JPS6035597A - 多層配線構造 - 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】 〔技術分野〕 本発明は多層配線構造に関し、特に微細スルーホールを
通して上下の配線層の間の接続をとるための構造に関す
るものである。

〔背景技術〕

半導体集積回路装置では絶縁膜を挾んだ上下に上側配線
層と下側配線層を形成する多層配線構造が必要であるが
、同時にこれら上下の配線層は前記絶縁層を通して相互
に導通接続させる必要がある。このため、従来の多層配
線構造では、下側配線層上の絶縁膜にスルーホールを形
成し、このスルーホール上に上側配線層を形成すること
により上、下の配線層を直接的に接続（コンタクト）す
る構成がとられている（特開ｒ１３５３−８１０９４号
公報）。

しかしながら１回路累子の高集積化に伴なってスルーホ
ール径の微小化が要求され、かつこれに伴なってスルー
ホールの加工にドライエツチング法が使用されるように
なると、第１図に示すように絶縁膜２に開口させたスル
ーホール３の形状が急峻なものになる。このため、下側
配線層４上に上側配線層５を蒸着法等によって形成する
とカバレッジ不良による所謂段切れが生じ、スルーホー
ル部で上側配線層５の断線が生じてしまうことが考えら
れる。図中、１はセラミｙり或いはシリコンウェーハ等
の基板である。

〔発明の目的〕

本発明の目的はスルーホールの微細化や形状の急峻化が
進んだ場合にもスルーホール内における上側配線層の段
切れによる断線を防止し５これ罠より信頼性の高い多層
配線構造を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明のｖＡ要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、上、下の各配線層間の絶縁膜に形成したスル
ーホール内圧半田を充填させ、この半田を介して上、下
の配線層のコンタクトをとることにより、スルーホール
の微細化、急峻化にもかかわらず上側配線層の段切れな
いし断線を防止し。

これにより多層配線構造の信Ｏ）１性を向上するもので
ある。

〔実施例〕

第２図囚〜０は本発明の実施例を―造工程順に示すもの
であり、半導体禦子チップを実装するセラミック裁板１
１上に多層配線構造を施した例を示している 先ず同図穴のように基板工１上にホトレジスト膜１２を
マスクとして第１配線層（下側配線層）１３を所定パタ
ーン形状に形成する。この第１配線層１３はＴｉ膜１４
　、　（’　ＩＩ膜１５　ｒ　Ａ　ｕ膜１６を順次蒸着
法等により積層し、その後ホトレジスト膜１２をその上
のＴ１膜１４　、　Ｃｕ膜１５．Ａｕ膜１６とともに除
去する所謂リフトオフ法によって、同図０３）のように
形成している。第１配線層１３の形成はマスク蒸着法に
よって行ってもよい。Ｔｉ膜１４は基板（セラミック）
１１との密着性を向上させ、ＣＬＩ膜１５は後述する半
田との濡れ性を確保し、Ａｕ膜１６はＣｕ膜１５の酸化
を防止するだめのものである、 次いで、ＣＶＤ法等によって全面にＳｉｎ、或いはＰＳ
Ｇ等の絶縁膜１７を全面に形成し、その上で同図（Ｃ）
のようにコンタクトを必要とする第１配線層１３上の絶
縁膜１７にスルーホール１８を形成″１−る。このスル
ーホール１８はドライエツチング法により微細に形成す
る。

次に同図００ようにスルーホール１８を合む絶縁膜１７
上に部分的に半田（Ｐｂ／Ｓｎ）膜１９を形成する。こ
の半田膜１９はマスク蒸着法により形成するが、ホトレ
ジストを利用しリフトオフ法であってもよい。しかる上
でこれを加熱して半田膜１９を溶融すれば、半田は個れ
性のない絶縁膜１７では反撥され、濡れ性のよい第１配
線層１３の上面に集められ、この結果同図（Ｑのように
半田１９はスルーホール１８内に充填される。このとき
、半田膜１９０面積及び膜厚を適切に定めておくことに
より半Ｈｊ量はスルーホール１８容積に略等しくなり、
したがって半田１９の上面は絶縁膜１７の上面と略一致
し、平坦なものになる。また。

加熱によってＴｉとＣｕの合金層２０が形成される。

次いで同図［Ｆ］のように第２配線層（上側配線１５）
２１をり７トオフ法によって前記絶縁膜１７上に形成す
る。第２配線層２工はＣＬＩ膜２２とＴ１膜２３とから
なり前記スルーホール１８上にも形成されろうこの後加
熱することにより半田１９が丹溶融して第２配線層２２
に接続される。このとき半田１９内にＣｕ膜２２からＣ
ｕが吸込まれ、半田１９が大きくなり接続が密になる。

この結果。

同図（ＱのようにＴ　１−Ｃｕ合金層２４が形成される
と共に、第１配線層１３と第２配線層２１とはスルーホ
ール１８内に充填された半田１９によって接続（コンタ
クト）されることになる。なお、平面構造を第３図に示
し、同図の１１１１線が第２図の断面線である。

したがってこの２層配腺構造によれば、スルーホール１
８をドライエツチング法で形成して微細化、急峻化され
ても、スルーホール１８内に半田１９を充填してその上
面を平坦化しているので。

第２配線層２１を形成したときＫも段切れが生じること
はな（断線も防止できろうこれにより信頼性の高い多層
配線構造が構成できる。

〔効　果〕

（１）上、下の各配線層間の絶縁膜に形成したスルーホ
ール内圧半田を充填してその上面の平坦化を図っている
ので、上側配線層の１す「切れを防止し、その断線を防
止して信頼性の高い多層配線構造を得ることができる。

（２）スルーホールを含む絶縁膜上に半田膜を形成した
上でこれを溶融し、半田の個れ性を利用して半田をスル
ーホール内に充填させるようにしているので、前記構成
を容易に形成することができる。

ｔ３１　スルーホールの微細化、急峻化にかかわらず配
線層の断線を防止できるので、半導体集積回路装置の微
細化、つまり高集積化を実現できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を通説しない範囲で柚々変史可
能であることはいうまでもない、たとえば、半田はＰｂ
／Ｓｎ半田に限らず他の半田も使用できる。また、上、
下の６配ａｍはＡ２材にて構成してもよく、半田との簡
れ性がよく半田マイグレーションを起こさないものであ
れば他の金属であってもよいっまた。セラミック重板１
１表面の平坦化のため、第１配線層形成前にガラス等を
塗布しておいてもよいつさらには半田に替えて、比較的
低い加熱温度で流動性を示し下地金属との刈れ性を利用
し℃スルーホール内に埋込むことができる金属材料を用
いることもできる。

たとえば易融合金、硬ろうなどを下地金属層の融点等を
考慮した上で用いることができろう〔利用分野〕 以上の説明では主として本発す１者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である半導体装置に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、一般的な電子回路用基板の多層配線構造にも適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来構造の不具合を説明するための断面図。 ＜ｒｘ） 第２図（４）〜佃ま本発明構造を製造工程順に説明する
ための断面図。 第３図は平面図である。 １１・・・セラミック裁板、１２・・・ホトレジスト膜
。 １３・・・第１配線層（下側配ａ層）、１７・・・絶縁
膜。 １８・・・スルーホール、１９・・・半田、２１・・・
第２配線層（上側配線層）。 第　１［４ ゾ　／ 第３図 ／、９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁膜の上、下に夫々上側配線層と下側配線層を形
   成し、前記絶縁膜に形成したスルーホールを介して前記
   上、下の各配線層を接続導通させてなる多層配線構造に
   おいて、前記スルーホール内には半田を充填させ、この
   半田を介して前記上。 下の各配線層を接続したことを特徴とする多層配線構造
   。 ２、半田の上面を絶縁膜の上面と略一致させてなる特許
   請求の範囲第１項記載の多層内Ｃ線構造。 ３、半田はスルーホールおよびこれを含む絶縁膜上部位
   に選択的に膜形成した後、これを加熱溶融してスルーホ
   ール内に充填させてなる特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の多層配線構造。