JP2514744B2

JP2514744B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2514744B2
Application number: JP24357190A
Authority: JP
Inventors: 吉将稲本
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH04122051A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、IC等の半導体装置の製造方法に関し、詳
しく言えば、その空中配線の形状に関する。

（ロ）従来の技術超高速作動又は低電流型のデジタルもしくはアナログ
IC、あるいは高電子移動度トランジスタ等のNfの高周波
素子においては、配線容量低減のため空中配線が要求さ
れる。

来の空中配線を形成する方法を第２図を参照しながら
以下に説明する。第２図（ａ）は、半導体基板11上に架
橋土台レジスト17及びめっき用電極メタル15を形成した
状態を示す要部断面図である。14、12は、それぞれ下層
配線、絶縁膜（パッシベーション）を示しており、絶縁
膜12には、コンタクトホール13が開設され、下層配線14
が上方に露出する。架橋土台レジスト17は、コンタクト
ホール13上を除いて形成されており、その表面15b、側
面15a及び下層電極14の露出部分には、めっき用電極メ
タル15が堆積される。

第２図（ｂ）は、上層配線レジスト20を形成した状態
を示している。上層配線レジスト20は、空中配線を形成
する部分を除くよう、ホトリソグラフィーによりパター
ン付けされている。

第２図（ｃ）は、めっき処理を行い空中配線19を形成
した状態を示している。めっき材料には、金（Au）が主
に使用される。

第２図（ｄ）は、上層配線レジスト20のみを除去した
状態を示している。さらに、不要なめっき用電極メタル
15がエッチングにより除去される〔第２図（ｅ）参
照〕。最後に、架橋土台レジスト17を有機用材で剥離す
ると、空中配線19が空中に浮いた状態で残される〔第２
図（ｆ）参照〕。

（ハ）発明が解決しようとする課題上記従来の空中配線の形式方法において、空中配線の
低容量化及び高密度化を図るためには、下層配線14と上
層配線19の接続部（コンタクトホール）13を小さくし、
上層配線19事態も微細化し、さらに上層配線19が隣接し
て配線されている場合には、その配線間距離も小さくす
る必要がある。また、上記配線19と下層配線14の交差部
での容量を低減するため架橋土台19aを厚くし、上層配
線19と下層配線14との交差部での距離を大きくとる必要
がある。

下層配線14と上層配線19との接続部13を小さくし、架
橋土台19aを厚くするため架橋土台レジスト17を厚くす
ると、架橋土台レジスト側面15aへのめっき用電極メタ
ルの堆積が困難となり、めっき不良の発生のため、空中
配線を保留りよく形成できない〔第２図（ａ）参照〕。

また、空中配線の高密度化、低容量化のため上層配線
レジスト20のパタニングを微細化した場合、めっきによ
り上層配線19を形成するため、上層配線レジスト20のパ
ターンへめっき液が入りにくくなり、めっき不良が発生
する。

さらに、上層配線19間の間隔が小さいと、上層配線同
士がつながってしまい、歩留りが低下する。この点から
も空中配線の高密度化（微細化）及び低容量化が困難で
ある。

加えて、めっきで空中配線を形成するため配線材料が
めっき可能な金属に限定されるという問題点もあった。

一方、上層配線レジスト剥離、めっき用電極メタルエ
ッチング、架橋土台レジスト剥離と工程が複雑であり、
空中配線を歩留りよく形成することは難しいという問題
点があった。

この発明は、上記に鑑みなされたものであり、空中配
線の低容量化、高密度化を図り、歩留りの向上、製造工
程の簡略化を図れる半導体装置の製造方法の提供を目的
としている。

（ニ）課題を解決するための手段この発明の半導体装置の製造方法は、一実施例に対応
する第１図を用いて説明すると、 i:半導体基板１上の下層配線接続部4a上に導電体支柱６
を形成する第１の工程〔第１図（ａ）〜（ｄ）参照〕 ii:この半導体基板１全面に架橋土台レジスト７を塗布
し、この架橋土台レジスト７を露光・現像し、前記導電
体支柱６上の架橋土台レジストを、この導電体支柱６の
周囲に隙間８ができるよう取り除く第２の工程〔第１図
（ｅ）参照〕 iii:この架橋土台レジスト７を有機溶媒で溶解できる温
度及び時間でベーキングし、架橋土台レジスト７がだれ
て前記隙間８を埋めると共に、その角7bをだらしなくす
第３の工程〔第１図（ｆ）参照〕 iv:前記半導体基板１全面に上層配線メタル９′を成膜
する第４の工程〔第１図（ｇ）参照〕 v:この上層配線メタル９′上にレジスト10を塗布し、こ
のレジスト10を露光・現像してパタニングする第５の工
程〔第１図（ｈ）参照〕 vii:このパタニングされたレジスト10をマスクとして、
前記上層配線メタル９′をエッチングする第６の工程
〔第１図（ｈ）参照〕 viii:前記パタニングされたレジスト10及び前記架橋土
台レジスト７を同時に剥離する第７の工程〔第１図
（ｉ）参照〕とからなるものである。

（ホ）作用この発明の半導体装置の製造方法では、導電体支柱６
により、上層配線９と下層配線４とを接続するので、上
層配線９と下層配線４との交差部で容量低減のため、架
橋土台レジスト７を厚くしても、断切れ等の接続不良が
発生しにくい。

導電体支柱６上の架橋土台レジスト７を、導電体支柱
６の周辺に隙間８ができるように取り除き、この隙間８
を、ベーキングにより架橋土台レジスト７をだらすこと
により埋めるが、この時だれたレジストが隙間８を埋め
ることに使われるのと、レジスト自体の表面張力のため
に、導電体支柱６上面までかかることがないので、上層
配線９と、導電体支柱６上面との接続面積が小さくなる
ことはなく、その部分の接続強度が低下せずまた、接続
抵抗も増加することはない。このため、上層配線９と、
下層配線４の接続部を微細化しても接続不良が発生しに
くく、配線の高密度化が可能となる。

また、架橋土台レジスト７の角7bがベーキングにより
なくなるため、この部分での上層配線９の断切れ等の不
良が発生しにくい。

さらに、上層配線９はエッチングにより形成されるの
で、配線の高密度化のため上層配線間の間隔を小さくて
も、メッキ法での問題点であった上層配線どうしがつな
がるのが防止され、歩留りを向上させることができ、配
線自体の微細化も可能となる。さらに、めっきの場合の
ように配線材料が限定されることはない。

一方、上層配線をパターン付けしたレジスト10と架橋
土台レジスト７とは同時に剥離できると共に、めっき用
電極メタルの堆積及びそのエッチングが不要となるの
で、工程の簡略化を図ることができる。

（ヘ）実施例この発明の一実施例を第１図に基づいて以下に説明す
る。

第１図（ａ）は、半導体基板（ウェハ）１上の絶縁膜
２にコンタクトホール３を形成し、下層配線４の接続部
4aを露出させた状態を示している。この半導体基板１に
は、各種半導体素子が作り込まれているが、この発明の
要部ではないので、図面では省略して示している。

第１図（ｂ）乃至第１図（ｄ）は、導電体支柱６の形
成を順に説明する図である。まず、レジスト５を半導体
基板１上に形成する〔第１図（ｂ）参照〕。このレジス
ト５は、イメージリバース法により露光・現像され（AZ
5200IR）、コンタクトホール３上の部分が除去されてお
り、側面5aはオーバーハング状となっている。

次に、スパッタリング等の手段により導電体支柱メタ
ル６′が堆積される〔第１図（ｃ）参照〕。この導電体
支柱メタル６′は例えばチタン（Ti）、白金（Pt）、金
（Au）を下より順に堆積して構成するが、材料はこれら
に限定されるものではなく適宜設計変更可能である。こ
の導電体支柱メタル６′の堆積により、コンタクトホー
ル３上に、台形の導電体支柱６が形成される。そして、
このレジスト５を剥離すれば、レジスト５上に堆積した
導電体支柱メタル６′も除去され（リフトオフ）、導電
体支柱６のみが残る〔第１図（ｄ）参照〕。

次に、導電体支柱６の部分を除いて、架橋土台レジス
ト７が形成される〔第１図（ｅ）参照〕。架橋土台レジ
スト側面7aと導電体支柱６との間には、露光装置の合わ
せ誤差が十分に吸収でき、次工程のベーキングにより埋
めることができる隙間８が残るように大きくレジストが
除去される。さらに、半導体基板１をベーキングして、
架橋土台レジスト７を第１図（ｆ）に示すようにだれさ
せる。これは、角7bをなくし、導電体支柱６と後述の上
層配線９との接続をなだらかにし、断線を防ぐためであ
る。架橋土台レジスト７がだれても、だれたレジストが
前記隙間８を埋めるのに使われるのと、レジスト自体の
表面張力のため導電体支柱６上にまでかかることはな
い。なお、架橋土台レジスト７は、表面が十分にだれる
温度でベーシングした後も、アセトン等の有機溶剤で容
易に溶かすことができるようなレジストの種類を選択す
る必要がある。

第１図（ｇ）は、上面がだれた架橋土台レジスト７上
に、上層配線メタル９′を堆積した状態を示している。
上層配線メタル９′はこの実施例では、チタン（Ti）、
金（Au）を順に堆積しているが、これに限定されるもで
はない。上層配線メタル９′は、前記導電体支柱６上面
に接続する。

この上層配線メタル９′上には、上層レジストが塗布
され、この上層レジストを露光・現像してパターン付け
する。そして、上層配線メタル９′をドライエッチン
グ、例えばイオンミリングして不要部分を除去し、上層
配線９とする〔第１図（ｈ）参照〕。10は、この残った
上層レジストを示している。

最後に、架橋土台レジスト７及び上層レジスト10を有
機溶剤を用いて同時に剥離すると、上層配線９が導電体
支柱６、６に支持されて空中に浮いた状態で残される。
プロセスを最適化することで、配線幅1.5μｍ、導電体
支柱６、６間隔80μｍ、上層配線９、下層配線４との間
隔1.5μｍの空中配線を形成することができた。

この実施例では、導電体支柱６の高さは、上層配線９
と下層配線４の間隔の２分の１以上必要であるが、さら
に空中配線の微細化を図るためには、導電体支柱６を、
上層配線９の下面に達する程度まで高くする。そのこと
で、支柱メタル部分で上層配線が沈み込むことがなく、
その部分のマージンをとった設計をする必要がないの
で、上層配線を微細にしても、接続部の面積が極端に小
さくならず、より微細化することが可能である。導電体
支柱６を高くするためには、レジスト５を厚くする必要
があるので〔第１図（ｂ）（ｃ）参照〕、多層レジスト
等の技術を適用する。

（ト）発明の効果以上説明したように、半導体基板上の下層配線接続部
上に導電体支柱を形成する第１の工程と、この半導体基
板全面に架橋土台レジストを塗布し、この架橋土台レジ
ストを露光・現像し、前記導電体支柱上の架橋土台レジ
ストを、この導電体支柱の周囲に隙間ができるよう取り
除く第２の工程と、この架橋土台レジストを有機溶媒で
溶解できる温度及び時間でベーキングし、架橋土台レジ
ストがだれて前記隙間を埋めると共に、その角をだらし
てなくす第３の工程と、前記半導体基板全面に上層配線
金属を成膜する第４の工程と、この上層配線金属上にレ
ジストを塗布し、このレジストを露光・現像してレジス
トをパタニングする第５の工程と、このパタニングされ
たレジストをマスクとして、前記上層配線金属をエッチ
ングする第６の工程と、前記パタニングされたレジスト
及び前記架橋土台レジストを剥離する第７の工程とから
なるものであから、工程が簡略化されると共に、空中配
線の低容量化、高密度化を図り、歩留りを向上できる利
点を有している。また、配線材料の選択の幅が大きくな
る利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、第１図（ｂ）、第１図（ｃ）、第１図
（ｄ）、第１図（ｅ）、第１図（ｆ）、第１図（ｇ）、
第１図（ｈ）及び第１図（ｉ）は、それぞれ順に、この
発明の一実施例に係る半導体装置の製造工程を説明する
図、第２図（ａ）、第２図（ｂ）、第２図（ｃ）、第２
図（ｄ）、第２図（ｅ）及び第２図（ｆ）は、それぞれ
順に、従来の半導体装置の製造工程を説明する図であ
る。 1:半導体基板、2:絶縁膜、 3:コンタクトホール、6:導電体支柱、 4:下層配線、4a:接続部、 7:架橋土台レジスト、7b:角、 8:隙間、9:上層配線、 10:上層レジスト。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上の下層配線接続部上に導電体
支柱を形成する第１の工程と、この半導体基板全面に架橋土台レジストを塗布し、この
架橋土台レジストを露光・現像し、前記導電体支柱上の
架橋土台レジストを、この導電体支柱の周囲に隙間がで
きるよう取り除く第２の工程と、この架橋土台レジストを有機溶媒で溶解できる温度及び
時間でベーキングし、架橋土台レジストがだれて前記隙
間を埋めると共に、その角をだらしてなくす第３の工程
と、前記半導体基板全面に上層配線金属を成膜する第４の工
程と、この上層配線金属上にレジストを塗布し、このレジスト
を露光・現像してレジストをパタニングする第５の工程
と、このパタニングされたレジストをマスクとして、前記上
層配線金属をエッチングする第６の工程と、前記パタニングされたレジスト及び前記架橋土台レジス
トを同時に剥離する第７の工程とらなる半導体装置の製
造方法。