JPS5824948B2 - Manufacturing method of cross-wiring structure - Google Patents

Manufacturing method of cross-wiring structure

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JPS5824948B2
JPS5824948B2 JP52094127A JP9412777A JPS5824948B2 JP S5824948 B2 JPS5824948 B2 JP S5824948B2 JP 52094127 A JP52094127 A JP 52094127A JP 9412777 A JP9412777 A JP 9412777A JP S5824948 B2 JPS5824948 B2 JP S5824948B2
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Japan
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wiring layer
photoresist
layer
cross
lower wiring
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JP52094127A
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内田正夫
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交差配線構造その製造方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for manufacturing a cross wiring structure.

従来、集積回路に形成されている配線層間において、交
差部を含む場合、絶縁膜を介した多層配線構造としてい
る。
Conventionally, when wiring layers formed in an integrated circuit include intersections, a multilayer wiring structure is used with an insulating film interposed therebetween.

すなわち、第1図に示すように、半導体基板1面に被覆
された絶縁層2上に下部配線層3が形成され、この下部
配線層3および前記絶縁層2を被って形成された絶縁膜
4を介して、前記下部配線層3と交差する上部配線層5
が形成されている。
That is, as shown in FIG. 1, a lower wiring layer 3 is formed on an insulating layer 2 covering a surface of a semiconductor substrate, and an insulating film 4 is formed covering this lower wiring layer 3 and the insulating layer 2. The upper wiring layer 5 intersects with the lower wiring layer 3 via
is formed.

ところで、高周波および高速度動作を目的とした集積回
路は、寄生容量を極力減少させる必要があり、上述した
配線構造における交差部はできる限り少なくして設計す
るとともに、前記絶縁膜4は比誘電率の小さい物質(一
般にはS J 02 )を厚く被覆したものを用いるこ
とによってどうしても避けられない交差部における配線
層間の容量を小さくしている。
Incidentally, an integrated circuit intended for high frequency and high speed operation must reduce parasitic capacitance as much as possible, and the wiring structure described above is designed to have as few intersections as possible, and the insulating film 4 has a relative dielectric constant. By using a material coated with a thick material having a small value (generally S J 02 ), the capacitance between wiring layers at unavoidable intersections is reduced.

しかしながら、前記絶縁膜4を厚くすることは、絶縁膜
4自体にクラックが発生する憂いがあり、また膜形成に
おいて長時間を要し、そのとき加える熱により半導体素
子の特性が変化するという欠点がある。
However, increasing the thickness of the insulating film 4 has the disadvantage that cracks may occur in the insulating film 4 itself, that it takes a long time to form the film, and that the heat applied at that time changes the characteristics of the semiconductor element. be.

そして下部配線層3を電気的に絶縁膜4表面に引き出す
ために、前記絶縁膜4にコンタクト孔を形成しなければ
ならないという加工を要していた。
In order to electrically draw out the lower wiring layer 3 to the surface of the insulating film 4, a process is required in which a contact hole must be formed in the insulating film 4.

さらに、下部配線層3の上面に被覆された絶縁膜4は段
差的な盛り上がりが生じ、この盛り上りに交差する土部
配線層5がその段差部において段切れが生ずるのを防止
するため、下部配線層3あるいはこの下部配線層3を被
覆する絶縁膜4の断面をテーパー状に仕上げるなどの配
慮も必要とした。
Further, the insulating film 4 covering the upper surface of the lower wiring layer 3 has a step-like bulge, and in order to prevent the earth wiring layer 5 that intersects this bulge from being broken at the step portion, It was also necessary to take measures such as finishing the cross section of the wiring layer 3 or the insulating film 4 covering the lower wiring layer 3 into a tapered shape.

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すると
共にかかる欠点を除去すべくなされたもので、その目的
は各配線間の容量を小さくすることができるとともにそ
の構造は極めて容易な交差配線構造の製造方法を提供す
ることにある。
In view of the above points, the present invention was made in order to solve such problems and eliminate such drawbacks.The purpose of the present invention is to reduce the capacitance between each wiring, and the structure allows extremely easy crossing. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wiring structure.

このような目的を達成するため、本発明は、絶縁基板上
に第1配線層を形成する工程と、少なくとも上記第1配
線層の一領域を被ってフォトレジストを塗布する工程と
、上記フォトレジストをベーキングすることによって上
記フォトレジストの側面を厚さ方向に沿って円弧状とす
る工程と、このフォトレジストの形成領域部において上
記第1配線層と交差する第2配線層を形成する工程と、
上記フォトレジストを除去する工程とからなるようにし
たものである。
In order to achieve such an object, the present invention includes a step of forming a first wiring layer on an insulating substrate, a step of applying a photoresist to cover at least a region of the first wiring layer, and a step of applying a photoresist to cover at least a region of the first wiring layer. forming a side surface of the photoresist into an arc shape along the thickness direction by baking; forming a second wiring layer that intersects with the first wiring layer in the formation region of the photoresist;
The method includes a step of removing the photoresist.

以下実施例を用いて本発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below using Examples.

第2図は本発明に係る交差配線構造の製造方法によって
得られた交差配線構造の一実施例を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a cross wiring structure obtained by the method for manufacturing a cross wiring structure according to the present invention.

本発明の理解を容易にするため、まず、この第2図につ
いて説明する。
In order to facilitate understanding of the present invention, FIG. 2 will first be explained.

同図において、半導体基板1があり、この表面には絶縁
層2が被覆されている。
In the figure, there is a semiconductor substrate 1, the surface of which is coated with an insulating layer 2.

そして、この絶縁層2上には膜厚約300人のチタン(
Ti)と膜厚約0,5〜1μmの金(Au)との順次積
層による下部配線層3がたとえば図面衣から図面裏にか
けて形成されている。
Then, on this insulating layer 2, a titanium film with a thickness of about 300 mm (
A lower wiring layer 3 is formed by sequentially laminating Ti) and gold (Au) having a film thickness of about 0.5 to 1 μm, for example, from the cover of the drawing to the back of the drawing.

また一方、前記下部配線層3と交差する方向に、膜厚約
300人のチタンと膜厚約0.5〜1μmの金との順次
積層による上部配線層5が形成されており、特に下部配
線層3と上部配線層5との交差部においては、前記上部
配線層5は下部配線層3を円弧状に股かった状態で下部
配線層3と空間的に分離されている。
On the other hand, an upper wiring layer 5 is formed in a direction intersecting the lower wiring layer 3 by sequentially laminating titanium with a thickness of about 300 mm and gold with a thickness of about 0.5 to 1 μm. At the intersection between the layer 3 and the upper wiring layer 5, the upper wiring layer 5 is spatially separated from the lower wiring layer 3 while crossing the lower wiring layer 3 in an arc shape.

以下、このような交差配線構造の製造方法の一実施例を
第3図a”dに示す。
An embodiment of a method for manufacturing such a cross-wiring structure is shown in FIGS. 3a" and 3d.

まず同図aにおいで、半導体基板1表面に形成された絶
縁層2の全域に、膜厚約300人のチタン層と、膜厚約
0.5〜1μmの金層とを順次蒸着等により形成する。
First, in FIG. 1A, a titanium layer with a thickness of approximately 300 μm and a gold layer with a thickness of approximately 0.5 to 1 μm are sequentially formed by vapor deposition over the entire area of the insulating layer 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 1. do.

そして、このように形成された積層金属層を周知のフォ
トエツチング方法により、所定パターンの下部配線層3
を形成する。
Then, the laminated metal layer thus formed is etched into the lower wiring layer 3 in a predetermined pattern by a well-known photoetching method.
form.

図において前記下部配線層3は紙面衣から紙面裏にかけ
て形成されている。
In the figure, the lower wiring layer 3 is formed from the surface of the paper to the back of the paper.

その後、下部配線層3を含んで絶縁層2上にフォトレジ
スト6(たとえばAZ−1350J)を厚さ約3〜4μ
mになるように塗布し、前記下部配線層3を充分被覆す
るに足るフォトレジスト6のみを残して、他を写真蝕刻
法で除去する。
After that, a photoresist 6 (for example, AZ-1350J) is applied to a thickness of about 3 to 4 μm on the insulating layer 2 including the lower wiring layer 3.
Then, only the photoresist 6 sufficient to fully cover the lower wiring layer 3 is left, and the rest is removed by photolithography.

次に前記フォトレジスト6を150〜180℃でポスト
ベーキングを行う。
Next, the photoresist 6 is post-baked at 150 to 180°C.

このようにすれば、前記フォトレジスト6は軟化しこの
とき生ずる表面張力によって、フォトレジスト6は、同
図すに示すように、その側面が厚さ方向に沿って円弧状
になる。
In this way, the photoresist 6 is softened, and due to the surface tension generated at this time, the side surfaces of the photoresist 6 become arcuate along the thickness direction, as shown in the figure.

その後、前記フォトレジスト6を含んで絶縁層2の全域
に、膜厚約300人のチタン層と膜厚約0.5〜1μm
の金層とを順次蒸着等により形成する。
After that, a titanium layer with a thickness of about 300 and a thickness of about 0.5 to 1 μm is applied to the entire area of the insulating layer 2 including the photoresist 6.
gold layer and the like are sequentially formed by vapor deposition or the like.

そして、このように形成された積層金属層を周知のフォ
トエツチング方法により、所定パターンの上部配線層5
を形成する。
Then, the laminated metal layer thus formed is etched into the upper wiring layer 5 in a predetermined pattern by a well-known photoetching method.
form.

この場合、積層金属層の形成の際に受ける輻射熱は、前
記ポストベーキングに要する熱よりもその温度が低いた
め、フォトレジスト6は再び軟化することなくその形状
はそのまま保持され、上部配線層5は同図Cに示すよう
に、下部配線層3との交差部において、円弧状の基部5
aを有して股がるようになる。
In this case, the temperature of the radiant heat received during the formation of the laminated metal layer is lower than the heat required for the post-baking, so the photoresist 6 does not soften again and maintains its shape, and the upper wiring layer 5 As shown in FIG.
It begins to straddle itself with a.

次に適当な除去液に浸すことによって前記フォトレジス
ト6を全て除去する。
Next, the photoresist 6 is completely removed by immersing it in a suitable removal solution.

このようにすることによって上部配線層5は同図dに示
すように円弧状の基部5aを有して下部配線層3に股か
り、上部配線層5と下部配線層3は空気層を介して絶縁
されるようになる。
By doing this, the upper wiring layer 5 has an arc-shaped base 5a and crosses over the lower wiring layer 3, as shown in FIG. Becomes insulated.

: このように構成した本発明の交差配線構造の製造方
法によって得られた交差配線構造によれば、下部配線層
3と上部配線層5との絶縁は空気層を介してなされ、こ
の空気層の比誘電率はほぼ1と極めて小さく、また交差
部における上部配線層5と下部配線層3との間隔を数μ
m以上にできるので各配線層の容量は従来の1/10以
下にすることができ、高周波および高速度動作を目的と
する集積回路の交差配線に好ましいものとなる。
According to the cross wiring structure obtained by the method for manufacturing a cross wiring structure of the present invention configured as described above, insulation between the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 5 is achieved through the air layer, and the insulation between the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 5 is achieved through the air layer. The dielectric constant is extremely small, approximately 1, and the distance between the upper wiring layer 5 and the lower wiring layer 3 at the intersection is several microns.
m or more, the capacitance of each wiring layer can be reduced to 1/10 or less of the conventional capacitance, which is preferable for cross-wiring of integrated circuits intended for high-frequency and high-speed operation.

また、製造工程中において下部配線層3および上部配線
層5との絶縁に要するフォトレジスト6は塗布により形
成し、その後ポストベーキングするだけであることから
、半導体素子の特性を変化させる熱処理を必要とせず、
さらに下部配線層3と上部配線層5とは交差部において
重ねられるのみで、電極引き出し部は絶縁層2上で取り
出せることから、従来のように絶縁層に下部配線層の引
き出しのコンタクト孔を設ける必要はなくなる。
In addition, during the manufacturing process, the photoresist 6 required for insulation from the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 5 is formed by coating and then post-baked, which does not require heat treatment that changes the characteristics of the semiconductor element. figure,
Furthermore, since the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 5 are only overlapped at the intersection, and the electrode extension part can be taken out on the insulating layer 2, a contact hole for drawing out the lower wiring layer is provided in the insulating layer as in the conventional method. There will be no need.

また、下部配線層3を被うフォトレジスト6は塗布後の
ポストベーキングでその側面が厚さ方向に沿って円弧状
になる(第3図C参照)ので、上部配線層5を形成する
際、段差部における段切れが生ずる憂いがなくなり、ま
たこのフォトレジスト6面に形成され、前記下部配線層
3と交差する上部配線層5は、前記フォトレジスト6を
除去した後、円弧状の基部を有して下部配線層5に股が
っているため、たとえば超音波洗浄、スピンナーによる
遠心力、熱膨張等の外的衝撃に対して大きな機械的強度
を有するようにできる。
In addition, since the side surfaces of the photoresist 6 covering the lower wiring layer 3 become arcuate along the thickness direction during post-baking after coating (see FIG. 3C), when forming the upper wiring layer 5, There is no need to worry about step breaks occurring at step portions, and the upper wiring layer 5 formed on the surface of the photoresist 6 and intersecting the lower wiring layer 3 has an arcuate base after the photoresist 6 is removed. Since it extends over the lower wiring layer 5, it can have a large mechanical strength against external impacts such as ultrasonic cleaning, centrifugal force caused by a spinner, and thermal expansion.

本実施例では、下部配線層3を被うフォトレジスト6は
、塗布工程後、写真蝕刻方法により形成するものである
が、その後再び新たにフォトレジストを塗布し、写真蝕
刻方法を行うことによって断面が段差状になったピラミ
ッド形のフォトレジストを形成し、その後ポストベーキ
ングを行なつてもよい。
In this embodiment, the photoresist 6 covering the lower wiring layer 3 is formed by photolithography after the coating process, but after that, a new photoresist is coated and the cross section is formed by photolithography. Alternatively, a pyramid-shaped photoresist having a stepped structure may be formed, and then post-baking may be performed.

このようにすることにより下部配線層3と上部配線層5
との離間距離を大きくすることができるようになる。
By doing this, the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 5
This makes it possible to increase the separation distance between the two.

才た本実施例ではフォトレジスト6を形成する場合、下
部配線層3の全域にかけて充分被うようにしているが、
これに限定されることはなく、上部配線層5との交差部
における下部配線層3の領域のみにフォトレジスト6を
形成してもよい。
In this embodiment, when the photoresist 6 is formed, it is made to sufficiently cover the entire area of the lower wiring layer 3.
The photoresist 6 is not limited to this, and the photoresist 6 may be formed only in the region of the lower wiring layer 3 at the intersection with the upper wiring layer 5.

この場合、前記フォトレジスト6の形成後に形成する蒸
着金属層が前記フォトレジスト6から露出されている下
部配線層3上に堆積されるが、その後、前記蒸着金属層
を厚さ方向に対するエツチングを精度よくやることによ
って、下部配線層3と上部配線層5とを所定パターン通
りに形成することができる。
In this case, a vapor-deposited metal layer formed after the formation of the photoresist 6 is deposited on the lower wiring layer 3 exposed from the photoresist 6. After that, the vapor-deposited metal layer is etched in the thickness direction with precision. By doing this well, the lower wiring layer 3 and the upper wiring layer 5 can be formed in a predetermined pattern.

さらに本実施例では集積回路における交差配線について
述べたものであるが、集積回路に限定されることはなく
、一般の交差配線(特に微細加工細線)全てに応用する
ことができる。
Furthermore, although this embodiment describes cross wiring in an integrated circuit, it is not limited to integrated circuits, and can be applied to all general cross wiring (particularly microfabricated fine wires).

以上述べたように、本発明に係る交差配線構造の製造方
法によれば、客配線層間の容量を小さくすることができ
るとともにその製造は極めて容易にできる。
As described above, according to the method for manufacturing a cross wiring structure according to the present invention, the capacitance between customer wiring layers can be reduced and the manufacturing thereof can be made extremely easy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の交差配線構造の一例を示す構成図、第2
図および第3図aないしdはそれぞれ本発明に係る交差
配線構造の製造方法によって得られた交差配線構造およ
び交差配線構造の製造方法の一実施例を示す構成図であ
る。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・絶縁層、3
・・・・・・下部配線層、4・・・・・・絶縁膜、5・
・・・・・上部配線層、6・・・・・・フォトレジスト
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a conventional cross-wiring structure;
3A to 3D are block diagrams showing an embodiment of a cross wiring structure obtained by the method for manufacturing a cross wiring structure according to the present invention and a method for manufacturing the cross wiring structure, respectively. 1... Semiconductor substrate, 2... Insulating layer, 3
... lower wiring layer, 4 ... insulating film, 5.
. . . Upper wiring layer, 6 . . . Photoresist.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 絶縁基板上に第1配線層を形成する工程と、少なく
とも前記第1配線層の一領域を被ってフォトレジストを
塗布する工程と、前記フォトレジストをベーキングする
ことによって前記フォトレジストの側面を厚さ方向に沿
って円弧状とする工程と、このフォトレジストの形成領
域部において前記第1配線層と交差する第2配線層を形
成する工程と、前記フォトレジストを除去する工程とか
らなることを特徴とする交差配線構造の製造方法。
1. A step of forming a first wiring layer on an insulating substrate, a step of applying a photoresist covering at least a region of the first wiring layer, and a step of baking the photoresist to increase the thickness of the side surface of the photoresist. The step of forming a circular arc along the horizontal direction, the step of forming a second wiring layer that intersects with the first wiring layer in the area where the photoresist is formed, and the step of removing the photoresist. A method for manufacturing a distinctive cross-wiring structure.
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JPS5428583A JPS5428583A (en) 1979-03-03
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