JPS634650A - 多層配線構造体およびその製造方法 - Google Patents
多層配線構造体およびその製造方法Info
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- JPS634650A JPS634650A JP14704886A JP14704886A JPS634650A JP S634650 A JPS634650 A JP S634650A JP 14704886 A JP14704886 A JP 14704886A JP 14704886 A JP14704886 A JP 14704886A JP S634650 A JPS634650 A JP S634650A
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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。
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、半導体集積回路を初めとする各種の固体デバ
イスに用いられる多層配線構造体およびその製造方法に
関するものである。
イスに用いられる多層配線構造体およびその製造方法に
関するものである。
従来の多層配線構造体は、以下に示す方法で形成されて
いた。すなわち、２層配線を例にとると、まず第１の金
属層をスパッタリング等により堆積し、ホトリソグラフ
ィーおよび反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ）により
第１配線層を形成する。
いた。すなわち、２層配線を例にとると、まず第１の金
属層をスパッタリング等により堆積し、ホトリソグラフ
ィーおよび反応性イオンエツチング（ＲＩ Ｅ）により
第１配線層を形成する。
引き続き、イヒ学的気相成長（ＣＶＤ）等で絶縁層を堆
積し、ホトリソグラフィーおよびＲＩＥにより層間接続
孔いわゆるスルーホールを形成する。
積し、ホトリソグラフィーおよびＲＩＥにより層間接続
孔いわゆるスルーホールを形成する。
最後に第２の金属層を第１の金属層と同様の方法で堆積
し、ホトリソグラフィーおよびＲＩＥにより第２配線層
を形成していた。
し、ホトリソグラフィーおよびＲＩＥにより第２配線層
を形成していた。
しかしながら、この従来方法による多層配線構造体では
ＬＳＩの高密度化や高速化に対応できな（なってきた。
ＬＳＩの高密度化や高速化に対応できな（なってきた。
すなわち、ＬＳＩの高密度化に伴って配線の微細化が要
求されるようになり、層間接続導体もより微細化すると
いう要求が高まってきている。また、ＬＳＩの高速化に
伴って低配線容量化が要求されるようになり、層間絶縁
層の膜厚をより厚くするという要求が高まっている。し
かし、スルーホール内に導体を埋め込んで層間接続導体
とする上記従来方法では形成すべきスルーホールが微細
化するにしたがって、また、その深さが深まる（層間絶
縁層が厚くなる）にしたがって、スルーホール自体の加
工が困難となり、スルーホールの微細化および絶縁層の
厚膜化には限界がある。その上、たとえ十分微細且つ十
分深いスルーホールを形成できたとしても、このスルー
ホール内に十分な金属を埋め込むことが困難であり、不
十分な埋め込みのために接続抵抗の増大や断線を生じる
という問題があった。
求されるようになり、層間接続導体もより微細化すると
いう要求が高まってきている。また、ＬＳＩの高速化に
伴って低配線容量化が要求されるようになり、層間絶縁
層の膜厚をより厚くするという要求が高まっている。し
かし、スルーホール内に導体を埋め込んで層間接続導体
とする上記従来方法では形成すべきスルーホールが微細
化するにしたがって、また、その深さが深まる（層間絶
縁層が厚くなる）にしたがって、スルーホール自体の加
工が困難となり、スルーホールの微細化および絶縁層の
厚膜化には限界がある。その上、たとえ十分微細且つ十
分深いスルーホールを形成できたとしても、このスルー
ホール内に十分な金属を埋め込むことが困難であり、不
十分な埋め込みのために接続抵抗の増大や断線を生じる
という問題があった。
本発明の多層配線構造体は上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、各配線層間を接続する領域に内部に支持柱
を有する層間接続柱が形成されているものであり、その
製造方法は、基板上に金属または絶縁物からなる支持柱
を形成する工程と、支持柱の形成された基板上に導体金
属からなる第１配線層を形成すると共に前記支持柱の上
部および側部を導体金属で被覆して層間接続柱を形成す
る工程と、層間接続柱の頭部が露出するように層間絶縁
膜を形成する工程と、露出した層間接続柱の頭部および
層間絶縁膜上に第２配線層を形成する工程とを含むもの
である。
ものであり、各配線層間を接続する領域に内部に支持柱
を有する層間接続柱が形成されているものであり、その
製造方法は、基板上に金属または絶縁物からなる支持柱
を形成する工程と、支持柱の形成された基板上に導体金
属からなる第１配線層を形成すると共に前記支持柱の上
部および側部を導体金属で被覆して層間接続柱を形成す
る工程と、層間接続柱の頭部が露出するように層間絶縁
膜を形成する工程と、露出した層間接続柱の頭部および
層間絶縁膜上に第２配線層を形成する工程とを含むもの
である。
従来のように層間絶縁膜にスルーホールを形成して内部
に導体金属を埋め込むことにより下層配線と上層配線を
接続するのではなく、支持柱を内部に有する層間接続柱
により下層配線と上層配線を接続するものであるため、
その径を従来よりも微細化することができ、しかも接続
抵抗の増大や断線という問題を生じさせるこ、となく層
間絶縁膜を従来よりも厚くすることができる。
に導体金属を埋め込むことにより下層配線と上層配線を
接続するのではなく、支持柱を内部に有する層間接続柱
により下層配線と上層配線を接続するものであるため、
その径を従来よりも微細化することができ、しかも接続
抵抗の増大や断線という問題を生じさせるこ、となく層
間絶縁膜を従来よりも厚くすることができる。
以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例を示す工程断
面図である。同図（ａ）は基板１上に絶縁層２を介して
支持柱３を形成した状態を示すものである。なお、絶縁
層２の一部に形成されている開孔はコンタクトホール４
である。絶縁層２上に形成された支持柱３は後述する層
間接続柱を内部から支える補強材として機能するもので
あり、本実施例ではポリイミドが用いられている。ポリ
イミドの支持柱３は、無機系の材料をマスクにしてＯ！
−ＲＩＥにより加工することができる。なお、支持柱３
としてポリイミドを用いたのは、■厚い被膜が容易に且
つ均一に得られること、■安い０２ガスで垂直ＲＩＥ加
工ができ、且つ下地の無機系絶縁物を腐食させることが
無いという理由によるものである。しかし、下地材料を
侵すことなく垂直加工できるものであれば、いかなる無
機、有機の金属あるいは絶縁材料を用いてもよい。例え
ば、支持柱３としてチタンやタングステンのごとき金属
を使用することも可能である。チタンやタングステンは
機械的強度が高く、熱的ひずみが少ない。
面図である。同図（ａ）は基板１上に絶縁層２を介して
支持柱３を形成した状態を示すものである。なお、絶縁
層２の一部に形成されている開孔はコンタクトホール４
である。絶縁層２上に形成された支持柱３は後述する層
間接続柱を内部から支える補強材として機能するもので
あり、本実施例ではポリイミドが用いられている。ポリ
イミドの支持柱３は、無機系の材料をマスクにしてＯ！
−ＲＩＥにより加工することができる。なお、支持柱３
としてポリイミドを用いたのは、■厚い被膜が容易に且
つ均一に得られること、■安い０２ガスで垂直ＲＩＥ加
工ができ、且つ下地の無機系絶縁物を腐食させることが
無いという理由によるものである。しかし、下地材料を
侵すことなく垂直加工できるものであれば、いかなる無
機、有機の金属あるいは絶縁材料を用いてもよい。例え
ば、支持柱３としてチタンやタングステンのごとき金属
を使用することも可能である。チタンやタングステンは
機械的強度が高く、熱的ひずみが少ない。
また、これらの金属は異方性エツチングを比較的容易に
行うことができるので、垂直加工も容易であり、支持柱
３の材料として十分な適性を有する。
行うことができるので、垂直加工も容易であり、支持柱
３の材料として十分な適性を有する。
同図（ｂ）は、同図（ａ）の状態からスパッタリングあ
るいはＣＶＤ等によりＡＩを全表面に堆積した後、ホト
リソグラフィーおよびＲＩＥにより加工して第１配線層
６および層間接続柱５を形成した状態を示す。層間接続
柱５は、ＡＩの堆積の際に支持柱３の上部のみならず側
部にもＡＩを堆積させることにより、支持柱３を包み込
んだ形で形成される０層間接続柱５の側部のＡ１層の厚
さは、スパッタリングの場合で平坦部の３〜４割程度で
あるため、抵抗を考慮すると層間接続柱５の高さは５μ
ｍ程度以下が好ましい。５μｍを越える高さの層間接続
柱５を形成しようとする場合は、側面被覆性の良いＣＶ
Ｄあるいは斜め蒸着法等を用いるとよい。
るいはＣＶＤ等によりＡＩを全表面に堆積した後、ホト
リソグラフィーおよびＲＩＥにより加工して第１配線層
６および層間接続柱５を形成した状態を示す。層間接続
柱５は、ＡＩの堆積の際に支持柱３の上部のみならず側
部にもＡＩを堆積させることにより、支持柱３を包み込
んだ形で形成される０層間接続柱５の側部のＡ１層の厚
さは、スパッタリングの場合で平坦部の３〜４割程度で
あるため、抵抗を考慮すると層間接続柱５の高さは５μ
ｍ程度以下が好ましい。５μｍを越える高さの層間接続
柱５を形成しようとする場合は、側面被覆性の良いＣＶ
Ｄあるいは斜め蒸着法等を用いるとよい。
同図（Ｃ）は、同図（ｂ）の状態から層間絶縁膜層とし
てポリイミド層７を表面がほぼ平坦となるように形成し
た後、全面エッチバックして層間接続柱５の頭部を露出
させ、最後に第２の金属層としてのＡ１層をスパッタリ
ング等により堆積し、ホトリソグラフィーおよびＲＩＥ
加工により第２配線層８を形成した状態を示す。ポリイ
ミド層の工、７チバツクは０□−ＲＩ Ｅ−ＣＦ４１０
□ ＲＩ ＥあるいはＣＦ４１０□−ＲＩＥにより行
う。これらのガスを用いたＲＩＥでは、Ａ１層はエツチ
ングされない。
てポリイミド層７を表面がほぼ平坦となるように形成し
た後、全面エッチバックして層間接続柱５の頭部を露出
させ、最後に第２の金属層としてのＡ１層をスパッタリ
ング等により堆積し、ホトリソグラフィーおよびＲＩＥ
加工により第２配線層８を形成した状態を示す。ポリイ
ミド層の工、７チバツクは０□−ＲＩ Ｅ−ＣＦ４１０
□ ＲＩ ＥあるいはＣＦ４１０□−ＲＩＥにより行
う。これらのガスを用いたＲＩＥでは、Ａ１層はエツチ
ングされない。
なお、平坦性をより向上させたい場合は、ポリイミド上
にホトレジストを形成し、この両者を連続してエッチバ
ックすると良い。本実施例では、層間絶縁膜７としてポ
リイミドを用いているが、有機系の塗布絶縁膜であれば
種類は問わない。また、無機／有機からなる多層構造の
ものを用いても良い。
にホトレジストを形成し、この両者を連続してエッチバ
ックすると良い。本実施例では、層間絶縁膜７としてポ
リイミドを用いているが、有機系の塗布絶縁膜であれば
種類は問わない。また、無機／有機からなる多層構造の
ものを用いても良い。
ところで、層間接続柱５を、Ａ１等の導体層を直接加工
することにより形成するのではなく、−旦支持柱３を形
成し、ついでこれをＡＩ等の導体層で包み込むことによ
り形成するのは次のような理由による。第１に、層間接
続柱の如きアスペクト比（高さ７幅）の高い柱を、ＡＩ
等の導体層を直接加工することにより形成すること自体
が困難なのである。すなわち、このような直接加工によ
ると、■Ａ１等の厚膜堆積に相当の時間を要する、■選
択比の高い適当なエツチングマスクがない、■垂直加工
が困難である、■エツチング時間が極めて長く、高価な
高純度のガスを多量に必要とする、■コロージョンの発
生が顕著となる、等の問題が生じるのである。第２に、
層間接続柱を形成後層間絶縁膜を形成する際に、支持柱
を有しない層間接続柱では機械的強度が低いために、熱
的な歪により層間接続柱に変形が生じて接続不良の原因
となるのである０以上の理由から、本発明では支持柱３
を層間接続柱５の内部に設けているのである。
することにより形成するのではなく、−旦支持柱３を形
成し、ついでこれをＡＩ等の導体層で包み込むことによ
り形成するのは次のような理由による。第１に、層間接
続柱の如きアスペクト比（高さ７幅）の高い柱を、ＡＩ
等の導体層を直接加工することにより形成すること自体
が困難なのである。すなわち、このような直接加工によ
ると、■Ａ１等の厚膜堆積に相当の時間を要する、■選
択比の高い適当なエツチングマスクがない、■垂直加工
が困難である、■エツチング時間が極めて長く、高価な
高純度のガスを多量に必要とする、■コロージョンの発
生が顕著となる、等の問題が生じるのである。第２に、
層間接続柱を形成後層間絶縁膜を形成する際に、支持柱
を有しない層間接続柱では機械的強度が低いために、熱
的な歪により層間接続柱に変形が生じて接続不良の原因
となるのである０以上の理由から、本発明では支持柱３
を層間接続柱５の内部に設けているのである。
第２図は本発明の他の実施例を示す構造断面図である。
前述の実施例が２層の配線構造体であったのに対し、本
実施例は３層の配線構造体である。
実施例は３層の配線構造体である。
本実施例は、第１図（ｃ）の第２配線層８を形成する直
前の状態すなわち第１図（ｂ）から層間絶縁膜層として
ポリイミド層７を形成した後全面エッチバンクして層間
接続柱５の頭部を露出させた状態を基板と考え、その上
に第１図と同様の２層の配線構造体を形成することによ
り、全体とじて３層の配線構造体としたものである。
前の状態すなわち第１図（ｂ）から層間絶縁膜層として
ポリイミド層７を形成した後全面エッチバンクして層間
接続柱５の頭部を露出させた状態を基板と考え、その上
に第１図と同様の２層の配線構造体を形成することによ
り、全体とじて３層の配線構造体としたものである。
層間接続柱５の頭部が露出した層間絶縁膜７上にポリイ
ミドを塗布し、０□−ＲＩＥにより加工して支持柱９を
形成する。ついでＡ１を全面に堆積し、ホトリソグラフ
ィーおよびＲＩＥにより加工して第２配線層８および層
間接続柱１０を形成する。
ミドを塗布し、０□−ＲＩＥにより加工して支持柱９を
形成する。ついでＡ１を全面に堆積し、ホトリソグラフ
ィーおよびＲＩＥにより加工して第２配線層８および層
間接続柱１０を形成する。
そしてさらに、層間絶縁膜１１としてのポリイミドを塗
布した後エッチバックして層間接続柱１０の頭部を露出
させ、最後にＡＩの堆積と加工により第３の配線層１２
を形成する。
布した後エッチバックして層間接続柱１０の頭部を露出
させ、最後にＡＩの堆積と加工により第３の配線層１２
を形成する。
このように、２層の配線構造体の製造方法を繰り返すこ
とにより３層の配線構造体も容易に製造することができ
、同様にして４層以上の多層配線構造体も製造すること
ができる。
とにより３層の配線構造体も容易に製造することができ
、同様にして４層以上の多層配線構造体も製造すること
ができる。
以上説明したように本発明の多層配線構造体は、下層配
線と上層配線とを接続する導体として支持柱を内部に有
する層間接続柱を用いている。そのため、本発明の製造
方法によれば、下層配線と上層配線を接続するために従
来から用いられているスルーホールを形成する工程およ
びスルーホールに金属を埋め込む工程が不要となり、し
たがって金属がスルーホールをカバーするようにパター
ニングする必要が無くなり、層間接続導体をより微細に
し且つ層間絶縁膜を厚膜化するすることができる。そし
、てその結果、高速化に必要な高密度化および低寄生容
量化を同時に得ることができる。
線と上層配線とを接続する導体として支持柱を内部に有
する層間接続柱を用いている。そのため、本発明の製造
方法によれば、下層配線と上層配線を接続するために従
来から用いられているスルーホールを形成する工程およ
びスルーホールに金属を埋め込む工程が不要となり、し
たがって金属がスルーホールをカバーするようにパター
ニングする必要が無くなり、層間接続導体をより微細に
し且つ層間絶縁膜を厚膜化するすることができる。そし
、てその結果、高速化に必要な高密度化および低寄生容
量化を同時に得ることができる。
また、スルーホール形成工程が無いことから層間絶縁膜
が平坦化し、その上の配線の断線や短絡の発生を抑える
ことができる。したがって、高歩留まり且つ高信顛化が
実現できるという利点も有する。
が平坦化し、その上の配線の断線や短絡の発生を抑える
ことができる。したがって、高歩留まり且つ高信顛化が
実現できるという利点も有する。
第１図は本発明の一実施例を示す工程断面図、第２図は
本発明の他の実施例を示す構造断面図である。 １・・・基板、２・・・絶縁層、３，９・・・支持柱、
５゜１０・・・層間接続柱、６・・・第１配線層、７．
１１・・・層間絶縁膜、８・・・第２配線層、１２・・
・第３配線層。
本発明の他の実施例を示す構造断面図である。 １・・・基板、２・・・絶縁層、３，９・・・支持柱、
５゜１０・・・層間接続柱、６・・・第１配線層、７．
１１・・・層間絶縁膜、８・・・第２配線層、１２・・
・第３配線層。
Claims (2)
- （１）多層配線層において、各配線層間を接続する領域
に内部に支持柱を有する層間接続柱が形成されている多
層配線構造体。 - （２）基板上に金属または絶縁物からなる支持柱を形成
する工程と、支持柱の形成された基板上に導体金属から
なる第１配線層を形成すると共に前記支持柱の上部およ
び側部を導体金属で被覆して層間接続柱を形成する工程
と、層間接続柱の頭部が露出するように層間絶縁膜を形
成する工程と、露出した層間接続柱の頭部および層間絶
縁膜上に第２配線層を形成する工程とを含む多層配線構
造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14704886A JPS634650A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 多層配線構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14704886A JPS634650A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 多層配線構造体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634650A true JPS634650A (ja) | 1988-01-09 |
Family
ID=15421322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14704886A Pending JPS634650A (ja) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | 多層配線構造体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS634650A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6043845A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-08 | Hitachi Ltd | 多層配線部材の製造方法 |
-
1986
- 1986-06-25 JP JP14704886A patent/JPS634650A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6043845A (ja) * | 1983-08-22 | 1985-03-08 | Hitachi Ltd | 多層配線部材の製造方法 |
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