JP2005354046A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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知之 井口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device with which the occurrence of a bridge film recess or film release is suppressed and inter-wiring capacitance can be reduced. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes: forming a wiring pattern having a first area and a second area of which wiring density is lower than that of the first area, on a semiconductor substrate 1; forming a temporary film to cover the wiring pattern; etching back the temporary film so as to expose at least a surface of the wiring pattern; selectively removing the temporary film in the second area; covering the wiring pattern with a bridge film 16 after the selective removal of the temporary film; removing the temporary film in the first area; and forming an air gap 17 under the bridge film 16 between wiring of the wiring patterns in the first area. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成された配線間のクロストーク容量を減少させた半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a crosstalk capacitance between wirings formed on a semiconductor substrate via an insulating film is reduced.

近年ディスクリートデバイスや大規模集積回路(LSI)などの半導体装置は、小型化が一層進み、その集積度も向上の一途を辿っている。このように高集積度が進むと半導体基板上の絶縁膜に形成された複数の配線はより一層配線ピッチを微細にしなければならない。また、半導体基板上に絶縁膜を介して配線を何段にも積層する多層配線も多く用いられるようになってきている。   In recent years, semiconductor devices such as discrete devices and large-scale integrated circuits (LSIs) have been further miniaturized and the degree of integration has been steadily improving. As the degree of integration increases as described above, the wiring pitch of the plurality of wirings formed on the insulating film on the semiconductor substrate must be further reduced. In addition, multi-layer wirings in which wirings are stacked in layers over an insulating film on a semiconductor substrate are often used.

このような半導体装置の製造技術において、とくに、メモリ/ロジック(Logic)系デバイスを中心にして、高速化のための配線間容量低減策として比誘電率(ε)を低く抑えた絶縁膜である低誘電率膜の開発が進んでいる。その一手法として、比誘電率がほぼ1に近い空気を利用した究極の低誘電率化として知られるエアギャップ(Air Gap)を用いる技術も開発が進められている。   In such semiconductor device manufacturing technology, this is an insulating film with a low relative dielectric constant (ε) as a measure for reducing inter-wiring capacitance, particularly for memory / logic devices. Development of low dielectric constant films is progressing. As one of the methods, a technique using an air gap (Air Gap), which is known as an ultimate low dielectric constant using air having a relative dielectric constant close to 1, is being developed.

エアギャップを用いた半導体装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。開示された半導体装置は、互いに積層されている第1の絶縁膜、第2の絶縁膜が除去されて形成された空間領域、及び第3の絶縁膜によって構成された層間絶縁膜を介して、下層配線及び上層配線により多層配線が構成されている。空間領域を形成するには、まず、半導体基板上において、複数の配線が隣接して配置された下層配線を覆うように第1の絶縁膜を形成する。第1の絶縁膜上に軟化性を有する材料からなるフォトレジストなどの第2の絶縁膜を積層する。第2の絶縁膜上に第3の絶縁膜を積層する。そして、第3の絶縁膜上に上層配線を形成する。次に、第2の絶縁膜を除去してその跡を空間領域とする。この様にして上層及び下層の配線間に空気を絶縁物とする空間領域を有する層間絶縁膜が形成される。層間絶縁膜の一部に空間領域が存在することにより、空気の比誘電率が小さいので結果的に配線間クロストーク容量が減少する。また、上層及び下層配線を複数の柱部で支持し、その上下の配線間の層間絶縁膜に空気を用いるものもある(例えば、特許文献2参照)。   A semiconductor device using an air gap is disclosed (for example, see Patent Document 1). The disclosed semiconductor device includes a first insulating film, a space region formed by removing the second insulating film, and an interlayer insulating film formed by the third insulating film, and A multilayer wiring is constituted by the lower layer wiring and the upper layer wiring. In order to form the space region, first, a first insulating film is formed on a semiconductor substrate so as to cover a lower layer wiring in which a plurality of wirings are arranged adjacent to each other. A second insulating film such as a photoresist made of a softening material is stacked over the first insulating film. A third insulating film is stacked over the second insulating film. Then, an upper layer wiring is formed on the third insulating film. Next, the second insulating film is removed and the trace is used as a space region. In this way, an interlayer insulating film having a space region with air as an insulator is formed between the upper and lower wirings. Since the space region exists in a part of the interlayer insulating film, the relative dielectric constant of air is small, and as a result, the inter-wiring crosstalk capacitance is reduced. In some cases, upper and lower wirings are supported by a plurality of pillars, and air is used for an interlayer insulating film between upper and lower wirings (for example, see Patent Document 2).

一般に、エアギャップ形成は、仮設膜と呼ばれる層を配線間に形成してから、更に、配線間の仮設膜及び配線上にブリッジ膜もしくはパシベーション膜などの絶縁膜を積層し、その後、何らかの反応を利用して仮設膜を抜き取り、その抜き取り跡をエアギャップとする手法が採用されている。この場合、抜き取る部分が比較的大面積の部分ではブリッジ強度が持たずブリッジが陥没し、それに伴って膜ハガレ等が起きる可能性があり、集積度を向上させる上ではブリッジの膜ハガレ等を起こさない対策が必要となる。   In general, an air gap is formed by forming a layer called a temporary film between wirings, and further laminating an insulating film such as a bridge film or a passivation film on the temporary film between the wirings and the wiring, and then some reaction. A technique is employed in which a temporary film is extracted using the extracted film as an air gap. In this case, if the part to be extracted is a relatively large area, the bridge strength does not have and the bridge collapses, and there is a possibility that film peeling or the like may occur. No measures are required.

この現象を説明すると、まず、半導体基板全面にパッドを含む配線パターンを被覆するようにフォトレジストなどの仮設膜を形成する。次に、仮設膜をエッチバックして配線パターンの表面を露出させる。次に、仮設膜及び配線パターンを被覆するように半導体基板上に絶縁膜(通常ブリッジ膜という)を形成する。その後、仮設膜をエッチングなどにより除去して配線パターンの配線間にエアギャップを形成する。複数の配線が近接して配置された配線密度の高い領域に形成されたエアギャップは、間隔が狭いのでエアギャップ上の絶縁膜であるブリッジ膜が陥没するおそれはまずないが、配線密度の高い領域の周辺部分のパッド間のエアギャップは、広い面積を有しているのでブリッジ膜が陥没してしまうことが多い。
特開平8−306775号公報 特開平3−126247号公報
To explain this phenomenon, first, a temporary film such as a photoresist is formed so as to cover a wiring pattern including pads on the entire surface of the semiconductor substrate. Next, the temporary film is etched back to expose the surface of the wiring pattern. Next, an insulating film (usually called a bridge film) is formed on the semiconductor substrate so as to cover the temporary film and the wiring pattern. Thereafter, the temporary film is removed by etching or the like to form an air gap between the wirings of the wiring pattern. The air gap formed in the high wiring density region where a plurality of wirings are arranged close to each other has a narrow interval, so the bridge film as an insulating film on the air gap is unlikely to sink, but the wiring density is high. Since the air gap between the pads in the peripheral part of the region has a large area, the bridge film often sinks.
JP-A-8-306775 JP-A-3-126247

本発明は、ブリッジ膜陥没や膜ハガレの発生を抑制し、配線間容量の低減が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of bridge film depression and film peeling and reducing the capacitance between wirings.

本発明の第1の態様によれば、(イ)半導体基板上に第1の領域及び第1の領域より配線密度が低い第2の領域を有する配線パターンを形成し、(ロ)配線パターンを被覆するように仮設膜を形成し、(ハ)仮設膜を配線パターンの少なくとも表面が露出するようにエッチバックし、(ニ)第2の領域の仮設膜を選択的に除去し、(ホ)仮設膜を選択的に除去した後、配線パターンをブリッジ膜で被覆し、(ヘ)第1の領域の仮設膜を除去して、第1の領域の配線パターンの配線間のブリッジ膜の下にエアギャップを形成することを含む半導体装置の製造方法が提供される。   According to the first aspect of the present invention, (b) a wiring pattern having a first region and a second region having a wiring density lower than that of the first region is formed on a semiconductor substrate; Forming a temporary film so as to cover; (c) etching back the temporary film so that at least a surface of the wiring pattern is exposed; (d) selectively removing the temporary film in the second region; After selectively removing the temporary film, the wiring pattern is covered with a bridge film, (f) the temporary film in the first region is removed, and the wiring pattern in the first region is under the bridge film between the wires. A method of manufacturing a semiconductor device is provided that includes forming an air gap.

本発明の第2の態様によれば、(イ)半導体基板上に仮設膜を成膜し、(ロ)仮設膜を選択的に除去して、第1の領域及び第1の領域よりパターン密度が低い第2の領域を有する仮設膜パターンを形成し、(ハ)半導体基板上に仮設膜パターンを被覆するように金属膜を成膜し、(ニ)金属膜を仮設膜パターンの表面が露出するようにエッチバックして配線パターンを形成し、(ホ)配線パターンを形成した後、第2の領域の仮設膜を選択的に除去し、(ヘ)仮設膜を選択的に除去した後、配線パターンをブリッジ膜で被覆し、(ト)第1の領域の仮設膜を除去して、第1の領域の配線パターンの配線間のブリッジ膜の下にエアギャップを形成することを含む半導体装置の製造方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, (a) a temporary film is formed on the semiconductor substrate, and (b) the temporary film is selectively removed, and the pattern density is higher than that of the first region and the first region. Forming a temporary film pattern having a low second region, (c) forming a metal film on the semiconductor substrate so as to cover the temporary film pattern, and (d) exposing the surface of the temporary film pattern of the metal film. Etch back to form a wiring pattern, (e) after forming the wiring pattern, after selectively removing the temporary film in the second region, (f) after selectively removing the temporary film, A semiconductor device comprising: covering a wiring pattern with a bridge film; and (g) removing a temporary film in the first region to form an air gap under the bridge film between the wirings in the wiring pattern in the first region. A manufacturing method is provided.

本発明によれば、ブリッジ膜陥没や膜ハガレの発生を抑制し、配線間容量の低減が可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor device which can suppress generation | occurrence | production of bridge | bridging film depression and film | membrane peeling and can reduce the capacity | capacitance between wiring can be provided.

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態では、ディスクリートデバイスに適用した例に付いて説明する。第1の実施の形態に係る半導体装置は、図1に示すように、シリコン単結晶からなる半導体基板1の表面に、エミッタ、コレクタ、及びベースのそれぞれの配線パターンを備えたバイポーラトランジスタである。トランジスタが形成されている半導体基板1の表面は、絶縁保護膜(図示しない)により被覆されている。そして、絶縁保護膜上にはアルミニウム(Al)などからなる配線パターンが形成されている。
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, an example applied to a discrete device will be described. As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the first embodiment is a bipolar transistor provided with respective wiring patterns of an emitter, a collector and a base on the surface of a semiconductor substrate 1 made of silicon single crystal. The surface of the semiconductor substrate 1 on which the transistor is formed is covered with an insulating protective film (not shown). A wiring pattern made of aluminum (Al) or the like is formed on the insulating protective film.

配線パターンは、トランジスタのエミッタ領域と電気的に接続されたエミッタ引き出し電極(パッド)11aとこれと電気的に接続されたエミッタ引き出し配線11、トランジスタのコレクタ領域と電気的に接続されたコレクタ引き出し電極(パッド)12aとこれと電気的に接続されたコレクタ引き出し配線12、トランジスタのベース領域と電気的に接続されたベース引き出し電極(パッド)13aとこれと電気的に接続されたベース引き出し配線13を含んでいる。   The wiring pattern includes an emitter lead electrode (pad) 11a electrically connected to the emitter region of the transistor, an emitter lead wire 11 electrically connected thereto, and a collector lead electrode electrically connected to the collector region of the transistor. (Pad) 12a and collector lead wiring 12 electrically connected thereto, base lead electrode (pad) 13a electrically connected to the base region of the transistor, and base lead wiring 13 electrically connected thereto Contains.

配線パターンは、隣接する配線間の配線間隔Sが、例えば5μm以下と近接していてクロストーク容量の影響が大きい配線密度が高い領域(第1の領域)と、配線間隔が広くクロストーク容量の影響を比較的受けない配線密度が低い領域(第2の領域)とに分けられる。2つの領域を分ける領域分け境界10は、エミッタパッド11a、コレクタパッド12a及びベースパッド13aに囲まれた領域に形成される。領域分け境界10の内側は、配線密度の高い領域であり、領域分け境界10の外側が配線密度の低い領域もしくは配線の無い領域である。   In the wiring pattern, the wiring spacing S between adjacent wirings is close to, for example, 5 μm or less and the influence of the crosstalk capacitance is large (first region), and the wiring spacing is wide and the crosstalk capacitance It is divided into a region (second region) that is relatively unaffected and has a low wiring density. A region dividing boundary 10 that divides the two regions is formed in a region surrounded by the emitter pad 11a, the collector pad 12a, and the base pad 13a. The inside of the region dividing boundary 10 is a region having a high wiring density, and the outside of the region dividing boundary 10 is a region having a low wiring density or a region having no wiring.

第1の実施の形態では、図2に示すように、配線パターンを覆うようにブリッジ膜16が設けられる。配線密度の高い領域に配線間を絶縁するためのエアギャップ17が、ブリッジ膜16と半導体基板1の間に設けられる。なお、配線間隔Sは、約5μm以下が望ましい。配線間隔Sが5μmを越えると、エアギャップ17上のブリッジ膜16が陥没して、膜ハガレ等が発生する可能性がある。その結果、製造歩留まりが低下する。ここで、5μmを配線間隔Sに対する陥没の基準間隔とする。   In the first embodiment, as shown in FIG. 2, a bridge film 16 is provided so as to cover the wiring pattern. An air gap 17 is provided between the bridge film 16 and the semiconductor substrate 1 to insulate the wirings in a region having a high wiring density. The wiring interval S is preferably about 5 μm or less. When the wiring interval S exceeds 5 μm, the bridge film 16 on the air gap 17 may be depressed, and film peeling may occur. As a result, the manufacturing yield decreases. Here, 5 μm is set as a reference interval for the depression with respect to the wiring interval S.

第1の実施の形態では多層でなく、1層で構成された平面的な配線パターンにエアギャップ17が形成される。配線パターンを構成するAl配線の厚さは、1μmである。図示はしないが、Al配線の表面は0.05μm厚程度のシリコン酸化膜などの保護膜で保護されている。また、第1の実施の形態における配線密度の高い領域内の配線間の間隔Sは、例えば、1μmである。   In the first embodiment, the air gap 17 is formed in a planar wiring pattern composed of one layer, not a multilayer. The thickness of the Al wiring constituting the wiring pattern is 1 μm. Although not shown, the surface of the Al wiring is protected by a protective film such as a silicon oxide film having a thickness of about 0.05 μm. Further, the spacing S between the wirings in the region having a high wiring density in the first embodiment is, for example, 1 μm.

次に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を、図3乃至図8を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、図3に示すように、保護絶縁膜(図示しない)が形成された半導体基板1の表面上に、バイポーラトランジスタのエミッタ、コレクタ、及びベースに接続される配線や引き出し電極を含む配線パターンを形成する。配線パターンは、エミッタ、コレクタ、ベース引き出し配線11、12、13を有している。配線材料には、例えば、Al等を用いる。引き出し配線となるAl膜は、半導体基板1表面の全面に化学的気相堆積法(CVD)、物理的気相堆積法(PVD)などにより堆積させる。その後、フォトリソグラフィ(写真食刻法)により図1に示す様な形状にパターニングして得る。   First, as shown in FIG. 3, on the surface of the semiconductor substrate 1 on which a protective insulating film (not shown) is formed, a wiring pattern including wiring connected to the emitter, collector, and base of the bipolar transistor and a lead electrode is formed. Form. The wiring pattern has emitter, collector, and base lead wires 11, 12, and 13. For example, Al or the like is used as the wiring material. The Al film serving as the lead wiring is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 1 by chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), or the like. Thereafter, it is obtained by patterning into a shape as shown in FIG. 1 by photolithography (photographic etching method).

Al膜表面にシリコン酸化膜などの保護膜(図示しない)を形成する。次に、図4に示すように、配線パターンを被覆するように半導体基板1上に厚さ1.5μm程度の仮設膜14を形成する。仮設膜14には、例えば、フォトレジスト或いはこれに類する材料を用いる。第1の実施の形態ではポジ型のフォトレジストを用いる。   A protective film (not shown) such as a silicon oxide film is formed on the surface of the Al film. Next, as shown in FIG. 4, a temporary film 14 having a thickness of about 1.5 μm is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the wiring pattern. For the temporary film 14, for example, a photoresist or a similar material is used. In the first embodiment, a positive type photoresist is used.

その後、図5に示すように、仮設膜14を、例えば、反応性イオンエッチング(RIE)等の異方性エッチングなどによりエッチバックして厚さを0.8μm程度にする。次に、図6に示すように、フォトリソグラフィにより、配線密度の高い領域にフォトマスクの遮光部15を配置し、露光し、現像して配線密度の低い領域の仮設膜14を除去する。   Thereafter, as shown in FIG. 5, the temporary film 14 is etched back by, for example, anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE) to have a thickness of about 0.8 μm. Next, as shown in FIG. 6, a photomask light-shielding portion 15 is arranged in a region with high wiring density by photolithography, exposed, and developed to remove the temporary film 14 in the region with low wiring density.

次に、図7に示すように、配線パターン及び配線間の仮設膜14を被覆するように半導体基板1上に厚さ0.5μm程度のスピンオングラス(SOG)等のブリッジ膜16を形成する。エアギャップを被覆するブリッジ膜16として用いられるSOG膜は、回転塗布法によって形成されシリコン酸化物を材料とする膜であって、平坦性に優れている。   Next, as shown in FIG. 7, a bridge film 16 such as spin-on-glass (SOG) having a thickness of about 0.5 μm is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the wiring pattern and the temporary film 14 between the wirings. The SOG film used as the bridge film 16 covering the air gap is a film made of silicon oxide and formed by a spin coating method, and has excellent flatness.

その後、図8に示すように、半導体基板1上に形成されている仮設膜14を、例えば、シンナーなどのアルコール系有機溶剤などからなるレジスト除去剤で処理する。この時、ブリッジ膜16として用いられるSOG膜はポーラスな材料であるので、レジスト除去剤はブリッジ膜16を通して内部の仮設膜14を溶かす。そして半導体基板1とブリッジ膜16に挟まれ、配線間に配置された仮設膜14は溶解除去されて、後に空間が残る。この空間がエアギャップ17であり、配線間を絶縁する絶縁物として用いられる。このようにして、半導体基板1上に配線間をエアギャップ17で絶縁された配線パターンが形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 8, the temporary film 14 formed on the semiconductor substrate 1 is treated with a resist remover made of an alcohol-based organic solvent such as thinner. At this time, since the SOG film used as the bridge film 16 is a porous material, the resist remover dissolves the internal temporary film 14 through the bridge film 16. The temporary film 14 sandwiched between the semiconductor substrate 1 and the bridge film 16 and disposed between the wirings is dissolved and removed, leaving a space later. This space is the air gap 17 and is used as an insulator for insulating the wiring. In this manner, a wiring pattern in which the wirings are insulated by the air gap 17 is formed on the semiconductor substrate 1.

半導体装置の小型化が進んで配線のピッチがより微細になると、絶縁膜上に形成された配線パターンを構成する配線間に生ずる配線間容量及び多層配線において上と下の配線との間に生ずる配線間容量が増加するようになる。配線間容量の増加は、半導体装置の動作に悪影響を及ぼす。従来の半導体装置では、配線間の絶縁膜がシリコン酸化(SiO)膜を主成分として構成されている。SiO膜は、比誘電率が3.9と高く、配線間容量が高くなる。一方、第1の実施の形態では、エアギャップ17を、SiO等の材料の絶縁膜に代えて用いる。エアギャップ17の比誘電率は、約1と低いことによって配線間容量を小さくすることができるようになる。 As semiconductor devices are further miniaturized and the pitch of wiring becomes finer, inter-wiring capacitance generated between wirings constituting the wiring pattern formed on the insulating film and between wirings generated between upper and lower wirings in multilayer wiring Capacity will increase. An increase in inter-wiring capacitance adversely affects the operation of the semiconductor device. In the conventional semiconductor device, the insulating film between the wirings is composed mainly of a silicon oxide (SiO 2 ) film. The SiO 2 film has a high relative dielectric constant of 3.9, and the inter-wiring capacitance increases. On the other hand, in the first embodiment, the air gap 17 is used in place of an insulating film made of a material such as SiO 2 . Since the relative dielectric constant of the air gap 17 is as low as about 1, the inter-wiring capacitance can be reduced.

エアギャップ17を用いる場合、配線密度の低い、配線間隔の広い領域があるとエアギャップ17上にある絶縁膜であるブリッジ膜16が陥没する虞があるのでその使用が難しいところである。第1の実施の形態では、フォトリソグラフィを導入して配線密度の低い領域の仮設膜14を予めエアギャップ17を形成する前に除去して置く。したがって、ブリッジ膜16の陥没、膜ハガレ等の発生が抑制される。また、フォトリソグラフィを用いる際に、仮設膜14としてフォトレジストなどを用いるので、新たにレジスト材の形成は必要なく工程の簡便化を図ることができる。   When the air gap 17 is used, it is difficult to use the bridge film 16 that is an insulating film on the air gap 17 if there is a region with a low wiring density and a wide wiring interval. In the first embodiment, photolithography is introduced and the temporary film 14 in a region having a low wiring density is removed and formed in advance before the air gap 17 is formed. Therefore, the occurrence of depression of the bridge film 16, film peeling and the like is suppressed. In addition, when photolithography is used, since a photoresist or the like is used as the temporary film 14, it is not necessary to newly form a resist material, and the process can be simplified.

上記の説明では、配線パターン形成後に、仮設膜14を成膜してエアギャップ17を形成している。しかし、半導体基板1上に成膜した仮設膜14をパターニングした後に配線パターンを形成してもよい。   In the above description, after forming the wiring pattern, the temporary film 14 is formed to form the air gap 17. However, the wiring pattern may be formed after patterning the temporary film 14 formed on the semiconductor substrate 1.

例えば、図9に示すように、半導体基板1上に塗布したフォトレジスト等の仮設膜14を、フォトリソグラフィ等により、選択的に除去して開口部117を有する仮設膜14のパターンを形成する。図10に示すように、スパッタ、CVD等により、Al等の金属膜111を開口部117に埋め込むように堆積する。仮設膜14は、金属膜111で覆われる。RIE等の異方性エッチング等により、少なくとも仮設膜14の表面が露出するように金属膜111をエッチバックする。その結果、図11に示すように、エミッタ引き出し配線11、コレクタ引き出し配線12、及びベース引き出し配線13がそれぞれ形成される。その後は、図6〜図8に示した工程に従って、エアギャップ17が形成される。   For example, as shown in FIG. 9, the temporary film 14 such as a photoresist applied on the semiconductor substrate 1 is selectively removed by photolithography or the like to form a pattern of the temporary film 14 having the opening 117. As shown in FIG. 10, a metal film 111 such as Al is deposited so as to be embedded in the opening 117 by sputtering, CVD, or the like. The temporary film 14 is covered with a metal film 111. The metal film 111 is etched back by anisotropic etching such as RIE so that at least the surface of the temporary film 14 is exposed. As a result, as shown in FIG. 11, an emitter lead-out line 11, a collector lead-out line 12, and a base lead-out line 13 are formed. Thereafter, the air gap 17 is formed according to the steps shown in FIGS.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を、図12乃至図19の工程断面図、及び図20の工程フローチャートを参照して説明する。第2の実施の形態に係る半導体装置には、半導体基板にバイポーラトランジスタが形成され、表面に配線パターンが形成されている。第2の実施の形態では、用いられるブリッジ膜が2層の膜からなること、及び1層目のブリッジ膜に抜き穴を形成することが、第1の実施の形態と異なる。
(Second Embodiment)
A method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to process cross-sectional views of FIGS. 12 to 19 and a process flowchart of FIG. In the semiconductor device according to the second embodiment, a bipolar transistor is formed on a semiconductor substrate, and a wiring pattern is formed on the surface. The second embodiment is different from the first embodiment in that the bridge film to be used is composed of two layers and that a hole is formed in the first bridge film.

ステップS100で、図12に示すように、保護絶縁膜(図示しない)が形成された半導体基板1表面上に、第1の実施の形態と同様の方法に従ってバイポーラトランジスタに接続される配線や引き出し電極を構成する配線パターンを形成する。配線パターンには、エミッタ、コレクタ、及びベース引き出し配線11、12、13が含まれている。配線材料には、例えば、アルミニウムを用いる。配線となるアルミニウム膜は、半導体基板1表面の全面にCVD、PVDなどにより堆積させてから、フォトリソグラフィによって図1と同じ形状にパターニングして得る。アルミニウム膜表面に0.05μm厚程度のシリコン酸化膜などからなる保護膜(図示しない)を形成する。   In step S100, as shown in FIG. 12, on the surface of the semiconductor substrate 1 on which a protective insulating film (not shown) is formed, wirings and lead electrodes connected to the bipolar transistors according to the same method as in the first embodiment. Is formed. The wiring pattern includes an emitter, a collector, and a base lead wiring 11, 12, and 13. For example, aluminum is used as the wiring material. The aluminum film to be the wiring is obtained by depositing the entire surface of the semiconductor substrate 1 by CVD, PVD or the like, and then patterning the same shape as in FIG. 1 by photolithography. A protective film (not shown) made of a silicon oxide film having a thickness of about 0.05 μm is formed on the surface of the aluminum film.

ステップS101で、図13に示すように、配線パターンを被覆するように半導体基板1上に厚さ1.5μm程度の仮設膜14、例えば、ポジ型のフォトレジストを形成する。   In step S101, as shown in FIG. 13, a temporary film 14 having a thickness of about 1.5 μm, for example, a positive photoresist is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the wiring pattern.

ステップS102で、図14に示すように、仮設膜14は、例えば、異方性エッチングのRIEなどにより0.8μm程度の厚さにエッチバックされる。   In step S102, as shown in FIG. 14, the temporary film 14 is etched back to a thickness of about 0.8 μm by, for example, anisotropic etching RIE.

ステップS103で、図15に示すように、フォトリソグラフィにより、配線密度の高い領域にフォトマスクの遮光部15を配置し、露光し、現像して配線密度の低い領域の仮設膜14を除去する。   In step S103, as shown in FIG. 15, the light-shielding portion 15 of the photomask is arranged in a region with high wiring density by photolithography, exposed, and developed to remove the temporary film 14 in the region with low wiring density.

ステップS104で、図16に示すように、配線パターン及び配線間の仮設膜14を被覆するように半導体基板1上に厚さ0.1〜0.3μm程度の第1の絶縁膜16aを形成する。第1の絶縁膜16aは、プラズマCVD法、TEOS法などにより形成される。   In step S104, as shown in FIG. 16, a first insulating film 16a having a thickness of about 0.1 to 0.3 μm is formed on the semiconductor substrate 1 so as to cover the temporary pattern 14 between the wiring pattern and the wiring. . The first insulating film 16a is formed by a plasma CVD method, a TEOS method, or the like.

ステップS105で、図17に示すように、フォトリソグラフィにより、第1の絶縁膜16aに配線パターンと接する領域を避けてランダムな位置に抜き穴27を形成する。   In step S105, as shown in FIG. 17, through holes 27 are formed at random positions in the first insulating film 16a by avoiding a region in contact with the wiring pattern, as shown in FIG.

ステップS106で、図18に示すように、シンナーなどのアルコール系の有機溶剤などからなるレジスト除去剤を、抜き穴27から仮設膜14に注いで仮設膜14を処理する。このようにして、半導体基板1と第1の絶縁膜16aに挟まれ、且つ配線間に配置された仮設膜14は溶解除去されて、後に空間が残る。この空間がエアギャップ17であり、配線間を絶縁する絶縁物として用いられる。   In step S106, as shown in FIG. 18, the temporary film 14 is processed by pouring a resist remover made of an alcohol-based organic solvent such as thinner into the temporary film 14 from the hole 27. In this way, the temporary film 14 sandwiched between the semiconductor substrate 1 and the first insulating film 16a and disposed between the wirings is dissolved and removed, leaving a space later. This space is the air gap 17 and is used as an insulator for insulating the wiring.

ステップS107で、図19に示すように、第1の絶縁膜16aの上に厚さ0.5μm程度の第2の絶縁膜16bを形成する。第2の絶縁膜16bは、例えば、プラズマCVD法、TEOS法などにより形成されるシリコン酸化物からなる。このようにして、半導体基板1上に第1及び第2の絶縁膜16a、16bを有するブリッジ膜16で覆われ、配線間をエアギャップ17で絶縁された配線パターンが形成される。   In step S107, as shown in FIG. 19, a second insulating film 16b having a thickness of about 0.5 μm is formed on the first insulating film 16a. The second insulating film 16b is made of, for example, silicon oxide formed by a plasma CVD method, a TEOS method, or the like. In this manner, a wiring pattern is formed on the semiconductor substrate 1 which is covered with the bridge film 16 having the first and second insulating films 16a and 16b and is insulated between the wirings by the air gap 17.

第2の実施の形態では、フォトリソグラフィを導入して、配線密度の低い領域の仮設膜14を予めエアギャップ17を形成する前に除去して置くので、ブリッジ膜16の陥没、膜ハガレ等の発生が抑制される。また、フォトリソグラフィ法を用いる際に、仮設膜14としてフォトレジストなどを用いるので、新たにレジスト材の形成は必要なく工程の簡便化を図ることができる。さらに、第2の実施の形態では、抜き穴27から効率よく仮設膜14のフォトレジストを除去することが可能である。   In the second embodiment, since photolithography is introduced and the temporary film 14 in a region having a low wiring density is removed before the air gap 17 is formed, the bridge film 16 is depressed, film peeling, etc. Occurrence is suppressed. Further, since a photoresist or the like is used as the temporary film 14 when the photolithography method is used, it is not necessary to newly form a resist material, and the process can be simplified. Furthermore, in the second embodiment, it is possible to efficiently remove the photoresist of the temporary film 14 from the hole 27.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。第3の実施の形態では、図21に示すように、バイポーラトランジスタが形成され、表面に配線パターンが形成される。第3の実施の形態では配線構造が2層になっており、下層の配線パターン及び上層の配線パターンのそれぞれの配線密度の高い領域の配線間にエアギャップが形成される。
(Third embodiment)
A method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, as shown in FIG. 21, a bipolar transistor is formed and a wiring pattern is formed on the surface. In the third embodiment, the wiring structure has two layers, and an air gap is formed between the wirings in the high wiring density areas of the lower wiring pattern and the upper wiring pattern.

p型のシリコンなどからなる半導体基板1の上にn型埋め込み層30b及びn型エピタキシャル層30aが成長されている。バイポーラトランジスタは、エピタキシャル層30aに設けられ、埋め込み層30bと、エピタキシャル層30aの表面から埋め込み層30bに達するn高濃度層30cとに囲まれた領域に形成される。エピタキシャル層30a表面領域にはシリコン酸化膜が埋め込まれたシャロートレンチ素子分離(STI)などの素子分離領域6が選択的に形成されている。埋め込み層30bと高濃度層30cとに囲まれたエピタキシャル層30a及び素子分離領域6上にp型ベース領域5が形成されている。p型ベース領域5は、エピタキシャル層30a上の単結晶シリコンからなる内部ベース5a及び素子分離領域6上の多結晶シリコンからなる外部ベース5bから構成されている。 An n + type buried layer 30b and an n type epitaxial layer 30a are grown on a semiconductor substrate 1 made of p type silicon or the like. The bipolar transistor is provided in the epitaxial layer 30a and is formed in a region surrounded by a buried layer 30b and an n + high concentration layer 30c reaching the buried layer 30b from the surface of the epitaxial layer 30a. An element isolation region 6 such as a shallow trench element isolation (STI) in which a silicon oxide film is embedded is selectively formed in the surface region of the epitaxial layer 30a. A p-type base region 5 is formed on the epitaxial layer 30 a and the element isolation region 6 surrounded by the buried layer 30 b and the high concentration layer 30 c. The p-type base region 5 includes an internal base 5a made of single crystal silicon on the epitaxial layer 30a and an external base 5b made of polycrystalline silicon on the element isolation region 6.

ベース領域5が形成されたエピタキシャル層30a表面は、SiO膜などの保護絶縁膜39により被覆保護されている。ベース領域5上には、素子分離領域6間のコレクタ領域となるエピタキシャル層30a上方に対応してポリシリコンなどからなるn型エミッタ引き出し領域3が形成される。エミッタ引き出し領域3からn型不純物を拡散させることでp型ベース領域5の表面領域にn型エミッタ拡散領域2が形成されている。一方、高濃度層30cには、エミッタ引き出し領域3と同時に形成されたポリシリコンなどからなるn型コレクタ引き出し領域4が電気的に接続されている。 The surface of the epitaxial layer 30a on which the base region 5 is formed is covered and protected by a protective insulating film 39 such as a SiO 2 film. An n-type emitter lead-out region 3 made of polysilicon or the like is formed on the base region 5 so as to correspond to the upper portion of the epitaxial layer 30a serving as a collector region between the element isolation regions 6. An n-type emitter diffusion region 2 is formed in the surface region of the p-type base region 5 by diffusing n-type impurities from the emitter lead-out region 3. On the other hand, an n-type collector extraction region 4 made of polysilicon or the like formed simultaneously with the emitter extraction region 3 is electrically connected to the high concentration layer 30c.

このようにバイポーラトランジスタが形成された半導体基板1の上方にSiO膜などの層間絶縁膜40が形成される。層間絶縁膜40上に第1の配線パターンを形成する。第1の配線パターンは、例えば、アルミニウム膜からなる第1のエミッタ電極31、第1のコレクタ電極32、及び第1のベース電極33を有している。第1のエミッタ電極31は、タングステンなどからなる接続プラグを有している。第1のエミッタ電極31の接続プラグを介してエミッタ引き出し領域3に電気的に接続されている。第1のエミッタ電極31の接続プラグは、チタンナイトライド(TiN)などのバリアメタル31aを介してエミッタ引き出し領域3に接している。第1のコレクタ電極32は、タングステンなどからなる接続プラグを有している。第1のコレクタ電極32の接続プラグを介してコレクタ引き出し領域4に電気的に接続されている。第1のコレクタ電極32の接続プラグは、TiNなどのバリアメタル32aを介してコレクタ引き出し領域4に接している。第1のベース電極33は、タングステンなどからなる接続プラグを有している。第1のベース電極33の接続プラグを介して外部ベース領域5bに電気的に接続されている。ベース電極33の接続プラグは、TiNなどのバリアメタル33aを介して外部ベース領域5bに接している。 Thus, an interlayer insulating film 40 such as a SiO 2 film is formed above the semiconductor substrate 1 on which the bipolar transistor is formed. A first wiring pattern is formed on the interlayer insulating film 40. The first wiring pattern includes, for example, a first emitter electrode 31 made of an aluminum film, a first collector electrode 32, and a first base electrode 33. The first emitter electrode 31 has a connection plug made of tungsten or the like. The first emitter electrode 31 is electrically connected to the emitter lead-out region 3 through a connection plug. The connection plug of the first emitter electrode 31 is in contact with the emitter extraction region 3 through a barrier metal 31a such as titanium nitride (TiN). The first collector electrode 32 has a connection plug made of tungsten or the like. The first collector electrode 32 is electrically connected to the collector lead-out region 4 through a connection plug. The connection plug of the first collector electrode 32 is in contact with the collector extraction region 4 through a barrier metal 32a such as TiN. The first base electrode 33 has a connection plug made of tungsten or the like. The first base electrode 33 is electrically connected to the external base region 5b through a connection plug. The connection plug of the base electrode 33 is in contact with the external base region 5b through a barrier metal 33a such as TiN.

第1の配線パターンの配線間絶縁を行うためにエアギャップ34及びブリッジ膜35を形成する。第1の配線パターンが形成された層間絶縁膜40上に第1の配線パターンを被覆するように仮設膜(図示省略)を成膜する。成膜された仮設膜を第1の配線パターンの少なくとも表面が露出するようにエッチバックする。第1の配線パターンの第1のベース電極33、第1のエミッタ電極31、第1のコレクタ電極32等が配置された配線密度が高い領域以外の配線密度が低い領域、もしくは配線パターンが形成されていない領域の仮設膜を、フォトリソグラフィにより選択的に除去する。   An air gap 34 and a bridge film 35 are formed to insulate the first wiring pattern between wires. A temporary film (not shown) is formed on the interlayer insulating film 40 on which the first wiring pattern is formed so as to cover the first wiring pattern. The formed temporary film is etched back so that at least the surface of the first wiring pattern is exposed. A region having a low wiring density or a wiring pattern other than a region having a high wiring density where the first base electrode 33, the first emitter electrode 31, the first collector electrode 32, etc. of the first wiring pattern are arranged is formed. The temporary film in the unexposed region is selectively removed by photolithography.

その後、SiO等の第1の絶縁膜35aを第1の配線パターン及び仮設膜を被覆するように形成後、層間絶縁膜40上の配線密度が高い領域に形成されている仮設膜を除去してこの領域の配線間にエアギャップ34を形成する。第1の絶縁膜35aは、プラズマCVD法、TEOS法などにより形成される。第1の絶縁膜35aには、第2の実施の形態と同様に複数の抜き穴(図示しない)を形成し、抜き穴を仮設膜を溶かすレジスト除去剤を注ぐ入り口として用いる。第1の絶縁膜35a上に、プラズマCVD法、TEOS法などにより、第2の絶縁膜35bを形成する。このようにして、半導体基板1上に第1及び第2の絶縁膜35a、35bを有するブリッジ膜35で覆われ、配線間をエアギャップ34で絶縁された第1の配線パターンが形成される。 Thereafter, a first insulating film 35a such as SiO 2 is formed so as to cover the first wiring pattern and the temporary film, and then the temporary film formed in the region having a high wiring density on the interlayer insulating film 40 is removed. An air gap 34 is formed between the wirings in the lever region. The first insulating film 35a is formed by a plasma CVD method, a TEOS method, or the like. In the first insulating film 35a, a plurality of holes (not shown) are formed as in the second embodiment, and the holes are used as an inlet for pouring a resist remover that dissolves the temporary film. A second insulating film 35b is formed on the first insulating film 35a by plasma CVD, TEOS, or the like. In this way, a first wiring pattern is formed on the semiconductor substrate 1 so as to be covered with the bridge film 35 having the first and second insulating films 35a and 35b and insulated between the wirings by the air gap 34.

ブリッジ膜35上に第2の配線パターンを形成する。第2の配線パターンは、例えば、アルミニウム膜からなる第2のエミッタ電極311及び第2のコレクタ電極321を有している。第2のエミッタ電極311は、TiNなどのバリアメタル311aを介して第1のエミッタ電極31に接している。そして、第2のコレクタ電極321は、TiNなどのバリアメタル321aを介して第1のコレクタ電極32に接している。   A second wiring pattern is formed on the bridge film 35. The second wiring pattern has, for example, a second emitter electrode 311 and a second collector electrode 321 made of an aluminum film. The second emitter electrode 311 is in contact with the first emitter electrode 31 through a barrier metal 311a such as TiN. The second collector electrode 321 is in contact with the first collector electrode 32 through a barrier metal 321a such as TiN.

第2の配線パターンの配線間絶縁を行うためにエアギャップ36及びブリッジ膜37を形成する。ブリッジ膜35上に第2の配線パターンを被覆するように仮設膜(図示省略)を形成する。仮設膜を第2の配線パターンの少なくとも表面が露出するようにエッチバックする。第2の配線パターンの第2のエミッタ電極311、第2のコレクタ電極321等が配置された配線密度が高い領域以外の配線密度が低い領域、もしくは第2の配線パターンが形成されていない領域の仮設膜をフォトリソグラフィにより選択的に除去する。その後、SiO等の第1の絶縁膜37aを第2の配線パターン及び仮設膜を被覆するように形成する。ブリッジ膜35上の配線密度が高い領域に形成されている仮設膜を除去してこの領域の配線間にエアギャップ36を形成する。第1の絶縁膜37aは、プラズマCVD法、TEOS法などにより形成される。SiO等の第1の絶縁膜37aには、第2の実施の形態と同様に複数の抜き穴(図示しない)を形成し、抜き穴を仮設膜を溶かすレジスト除去剤を注ぐ入り口として用いる。第1の絶縁膜37a上に、プラズマCVD法、TEOS法などにより、第2の絶縁膜37bを形成する。このようにして、半導体基板1上に第1及び第2の絶縁膜37a、37bを有するブリッジ膜37で覆われ、配線間をエアギャップ36で絶縁された第2の配線パターンが形成される。 An air gap 36 and a bridge film 37 are formed in order to insulate the second wiring pattern between wires. A temporary film (not shown) is formed on the bridge film 35 so as to cover the second wiring pattern. The temporary film is etched back so that at least the surface of the second wiring pattern is exposed. A region having a low wiring density other than a region having a high wiring density where the second emitter electrode 311 and the second collector electrode 321 of the second wiring pattern are disposed, or a region where the second wiring pattern is not formed. The temporary film is selectively removed by photolithography. Thereafter, a first insulating film 37a such as SiO 2 is formed so as to cover the second wiring pattern and the temporary film. The temporary film formed in the high wiring density region on the bridge film 35 is removed, and an air gap 36 is formed between the wirings in this region. The first insulating film 37a is formed by a plasma CVD method, a TEOS method, or the like. A plurality of holes (not shown) are formed in the first insulating film 37a such as SiO 2 as in the second embodiment, and the holes are used as an inlet for pouring a resist remover that dissolves the temporary film. A second insulating film 37b is formed on the first insulating film 37a by plasma CVD, TEOS, or the like. In this manner, a second wiring pattern is formed on the semiconductor substrate 1 so as to be covered with the bridge film 37 having the first and second insulating films 37a and 37b and insulated between the wirings by the air gap 36.

さらに、このブリッジ膜37の上にSiO、窒化シリコン(Si)などのパッシベーション膜38を形成する。この様にして半導体装置の配線パターンが形成される。 Further, a passivation film 38 such as SiO 2 or silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed on the bridge film 37. In this way, the wiring pattern of the semiconductor device is formed.

第3の実施の形態では、あらかじめ、配線密度が低い領域もしくは配線パターンが形成されていない領域の仮設膜をフォトリソグラフィにより選択的に除去しているので、ブリッジ膜陥没、膜ハガレ等の発生が抑制される。また、フォトリソグラフィを用いる際に、仮設膜としてフォトレジストなどを用いるので、新たにレジスト材の形成を必要とせず工程の簡便化を図ることができる。さらに、この実施の形態では、多層配線構造にエアギャップを適宜導入することができるので、半導体装置の高密度化が可能になる。   In the third embodiment, since the temporary film in the region where the wiring density is low or the region where the wiring pattern is not formed is selectively removed by photolithography in advance, the occurrence of bridge film depression, film peeling, etc. It is suppressed. In addition, when photolithography is used, since a photoresist or the like is used as a temporary film, the process can be simplified without newly forming a resist material. Furthermore, in this embodiment, since an air gap can be appropriately introduced into the multilayer wiring structure, the density of the semiconductor device can be increased.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, embodiments and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

本発明の第1及び第2の実施の形態では、図1に示したように、領域分け境界10は、エミッタ引き出し配線11、コレクタ引き出し配線12.及びベース引き出し配線13のパターン上に位置している。領域分け境界の位置は、パターン上に限定されず、配線密度の低い領域に突出してもよい。例えば、図22に示すように、配線密度の高い領域の境界に微細なコレクタ引き出し配線12が配置されている。領域分け境界10aの一部は、コレクタ引き出し配線12から配線密度の低い領域に幅Wpで突出して位置している。図23に示すように、領域分け境界10aに対応して、ブリッジ膜16はコレクタ引き出し配線12の最外パターンから配線密度の低い領域側に形成された幅Wpのエアギャップ17a上に突出している。この場合、エアギャップ17、17aを形成する仮設膜14のフォトリソグラフィにおいて、図6及び図15に示したフォトマスクの遮光部15をコレクタ引き出し配線12上に精密に位置合わせする必要がなく、工程の簡便化を計ることができる。領域分け境界10aから配線密度の低い領域に突出するブリッジ膜16の幅Wpは、少なくとも配線間隔Sの基準間隔5μm以内、望ましくは基準間隔の約1/2、例えば、約2.5μm以内が望ましい。幅Wpが2.5μmを越えると、エアギャップ17a上のブリッジ膜16が陥没して、膜ハガレ等が発生する可能性がある。その結果、製造歩留まりが低下する。   In the first and second embodiments of the present invention, as shown in FIG. 1, the region dividing boundary 10 includes the emitter lead-out wiring 11, the collector lead-out wiring 12. And located on the pattern of the base lead-out wiring 13. The position of the region dividing boundary is not limited to the pattern, and may be projected to a region having a low wiring density. For example, as shown in FIG. 22, fine collector lead-out wirings 12 are arranged at the boundaries of regions with high wiring density. A part of the region dividing boundary 10a is located so as to protrude from the collector lead-out wiring 12 to a region having a low wiring density with a width Wp. As shown in FIG. 23, corresponding to the region dividing boundary 10a, the bridge film 16 protrudes from the outermost pattern of the collector lead-out wiring 12 onto the air gap 17a having a width Wp formed on the region side where the wiring density is low. . In this case, in the photolithography of the temporary film 14 for forming the air gaps 17 and 17a, it is not necessary to precisely position the light shielding portion 15 of the photomask shown in FIGS. Can be simplified. The width Wp of the bridge film 16 protruding from the region dividing boundary 10a to the region having a low wiring density is preferably at least the reference interval of the wiring interval S within 5 μm, preferably about ½ of the reference interval, for example, within about 2.5 μm. . If the width Wp exceeds 2.5 μm, the bridge film 16 on the air gap 17a may be depressed to cause film peeling or the like. As a result, the manufacturing yield decreases.

また、第1〜第3の実施の形態では、ディスクリートデバイスに適用した例を示している。しかし、メモリ/ロジック系デバイス等のLSIに適用しても良い。LSIなどの集積回路チップでは、1チップに複数の配線密度の高い領域が存在することがある。この様に1チップ内に形成された複数の領域に対しても容易にエアギャップを用いた領域とすることができる。 In the first to third embodiments, examples applied to discrete devices are shown. However, the present invention may be applied to an LSI such as a memory / logic device. In an integrated circuit chip such as an LSI, a plurality of regions having a high wiring density may exist in one chip. In this way, a plurality of regions formed in one chip can be easily made a region using an air gap.

LSI等の半導体装置では、小型化及び高集積化が進んで微細なピッチの配線が複数の配線層に形成される。層間絶縁膜等の上に形成された配線パターンにおいて、配線層の平面上の配線間、及び層間絶縁膜を挟んで対向する配線間にそれぞれ生ずる配線間容量によって配線間クロストーク容量が増加するようになる。クロストークの発生は、LSIの動作に悪影響を及ぼす。従来のLSIでは、層間絶縁膜等は、比誘電率が約4のSiO等を主成分としているため、配線間クロストーク容量が高くなる。エアギャップを、層間絶縁膜に代えて用いることにより、配線間容量を小さくし、クロストークの発生を抑制することが可能となる。 In semiconductor devices such as LSIs, miniaturization and high integration progress, and fine pitch wiring is formed in a plurality of wiring layers. In a wiring pattern formed on an interlayer insulating film or the like, the inter-wiring crosstalk capacitance is increased by the wiring capacity generated between the wirings on the plane of the wiring layer and between the wirings facing each other across the interlayer insulating film. become. The occurrence of crosstalk adversely affects the operation of the LSI. In the conventional LSI, the interlayer insulating film or the like mainly contains SiO 2 or the like having a relative dielectric constant of about 4 and thus the inter-wiring crosstalk capacitance is increased. By using the air gap instead of the interlayer insulating film, it is possible to reduce the inter-wiring capacitance and suppress the occurrence of crosstalk.

このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments that are not described herein. Accordingly, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。1 is a plan view showing an example of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した半導体装置のA−A線に沿った断面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross section along the AA of the semiconductor device shown in FIG. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その4)である。It is process sectional drawing (the 4) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その5)である。It is process sectional drawing (the 5) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その6)である。It is process sectional drawing (the 6) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows the other example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows the other example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の他の例を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows the other example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その1)である。It is process sectional drawing (the 1) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その2)である。It is process sectional drawing (the 2) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その3)である。It is process sectional drawing (the 3) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その4)である。It is process sectional drawing (the 4) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その5)である。It is process sectional drawing (the 5) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その6)である。It is process sectional drawing (the 6) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その7)である。It is process sectional drawing (the 7) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図(その8)である。It is process sectional drawing (the 8) which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the semiconductor device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the semiconductor device which concerns on other embodiment of this invention. 図22に示した半導体装置のB−B線に沿った断面の一例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an example of a cross section taken along line BB of the semiconductor device shown in FIG. 22.

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体基板
11…エミッタ引き出し配線
11a…エミッタ引き出し電極
12…コレクタ引き出し配線
12a…コレクタ引き出し電極
13…ベース引き出し配線
13a…ベース引き出し電極
14…仮設膜
15…遮光部
16…ブリッジ膜
16a…第1の絶縁膜
16b…第2の絶縁膜
17、17a…エアギャップ
27…抜き穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 11 ... Emitter lead-out wiring 11a ... Emitter lead-out electrode 12 ... Collector lead-out wiring 12a ... Collector lead-out electrode 13 ... Base lead-out wiring 13a ... Base lead-out electrode 14 ... Temporary film 15 ... Light-shielding part 16 ... Bridge film 16a ... First Insulating film 16b ... Second insulating film 17, 17a ... Air gap 27 ... Punched hole

Claims (5)

半導体基板上に第1の領域及び前記第1の領域より配線密度が低い第2の領域を有する配線パターンを形成し、
前記配線パターンを被覆するように仮設膜を形成し、
前記仮設膜を前記配線パターンの少なくとも表面が露出するようにエッチバックし、
前記第2の領域の前記仮設膜を選択的に除去し、
前記仮設膜を選択的に除去した後、前記配線パターンをブリッジ膜で被覆し、
前記第1の領域の前記仮設膜を除去して、前記第1の領域の前記配線パターンの配線間の前記ブリッジ膜の下にエアギャップを形成する
ことを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a wiring pattern having a first region and a second region having a wiring density lower than that of the first region on a semiconductor substrate;
Forming a temporary film so as to cover the wiring pattern;
Etch back the temporary film so that at least the surface of the wiring pattern is exposed,
Selectively removing the temporary film in the second region;
After selectively removing the temporary film, the wiring pattern is covered with a bridge film,
Removing the temporary film in the first region, and forming an air gap under the bridge film between the wirings of the wiring pattern in the first region. Method.
半導体基板上に仮設膜を成膜し、
前記仮設膜を選択的に除去して、第1の領域及び前記第1の領域よりパターン密度が低い第2の領域を有する仮設膜パターンを形成し、
前記半導体基板上に前記仮設膜パターンを被覆するように金属膜を成膜し、
前記金属膜を前記仮設膜パターンの表面が露出するようにエッチバックして配線パターンを形成し、
前記配線パターンを形成した後、前記第2の領域の前記仮設膜を選択的に除去し、
前記仮設膜を選択的に除去した後、前記配線パターンをブリッジ膜で被覆し、
前記第1の領域の前記仮設膜を除去して、前記第1の領域の前記配線パターンの配線間の前記ブリッジ膜の下にエアギャップを形成する
ことを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a temporary film on a semiconductor substrate;
Selectively removing the temporary film to form a temporary film pattern having a first region and a second region having a lower pattern density than the first region;
Forming a metal film on the semiconductor substrate so as to cover the temporary film pattern;
Etching back the metal film so that the surface of the temporary film pattern is exposed to form a wiring pattern,
After forming the wiring pattern, selectively removing the temporary film in the second region,
After selectively removing the temporary film, the wiring pattern is covered with a bridge film,
Removing the temporary film in the first region, and forming an air gap under the bridge film between the wirings of the wiring pattern in the first region. Method.
前記仮設膜は、フォトレジストであり、前記第2の領域の前記仮設膜を選択的に除去する工程は、
前記第1の領域上にフォトマスクの遮光部を配置し、
前記フォトマスクを介して前記仮設膜を露光し、
前記第2の領域の前記仮設膜を現像して除去する
ことを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
The temporary film is a photoresist, and the step of selectively removing the temporary film in the second region includes:
A light-shielding portion of a photomask is disposed on the first region;
Exposing the temporary film through the photomask;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising developing and removing the temporary film in the second region.
前記ブリッジ膜は、スピンオングラス膜であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the bridge film is a spin-on-glass film. 前記第1の領域の配線間の配線間隔は、5μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a wiring interval between the wirings in the first region is 5 μm or less.
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