JPH0713962B2 - 多層配線構造を有する半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は層間絶縁膜に塗布膜を使用した多層配線構造を
有する半導体装置に関する。

［従来の技術］ 近時、配線の微細化及び多層化の要求により、層間絶縁
膜を平坦化することが必要となり、このため、層間絶縁
膜としてポリイミド等の塗布膜が使用されている。

つまり、第３図に示すように、半導体基板21上に絶縁膜
22が形成されており、絶縁膜22上に第１群のアルミニウ
ム（Al）配線層23がパターン形成されている。そして、
この第1Al配線層23及び絶縁膜22上に第１層間絶縁膜24
が形成されており、この第１層間絶縁膜24上に第２群の
Al配線層25,25aがパターン形成されている。なお、第2A
l配線層25aの直下には第1Al配線層23が存在しない。そ
して、この第2Al配線層25,25a及び第１層間絶縁膜24上
に、ポリイミドからなる第２層間絶縁膜26が塗布されて
いる。この第２層間絶縁膜26上に第３群のAl配線層（図
示せず）が形成される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このポリイミド塗布膜を層間絶縁膜26と
して使用した場合においては、第３図に示すように、こ
の塗布膜（層間絶縁膜26）の厚さが、配線層25上の位置
Ｘと、配線層25a上の位置Ｙとで異なる場合がある。こ
のため、層間絶縁膜26にスルーホールを開孔する場合
に、第４図に示すように、Ｘの位置に合わせてエッチン
グしてスルーホール27Xを設けると、Ｙの位置にて開孔
されずにオープン不良が発生する。

一方、第５図に示すように、Ｙの位置に合わせてエッチ
ングしてスルーホール27Yを形成すると、Ｘの位置に開
孔したスルーホールはオーバーエッチングとなり、ポリ
イミド第２層間絶縁膜26上に形成される第３群のAl配線
層28に所謂段切れ29が発生する。これにより、上層配線
層28の断線が発生したり、エッチングガスにO₂が含まれ
ている場合には下層配線層25の表面が酸化して酸化膜30
が形成され、スルーホール抵抗が増大したり、オープン
不良が発生したりする。

また、第６図に示すように、第２層間絶縁膜26として、
無機絶縁膜31、有機シロキサンポリマ膜32及び無機絶縁
膜33の積層体を使用した場合は、無機膜と組合わせて層
間膜としているので、この層間絶縁膜26上に第3Al配線
層28を形成すべくアルミニウムをスパッタリング蒸着す
る際に、層間絶縁膜26からのアウトガスが開孔部34に集
中するため、アルミニウムの付着不良が発生する。この
付着不良は開孔部34の側面に露出する塗布膜（層間絶縁
膜26）の面積が大きい程、発生しやすい。このため、Ｘ
の位置で不良が発生しないように処理条件を設定して
も、Ｙの位置で不良が発生してしまう。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
層間絶縁膜が平坦であり、その膜厚が均一であって、上
下の配線層を接続するためのコンタクトにおける不良の
発生を防止することができる多層配線構造を有する半導
体装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る多層配線構造を有する半導体装置は、複数
の配線層からなる複数の配線パターン群がその相互間に
層間絶縁膜を配置して積層された多層配線構造を有する
半導体装置において、第ｎ群の配線パターン群に属する
特定の配線層と、その上層の第ｎ＋１群の配線パターン
群に属する特定の配線層とを接続するコンタクトの直下
域に、第ｎ群及び第ｎ＋１群の配線パターン群間の層間
絶縁膜の膜厚を均一にするダミーのパターンが設けられ
ていることを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、第ｎ群の配線パターン群に属する特
定の配線層と、その上層の第ｎ＋１群の配線パターン群
に属する特定の配線層とを接続するコンタクトを層間絶
縁膜に設けているが、このコンタクトの直下域におい
て、第ｍ群（ｍ＜ｎ）の配線パターン群の配線層が欠除
している場合等であって、前記第ｎ群の配線パターン群
と前記第ｎ＋１群の配線パターン群との間の層間絶縁膜
の膜厚が局所的に厚くなりそうなときに、この欠除位置
にダミーのパターンを設けて、前記配線パターン群間の
層間絶縁膜の膜厚を均一にする。つまり、従来、下層の
配線層が欠除している場合は、層間絶縁膜が平坦ではな
く膜厚が欠除位置にて厚くなる。従って、従来は膜厚に
不均一が生じていたのに対し、本発明においては配線パ
ターン群間における層間絶縁膜の膜厚、即ちコンタクト
形成部における層間絶縁膜の膜厚は均一であり、コンタ
クト不良等が防止される。なお、ダミーのパターンは第
ｎ群よりも下方に形成されていればよく、例えば、第ｌ
群（ｌ＜n,l≠ｍ）の配線パターン群において配線層が
欠除している場合に、第ｌ群にダミーパターンを設ける
替りに、第ｍ群にダミーパターンを設けることとしても
よい。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体装置を示す
縦断面図である。半導体基板１上に設けられた絶縁膜２
上に、アルミニウム（Al）をスパッタリング等の手段に
より被着した後、第１群のAl配線層３とダミーパターン
４とをパターニング形成する。このダミーパターン４は
半導体基板１に形成されている半導体素子（図示せず）
との間に接続されるものではなく、単に第1Al配線層３
と同様の凹凸又は段差を絶縁膜２上に与えるものであ
る。

次いで、ポリイミドを全面に塗布して第１層間絶縁膜５
を形成し、この第１層間絶縁膜５にスルーホール（図示
せず）を開孔した後、第２群のAl配線層6,6aを形成す
る。

その後、ポリイミドを全面に塗布して第２層間絶縁膜７
を形成し、この第２層間絶縁膜７における第2Al配線層
6,6aの配設位置に夫々スルーホール7a,7bを開孔する。

次いで、このスルーホール7a,7bを埋めるようにして、
第３群のAl配線層８を形成する。このスルーホール7a,7
bにおいて、第3Al配線層８は第2Al配線層6,6aに電気的
に接続される。

このように構成された半導体装置においては、第１群の
Al配線層３を形成する際に、同時にダミーのパターン４
も形成しておく。このダミーパターン４は半導体装置の
機能上、何ら関与するものではないが、このダミーパタ
ーン４を第1Al配線層３間に配設しておくことにより、
絶縁膜２上に形成される第１層間絶縁膜５の表面の凹凸
又は段差のピッチが小さくなると共に、この凹凸又は段
差の高さも低くなる。従って、第１層間絶縁膜５上に塗
布された第２層間絶縁膜７の表面は実質的に平坦にな
る。つまり、従来のように（第３図参照）、ダミーパタ
ーン４が設けられていなかった場合には、第2Al配線層2
5aが配設された位置の第１層間絶縁膜24の表面と、第2A
l配線層25が配設された位置の第１層間絶縁膜24の表面
との間には大きな段差があり、従って、第１層間絶縁膜
24上の塗布された第２層間絶縁膜26の厚さは両位置の間
で大きな差を有している。しかしながら、本実施例にお
いては、第１図に示すように、第1Al配線層３間の間隔
が広くて、上層の第２層間絶縁膜７のスルーホール7bに
おける膜厚が局所的に厚くなることが予想される位置に
ダミーパターン４を形成してあるから、第２層間絶縁膜
７の膜厚は実質的に均一になる。従って、スルーホール
7a,7bのエッチングの制御が容易になり、安定したスル
ーホール歩留を得ることができる。

第２図は本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示す
縦断面図である。

半導体基板11上に絶縁膜12を形成し、この絶縁膜12上に
第1Al配線層（図示せず）を形成する際に同時にダミー
パターン13を配置する。

次いで、全面に第１層間絶縁膜14を形成する。そして、
第１層間絶縁膜14上の所定位置に第2Al配線層15をパタ
ーン形成した後、ポリイミドを塗布して第２層間絶縁膜
16を形成する。この第２層間絶縁膜16の表面は、ダミー
パターン13によって平坦化されている。

次いで、この第２層間絶縁膜16上に第3Al配線層17をパ
ターン形成し、全面にポリイミドを塗布して第３層間絶
縁膜18を形成する。

このようにして得られた半導体装置においては、第3Al
配線層17とその上に形成される第4Al配線層（図示せ
ず）との間のスルーホール形成部におけるポリイミド層
間絶縁膜18の膜厚を一定にするため、第1Al配線層の形
成時にダミーパターン13を形成している。

第１の実施例においては、スルーホール7bを形成する層
間絶縁膜７の膜厚を均一にするために、その直下の層間
絶縁膜５内にダミーパターン４を第1Al配線層３の形成
と同時に形成している。しかしながら、この直下の配線
層３が属する第１群の配線パターン群内にダミーパター
ン４を設けることがレイアウト上難しい場合は、第２実
施例のように、それより下層の配線パターン群を利用し
ても同様の効果を奏する。

なお、上記各実施例は、ポリイミド層間絶縁膜とAl配線
層とを積層させたものであるが、本発明はこれに限ら
ず、層間絶縁膜として、有機シロキサンポリマ等の塗布
膜、又はこれと無機材料膜とを積層させたものを使用し
てもよく、更に、配線層として、Al以外の金属、多結晶
シリコン又はシリサイド等で形成されるものを使用して
もよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、第ｎ群及び第ｎ＋
１群の各配線パターン群に夫々属する特定の配線層間を
接続するコンタクトの直下域に、これらの配線パターン
群間の層間絶縁膜の膜厚を均一にするダミーのパターン
が設けられているから、スルーホール開孔部の層間絶縁
膜の膜厚が局所的に大きく変動することが防止される。
これにより、スルーホールエッチングの制御性が向上
し、スルーホール開孔部のオープン不良、断線、スルー
ホール抵抗の増大及び配線金属の付着不良等の種々の欠
陥の発生が回避される。また、スルーホール側壁に塗布
膜が厚く露出することによる不良も抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面図、第２図
は本発明の第２の実施例を示す縦断面図、第３図乃至第
６図は従来の半導体装置の問題点を説明するための縦断
面図である。 1,11,21;半導体基板、2,12,22;絶縁膜、3,23;第1Al配線
層、4,13;ダミーパターン、5,14,24;第１層間絶縁膜、
6,6a,15,25,25a;第2Al配線層、7,16,26;第２層間絶縁
膜、7a,7b,27X,27Y;スルーホール、8,17;第3Al配線層、
18;第３層間絶縁膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の配線層からなる複数の配線パターン
   群がその相互間に層間絶縁膜を配置して積層された多層
   配線構造を有する半導体装置において、第ｎ群の配線パ
   ターン群に属する特定の配線層と、その上層の第ｎ＋１
   群の配線パターン群に属する特定の配線層とを接続する
   コンタクトの直下域に、第ｎ群及び第ｎ＋１群の配線パ
   ターン群間の層間絶縁膜の膜厚を均一にするダミーのパ
   ターンが設けられていることを特徴とする多層配線構造
   を有する半導体装置。
2. 【請求項２】前記層間絶縁膜の少なくとも一層はポリイ
   ミド系化合物の塗布膜であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の多層配線構造を有する半導体装
   置。
3. 【請求項３】前記層間絶縁膜の少なくとも一層は有機シ
   ロキサン系ポリマーの塗布膜であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の多層配線構造を有する半導
   体装置。