JPS63221646A - 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） 本発明は半導体装置に関し、特にアルミ多層配線半導体
装置に関する。

（従来の技術） 従来、アルミ多層配線半導体装置における層間絶縁膜に
は耐湿性が重視される場合はシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ
＋）が、また、配線の眉間容量が問題となる場合はシリ
コン酸化膜（Ｓｉｎ２）或いはポリミイド系の有機性樹
脂膜がそれぞれ使用される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、この層間絶Ｒ膜の全てに要求される材質上の
条件は、良好な平坦面が容易に得られるコト、スルー・
ホール形成のための加工性が良いこと、耐湿性にすぐれ
ていることおよび誘電率が小さいこと等であるが、一般
にはこれらの全てを満足できるものはないので通常２つ
以上組合せた複合膜が使用される。例えば、リフローし
難いシリコン窒化膜の凹所をシリカ塗布膜または有機シ
ロキ酸系の樹脂膜で埋めることによって平坦性を確保し
そのすぐれた耐湿性を活かすよう工夫される。また、平
坦性に限って見ればボリミイド系の有機性樹脂膜などは
きわめて良好な絶縁膜であるが耐湿性に問題があるので
場合により他の）１体質のものと適宜複合される。

しかしながら、この複合膜は構造上の立場から見るとス
ルー・ホール或いはパッド電極等の開口部において好ま
しからざる問題点が多々発生する。

例えば、層内に有機性樹脂膜を含む場合であると開口部
を形成した際、この開口部に有機性樹脂膜を露出せしめ
ることとなるのでスルー・ホールなどの耐湿性に問題が
生じるようになる。従って、門のような場合には有機性
樹脂膜はアルミ配線間の段差を埋めるだけの使用にとど
めアルミ配線上面には形成しないよう工夫される。他方
、シリカ塗布膜の如き無機膜でシリコン窒化膜の平坦化
をはかった場合では開口部に問題を生じることはないが
平坦化能力は有機性樹脂膜種ではなく第２層アルミ配線
に断線事故を生ぜしめる恐れがめるので同じようにアル
ミ配線間の段差を埋めるだけにとどめられる。一般に、
この場合の複合膜はシリコン窒化膜、シリカ塗布膜を第
１層目、第２層目にそれぞれ配しこの上にシリコン酸化
膜などからなる無機絶縁膜が３層或いは４層に積層され
る。

従って、第１層目のシリコン窒化膜はアルミ配線の上面
および側面の全てを被覆するよう形成される。しかしな
がら、かかる構造の複合膜はアルミ配線の解放された全
ての面が同質のシリコン窒化膜で被覆されているのでス
ルーｅホール形放ノ際マスクずれが配線端部を超えるよ
うなことがあると、スルー・ホールの開口部は基板面に
まで貫通し隣接する配線間との絶縁耐力を著しく低下さ
せる。従来、この対策にはマージン設計の思想が導入さ
れアルミ配線の導体幅はスルー・ホール形成部において
外側に広がシをもつように形成される。

しかし、アルミ配線の形状がこのようなマージン設計の
思想で定められるとマスクずれに因る配線間絶縁耐力の
低下問題をひき起こすことはないがアルミ配線が余分な
広がシをもつので配線ピッチの縮少に限界を与えるよう
になる。すなわち、最近の超ＬＳＩに要求される１μｍ
程度の微細な配線ピッチを形成することができず高集積
度の半導体装置を実現することができない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の状況に鑑み、アルミ配線のスル
ー・ホール形成部にマージン幅の設定を不要ならしめた
アルミ多層配線構造の半導体装置を提供することである
。

〔発明の構成〕

本発明によれば、半導体装置は半導体基板と、前記半導
体基板のフィールド絶縁膜上にパターニング形成される
第１層アルミ配線パターンと、前記第１層アルミ配線パ
ターンにおける配線導体それぞれの側壁のみを被覆する
よう形成される無機絶縁物からなる薄膜の第１の層間絶
縁膜と、前記配線導体それぞれの間を埋めるシリカ塗布
膜からなる第２の層間絶縁膜と、前記配線導体の上面お
よび第２の層間絶縁膜上をそれぞれ被覆する前記第１の
層間絶縁膜よりエツチング速度の大なる無機絶縁物から
なる第３の層間絶縁膜とを含む。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明によれば、無機絶縁物からなる第１層
間絶縁膜は第１層アルミ配線パターンの各配線導体をそ
れぞれの上面を除き（１１１壁のみを被覆するように厚
さ０．３μｍ程度の薄膜に形成され、また、シリカ塗布
膜からなる第２の層間絶縁膜と配線導体の上面には第１
の層間絶縁膜よりエツチング速度の大なる機質の無機絶
縁物からなる第３の層間絶縁膜が順次形成される。ここ
で、第１の層間絶縁膜の厚さ約０．３μｍは通常生じる
マスクずれ幅０．１〜０．２μｍに見合う数値である。

また、エツチング速度に対し互いに選択比を与えられた
第１層および第３層の各層間絶縁膜には例えばシリコン
窒化膜およびシリコン酸化膜をそれぞれ用いることがで
きる。

（作用） 第１層アルミ配線導体の上面および側壁を被覆する層間
絶縁膜がかかる複合膜構造であると、スルーｅホールは
アルミ配線導体上の第３の層間絶縁＋１（Ｊに対するエ
ツチング条件で開口される。従って、マスクずれが発生
し開口部がアルミ配線導体の端部Ｖこ顕かる事１７Ｊｉ
が生じても側壁を被覆する第１の層間絶縁膜はエツチン
グ条件が異なるので実質的に工、νチングされない。す
なわち、かかる場合でも開口部を基板面まで貫通させ隣
接配線間との絶縁耐力を眼下せしめることはない。従っ
て、従来必要とされたスルー・ホール形成部のマージン
幅の設定を全て不要とすることができるので配線ピッチ
の微細化を容易に達成することができる。

以下図面をン照して本発明の詳細な説明する。

（実施例） 本発明は半導体装置の製造工程と共に説明することによ
って容易に理解し得る。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明半導体装置の製造工程順
序図を示す。すなわち、本発明半導体装置はまず第１図
（ａ）に示す如くシリコン基板１のフィールド絶縁膜２
上に第１層アルミ配線３が通常の技術によリハターニン
グ形成され、ついでシリコン窒化膜からなる第１の層間
絶縁膜４が約０．３μｍの厚さに被覆形成される。つぎ
に第１図（ｂ）　、　（Ｃ）に示す如くシリカ塗布膜か
らなる第２の層間絶縁膜５を被覆し４００〜４５０℃で
ベーキングした後、第１層アルミ配線上に第１の層間絶
縁膜４のシリコン窒化膜が露出するまでシリカ塗布膜を
工、ツチング除去する。ついでシリコン窒化膜とシリカ
塗布膜を工、νチング・レートが同一となるエツチング
手法（例えば工ヴチ・バ９り法）でエツチングし層間膜
の平坦性を保ちつつ第１Ｊ−アルミ配線３の上面から第
１の層間絶縁膜４のシリコン窒化膜を除去した後シリコ
ン酸化膜からなる第３の層間絶縁膜６が形成される。〔
第１図（ｄ）奈照〕。ここで第１層アルミ配線３の上面
にはそれぞれスルー・ホールが開口される。第１図（ｅ
ｐｉｃはこの開口部がマスクずれて位置ずれを起こした
状態が示されている。この第１図（ｅ）から明らかなよ
うに第１層と第３層の層間絶縁膜・には同一のエツチン
グ剤に対し選択性が与えられているので位置ずれを起こ
した場合であっても開口部は第１の層間絶縁膜上で止ま
り下部まで突抜けることはない。従って、第２層アルミ
配線７は第１図（ｆ）に示す如く正常に形成されたスル
ー・ホールに対すると全く変わることなく第１層アルミ
配線３との間にコンタクト部を形成することができる。

すなわち、従来必要とされた開口部位のマージン幅をア
ルミ配線導体の全てから取除くことができるので配線ピ
ッチを設計上の極限にまで縮小することが可能となり、
また配線設計を単純なオンライン方式で行なわしめるこ
とができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、アルミ配
線のスルー・ホール形成部にマージン幅を設けることが
全く不要となるので配線ピッチの微細化を容易に達成す
ることができる。すなわち、高集積度半導体装置の実現
に顕著なる効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明半導体装置の製造工程順
序図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・フィール
ド絶縁膜、３・・・・・・第１層アルミ配線、４・・・
・・・シリコン窒化膜（第１の層間７冶縁膜）、５・・
・・・・シリカ塗布膜（第２の層間絶縁膜）、６・・・
・・・シリコン酸化膜（第３の層間絶縁膜）、７・・・
・・・第２層アルミ配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板と、前記半導体基板のフィールド絶縁膜上に
   パターニング形成される第１層アルミ配線パターンと、
   前記第１層アルミ配線パターンにおける配線導体それぞ
   れの側壁のみを被覆するよう形成される無機絶縁物から
   なる薄膜の第１の層間絶縁膜と、前記配線導体それぞれ
   の間を埋めるシリカ塗布膜からなる第２の層間絶縁膜と
   、前記配線導体の上面および第２の層間絶縁膜上をそれ
   ぞれ被覆する前記第１層層間絶縁膜よりエッチング速度
   の大なる無機絶縁物からなる第３の層間絶縁膜とを含む
   ことを特徴とする半導体装置。