JP3111977B2

JP3111977B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3111977B2
Application number: JP10133367A
Authority: JP
Inventors: 信哉伊藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2000-11-27
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: US6297145B1; JPH11330230A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係わり、特に、エアブリッジ構造を有する半導体
装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置では配線間の寄生容
量を低くすることが重要である。隣接する金属配線間あ
るいは上下の金属配線間の寄生容量は回路の速度低下の
原因となる。寄生容量を低くするため、通常誘電率の低
い絶縁材料を層間絶縁膜として用いるという手法が採用
されている。しかし、４００度程度の耐熱性のある無機
系材料の比誘電率は低くて３程度であり、有機系材料で
は２程度の誘電率を持つものもあるが耐熱性がなく実用
的ではない。このため、層間絶縁膜を除去し金属配線だ
けを残したエアブリッジ配線（空中配線）が提案されて
いる。この構造では金属配線間が空気絶縁（比誘電率は
１）されるため、寄生容量を極限まで小さくできる。し
かしながら、配線が長距離にわたって浮いた状態になる
と、配線の剥がれまたはたわみ等の変形による短絡等の
不良が発生する。

【０００３】そこで、例えば特許公報第２７０５５５６
号には、浮いた金属配線下に一定距離毎に絶縁性支柱を
設置して配線の変形を防ぐことが開示されている。次
に、上記した特許公報第２７０５５５６号について図面
を参照して説明する。図１３は上記従来技術を概念的に
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１０１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（Ｓｉ₃Ｎ₄
膜）１０２を持ち、第１アルミニウム配線１０３は等ピ
ッチに形成された柱状ＣＶＤ酸化膜１０５からなる第１
柱状絶縁膜１０４の上に一定方向に延設され、この第１
柱状絶縁膜１０４によりシリコン窒化膜１０２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１０３の下に
もエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜１０６が
形成されている。

【０００４】前記第１アルミニウム配線１０３の上に形
成される第２アルミニウム配線１０７は、第１アルミニ
ウム配線１０３と直交する方向に延設され、第１アルミ
ニウム配線１０３と同様に前記シリコン窒化膜１０２上
に第１柱状絶縁膜１０４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１０８によりシリ
コン窒化膜１０２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１０８は、前記柱状ＣＶＤ酸化膜１０５と、シリコン
窒化膜１０６と、柱状ＣＶＤ酸化膜１０９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１０７
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
１０が形成されている。

【０００５】したがって、この構造によれば、第１アル
ミニウム配線１０３と第２アルミニウム配線１０７は柱
状絶縁膜１０４，１０８以外とはどことも接触せず、周
囲は空洞となっており、第１アルミニウム配線１０３と
第２アルミニウム配線１０７の間にも絶縁膜はなく配線
容量は大幅に減少する。次に、図１３の配線構造の製造
方法を説明する。先ず、図１４（ａ）のように、シリコ
ン基板１０１上にシリコン窒化膜１０２とＣＶＤ酸化膜
１０５’を成長する。そして、図１４（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１０５’を、後に形成
する第１アルミニウム配線１０３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１１１を
形成する。このときの平面構造を図１４（ｃ）に示す。
なお、図１４（ｂ）は図１４（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Ｃ
ＶＤ酸化膜１０５”を形成するために、シリカ塗布膜１
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。

【０００６】次いで、図１５（ａ）のように、ベークに
よりシリカ塗布膜１１１を硬化させ、平坦に形成された
シリカ塗布膜１１１を全面エッチングし、格子状ＣＶＤ
酸化膜１０５”の表面を露出させた後、全面にシリコン
窒化膜１０６と第１アルミニウム配線層１０３’を成長
する。ここで、図示は省略するが、シリコン基板１０１
と第１アルミニウム配線１０３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１０６を成長
した後第１アルミニウム配線層１０３’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１０６、格子状ＣＶＤ酸化膜１０５”ま
たはシリカ塗布膜１１１、シリコン窒化膜１０２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
１０３’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。

【０００７】そして、図１５（ｂ）のように、第１アル
ミニウム配線層１０３’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１０３を形成する。なお、図１５
（ｃ）はその平面構造であり、図１５（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１０３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１０５”と半ピッチずれた寸法とな
るように形成されている。

【０００８】次いで、図１６（ａ）に破線で示すよう
に、第１アルミニウム配線１０３、シリコン窒化膜１０
６が露出している表面上に第１アルミニウム配線１０３
の膜厚よりも厚くＣＶＤ酸化膜１０９’を成長させる。
そして、前記格子状ＣＶＤ酸化膜１０５”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１０５”とオン
ラインに重なる第２の格子状ＣＶＤ酸化膜１０９”を形
成する。さらに、第１アルミニウム配線１０３及び第２
の格子状ＣＶＤ酸化膜１０９”の下部以外のシリコン窒
化膜１０６をエッチングし、その後シリカ塗布膜１１２
を形成して表面を平坦化する。

【０００９】続いて、図１６（ｂ）のように、シリカ塗
布膜１１２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１０９”の平坦化を行う。その上
で、全面にシリコン窒化膜１１０を形成する。図１６
（ｃ）はその平面構造であり、図１６（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
１０３と第２アルミニウム配線１０７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１１２とシリコン窒化膜１１０に開口
を形成する。

【００１０】次に、図１７（ａ）のように、全面に第２
アルミニウム配線層１０７’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１０３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１０３と同じピッチで、かつ前
記第２の格子状ＣＶＤ酸化膜１０９”と半ピッチずらし
て第２アルミニウム配線１０７とシリコン窒化膜１１０
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１７（ｂ）に示す。

【００１１】そして、図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）に
それぞれ図１８（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１０７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１０３が露出するまでは、第２アル
ミニウム配線１０７の下の第２の格子状ＣＶＤ酸化膜１
０９”とシリカ塗布膜１１２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１
０３が露出し、その後はシリコン基板１０１上のシリコ
ン窒化膜１０２が露出するまで第２アルミニウム配線１
０７と第１アルミニウム配線１０３をマスクとして格子
状ＣＶＤ酸化膜１０５”とシリカ塗布膜１１０がエッチ
ングされる。これにより、第２アルミニウム配線１０７
の下はシリコン窒化膜１１０、第２柱状ＣＶＤ酸化膜１
０９、シリコン窒化膜１０６、柱状ＣＶＤ酸化膜１０５
がオンラインとなった第２柱状絶縁膜１０８が等ピッチ
でシリコン基板１０１上のシリコン窒化膜１０２の上に
形成される。

【００１２】また、この第２柱状絶縁膜１０８が存在し
ない領域はシリカ塗布膜１１２，１１１、またはシリカ
塗布膜１１２，１１１に囲まれた第１アルミニウム配線
１０３が存在する。そして、第１アルミニウム配線１０
３のみが存在する領域は第１アルミニウム配線１０３の
下に等ピッチでシリコン基板１０１上のシリコン窒化膜
１０２の上に柱状ＣＶＤ酸化膜１０５と、この柱に挟ま
れたシリカ塗布膜１１１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１１１，１１２のみがエッチングされる。

【００１３】この結果、シリカ塗布膜１１１，１１２の
部分が空洞１１３となり、第１柱状絶縁膜１０４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１０
３と、第２柱状絶縁膜１０８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１０７が形成される。し
たがって、第１アルミニウム配線１０３と第２アルミニ
ウム配線１０７はそれぞれ独立にシリコン基板１０１上
のシリコン窒化膜１０２の上の高さの異なる柱状絶縁膜
１０４，１０８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１０３と第２アルミニウム配
線１０７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。

【００１４】この技術は下層配線と上層配線の位置関係
（配線が交差している領域、孤立している領域）に係わ
らず絶縁性支柱を設置できるので、配線の変形に対して
は一応の効果を奏している。しかしながら、この方法
は、配線を形成するための通常工程の他に絶縁性支柱を
形成するためリソグラフィー等の追加工程を必要とす
る。そのため工程数やマスク数が増加するという問題点
が発生する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、絶縁性支柱を有す
るエアブリッジ配線を工程数やマスク数を増加させるこ
となく形成できるようにした新規な半導体装置の製造方
法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。

【００１７】又、本発明に係る半導体装置とその製造方
法の第１態様は、エアブリッジ構造の配線層を有する半
導体装置の製造方法であって、下層の金属配線を形成す
る第１の工程と、全面に第１層間絶縁膜を堆積し平坦に
してから、第１の絶縁膜、第２の絶縁膜を順に堆積させ
る第２の工程と、前記第２の絶縁膜をパターニングし、
この第２の絶縁膜をマスクとして前記第１の絶縁膜と第
１層間絶縁膜をエッチングして上層の金属配線を支持す
るための支柱用開口部を形成すると共に、上層の金属配
線と下層の金属配線とを接続するためのスルーホール開
口部を形成する第３の工程と、前記支柱用開口部とスル
ーホール開口部とを含む全面に第３の絶縁膜を堆積させ
た後、エッチバックして支柱用開口部の側壁部分に前記
第３の絶縁膜を残すと共に前記スルーホール開口部を前
記第３の絶縁膜で埋める第４の工程と、全面に第４の絶
縁膜を堆積させた後、前記スルーホール開口部が露出す
るまで前記第４の絶縁膜を除去し、その後、前記スルー
ホール開口部内の第３の絶縁膜を除去する第５の工程
と、前記スルーホール開口部内を接続用の金属で埋め、
その後全面を平坦にする第６の工程と、全面に金属膜を
形成し、更に、第５の絶縁膜を形成し、この第５の絶縁
膜をパターニングする第７の工程と、前記パターニング
された第５の絶縁膜で前記金属膜をエッチングして上層
の金属配線を形成する第８の工程と、前記第１層間絶縁
膜をエッチングしてエアブリッジ配線を形成する第９の
工程とを含むことを特徴とするものであり、又、第２態
様は、前記支柱用開口部の直径はスルーホールの直径よ
り大であることを特徴とするものであり、又、第３態様
は、前記第３の工程で形成される支柱用開口部の直径ｄ
１と第４の工程で堆積される第３の絶縁膜の膜厚Ｔとの
関係は、ｄ１＞２Ｔであり、又、スルーホールの直径ｄ
２と前記第３の絶縁膜の膜厚Ｔとの関係はｄ２≦２Ｔで
あることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の特徴は、エアブリッジ配
線においてスルーホール形成時に絶縁性支柱を同時に形
成するようにしたことにある。図５（ｃ）に、本発明に
よる半導体装置の構造を示すように、スルーホールと絶
縁性支柱は同層に形成される。図１から図５にその製造
方法を示すが、これはスルーホール開口工程において絶
縁性支柱とすべき領域をスルーホールより大きく開口
し、絶縁性支柱となる開口部だけを選択的に絶縁材料で
埋設することにより実現される。

【００１９】本発明では絶縁性支柱形成のためのリソグ
ラフィーを必要とせず、そのための特殊なマスクも必要
としない。従って、少ない工程数およびコストで、配線
のたわみ等の変形による不良が発生しないエアブリッジ
配線を製造できるという効果が得られる。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明に係わる半導体装置とその製
造方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１〜図５には、本発明に係わる半導体装置の具体例の
構造を示す図であって、これらの図には、エアブリッジ
構造の配線層を有する半導体装置において、上層の金属
配線２０を支持するために設けられた絶縁性の支柱３５
は、支柱の外側部分を構成する第１の絶縁膜１２と、こ
の第１の絶縁膜１２に囲まれる第２の絶縁膜１５とで形
成され、上層と下層の金属配線２，２０間に設けられた
スルーホール１０には前記金属配線２，２０を接続する
ための金属４０が埋設されることを特徴とする半導体装
置が示されている。

【００２１】又、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、エアブリッジ構造の配線層を有する半導体装置の製
造方法であって、下層の金属配線２を形成する第１の工
程と、全面に第１層間絶縁膜３を堆積し平坦にしてか
ら、第１の絶縁膜４、第２の絶縁膜５を順に堆積させる
第２の工程と、前記第２の絶縁膜５をパターニングし、
この第２の絶縁膜５をマスクとして前記第１の絶縁膜４
と第１層間絶縁膜３をエッチングして上層の金属配線を
支持するための支柱用開口部９を形成すると共に、上層
の金属配線と下層の金属配線２とを接続するためのスル
ーホール開口部１０を形成する第３の工程と、前記支柱
用開口部９とスルーホール開口部１０とを含む全面に第
３の絶縁膜１２を堆積させた後、エッチバックして支柱
用開口部９の側壁部分９ａに前記第３の絶縁膜１２を残
すと共に前記スルーホール開口部１０を前記第３の絶縁
膜１２で埋める第４の工程と、全面に第４の絶縁膜１４
を堆積させた後、前記スルーホール開口部１０が露出す
るまで前記第４の絶縁膜１４を除去し、その後、前記ス
ルーホール開口部１０内の第３の絶縁膜１２を除去する
第５の工程と、前記スルーホール開口部１０内を接続用
の金属４０で埋め、その後全面を平坦にする第６の工程
と、全面に金属膜１７を形成し、更に、第５の絶縁膜１
８を形成し、この第５の絶縁膜１８をパターニングする
第７の工程と、前記パターニングされた第５の絶縁膜１
８で前記金属膜１７をエッチングして上層の金属配線２
０を形成する第８の工程と、前記第１層間絶縁膜３をエ
ッチングしてエアブリッジ配線を形成する第９の工程と
を含む半導体装置の製造方法が示されている。

【００２２】次に、本発明を更に詳細に説明する。図１
１（ａ）に本発明の構成の平面図を示す。図１から図５
はそのＡ−Ａ’線に沿った製造工程断面図である。まず
図１（ａ）に示すように、半導体素子を形成し平坦な層
間絶縁膜およびコンタクトプラグ（以上は図示しない）
を形成したシリコン基板１上にアルミニウム等からなる
第１金属配線２を通常のリソグラフィーとエッチング技
術により形成する。

【００２３】次に図１（ｂ）に示すように、平坦な第１
層間絶縁膜３を形成し、続いて第１窒化シリコン膜４と
第１酸化シリコン膜５をＣＶＤ法により成膜する。第１
層間絶縁膜３としては例えばフッ素添加アモルファスカ
ーボン膜を用い、ＣＶＤ法によって成膜してＣＭＰ法に
より平坦化する。このような有機膜は酸素プラズマにさ
らすことで容易に除去できるためエアブリッジ配線に適
しているが、本発明は有機材料に限定されるものではな
い。本実施例は有機膜を用いる場合について詳述する。

【００２４】次に図１（ｃ）に示すように、第１レジス
ト膜６をリソグラフィー技術によりパターニングし、そ
れをマスク材として第１酸化シリコン膜５だけをエッチ
ングする。こうして支柱部７とスルーホール部８を形成
する。この段階で第１窒化シリコン膜４をエッチングし
ないのは、有機系の第１層間絶縁膜３が露出した状態で
は第１レジスト膜６を除去するための酸素プラズマ処理
が行えないためである。

【００２５】次に図２（ａ）に示すように、第１レジス
ト膜６を剥離除去する。次に図２（ｂ）に示すように、
第１酸化シリコン膜５をマスク材として第１窒化シリコ
ン膜４と第１層間絶縁膜３をエッチングし、支柱用開口
部９とスルーホール開口部１０を形成する。図はオーバ
ーエッチングにより第１酸化シリコン膜５がなくなった
状態を示しているが、この段階では残っていても後工程
（例えば後述する窒化シリコン膜のＣＭＰ工程）で除去
できればそれでもよい。

【００２６】次に図２（ｃ）に示すように、全面に第２
酸化シリコン膜１２をＣＶＤ法により成膜する。あらか
じめ図１２に示すように、支柱用開口部９の幅ｄ１とス
ルーホール開口部１０の幅ｄ２を第２酸化シリコン膜１
２の開口部側壁膜厚Ｔとの次の関係式にしたがって設定
しておく。ｄ１＞２Ｔｄ２≦２Ｔよって支柱用開口部９は第２酸化シリコン膜１２で完全
には埋設されず、空隙Ｇが開口部９中央に形成されるこ
とになる。

【００２７】次に図３（ａ）に示すように、異方性の酸
化膜エッチングによりエッチバックする。するとスルー
ホール部は酸化シリコン膜１２で完全に埋め込まれ、支
柱部は側壁だけに酸化シリコン膜１２が残る。続いて短
時間の窒化膜エッチングにより第１窒化シリコン膜４を
除去する。次に図３（ｂ）に示すように、全面にＣＶＤ
法により第２窒化シリコン膜１４を成膜する。

【００２８】次に図３（ｃ）に示すように、ＣＭＰ法あ
るいはエッチバック法により支柱部のみに窒化シリコン
膜１５を残して、絶縁性支柱３５を形成する。次に図４
（ａ）に示すように、酸化膜エッチングによりスルーホ
ール部の酸化シリコン膜１２を除去する。この際、窒化
シリコン膜１５や第１層間絶縁膜３がエッチングされに
くいエッチング条件を選択する。

【００２９】次に図４（ｂ）に示すように、スルーホー
ル部をタングステン４０で埋め込み第１スルーホール１
６を形成する。これは全面にタングステンを成長し、エ
ッチバック法あるいはＣＭＰ法により実現される。そし
て、全面を平坦にする。次に図４（ｃ）に示すように、
全面にスパッタ法によってアルミニウム等からなる第２
金属膜１７を成膜する。続いて第３酸化シリコン膜１８
をＣＶＤ法により成膜する。

【００３０】次に図５（ａ）に示すように、第２レジス
ト膜１９を用いたリソグラフィーおよび酸化膜エッチン
グにより第３酸化シリコン膜１８をエッチングする。こ
こで金属膜をエッチングしないのは、有機系の第１層間
絶縁膜３が露出した状態では第２レジスト膜１９を除去
するための酸素プラズマ処理が行えないためである。次
に図５（ｂ）に示すように、レジスト膜を剥離除去した
後、第３酸化シリコン膜１８をマスク材として金属膜を
エッチングし第２金属配線２０を形成する。

【００３１】次に図５（ｃ）に示すように、酸素プラズ
マ処理により配線間の第１層間絶縁膜３を除去し、金属
配線とスルーホール１６と絶縁性支柱３５を残してエア
ブリッジ配線を完成させる。本具体例では絶縁性支柱の
材料として酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を用いた
が、これらに限定されるものではなく、上述のようにエ
ッチングでの選択性が確保できる材料であればよい。

【００３２】本具体例による方法では、支柱用の開口部
を選択的に絶縁材料で埋め込む工程を有しているので、
１度のリソグラフィーでスルーホールと絶縁性支柱を形
成できるという利点が得られる。（本発明の他の具体例）前記の具体例では、本発明を２
層配線に適応したが、より多層の配線についても適応す
ることができる。前記した例では隣接する上下２層配線
間に絶縁性支柱が形成される場合を示したが、多層配線
では例えば１層目の配線と３層目の配線との間に支柱を
配置しなければならないような場合もあり得る。図１１
（ｂ）にその構成の平面図を示す。図６から図１０はそ
のＢ−Ｂ’線に沿った製造工程断面図である。

【００３３】第２配線を形成する直前までの工程は前記
具体例の説明で用いた図１から図４までと同様であるの
で、ここでは省略する。したがって図４（ｃ）の工程の
後、図６（ａ）に示すように、第２レジスト膜１９を用
いたリソグラフィーおよび酸化膜エッチングにより第３
酸化シリコン膜１８をエッチングする。

【００３４】次に図６（ｂ）に示すように、第２レジス
ト膜１９を剥離除去した後、第３酸化シリコン膜１８を
マスク材として第２金属膜１７をエッチングし第２金属
配線２０を形成する。絶縁性支柱３５上には金属配線を
配置しない。次に図６（ｃ）に示すように、フッ素添加
アモルファスカーボン膜からなる平坦な第２層間絶縁膜
２１を形成し、続いて第３窒化シリコン膜２２と第４酸
化シリコン膜２３をＣＶＤ法により成膜する。

【００３５】次に図７（ａ）に示すように、第４レジス
ト膜２４をリソグラフィー技術によりパターニングし、
それをマスク材として第４酸化シリコン膜２３だけをエ
ッチングする。こうして支柱部２５とスルーホール部２
６を形成する。次に図７（ｂ）に示すように、第４酸化
シリコン膜２３をマスク材として第２層間絶縁膜２１を
エッチングし、支柱用開口部２７とスルーホール開口部
２８を形成する。支柱用開口部２７の底部では絶縁性支
柱３５が露出するようにする。続いて酸化膜エッチング
によって第４酸化シリコン膜２３とスルーホール底部の
第３酸化シリコン膜１８を除去する。

【００３６】次に図８（ａ）に示すように、酸化シリコ
ン膜成長および異方性エッチバックによってスルーホー
ル部を酸化シリコン膜２９で完全に埋め込み、同時に支
柱部の側壁だけに酸化シリコン膜２９を残す。続いて短
時間の窒化膜エッチングにより第３窒化シリコン膜２２
を除去する。次に図８（ｂ）に示すように、全面にＣＶ
Ｄ法により窒化シリコン膜３１を成膜した後、ＣＭＰ法
により支柱部のみに窒化シリコン膜３１を残し、絶縁性
支柱３５の直上に絶縁性支柱３６を形成する。

【００３７】次に図９（ａ）に示すように、酸化膜エッ
チングによりスルーホール部の酸化シリコン膜２９を除
去する。次に図９（ｂ）に示すように、スルーホール部
をタングステン４０で埋め込み第２スルーホール３２を
形成する。次に図１０（ａ）に示すように、第５酸化シ
リコン膜３４の形成およびこれをマスク材とした金属膜
エッチングにより、アルミニウム等からなる第３金属配
線３３を形成する。詳細は先述した通りである。

【００３８】次に図１０（ｂ）に示すように、酸素プラ
ズマ処理により配線間の第１層間絶縁膜３および第２層
間絶縁膜２１を除去し、金属配線とスルーホール１６，
３２と絶縁性支柱３５，３６を残してエアブリッジ配線
を完成させる。従って、この製造方法では配線の下層の
状況に依存せず絶縁性支柱を配置できるという効果が得
られる。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法は、
上述のように構成したので、絶縁性支柱を有するエアー
ブリッジ配線を工程数やマスク数を増加することなく形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法の各工程を
説明する図である。

【図２】図１に続く工程を説明する図である。

【図３】図２に続く工程を説明する図である。

【図４】図３に続く工程を説明する図である。

【図５】図４に続く工程を説明する図である。

【図６】本発明の他の具体例の各工程を説明する図であ
る。

【図７】図６に続く工程を説明する図である。

【図８】図７に続く工程を説明する図である。

【図９】図８に続く工程を説明する図である。

【図１０】図９に続く工程を説明する図である。

【図１１】（ａ）は本発明の平面的な位置関係を示す
図、（ｂ）は本発明の他の具体例の平面的な位置関係を
示す図である。

【図１２】支柱開口部及びスルーホール部の孔径と第２
酸化シリコン膜の膜厚との関係を説明するための図であ
る。

【図１３】従来技術を説明するための図である。

【図１４】従来技術の工程を説明する図である。

【図１５】図１４に続く工程を説明する図である。

【図１６】図１５に続く工程を説明する図である。

【図１７】図１６に続く工程を説明する図である。

【図１８】図１７に続く工程を説明する図である。

【図１９】図１８に続く工程を説明する図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２第１金属配線３第１層間絶縁膜４第１窒化シリコン膜５第１酸化シリコン膜６第１レジスト膜７、２５支柱部８、２６スルーホール部９、２７支柱用開口部１０、２８スルーホール開口部１２第２酸化シリコン膜１３、２９酸化シリコン膜１４第２窒化シリコン膜１５、３１窒化シリコン膜１６第１スルーホール１７第２金属膜１８第３酸化シリコン膜１９第２レジスト膜２０第２金属配線２１第２層間絶縁膜２２第３窒化シリコン膜２３第４酸化シリコン膜２４第３レジスト膜３２第２スルーホール３３第３金属配線３４第５酸化シリコン膜３５、３６絶縁性支柱

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エアブリッジ構造の配線層を有する半導
体装置の製造方法であって、下層の金属配線を形成する第１の工程と、全面に第１層間絶縁膜を堆積し平坦にしてから、第１の
絶縁膜、第２の絶縁膜を順に堆積させる第２の工程と、前記第２の絶縁膜をパターニングし、この第２の絶縁膜
をマスクとして前記第１の絶縁膜と第１層間絶縁膜をエ
ッチングして上層の金属配線を支持するための支柱用開
口部を形成すると共に、上層の金属配線と下層の金属配
線とを接続するためのスルーホール開口部を形成する第
３の工程と、前記支柱用開口部とスルーホール開口部とを含む全面に
第３の絶縁膜を堆積させた後、エッチバックして支柱用
開口部の側壁部分に前記第３の絶縁膜を残すと共に前記
スルーホール開口部を前記第３の絶縁膜で埋める第４の
工程と、全面に第４の絶縁膜を堆積させた後、前記スルーホール
開口部が露出するまで前記第４の絶縁膜を除去し、その
後、前記スルーホール開口部内の第３の絶縁膜を除去す
る第５の工程と、前記スルーホール開口部内を接続用の金属で埋め、その
後全面を平坦にする第６の工程と、全面に金属膜を形成し、更に、第５の絶縁膜を形成し、
この第５の絶縁膜をパターニングする第７の工程と、前記パターニングされた第５の絶縁膜で前記金属膜をエ
ッチングして上層の金属配線を形成する第８の工程と、前記第１層間絶縁膜をエッチングしてエアブリッジ配線
を形成する第９の工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記支柱用開口部の直径はスルーホール
の直径より大であることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項３】前記第３の工程で形成される支柱用開口
部の直径ｄ１と第４の工程で堆積される第３の絶縁膜の
膜厚Ｔとの関係は、ｄ１＞２Ｔであり、又、スルーホー
ルの直径ｄ２と前記第３の絶縁膜の膜厚Ｔとの関係はｄ
２≦２Ｔであることを特徴とする請求項１又は２記載の
半導体装置の製造方法。