JPH01152644A - 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、多層配線を用いる半
導体装置に関する。

（従来の技術） 半導体装置、特に半導体集積回路においては多層配線が
行われることがある。多層配線の施された半導体装置の
一例の部分断面図を第３図に示す。

第３図の半導体装置３１においては２層の配線が行われ
ている。Ｓｉ基板３２上に形成されたＳｉｎｇのような
酸化膜等の絶縁膜３３上に一層目の配線パターン３４が
ＡＩ等を用いて形成されている。−層目の配線パターン
３４上には該パターンを覆う絶縁膜３５が形成されてお
り、さらにその上に二層目の配線パターン３６が形成さ
れている。−層目の配線パターン３４と二層目の配線パ
ターン３６とはスルーホール３７を介して互いに接続さ
れている。二層目の配線パターン３６の上には保護膜３
９が設けられている。

配線パターン３４．３６間の絶縁膜３５の材料としては
、ポリイミド等の高分子樹脂が広く用いられている。そ
の理由は、高分子樹脂の膜が膜表面の平坦性に優れてい
るという好ましい特性を有しているからである。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、高分子樹脂膜は有機物であるため吸湿するとい
う性質を有しており、この性質のためにいくつかの問題
が生じる。

そのような問題のひとつに、水分の浸入による素子特性
の変動が挙げられる。しかしこの変動は再度乾燥させる
ことによってほぼ回復する。

第２の問題は、高分子樹脂膜に吸収された水分が、その
膜上に形成されている配線パターンの下の部分へ回り込
み、その後の熱処理によってその水分が気化した際に配
線パターンが押し上げられ。

脹れてしまうということである。

配線パターンの脹れによって引き起こされる最大の問題
は断線である。第３図において、配線パターン３６に脹
れが生じた場合、配線パターン３４と、配線パターン３
６との密着性は良いのでスルーホール３７を介しての配
線パターン３４と配線パターン３６との接続部で配線パ
ターン３６が配線パターン３４からはがれることはない
が、配線パターン３６がスルーホール３７のエツジにお
いて切れてしまうおそれがある。ウェハ状態では断線が
生じていなくても。

ダイシングでチップに分割された後のダイボンディング
の際の加熱によって断線し、パッケージング後の検査に
よって異常が発見される場合もある。

また、製品出荷時には正常動作が確認されていても、使
用時間を重ねた後に断線に至ることもある。

断線以外の問題には、配線パターンの外観が脹れによっ
て悪くなり、ウェハ表面の観察による検査時に脹れた部
分が異物の付着等と誤認され、脹れの生じたチップが不
良品とされてしまうこともある。

上述したように、配線パターンに脹れが生ずると、製品
の歩留まりが低下し、効率的な生産が妨げられる。

問題となる配線パターンの脹れの発生率は、配線パター
ンの幅に依存しており２幅が広くなる程高くなる。従っ
て配線パターンの幅を狭くすれば脹れの問題は回避され
る。しかし、形成する回路の特性の面から配線抵抗を小
さく抑えることが要求される場合や、配線パターンを遮
光メタルとして使用する場合には配線パターンの幅を狭
めることはできない。

配線の脹れを防ぐためには、まず吸湿を防止することが
考えられる。吸湿を防止する技術のひとつに、配線層間
の絶縁膜を、高分子樹脂膜上にＣＶＤによるＳｉＯ□膜
等の無機物を重ねた二層構造とする技術があるが、製造
プロセスの複雑化等によるコストの増大や高分子樹脂膜
と無機物膜との間の整合性の問題がある。

吸湿を妨げずに配線の脹れを防ぐための公知の技術を第
４図および第５図を参照しながら説明する。この技術は
、第４図に示すように、配線パターン４１の幅の広い部
分にガス抜き用の穴４２を設けるというものである。し
かし配線パターンに遮光メタルとしての機能をもたせる
場合には、第５図に示すように、配線パターン５１に設
けられたガス抜き用の穴５２を通って、矢印で示すよう
に光５３が配線パターン５１の下へはいってしまう。こ
のように配線パターンの遮光能力が低下するという問題
がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、多層配線の配線層間の絶縁膜が吸湿した後の熱
処理においても該絶縁膜上の配線パターンが脹れること
が無＜、シかも配線パターンが遮光メタルとして用いら
れる場合にも遮光能力の低下することがない半導体装置
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の半導体装置は、第１の絶縁膜と、該第１の絶縁
膜上に形成された第１の配線パターンと。

該第１の配線パターン上に形成された第２の絶縁膜と、
該第２の絶縁膜上に形成され、該第２の絶縁膜に設けら
れたスルーホールを介して該第１の配線パターンに接続
している第２の配線パターンとを備えた半導体装置であ
って、該第２の絶縁膜が、該第２の絶縁膜の上面から該
第１の絶縁膜に達する少なくとも１個の穴を有しており
、該第２の配線パターンが、該穴を介して該第１の絶縁
膜に結合しており、そのことにより上記目的が達成され
る。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例の半導体装置１の部分断面図
を示している。ＭＯ３構造またはバイポーラ構造の素子
の形成されたＳｉ基板２上に５ｉ０２のような酸化膜等
の絶縁膜３を挟んで一層目の配線パターン４がＡＩ等を
用いて形成されている。該配線パターン４は高分子樹脂
膜の絶縁膜５で被覆されており、絶縁膜５上に二層目の
配線パターン６がＡＩ等を用いて形成されている。二層
目の配線パターンは保護膜９で覆われている。

絶縁膜５にはスルーホール７が設けられており。

二層目の配線パターン６はスルーホール７を介して一層
目の配線パターン４に接続されている。絶縁膜５にはさ
らに、絶縁膜５の一上面から絶縁膜３上の配線されてい
ない部分に通じる六８（以下では「ダミースルーホール
」と称する）が所定の間隔で設けられている。ダミース
ルーホール８は電気的には何ら機能を有しない。二層目
の配線パターン６はダミースルーホール８を介して絶縁
膜３に密着しており、その密着力は強固である。このよ
うに二層目の配線パターン６はスルーホール７以外の箇
所で基板に結びついているので、半導体装置１が熱処理
された場合の二層目の配線パターン６の脹れは充分に抑
制される。

第１図に示した半導体装置１の製造工程を説明する。第
２図（ａ）はＳｉ基板２上に酸化膜等の絶縁膜３を形成
した後に一層目の配線パターン４が形成された状態を示
している。第２図（ｂ）に示すように。

第２図（ａ）の基板上の全面に高分子樹脂膜の絶縁膜５
をスピンコードおよびキュア工程で形成する。

次に第２図（Ｃ）に示すように、絶縁膜５に、二層目の
配線と一層目の配線とを導通させる位置にスルーホール
７を、絶縁膜３上の配線されていない部分に対応する所
定の位置にダミースルーホール８をそれぞれ形成する。

スルーホール７およびダミースルーホール８はエツチン
グによって同時に形成される。従って、ダミースルーホ
ール８を設けることによる製造工程の複雑化やコストの
増大はほとんどない。スルーホール７およびダミースル
ーホール８が形成された後、第２図（ｄ）に示すように
、二層目の配線層を蒸着またはスパッタ法等により形成
し、エツチングによって所定のパターンにパターニング
して配線パターン６を形成する。

最後に、第１図に示すように全面に保護膜９を形成する
。

以上、二層の配線の施された実施例を示したが。

本発明は三層以上の多層配線の施される半導体装置にも
適用可能である。

（発明の効果） 本発明によれば、配線層間の絶縁膜の吸湿後の熱処理に
よっても該絶縁膜上の配線パターンが脹れることのない
半導体装置が従来と変わらないコストで提供される。し
かも９本発明の半導体装置の配線パターンはガス抜き用
の穴を有していないので、配線パターンが遮光メタルと
して使用される場合にも遮光能力が低下することがない
。

４、　゛　　の　　　な云゛■ 第１図は本発明の一実施例の部分断面図、第２図（ａ）
〜（均はその実施例の製造工程の一部を説明する図、第
３図は多層配線された従来の半導体装置の部分断面図、
第４図はガス抜き穴の設けられた従来の配線パターンの
平面図、第５図はガス抜き穴の設けられた配線パターン
を有する従来の半導体装置の部分断面図である。

１・・・半導体装置、２・・・Ｓｔ基板、３・・・第１
の絶縁膜、４・・・第１の配線パターン、５・・・第２
の絶縁膜。

６・・・第２の配線パターン、７・・・スルーホール、
８・・・ダミースルーホール（穴）。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１の絶縁膜と、該第１の絶縁膜上に形成された第
   １の配線パターンと、該第１の配線パターン上に形成さ
   れた第２の絶縁膜と、該第２の絶縁膜上に形成され、該
   第２の絶縁膜に設けられたスルーホールを介して該第１
   の配線パターンに接続している第２の配線パターンとを
   備えた半導体装置であって、該第２の絶縁膜が、該第２
   の絶縁膜の上面から該第１の絶縁膜に達する少なくとも
   １個の穴を有しており、該第２の配線パターンが、該穴
   を介して該第１の絶縁膜に結合している半導体装置。