JPH02177550A - 半導体装置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】 【発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、エアブリッジ方式の多層配線構造を有する半
導体装置とその製造方法に関する。

（従来の技術） 半導体集積回路の多層配線構造の一つに、上層配線を空
中に形成する所謂エアブリッジ方式が知られている。こ
の方式では、下層配線と上層配線との間が空気（他の気
体若しくは真空を含む）または空気と絶縁膜により分離
されるため８通常用いられる絶縁膜分離に比べて層間容
量が大幅に低減される。このことは特に高速動作をする
集積回路にとって有利であり１例えば高速ＧａＡｓ集積
回路等に適したものとして注目されている。

この様なエアブリッジ方式の多層配線構造においては、
上層配線の空気中に露出する部分の水分等による腐蝕が
信頼性上問題となる。しかし、空中に浮いた状態にある
上層配線の全面をち密な絶縁膜で覆うことは、単に上面
に絶縁膜を堆積するだけではないので技術的に難しい。

このため一般には上層配線材料として化学的に安定なＡ
ｕ等が用いられる。ところが、Ａｕは高価であり、また
微細加工が難しいという難点がある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにエアブリッジ方式の多層配線構造では、上
層配線の表面保護が難しく、また化学的に安定なＡｕな
どの材料を用いると微細加工が難しい、という問題があ
った。

本発明は、この様な問題を解決したエアブリッジ方式の
多層配線構造を持つ半導体装置とその製造方法を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （３題を解決するための手段） 本発明は、エアブリッジ配線構造の半導体装置において
、上層配線の空気中に露出する面を配線材料とは別種の
導体材料膜で覆ったことを特徴とする。

本発明はまた。その様な配線構造を形成するに当たって
、上層配線の空気中に露出する面に選択気相成長法また
は無電解メッキ法によって配線材料とは別種の導体材料
膜を被覆することを特徴とする。

（作用） 本発明によれば、上層配線の表面をその配線材料とは別
種の導体材料膜で覆うことで不動態化するため、上層配
線の材料選択が容易である。例えば１通常の集積回路で
用いられている。安価で加工性に優れたＡＩ７またはＡ
１１合金を上層配線材料として用いることができる。そ
して、上層配線の表面を保護する導体材料膜として化学
的に安定な金属を用いることにより、水分等により腐蝕
を効果的に防止することができる。

また本発明の方法によれば１選択気相成長法または無電
解メッキ法により、比較的容易に空気中に露出する上層
配線表面を不動態化することができる。

（実施例） 以下２本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）（ｂ）は一実施例のＧａＡｓ集積回路の配
線構造を示す。（ａ）（ｂ）は互いに直交する断面であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ−位置の断面である。Ｇａ
Ａｓ基板１には１図では省略したが例えばＭＥＳＦＥＴ
等が集積形成されている。ＧａＡｓ基板１の表面には５
ｉ０２膜２カ形成され、この上に下層配線としてＡｌま
たはＡ４７合金膜を用いた第１層配線３が形成されてい
る。第１層配線３が形成された基板面には、第１層配線
３の表面保護のためＳｉ３Ｎ４膜４が形成されている。

Ｓｉ３Ｎ４膜４に開けたコンタクト孔を介して第１層配
線３に接続された上層配線としての第２層配線５は、や
はりＡｌまたはＡ１合金を用いてエアブリッジ配線構造
をもって形成されている。第２層配線５の空気中に露出
する面は全てＷ膜６により覆われている。

この様な配線構造を得るための製造方法の実施例を次に
第２図（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。素子が形成さ
れたＧａＡｓ基板１を例えば５０００人の５ｉ０２膜２
で覆い、この上に８０００人のＡＩまたはＡ１合金膜を
用いて第１層配線３を形成する。第１層配線３が形成さ
れた基板面には、保護膜として例えば５０００人程度の
Ｓｉ３Ｎ４膜４を形成する（第２図（ａ））。

次に、第１層配線３と第２層配線の接続部に開口を有す
るフォトレジスト・パターン７を形成し。

これをマスクとして用いてＳｉ３Ｎ４膜４をエツチング
して第１層配線３の表面を露出させる（第２図（ｂ））
。フォトレジスト・パターン７は。

エツチング用マスクとしてだけでなく、この後に形成さ
れる第２層配線と第１層配線３の間の距離を決定するス
ペーサとしても用いられるので、そのような観点から膜
厚を決める 必要があり９例えば１．５μｍ程度とする。

この後、フォトレジスト・パターン７を残したまま、１
．５μｍ程度のＡｌまたはＡｌ合金膜をスパッタ法によ
り形成し、この上にフォトレジスト・パターン８を再度
形成して、ＡＲまたはＡＮ合金膜をＣＮｚとＢＣｌ２の
混合ガスを用いた反応性イオンエツチング法により加工
して第２層配線５をパターン形成する（第２図（Ｃ））
。そして、０２プラズマ中で処理してフォトレジスト７
および８を灰化して除去する（第２図（ｄ））。

次に第２層配線５１５の空気中に露出する面を保護する
ため１選択気相成長法によりＷ膜６を形成する（第２図
（ｅ））。具体的な気相成長条件を挙げると１反応容器
内圧力０　、　１　ｔｏｒｒ、基板温度２５０℃とし、
ＷＦ６ガスとＳｉＨ４ガスを共に流量２０　ｃｃ／■１
０で流す。これにより例えば。

２０００人のＷ膜６を第２層配線５の表面にのみ選択的
に形成することができる。Ｗ膜６はＡＩに比べて堅いた
め、上層配線は自重によって変形しに（く、しっかりし
たものとなる。

こうしてこの実施例によれば、上層配線がＡｆＩまたは
へΩ合金膜という微細加工が容易且つ安価な配線材料で
あり６例えば１μｍ幅の微細寸法のエアブリッジ配線を
得ることができる。またその上層配線表面は、化学的に
安定なＷｓにより不動態化して水分等による腐蝕を確実
に防止することができる。表面保護膜であるＷ膜は１選
択気相成長法によって容易に配線金属の露出面全体に形
成することが可能である。即ち第２層配線５の下面にも
、上面あるいは側面と同程度の膜厚のＷ膜が被着する。

またその製造方法は、従来のエアブリッジ配線の製造工
程に選択気相成長を一工程付加するだけであり、製造プ
ロセスを複雑にすることはない。従ってこの実施例によ
れば、信頼性に優れたエアブリッジ配線構造の集積回路
を、容易に実現することができる。

本発明は上記実施例に限られるものではない。

例えば上層配線の表面保護膜の形成法として１選択気相
成長法の他に、無電解メッキ法が有効な方法として用い
られる。例えば、無電解メッキ法により、Ｎｉ＠を上層
配線の露出面に形成して、安定なエアブリッジ配線を得
ることができる。また。

上層配線を保護する導体材料として、Ｔａ、Ｔｉ。

Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｃｕ等他の金属あるいは金属シリサ
イドを用いることができる。上層配線材料としてＡｌ１
またはＡｆＩ合金の他にＣｕ等を用いることも有効であ
る。また実施例では、２層配線の場合を説明したが、３
層以上の多層配線構造にも本発明は有効である。ＧａＡ
ｓ集積回路の他。

Ｓｉその他の半導体を用いた集積回路にも当然本発明を
適用することが可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、安価で加工性に優れ
た配線材料を用いて、空気中に露出する上層配線部分を
化学的に安定な導体材料膜で覆うことによって、信頼性
に優れたエアブリッジ配線構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は２本発明の一実施例のＧａＡｓ１
ａ回路の配線構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（ｅ）
はその製造工程を示す断面図である。 １　・Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、２・５ｉ０２膜、３−・・
第１層配線（下層配線）、４・・・Ｓｉ３Ｎ４膜、５・
・・第２層配線（上層配線）、６・・・Ｗ膜、７，８・
・・フォトレジストパターン。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に、下層配線と上層配線の分離部分
   に気体若しくは真空が含まれる多層配線構造を有する半
   導体装置において、前記上層配線の気体若しくは真空中
   に露出する面を配線材料とは別種の導体材料膜で覆った
   ことを特徴とする半導体装置。
2. （２）上層配線材料がＡｌまたはＡｌ合金であり、上層
   配線を覆う導体材料膜がＷ膜である請求項１記載の半導
   体装置。
3. （３）半導体基板上に、下層配線と上層配線の間に空気
   分離部を含む多層配線を形成する工程と前記上層配線の
   空気中に露出する面に選択気相成長法または無電解メッ
   キ法により配線材料とは別種の導体材料膜を被覆する工
   程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. （４）上層配線材料がＡｌまたはＡｌ合金であり、上層
   配線を覆う導体材料膜がＷ膜である請求項３記載の半導
   体装置の製造方法。