JPH09260382A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最上層の配線層以外の配線層に対して最上層
の配線層の形成後に容易に電気的接続を行い、しかもチ
ップ面積の増加を少なく抑える。 【解決手段】 半導体基板２０上に層間絶縁膜２３で絶
縁して配線層２１，２２を積層形成し、配線層２１上の
配線層２２と重ならない位置で層間絶縁膜２３に下層配
線引き上げ用埋め込み導電体２５を埋め込んでいる。こ
の下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５は、配線層２
１から配線層２２の下面の高さまで延びている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は複数の配線層を有
する半導体集積回路装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８（ａ）に従来の半導体集積回路装置
における２層の配線層の周辺部分の平面図を示し、図８
（ｂ）に同図（ａ）のＡ−Ａ′線断面図を示す。なお、
図８（ａ）においては層間絶縁膜の図示は省略してい
る。図８において、１０はｎ形もしくはｐ形のＳｉ基板
である。１７はＳｉ基板１０の上に形成したＳｉＯ₂ 膜
である。１１はＳｉ基板１０の上にＳｉＯ₂ 膜を介して
積層形成した下層の配線層である。１３は下層の配線層
１１を覆うようにＳｉ基板１０の上に形成した層間絶縁
膜である。１２は層間絶縁膜１３の上に積層形成した上
層の配線層である。１４は下層の配線層１１の上の上層
の配線層１２と重ならない位置で層間絶縁膜１３に形成
されて上層の配線層１２の下面の高さ、つまり層間絶縁
膜１３の上面の高さから下層の配線層１１の上面まで堀
り込まれた穴（コンタクトホール）である。１５は穴１
４に埋め込まれることによって下層の配線層１１から上
層の配線層１２の下面の高さ（図８（ｂ）における層間
絶縁膜１３の上面と同じ高さ）まで延びた下層配線引き
上げ用埋め込み導電体である。１６は下層配線引き上げ
用埋め込み導電体１５に接続される状態に層間絶縁膜１
３の上に形成したプロービングパッドであり、上層の配
線層１２と同じマスクで形成され、上層の配線層１２と
は絶縁状態に配置される。

【０００３】図８に示した半導体集積回路装置は、例え
ば回路検査の際に、上層の配線層１２の下にあって、そ
のままでは外部との間で電気的接続を行うことが困難な
下層の配線層１１と、外部との間の電気的接続を容易に
行い、下層の配線層１１に現れる信号（電圧、信号波形
等）をプロービングするために、下層の配線層１１を下
層配線引き上げ用埋め込み導電体１５で埋め込んだ穴１
４を用いて上層の配線層１２の下面と同じ高さまで引き
上げ、いわゆるプロービングパッド１６を下層配線引き
上げ用埋め込み導電体１５に接続される状態に層間絶縁
膜１３上に、上層の配線層１２と同じマスクで形成して
いる。この場合、プロービングパッド１６を形成する部
分では、上層の配線層１２がプロービングパッド１６に
当ることがないように、上層の配線層１２を迂回させて
いる。

【０００４】ここで、上層の配線層１２の各配線の幅お
よびプロービングパッド１６の幅をそれぞれＬとし、配
線ルール上、上層の配線層１２の配線間に設けるべき隙
間をＳとした場合において、上層の配線層１２の２本の
配線間の直下に下層配線引き上げ用埋め込み導電体１５
が配置されていない部分では、上層の配線層１２の２本
の配線の隙間は当然Ｓであり、上層の配線層１２の２本
の配線間の直下に下層配線引き上げ用埋め込み導電体１
５が配置されている部分では、下層配線引き上げ用埋め
込み導電体１５の真上の上層の配線層１２と同じ層にプ
ロービングパッド１６を形成するので、上層の配線層１
２の２本の配線の隙間は（２Ｓ＋Ｌ）となる。例えば、
Ｓ＝Ｌとすれば、上層の配線層１２の２本の配線の隙間
は３Ｓとなり、プロービングパッド１６を設けることに
より、上層の配線層１２の２本の配線の隙間が３倍に増
加する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来例の半導体集積回
路装置では、下層の配線層１１に対して上層の配線層１
２の形成後に容易に電気的接続を行うために、下層配線
引き上げ用埋め込み導電体１５を設けるとともに、下層
配線引き上げ用埋め込み導電体１５の真上の上層の配線
層１２と同じ層上、つまり層間絶縁膜１３の上にプロー
ビングパッド１６を形成しているので、層間絶縁膜１３
の上に積層形成する上層の配線層１２の２本の配線間の
隙間がプロービングパッド１６を迂回している部分にお
いて、本来必要な最小限の長さＳとならず、上層の配線
層１２の２本の配線間にプロービングパッド１６の配線
が１本余分に形成されることになり、上層の配線層１２
の２本の配線間の隙間が長さ（２Ｓ＋Ｌ）となってしま
う。このように、プロービングパッド１６を設ける結
果、半導体集積回路装置は、チップ面積が大幅に増加す
るという問題点があった。

【０００６】したがって、この発明の目的は、下層の配
線層に対して上層の配線層の形成後に容易に電気的接続
を行うことができ、しかもチップ面積の増加を少なく抑
えることができる半導体集積回路装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の半導体集
積回路装置は、半導体基板と、この半導体基板上に絶縁
膜で絶縁して積層形成した下層および上層の配線層と、
下層の配線層上の上層の配線層と重ならない位置で絶縁
膜に埋め込まれて下層の配線層から上層の配線層の下面
の高さまで延びた下層配線引き上げ用埋め込み導電体と
を備えている。

【０００８】請求項１記載の構成によれば、上層の配線
層を形成し、この上層の配線層を絶縁膜で被覆した後、
絶縁膜に上層の配線層の下面と同じ深さまでの浅い穴を
開けるだけで、下層の配線層につながる下層配線引き上
げ用埋め込み導電体を容易に露出させることができる。
その結果、露出した下層配線引き上げ用埋め込み導電体
に接続される上層導電体を絶縁膜の上に形成すれば、下
層の配線層に対して上層の配線層の形成後に容易に電気
的接続を行うことができる。例えば、上層導電体をプロ
ービングパッドとして用いれば、回路検査のためのプロ
ービングが可能となり、また上層導電体を下層配線引き
上げ用埋め込み導電体相互間あるいは下層配線引き上げ
用埋め込み導電体と上層の配線層の間を接続する配線と
して用いれば、下層の配線層の配線変更が可能となる。
なお、上記の浅い穴を開けて下層配線引き上げ用埋め込
み導電体を露出させるだけで、特に上層導電体を形成し
なくても、プロービングによる測定は可能である。ま
た、上記の浅い穴は、上層の配線層の下面より下の深さ
までであってもよい。

【０００９】しかも、下層の配線層を引き上げるための
下層配線引き上げ用埋め込み導電体が上層の配線層の下
面の高さまでしか延びておらず、上層の配線層が積層形
成される際に絶縁膜上には下層配線引き上げ用埋め込み
導電体が突出していないので、上層の配線層と同じ層に
プロービングパッド等を形成する場合に比べて、配線ル
ール上、上層の配線層の配線間の隙間を狭くすることが
でき、チップ面積の増加を少なく抑えることができる。

【００１０】請求項２記載の半導体集積回路装置は、半
導体基板と、この半導体基板上に絶縁膜で絶縁して積層
形成した下層，中間層および上層の配線層と、下層の配
線層上の中間層および上層の配線層と重ならない位置で
絶縁膜に埋め込まれて下層の配線層から上層の配線層の
下面の高さまで延びた下層配線引き上げ用埋め込み導電
体とを備えている。

【００１１】請求項２記載の構成によれば、上層の配線
層を形成し、この上層の配線層を絶縁膜で被覆した後、
絶縁膜に上層の配線層の下面と同じ深さまでの浅い穴を
開けるだけで、下層の配線層につながる下層配線引き上
げ用埋め込み導電体を容易に露出させることができ、露
出した下層配線引き上げ用埋め込み導電体に接続される
上層導電体を絶縁膜の上に形成すると、下層の配線層に
対して上層の配線層の形成後に容易に電気的接続を行う
ことができる。例えば、上層導電体をプロービングパッ
ドとして用いれば、回路検査のためのプロービングが可
能となり、また上層導電体を下層配線引き上げ用埋め込
み導電体相互間あるいは下層配線引き上げ用埋め込み導
電体と上層の配線層の間を接続する配線として用いれ
ば、下層の配線層の配線変更が可能となる。なお、上記
の浅い穴を開けて下層配線引き上げ用埋め込み導電体を
露出させるだけで、特に上層導電体を形成しなくても、
プロービングによる測定は可能である。また、上記の浅
い穴は、上層の配線層の下面より下の深さまでであって
もよい。

【００１２】しかも、下層の配線層を引き上げるための
下層配線引き上げ用埋め込み導電体が上層の配線層の下
面の高さまでしか延びておらず、上層の配線層が積層形
成される際に絶縁膜上には下層配線引き上げ用埋め込み
導電体が突出していないので、上層の配線層と同じ層に
プロービングパッド等を形成する場合に比べて、配線ル
ール上、上層の配線層の配線間の隙間を狭くすることが
でき、チップ面積の増加を少なく抑えることができる。

【００１３】請求項３記載の半導体集積回路装置は、半
導体基板と、この半導体基板上に絶縁膜で絶縁して積層
形成した下層および上層の配線層と、下層の配線層上の
上層の配線層と重ならない位置で絶縁膜に埋め込まれて
下層の配線層から上層の配線層の下面と下層の配線層の
上面の間の高さまで延びた下層配線引き上げ用埋め込み
導電体とを備えている。

【００１４】請求項３記載の構成によれば、上層の配線
層を形成し、この上層の配線層を絶縁膜で被覆した後、
絶縁膜に上層の配線層の下面と下層の配線層の上面の間
の深さの浅い穴を開けるだけで、上層の配線層以外の配
線層につながる下層配線引き上げ用埋め込み導電体を容
易に露出させることができ、露出した下層配線引き上げ
用埋め込み導電体に接続される上層導電体を絶縁膜の上
に形成すると、下層の配線層に対して上層の配線層の形
成後に容易に電気的接続を行うことができる。例えば、
上層導電体をプロービングパッドとして用いれば、回路
検査のためのプロービングが可能となり、また上層導電
体を下層配線引き上げ用埋め込み導電体相互間あるいは
下層配線引き上げ用埋め込み導電体と上層の配線層の間
を接続する配線として用いれば、下層の配線層の配線変
更が可能となる。なお、上記の浅い穴を開けて下層配線
引き上げ用埋め込み導電体を露出させるだけで、特に上
層導電体を形成しなくても、プロービングによる測定は
可能である。

【００１５】しかも、下層の配線層を引き上げるための
下層配線引き上げ用埋め込み導電体が上層の配線層の下
面と下層の配線層の上面の間の高さまでしか延びておら
ず、上層の配線層が積層形成される際に絶縁膜で下層配
線引き上げ用埋め込み導電体が被覆されているので、上
層の配線層と同じ層にプロービングパッドを形成する場
合に比べて、配線ルール上、上層の配線層の配線間の隙
間を狭くすることができ、チップ面積の増加を少なく抑
えることができる。さらに、下層配線引き上げ用埋め込
み導電体と上層の配線層の短絡の心配がないので、下層
配線引き上げ用埋め込み導電体の上に上層導電体と接続
するための穴を開ける余裕があれば、下層配線引き上げ
用埋め込み導電体と上層の配線層が部分的に重なっても
よくなり、上層の配線層が積層形成される際に絶縁膜か
ら下層配線引き上げ用埋め込み導電体が露出している場
合に比べて上層の配線層の配線間の隙間をいっそう狭く
することができ、チップ面積の増加をさらに少なく抑え
ることができる。

【００１６】請求項４記載の半導体集積回路装置は、半
導体基板と、この半導体基板上に絶縁膜で絶縁して積層
形成した下層，中間層および上層の配線層と、下層の配
線層上の中間層および上層の配線層と重ならない位置で
絶縁膜に埋め込まれて下層の配線層から上層の配線層の
下面と下層の配線層の上面の間の高さまで延びた下層配
線引き上げ用埋め込み導電体とを備えている。

【００１７】請求項４記載の構成によれば、上層の配線
層を形成し、この上層の配線層を絶縁膜で被覆した後、
絶縁膜に上層の配線層の下面と下層の配線層の上面の間
の深さの浅い穴を開けるだけで、上層の配線層以外の配
線層につながる下層配線引き上げ用埋め込み導電体を容
易に露出させることができ、露出した下層配線引き上げ
用埋め込み導電体に接続される上層導電体を絶縁膜の上
に形成すると、下層の配線層に対して上層の配線層の形
成後に容易に電気的接続を行うことができる。例えば、
上層導電体をプロービングパッドとして用いれば、回路
検査のためのプロービングが可能となり、また上層導電
体を下層配線引き上げ用埋め込み導電体相互間あるいは
下層配線引き上げ用埋め込み導電体と上層の配線層の間
を接続する配線として用いれば、下層の配線層の配線変
更が可能となる。なお、上記の浅い穴を開けて下層配線
引き上げ用埋め込み導電体を露出させるだけで、特に上
層導電体を形成しなくても、プロービングによる測定は
可能である。

【００１８】しかも、下層の配線層を引き上げるための
下層配線引き上げ用埋め込み導電体が上層の配線層の下
面と下層の配線層の上面の間の高さまでしか延びておら
ず、上層の配線層が積層形成される際に絶縁膜で下層配
線引き上げ用埋め込み導電体が被覆されているので、上
層の配線層と同じ層にプロービングパッドを形成する場
合に比べて、配線ルール上、上層の配線層の配線間の隙
間を狭くすることができ、チップ面積の増加を少なく抑
えることができる。さらに、下層配線引き上げ用埋め込
み導電体と上層の配線層の短絡の心配がないので、下層
配線引き上げ用埋め込み導電体の上に上層導電体と接続
するための穴を開ける余裕があれば、下層配線引き上げ
用埋め込み導電体と上層の配線層が部分的に重なっても
よくなり、上層の配線層が積層形成される際に絶縁膜か
ら下層配線引き上げ用埋め込み導電体が露出している場
合に比べて上層の配線層の配線間の隙間をいっそう狭く
することができ、チップ面積の増加をさらに少なく抑え
ることができる。

【００１９】請求項５記載の半導体集積回路装置は、請
求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載の半導
体集積回路装置において、絶縁膜を上層の配線層の上層
まで設け、絶縁膜を通して下層配線引き上げ用埋め込み
導電体に接続される上層導電体を絶縁膜の上に設けてい
る。請求項５記載の構成によれば、上層の配線層の形成
後における下層の配線層に対する電気的接続を上層導電
体を通して容易に行うことができる。また、上層の配線
層を被覆する絶縁膜の上に上層導電体を形成するので、
上層の配線層の形成と上層導電体の形成とが別工程とな
り、上層の配線層と同じ層にプロービングパッド等を形
成する場合に比べて、配線ルール上、上層導電体の形成
のために上層の配線層を大きく迂回させることは不要と
なり、上層導電体と下層配線引き上げ用埋め込み導電体
とを接続するための穴を形成できる分だけ広げるだけで
よくなり、上層導電体を形成する場合に、チップ面積の
増加を少なく抑えることができる。

【００２０】請求項６記載の半導体集積回路装置は、請
求項１，請求項２，請求項３または請求項４記載の半導
体集積回路装置において、下層配線引き上げ用埋め込み
導電体が複数個あり、絶縁膜を上層の配線層の上層まで
設け、絶縁膜を通して複数個の下層配線引き上げ用埋め
込み導電体のうちの一部に接続される上層導電体を絶縁
膜の上に設け、複数個の下層配線引き上げ用埋め込み導
電体のうちの残りを絶縁膜に埋まった状態としている。

【００２１】請求項６記載の構成によれば、上層の配線
層の形成後における上層の配線層以外の配線層に対する
電気的接続を上層導電体を通して容易に行うことができ
る。また、上層の配線層を被覆する絶縁膜の上に上層導
電体を形成するので、上層の配線層の形成と上層導電体
の形成とが別工程となり、上層の配線層と同じ層にプロ
ービングパッド等を形成する場合に比べて、配線ルール
上、上層導電体の形成のために上層の配線層を大きく迂
回させることは不要となり、上層導電体と下層配線引き
上げ用埋め込み導電体とを接続するための穴を形成でき
る分だけ広げるだけでよくなり、上層導電体を形成する
場合に、チップ面積の増加を少なく抑えることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１から図４までを参照しながら説明する。図１（ａ）に
この発明の第１の実施の形態の半導体集積回路装置にお
ける２層の配線層の周辺部分の平面図を示し、図１
（ｂ）に同図（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図を示す。なお、
図１（ａ）においては層間絶縁膜の図示は省略してい
る。図１において、２０は半導体基板としてのｎ形もし
くはｐ形のＳｉ基板である。１９はＳｉ基板２０の上に
形成したＳｉＯ₂ 膜である。２１はＳｉ基板２０の上に
ＳｉＯ₂ 膜１９を介して積層形成した例えばＡｌからな
る下層の配線層である。２３は下層の配線層２１を覆う
ようにＳｉ基板２０の上に形成した例えばＳｉＯ₂膜か
らなる層間絶縁膜である。２２は層間絶縁膜２３の上に
積層形成した例えばＡｌからなる上層の配線層である。
２４は下層の配線層２１の上の上層の配線層２２と重な
らない位置で層間絶縁膜２３に形成されて上層の配線層
２２の下面の高さ、つまり層間絶縁膜２３の上面の高さ
から下層の配線層２１の上面まで堀り込まれた穴（コン
タクトホール）である。２５は例えば集束イオンビーム
装置（Focused Ion Beam ;ＦＩＢ装置）を用いて穴２４
に埋め込まれることによって下層の配線層２１から上層
の配線層２２の下面の高さ（図１（ｂ）における層間絶
縁膜２３の上面と同じ高さ）まで延びた例えばＷ，Ｍ
ｏ，Ｐｔ，Ｃ等からなる下層配線引き上げ用埋め込み導
電体（埋め込み導電体）である。なお、下層配線引き上
げ用埋め込み導電体２５は、金属の全面堆積と全面エッ
チバックとを組み合わせて形成することも可能である。

【００２３】図１に示した半導体集積回路装置は、例え
ば回路検査の際に、上層の配線層２２の下にあって、上
層の配線層２２の形成後には電気的接続を行うことが困
難な下層の配線層２１に対する電気的接続を容易に行
い、下層の配線層２１に現れる信号（電圧、信号波形
等）をプロービング（測定）し、または下層の配線層２
１の配線変更を行うことを目的として、穴２４に埋め込
まれた下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５を用い
て、下層の配線層２１を上層の配線層２２の下面と同じ
高さまで引き上げ、上層の配線層２２を層間絶縁膜（図
示せず）で被覆した後、層間絶縁膜に下層配線引き上げ
用埋め込み導電体２５の直上位置で下層配線引き上げ用
埋め込み導電体２５に至る浅い穴を開け、この層間絶縁
膜の穴を通して下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５
に接続される上層導電体（図示せず）を層間絶縁膜に形
成する。この場合、上層導電体をプロービングパッドと
して使用すれば、下層の配線層２１の電圧、信号波形等
を測定でき、配線として使用すれば、下層の配線層２１
の配線変更を行うことができる。上層導電体を形成する
部分では、上層の配線層２２が上層導電体に当ることが
ないように、上層の配線層２２を小さく迂回させてい
る。

【００２４】ここで、上層の配線層２２の各配線の幅を
Ｌとし、配線ルール上、上層の配線層２２の配線間に設
けるべき隙間をＳとした場合において、上層の配線層２
２の２本の配線間の直下に下層配線引き上げ用埋め込み
導電体２５が設けられていない部分では、上層の配線層
２２の２本の配線の隙間は当然Ｓであり、上層の配線層
２２の２本の配線間の直下に下層配線引き上げ用埋め込
み導電体２５が設けられている部分でも、上層導電体が
上層の配線層２２と同じ層には形成されず、上層の配線
層２２の形成時には上層導電体はないので、上層の配線
層２２の２本の配線の隙間は例えば図８においてパッド
１６を形成する必要がないので、パッド１６の幅Ｌを省
略することができ、その結果配線層の隙間は２Ｓとする
ことができ、従来例（３倍）と比べて狭くすることがで
きる。つまり、従来例では、上層の配線層２２の２本の
配線間の隙間が３Ｓとなっていたため、配線間の隙間の
縮小率は２／３、配線ピッチの縮小率は、３／４とな
る。これにより、チップ面積の増加を少なく抑えつつプ
ロービングまたは配線変更のための上層導電体を形成す
ることができ、回路解析または配線変更が容易となる。

【００２５】なお、上層の配線層２２の２本の配線間の
直下に下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５が設けら
れている部分における上層の配線層２２の２本の配線の
隙間をＳではなく２Ｓとしているのは、下層配線引き上
げ用埋め込み導電体２５が露出した層間絶縁膜２３上に
上層の配線層２２を形成する場合に、上層の配線層２２
と下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５とを短絡させ
ないための余裕をもたせるためである。上記の穴２４の
中心から上層の配線層２２の２本の配線までの距離がそ
れぞれほぼＳに等しくなっている。

【００２６】つぎに、図２（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ）を参照しながら、図１の半導体集積回路装置を形
成する工程について説明する。まず、図２（ａ）に示す
ように、Ｓｉ基板２０にＳｉＯ₂ 膜１９を形成した後Ａ
ｌ膜を堆積してパターニングすることにより下層の配線
層２１を形成し、その上に層間絶縁膜２３としてＳｉＯ
₂ 膜を堆積し、さらに層間絶縁膜２３に穴２４を開け
る。

【００２７】つぎに、図２（ｂ）に示すように、例えば
ＦＩＢ（Focused Ion Beam）法またはＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposion ）法等によって穴２４を埋め込むよう
に、Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｃ等の導電体２９を堆積させる。
つぎに、図２（ｃ）に示すように、導電体２９をエッチ
バックして穴２４の内部にのみ下層配線引き上げ用埋め
込み導電体２５を残す。

【００２８】つぎに、図２（ｄ）に示すように、層間絶
縁膜２３上に、下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５
の形成部位を避けて上層の配線層２２を形成する。この
場合、上層の配線層２２は、下層配線引き上げ用埋め込
み導電体２５には接続されない。つぎに、図３（ａ），
（ｂ），（ｃ）を参照しながら、図１の下層配線引き上
げ用埋め込み導電体２５の上にプロービング用あるいは
配線用として用いられる上層導電体を形成する工程につ
いて説明する。まず、図１に示された状態の半導体集積
回路装置に対して、図３（ａ）に示すように、上層の配
線層２２を被覆するように層間絶縁膜２７を堆積し、図
３（ｂ）に示すように、下層配線引き上げ用埋め込み導
電体２５の真上の位置で層間絶縁膜２７に穴２８を開
け、この穴２８に向かって、集束イオンビーム装置によ
り例えばＷ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｃ等にＧａ等のイオンビーム
を照射することによりより矢印ＸのようにＷ，Ｍｏ，Ｐ
ｔ，Ｃ等を堆積し、これによって図３（ｃ）に示すよう
に、穴２８を上記の導電体で埋めることにより、上層導
電体２６を形成する。なお、層間絶縁膜２７は、通常の
半導体集積回路装置の最上層に使用されているプラズマ
ナイトライド（ｐ−ＳｉＮ）等やポリイミド膜等であっ
ても、何ら差し支えない。

【００２９】この実施の形態によれば、上層の配線層２
２を形成し、この上層の配線層２２を層間絶縁膜２７で
被覆した後、層間絶縁膜２７に上層の配線層２２の下面
と同じ深さまでの浅い穴を開けるだけで、下層の配線層
２１につながる下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５
を容易に露出させることができ、露出した下層配線引き
上げ用埋め込み導電体２５に接続される上層導電体２６
を層間絶縁膜２７の上に形成すると、下層の配線層２１
に対して上層の配線層２２の形成後に容易に電気的接続
を行うことができる。例えば、上層導電体２６をプロー
ビングパッドとして用いれば、回路検査のためのプロー
ビングが可能となり、また上層導電体２６を下層配線引
き上げ用埋め込み導電体２５相互間あるいは下層配線引
き上げ用埋め込み導電体２５と上層の配線層２２の間を
接続する配線として用いれば、下層の配線層２１の配線
変更が可能となる。なお、上記の浅い穴を開けて下層配
線引き上げ用埋め込み導電体２５を露出させるだけで、
特に上層導電体を形成しなくても、プロービングによる
測定は可能である。また、上記の浅い穴は、上層の配線
層の下面より下の深さまでであってもよい。

【００３０】しかも、下層の配線層２１を引き上げるた
めの下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５が上層の配
線層２２の下面の高さまでしか延びておらず、上層の配
線層２２が積層形成される際に層間絶縁膜２３上には下
層配線引き上げ用埋め込み導電体２５が突出していない
ので、上層の配線層２２と同じ層にプロービングパッド
を形成する従来例に比べて、配線ルール上、上層の配線
層２２の配線間の隙間を狭くすることができ、チップ面
積の増加を少なく抑えることができる。

【００３１】また、上層の配線層２２を被覆する層間絶
縁膜２７の上に上層導電体２６を形成するので、上層の
配線層２２の形成と上層導電体２６の形成とが別工程と
なり、上層の配線層２２と同じ層にプロービングパッド
を形成する従来例のように、配線ルール上、上層導電体
２６に対して上層の配線層２２を大きく迂回させること
は不要となり、上層導電体２６と下層配線引き上げ用埋
め込み導電体２５とを接続するための穴２８を形成でき
る分だけ広げるだけでよくなり、上層導電体２６を形成
する場合に、チップ面積の増加を少なく抑えることがで
きる。

【００３２】上記第１の実施の形態では、配線層が２層
の場合の例を示したが、この発明は、２層だけでなく、
３層以上の多層の配線層を形成する半導体集積回路装置
にも適用できるのはいうまでもないことである。図４は
配線層が４層の場合の半導体集積回路装置の例を示すも
のであり、基本的には図１に示したものと同じである。

【００３３】図４において、３０は半導体基板としての
ｎ形もしくはｐ形のＳｉ基板である。５１はＳｉ基板３
０の上に形成したＳｉＯ₂ 膜である。３１はＳｉ基板３
０上にＳｉＯ₂ 膜を介して形成した例えばＡｌからなる
第１の配線層であり、その膜厚は例えば厚さ０．５μｍ
であり、線幅は例えば１．０μｍである。３２は第１の
配線層３１上に堆積したＳｉＯ₂ 膜等の層間絶縁膜であ
り、その膜厚は第１の配線層３１の上部で０．８μｍ
で、それ以外の部分では１．３μｍである。３３は層間
絶縁膜３２上に形成した例えばＡｌからなる第２の配線
層であり、その膜厚は例えば厚さ０．５μｍであり、線
幅は例えば１．０μｍである。３４は第２の配線層３３
上に堆積したＳｉＯ₂ 膜等の層間絶縁膜であり、その膜
厚は第１の配線層３１の上部で０．８μｍで、それ以外
の部分では１．３μｍである。３５は層間絶縁膜３４上
に形成した例えばＡｌからなる第３の配線層であり、そ
の膜厚は例えば厚さ０．５μｍであり、線幅は例えば
１．０μｍである。３６は第３の配線層３５上に堆積し
たＳｉＯ₂ 膜等の層間絶縁膜であり、その膜厚は第１の
配線層３１の上部で０．８μｍで、それ以外の部分では
１．３μｍである。３７は層間絶縁膜３６上に形成した
第４の配線層であり、その膜厚は例えば厚さ０．５μｍ
であり、線幅は例えば１．０μｍである。３８は第４の
配線層３７上に堆積したＳｉＯ₂ 膜等の層間絶縁膜であ
り、その膜厚は第１の配線層３１の上部で０．８μｍ
で、それ以外の部分では１．３μｍである。３９は第１
の配線層３１を第４の配線層３７の形成位置まで引き上
げるために層間絶縁膜３２，３４，３６に形成した穴
（コンタクトホール）であり、その内径は例えば０．５
μｍである。４０は穴３９に埋め込まれたＷ，Ｍｏ，Ｐ
ｔ，Ｃ等の下層配線引き上げ用埋め込み導電体である。
４１は第２の配線層３３を第４の配線層３７の形成位置
まで引き上げるために層間絶縁膜３４，３６に形成した
穴（コンタクトホール）であり、その内径は例えば０．
５μｍである。４２は穴４１に埋め込まれたＷ，Ｍｏ，
Ｐｔ，Ｃ等の下層配線引き上げ用埋め込み導電体であ
る。４３は第３の配線層３５を第４の配線層３７の形成
位置まで引き上げるために層間絶縁膜３６に形成した穴
（コンタクトホール）であり、その内径は例えば０．５
μｍである。４４は穴４３に埋め込まれたＷ，Ｍｏ，Ｐ
ｔ，Ｃ等の下層配線引き上げ用埋め込み導電体である。
４５，４６，４７は下層配線引き上げ用埋め込み導電体
４０，４２，４４に接続されるように、層間絶縁膜３８
の穴４８，４９，５０に埋め込まれた状態に層間絶縁膜
３８の上に形成した上層導電体であり、この図ではプロ
ービングパッドとして使用される。穴４８，４９，５０
の内径は例えば１．０μｍである。

【００３４】上記において、下層配線引き上げ用埋め込
み導電体４０を基準にして考えると、第１の配線層３１
が下層の配線層となり、第４の配線層３７が上層の配線
層となり、第２および第３の配線層３３，３５が中間層
の配線層となる。また、下層配線引き上げ用埋め込み導
電体４２を基準にして考えると、第２の配線層３３が下
層の配線層となり、第４の配線層３７が上層の配線層と
なり、第３の配線層３５が中間層の配線層となる。ま
た、下層配線引き上げ用埋め込み導電体４４を基準にし
て考えると、第３の配線層３５が下層の配線層となり、
第４の配線層３７が上層の配線層となり、中間層の配線
層は存在しないことになる。

【００３５】つぎに、この発明の第２の実施の形態を図
５を参照しながら説明する。この第２の実施の形態で
は、図５に示すように、下層配線引き上げ用埋め込み導
電体２５の上面を上層の配線層２２の下面と下層の配線
層２１の上面の間の高さとして、層間絶縁膜２３の下に
下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５が隠れるように
したものであり、 先の第１の実施の形態とは、下層配
線引き上げ用埋め込み導電体２５の上面が層間絶縁膜２
３の上面つまり、上層の配線層２２の下面と同じではな
い点で異なり、その他の構成は図１の実施の形態と同じ
である。

【００３６】つぎに、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），
（ｄ），（ｅ）を参照しながら、図５の半導体集積回路
装置を形成する工程について説明する。まず、図６
（ａ）に示すように、Ｓｉ基板２０にＳｉＯ₂ 膜１９を
形成した後Ａｌ膜を堆積してパターニングすることによ
り下層の配線層２１を形成し、その上に層間絶縁膜２３
としてＳｉＯ₂ 膜を堆積し、さらに層間絶縁膜２３に穴
２４を開ける。

【００３７】つぎに、図６（ｂ）に示すように、例えば
ＦＩＢ法またはＣＶＤ法等によって穴２４を埋め込むよ
うに、Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｃ等の導電体２９を堆積させ
る。つぎに、図６（ｃ）に示すよう、導電体２９をエッ
チバックして穴２４の内部にのみ下層配線引き上げ用埋
め込み導電体２５を残す。なお、同図（ｃ）のエッチバ
ック工程のときに、下層配線引き上げ用埋め込み導電体
２５が多めに削られたり、あるい自然に少し下層配線引
き上げ用埋め込み導電体２５の表面が層間絶縁膜２３の
表面に比べて自然に凹んでいる（リセス）ことが多い。

【００３８】つぎに、図６（ｄ）に示すように、層間絶
縁膜２３Ａを薄く堆積して下層配線引き上げ用埋め込み
導電体２５の上面を被覆する。つぎに、図６（ｅ）に示
すように、層間絶縁膜２３Ａ上に、下層配線引き上げ用
埋め込み導電体２５の形成部位を避けて上層の配線層２
２を形成する。この場合、上層の配線層２２は、下層配
線引き上げ用埋め込み導電体２５には接続されない。な
お、配線層２２の上にさらに絶縁膜を形成する場合に
は、層間絶縁膜２３Ａを堆積することを省略することも
できる。

【００３９】なお、下層配線引き上げ用埋め込み導電体
２５は層間絶縁膜２３Ａで被覆されているので、上層の
配線層２２が下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５と
が短絡することはなく、図７に示すように、それらを部
分的に重ねて配置することが可能である。このように構
成すると、上層導電体を設けることにより、第１の実施
の形態と同様に、上層の配線層２２の形成後に下層の配
線層２１に対する電気的接続を容易に行うことができ
る。

【００４０】しかも、下層の配線層２１をを引き上げる
ための下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５が上層の
配線層２２の下面と下層の配線層２１の上面の間の高さ
までしか延びておらず、上層の配線層２２が積層形成さ
れる際に層間絶縁膜２３で下層配線引き上げ用埋め込み
導電体２５が被覆されているので、上層の配線層２２と
同じ層にプロービングパッドを形成する従来例に比べ
て、設計ルール上上層の配線層２２の配線間の隙間を狭
くすることができ、チップ面積の増加を抑えることがで
きる。

【００４１】さらに、下層配線引き上げ用埋め込み導電
体２５と上層の配線層２２の短絡の心配がないので、下
層配線引き上げ用埋め込み導電体２５の上に上層導電体
と下層配線引き上げ用埋め込み導電体２５とを接続する
ための穴を開ける余裕があれば、図７に示すように、下
層配線引き上げ用埋め込み導電体２５と上層の配線層２
２が部分的に重なってもよくなり、上層の配線層２２が
積層形成される際に層間絶縁膜２３から下層配線引き上
げ用埋め込み導電体２５が露出している場合に比べて上
層の配線層２２の配線間の隙間をいっそう狭くすること
ができ、チップ面積の増加をさらに少なく抑えることが
できる。

【００４２】なお、上記第２の実施の形態では、配線層
が２層のものについて説明したが、これに限らず、図４
のように中間層の配線層を有する場合においても、下層
配線引き上げ用埋め込み導電体４０，４２，４４の上面
を上層の配線層３７の下面より低くしてもよいことをい
うまでもないことであり、下層配線引き上げ用埋め込み
導電体４０，４２，４４の高さはそれぞれ下層の配線層
３１，３３，３５の上面より高ければよいが、特に、下
層配線引き上げ用埋め込み導電体４０，４２について
は、中間層である第３の配線層３５の上面よりは高くす
ることが望ましい。

【００４３】なお、上記各実施の形態において、下層の
配線を引き上げるための下層配線引き上げ用埋め込み導
電体の全てに接続されるように上層導電体を設ける必要
はなく、プロービングあるいは配線変更を行う対象とな
るものにのみ上層導電体を設ければよい。また、測定だ
けなら、穴を開けるだけで、上層導電体の形成は省略し
てもよい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１または請求項２記載の半導体集
積回路装置によれば、下層の配線層を引き上げるための
下層配線引き上げ用埋め込み導電体が上層の配線の下面
の高さまでしか延びておらず、上層の配線が積層形成さ
れる際に絶縁膜上には下層配線引き上げ用埋め込み導電
体が突出していないので、上層の配線と同じ層にプロー
ビングパッドを形成する場合に比べて、配線ルール上、
上層の配線の配線間の隙間を狭くすることができ、この
結果、上層の配線の形成後に下層の配線層に対する電気
的接続を容易に行うことができ、しかもチップ面積の増
加を少なく抑えることができる。また、上層の配線を形
成しなくても、測定は可能である。

【００４５】請求項３または請求項４記載の半導体集積
回路装置によれば、下層の配線層を引き上げるための下
層配線引き上げ用埋め込み導電体が上層の配線の下面と
上層の配線より一つ下の配線層の上面の間の高さまでし
か延びておらず、上層の配線が積層形成される際に絶縁
膜で下層配線引き上げ用埋め込み導電体が被覆されてい
るので、上層の配線と同じ層にプロービングパッドを形
成する場合に比べて、配線ルール上、上層の配線の配線
間の隙間を狭くすることができ、上層の配線の形成後に
下層の配線層に対する電気的接続を容易に行うことがで
き、しかもチップ面積の増加を少なく抑えることができ
る。また、上層の配線を形成しなくても、測定は可能で
ある。さらに、下層配線引き上げ用埋め込み導電体と上
層の配線の短絡の心配がないので、下層配線引き上げ用
埋め込み導電体の上にプロービングパッド等の下層配線
引き上げ用埋め込み導電体に対する接続手段を形成する
ための穴を開ける余裕があれば、下層配線引き上げ用埋
め込み導電体と上層の配線が部分的に重なってもよくな
り、上層の配線が積層形成される際に絶縁膜から下層配
線引き上げ用埋め込み導電体が露出している場合に比べ
て上層の配線の配線間の隙間をいっそう狭くすることが
でき、チップ面積の増加をさらに少なく抑えることがで
きる。

【００４６】請求項５記載の半導体集積回路装置によれ
ば、上層の配線を被覆する絶縁膜の上に上層導電体を形
成するので、上層の配線の形成とプロービングパッドの
形成とが別工程となり、上層の配線と同じ層にプロービ
ングパッドを形成する場合のように、配線ルール上、プ
ロービングパッドに対して上層の配線を大きく迂回させ
ることは不要となり、プロービングパッドと下層配線引
き上げ用埋め込み導電体とを接続するための穴を形成で
きる分だけ広げるだけでよくなり、チップ面積の増加を
少なく抑えることができる。

【００４７】請求項６記載の半導体集積回路装置は、上
層の配線を被覆する絶縁膜の上に上層導電体を形成する
ので、上層の配線の形成とプロービングパッドの形成と
が別工程となり、上層の配線と同じ層にプロービングパ
ッドを形成する場合のように、配線ルール上、プロービ
ングパッドに対して上層の配線を大きく迂回させること
は不要となり、プロービングパッドと下層配線引き上げ
用埋め込み導電体とを接続するための穴を形成できる分
だけ広げるだけでよくなり、チップ面積の増加を少なく
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の第１の実施の形態における
半導体集積回路装置の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ
−Ｂ′線断面図である。

【図２】この発明の第１の実施の形態において、半導体
集積回路装置の製造工程を示す工程順断面図である。

【図３】この発明の第１の実施の形態において、プロー
ビングパッドの形成工程を示す工程順断面図である。

【図４】この発明の第１の実施の形態における多層の配
線層を有する場合の半導体集積回路装置の断面図であ
る。

【図５】この発明の第１の実施の形態における半導体集
積回路装置の要部断面図である。

【図６】この発明の第２の実施の形態において、半導体
集積回路装置の製造工程を示す工程順断面図である。

【図７】この発明の第２の実施の形態における半導体集
積回路装置の変形例の断面図である。

【図８】（ａ）は従来例における半導体集積回路装置の
概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。

【符号の説明】 １１ 下層の配線層 １２ 上層の配線層 １３ 層間絶縁膜 １４ 穴 １５ 下層配線引き上げ用埋め込み導電体 １６ プロービングパッド ２０ Ｓｉ基板 ２１ 下層の配線層 ２２ 上層の配線層 ２３ 層間絶縁膜 ２４ 穴 ２５ 下層配線引き上げ用埋め込み導電体 ２６ 上層導電体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、この半導体基板上に絶縁
   膜で絶縁して積層形成した下層および上層の配線層と、
   前記下層の配線層上の前記上層の配線層と重ならない位
   置で前記絶縁膜に埋め込まれて前記下層の配線層から前
   記上層の配線層の下面の高さまで延びた下層配線引き上
   げ用埋め込み導電体とを備えた半導体集積回路装置。
2. 【請求項２】 半導体基板と、この半導体基板上に絶縁
   膜で絶縁して積層形成した下層，中間層および上層の配
   線層と、前記下層の配線層上の前記中間層および上層の
   配線層と重ならない位置で前記絶縁膜に埋め込まれて前
   記下層の配線層から前記上層の配線層の下面の高さまで
   延びた下層配線引き上げ用埋め込み導電体とを備えた半
   導体集積回路装置。
3. 【請求項３】 半導体基板と、この半導体基板上に絶縁
   膜で絶縁して積層形成した下層および上層の配線層と、
   前記下層の配線層上の前記上層の配線層と重ならない位
   置で前記絶縁膜に埋め込まれて前記下層の配線層から前
   記上層の配線層の下面と前記下層の配線層の上面の間の
   高さまで延びた下層配線引き上げ用埋め込み導電体とを
   備えた半導体集積回路装置。
4. 【請求項４】 半導体基板と、この半導体基板上に絶縁
   膜で絶縁して積層形成した下層，中間層および上層の配
   線層と、前記下層の配線層上の前記中間層および上層の
   配線層と重ならない位置で前記絶縁膜に埋め込まれて前
   記下層の配線層から前記上層の配線層の下面と前記下層
   の配線層の上面の間の高さまで延びた下層配線引き上げ
   用埋め込み導電体とを備えた半導体集積回路装置。
5. 【請求項５】 絶縁膜を上層の配線層の上層まで設け、
   前記絶縁膜を通して下層配線引き上げ用埋め込み導電体
   に接続される上層導電体を絶縁膜の上に設けた請求項
   １，請求項２，請求項３または請求項４記載の半導体集
   積回路装置。
6. 【請求項６】 導電体が複数個あり、絶縁膜を上層の配
   線層の上層まで設け、前記絶縁膜を通して複数個の下層
   配線引き上げ用埋め込み導電体のうちの一部に接続され
   る上層導電体を絶縁膜の上に設け、前記複数個の下層配
   線引き上げ用埋め込み導電体のうちの残りを前記絶縁膜
   に埋まった状態とした請求項１，請求項２，請求項３ま
   たは請求項４記載の半導体集積回路装置。