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JPS63179548A - 半導体集積回路装置の配線構造 - Google Patents

半導体集積回路装置の配線構造

Info

Publication number
JPS63179548A
JPS63179548A JP1281787A JP1281787A JPS63179548A JP S63179548 A JPS63179548 A JP S63179548A JP 1281787 A JP1281787 A JP 1281787A JP 1281787 A JP1281787 A JP 1281787A JP S63179548 A JPS63179548 A JP S63179548A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
wiring
film
integrated circuit
semiconductor integrated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1281787A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuro Okamoto
岡本 龍郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1281787A priority Critical patent/JPS63179548A/ja
Publication of JPS63179548A publication Critical patent/JPS63179548A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

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〕 こ・の発明は、半導体集積回路装置に関し、特に配線構
造に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図(a)、 (b)は従来の半導体集積回路装置に
おける配線構造を示す断面図であって、第2図(a)は
一層配線構造を示し、第2図(b)は二層構造を示す。
同図において、1は基板、2は基板1の表面に形成され
た絶縁膜、3a〜3Cは絶縁膜2の上に形成された配線
膜である。そして、この配線膜3a〜3Cは、CV D
 (Che+++1cal Vaper Deposi
tion)法またはP V D (Physical 
Vapor Deposition)法等により導電膜
を形成した後、写真製版技術とエツチング法を利用して
、選択的にパターンニングを行った状態を示す。4は絶
縁膜であって、第2図(a)ではパッシベーション膜、
第2図(ロ)では相関絶縁膜となる。また、第2図(b
)における6は二層目の配線膜である。
このように構成された半導体集積回路装置においては、
パターンニングされた配線膜3および6は絶縁膜2およ
び4によって互いに絶縁されており、特に第2図(a)
における絶縁膜4は表面保護の目的も兼ねている。特に
、多層配線構造とする場合に、第3図に示すように眉間
絶縁膜4の平坦性が悪いと、その段差部Aにおける配線
膜6の被着率が悪化して断線等が生ずることから、この
部分における配線膜の信頼性が大幅に低下する。このた
めに、多層配線構造においては第2図(b)に示したよ
うに、絶縁膜の平坦化が行われている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体集積回路装置における配線構造は以上のよ
うに構成されているので、配線間隔の減少に伴って、ま
た多層配線構造をとるために眉間絶縁膜の表面を平坦化
することによる配線膜の直上に位置する絶縁膜の膜圧減
少に伴って、配線膜間の容量が増大することから、配線
間における電気信号の混信(クロストーク)および容量
抵抗(C−R)結合による電気信号の伝達遅延が生じて
しまう。また、絶縁膜が有する応力に起因して配線に断
線が生ずる等の種々問題点があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たものであって、配線間容量および絶縁膜の応力を低減
することによって、電気信号の混信および伝達遅延を少
なくするとともに、断線が生じない信頼性の高い配線構
造を得ることを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体集積回路装置の配線構造は、配線
股間の電気的絶縁を絶縁膜に空洞を加えて行うものであ
る。
〔作用〕
この発明における半導体集積回路装置の配線構造は、配
線膜間の絶縁を絶縁膜に加えて空洞で行うものであるこ
とから、配線間容量を下げると共に、空洞を形成するこ
とによって絶縁膜が保有する応力が低下するために、配
線膜の断線が防止されることになる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図(a)において、5.a、5bは配線膜3a〜30間
に位置する絶縁膜4中に、絶縁性の一向上と絶縁膜4が
保有する応力を取り除くために形成された略配線膜の厚
みと同等の高さを有する空洞であって、この空洞5の底
部は基板10表面に形成されている絶縁膜2に接してい
る。
第1図(ロ)は多層構造に適用したものであって、導電
膜3と二層目の配線膜6との間に位置する絶縁膜4の内
部に、略配線膜3の幅に一致する空洞5を設けて、配線
膜3,6間の絶縁性向上と絶縁膜4が保有する応力を除
去するものである。
第1図(C)は第1図(a)における空洞5a、5bの
底部を絶縁膜2に接しさせたのに対し、この底部を絶縁
膜2から浮かしたものである。
第1図(司は配線膜3a〜30間に位置する絶縁膜4を
全て除去することによって、該部分を全て空洞5a〜5
dとしたものである。
第1図(e)は多層構造に適用したものであって、導電
膜3と二層目の配線膜6との間に位置する絶縁膜4を全
て除去して、この部分を全て空洞5としたものである。
6a、6bは二層目の配線膜を示す。
第1図(f)は配線膜3a、3bの周囲に位置する絶縁
膜4の内部に、配線膜3a、3bを取り囲むように空洞
5を設けることによって、絶縁膜4を絶縁膜4aと絶縁
膜4bに分割して二重構造としたものである。
第1図(樽は配線膜3a〜30間に位置する絶縁膜4a
の内部に、配線膜3a、3cの側面のみに接する空洞5
a、5bを設けたものであって、配線膜3a〜30間の
絶縁M2に接する部分には、絶縁膜4b、4cが残され
ている。
半導体集積回路装置における配線間の静電容量は、配線
形状および配線間隔等にも依存するが、基本的には絶縁
膜材料が有する誘電率に大きく左右される。そして、半
導体集積回路装置は微細化と共に配線ピッチが狭くなり
、かつ配線自由度を向上させるために多層化が進んでい
る。ここで、多層配線構造においては、下地絶縁膜の平
坦性が配線の信頼性およびパターンニング性の向上に大
きく寄与する。
しかしながら、平坦化と共に配線のような凸部上の絶縁
膜はその膜圧が薄くなる傾向に進む。また、配線間容量
は配線数および層数の増加と共に複雑なマトリックスで
表されることになるが、基本的には平行平板近似のC=
εε。S/lを拡張したものとなる。従って、容量を減
らすためには、配線の表面積Sを下げること、絶縁膜の
膜厚tを厚くすること、絶縁膜の比誘電率ε(ε。は真
空中の誘電率)を小さくすれば良いことになる。
ここで、表面積Sは配線抵抗、電流容量および信幀性上
から下限があり、また絶縁膜の膜厚しは先に述べたよう
に、平坦化およびコンタクトホールを形成する場合の加
工性上から、あまり厚くすることは出来ない。従って、
絶縁膜の比誘電率εを下げる方法が最後に残るが、従来
広く使用されているSt O,の比誘電率εは3.5〜
4であり、S+zN4の比誘電率εは7〜10であり、
A l 20、の比誘電率εは7〜9である。なお、ポ
リイミド系樹脂では比誘電率εが3以下のものもあるが
、比誘電率εが1のものは存在しない。
一方、ガスの場合には、−気圧以下ではAr 。
Oz 、Hz 、 N! 、 Cot 、 Heの比誘
電率εがほとんど1であり、減圧状態になればますます
1に近くなる。
半導体集積回路装置の製造工程において、絶縁膜の形成
プロセスでは、条件を制御すれば空洞の形成と膜の堆積
を自由に行うことが出来る。一般に良く用いられるCV
D法やスパッタリング法では、減圧下での処理プロセス
であるために、形成された空洞中には、プロセスガスや
その分解生成ガスが含まれるが、これは減圧状態である
。従って、平行平板近似で電極間が絶縁膜−空洞−絶縁
膜の場合、 1 / C= 2 / CI+  1 / Cz(但し
、CIは絶縁膜による容量、Ctは空洞による容I)と
なり、これらを整理すると、C=C,・Ct / (2
Cr +Ct )となる。この結果、空洞の形成により
、絶縁層のみの場合に較べて、配線間の容量が下がり、
信号の混信や信号の伝送遅延が大幅に改善される。また
、絶縁膜には形成条件にも影響するが、かなりの応力が
存在する。特に配線膜がアルミ合金から成る場合には、
絶縁膜の応力が原因となって、配線膜の一部が欠損した
り、著しい場合には断線となってしまう。これに対して
、空洞部よ配線膜が保有する応力を緩和する効果を示し
、配線の信頼性向上にも寄与する。
なお、上記実施例においては、配線間についてのみ説明
したが、不純物拡散層間および不純物拡散層と配線間の
場合にも適用しても良いことば言うまでもない。また、
導体としては、多結晶シリコン、金属、不純物拡散層の
いずれか又はこれらの積層構造の使用が可能である。更
に、絶縁膜としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜
、シリコンオキシナイトライド膜、金属酸化膜、有機絶
縁膜等の使用が可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明による半導体集積回路装
置の配線構造によれば、絶縁膜中に空洞部分を形成した
ものであるために、導体層間の容量低下と絶縁膜が保有
する応力の緩和が可能になり、これに伴って信号の混信
および遅延が防止されるとともに、信頼性の高い良好な
配線構造が得られる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)はこの発明の一実施例による半導体集積回
路装置の配線構造を示す断面図、第1図(b)〜第1図
(8)はこの発明の他の実施例による半導体集積回路装
置の配線構造を示す断面図、第2図(a)。 第2図(ハ)および第3図は従来の半導体集積回路装置
の配線構造を示す断面図である。 ■は基板、2は絶縁膜、3は配線膜、4は絶縁膜、5は
空洞、6は配線膜。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人  大 岩 増 雄 (外2名)才 l 図 e
aン 27 図(〆〕 才2図(4) 才2図(り 乙 手続補正書(自発) 昭和  %2 嘔 31B 1、事件の表示   特願昭 62−12817  号
2、発明の名称 半導体集積回路装置の配線構造 3、補正をする者 5、補正の対象 (1)明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書の第3頁第1行目に「VaperJとある
を、rVaporJと補正する。 (2)同第4頁5行目に「膜圧減少に伴って、」とある
を、「膜厚減少に伴って、」と補正する。 (3)同第4頁第10行目に「断線が生ずる等の」とあ
るを、「断線や欠損が生ずる等の」と補正する。 (4)同第4頁第14行目〜15行目に「断線が生じな
い」とあるを、「断線や欠損が生じない」と補正する。 (5)同第5頁第6行目〜7行目に[断線が防止されろ
ことになる。」とあるを、[断線や欠損が防止されるこ
とになる。」と補正する。 (6)同第5頁第11行目〜12行目に「絶縁性の向上
と」とあるを、「配線間容量の低減と」と補正する。 (7)同第5頁第19行目に「絶縁性向上と」とあるを
、「配線間容量の低減と」と補正する。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導体間が絶縁膜によって埋められることにより電
    気的に絶縁された半導体集積回路装置において、前記導
    体間の絶縁膜部分に空洞が形成されていることを特徴と
    する半導体集積回路装置の配線構造。
  2. (2)空洞内には、任意の圧力を有する気体が満たされ
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体集積回路装置の配線構造。
  3. (3)隣接する導体間の空洞は、一種類または二種類の
    絶縁膜によって囲まれていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体集積回路装置の配線構造。
  4. (4)隣接する導体間の空洞は、導体膜および絶縁膜に
    よって囲まれていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体集積回路装置の配線構造。
  5. (5)導体は、多結晶シリコン、金属、不純物拡散層の
    いずれか又はこれらの積層構造からなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置の配
    線構造。
  6. (6)絶縁膜として、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜
    、シリコンオキシナイトライド膜、金属酸化膜、有機絶
    縁膜のいずれかからなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体集積回路装置の配線構造。
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