JPS6119115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所要の基板上に少くとも第１層配線
層及び第２層配線層が立体交叉して形成されてい
る構成を有する交叉配線装置の製造するための方
法に関し、特に半導体集積回路装置を製造する場
合に適用して好適なものである。

交叉配線装置として、従来、第１図に示すよう
に、基板１上に第１層配線層２が形成され且つそ
の第１層配線層２を埋設して延長している絶縁層
３が形成され、そして、この絶縁層３上に第１層
配線層２と立体交叉して延長している第２層配線
層４が形成されている構成を有するものが提案さ
れている。

しかしながら、このような交叉配線装置の場
合、第１層配線層２及び第２層配線層４間には、
それらが立体交叉している領域５において静電容
量を形成しているが、この場合、第１層配線層２
及び第２層配線層４が、それら立体交叉している
領域５においても、絶縁層３を介して延長し、一
方、絶縁層３が、一般に、空気に比し大きな比誘
電率を有するので、第１層配線層２及び第２層配
線層４間に形成している静電容量が大である。こ
のため、このような第１層配線層２及び第２層配
線層４を用いて接続されている電気回路の動作速
度を高速化するのに一定の限度を有していた、と
いう欠点を有していた。

また、従来、第２図に示すように、基板１上
に、第１層配線層２が形成され且つ第２層配線層
４が第１層配線層２を上側より跨いだ態様を以つ
て立体交叉して形成されている構成を有する交叉
配線装置も提案されている。

このような交叉配線装置の場合、第１層配線層
２及び第２層配線層４が、それらの立体交叉して
いる領域５において、第１図で上述した従来の交
叉配線装置の場合のように、絶縁層を介して延長
しているのではなく、空気を介して延長している
ので、第１層配線層２及び第２層配線層４間に、
それらが立体交叉している領域５において、静電
容量を形成しているとしても、その静電容量が、
第１図の場合に比し小である。

しかしながら、第２層配線層４を、第１層配線
層２と立体交叉している領域５において、彎曲乃
至折曲して形成する必要があり、このため、第２
層配線層４を形成するのに困難を伴うという欠点
を有していた。

また、第２層配線層４を、強度上、厚い厚さに
する必要があり、そして、そのようにすれば第２
層配線層４を微細な幅に形成するのに困難を伴
い、よつて、第２層配線層４の占める面積を小と
するのに一定の限度を有し、従つて、第２層配線
層４の多数を高密度に形成することができない、
などの欠点を有していた。

よつて、本発明は、上述した欠点のない交叉配
線装置を製造するための新規な製法を提案せんと
するものである。

まず、本発明による交叉配線装置の製法の理解
を容易ならしめるため、本発明による交叉配線装
置の製法によつて製造することができる交叉配線
装置の実施例を述べよう。

第３図〜第５図は、本発明による交叉配線装置
の製法によつて製造される交叉配線装置の実施例
を示し、第１図及び第２図との対応部分には同一
符号を附して示す。

第２図〜第５図に示す交叉配線装置の実施例
は、次に述べる構成を有する。

すなわちSi、GaAsなどでなる半導体基板など
の基板１上に、Al層、Ti層、Ti層及びAu層の積
層、Pt層及びAu層の積層、Mo層及びAu層の積
層などでなる第１層配線層２が、蒸着、スパツタ
リング法などによつて、厚さ例えば0.3〜1.0μ
ｍ、幅例えば１〜20μｍに形成されている。

また、基板１上に、第１層配線層２を埋設して
延長している、SiO₂、Si₃N₄、AlN、Al₂O₃などで
なる絶縁層３が、スパツタリング、蒸着、CVD
法などによつて、厚さ例えば0.5〜５μｍに形成
されている。

一方、絶縁層３上に、第１層配線層２と立体交
叉して延長している第１層配線層２と同様の第２
層配線層４が、第１層配線層２と同様に形成され
ている。

また、絶縁層３が、第１層配線層２及び第２層
配線層４が立体交叉している領域５において、第
１層配線層２をその相対向する両側面２ａ及び２
ｂまで外部に臨ませる窓６を形成すべく、且つ第
２層配線層４が窓６内の空気を介してのみ第１層
配線層２と対向して延長すべく、基板１上から除
去されている。

以上が、本発明による交叉配線装置の製法によ
つて製造し得る交叉配線装置の一例構成である。

このような構成によれば、第１層配線層２及び
第２層配線層４が、絶縁層３を用いているとして
も、それらが立体交叉している領域５において、
第１図で上述した従来の交叉配線装置の場合のよ
うに絶縁層３を介して延長しているのではなく、
空気を介して延長しているので、第１層配線層２
及び第２層配線層４間に、それらが立体交叉して
いる領域５において、静電容量を形成していて
も、その静電容量が、第２図で上述した従来の交
叉配線装置の場合と同様に、第１図の場合に比し
十分小である。

従つて、第１層配線層２及び第２層配線層４を
用いて接続されている電気回路の動作速度を、第
１図の場合に比し格段的に高速化し得る、という
特徴を有する。

また、第３図〜第５図に示す交叉配線装置の場
合、第１層配線層２及び第２層配線層４が、それ
らが立体交叉している領域５において、第２図で
上述した従来の交叉配線装置の場合と同様に、空
気を介して延長しているとしても、この場合、第
２層配線層４を、第１層配線層２と立体交叉して
いる領域５において、彎曲乃至折曲させる必要が
なく、このため、第２層配線層４を、第２図の場
合に比し容易に形成し得るとともに、必要な厚さ
を以つて薄く、且つ微細な幅に形成し得、また、
このため、第２層配線層４の占める面積を小とし
得るので、必要に応じて、第２層配線層４の多数
を高密度に形成することができる、などの特徴を
有する。

以上で、本発明による交叉配線装置の製法によ
つて製造することができる交叉配線装置が明らか
となつた。

次に、第３図〜第５図で上述した交叉配線装置
の製造することができる本発明による交叉配線装
置の製法の第１の実施例を述べよう。

第６図〜第１９図に示す本発明による交叉配線
装置の製法の第１の実施例は、次に述べる順次の
工程をとつて、第３図〜第５図で上述したと同様
に交叉配線装置の製造する。

すなわち、第６図に示すように、平らな主面を
有する基板１が予め用意され、そして、第７図Ａ
及びＢに示すように、基板１上に、蒸着、スパツ
タリング法などのそれ自体は公知の方法によつ
て、２本の第１層配線層２及び２′を形成する。

次に、第８図に示すように、基板１上に、スパ
ツタリング、蒸着、CVD法などのそれ自体は公
知の方法によつて、第１層配線層２及び２′を埋
設して延長している例えばSiO₂、Si₃N₄、AlN、
Al₂O₃などでなる絶縁層３を形成する。

次に、第９図Ａ及びＢに示すように、絶縁層３
上に、第１層配線層２の所要の領域に対応する領
域において、第１層配線層２の幅D₁に比し僅か
に広い幅D₂を有する窓１１を穿設している、例
えばフオトレジスト材でなるマスク層１２を、そ
れ自体は公知の方法によつて、上側からみて、窓
１１内に、第１層配線層２の相対向する両側面２
ａ及び２ｂが存するように形成する。

次に、第１０図に示すように、絶縁層３に対す
るマスク層１２をマスクとした、それ自体は公知
のエツチング処理によつて、絶縁層３に、第１層
配線層２をその相対向する両側面２ａ及び２ｂま
で外部に臨まれる窓６を穿設する。

次に、第１１図に示すように、マスク層１２を
絶縁層３上から除去する。

次に、第１２図に示すように、絶縁層３上及び
窓６内に連結延長している、絶縁層３とは異なる
例えばフオトレジスト材でなる材料層１３を、絶
縁層３の厚さに比し十分厚い厚さに形成する。こ
の場合、材料層１３は、その主面が、材料層１３
の厚さが絶縁層３の厚さに比し十分大であるの
で、平らな面を以つて形成される。

次に、第１３図に示すように、材料層１３に対
する例えば酸素プラズマ流、酸素スパツタリング
流などを用いた灰化・除去処理によつて、材料層
１３を、窓６内における絶縁層３の上面とほぼ等
しい上面またはこれよりも僅かに下つた上面を有
する材料層１４として残すが、他の部を全く絶縁
層３上より除去する。

次に、第１４図に示すように、熱処理により、
材料層１４を後述するマスク層１６を溶去する溶
去剤に対して耐性を有する材料層１４′に転換さ
せる。

次に、第１５図Ａ及びＢに示すように、絶縁層
３及び材料層１４′上に連結延長しているが、第
１層配線層２′の所要の領域に対応する領域にお
いて例えば第１層配線層２′の幅D₃とほぼ等しい
幅D₄を有する窓１５を穿設している例えばフオ
トレジスト材でなるマスク層１６を、それ自体は
公知の方法によつて、上側からみて、窓１５の左
右内面が第１層配線層２′の相対向する側面２
a′及び２b′と丁度重なるように、形成する。

次に、第１６図に示すように、絶縁層３に対す
るマスク層１６をマスクとエツチング処理によ
り、絶縁層３に、第１層配線層２′を外部に臨さ
せる窓１７を形成する。

次に、第１７図に示すように、マスク層１６
を、その溶去剤を用いて絶縁層３上から除去す
る。次に、第１８図Ａ及びＢに示すように、絶縁
層３上に、材料層１４′上を通つて延長し且つ窓
１７内を通つて第１層配線層２′に連結して延長
している、第１層配線層２及び２′と同様の第２
層配線層４を、それ自体は公知の方法によつて形
成する。

次に、第１９図に示すように、材料層１４′に
対する酸素プラズマ流、酸素スパツタリング流な
どの用いた灰化・除去処理によつて、材料層１
４′を基板１上より除去する。

以上のようにして、第２層配線層４が、窓６内
の空気を介してのみ、第１層配線層２と対向延長
している。第３図〜第５図に示すと同様の交叉配
線装置を得る。

以上が、本発明による交叉配線装置の製法の第
１の実施例である。

このような本発明による交叉配線装置の製法に
よれば、基板１上に第１層配線層２を形成する工
程（第６図、第７図）と、基板１上に第１層配線
層２を埋設して延長している絶縁層３を形成する
工程（第８図）と、絶縁層３上に第１層配線層２
の所要の領域をその相対向する両側面２ａ及び２
ｂまで外部に臨ませる窓６を穿設する工程（第９
図〜第１１図）と、窓６内に絶縁層３とは異なる
材料層１４′を配す工程（第１２図〜第１４図）
と、絶縁層３上に材料層１４′上を通つて延長し
ている第２層配線層４を形成する工程（第１８
図）と、材料層１４′を窓６内から除去する工程
（第１９図）とを有する、という極めて簡易な工
程をとつて、第３図〜第５図で上述した特徴を有
する交叉配線装置を容易に得ることができる、と
いう大なる特徴を有する。

次に、第２０図〜第２６図を伴なつて、第３図
〜第５図で上述した交叉配線装置の製造すること
ができる本発明による交叉配線装置の製法の第２
の実施例を述べよう。

本発明による交叉配線装置の製法の第２の実施
例は、次に述べる順次の工程をとつて、第３図〜
第５図で上述したと同様の交叉配線装置を製造す
る。

すなわち、図示説明は省略するが、第６図〜第
１２図で上述したと同様の工程をとつて、第２０
図に示すように、第１２図で上述したと同様の、
基板１上に第１層配線層２及び２′が形成され、
また、第１層配線層２及び２′を埋設して延長し
且つ第１層配線層２の所要の領域をその相対向す
る両側面２ａ及び２ｂまで外部に臨まれる窓６を
穿設している絶縁層３が形成され、さらに、窓６
内及び絶縁層３上に連結延長している材料層１３
が形成されている、という構成を得る。

次に、第２１図Ａ及びＢに示すように、材料層
１３上に、第１５図Ａ及びＢで前述したマスク層
１６と同様の、窓２１を穿設しているマスク層２
２を、上述したマスク層１６と同様に形成する。

次に、第２２図に示すように、材料層１３及び
絶縁層３に対するマスク層２２をマスクとしたエ
ツチング処理により、材料層１３及び絶縁層３
に、第１層配線層２を外部に臨ませる互に連通し
ている窓２３及び１７を穿設する。

次に、第２４図に示すように、第１３図で上述
したと同様に、材料層１４に対する例えば酸素プ
ラズマ法、酸素スパツタリング法などを用いた灰
化・除去処理によつて、材料層１３の窓６内にお
ける部は材料層１４として残すが、他の部を絶縁
層３上より除去する。

次に、第２５図Ａ及びＢに示すように、第１８
図Ａ及びＢで上述したと同様に、第２層配線層４
を形成する。ただし、この場合、この第２層配線
層４は、材料層１４上を通つて延長している。

次に、第２６図に示すように、第１９図で上述
したと同様に、材料層１４を除去する。

以上のようにして、第２層配線層４が窓６内の
空気を介してのみ第１層配線層２と対向延長して
いる、第３図〜第５図に示すと同様の交叉配線装
置を得る。

以上が、本発明による交叉配線装置の製法の第
２の実施例である。

このような本発明による交叉配線装置の製法の
第２の実施例によつても、前述した本発明による
交叉配線装置の製法の第１の実施例の場合と同様
に、きわめて簡易な工程をとつて、第３図〜第５
図で上述した交叉配線装置を得ることができる、
という大なる特徴を有する。

次に、第２７図〜第３６図を伴なつて、第３図
〜第５図で上述した交叉配線装置を製造すること
ができる本発明による交叉配線装置の製法の第３
の実施例を述べよう。

本発明による交叉配線装置の製法の第３の実施
例は、次に述べる順次の工程をとつて、第３図〜
第５図で上述したと同様の交叉配線装置を製造す
る。

すなわち、第２７図に示すように、第６図で上
述したと同様に、基板１が予め用意され、その基
板１上に、第２８図Ａ及びＢに示すように、第７
図Ａ及びＢで上述したと同様に、第１層配線層２
及び２′を形成する。

次に、第２９図に示すように、第８図で上述し
たと同様に、基板１上に第１層配線層２及び２′
を埋設して延長している絶縁層３を形成する。

次に、第３０図Ａ及びＢに示すように、絶縁層
３上に、第１層配線層２′の所要の領域に対応す
る領域に、第１５図Ａ及びＢで上述したと同様の
窓１５を穿設しているマスク層１６を形成する。

次に、第３１図に示すように、第１６図で上述
したと同様に、絶縁層３に対するマスク層１６を
マスクとしたエツチング処理により、絶縁層３
に、第１層配線層２′を外部に臨ませる窓１７を
形成する。

次に、第３３図Ａ及びＢに示すように、絶縁層
３上に、窓１７を通じて第１層配線層２′に連結
し且つ第１層配線層２と絶縁層３を介して立体交
叉して延長している第２層配線層４を形成する。

次に、第３４図Ａ及びＢに示すように、第１層
配線層２及び第２層配線層４が立体交叉している
領域５に対応している領域に、第１層配線層２の
幅D₁に比し僅かに広い幅D₂を有する、第９図Ａ
及びＢで上述したと同様の窓１１を穿設している
マスク層１２を、窓１１内に第２層配線層４の相
対向する両側面４ａ及び４ｂが存するように形成
する。

次に、第３５図に示すように、絶縁層３に対す
るマスク層１２をマスクとしたエツチング処理に
よつて、絶縁層３に、第１層配線層２をその相対
向する両側面２ａ及び２ｂまで外部に臨ませる窓
６を穿設する。

次に、第３６図に示すように、マスク層１２を
絶縁層３上より除去する。

以上のようにして、第２層配線層４が窓６内の
空気を介してのみ第１層配線層２と対向延長して
いる。第３図〜第５図で上述したと同様の交叉配
線装置を得る。

以上が、本発明による交叉配線装置の製法の第
３の実施例である。

このような本発明による交叉配線装置の製法の
第３の実施例によれば、基板１上に第１層配線層
２を形成する工程（第２７図、第２８図）と、基
板１上に第１層配線層２を埋設して延長している
絶縁層３を形成する工程（第２９図）と、絶縁層
３上に第１層配線層２と立体交叉している第２層
配線層４を形成する工程（第３３図Ａ及びＢ）
と、絶縁層３上に、第２層配線層４の第１層配線
層２と立体交叉している領域をその相対向する側
面４ａ及び４ｂまで外部に臨ませる窓１１を穿設
しているマスク層１２を形成する工程（第３４
図）と、絶縁層３に対するマスク層１２をマスク
としたエツチング処理により、絶縁層３の第１層
配線層２及び第２層配線層４の立体交叉している
領域５を、基板１上より除去する工程（第３５
図）とを有する、というきわめて簡易な工程をと
つて、第３図〜第５図で上述した交叉配線装置を
得ることができる、という大なる特徴を有する。

なお、上述においては、本発明のわずかな実施
例を述べたに留まり、本発明の精神を脱すること
なしに、種々の変型、変更なし得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の交叉配線装置を示す略線的斜
視図である。第２図は、他の従来の交叉配線装置
を示す略線的斜視図及びその断面図である。第３
図は、本発明による交叉配線装置の製法によつて
製造され得る交叉配線装置の一例を示す略線的斜
視図である。第４図及び第５図は、その平面図及
びそのＶ−Ｖ線上の断面図である。第６図、第７
図Ａ、第８図、第９図Ａ、第１０図〜第１４図、
第１５図Ａ、第１６図、第１７図、第１８図Ａ及
び第１９図は、本発明による交叉配線装置の製法
の第１の実施例を示す順次工程における断面図で
ある。第７図Ｂ、第９図Ｂ、第１５図Ｂ及び第１
８図Ｂは、それぞれ第７図Ａ、第９図Ａ、第１５
図Ａ及び第１８図Ａの平面図である。第２０図、
第２１図Ａ、第２２図〜第２４図、第２５図Ａ及
び第２６図は、本発明による交叉配線装置の製法
の第２の実施例を示す順次の工程における略線的
断面図である。第２１図Ｂ及び第２５図Ｂは、そ
れぞれ第２１図Ａ及び第２５図Ａの平面図であ
る。第２７図、第２８図、第２９図、第３０図
Ａ、第３１図、第３２図、第３３図Ａ、第３４図
Ａ、第３５図及び第３６図は、本発明による交叉
配線装置の製法の第３の実施例を示す順次の工程
における略線的断面図である。第２８図Ｂ、第３
０図Ｂ、第３３図Ｂ及び第３４図Ｂは夫々第２８
図Ａ、第３０図Ａ、第３３図Ａ及び第３４図Ａの
平面図である。 １……基板、２，２′……第１層配線層、２
ａ，２ｂ……側面、３……絶縁層、４……第２層
配線層、４ａ，４ｂ……側面、５……領域、６，
１５，１７，２１，２３……窓、１６，２２……
マスク層、１３，１４，１４′……材料層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に、第１層配線層を形成する工程と、
   上記基板上に、上記第１層配線層を埋設して延長
   している絶縁層を形成する工程と、 上記絶縁層に、上記第１層配線層の所要の領域
   をその相対向する両側面まで外部に臨ませる窓を
   穿設する工程と、 上記窓内に、上記絶縁層とは異なる材料層を配
   する工程と、 上記絶縁層上に、上記材料層上を通つて延長し
   ている第２層配線層を形成する工程と、 上記材料層を上記窓内から除去する工程とを有
   することを特徴とする交叉配線装置の製法。 ２ 基板上に、第１層配線層を形成する工程と、
   上記基板上に、上記第１層配線層を埋設して延長
   している絶縁層を形成する工程と、 上記絶縁層上に、上記第１層配線層と立体交叉
   している第２層配線層を形成する工程と、 上記絶縁層上に、上記第２層配線層の上記第１
   層配線層と立体交叉している領域をその相対向す
   る側面まで外部に臨ませる窓を穿設しているマス
   ク層を形成する工程と、 上記絶縁層に対する上記マスク層をマスクとす
   るエツチング処理により、上記絶縁層の上記第１
   層配線層及び第２層配線層の立体交叉している領
   域を、上記基板上から除去する工程とを含むこと
   を特徴とする交叉配線装置の製法。