JPS62214640A - 多層配線を有する半導体装置 - 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〕 本発明は無機質の層間絶縁膜を使用する多層配線構造に
関し、主として半導体集積回路装置の配線を対象とする
。

〔従来技術〕

多層配線技術については（株）工業調青会１９８２年３
月発行の電子材料ｐ３８−ｐ４４ｒ超ＬＳＩ用多層配線
技術とデバイスへの応用」に記載されて　。

オ６す、その中で層間絶縁膜に必要とされる条件として
配線層間の電気的絶縁の完全性と上層配線形成に対する
表面形状（平坦性）であり、現在、樹脂絶縁膜及び無機
絶縁膜が使用されていることが述べられている。このう
ち無機絶縁膜は耐熱性。

化学的安定性など丁ぐれており、平坦化性においても低
温で平坦化を図る技術が確立しつつある。

本発明者は無機絶縁膜を使用する企層配ｆ１１１構造に
ついて種々検討した。以下は公知とされた技術ではない
が、本発明者により検討された技術であり、その概要は
次のとおりである。

たとえばＷＪ１層Ａ１配線の上に５ＯＧ（スピン・オン
・グラス法によろＳｉＱ、膜）−？ＰＳＧ（リン・シリ
ケートガラス）のような膜質の比較的粗な絶縁膜を層間
膜としてその上に第２層Ａ４配線を設けるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した２層Ａ２配線を形成するにあたって、第４図、
第５図に示すように、第１層人！配線３形成後、層間膜
（４〜６）として、ＳｉＮ膜、ＳＯＧ膜、ＰＳＧ膜を順
次堆積し、その上に第２層配線７としＡｆｆｌをｋｒ雰
囲気中にて蒸着（スパッタ）する。ＳＯＧ膜、ＰＳＧ膜
は熱生成Ｓｉｎ、膜中に比べると膜質が粗であるため、
Ａ１形成時にＡ！膜内に雰囲気ガスのＡｒが残留する。

この人「ガスの残留保持量はＳＯＧ膜ＪＰＰＳＧＪｌ！
の膜厚に関係し、膜厚が大きいほど多（のＡｒが保持さ
れろことになる。

ところで第２層配線は多（電源配線として使用されるが
、その場合、低インピーダンス化のため配線幅を太く（
たとえば１００μｍ程度）し、第１眉Ａ彫配線の上を広
く覆うように形成する。そのあと、第１層及び第２層の
Ａ！配線の相互を接続合金化のために、４００℃前後で
熱処理を行う。

このとき、ＳＯＧ膜ＪＰＰＳＧ膜中に保持されていたＡ
ｒ等は第２層Ａ４配線が幅広く、外部へ抜は出′１−ま
での距離２が大きいために逃げきれないで残る。特にＳ
ＯＧ膜やＰＳＧ膜の膜厚の大きい第１層配線の段部にガ
スがたまり、第５図に示すようにここで第２７ｍＡ詔膜
７下に「フクレ」１１が生じる。　ＷＪ２層Ａ−ｅ膜（
７）７クレはＳＯＧ膜、ＰＳＧ膜のピンホールやクラッ
ク１０とともに発生する。

このクラック１０は第１層〜第２層Ａ７配線間のリーク
不良のもとどなっている。

このようなＷ、２層Ａ１配線の「フクレ」現象はＳＯＧ
、ＰＳＧ膜厚の厚い部分、特に第４図Ｋｙで示すように
第１１３１配線の屈曲部分８の内角側、で多発すること
が本願発明者により発見された。

第１層Ａ４配線の「フクレ」を防止する一つの手段とし
て第１層Ａ４配線に曲りを設けないことが考えられるが
、第１眉Ａ彫配線は半導体基体上に形成した素子のレイ
アウトとの関係があって、簡単に第１層１配線を屈曲な
しの直線化することは困難である。

本発明は上記した問題を克服するためになされたもので
ありその目的とするところは、多層配線構造において層
間膜にガスによる「フクレ」をなくし配線不良をなく丁
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
明細書の記述及び添付図面からあきらかになろう。

〔問題を解決するための手段〕

本願に１６いて開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明丁れば下記のとおりである。

丁なわち、半導体基体上に金属配置層が無機絶縁膜を介
して多層に形成された半導体装置において、第１層１配
線の少な（とも屈曲部上で交差する第２層Ａｆｆｌ配線
は上記屈曲部近傍の層間絶縁膜中のガスのための通気空
間をもつような形状及び位置を有するものである。

〔作　用〕

上記した手段によれば、第２ｔｗｈａ配線近傍におけろ
ガスの逃げ道の距離＜４）が短かくなることにより層間
絶縁膜の中のガス圧よる「フクレ」現象がなくなり、前
記目的を達成できろものである。

〔実施例〕

８ｇ１図乃至第２図は本発明の一実施例を示すものであ
って、このうち、ｉｔ図はｗ、１層ＡＡ配線の屈曲部上
で交差する第１層Ａ４配線を有する多層配線構造の平面
図であり、第２図は第１図におけるＡ−Ａ視断面図であ
る。

同図において、１は半導体基板、２は表面酸化膜である
。３は第１層のＡノ配線であって一部で屈曲部８を有す
るパターンを有する。４〜６は眉間絶縁膜であって、こ
のうち、４はｃｖＤ−８ｉｏ２膜、５　Ｇｔ　Ｓ　ＯＧ
膜、６はＰＳＧ膜テ、＄６゜７は第２層Ａ４配線であっ
て一部は第１〜Ａ２−Ｈの屈曲部８の上に通るように配
置されるが、その幅は２５μｍまたはそれ以下である。

この実施例によれば第１眉Ａ彫配線の屈曲部８近傍にお
いて層間膜中にガスが発生した場合も、：■２層五人形
線の幅がせまいために同図の矢印ｙで示すように容易に
外部にガスが抜けろことができ、層間膜にクランクやピ
ンホールが生じることなく、第２層Ａ２のフクレがなく
第１層Ａ−ｅと第２層Ａ１との間のリーク不良やショー
ト不良がな（なる。又、外観不良もな（なる。

第３図は本発明の変形例を示すものであって、第２１＃
Ａｆｆｌ配線の幅がたとえば１００μｍと大きい場合に
も、配線中にいくつかのスリット９を設げておき、スリ
ット間隔が２５μｍ程度以下となるようにする。

この実施例においてはスリット９によって第２層ＡＪ３
配線の幅はい（つかに分割され、それぞれの幅が２５μ
ｍないしそれ以下となることにより、前記の実施例の場
合と同様の作用、屈曲部８からのガスの抜は道の距離が
小さくなり層間膜角部における「フクレ」現象がなくな
る等の効果が得られる。

以上不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（、その要旨を逸脱しない範囲でａ々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、第２層Ａ、６配線をストライブ状や多数の小
スリットや孔を設けろことにより、前記実施例と同様の
効果を奏することが可能である。

あるいは、配線は２層構造に限らず３１ａ構造またはそ
れ以上とする場合であってもよい。本発明は無機絶縁物
を層間膜に使用する多層配線構造を壱する半導体装置全
般に適用できろ。

〔効　果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明ずれは下記のとおりである
。

丁なわち、多層配勝におげろ層間膜による「フクレ」現
象をなくし、信相性のある半導体装置を堤供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
２層配線構造の一部平面図、第２図は第１図におけるＡ
−Ａ断面図である。 第３図は本発明の応用例を示す２層配線構造の一部平面
図である。 第４図、第５図はこれまでの多層配線構造の例を示し、
第４図は平面図、第５図は第４図におけろＢ−Ｂ断面図
である。 １・・・基板、２・・・表面酸化膜、３・・・第１＃Ａ
４配籾、４〜６・・・層間絶縁膜、７・・・第２層Ａ−
ｅ配線、８・・・屈曲部、９・・・スリット、１０・・
・クラック、１１・・・ふくれ。 代理人　弁理士　　小　川　勝　男　　−１第　　１　
　図 第　　２　　図 ７−名２７５４　Ａと謎な承 第　　３　　図 第　　４　　図 び 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基体上に金属配線層が無機絶縁膜を介して多
   層に形成された半導体装置であって、第１層配線の少な
   くとも屈曲部上で交差する第２層配線は上記屈曲部に近
   接する層間の絶縁膜中のガス脱出のための通気空間をも
   つように形状並びに位置を考慮して形成されていること
   を特徴とする多層配線を有する半導体装置。 ２、第２層配線の幅は２５μｍ程度以下とする特許請求
   の範囲第１項に記載の多層配線を有する半導体装置。 ３、第２層配線の最大幅と第１層配線の最大幅との比は
   ３〜４程度である特許請求の範囲第２項に記載の多層配
   線を有する半導体装置。