JP2705556B2 - Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor integrated circuit deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はエアーブリッジ構造の配
線層を有する半導体集積回路装置に関し、特に多層のエ
アーブリッジ構造に適した半導体集積回路装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a wiring layer of an air bridge structure, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device suitable for a multilayer air bridge structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】図11に従来のこの種の配線構造を有す
る半導体集積回路装置の一例の斜視図を示す。これは、
特開平4−127453号公報に記載されているもので
ある。半導体基板20上に形成された下層無機絶縁膜
(SiO2 )21上に第1層配線22が形成されてい
る。この第1層配線22上には第1層間無機絶縁膜23
を介して第1層配線22と交差する方向に第2層配線2
4が形成されている。第1層間無機絶縁膜23は第1層
配線22と第2層配線24の交差部分のみにあり、交差
部以外では第1層配線22と第2層配線24との間は空
洞となっている。2. Description of the Related Art FIG. 11 is a perspective view showing an example of a conventional semiconductor integrated circuit device having such a wiring structure. this is,
This is described in JP-A-4-127453. A first layer wiring 22 is formed on a lower inorganic insulating film (SiO 2 ) 21 formed on a semiconductor substrate 20. A first interlayer inorganic insulating film 23 is formed on the first layer wiring 22.
Through the second layer wiring 2 in a direction crossing the first layer wiring 22 through
4 are formed. The first interlayer inorganic insulating film 23 is located only at the intersection of the first layer wiring 22 and the second layer wiring 24, and a cavity is formed between the first layer wiring 22 and the second layer wiring 24 except at the intersection. .
【0003】次に、図12を用いて図11の構造の製造
工程の一部を説明する。なお、図12は図11における
M−M線の断面図である。先ず、図12(a)に示すよ
うに、半導体基板20上に下層無機絶縁膜21を形成
し、その上に第1層配線層,第1層間無機絶縁膜を形成
し、これらにフォトリソグラフィ技術,エッチング技術
を施すことにより第1層間無機絶縁膜23の形成、及び
同一パターンで第1層配線層のエッチングを行い第1層
配線22を形成する。そして、全面に第1層間有機絶縁
膜25を塗布し、これを第1層間無機絶縁膜23の表面
を露出させるまでエッチングバックする。Next, a part of the manufacturing process of the structure shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a sectional view taken along line MM in FIG. First, as shown in FIG. 12A, a lower inorganic insulating film 21 is formed on a semiconductor substrate 20, and a first wiring layer and a first interlayer inorganic insulating film are formed thereon. By applying an etching technique, the first interlayer inorganic insulating film 23 is formed, and the first layer wiring layer is etched with the same pattern to form the first layer wiring 22. Then, the first interlayer organic insulating film 25 is applied on the entire surface, and this is etched back until the surface of the first interlayer inorganic insulating film 23 is exposed.
【0004】次に、図12(b)のように、フォトリソ
グラフィ技術,エッチング技術を用い第1層間無機絶縁
膜23の所望の位置にビアホール26を開孔する。そし
て、第2層配線層24′を形成後、フォトリソグラフィ
技術,エッチング技術を用いて第2層配線24を形成す
る。次いで、図12(c)のように、図外のマスク及び
第2配線24をマスクとしてエッチングし、第1層間無
機絶縁膜23のパターニングを行う。そして、図12
(d)のように、等方性エッチングにより第1層間有機
絶縁膜25を除去し、空洞27を形成する。Next, as shown in FIG. 12B, a via hole 26 is formed at a desired position in the first interlayer inorganic insulating film 23 by using a photolithography technique and an etching technique. Then, after forming the second-layer wiring layer 24 ', the second-layer wiring 24 is formed by using a photolithography technique and an etching technique. Next, as shown in FIG. 12C, the first interlayer inorganic insulating film 23 is patterned by etching using a mask (not shown) and the second wiring 24 as a mask. And FIG.
As shown in (d), the first interlayer organic insulating film 25 is removed by isotropic etching, and a cavity 27 is formed.
【0005】このように、第1層間無機絶縁膜23を第
1層配線22と同一のマスクでエッチングして第1層配
線22上のみに残し、さらに第1層間有機絶縁膜24で
平坦化し第1層配線21と直交する第2層配線24を形
成後、第1層間無機絶縁膜23を再度エッチングするこ
とにより、第1層配線22と第2層配線24の交差部の
みに第1層間無機絶縁膜23の柱が形成される。また、
第1層間有機絶縁膜25を等方性エッチングで除去する
ことにより第1層配線22と第2層配線24間は空洞2
7となり第1層配線22と第2層配線24間は交差部の
み柱でつながるエアーブリッジ構造となり配線容量は大
幅に削減できる。As described above, the first interlayer inorganic insulating film 23 is etched with the same mask as that of the first layer wiring 22 so as to be left only on the first layer wiring 22 and further flattened with the first interlayer organic insulating film 24. After forming the second layer wiring 24 orthogonal to the first layer wiring 21, the first interlayer inorganic insulating film 23 is etched again, so that the first interlayer inorganic insulating film 23 is formed only at the intersection between the first layer wiring 22 and the second layer wiring 24. Pillars of the insulating film 23 are formed. Also,
By removing the first interlayer organic insulating film 25 by isotropic etching, a cavity 2 is formed between the first layer wiring 22 and the second layer wiring 24.
7, an air bridge structure is formed between the first-layer wiring 22 and the second-layer wiring 24, which is connected by a pillar only at the intersection, and the wiring capacity can be greatly reduced.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路装置では、第1層配線と第2層配線との間に空洞を
形成するための第1層間絶縁膜が、第1層配線と第2層
配線の交差部のみにしか形成されないため、第2層配線
が単独で存在する場合又は第1層配線の間隔が広い領域
では、第2層配線の下は空洞になり、あるいは下層絶縁
膜と接するかいずれかの状態となる。第2層配線の下が
空洞となった場合には、長い距離にわたって第2配線は
浮いた状態となり、配線の剥がれや変形による短絡等の
不良が発生するおそれがある。In this conventional semiconductor integrated circuit device, the first interlayer insulating film for forming a cavity between the first layer wiring and the second layer wiring is formed by the first layer wiring and the first layer wiring. Since it is formed only at the intersection of the two-layer wiring, when the second-layer wiring exists alone or in a region where the distance between the first-layer wirings is wide, a cavity is formed below the second-layer wiring, or the lower insulating film is formed. Or either state. When a cavity is formed under the second layer wiring, the second wiring is in a floating state over a long distance, and there is a possibility that a defect such as a short circuit due to peeling or deformation of the wiring may occur.
【0007】また、第2層配線が下層絶縁膜と接する場
合には、第2層配線が第1層配線上にある領域と下層絶
縁膜と接する領域との間に生じる段差が、第1層配線の
膜厚と第1層間絶縁膜の膜厚との合計となり、第2層配
線のフォトリソグラフィ工程でのフォーカスマージンや
段差カバレッジ等に問題が生じ、さらに下層絶縁膜下の
領域との容量が大きくなり性能が低下される原因とな
る。更に、太い第1層配線上に細い第2層配線を形成す
る場合には、交差部全体に第1層間絶縁膜が存在するこ
とになるため、第1層配線と第2層配線の間の容量を低
減する効果が小さくなるという問題がある。本発明の目
的は、2層以上の配線構造における配線容量を改善し、
かつ上層配線を平坦に保持し、しかも製造工程において
生じる種々の問題を解消した半導体集積回路装置を提供
することにある。Further, when the second-layer wiring is in contact with the lower-layer insulating film, a step formed between a region in which the second-layer wiring is on the first-layer wiring and a region in contact with the lower-layer insulating film has a step difference. The sum of the film thickness of the wiring and the film thickness of the first interlayer insulating film causes a problem in focus margin and step coverage in the photolithography process of the second layer wiring, and furthermore, the capacitance with the region below the lower insulating film is reduced. It becomes large and causes a decrease in performance. Further, when a thin second-layer wiring is formed on a thick first-layer wiring, the first interlayer insulating film exists over the entire intersection, so that the first-layer wiring and the second-layer wiring between the first-layer wiring and the second-layer wiring are formed. There is a problem that the effect of reducing the capacity is reduced. An object of the present invention is to improve wiring capacitance in a wiring structure having two or more layers,
It is another object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device in which an upper layer wiring is kept flat and various problems which occur in a manufacturing process are solved.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置の製造方法は、半導体基板上に第1の絶縁膜を格子
状に形成する工程と、この第1の絶縁膜の格子ピッチと
半ピッチずれた位置に第1層配線を形成する工程と、そ
の上に第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に
形成する工程と、この第2の絶縁膜の格子ピッチと半ピ
ッチずれた位置で第1層配線と交差する方向に第2層配
線を形成する工程と、第1層配線および第2層配線をマ
スクにして第1および第2の絶縁膜をエッチングする工
程とを含んでいる。 ここで、3層以上の構造の場合に
は、前記工程に加えて、その上に第N(Nは3以上の奇
数)の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成す
る工程と、この第Nの絶縁膜上に第1層配線と同じ位置
に第N層配線を形成する工程と、その上に第N+1の絶
縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成する工程
と、この第N+1の絶縁膜上に第2層配線と同じ位置に
第N+1層配線を形成する工程と、第N層配線および第
N+1層配線をマスクにして第Nおよび第N+1の絶縁
膜をエッチングする工程とを含んでいる。 According to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device of the present invention, a first insulating film is formed on a semiconductor substrate by a grid.
And the lattice pitch of the first insulating film
Forming a first layer wiring at a position shifted by a half pitch;
A second insulating film on the substrate in the same lattice shape as the first insulating film.
Forming, and the lattice pitch and half pitch of the second insulating film.
2nd layer wiring in the direction crossing the 1st layer wiring
Forming a wire, and forming the first layer wiring and the second layer wiring.
And etching the first and second insulating films.
Process. Here, in the case of a structure with three or more layers
Means that, in addition to the above steps, an Nth
Is formed in the same lattice as the first insulating film.
And the same position as the first layer wiring on the Nth insulating film.
Forming an N-th layer wiring, and further forming an (N + 1) -th
Forming an edge film in the same lattice as the first insulating film;
At the same position as the second layer wiring on the (N + 1) th insulating film.
Forming an (N + 1) th layer wiring;
Nth and (N + 1) th insulation using the N + 1 layer wiring as a mask
Etching the film.
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例を概念的に示す斜視図で
あり、2層配線構造の半導体集積回路装置を示してい
る。シリコン基板1上に保護膜及びエッチングストッパ
ーとしてのシリコン窒化膜(Si3 N4 膜)2を持ち、
第1アルミニウム配線3は等ピッチに形成された柱状C
VD酸化膜5からなる第1柱状絶縁膜4の上に一定方向
に延設され、この第1柱状絶縁膜4によりシリコン窒化
膜2との間に所要の間隔で離されたエアーブリッジ構造
となっている。なお、ここでは第1アルミニウム配線3
の下にもエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜6
が形成されている。Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view conceptually showing a first embodiment of the present invention, and shows a semiconductor integrated circuit device having a two-layer wiring structure. A silicon nitride film (Si 3 N 4 film) 2 as a protective film and an etching stopper is provided on a silicon substrate 1.
The first aluminum wiring 3 has columnar Cs formed at equal pitches.
An air bridge structure is provided which extends in a predetermined direction on the first columnar insulating film 4 made of the VD oxide film 5 and is separated from the silicon nitride film 2 at a required interval by the first columnar insulating film 4. ing. Here, the first aluminum wiring 3
Silicon nitride film 6 as an etching stopper underneath
Are formed.
【0011】前記第1アルミニウム配線3の上に形成さ
れる第2アルミニウム配線7は、第1アルミニウム配線
3と直交する方向に延設され、第1アルミニウム配線3
と同様に前記シリコン窒化膜2上に第1柱状絶縁膜4よ
りもさらに厚い膜厚でかつ等ピッチに形成された第2の
柱状絶縁膜8によりシリコン窒化膜2との間に大きな間
隔で離されたエアーブリッジ構造となっている。ここで
は、第2の柱状絶縁膜8は、前記柱状CVD酸化膜5
と、シリコン窒化膜6と、柱状CVD酸化膜9が積層さ
れた構成とされている。また、第2アルミニウム配線7
の下にもエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜1
0が形成されている。A second aluminum wiring 7 formed on the first aluminum wiring 3 extends in a direction orthogonal to the first aluminum wiring 3 and is formed on the first aluminum wiring 3.
Similarly to the above, the second columnar insulating film 8 formed on the silicon nitride film 2 with a thickness larger than that of the first columnar insulating film 4 and at an equal pitch is separated from the silicon nitride film 2 at a large interval. It has an air bridge structure. Here, the second columnar insulating film 8 is formed of the columnar CVD oxide film 5.
, A silicon nitride film 6 and a columnar CVD oxide film 9. Also, the second aluminum wiring 7
Silicon nitride film 1 as an etching stopper underneath
0 is formed.
【0012】したがって、この構成によれば、第1アル
ミニウム配線3と第2アルミニウム配線7は柱状絶縁膜
4,8以外とはどことも接触せず、周囲は空洞13とな
ってりお、第1アルミニウム配線3と第2アルミニウム
配線8の間にも絶縁膜はなく配線容量は大幅に減少す
る。ただし、図1には示されていないが、第1アルミニ
ウム配線3と第2アルミニウム配線8を電気的に接続す
る場合は、両者の交差部で第2アルミニウム配線8が下
向きに凸型となるように曲げ形成されて第1アルミニウ
ム配線3と接続される。なお、第1アルミニウム配線3
と第2アルミニウム配線8の一方又は両方が太幅となる
場合は、配線間に層間絶縁が残される場合もある。Therefore, according to this structure, the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring 7 do not come in contact with any part other than the columnar insulating films 4 and 8, and the periphery is a cavity 13. There is no insulating film between the wiring 3 and the second aluminum wiring 8, and the wiring capacity is greatly reduced. However, although not shown in FIG. 1, when the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring 8 are electrically connected, the second aluminum wiring 8 is formed to have a downwardly convex shape at the intersection of the two. And is connected to the first aluminum wiring 3. The first aluminum wiring 3
When one or both of the first and second aluminum wirings 8 have a large width, interlayer insulation may be left between the wirings.
【0013】次に、図1の配線構造の製造方法を説明す
る。先ず、図2(a)のように、シリコン基板1上にシ
リコン窒化膜2とCVD酸化膜5′を成長する。そし
て、図2(b)のように、フォトリソグラフィ技術及び
酸化膜エッチング技術を用いてチップ領域全体のCVD
酸化膜5′を後に形成する第1アルミニウム配線3と半
ピッチずらした格子状にパターニングし、格子状CVD
酸化膜5″として形成する。その後、ウェハ全面にシリ
カ塗布膜11を形成する。このときの平面構造を図2
(c)に示す。なお、図2(b)は図2(c)のA−A
線断面図となる。ここで、半導体装置の全面に等ピッチ
で格子状CVD酸化膜5″を形成するために、シリカ塗
布膜11は全面において均一かつ平坦に形成される。こ
の場合、シリカ塗布膜のかわりにポリイミド膜等の有機
系の塗布膜を使用してもよい。Next, a method of manufacturing the wiring structure shown in FIG. 1 will be described. First, as shown in FIG. 2A, a silicon nitride film 2 and a CVD oxide film 5 'are grown on a silicon substrate 1. Then, as shown in FIG. 2B, CVD of the entire chip area is performed using a photolithography technique and an oxide film etching technique.
The oxide film 5 'is patterned in a lattice shape shifted by a half pitch from the first aluminum wiring 3 to be formed later, and is formed by a lattice CVD method.
An oxide film 5 ″ is formed. Thereafter, a silica coating film 11 is formed on the entire surface of the wafer.
It is shown in (c). FIG. 2B is a sectional view taken along line AA of FIG.
It becomes a line sectional view. Here, in order to form the lattice-shaped CVD oxide film 5 ″ at a uniform pitch on the entire surface of the semiconductor device, the silica coating film 11 is uniformly and flatly formed on the entire surface. In this case, a polyimide film is used instead of the silica coating film. Or the like may be used.
【0014】次いで、図3(a)のように、ベークによ
りシリカ塗布膜11を硬化させ、平坦に形成されたシリ
カ塗布膜11を全面エッチングし、格子状CVD酸化膜
5″の表面を露出させた後、全面にシリコン窒化膜6と
第1アルミニウム配線層3′を成長する。ここで、図示
は省略するが、シリコン基板1と第1アルミニウム配線
3とを接続するためにコンタクトを形成する場合は、シ
リコン窒化膜6を成長した後第1アルミニウム配線層
3′を形成する前に、フォトリソグラフィ技術、エッチ
ング技術を用い、シリコン窒化膜6、格子状CVD酸化
膜5″、またはシリカ塗布膜11、シリコン窒化膜2に
コンタクトホールを開口しておく。第1アルミニウム配
線層3′の成長、またはタングステン等の埋込によりビ
アホールを埋めコンタクト部を形成する。Next, as shown in FIG. 3A, the silica coating film 11 is cured by baking, and the flat silica coating film 11 is entirely etched to expose the surface of the lattice-shaped CVD oxide film 5 ″. After that, a silicon nitride film 6 and a first aluminum wiring layer 3 'are grown on the entire surface, where contacts are formed to connect the silicon substrate 1 and the first aluminum wiring 3, although not shown. After the silicon nitride film 6 is grown and before the first aluminum wiring layer 3 'is formed, the silicon nitride film 6, the lattice-like CVD oxide film 5 "or the silica coating film 11 is formed by using a photolithography technique and an etching technique. First, a contact hole is opened in the silicon nitride film 2. The via holes are filled by growing the first aluminum wiring layer 3 'or by burying tungsten or the like to form contact portions.
【0015】そして、図3(b)のように、第1アルミ
ニウム配線層3′をフォトリソグラフィ技術、アルミニ
ウムエッチング技術を用いてパターニングして第1アル
ミニウム配線3を形成する。なお、図3(c)はその平
面構造であり、図3(b)はそのB−B線断面図とな
る。これから判るように、第1アルミニウム配線3は、
ここでは図の縦方向に配線され、かつ半導体装置の全面
にわたって等しいピッチ寸法、但し格子状CVD酸化膜
5″と半ピッチずれた寸法となるように形成されてい
る。Then, as shown in FIG. 3B, the first aluminum wiring layer 3 'is patterned by photolithography and aluminum etching to form the first aluminum wiring 3. FIG. 3C shows the planar structure, and FIG. 3B is a sectional view taken along the line BB. As can be seen, the first aluminum wiring 3 is
Here, the wiring is formed in the vertical direction in the figure, and is formed so as to have the same pitch dimension over the entire surface of the semiconductor device, but a half pitch shifted from the lattice-shaped CVD oxide film 5 ″.
【0016】次いで、図4(a)に破線で示すように、
第1アルミニウム配線3、シリコン窒化膜6が露出して
いる表面上に第1アルミニウム配線3の膜厚よりも厚く
CVD酸化膜9′を成長させる。そして、前記格子状C
VD酸化膜5″の形成に用いたマスクを使用し、フォト
リソグラフィ技術、エッチング技術を用い、その格子状
CVD酸化膜5″とオンラインに重なる第2の格子状C
VD酸化膜9″を形成する。さらに、第1アルミニウム
配線3及び第2の格子状CVD酸化膜9″の下部以外の
シリコン窒化膜6をエッチングし、その後シリカ塗布膜
12を形成して表面を平坦化する。Next, as shown by a broken line in FIG.
On the surface where the first aluminum wiring 3 and the silicon nitride film 6 are exposed, a CVD oxide film 9 ′ is grown to be thicker than the first aluminum wiring 3. And the lattice C
Using the mask used to form the VD oxide film 5 ", using a photolithography technique and an etching technique, a second lattice C which overlaps the lattice CVD oxide film 5" online.
A VD oxide film 9 "is formed. Further, the silicon nitride film 6 other than the lower portion of the first aluminum wiring 3 and the second lattice-like CVD oxide film 9" is etched, and then a silica coating film 12 is formed to cover the surface. Flatten.
【0017】続いて、図4(b)のように、シリカ塗布
膜12の上面からの全面エッチングを行って第2の格子
状CVD酸化膜9″の平坦化を行う。その上で、全面に
シリコン窒化膜10を形成する。図4(c)はその平面
構造であり、図4(b)はそのC−C線断面図である。
また、ここで第1アルミニウム配線3と第2アルミニウ
ム配線を接続するスルーホールを形成する場合は、前記
コンタクトの形成と同様に、シリカ塗布膜12とシリコ
ン窒化膜10に開口を形成する。Subsequently, as shown in FIG. 4B, the entire surface is etched from the upper surface of the silica coating film 12 to planarize the second lattice-like CVD oxide film 9 ″. A silicon nitride film 10 is formed, and FIG.4 (c) is a plan view thereof, and FIG.4 (b) is a cross-sectional view taken along the line CC.
In the case where a through hole connecting the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring is formed here, an opening is formed in the silica coating film 12 and the silicon nitride film 10 in the same manner as in the formation of the contact.
【0018】次に、図5(a)のように、全面に第2ア
ルミニウム配線層7′を成長し、フォトリソグラフィ技
術、アルミニウムエッチング技術を用い、第1アルミニ
ウム配線3の配線方向と直交する方向に、かつ第1アル
ミニウム配線3と同じピッチで、かつ前記第2の格子状
CVD酸化膜9″と半ピッチずらして第2アルミニウム
配線7とシリコン窒化膜10をパターニングする。この
パターニングされたときの平面構造を図5(b)に示
す。Next, as shown in FIG. 5A, a second aluminum wiring layer 7 'is grown on the entire surface, and a direction orthogonal to the wiring direction of the first aluminum wiring 3 is formed by using photolithography technology and aluminum etching technology. The second aluminum wiring 7 and the silicon nitride film 10 are patterned at the same pitch as the first aluminum wiring 3 and at a half pitch from the second lattice-like CVD oxide film 9 ″. FIG. 5B shows the planar structure.
【0019】そして、図6(a),(b),(c)にそ
れぞれ図5(d)のE−E線、F−F線、G−G線の各
断面図を示すように、上方から第2アルミニウム配線7
をマスクとして異方性エッチングを行うと、第1アルミ
ニウム配線3が露出するまでは、第2アルミニウム配線
7の下の第2の格子状CVD酸化膜9″とシリカ塗布膜
12以外はエッチングされる。さらに、エッチングを進
めると第1アルミニウム配線3が露出し、その後はシリ
コン基板1上のシリコン窒化膜2が露出するまで第2ア
ルミニウム配線7と第1アルミニウム配線3をマスクと
して格子状CVD酸化膜5″とシリカ塗布膜10がエッ
チングされる。これにより、第2アルミニウム配線7の
下はシリコン窒化膜10、第2柱状CVD酸化膜9、シ
リコン窒化膜6、柱状CVD酸化膜5がオンラインとな
った第2柱状絶縁膜8が等ピッチでシリコン基板1上の
シリコン窒化膜2の上に形成される。FIGS. 6 (a), 6 (b) and 6 (c) show sectional views taken along lines EE, FF and GG in FIG. 5 (d), respectively. To second aluminum wiring 7
Is used as a mask, until the first aluminum wiring 3 is exposed, the portions other than the second lattice-like CVD oxide film 9 ″ under the second aluminum wiring 7 and the silica coating film 12 are etched. Further, as the etching proceeds, the first aluminum wiring 3 is exposed, and thereafter the lattice-shaped CVD oxide film is formed using the second aluminum wiring 7 and the first aluminum wiring 3 as a mask until the silicon nitride film 2 on the silicon substrate 1 is exposed. 5 ", the silica coating film 10 is etched. Thus, under the second aluminum wiring 7, the silicon nitride film 10, the second columnar CVD oxide film 9, the silicon nitride film 6, and the second columnar insulating film 8, in which the columnar CVD oxide film 5 is online, are formed at a constant pitch. It is formed on a silicon nitride film 2 on a substrate 1.
【0020】また、この第2柱状絶縁膜8が存在しない
領域はシリカ塗布膜12,11、またはシリカ塗布膜1
2,11に囲まれた第1アルミニウム配線3が存在す
る。そして、第1アルミニウム配線3のみが存在する領
域は第1アルミニウム配線3の下に等ピッチでシリコン
基板1上のシリコン窒化膜2の上に柱状CVD酸化膜5
と、この柱に挟まれたシリカ塗布膜11の領域が形成さ
れる。さらに、フッ酸等の等方性ウェットエッチングを
短時間行う事により、CVD酸化膜よりエッチングレー
トが非常に速いシリカ塗布膜11,12のみがエッチン
グされる。The region where the second columnar insulating film 8 does not exist is the silica coating film 12 or 11 or the silica coating film 1.
A first aluminum wiring 3 surrounded by 2 and 11 exists. The region where only the first aluminum wiring 3 is present is formed under the first aluminum wiring 3 at a constant pitch on the silicon nitride film 2 on the silicon substrate 1 by the columnar CVD oxide film 5.
Thus, a region of the silica coating film 11 sandwiched between the pillars is formed. Furthermore, by performing isotropic wet etching of hydrofluoric acid or the like for a short time, only the silica coating films 11 and 12 whose etching rate is much faster than the CVD oxide film are etched.
【0021】この結果、シリカ塗布膜11,12の部分
が空洞13となり、第1柱状絶縁膜4で支えられたエア
ーブリッジ構造の第1アルミニウム配線3と、第2柱状
絶縁膜8で支えられたエアーブリッジ構造の第2アルミ
ニウム配線7が形成される。したがって、第1アルミニ
ウム配線3と第2アルミニウム配線7はそれぞれ独立に
シリコン基板1上のシリコン窒化膜2の上の高さの異な
る柱状絶縁膜4,8で支えられ、特に最小線幅の配線に
おいては第1アルミニウム配線3と第2アルミニウム配
線7の間も空間だけとなり配線容量を大幅に減少させる
ことができる。As a result, the portions of the silica coating films 11 and 12 became cavities 13 and were supported by the first aluminum wiring 3 having an air bridge structure supported by the first columnar insulating film 4 and the second columnar insulating film 8. A second aluminum wiring 7 having an air bridge structure is formed. Therefore, the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring 7 are independently supported by the columnar insulating films 4 and 8 having different heights on the silicon nitride film 2 on the silicon substrate 1, and especially in the wiring having the minimum line width. Since only the space is provided between the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring 7, the wiring capacity can be greatly reduced.
【0022】次に、本発明の第2の実施例である3層配
線構造を図7に示す。第2アルミニウム配線7までの構
造は第1実施例と同じであるが、第3アルミニウム配線
14は第2アルミニウム配線7と直交する方向、即ち第
1アルミニウム配線3と同一方向に配線され、かつ第1
アルミニウム配線3と同一ピッチで同一線上に配線され
る。また、第3アルミニウム配線14は第1アルミニウ
ム配線3上で第1柱状絶縁膜4と同位置に形成された第
2柱状CVD酸化膜9、シリコン窒化膜10、第3柱状
CVD酸化膜16からなる第3柱状絶縁膜15上に形成
され、第3アルミニウム配線14間と第1アルミニウム
配線3および第2アルミニウム配線7間はそれぞれ絶縁
膜の形成されないエアーブリッジ構造となり、配線容量
が非常に小さい3層配線構造となる。ただし、ここで第
2アルミニウム配線7または第3アルミニウム配線14
が太幅の場合は第2アルミニウム配線7と第3アルミニ
ウム配線14間に層間絶縁膜が形成される場合もある。Next, a three-layer wiring structure according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. The structure up to the second aluminum wiring 7 is the same as that of the first embodiment, but the third aluminum wiring 14 is wired in a direction orthogonal to the second aluminum wiring 7, that is, in the same direction as the first aluminum wiring 3. 1
The wirings are arranged on the same line at the same pitch as the aluminum wiring 3. The third aluminum wiring 14 is composed of a second columnar CVD oxide film 9, a silicon nitride film 10, and a third columnar CVD oxide film 16 formed at the same position as the first columnar insulating film 4 on the first aluminum wiring 3. An air bridge structure in which no insulating film is formed between the third aluminum wiring 14 and between the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring 7 is formed on the third columnar insulating film 15, and the three layers have very small wiring capacitance. It becomes a wiring structure. However, here, the second aluminum wiring 7 or the third aluminum wiring 14
Is thick, an interlayer insulating film may be formed between the second aluminum wiring 7 and the third aluminum wiring 14 in some cases.
【0023】次に、3層配線構造の製造方法を説明す
る。2層配線構造を製造するまでの工程は、図2〜図6
に示した工程と同じである。次いで、図8(a)および
(b)に図8(c)のH−H線、I−I線の各断面図を
示すように、第2アルミニウム配線7のパターニング
後、図4で説明したのと同様な工程を用い、格子状CV
D酸化膜5″、第2格子状CVD酸化膜9″、とオンラ
インでかつ平坦化され凹部がシリカ塗布膜17で埋めら
れた第3の格子状CVD酸化膜16″を形成し、さらに
シリコン窒化膜18、第3アルミニウム配線層を成長し
た後、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用
い、第3アルミニウム配線層、シリコン窒化膜18のパ
ターニングを行い、第1アルミニウム配線3と同一線上
に同一ピッチで第3アルミニウム配線14を形成する。Next, a method of manufacturing a three-layer wiring structure will be described. The steps up to manufacturing the two-layer wiring structure are shown in FIGS.
Are the same as those shown in FIG. Next, as shown in FIG. 8A and FIG. 8B, which are cross-sectional views taken along line HH and line II in FIG. Using a process similar to that of
A D oxide film 5 ″, a second lattice CVD oxide film 9 ″, and a third lattice CVD oxide film 16 ″ that is online and flattened and whose recesses are filled with a silica coating film 17 are formed. After the film 18 and the third aluminum wiring layer are grown, the third aluminum wiring layer and the silicon nitride film 18 are patterned using photolithography and etching techniques, and are patterned on the same line as the first aluminum wiring 3 at the same pitch. 3 Aluminum wiring 14 is formed.
【0024】その後、図6の工程と同様な工程を用い、
上方から酸化膜の異方性エッチングにより第3アルミニ
ウム配線14、第2アルミニウム配線7、第1アルミニ
ウム配線3下のみに酸化膜を残し、短時間の等方性ウェ
ットエッチングによりエッチングレートの速いシリカ塗
布膜のみをエッチングし、図9(a),(b),(c)
にそれぞれ図10のJ−J線、K−K線、L−L線の各
断面図を示すように、第1アルミニウム配線3、第2ア
ルミニウム配線7に加えて第1アルミニウム配線3上で
第1柱状絶縁膜4と同位置に形成された第3の柱状CV
D酸化膜16、シリコン窒化膜18、第2の柱状CVD
酸化膜9、シリコン窒化膜10からなる第3の柱状絶縁
膜15上に第3アルミニウム配線14が形成される。Then, using a process similar to the process of FIG.
An oxide film is left only under the third aluminum wiring 14, the second aluminum wiring 7, and the first aluminum wiring 3 by anisotropic etching of the oxide film from above, and silica is applied at a high etching rate by isotropic wet etching for a short time. Only the film is etched, and FIG. 9 (a), (b), (c)
As shown in the cross-sectional views of the JJ line, the KK line, and the LL line in FIG. 10 respectively, in addition to the first aluminum wiring 3 and the second aluminum wiring 7, Third columnar CV formed at the same position as one columnar insulating film 4
D oxide film 16, silicon nitride film 18, second columnar CVD
Third aluminum wiring 14 is formed on third columnar insulating film 15 made of oxide film 9 and silicon nitride film 10.
【0025】ここで第3アルミニウム配線14の下に第
1アルミニウム配線3が存在しない場合は、シリコン基
板1上のシリコン窒化膜2の上に等ピッチで形成された
柱状CVD酸化膜5、シリコン窒化膜6、第2の柱状C
VD酸化膜9、シリコン窒化膜10、第3の柱状CVD
酸化膜16、シリコン窒化膜18からなる第3柱状絶縁
膜15上に第3アルミニウム配線14が形成される。な
お、4層配線以上でも同様の工程によりエアーブリッジ
構造の多層配線が製造できる。Here, when the first aluminum wiring 3 does not exist under the third aluminum wiring 14, the columnar CVD oxide film 5 formed on the silicon nitride film 2 on the silicon substrate 1 at an equal pitch, the silicon nitride Membrane 6, second columnar C
VD oxide film 9, silicon nitride film 10, third columnar CVD
Third aluminum wiring 14 is formed on third columnar insulating film 15 made of oxide film 16 and silicon nitride film 18. It should be noted that a multilayer wiring having an air bridge structure can be manufactured by the same process even when four or more wiring layers are used.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1層配
線を基板上に等ピッチで形成した第1の柱状絶縁膜上に
形成し、さらに第2層配線を基板上で第1層配線の形成
されていない領域に形成された第1の柱状絶縁膜よりも
高い第2の柱状絶縁膜上に形成することにより、太幅の
配線部及びコンタクト部、スルーホール部を除き、第1
層配線、第2層配線ともにそれぞれの独立に基板と柱状
絶縁膜のみで接続されており、第1層配線と第2層配線
の間にも絶縁膜は形成されずエアーブリッジ構造とな
り、配線容量が大幅に低減できる。また、配線は同一高
さでかつ等ピッチの柱状絶縁膜で支えられているため十
分な強度を持っており、従来構造のように上層配線が単
独で長く配線された場合に、配線剥がれや浮き等は起き
ず段差も生じることはない。或いは、下層配線が太幅の
場合でも従来例の様に層間膜が交差部全体に形成される
ことはなく容量をより小さくすることができる。また、
配線を平坦に形成でき、多層配線の製造に際してのフォ
トリソグラフィ工程でのフォーカスマージンや段差カバ
レッジ等の面で有利なものとなる。さらに、配線容量を
大幅に低減する必要がない場合には、配線容量をある程
度低減させながらも、基板と第1層配線との間隔、基板
と第2層配線との間隔、第1層配線と第2層配線との間
隔をそれぞれ小さくすることができるため、層間絶縁膜
の形成時の平坦化が容易になり、かつコンタクトホール
やスルーホールのアスペクト比を小さくでき、これらの
ホールの配線ステップカバレッジをホール内金属埋込等
の特別な技術を使用する事なく大幅に改善できる。As described above, according to the present invention, the first layer wiring is formed on the first columnar insulating film formed at equal pitches on the substrate, and the second layer wiring is formed on the first layer wiring on the substrate. By forming the first pillar-shaped insulating film on the second pillar-shaped insulating film higher than the first pillar-shaped insulating film formed in the region where the wiring is not formed, the first pillar-shaped insulating film except for the wide wiring portion, the contact portion, and the through hole portion is formed.
Both the layer wiring and the second layer wiring are independently connected to each other only by the substrate and the columnar insulating film. An insulating film is not formed between the first layer wiring and the second layer wiring, and an air bridge structure is formed. Can be greatly reduced. Wiring is the same height
It has sufficient strength because it is supported by the columnar insulating film at the same pitch and at the same pitch , and when the upper layer wiring is laid independently for a long time as in the conventional structure, the wiring does not peel off or float, and the step does not occur. Will not occur. Alternatively, even when the lower layer wiring has a large width, the interlayer film is not formed over the entire intersection as in the conventional example, and the capacitance can be further reduced. Also,
Wiring can be formed flat, and it can be used for manufacturing multilayer wiring.
Focus margin and step coverage in the photolithography process
This is advantageous in terms of ledge and the like. Furthermore, when it is not necessary to significantly reduce the wiring capacitance, the distance between the substrate and the first layer wiring, the distance between the substrate and the second layer wiring, Since the distance from the second layer wiring can be reduced, it is easy to planarize when forming the interlayer insulating film, and the aspect ratio of contact holes and through holes can be reduced, and the wiring step coverage of these holes can be reduced. Can be greatly improved without using special techniques such as metal embedding in the hall.
【0027】また、本発明の製造方法では、格子状マス
クを使用して絶縁膜をパターニングし、その上に配線を
形成した後にその絶縁膜をエッチングすることで柱状絶
縁膜を形成することができるため、マスクの共用化が可
能であり、かつ製造が簡略化できる。また、柱状絶縁膜
となるCVD酸化膜等の絶縁膜で形成された格子状パタ
ーンは、格子間に同一形状の開口が存在されることにな
るため、この開口を埋める塗布膜がウェハ全面に均一の
膜厚で形成でき、塗布膜特有の膜厚のパターン依存性が
出ない等の結果を有する。Further, in the manufacturing method of the present invention, the insulating film is patterned by using the lattice mask, the wiring is formed thereon, and then the insulating film is etched to form the columnar insulating film. Therefore, the mask can be shared, and the manufacturing can be simplified. In a grid pattern formed of an insulating film such as a CVD oxide film serving as a columnar insulating film, openings having the same shape are present between the lattices, so that a coating film filling the openings is uniformly formed on the entire surface of the wafer. And the result is that there is no pattern dependency of the film thickness peculiar to the coating film.
【図1】本発明の第1実施例を概念的に示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view conceptually showing a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その1である。FIG. 2 is a first view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 1 in the order of steps;
【図3】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その2である。FIG. 3 is a second view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 1 in the order of steps;
【図4】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その3である。FIG. 4 is a third view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 1 in the order of steps;
【図5】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その4である。FIG. 5 is a fourth view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 1 in the order of steps;
【図6】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その5である。FIG. 6 is a fifth view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 1 in the order of steps;
【図7】本発明の第2実施例を概念的に示す斜視図であ
る。FIG. 7 is a perspective view conceptually showing a second embodiment of the present invention.
【図8】図7の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その1である。FIG. 8 is a first view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 7 in the order of steps;
【図9】図7の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その2である。FIG. 9 is a second view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 7 in the order of steps;
【図10】図7の構造を製造する方法を工程順に示す図
のその3である。FIG. 10 is a third view illustrating a method of manufacturing the structure of FIG. 7 in the order of steps;
【図11】従来の配線構造の一例を概念的に示す斜視図
である。FIG. 11 is a perspective view conceptually showing an example of a conventional wiring structure.
【図12】図11の配線構造の製造方法を工程順に示す
図である。12 is a diagram showing a method of manufacturing the wiring structure in FIG. 11 in the order of steps;
1 シリコン基板 3 第1アルミニウム配線 4 第1柱状絶縁膜 7 第2アルミニウム配線 8 第2柱状絶縁膜 13 空洞 14 第3アルミニウム配線 15 第3柱状絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 3 1st aluminum wiring 4 1st columnar insulating film 7 2nd aluminum wiring 8 2nd columnar insulating film 13 cavity 14 3rd aluminum wiring 15 3rd columnar insulating film
Claims (2)
形成する工程と、この第1の絶縁膜の格子ピッチと半ピ
ッチずれた位置に第1層配線を形成する工程と、その上
に第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成
する工程と、この第2の絶縁膜の格子ピッチと半ピッチ
ずれた位置で第1層配線と交差する方向に第2層配線を
形成する工程と、前記第1層配線および第2層配線をマ
スクにして前記第1および第2の絶縁膜をエッチングす
る工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置の
製造方法。 A first insulating film is formed on a semiconductor substrate in a grid pattern.
Forming, and the lattice pitch and half pitch of the first insulating film.
Forming a first layer wiring at a position shifted by
Forming a second insulating film in the same lattice as the first insulating film
And the pitch and half pitch of the second insulating film
The second layer wiring is shifted in a direction intersecting the first layer wiring at the shifted position.
Forming the first layer wiring and the second layer wiring.
And etching the first and second insulating films.
A semiconductor integrated circuit device characterized by including
Production method.
形成する工程と、この第1の絶縁膜の格子ピッチと半ピ
ッチずれた位置に第1層配線を形成する工程と、その上
に第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成
する工程と、この第2の絶縁膜の格子ピッチと半ピッチ
ずれた位置で第1層配線と交差する方向に第2層配線を
形成する工程と、その上に第N(Nは3以上の奇数)の
絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成する工程
と、この第Nの絶縁膜上に第1層配線と同じ位置に第N
層配線を形成する工程と、その上に第N+1の絶縁膜を
前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成する工程と、この
第N+1の絶縁膜上に第2層配線と同じ位置に第N+1
層配線を形成する工程と、前記第1層配線、第2層配
線、第N層配線および第N+1層配線をマスクにして前
記第1、第2、第Nおよび第N+1の各絶縁膜をエッチ
ングする工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法。 2. A first insulating film formed on a semiconductor substrate in a lattice pattern.
Forming, and the lattice pitch and half pitch of the first insulating film.
Forming a first layer wiring at a position shifted by
Forming a second insulating film in the same lattice as the first insulating film
And the pitch and half pitch of the second insulating film
The second layer wiring is shifted in a direction intersecting the first layer wiring at the shifted position.
Forming a N-th (N is an odd number of 3 or more)
Forming an insulating film in the same lattice as the first insulating film;
And the N-th insulating film on the N-th insulating film at the same position as the first-layer wiring.
Forming a layer wiring, and forming an (N + 1) th insulating film thereon
Forming the same lattice as the first insulating film;
On the (N + 1) -th insulating film, the (N + 1) -th
Forming a layer wiring, the first layer wiring and the second layer wiring.
Line, Nth layer wiring and (N + 1) th layer wiring as masks
The first, second, Nth, and N + 1th insulating films are etched.
Semiconductor integrated circuit, comprising:
Device manufacturing method.
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---|---|---|---|
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JPH07193125A JPH07193125A (en) | 1995-07-28 |
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