JPH01144656A - 多層配線構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置分野に利用される。

本発明は半導体装置における多層配線構造およびその製
造方法に関し、特に、エアブリッジ構造を有する多層配
線構造およびその製造方法に関する。

〔概要〕

本発明は、エアブリッジ型の多層配線構造およびその製
造方法において、 基板上の第一および第二配線層上に形成される有機物膜
を前記基板の水平面に対して湾曲した形状に形成し、そ
の形成された有機物膜上に第三配線層を形成し、その後
で前記有機物膜を除去し、前記第三配線層をエアブリッ
ジされ、前記基板の水平面に対して上に湾曲した形状と
することにより、 上方からの圧力に対する前記第三配線層の強度を強くし
、エアブリッジ配線構造本来の効果を充分に得られるよ
うにするとともに、製造歩留りの向上を図ったものであ
る。

〔従来の技術〕

近年の半導体装置の微細化、高集積化および高速化に伴
い、半導体装置に形成される配線の多層化が進められて
いる。従来この種の多層配線構造では大きく分けて２種
類の構造が実用化されている。

第一の構造は、第４図に示す第一従来例のように、半導
体装置の基板２０上面に形成された絶縁膜２１上に第一
配線層２２を形成し、その上に層間絶縁膜２８を形成し
、さらにこの上に第二配線層２３を形成し、コンタクト
孔２９をおいて相互接続を図るように形成した構造であ
る。この構成の配線構造では、第一および第二配線層２
２および２３間に存在する層間絶縁膜２８の誘電率によ
って両扉線間の容量が大きくなり、伝達信号のクロスト
ークが生じやすく、素子の微細化および高速化に対応す
ることが難しい。

第二の構造はエアブリッジ配線構造とも称されており、
第５図（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）に第二従来例として
示す。なお同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡＡ
’断面図、同図（Ｃ）はそのＢＢ’断面図である。半導
体装置の基板３０上面に形成された絶縁膜層３１上に第
一配線層３２と、その両側位置に第二配線層３３とを形
成し、この第一配線層３２をまたぐように第三配線層３
７を形成した構造である。この構成の配線構造では、第
一配線層３２と第三配線層３７とは誘電率の最も小さい
空気が絶縁層として構成されるため、両扉線層間での伝
達信号のクロストークが非常に小さく、配線容量も小さ
くできる。

このエアブリッジ配線構造の製造方法としては、例えば
、第一および第二配線層３２および３３を形成した後、
第三配線層３７を形成する個所に、後の工程で除去可能
な有機物膜を選択的に形成し、その上でこの有機物膜の
上に第三配線層３７を形成する。

そして、その後にこの有機物膜のみをドライエッチ法や
ウェットエッチ法等により選択的に除去して、この部分
を空洞化する方法が用いられている。

従来この有機物膜の選択的形成方法としては、２種類の
方法が用いられていた。第一の方法は、基板全面に形成
した有機物膜をリングラフィ技術によりパターニングし
たフォトレジストをマスクとして選択的に除去し、必要
な部分のみを残す方法であり、第二の方法は、有機物膜
に感光性のものを用い、露光および現像により選択的に
形成を行う方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来のエアブリッジ配線構造では、第一および
第二の方法ともに選択的に残した有機物膜の上面が平面
となるため、エアブリッジ配線である第三配線層３７の
断面形状が第５図（Ｃ）に示すように矩形となる。この
形状においては上方よりの圧力に対して弱く、後工程に
制限を与えること、さらにエアブリッジ配線がたわんで
空気層が薄くなり、エアブリッジ配線構造本来の効果が
充分得られなくなること等の欠点があり、また歩留りを
低下させる原因ともなっていた。

本発明の目的は、前記の欠点を除去することにより、エ
アブリッジ配線構造の本来の効果が充分に得られかつ歩
留りの向上を図ることのできる、エアブリッジ構造の多
層配線構造およびその製造方法をを提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の多層配線構造は、基板上に形成された第一配線
層と、この第一配線層の両側に所定の距離をおいて前記
基板上に形成された第二配線層と、両端部がそれぞれ前
記第二配線層上に接続され前記第一配線層を空間を介し
てまたいで形成された第三配線層とを含む多層配線構造
において、前記第三配線層は、前記基板の水平面に対し
て上方に湾曲した形状であることを特徴とする。

本発明の多層配線構造の製造方法は、基板上に第−配線
層とこの第一配線層の両側に所定の距離をおいて第二配
線層とを形成する工程と、前記第一および第二配線層上
の一部に有機物膜を形成する工程と、前記有機物膜が形
成されない前記第二配線層上および前記有機物膜上に第
三配線層を形成する工程と、その後で前記有機物膜を除
去する工程とを含む多層配線構造の製造方法において、
前記有機物膜を形成する工程には、前記有機物膜を前記
基板の水平面に対して上方に湾曲した形状に形成する工
程を含むことを特徴とする。

〔作用〕

エアブリッジして配線される第三配線層は、基板の水平
面に対して上方に湾曲した形状を有している。

従って、上方からの圧力に対する前記第三配線層の強度
は強くなり、製造工程中および実装時においてもエアブ
リッジ配線構造本来の効果を保持向上させることにより
、結果として製造工程歩留りも向上する。

さらに、前記第三配線層は、有機物膜形成工程中で、例
えばフォトレジストの現像液の流れを制御することで、
前記有機物膜の形状を湾曲形状とすることにより、容易
に形成することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）、（５）および（Ｃ）は本発明の多層配線
構造の第一実施例を示す図で、同図（ａ）は平面図、同
図ら）はそのＡＡ’断面図、同図（Ｃ）はそのＢＢ’断
面図を示す。

本実−実施例は、半導体装置の基板１０の上面に形成さ
れた絶縁膜１１上に形成された第一配線層１２と、この
第一配線層１２の両側に所定の距離をおいて絶縁膜１１
上に形成された第二配線層１３と、両端部がそれぞれ第
二配線層１３上に接続され第一配線層１２を空間を介し
てまたいで形成された第三配線層１７とを含み、この第
三配線層１７は基板１０の水平面に対してよ法に湾曲し
た形状に構成される。なお第三配線層は二層構成となっ
ている。

本発明の特徴は、第１図（ｂ）および（Ｃ）に示すよう
に、第三配線層１７が基板１０の水平面に対して上方に
湾曲した形状を有していることにある。

次に本実−実施例の製造方法について説明する。

第２図（ａ＋　〜ａｓ）　、（ｂ＋−ｂｓ）および（０
１〜Ｃ５）は、それぞれ本実−実施例の製造工程を示す
図で、同図（ａｔ〜ａｓ）は平面図、同図（ｂ、〜ｂｓ
）　はそのＡＡ’断面図、同図（ｃ＋　〜ｃｓ）はその
ＢＢ’断面図である。

まず第２図（ａ、）、（ｂｌ）および（Ｃ１）に示すよ
うに、例えば、半導体装置の基板１０の上面上に、５１
０２膜で形成された絶縁膜１１の表面上に、第一配線層
１２および第二配線層１３を所定の平面パターンに形成
する。これらの第一および第二配線層１２および１３は
、例えば、Ｔｉを１０００人、Ｐｔを１０００人、Ａｕ
を４０００人にそれぞれ積層した多層構造としている。

次いで、第２図（Ｃ２）、（ｂ２１よび（Ｃ２）に示す
ように、後述する第三配線層１７を形成すべき箇所にお
いて、第一配線層１２を覆い、かつ第二配線層１３の少
なくとも一部は覆わないように有機物膜１４を形成する
。この有機物膜１４の形成は、有機物膜１４として感光
性有機物、例えば感光性ポリイミドを用い、露光および
現像を用いて選択エツチングを行う。露光は例えば、５
００　ｍｊ／ｃｍ２で行う。現像にはスターシーを用い
て第２図（Ｃ２）におけるＢＢ’方向より交互に現像液
の流れをあてて例えば５分の現像を行い、第２図（Ｃ２
）に示すような形状に有機物膜１４を形成する。

次に第２図（Ｃ３）、（ｂ３）および（Ｃ３）に示すよ
うに、全面に金属被膜１５、例えばＴ１を１０００人、
Ａｕを４０００人の厚さにスパック法や真空蒸着法で積
層形成する。

その後、第２図（ａ、）、（ｂ４）および（Ｃ４）に示
すように、金属被膜１５上にパターニングされたフォト
レジストを選択Ａｕメツキマスクとして金属被膜１５上
にＡｕメツキを行い、Ａｕメツキ膜１６を形成する。こ
のＡｕメツキ膜Ｉ６は３μｍ程度の厚さとし、かつ第一
配線層１２をまたぎ、かつ両端は第二配線層１３上にそ
れぞれ位置するように、すなわち、これから形成しよう
とする第三配線層１７と同じ平面パターンに形成する。

そして第２図（ａ５）、（ｂ５）および（Ｃ５）に示す
ように、フォトリングラフィ技術を用いてＡｕメツキ膜
１６と同一形状に金属被膜１５をパターニングして第三
配線層１７を形成し、次いで有機物膜１４を０２プラズ
マあるいはヒドラジン系等のウェットエツチングによっ
て除去し、エアブリッジ配線構造を形成する。

ここで形成された第三配線層１７の形状は、有機物膜１
４の上に基板１０の水平面に対して上方に湾曲した形状
が転写され、やはり基板１０の水平面に対して上方に湾
曲した断面構造となる。

以上説明した第一実施例によると、第三配線層１７は基
板の水平面に対して上方に湾曲した断面を有しており、
上方からの圧力に対して強い構造となっており、エアブ
リッジ配線本来の特性を維持、向上させるとともに、容
易に形成することができ歩留りを向上させることができ
る。

第３図（ａ）、ら）および（Ｃ）は、本発明の第二実施
例の構造を示す図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）
はそのＡＡ’断面図、同図（Ｃ）はそのＢＢ’断面図で
ある。本第二実施例は、第１図（ａ）、（ｂ）および（
Ｃ）に示した第一実施例において、第一配線層１２およ
び第二配線層１３上に層間絶縁膜１８が形成され、第三
配線層１７はコンタクト孔１９を介して第二配線層１３
と接続された場合であり、実質的には第一実施例と同様
である。

本第二実施例の製造方法は、第３図（ａ）、（ｂ）およ
び（Ｃ）に示すように、第一配線層１２および第二配線
層１３を形成した後、例えば５１０２膜からなる層間絶
縁膜１８を形成し、さらにこの層間絶縁膜１８にコンタ
クト孔１９を形成し、その後有機物膜１４を形成し、前
述の第一実施例の場合と同様の方法で基板１０の水平面
に対して湾曲した断面構造を持つ第三配線層１７を形成
することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、製造において、エアブ
リッジ配線の架橋支持台になる有機物膜の上面形状を基
板の水平面に対して上方に湾曲させることにより、エア
ブリッジ配線に基板の水平面に対して上方に湾曲した断
面構造を持たせ、上方からの圧力に対する強度を高める
ことにより、裏面研層等の後工程の制限が軽減されると
ともに、エアブリッジ配線がたわむことなくエアブリッ
ジ配線構造本来の効果を確実に得ることができ、さらに
エアブリッジ配線の破断を防ぎ歩留りを向上させること
ができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第一実施例を示す図で
、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡＡ’断面図
、同図（Ｃ）はそのＢＢ’断面図。 第２図（ａ、〜ａ５）、（ｂ１〜ｂ５）および（０１〜
Ｃ３）は第一実施例の製造工程を示す図で、同図（ａ＋
〜ａｓ）は平面図、同図（ｂ、〜ｂｓ）　はそのΔＡ′
断面図、同（ｃ＋　〜ｃ５）　はそのＢＢ’断面図。 第３図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の第二実施例を示す図で
、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡΔ′断面図
、同図（Ｃ）はそのＢＢ’断面図。 第４図は第一従来例を示す断面図。 第５図（ａ）〜（Ｃ）は第二従来例を示す図で、同図（
ａ）は平面図、同図（ｂ）はそのＡＡ’断面図、同図（
Ｃ）はそのＢＢ’断面図。 １０．２０．３０・・・基板、１１．２１．３１・・・
絶縁膜、１２．２２．３２・・・第一配線層、１３．２
３．３３・・・第二配線層、１４・・・有機物膜、１５
・・・金属被膜、１６・・・Ａｕメツキ膜、１７．３７
・・・第三配線層、１８．２８・・・層間絶縁膜、１９
．２９・・・コンタクト孔。 。。４）ＬＢ′ Ｌ８・ 厘 −夷　本店　イタリ　の　製　造　工　程尾　２　図 Ｂ 県二実ｉ例の講Ｅ ′Ｍ　３　ロ ｌ 篤−従来例０講丘 肩　４　園

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板（１０）上に形成された第一配線層（１２）
   と、この第一配線層の両側に所定の距離をおいて前記基
   板上に形成された第二配線層（１３）と、両端部がそれ
   ぞれ前記第二配線層上に接続され前記第一配線層を空間
   を介してまたいで形成された第三配線層（１７）とを含
   む多層配線構造において、前記第三配線層は、前記基板
   の水平面に対して上方に湾曲した形状である ことを特徴とする多層配線構造。
2. （２）基板（１０）上に第一配線層（１２）とこの第一
   配線層の両側に所定の距離をおいて第二配線層（１３）
   とを形成する工程と、前記第一および第二配線層上の一
   部に有機物膜（１４）を形成する工程と、前記有機物膜
   が形成されない前記第二配線層上および前記有機物膜上
   に第三配線層（１７）を形成する工程と、その後で前記
   有機物膜を除去する工程とを含む多層配線構造の製造方
   法において、前記有機物膜を形成する工程には、前記有
   機物膜を前記基板の水平面に対して上方に湾曲した形状
   に形成する工程を含む ことを特徴とする多層配線構造の製造方法。