に機能する上、保護膜９０に加えて各層間にも
無機質膜３２、７２が設けられているので、さらに優れ
た耐湿性を与えることができる。

なお、以上の実施例は、いずれも配線が４層に設けられ
ている場合について説明したが、本発明は、これに限る
ことなく実施可能なことは言うまでもないところであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、配線層を区画す
る絶縁膜として、有機質のものと、無機質のものとを用
いることにより、段差の平坦化と、ストレスに対する抵
抗力増大および耐湿性保持の両立とを可能にしたから、
半導体集積回路の配線層の多層化に伴なう段差の問題に
充分に対処しながら、高い信頼性を保つことができ、半
導体集積回路の高集積化に大きく役立つ多層配線構造体
を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多層配線構造体の一実施例を示す
断面図、第２図は同じく他の一実施例を示す断面図であ
る。 １０‥‥シリコン基板、１１‥‥酸化膜、１２‥‥第１
ゲート電極、１３‥‥第２ゲート電極、２０‥‥第１層
配線、３０‥‥第１層絶縁膜、４０‥‥第２層配線、５
０‥‥第２層絶縁膜、６０‥‥第３層配線、７０‥‥第
３層絶縁膜、８０‥‥第４層配線、９０‥‥保護膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板面に、絶縁層を挾んで積層された少な
   くとも３層の配線層を備えた多層配線構造体において、
   上記絶縁層の少なくとも１層が有機質膜の上に無機質膜
   を積層した薄膜層で形成されていることを特徴とする多
   層配線構造体。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、上記配線
   層間の絶縁層として、更に、無機質膜からなる薄膜層で
   形成されている絶縁層を有し、上記有機質膜の上に無機
   質膜を積層した薄膜層で形成されている絶縁層と、上記
   無機質膜からなる薄膜層で形成されている絶縁層とは、
   上記基板面に対して交互に積層されていることを特徴と
   する多層配線構造体。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、上記３層
   の配線層のうちの最も外側にある配線層が、無機質膜か
   らなる保護層を備えていることを特徴とする多層配線構
   造体。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、上記有機
   質薄膜層がポリイミド樹脂で構成されていることを特徴
   とする多層配線構造体。