JPH07193125A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置およびその製造方法Info
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- JPH07193125A JPH07193125A JP34827493A JP34827493A JPH07193125A JP H07193125 A JPH07193125 A JP H07193125A JP 34827493 A JP34827493 A JP 34827493A JP 34827493 A JP34827493 A JP 34827493A JP H07193125 A JPH07193125 A JP H07193125A
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Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 2層以上の配線をエアブリッジ構造とした半
導体集積回路装置において、配線容量を改善するととも
に、上層配線を平坦に保持し、配線剥がれや製造時にお
ける種々の問題を解消する。 【構成】 半導体基板1上に形成された第1の柱状絶縁
膜4で支えられる第1層配線3と、半導体基板1上に形
成された第2の柱状絶縁膜8で支えられる第2層配線7
とを備えており、第2の柱状絶縁膜8の高さを第1の柱
状絶縁膜4の高さよりも高く設定し、第1層配線3と半
導体基板1との間、第2層配線7と半導体基板1の間、
第1層配線3と第2層配線7との間にそれぞれ空洞13
が存在する構成とする。第1および第2の各柱状絶縁膜
4,8はそれぞれ第1層配線3および第2層配線7の延
設方向に沿って等間隔で配設される。
導体集積回路装置において、配線容量を改善するととも
に、上層配線を平坦に保持し、配線剥がれや製造時にお
ける種々の問題を解消する。 【構成】 半導体基板1上に形成された第1の柱状絶縁
膜4で支えられる第1層配線3と、半導体基板1上に形
成された第2の柱状絶縁膜8で支えられる第2層配線7
とを備えており、第2の柱状絶縁膜8の高さを第1の柱
状絶縁膜4の高さよりも高く設定し、第1層配線3と半
導体基板1との間、第2層配線7と半導体基板1の間、
第1層配線3と第2層配線7との間にそれぞれ空洞13
が存在する構成とする。第1および第2の各柱状絶縁膜
4,8はそれぞれ第1層配線3および第2層配線7の延
設方向に沿って等間隔で配設される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエアーブリッジ構造の配
線層を有する半導体集積回路装置に関し、特に多層のエ
アーブリッジ構造に適した半導体集積回路装置に関す
る。
線層を有する半導体集積回路装置に関し、特に多層のエ
アーブリッジ構造に適した半導体集積回路装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図11に従来のこの種の配線構造を有す
る半導体集積回路装置の一例の斜視図を示す。これは、
特開平4−127453号公報に記載されているもので
ある。半導体基板20上に形成された下層無機絶縁膜
(SiO2 )21上に第1層配線22が形成されてい
る。この第1層配線22上には第1層間無機絶縁膜23
を介して第1層配線22と交差する方向に第2層配線2
4が形成されている。第1層間無機絶縁膜23は第1層
配線22と第2層配線24の交差部分のみにあり、交差
部以外では第1層配線22と第2層配線24との間は空
洞となっている。
る半導体集積回路装置の一例の斜視図を示す。これは、
特開平4−127453号公報に記載されているもので
ある。半導体基板20上に形成された下層無機絶縁膜
(SiO2 )21上に第1層配線22が形成されてい
る。この第1層配線22上には第1層間無機絶縁膜23
を介して第1層配線22と交差する方向に第2層配線2
4が形成されている。第1層間無機絶縁膜23は第1層
配線22と第2層配線24の交差部分のみにあり、交差
部以外では第1層配線22と第2層配線24との間は空
洞となっている。
【0003】次に、図12を用いて図11の構造の製造
工程の一部を説明する。なお、図12は図11における
M−M線の断面図である。先ず、図12(a)に示すよ
うに、半導体基板20上に下層無機絶縁膜21を形成
し、その上に第1層配線層,第1層間無機絶縁膜を形成
し、これらにフォトリソグラフィ技術,エッチング技術
を施すことにより第1層間無機絶縁膜23の形成、及び
同一パターンで第1層配線層のエッチングを行い第1層
配線22を形成する。そして、全面に第1層間有機絶縁
膜25を塗布し、これを第1層間無機絶縁膜23の表面
を露出させるまでエッチングバックする。
工程の一部を説明する。なお、図12は図11における
M−M線の断面図である。先ず、図12(a)に示すよ
うに、半導体基板20上に下層無機絶縁膜21を形成
し、その上に第1層配線層,第1層間無機絶縁膜を形成
し、これらにフォトリソグラフィ技術,エッチング技術
を施すことにより第1層間無機絶縁膜23の形成、及び
同一パターンで第1層配線層のエッチングを行い第1層
配線22を形成する。そして、全面に第1層間有機絶縁
膜25を塗布し、これを第1層間無機絶縁膜23の表面
を露出させるまでエッチングバックする。
【0004】次に、図12(b)のように、フォトリソ
グラフィ技術,エッチング技術を用い第1層間無機絶縁
膜23の所望の位置にビアホール26を開孔する。そし
て、第2層配線層24′を形成後、フォトリソグラフィ
技術,エッチング技術を用いて第2層配線24を形成す
る。次いで、図12(c)のように、図外のマスク及び
第2配線24をマスクとしてエッチングし、第1層間無
機絶縁膜23のパターニングを行う。そして、図12
(d)のように、等方性エッチングにより第1層間有機
絶縁膜25を除去し、空洞27を形成する。
グラフィ技術,エッチング技術を用い第1層間無機絶縁
膜23の所望の位置にビアホール26を開孔する。そし
て、第2層配線層24′を形成後、フォトリソグラフィ
技術,エッチング技術を用いて第2層配線24を形成す
る。次いで、図12(c)のように、図外のマスク及び
第2配線24をマスクとしてエッチングし、第1層間無
機絶縁膜23のパターニングを行う。そして、図12
(d)のように、等方性エッチングにより第1層間有機
絶縁膜25を除去し、空洞27を形成する。
【0005】このように、第1層間無機絶縁膜23を第
1層配線22と同一のマスクでエッチングして第1層配
線22上のみに残し、さらに第1層間有機絶縁膜24で
平坦化し第1層配線21と直交する第2層配線24を形
成後、第1層間無機絶縁膜23を再度エッチングするこ
とにより、第1層配線22と第2層配線24の交差部の
みに第1層間無機絶縁膜23の柱が形成される。また、
第1層間有機絶縁膜25を等方性エッチングで除去する
ことにより第1層配線22と第2層配線24間は空洞2
7となり第1層配線22と第2層配線24間は交差部の
み柱でつながるエアーブリッジ構造となり配線容量は大
幅に削減できる。
1層配線22と同一のマスクでエッチングして第1層配
線22上のみに残し、さらに第1層間有機絶縁膜24で
平坦化し第1層配線21と直交する第2層配線24を形
成後、第1層間無機絶縁膜23を再度エッチングするこ
とにより、第1層配線22と第2層配線24の交差部の
みに第1層間無機絶縁膜23の柱が形成される。また、
第1層間有機絶縁膜25を等方性エッチングで除去する
ことにより第1層配線22と第2層配線24間は空洞2
7となり第1層配線22と第2層配線24間は交差部の
み柱でつながるエアーブリッジ構造となり配線容量は大
幅に削減できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路装置では、第1層配線と第2層配線との間に空洞を
形成するための第1層間絶縁膜が、第1層配線と第2層
配線の交差部のみにしか形成されないため、第2層配線
が単独で存在する場合又は第1層配線の間隔が広い領域
では、第2層配線の下は空洞になり、あるいは下層絶縁
膜と接するかいずれかの状態となる。第2層配線の下が
空洞となった場合には、長い距離にわたって第2配線は
浮いた状態となり、配線の剥がれや変形による短絡等の
不良が発生するおそれがある。
回路装置では、第1層配線と第2層配線との間に空洞を
形成するための第1層間絶縁膜が、第1層配線と第2層
配線の交差部のみにしか形成されないため、第2層配線
が単独で存在する場合又は第1層配線の間隔が広い領域
では、第2層配線の下は空洞になり、あるいは下層絶縁
膜と接するかいずれかの状態となる。第2層配線の下が
空洞となった場合には、長い距離にわたって第2配線は
浮いた状態となり、配線の剥がれや変形による短絡等の
不良が発生するおそれがある。
【0007】また、第2層配線が下層絶縁膜と接する場
合には、第2層配線が第1層配線上にある領域と下層絶
縁膜と接する領域との間に生じる段差が、第1層配線の
膜厚と第1層間絶縁膜の膜厚との合計となり、第2層配
線のフォトリソグラフィ工程でのフォーカスマージンや
段差カバレッジ等に問題が生じ、さらに下層絶縁膜下の
領域との容量が大きくなり性能が低下される原因とな
る。更に、太い第1層配線上に細い第2層配線を形成す
る場合には、交差部全体に第1層間絶縁膜が存在するこ
とになるため、第1層配線と第2層配線の間の容量を低
減する効果が小さくなるという問題がある。本発明の目
的は、2層以上の配線構造における配線容量を改善し、
かつ上層配線を平坦に保持し、しかも製造工程において
生じる種々の問題を解消した半導体集積回路装置を提供
することにある。
合には、第2層配線が第1層配線上にある領域と下層絶
縁膜と接する領域との間に生じる段差が、第1層配線の
膜厚と第1層間絶縁膜の膜厚との合計となり、第2層配
線のフォトリソグラフィ工程でのフォーカスマージンや
段差カバレッジ等に問題が生じ、さらに下層絶縁膜下の
領域との容量が大きくなり性能が低下される原因とな
る。更に、太い第1層配線上に細い第2層配線を形成す
る場合には、交差部全体に第1層間絶縁膜が存在するこ
とになるため、第1層配線と第2層配線の間の容量を低
減する効果が小さくなるという問題がある。本発明の目
的は、2層以上の配線構造における配線容量を改善し、
かつ上層配線を平坦に保持し、しかも製造工程において
生じる種々の問題を解消した半導体集積回路装置を提供
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、半導体基板上に形成された第1の柱状絶縁膜で
支えられる第1層配線と、半導体基板上に形成された第
2の柱状絶縁膜で支えられる第2層配線とを備えてお
り、第2の柱状絶縁膜の高さを第1の柱状絶縁膜の高さ
よりも高く設定し、第1層配線と半導体基板との間、第
2層配線と半導体基板の間、第1層配線と第2層配線と
の間にそれぞれ空洞が存在する構成とする。ここで、第
1の柱状絶縁膜は第1層配線の延設方向に沿って等間隔
で配設され、第2の柱状絶縁膜は第2層配線の延設方向
に沿って等間隔で配設される。また、本発明の半導体集
積回路装置は、第1層配線の上に順次形成された第N
(Nは3以上の奇数)の柱状絶縁膜で支えられる第N層
配線と、第2配線の上に順次形成された第N+1の柱状
絶縁膜で支えられる第N+1層配線とを備える3層以上
の配線構造にも適用される。
装置は、半導体基板上に形成された第1の柱状絶縁膜で
支えられる第1層配線と、半導体基板上に形成された第
2の柱状絶縁膜で支えられる第2層配線とを備えてお
り、第2の柱状絶縁膜の高さを第1の柱状絶縁膜の高さ
よりも高く設定し、第1層配線と半導体基板との間、第
2層配線と半導体基板の間、第1層配線と第2層配線と
の間にそれぞれ空洞が存在する構成とする。ここで、第
1の柱状絶縁膜は第1層配線の延設方向に沿って等間隔
で配設され、第2の柱状絶縁膜は第2層配線の延設方向
に沿って等間隔で配設される。また、本発明の半導体集
積回路装置は、第1層配線の上に順次形成された第N
(Nは3以上の奇数)の柱状絶縁膜で支えられる第N層
配線と、第2配線の上に順次形成された第N+1の柱状
絶縁膜で支えられる第N+1層配線とを備える3層以上
の配線構造にも適用される。
【0009】また、本発明の製造方法は、半導体基板上
に第1の絶縁膜を格子状に形成する工程と、この第1の
絶縁膜の格子ピッチと半ピッチずれた位置に第1層配線
を形成する工程と、第1層配線をマスクにして第1の絶
縁膜をエッチングする工程と、その上に第2の絶縁膜を
前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成する工程と、この
第2の絶縁膜の格子ピッチと半ピッチずれた位置で第1
層配線と交差する方向に第2層配線を形成する工程と、
第2層配線をマスクにして第2の絶縁膜をエッチングす
る工程とを含んでいる。ここで、3層以上の構造の場合
には、前記工程に加えて、その上に第N(Nは3以上の
奇数)の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成
する工程と、この第Nの絶縁膜上に第1層配線と同じ位
置に第N層配線を形成する工程と、第N層配線をマスク
にして第Nの絶縁膜をエッチングする工程と、その上に
第N+1の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形
成する工程と、この第N+1の絶縁膜上に第2層配線と
同じ位置に第N+1層配線を形成する工程と、第N+1
層配線をマスクにして第N+1の絶縁膜をエッチングす
る工程とを含んでいる。
に第1の絶縁膜を格子状に形成する工程と、この第1の
絶縁膜の格子ピッチと半ピッチずれた位置に第1層配線
を形成する工程と、第1層配線をマスクにして第1の絶
縁膜をエッチングする工程と、その上に第2の絶縁膜を
前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成する工程と、この
第2の絶縁膜の格子ピッチと半ピッチずれた位置で第1
層配線と交差する方向に第2層配線を形成する工程と、
第2層配線をマスクにして第2の絶縁膜をエッチングす
る工程とを含んでいる。ここで、3層以上の構造の場合
には、前記工程に加えて、その上に第N(Nは3以上の
奇数)の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形成
する工程と、この第Nの絶縁膜上に第1層配線と同じ位
置に第N層配線を形成する工程と、第N層配線をマスク
にして第Nの絶縁膜をエッチングする工程と、その上に
第N+1の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格子状に形
成する工程と、この第N+1の絶縁膜上に第2層配線と
同じ位置に第N+1層配線を形成する工程と、第N+1
層配線をマスクにして第N+1の絶縁膜をエッチングす
る工程とを含んでいる。
【0010】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例を概念的に示す斜視図で
あり、2層配線構造の半導体集積回路装置を示してい
る。シリコン基板1上に保護膜及びエッチングストッパ
ーとしてのシリコン窒化膜(Si3 N4 膜)2を持ち、
第1アルミニウム配線3は等ピッチに形成された柱状C
VD酸化膜5からなる第1柱状絶縁膜4の上に一定方向
に延設され、この第1柱状絶縁膜4によりシリコン窒化
膜2との間に所要の間隔で離されたエアーブリッジ構造
となっている。なお、ここでは第1アルミニウム配線3
の下にもエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜6
が形成されている。
る。図1は本発明の第1実施例を概念的に示す斜視図で
あり、2層配線構造の半導体集積回路装置を示してい
る。シリコン基板1上に保護膜及びエッチングストッパ
ーとしてのシリコン窒化膜(Si3 N4 膜)2を持ち、
第1アルミニウム配線3は等ピッチに形成された柱状C
VD酸化膜5からなる第1柱状絶縁膜4の上に一定方向
に延設され、この第1柱状絶縁膜4によりシリコン窒化
膜2との間に所要の間隔で離されたエアーブリッジ構造
となっている。なお、ここでは第1アルミニウム配線3
の下にもエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜6
が形成されている。
【0011】前記第1アルミニウム配線3の上に形成さ
れる第2アルミニウム配線7は、第1アルミニウム配線
3と直交する方向に延設され、第1アルミニウム配線3
と同様に前記シリコン窒化膜2上に第1柱状絶縁膜4よ
りもさらに厚い膜厚でかつ等ピッチに形成された第2の
柱状絶縁膜8によりシリコン窒化膜2との間に大きな間
隔で離されたエアーブリッジ構造となっている。ここで
は、第2の柱状絶縁膜8は、前記柱状CVD酸化膜5
と、シリコン窒化膜6と、柱状CVD酸化膜9が積層さ
れた構成とされている。また、第2アルミニウム配線7
の下にもエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜1
0が形成されている。
れる第2アルミニウム配線7は、第1アルミニウム配線
3と直交する方向に延設され、第1アルミニウム配線3
と同様に前記シリコン窒化膜2上に第1柱状絶縁膜4よ
りもさらに厚い膜厚でかつ等ピッチに形成された第2の
柱状絶縁膜8によりシリコン窒化膜2との間に大きな間
隔で離されたエアーブリッジ構造となっている。ここで
は、第2の柱状絶縁膜8は、前記柱状CVD酸化膜5
と、シリコン窒化膜6と、柱状CVD酸化膜9が積層さ
れた構成とされている。また、第2アルミニウム配線7
の下にもエッチングストッパとしてのシリコン窒化膜1
0が形成されている。
【0012】したがって、この構成によれば、第1アル
ミニウム配線3と第2アルミニウム配線7は柱状絶縁膜
4,8以外とはどことも接触せず、周囲は空洞13とな
ってりお、第1アルミニウム配線3と第2アルミニウム
配線8の間にも絶縁膜はなく配線容量は大幅に減少す
る。ただし、図1には示されていないが、第1アルミニ
ウム配線3と第2アルミニウム配線8を電気的に接続す
る場合は、両者の交差部で第2アルミニウム配線8が下
向きに凸型となるように曲げ形成されて第1アルミニウ
ム配線3と接続される。なお、第1アルミニウム配線3
と第2アルミニウム配線8の一方又は両方が太幅となる
場合は、配線間に層間絶縁が残される場合もある。
ミニウム配線3と第2アルミニウム配線7は柱状絶縁膜
4,8以外とはどことも接触せず、周囲は空洞13とな
ってりお、第1アルミニウム配線3と第2アルミニウム
配線8の間にも絶縁膜はなく配線容量は大幅に減少す
る。ただし、図1には示されていないが、第1アルミニ
ウム配線3と第2アルミニウム配線8を電気的に接続す
る場合は、両者の交差部で第2アルミニウム配線8が下
向きに凸型となるように曲げ形成されて第1アルミニウ
ム配線3と接続される。なお、第1アルミニウム配線3
と第2アルミニウム配線8の一方又は両方が太幅となる
場合は、配線間に層間絶縁が残される場合もある。
【0013】次に、図1の配線構造の製造方法を説明す
る。先ず、図2(a)のように、シリコン基板1上にシ
リコン窒化膜2とCVD酸化膜5′を成長する。そし
て、図2(b)のように、フォトリソグラフィ技術及び
酸化膜エッチング技術を用いてチップ領域全体のCVD
酸化膜5′を後に形成する第1アルミニウム配線3と半
ピッチずらした格子状にパターニングし、格子状CVD
酸化膜5″として形成する。その後、ウェハ全面にシリ
カ塗布膜11を形成する。このときの平面構造を図2
(c)に示す。なお、図2(b)は図2(c)のA−A
線断面図となる。ここで、半導体装置の全面に等ピッチ
で格子状CVD酸化膜5″を形成するために、シリカ塗
布膜11は全面において均一かつ平坦に形成される。こ
の場合、シリカ塗布膜のかわりにポリイミド膜等の有機
系の塗布膜を使用してもよい。
る。先ず、図2(a)のように、シリコン基板1上にシ
リコン窒化膜2とCVD酸化膜5′を成長する。そし
て、図2(b)のように、フォトリソグラフィ技術及び
酸化膜エッチング技術を用いてチップ領域全体のCVD
酸化膜5′を後に形成する第1アルミニウム配線3と半
ピッチずらした格子状にパターニングし、格子状CVD
酸化膜5″として形成する。その後、ウェハ全面にシリ
カ塗布膜11を形成する。このときの平面構造を図2
(c)に示す。なお、図2(b)は図2(c)のA−A
線断面図となる。ここで、半導体装置の全面に等ピッチ
で格子状CVD酸化膜5″を形成するために、シリカ塗
布膜11は全面において均一かつ平坦に形成される。こ
の場合、シリカ塗布膜のかわりにポリイミド膜等の有機
系の塗布膜を使用してもよい。
【0014】次いで、図3(a)のように、ベークによ
りシリカ塗布膜11を硬化させ、平坦に形成されたシリ
カ塗布膜11を全面エッチングし、格子状CVD酸化膜
5″の表面を露出させた後、全面にシリコン窒化膜6と
第1アルミニウム配線層3′を成長する。ここで、図示
は省略するが、シリコン基板1と第1アルミニウム配線
3とを接続するためにコンタクトを形成する場合は、シ
リコン窒化膜6を成長した後第1アルミニウム配線層
3′を形成する前に、フォトリソグラフィ技術、エッチ
ング技術を用い、シリコン窒化膜6、格子状CVD酸化
膜5″、またはシリカ塗布膜11、シリコン窒化膜2に
コンタクトホールを開口しておく。第1アルミニウム配
線層3′の成長、またはタングステン等の埋込によりビ
アホールを埋めコンタクト部を形成する。
りシリカ塗布膜11を硬化させ、平坦に形成されたシリ
カ塗布膜11を全面エッチングし、格子状CVD酸化膜
5″の表面を露出させた後、全面にシリコン窒化膜6と
第1アルミニウム配線層3′を成長する。ここで、図示
は省略するが、シリコン基板1と第1アルミニウム配線
3とを接続するためにコンタクトを形成する場合は、シ
リコン窒化膜6を成長した後第1アルミニウム配線層
3′を形成する前に、フォトリソグラフィ技術、エッチ
ング技術を用い、シリコン窒化膜6、格子状CVD酸化
膜5″、またはシリカ塗布膜11、シリコン窒化膜2に
コンタクトホールを開口しておく。第1アルミニウム配
線層3′の成長、またはタングステン等の埋込によりビ
アホールを埋めコンタクト部を形成する。
【0015】そして、図3(b)のように、第1アルミ
ニウム配線層3′をフォトリソグラフィ技術、アルミニ
ウムエッチング技術を用いてパターニングして第1アル
ミニウム配線3を形成する。なお、図3(c)はその平
面構造であり、図3(b)はそのB−B線断面図とな
る。これから判るように、第1アルミニウム配線3は、
ここでは図の縦方向に配線され、かつ半導体装置の全面
にわたって等しいピッチ寸法、但し格子状CVD酸化膜
5″と半ピッチずれた寸法となるように形成されてい
る。
ニウム配線層3′をフォトリソグラフィ技術、アルミニ
ウムエッチング技術を用いてパターニングして第1アル
ミニウム配線3を形成する。なお、図3(c)はその平
面構造であり、図3(b)はそのB−B線断面図とな
る。これから判るように、第1アルミニウム配線3は、
ここでは図の縦方向に配線され、かつ半導体装置の全面
にわたって等しいピッチ寸法、但し格子状CVD酸化膜
5″と半ピッチずれた寸法となるように形成されてい
る。
【0016】次いで、図4(a)に破線で示すように、
第1アルミニウム配線3、シリコン窒化膜6が露出して
いる表面上に第1アルミニウム配線3の膜厚よりも厚く
CVD酸化膜9′を成長させる。そして、前記格子状C
VD酸化膜5″の形成に用いたマスクを使用し、フォト
リソグラフィ技術、エッチング技術を用い、その格子状
CVD酸化膜5″とオンラインに重なる第2の格子状C
VD酸化膜9″を形成する。さらに、第1アルミニウム
配線3及び第2の格子状CVD酸化膜9″の下部以外の
シリコン窒化膜6をエッチングし、その後シリカ塗布膜
12を形成して表面を平坦化する。
第1アルミニウム配線3、シリコン窒化膜6が露出して
いる表面上に第1アルミニウム配線3の膜厚よりも厚く
CVD酸化膜9′を成長させる。そして、前記格子状C
VD酸化膜5″の形成に用いたマスクを使用し、フォト
リソグラフィ技術、エッチング技術を用い、その格子状
CVD酸化膜5″とオンラインに重なる第2の格子状C
VD酸化膜9″を形成する。さらに、第1アルミニウム
配線3及び第2の格子状CVD酸化膜9″の下部以外の
シリコン窒化膜6をエッチングし、その後シリカ塗布膜
12を形成して表面を平坦化する。
【0017】続いて、図4(b)のように、シリカ塗布
膜12の上面からの全面エッチングを行って第2の格子
状CVD酸化膜9″の平坦化を行う。その上で、全面に
シリコン窒化膜10を形成する。図4(c)はその平面
構造であり、図4(b)はそのC−C線断面図である。
また、ここで第1アルミニウム配線3と第2アルミニウ
ム配線を接続するスルーホールを形成する場合は、前記
コンタクトの形成と同様に、シリカ塗布膜12とシリコ
ン窒化膜10に開口を形成する。
膜12の上面からの全面エッチングを行って第2の格子
状CVD酸化膜9″の平坦化を行う。その上で、全面に
シリコン窒化膜10を形成する。図4(c)はその平面
構造であり、図4(b)はそのC−C線断面図である。
また、ここで第1アルミニウム配線3と第2アルミニウ
ム配線を接続するスルーホールを形成する場合は、前記
コンタクトの形成と同様に、シリカ塗布膜12とシリコ
ン窒化膜10に開口を形成する。
【0018】次に、図5(a)のように、全面に第2ア
ルミニウム配線層7′を成長し、フォトリソグラフィ技
術、アルミニウムエッチング技術を用い、第1アルミニ
ウム配線3の配線方向と直交する方向に、かつ第1アル
ミニウム配線3と同じピッチで、かつ前記第2の格子状
CVD酸化膜9″と半ピッチずらして第2アルミニウム
配線7とシリコン窒化膜10をパターニングする。この
パターニングされたときの平面構造を図5(b)に示
す。
ルミニウム配線層7′を成長し、フォトリソグラフィ技
術、アルミニウムエッチング技術を用い、第1アルミニ
ウム配線3の配線方向と直交する方向に、かつ第1アル
ミニウム配線3と同じピッチで、かつ前記第2の格子状
CVD酸化膜9″と半ピッチずらして第2アルミニウム
配線7とシリコン窒化膜10をパターニングする。この
パターニングされたときの平面構造を図5(b)に示
す。
【0019】そして、図6(a),(b),(c)にそ
れぞれ図5(d)のE−E線、F−F線、G−G線の各
断面図を示すように、上方から第2アルミニウム配線7
をマスクとして異方性エッチングを行うと、第1アルミ
ニウム配線3が露出するまでは、第2アルミニウム配線
7の下の第2の格子状CVD酸化膜9″とシリカ塗布膜
12以外はエッチングされる。さらに、エッチングを進
めると第1アルミニウム配線3が露出し、その後はシリ
コン基板1上のシリコン窒化膜2が露出するまで第2ア
ルミニウム配線7と第1アルミニウム配線3をマスクと
して格子状CVD酸化膜5″とシリカ塗布膜10がエッ
チングされる。これにより、第2アルミニウム配線7の
下はシリコン窒化膜10、第2柱状CVD酸化膜9、シ
リコン窒化膜6、柱状CVD酸化膜5がオンラインとな
った第2柱状絶縁膜8が等ピッチでシリコン基板1上の
シリコン窒化膜2の上に形成される。
れぞれ図5(d)のE−E線、F−F線、G−G線の各
断面図を示すように、上方から第2アルミニウム配線7
をマスクとして異方性エッチングを行うと、第1アルミ
ニウム配線3が露出するまでは、第2アルミニウム配線
7の下の第2の格子状CVD酸化膜9″とシリカ塗布膜
12以外はエッチングされる。さらに、エッチングを進
めると第1アルミニウム配線3が露出し、その後はシリ
コン基板1上のシリコン窒化膜2が露出するまで第2ア
ルミニウム配線7と第1アルミニウム配線3をマスクと
して格子状CVD酸化膜5″とシリカ塗布膜10がエッ
チングされる。これにより、第2アルミニウム配線7の
下はシリコン窒化膜10、第2柱状CVD酸化膜9、シ
リコン窒化膜6、柱状CVD酸化膜5がオンラインとな
った第2柱状絶縁膜8が等ピッチでシリコン基板1上の
シリコン窒化膜2の上に形成される。
【0020】また、この第2柱状絶縁膜8が存在しない
領域はシリカ塗布膜12,11、またはシリカ塗布膜1
2,11に囲まれた第1アルミニウム配線3が存在す
る。そして、第1アルミニウム配線3のみが存在する領
域は第1アルミニウム配線3の下に等ピッチでシリコン
基板1上のシリコン窒化膜2の上に柱状CVD酸化膜5
と、この柱に挟まれたシリカ塗布膜11の領域が形成さ
れる。さらに、フッ酸等の等方性ウェットエッチングを
短時間行う事により、CVD酸化膜よりエッチングレー
トが非常に速いシリカ塗布膜11,12のみがエッチン
グされる。
領域はシリカ塗布膜12,11、またはシリカ塗布膜1
2,11に囲まれた第1アルミニウム配線3が存在す
る。そして、第1アルミニウム配線3のみが存在する領
域は第1アルミニウム配線3の下に等ピッチでシリコン
基板1上のシリコン窒化膜2の上に柱状CVD酸化膜5
と、この柱に挟まれたシリカ塗布膜11の領域が形成さ
れる。さらに、フッ酸等の等方性ウェットエッチングを
短時間行う事により、CVD酸化膜よりエッチングレー
トが非常に速いシリカ塗布膜11,12のみがエッチン
グされる。
【0021】この結果、シリカ塗布膜11,12の部分
が空洞13となり、第1柱状絶縁膜4で支えられたエア
ーブリッジ構造の第1アルミニウム配線3と、第2柱状
絶縁膜8で支えられたエアーブリッジ構造の第2アルミ
ニウム配線7が形成される。したがって、第1アルミニ
ウム配線3と第2アルミニウム配線7はそれぞれ独立に
シリコン基板1上のシリコン窒化膜2の上の高さの異な
る柱状絶縁膜4,8で支えられ、特に最小線幅の配線に
おいては第1アルミニウム配線3と第2アルミニウム配
線7の間も空間だけとなり配線容量を大幅に減少させる
ことができる。
が空洞13となり、第1柱状絶縁膜4で支えられたエア
ーブリッジ構造の第1アルミニウム配線3と、第2柱状
絶縁膜8で支えられたエアーブリッジ構造の第2アルミ
ニウム配線7が形成される。したがって、第1アルミニ
ウム配線3と第2アルミニウム配線7はそれぞれ独立に
シリコン基板1上のシリコン窒化膜2の上の高さの異な
る柱状絶縁膜4,8で支えられ、特に最小線幅の配線に
おいては第1アルミニウム配線3と第2アルミニウム配
線7の間も空間だけとなり配線容量を大幅に減少させる
ことができる。
【0022】次に、本発明の第2の実施例である3層配
線構造を図7に示す。第2アルミニウム配線7までの構
造は第1実施例と同じであるが、第3アルミニウム配線
14は第2アルミニウム配線7と直交する方向、即ち第
1アルミニウム配線3と同一方向に配線され、かつ第1
アルミニウム配線3と同一ピッチで同一線上に配線され
る。また、第3アルミニウム配線14は第1アルミニウ
ム配線3上で第1柱状絶縁膜4と同位置に形成された第
2柱状CVD酸化膜9、シリコン窒化膜10、第3柱状
CVD酸化膜16からなる第3柱状絶縁膜15上に形成
され、第3アルミニウム配線14間と第1アルミニウム
配線3および第2アルミニウム配線7間はそれぞれ絶縁
膜の形成されないエアーブリッジ構造となり、配線容量
が非常に小さい3層配線構造となる。ただし、ここで第
2アルミニウム配線7または第3アルミニウム配線14
が太幅の場合は第2アルミニウム配線7と第3アルミニ
ウム配線14間に層間絶縁膜が形成される場合もある。
線構造を図7に示す。第2アルミニウム配線7までの構
造は第1実施例と同じであるが、第3アルミニウム配線
14は第2アルミニウム配線7と直交する方向、即ち第
1アルミニウム配線3と同一方向に配線され、かつ第1
アルミニウム配線3と同一ピッチで同一線上に配線され
る。また、第3アルミニウム配線14は第1アルミニウ
ム配線3上で第1柱状絶縁膜4と同位置に形成された第
2柱状CVD酸化膜9、シリコン窒化膜10、第3柱状
CVD酸化膜16からなる第3柱状絶縁膜15上に形成
され、第3アルミニウム配線14間と第1アルミニウム
配線3および第2アルミニウム配線7間はそれぞれ絶縁
膜の形成されないエアーブリッジ構造となり、配線容量
が非常に小さい3層配線構造となる。ただし、ここで第
2アルミニウム配線7または第3アルミニウム配線14
が太幅の場合は第2アルミニウム配線7と第3アルミニ
ウム配線14間に層間絶縁膜が形成される場合もある。
【0023】次に、3層配線構造の製造方法を説明す
る。2層配線構造を製造するまでの工程は、図2〜図6
に示した工程と同じである。次いで、図8(a)および
(b)に図8(c)のH−H線、I−I線の各断面図を
示すように、第2アルミニウム配線7のパターニング
後、図4で説明したのと同様な工程を用い、格子状CV
D酸化膜5″、第2格子状CVD酸化膜9″、とオンラ
インでかつ平坦化され凹部がシリカ塗布膜17で埋めら
れた第3の格子状CVD酸化膜16″を形成し、さらに
シリコン窒化膜18、第3アルミニウム配線層を成長し
た後、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用
い、第3アルミニウム配線層、シリコン窒化膜18のパ
ターニングを行い、第1アルミニウム配線3と同一線上
に同一ピッチで第3アルミニウム配線14を形成する。
る。2層配線構造を製造するまでの工程は、図2〜図6
に示した工程と同じである。次いで、図8(a)および
(b)に図8(c)のH−H線、I−I線の各断面図を
示すように、第2アルミニウム配線7のパターニング
後、図4で説明したのと同様な工程を用い、格子状CV
D酸化膜5″、第2格子状CVD酸化膜9″、とオンラ
インでかつ平坦化され凹部がシリカ塗布膜17で埋めら
れた第3の格子状CVD酸化膜16″を形成し、さらに
シリコン窒化膜18、第3アルミニウム配線層を成長し
た後、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用
い、第3アルミニウム配線層、シリコン窒化膜18のパ
ターニングを行い、第1アルミニウム配線3と同一線上
に同一ピッチで第3アルミニウム配線14を形成する。
【0024】その後、図6の工程と同様な工程を用い、
上方から酸化膜の異方性エッチングにより第3アルミニ
ウム配線14、第2アルミニウム配線7、第1アルミニ
ウム配線3下のみに酸化膜を残し、短時間の等方性ウェ
ットエッチングによりエッチングレートの速いシリカ塗
布膜のみをエッチングし、図9(a),(b),(c)
にそれぞれ図10のJ−J線、K−K線、L−L線の各
断面図を示すように、第1アルミニウム配線3、第2ア
ルミニウム配線7に加えて第1アルミニウム配線3上で
第1柱状絶縁膜4と同位置に形成された第3の柱状CV
D酸化膜16、シリコン窒化膜18、第2の柱状CVD
酸化膜9、シリコン窒化膜10からなる第3の柱状絶縁
膜15上に第3アルミニウム配線14が形成される。
上方から酸化膜の異方性エッチングにより第3アルミニ
ウム配線14、第2アルミニウム配線7、第1アルミニ
ウム配線3下のみに酸化膜を残し、短時間の等方性ウェ
ットエッチングによりエッチングレートの速いシリカ塗
布膜のみをエッチングし、図9(a),(b),(c)
にそれぞれ図10のJ−J線、K−K線、L−L線の各
断面図を示すように、第1アルミニウム配線3、第2ア
ルミニウム配線7に加えて第1アルミニウム配線3上で
第1柱状絶縁膜4と同位置に形成された第3の柱状CV
D酸化膜16、シリコン窒化膜18、第2の柱状CVD
酸化膜9、シリコン窒化膜10からなる第3の柱状絶縁
膜15上に第3アルミニウム配線14が形成される。
【0025】ここで第3アルミニウム配線14の下に第
1アルミニウム配線3が存在しない場合は、シリコン基
板1上のシリコン窒化膜2の上に等ピッチで形成された
柱状CVD酸化膜5、シリコン窒化膜6、第2の柱状C
VD酸化膜9、シリコン窒化膜10、第3の柱状CVD
酸化膜16、シリコン窒化膜18からなる第3柱状絶縁
膜15上に第3アルミニウム配線14が形成される。な
お、4層配線以上でも同様の工程によりエアーブリッジ
構造の多層配線が製造できる。
1アルミニウム配線3が存在しない場合は、シリコン基
板1上のシリコン窒化膜2の上に等ピッチで形成された
柱状CVD酸化膜5、シリコン窒化膜6、第2の柱状C
VD酸化膜9、シリコン窒化膜10、第3の柱状CVD
酸化膜16、シリコン窒化膜18からなる第3柱状絶縁
膜15上に第3アルミニウム配線14が形成される。な
お、4層配線以上でも同様の工程によりエアーブリッジ
構造の多層配線が製造できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1層配
線を基板上に等ピッチで形成した第1の柱状絶縁膜上に
形成し、さらに第2層配線を基板上で第1層配線の形成
されていない領域に形成された第1の柱状絶縁膜よりも
高い第2の柱状絶縁膜上に形成することにより、太幅の
配線部及びコンタクト部、スルーホール部を除き、第1
層配線、第2層配線ともにそれぞれの独立に基板と柱状
絶縁膜のみで接続されており、第1層配線と第2層配線
の間にも絶縁膜は形成されずエアーブリッジ構造とな
り、配線容量が大幅に低減できる。また、配線は等ピッ
チの柱状絶縁膜で支えられているため十分な強度を持っ
ており、従来構造のように上層配線が単独で長く配線さ
れた場合に、配線剥がれや浮き等は起きず段差も生じる
ことはない。或いは、下層配線が太幅の場合でも従来例
の様に層間膜が交差部全体に形成されることはなく容量
をより小さくすることができる。さらに、配線容量を大
幅に低減する必要がない場合には、配線容量をある程度
低減させながらも、基板と第1層配線との間隔、基板と
第2層配線との間隔、第1層配線と第2層配線との間隔
をそれぞれ小さくすることができるため、層間絶縁膜の
形成時の平坦化が容易になり、かつコンタクトホールや
スルーホールのアスペクト比を小さくでき、これらのホ
ールの配線ステップカバレッジをホール内金属埋込等の
特別な技術を使用する事なく大幅に改善できる。
線を基板上に等ピッチで形成した第1の柱状絶縁膜上に
形成し、さらに第2層配線を基板上で第1層配線の形成
されていない領域に形成された第1の柱状絶縁膜よりも
高い第2の柱状絶縁膜上に形成することにより、太幅の
配線部及びコンタクト部、スルーホール部を除き、第1
層配線、第2層配線ともにそれぞれの独立に基板と柱状
絶縁膜のみで接続されており、第1層配線と第2層配線
の間にも絶縁膜は形成されずエアーブリッジ構造とな
り、配線容量が大幅に低減できる。また、配線は等ピッ
チの柱状絶縁膜で支えられているため十分な強度を持っ
ており、従来構造のように上層配線が単独で長く配線さ
れた場合に、配線剥がれや浮き等は起きず段差も生じる
ことはない。或いは、下層配線が太幅の場合でも従来例
の様に層間膜が交差部全体に形成されることはなく容量
をより小さくすることができる。さらに、配線容量を大
幅に低減する必要がない場合には、配線容量をある程度
低減させながらも、基板と第1層配線との間隔、基板と
第2層配線との間隔、第1層配線と第2層配線との間隔
をそれぞれ小さくすることができるため、層間絶縁膜の
形成時の平坦化が容易になり、かつコンタクトホールや
スルーホールのアスペクト比を小さくでき、これらのホ
ールの配線ステップカバレッジをホール内金属埋込等の
特別な技術を使用する事なく大幅に改善できる。
【0027】また、本発明の製造方法では、格子状マス
クを使用して絶縁膜をパターニングし、その上に配線を
形成した後にその絶縁膜をエッチングすることで柱状絶
縁膜を形成することができるため、マスクの共用化が可
能であり、かつ製造が簡略化できる。また、柱状絶縁膜
となるCVD酸化膜等の絶縁膜で形成された格子状パタ
ーンは、格子間に同一形状の開口が存在されることにな
るため、この開口を埋める塗布膜がウェハ全面に均一の
膜厚で形成でき、塗布膜特有の膜厚のパターン依存性が
出ない等の結果を有する。
クを使用して絶縁膜をパターニングし、その上に配線を
形成した後にその絶縁膜をエッチングすることで柱状絶
縁膜を形成することができるため、マスクの共用化が可
能であり、かつ製造が簡略化できる。また、柱状絶縁膜
となるCVD酸化膜等の絶縁膜で形成された格子状パタ
ーンは、格子間に同一形状の開口が存在されることにな
るため、この開口を埋める塗布膜がウェハ全面に均一の
膜厚で形成でき、塗布膜特有の膜厚のパターン依存性が
出ない等の結果を有する。
【図1】本発明の第1実施例を概念的に示す斜視図であ
る。
る。
【図2】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その1である。
その1である。
【図3】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その2である。
その2である。
【図4】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その3である。
その3である。
【図5】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その4である。
その4である。
【図6】図1の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その5である。
その5である。
【図7】本発明の第2実施例を概念的に示す斜視図であ
る。
る。
【図8】図7の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その1である。
その1である。
【図9】図7の構造を製造する方法を工程順に示す図の
その2である。
その2である。
【図10】図7の構造を製造する方法を工程順に示す図
のその3である。
のその3である。
【図11】従来の配線構造の一例を概念的に示す斜視図
である。
である。
【図12】図11の配線構造の製造方法を工程順に示す
図である。
図である。
1 シリコン基板 3 第1アルミニウム配線 4 第1柱状絶縁膜 7 第2アルミニウム配線 8 第2柱状絶縁膜 13 空洞 14 第3アルミニウム配線 15 第3柱状絶縁膜
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1の柱状絶
縁膜で支えられる第1層配線と、前記半導体基板上に形
成された第2の柱状絶縁膜で支えられる第2層配線とを
備え、前記第2の柱状絶縁膜の高さを前記第1の柱状絶
縁膜の高さよりも高く設定し、前記第1層配線と半導体
基板との間、第2層配線と半導体基板の間、第1層配線
と第2層配線との間にそれぞれ空洞が存在することを特
徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項2】 第1の柱状絶縁膜は第1層配線の延設方
向に沿って等間隔で配設され、第2の柱状絶縁膜は第2
層配線の延設方向に沿って等間隔で配設されてなる請求
項1の半導体集積回路装置。 - 【請求項3】 第1層配線の上に順次形成された第N
(Nは3以上の奇数)の柱状絶縁膜で支えられる第N層
配線と、第2配線の上に順次形成された第N+1の柱状
絶縁膜で支えられる第N+1層配線とを備える請求項1
の半導体集積回路装置。 - 【請求項4】 半導体基板上に第1の絶縁膜を格子状に
形成する工程と、この第1の絶縁膜の格子ピッチと半ピ
ッチずれた位置に第1層配線を形成する工程と、第1層
配線をマスクにして第1の絶縁膜をエッチングする工程
と、その上に第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格
子状に形成する工程と、この第2の絶縁膜の格子ピッチ
と半ピッチずれた位置で第1層配線と交差する方向に第
2層配線を形成する工程と、第2層配線をマスクにして
第2の絶縁膜をエッチングする工程とを含むことを特徴
とする半導体集積回路装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体基板上に第1の絶縁膜を格子状に
形成する工程と、この第1の絶縁膜の格子ピッチと半ピ
ッチずれた位置に第1層配線を形成する工程と、第1層
配線をマスクにして第1の絶縁膜をエッチングする工程
と、その上に第2の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同じ格
子状に形成する工程と、この第2の絶縁膜の格子ピッチ
と半ピッチずれた位置で第1層配線と交差する方向に第
2層配線を形成する工程と、第2層配線をマスクにして
第2の絶縁膜をエッチングする工程と、その上に第N
(Nは3以上の奇数)の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と同
じ格子状に形成する工程と、この第Nの絶縁膜上に第1
層配線と同じ位置に第N層配線を形成する工程と、第N
層配線をマスクにして第Nの絶縁膜をエッチングする工
程と、その上に第N+1の絶縁膜を前記第1の絶縁膜と
同じ格子状に形成する工程と、この第N+1の絶縁膜上
に第2層配線と同じ位置に第N+1層配線を形成する工
程と、第N+1層配線をマスクにして第N+1の絶縁膜
をエッチングする工程とを含むことを特徴とする半導体
集積回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348274A JP2705556B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5348274A JP2705556B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 半導体集積回路装置の製造方法 |
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|---|---|
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| JP2705556B2 JP2705556B2 (ja) | 1998-01-28 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001110745A (ja) * | 1999-10-13 | 2001-04-20 | Applied Materials Inc | 半導体集積回路を製造する方法 |
| US6710449B2 (en) | 2001-09-07 | 2004-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Interconnection structure and method for designing the same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424845U (ja) * | 1987-08-04 | 1989-02-10 | ||
| JPH04171845A (ja) * | 1990-11-05 | 1992-06-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 配線構造およびその製法 |
| JPH05235183A (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-10 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5348274A patent/JP2705556B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424845U (ja) * | 1987-08-04 | 1989-02-10 | ||
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| US6710449B2 (en) | 2001-09-07 | 2004-03-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Interconnection structure and method for designing the same |
| US6943129B2 (en) | 2001-09-07 | 2005-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Interconnection structure and method for designing the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2705556B2 (ja) | 1998-01-28 |
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