JPH03280450A

JPH03280450A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH03280450A
Application number: JP7882490A
Authority: JP
Inventors: Tomotoshi Inoue; 井上　智利; Kenichi Tomita; 健一冨田; Toshiyuki Terada; 俊幸寺田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-29
Filing date: 1990-03-29
Publication date: 1991-12-11
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2951998B2

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、半導体装置に係わり、特にエアブリッジ配線
に関する。

（従来の技術）最近の半導体技術は目ざましく、半導体基板上の素子の
高集積化のみならず、その動作の高速化をも達成する方
向で技術が進歩している。

しかしながら、素子の動作が高速になってくると、半導
体基板上に形成された電極とこれと電気的に接続されて
いない配線の間の容量が無視てきなくなる。すなわち、
一般に、この部分での遅延時間τはτ−ＣＲ（Ｃは配線
の寄生容ｆｆｉ、　Ｒは配線抵抗）で与えられるが、素
子の動作が高速化しても、この遅延時間τは変わらなく
、回路全体の動作速度はそれ程向上しないので、前述し
た容量Ｃを小さくし、前記遅延時間τを小さくする必要
がある。

この寄生容量は、一般に配線間（若しくは、下地との間
）の絶縁材料の誘電率と比例関係にある擬ので、通常の絶縁票より誘電率の低い気体で構成すれば
よい。このような構成にしたものがエアブリッジ配線で
あり、電極間を結ぶ配線は橋状に形成される。

しかしながら、このエアブリッジ配線には、いくつかの
欠点がある。まず、１つに、強度的な問題がある。この
問題を説明するため、第８図に従来のエアブリッジ配線
の構成を示す概略図を示す。

１？、　８　図（ａ）は従来の一層のエアブリッジ配線
の概略図である。この図に示すように基板６１上には、
電極６２ｅ　、　６４が形成されており、この電極上に
は、それぞれ支持柱６６ａ及び６６ｂが柱状に形成され
ている。これらの支持柱ｆｉ６ａ　、　８６ｂに支えら
れる状態で、前記電極６２ｅ　、　ｆｉ４間を結ぶエア
ブリ・ソジ配線６６が前記基板６１に沿って「くの字」
状に設けられている。つまり角部Ａで方向が変わってい
る。

この配線６Ｂがくの字状になっている理由は、この図に
示されていない別の配線が前記電極６２ｅ及び６４の間
に設けられており、これらの電極を直線状に結びつける
配線を設けることができないからである。実際に、この
ような場合は多くあり、配線を「くの字」状にすること
はよくあることである。

ところが、この構成を有するエアブリッジ配線は、前記
支持柱６６ａと６６ｂを結ぶ軸のまわりのモーメントが
大きくなるため、下方に落下し、（図の矢印方向）下層
に形成された接触してはいけない電極［ｉ３ｄなどの電
極や別の配線（図示しない。）と短絡してしまう問題が
ある。

また、第８図（ｂ）は２層のエアブリッジ配線の概略図
である。この図で第８図（ａ）と同一の部分には同一の
符号を符して示し、詳細な説明は省略する。この図に示
すように基板６１上の電極６２ｅ。

６４にそれぞれ設けた支持柱６６ａ　、　８８ｂの上端
からは、下層配線６６及び上層配線６８がそれぞれ延び
、これらの配線は柱状の接続部６８ａにより結合させら
れている。つまり、６８ａで配線の方向が変わっている
。この場合も前記支持柱６［ｉａとＳｅｃ及び６８ｂと
を結ぶ軸のまわりのモーメントが大きくなるため前述し
た問題が生ずる。

また金属からなる配線自身に内部応力が存在することか
ら生ずる問題がある。次にこの問題について説明する。

前述した内部応力には、まず第一に配線の製造工程から
生ずる内部応力がある。

般に配線は次のようにして形成される。すなわち、スパ
ッタリング、抵抗加熱真空蒸着、　ＣＶＤ法、電子ビー
ム蒸着、メツキ等の方法を用い、基板上に薄膜をエツチ
ングして配線は形成される。このそれぞれの段階で応力
は発生し、形成される配線にはすくなからず引張りまた
は圧縮の内部応力が残ってしまう。

第二に、形成された配線に電流を流す際に生ずる内部応
力がある。この場合は、この配線が発熱するため、前記
配線内には、熱応力（内部応力）が発生する。

このようにして、配線内に内部応力が存在すると次のよ
うな問題が生ずる。すなわち、エアブリッジ配線は、特
に支持柱により固定される基板上の領域が限られており
前述した内部応力により、配線には上方は下方への「そ
り」等の変形が起こりやすい。特に前述した配線におい
て支持柱から遠い位置にある、配線の方向が変わる角部
では、前述した上方又は下方への「そり」等の変形が生
ずる。

（発明が解決しようとする課題）このように隣接した配線の位置関係の諸事情から、配線
の方向が変わる角部を有するエアブリッジ配線が設けら
れる場合、この配線を支持する２つの支持柱を結ぶ軸の
まわりのメーメントが大きくなるため、前記配線が下方
に落下し、下層に形成された接触してはいけない電極や
別の配線と短絡してしま丈問題があった。

さらに、配線内に存在する内部応力により、特に支持柱
から遠い位置にある配線の方向が変わるス角部では上方”＋を下方への「そり」等の変形が極めて
起こりやすい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、エアブ
リッジ配線の信頼性を向上させた半導体装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は基板上に形成された電極を電気的に接続するた
め、前記基板と接触せずにこの基板に沿って形成され、
その形成される方向が変わる角部を有する配線と、前記
基板と接触せずにこの基板に沿って形成され、その一端
が前記角部と結合され、それ自身には電流が流れない導
体層と、前記基板上に設けられ、この導体層の他端と結
合され、前記角部を支持する支持体とからなる半導体装
置を提供する。

また、本発明は基板上に形成された電極間を電気的に接
続して設けられたエアブリ・ソジ配線と、このエアブリ
ッジ配線の途中箇所に結合して設けられた穴長配線と、
この大喪配線を前記結合部から離れた箇所で支持する基
板上に設けられた支持部とを備えたことを特徴とする半
導体装置を提供する。

また、本発明は基板上に形成された電極間を電基板上に
設けられた前記エアブリッジ配線を支持する電気的に穴
長な支持部とを備えたことを特徴とする半導体装置を提
供するものである。

（作用）本発明の半導体装置によれば、支持体が導体層を介し、
て、配線の角部を支持するので、この角部がこの４午舎
配線に生ずるモーメントにより、シ落下したり前記配線に存在する内部応力により上てはい
けない電極や配線と短絡することはない。

さらに、導体層には電流が流れないので、この前記配線
の温度上昇は抑えられ、熱応力は−小さくなり、従って
、これによる角部における上方又は下方への「そり」等
の変形は起こりにくくなる。

また、所望により角部に電気的に穴長な支持部を設ける
ことも可能である。

（実施例）以下、本発明による半導体装置の実施例を図面を用いて
詳細に説明する。

第１の実施例第１図は本発明２よる半導体装置の第１の実施例の構成
を示す概略図である。この図に示すように、半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板６１にはＭＥＳＦ”ＥＴが形成されてｈ　＋いる。即ち、図示した様に、母　型ソース、ドレイン６
２ａ　、　６２ｂ　、　６３ａ　、　６３ｂが設けられ
、ソース。

ドレイン間には、ｎ型チャネル６２ｃ　、　８３ｃが形
成されている。ソース、ドレイン上には、電極、例えば
Ａ％Ｃ；ｅ合金層６２ｄ　、　６２ｅ　、　８３ｄ　、
　６３ｅが形成され、チャネル上にはゲート電極例えば
ＩＮＮ１３４４゜６３ｒが形成されている。また、図示
されている様に他の素子（例えばλＩＥｓＦＥＴ）の電
極６４がＡ＋Ｇｅ合金層で設けられている。ここでは１
つの電極６４が便宜的に示されている。更に、半絶縁性
ＧａＡｓ基板６■の層６５は電気的に意味のないダミー
の電極である。

この基板上にはエアブリッジ配線が設けられている。こ
のエアブリッジ配線は、電極が流れる素子電極８２ｅ　
、　６４間を架橋して設けられ、配線部６６はくの字型
に折れ曲がり、支持柱６６ａ　、　６６ｂは電極を構成
している。角部Ａには導体層（大喪配線）６７が結合し
一体構造となっている。この導体層６７は支持柱［ｉ７
ａで支えられている。導体層６７は電流を流さない。

尚、エアブリッジ配線の配線部６６、導体層６７、支持
柱Ｇｆｌｉａ　、　６６ｂ　、　６７ａは＾遁であり、
同時形成されている。

この構造のエアブリッジ配線であれば、前記支持柱６７
ａは、前記角部Ａを前記導体層６７を介して、支持する
ので、前記角部Ａが、前記配線６６に生ずるモーメント
により落下したり、この配ｆｊ１６６に存在する内部応
力により上方又は下方への「そり」等の麦形を生ずるこ
とはない。従って、下層に形成された接触してはいけな
い電極６３ｄ−ｒなどの電極や別の配線（図示しない）
と短絡することはない。さらに、前記導体層６７では、
電流が流れないので、電流による発熱はなくこの部分６
７以外の配線６６で発熱する熱がこの部分６７から放散
される。

このため前記配線６６の温度上昇は抑えられ、熱応力は
小さくなり、従って、これによる前記角部Ａにおける上
方又は下方への「そり」等の変形は起こりにくくなり、
短絡も起こりにくくなる。さらにまた、前記支持柱６７
ａは電極や配線が形成されていない基板表面部であれば
どこに設けてもよく状況に合わせて適宜、設置位置を決
めればよい。

次に前述した実施例の効果を確かめるための短絡試験の
結果を図面を用いて説明する。

第３図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ直線状のエアブリ
ッジ配線のテストパターンのレイアウト図及びその長手
方向の断面図である。

第３図（ａ）に示すエアブリッジ配線の構造を簡単に説
明すると、基板２０上に下層の電極、配線２１゜２２が
形成されている。この電極２１と電極２２の上にはそれ
ぞれ支持柱２１ａ及び２２ａが設けられ、これらはエア
ブリッジ配線２５により電気的に接続される。この時、
前記電極２１と前記電極２２間の距離が長いためこれら
の間の基板上に電気的に意味のないダミーの電極２３を
設け、この上に支持柱２３ａを間隔して設け、前記エア
ブリッジ配線２５を支える。

又、前記エアブリ・！ジ配線２５の下には、短絡しては
いけない電極または配線２４が設けられている。

第３図（ｅ）は前述したエアブリッジ配線が支持柱２１
ａ　、　２２ａ　、　２３ａ部及びその間の部分で９０
℃方向ヲ変えたテストパターンのレイアウト図であり、
第３図（ａ）と同一の部分には同一の符号を付して示す
。この様なテストパターンを配線に沿った支ふ持柱間の距ＭＬ２を変形させて形成しエアブリッジ配線
２５と、電極または配線２４の間の短絡試験を行なった
。なお、ここで、前記配線２５はＬ２／２の間隔で方向
が変わるようにした。第３図（ａ）に示す直線のエアブ
リッジ配線の場合は、Ｌが約２００μｍでも短絡が起こ
らずエアブリッジ配線を空中に支持することができた。

しかしながら、第３図（Ｃ）に示す方向の変わるエアブ
リッジ配線の場合は、支持柱間の距ＭＬ２を第３図（ａ
）に示す悶エアブリッジ配線の支持柱間の距ＭＬと等しくなるよう
に、例えば２００μｍの間隔で設けても、前記エアブリ
ッジ配線２５の角部２５ａでは落下がみられ前記電極ま
たは配線２４と短絡してしまった。又、前記角部２５ａ
では直線部に比べはるかに落下しゃすく、エアブリッジ
配線形成の直後は、短絡が見られな（とも、外部から物
理的な衝撃を与えると落下し、短絡が起こることが非常
に多かった。

これに対し、第４図（ａ）は第１図に示した実施例のテ
ストパターンのレイアウト図である。第４図（ａ）にお
いて第３図（Ｃ）と同一の部分には同一の符号を付して
示し、詳細な説明は省略する。なお、第１図に示す支持
柱Ｇ７ａに対応する支持柱を一和牟噂３１ａとする。

この様なテストパターンを配線に沿った支持柱間の距離
Ｌ３を変化させて形成し、エアブリッジ配線２５と電極
または配線２４の間の短絡試験を行った。また、この場
合も、前記配線２５はＬ３／２の間隔で方向が変わるよ
うにした。

このテストパターンでは、Ｌ３が約２００ｕｍでも短絡
が起こらず、前記エアブリッジ配線２５を空中に支持す
ることができた。

このことから、前述した支持柱３１ａは、前記エアブリ
ッジ配線２５の落下やそりから生ずる短絡の問題を効果
的に解決したことがわかる。

第２の実施例第５図は、本発明による半導体装置の第２の実施例の構
成を示す概略図である。この図において、第８図と同一
の部分には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略
する。

この実施例装置が第１図に示した実施例装置と異なるの
は、上層のエアブリッジ配線６８及び支持柱Ｈ１Ｈｉ６
８ａ　、　６８ｂ　ｌ：よッテ第１図ノ配線の一部を置
換えたことである。この構造を有するエアブリッジ配線
であれば、前記支持柱６７ａが、前記下層配線６７を支
持し、さらに、接続部６８ａを介した第１の実施例と同
様の効果がいえる。

第３の実施例第７図は、本発明による半導体装置の第３の実施例の構
成を示す概略上面図である。この図で示す実施例装置は
セミカスタムＩＣにエアブリッジ配線を用いたものであ
る。まず、本実施例のセミカスタムＩＣに用いられるス
タンダードセルのレイアウトを説明する。

第７図に示すようにこのレイアウトによれば、基本とな
るセル５０が一列に並べられその列間に、配線を走らせ
るトラック５が設けられる。そして、このトラック５■
に沿ってお互いが平行になるように実線で示す上層のエ
アブリッジ配線５２が設けられ、この上層のエアブリッ
ジ配線５２と垂直方向に、点線で示す下層のエアブリッ
ジ配線５３が設けられる。

これらの上層のエアブリッジ配線５２及び下層のエアブ
リッジ配線５３は、それぞれ支持柱５４（図の峠のエア
ブリッジ配線５３とは接続部５６（第５図における接続部６
８８　％と同じ。）により９０℃の角度で結合されてい
る。さらに、この接続部５６から前記上層のエアブリッ
ジ配線５２及び前記下層のエアブリッジ配ｔ９１５３を
延長したところには、それぞれ、前記支持柱５４及び前
記支持柱５５の中の一部である支持柱５４ａ及び５５ａ
が電気的に意味のないダミーの電極上に設けられ、これ
により前記上層のエアブリッジ配線５２及び前記下層の
エアブリッジ配線５３は支持されている。

以下のようなレイアウトであれば、前記上層のエアブリ
ッジ配線５２及び前記下層のエアブリッジ配線５３は空
中に支持されるとともにこれらの延長部分で熱の放散の
効果があるため、第１の実施例と同様の効果がいえる。

なお、この実施例において、上層の配線５２または下層
の配線５３を延長したところに新たな支持柱← ５４ａ及び５５を設けたが、前記接続部５６直下に支持
柱を設け、これらの配線５２．５３を支持するようにし
てもよい。また、第１．２．３の実施例で、穴長配線及
びその支持柱はエアブリッジ配線の直線延長部にある必
要は必ずしもなく、エアブリッジ配線の角部を支点にし
て任意の方向に配設することができる。さらにまた、配
線に使われる材料は、金、銀、銅、アルミニウム等の金
属などの電気伝導度の大きな材料であれば何でもよい。

特に、ロジウムのような、「そり」の大きい材料にば本
発明の半導体装置は有効である。

次に第２図に第１図に示した実施例装置の他の例を示す
。第２図において第１図と同一の部分には同一の符号を
付して示し、詳細な説明は省略する。第１図と異なるの
は、基板６１上に形成された電気的意味のないダミーの
電極８ｏの上に支持柱８１（金属）を設け、角部Ａを直
接支持するようにした点である。

また、実施例装置で猛前記角部Ａの下層に秩電極や配線
が設けられている場合には、電気的短絡の問題のため、
金属からなる支持柱をこれらの電極や配線上に設けるこ
とができない。

この場合には金属のがわりに、絶縁材料を支持柱の材料
に用いればよい。

第４図（ｂ）は角部に支持柱を設けた例を示す。

３２ａが支持柱であり角部を支えている。

第６図は第２図の装置の変形例の構成を示した概略図で
ある。第５図と同様に、上層のエアブリッジ配線６８及
び支持柱６８ａ　、　６８ｂにより一部が置き換えられ
ている。

［発明の効果］以上のように本発明の半導体装置であれば、配線が落下
したり、上方または下方への「そり」等の変形を生ずる
ことがないので、この配線の下層に形成された接触して
はいけない電極や配線と短絡することはない。

さらに、この配線に生ずる熱応力を小さくできるので、
これにより前述した「そり」等の変形は起こりにくくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による半導体装置の第１の実施例の構
成を示す概略図、第２図は、前記第１図に示す実施例装
置の変形例の構成を示した概略図、第３図は前記第１の
実施例装置の短絡に対する効果を説明するため、従来の
半導体装置の短絡試験を説明する説明図、第４図は、前
記第１の実施例装置の短絡に対する効果を説明する説明
図、第５図は本発明による半導体装置の第２の実施例の
構成を示す概略図、第６図は前記第２図に示す実施例装
置の変形例の構成を示す概略図、第７図は本発明による
半導体装置の第３の実施例の構成を示す概略上面図、第
８図は従来のエアブリッジ配線の構成を示す概略図であ
る。６１、２０−・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、６２ａ　、　
Ｈｂ　、　Ｂ３ａ　、　６３ｂ−ｎ＋型ソース。ドレイン、６２ｃ　、　６３ｃ・・・ｎ型チャネル、２− 赫ｄ　、　６２ｅ　、　６３ｄ　、　８３ｅ−ＡｕＧｅ
合金層、６Ｈ、６３ｆ−ＩＮ層　（ゲート電極）、６４
・・・他の素子の電極、６５、８０．２３−・・ＡｕＧｅ合金層（？［Ｓ気的に
意味のないダミーの電極）６６・・・配線部（エアブリ
ッジ配線）、６８ａ　、　ｌ１ｉ６ｂ　、　６６ｃ　−
・・電極、５４ａ　、　５５ａ・・・支持柱、Ａ、２５ａ・・・角部、８８、５２・・・上層のエアブリッジ配線、［ｉ８ａ　
、　５Ｂ・・・接続部（支持柱）、２１、２２・・・電
極、２４・・・短絡してはいけない電極または配線、２５・
・・エアブリッジ配線、５０・・・基本となるセル、５１・・・トラック、５３・・・下層のエアブリッジ配線。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に形成された電極を電気的に接続するため
、前記基板と接触せずにこの基板に沿って形成され、そ
の形成される方向が変わる角部を有する配線と、前記基
板と接触せずにこの基板に沿って形成され、その一端が
前記角部と結合されそれ自身には電流が流れない導体層
と、前記基板上に設けられ、この導体層の他端と結合さ
れ、前記角部を支持する支持体とからなる半導体装置。
（２）基板上に形成された電極間を電気的に接続して設
けられたエアブリッジ配線と、このエアブリッジ配線の
途中箇所に結合して設けられた穴長配線と、この穴長配
線を前記結合部から離れた箇所で支持する基板上に設け
られた支持部とを備えたことを特徴とする半導体装置。
（３）基板上に形成された電極間を電気的に接続して設
けられたエアブリッジ配線と、このエアブリッジ配線の
配設方向が変わる角部の基板上に設けられた前記エアブ
リッジ配線を支持する電気的に穴長な支持部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置。