(57)【要約】【課題】下層配線上に線幅の狭い上層配線が配置された多層配線構造を有する半導体装置において、上層配線と下層配線がショートしない構造の半導体装置を提供する。【解決手段】下層配線上に線幅の狭い上層配線が重畳する場合、下層配線の一部を除去して重畳部分の上層配線の線幅を重畳寸法以上にするか、あるいは少なくとも重畳部分の上層配線の線幅を広げて下層配線の線幅以上にすることで、層間絶縁膜のクラックの発生を抑制する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一主面上に延在する下層配線と、該下層配線を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に前記下層配線の一部と重畳し、少なくとも該重畳部の線幅が前記下層配線との重畳部の延出寸法より細く形成された上層配線とを具備した半導体装置において、
前記重畳部の下層配線の一部を除去し、前記上層配線の延出方向における前記下層配線との重畳寸法を、前記上層配線の前記線幅以下とすることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板の一主面上に延在する下層配線と、該下層配線を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に前記下層配線の一部と重畳する上層配線とを具備した半導体装置において、
前記重畳部の上層配線の線幅を広げ、前記上層配線の延出方向における下層配線との重畳寸法を、前記上層配線の線幅以下とすることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載の半導体装置において、前記半導体装置はフィラーを含む樹脂により封止されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線を有する半導体装置に関し、特に樹脂封止される半導体装置の層間絶縁膜に発生するクラックにより上層配線と下層配線のショートを防止することができる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化、高密度化に伴い、信号ラインの線幅（延出方向に対して直角方向の幅）は微細化が進んでいる。一方、電源ラインや接地ライン等は、所望の電流容積を確保し、かつ電圧降下を抑えるため、信号ラインより太い線幅で形成される。一般的に線幅が異なる配線は、電源ライン等の線幅の広い配線を下層配線とし、信号ライン等の線幅の狭い配線を上層配線として配置している。その結果、図４に示すように、線幅の広い下層配線１の上に層間絶縁膜３を介して上層配線２が重畳する部分が多く存在することになる。
【０００３】
このような多層配線構造を有する半導体装置を樹脂封止した場合、層間絶縁膜にクラックが生じ、上層配線と下層配線とがショートしてしまう現象が確認された。特に封止樹脂にフィラーを含む場合、図５に示すように、上層配線の線幅が下層配線の線幅に比べて細くなると、不良発生率が高くなることがわかった。
【０００４】
上層配線と下層配線とがショートしてしまうメカニズムについて図６を用いて説明する。この種の半導体装置は、半導体基板４上に酸化膜等の絶縁膜５を介してアルミニウムあるいはアルミニウムに微量のシリコンあるいは銅を含む金属からなる下層配線１が形成される。その上にプラズマＣＶＤ法等により形成される酸化膜からなる層間絶縁膜３を介して、アルミニウム等からなる上層配線２が形成される。上層配線２の表面には、表面保護のためにプラズマＣＶＤ法により窒化膜からなる絶縁膜６が形成される。このような構造の半導体装置を樹脂封止した場合、封止樹脂や半導体装置を構成する材質の熱膨張係数が異なることが原因で、内部応力が発生する。一方、樹脂高度を高めるため、フィラーを含む樹脂で封止した場合、上層配線２上に不規則な凹凸を持つフィラー７が存在することになる（図６ａ）（封止樹脂は図示せず）。封止樹脂を硬化する際、応力がフィラー７に加わった状態で残される。ここに組立や通電などにより温度が加わると、熱膨張係数の差により、鋭いフィラーの突起部から絶縁膜６表面にさらに強い力が加わり（図６ｂ矢印で示す）、層間絶縁膜３にクラック８が生じる（図６ｃ）。温度が低下する過程で下層配線１の金属が、クラック８に入り込み、上層配線２と下層配線１がショートすると考えられる（図６ｄ）。特にこの現象は、下層配線１の線幅に比べて上層配線２の線幅が狭い場合には、上層配線２から層間絶縁膜３に加わる力が集中するため、不良発生率が高くなると考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、下層配線上に線幅の狭い上層配線が配置された多層配線構造では、下層配線と上層配線とがショートする不具合が発生してしまう。本発明は多層配線構造を有する半導体装置において、上層配線と下層配線がショートしない構造の半導体装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に係る発明は、半導体基板の一主面上に延在する下層配線と、該下層配線を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に前記下層配線の一部と重畳し、少なくとも該重畳部の線幅が前記下層配線との重畳部の延出寸法より細く形成された上層配線とを具備した半導体装置において、前記重畳部の下層配線の一部を除去し、前記上層配線の延出方向における前記下層配線との重畳寸法を、前記上層配線の前記線幅以下となるように構成している。
【０００７】
また請求項２に係る発明は、半導体基板の一主面上に延在する下層配線と、該下層配線を覆う層間絶縁膜と、該層間絶縁膜上に前記下層配線の一部と重畳する上層配線とを具備した半導体装置において、前記重畳部の上層配線の線幅を広げ、前記上層配線の延出方向における下層配線との重畳寸法を、前記上層配線の線幅以下となるように構成している。
【０００８】
特に前記半導体装置がフィラーを含む樹脂により封止されている場合、本発明の構成をとることによって層間絶縁膜のクラックの発生を防止する効果が大きい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の説明図であり、図１（ａ）は多層配線の重畳部の平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ’面の断面図を示す。半導体基板４上に酸化膜等の絶縁膜５を介してアルミニウムあるいはアルミニウムに微量のシリコンあるいは銅を含む金属からなる下層配線１が形成される。このとき後工程で形成される上層配線２と重畳する部分の下層配線１の一部を除去し、開口部１０を形成しておく。この開口部１０は、上層配線２の延出方向の下層配線と重なる部分の寸法（以下、重畳寸法という。図１ａ中でＬ１と示す。）が、上層配線２の延出方向に対して直角方向の線幅（図１ａ中Ｌ２と示す）以下となるように設定する。
【００１０】
下層配線１及び絶縁膜５上にプラズマＣＶＤ法等により形成される酸化膜からなる層間絶縁膜３を介して、下層配線１同様にアルミニウム等からなる上層配線２を形成する。上層配線２及び層間絶縁膜３表面には、表面保護のためプラズマＣＶＤ法により窒化膜からなる絶縁膜６が形成される。このように形成した半導体装置をフィラーを含む樹脂を用いて封止した。その結果、重畳寸法（Ｌ１）と上層配線の線幅（Ｌ２）の関係をＬ１≦Ｌ２と設定した半導体装置は、不良発生率が大幅に低減することが確認された。特にＬ１／Ｌ２＜０．８の条件では、不良発生率をほぼ０に抑えることができた。
【００１１】
図２は別の実施の形態である。図２（ａ）は多層配線の重畳部の平面図、図２（ｂ）はＢ−Ｂ’面の断面図を示す。前述の第１の実施の形態と比較して開口部１０を大きく形成した点のみ異なる。この場合も、重畳寸法（Ｌ１）と上層配線２の線幅（Ｌ２）の関係をＬ１≦Ｌ２と設定することにより、不良率の発生を大幅に低減することができる。またＬ１／Ｌ２＜０．８の条件で、不良発生率をほぼ０に抑えることができることも同様である。なおこのように広い開口部１０を形成する場合、下層配線１の抵抗値が部分的に増加する不具合が生じる場合がある。このような場合は、補助配線１１を形成することにより抵抗値の増大を防止することができる。補助電極１１は、層間絶縁膜３に形成されたコンタクトホール１２を介して下層電極１と接続した構造となっている。
【００１２】
図３はさらに別の実施の形態を示す。前述の実施の形態と比較して開口部１０を形成していない点が異なる。この場合、重畳部の上層配線２の線幅を広げることで、重畳寸法（Ｌ１’）と重畳部の上層配線２の線幅（Ｌ２’）の関係をＬ１’≦Ｌ２’と設定することにより、不良率の発生を大幅に低減している。同様の効果を得ることもできる。またＬ１／Ｌ２＜０．８の条件で、不良発生率をほぼ０に抑えることができることも同様である。
【００１３】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は図１乃至図３に示す多層配線構造に限定されるものではない。例えば上層配線が、下層配線の延出方向と一致する方向にのみ延出する場合や、下層配線と直交する場合でも本発明を適用することが可能である。また２層配線に限定されるものでなく、３層以上の多層配線に適用することも可能であることは言うまでもない。また、フィラーを含まない樹脂で封止した場合でも、内部応力によるクラックの発生を効果的に抑制する。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、下層配線上に線幅の狭い上層配線が重畳する場合、下層配線の一部を除去して重畳部分の上層配線の線幅を重畳寸法以上にするか、少なくとも重畳部分の上層配線の線幅を広げて下層配線の線幅以上にすることで、層間絶縁膜のクラックの発生を効果的に抑制することができた。本発明の半導体装置を形成する場合、下層配線の形成の際、開口部１０を備えた下層配線を形成したり、上層配線の形成の際、重畳部の線幅を広くした上層配線を形成すればよく、特別の製造工程を要しないので、製造コストの上昇を招くことはない。
【００１５】
特に本発明は、フィラーを含む樹脂により封止される半導体装置において、クラックの発生を効果的に抑制し、上層配線と下層配線のショートの不良発生率を大幅に低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図４】従来の多層配線の説明図である。
【図５】従来の多層配線の不良発生率の説明図である。
【図６】従来の多層配線の不良発生のメカニズムを説明する図である。
【符号の説明】
１　下層配線
２　上層配線
３　層間絶縁膜
４　半導体基板
５、６　絶縁膜
７　フィラー
８　クラック
９　クラック内に侵入した下層配線金属
１０　開口部
１１　補助電極
１２　コンタクトホール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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