JPS6260241A - 多層配線構造の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置における多層配線構造の製造方法に
関し、特にエアブリッジ構造を有する多層配線構造の製
造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年の半導体装置の微細化、高集積化に伴ない半導体装
置に形成される配線の多層化が進められている。従来こ
の種の多層配線構造では大きく分けて２種類の構造が実
用化されている。

第１の構造は、第２図のように半導体装置の絶縁層２１
上に第１配線層２２を形成し、その上に層間絶縁膜２３
を形成し、更にこの上に第２配線層２４を形成し、コン
タクトにおいて相互接続を図るように形成した構造であ
る。この構成の配線構造では、第１、第２の各配線層２
２．２４間に存在する層間絶縁膜２３の誘電率によって
両配線層間の容量大きくなり、伝達信号のクロストーク
が生じ易く、素子の微細化に対応することが難しい。

第２の構造は、エアブリッジ配線構造とも称されており
、第３図のように半導体装置の絶縁膜層３１上に第１の
配線層３２と、その両側位置に第２の配線層３３を形成
し、この第１の配線層３２を跨ぐように第３の配線層３
４を形成した構造である。この構成の配線構造では第１
の配線層３２と第３の配線層３４とは誘電率の最も小さ
い空気が絶縁層として構成されるため、両配線層間での
伝達信号のクロストークが非常に小さく、配線容量も小
さくできる。

このエアブリッジ配線構造の製造方法としては、例えば
第１及び第２の配線層３２．３３を形成した後、第３の
配線層３４を形成する箇所に、後の工程で除去可能な有
機物の膜を選択的に形成し、その上でこの有機物膜の上
に第３の配線層３４を形成する。そして、その後にごの
有機物膜のみをドライエッチ法やウェットエッチ法等に
より選択的に除去してこの部分を空洞化する方法が用い
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のエアブリッジ配線構造の製造方法では、
有機物膜の上に形成した第３の配線層３４の幅寸法が、
長さ寸法に比較して大きいと、有機物膜のエツチング時
にエッチャントが第３の配線層に邪魔されてその内側に
まで十分侵入せず、第３の配線層の下側にエツチングさ
れない有機物膜が残存されることがある。また、完全に
除去するにしてもエツチング時間が長くなる。

このため、残存した有機物膜によって配線層間の誘電率
が初期の空気のみの場合に比較して大きくなり、エアブ
リッジ配線構造本来の効果を得ることができなくなる。

また、エツチング時間が長くなることにより、他の素子
に悪影響を与える恐れが生じ、かつスループットが低下
される。更に、エッチャントを十分に浸透させるために
、第３の配線層３４の幅寸法に制限を受け、配線抵抗や
設計上の点で不利になることもある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の多層配線構造の製造方法は、エアブリッジ配線
構造を前記した種々の問題を生じさせることなく実現す
るために、第１の配線層を覆うように有機物膜を形成し
、この有機物膜上にこの第１の配線層を跨ぎかつ第１の
配線層の両側に配置した第２の配線層に接続するように
第３の配線層を形成し、その後前記有機物膜をエツチン
グ除去してエアブリッジ配線構造を形成するに際し、前
記第３の配線層の少なくとも中央よりの位置に１つまた
は複数個の孔を形成し、この孔を通して有機物膜のエッ
チャントを侵入させて第３の配線層直下の有機物膜をエ
ツチング除去する工程を備えている。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を製造工程に従って示す図で
あり、（ａ、）〜（ｇｌ）は平面構成図、（ａ２）〜（
ｇ２）はそのＡＡ線断面構成図である。

先ず、同図（ａ＋）、　　（ａ２）のように、ＧａＡｓ
である半絶縁性の半導体基板１の表面上に第１の配線層
２及び第２の配線層３を所定の平面パターンに形成する
。これら配線層２，３は、例えばＴｉを１０００人、Ｐ
ｔを１０００人、Ａｕを２μｍに夫々積層した多層構造
としている。また、前記半導体基板１は絶縁性の基板で
あれば石英ガラス基板やシリコン等の半導体基板上に酸
化シリコン等の絶縁膜を形成した基板でもよい。

次いで、同図（ｂ＋）、　（ｂｚ）のように後述する第
３の配線層を形成すべき箇所において、前記第１の配線
層２を覆い、かつ前記第２の配線層３の少なくとも一部
は覆わないように有機物膜４を被着する。この有機物膜
４は全面に有機物膜を被着した後フォトリソグラフィ技
術等を用いて選択エツチングすることにより形成できる
。

次に、同図（Ｃ，）、　　（Ｃ２）のように、全面に金
属被膜５を被着する。この金属被膜５は次の工程におｌ
ｄるＡｕメッキの給電パスとして利用するものであり、
例えばＴｉを１０００人、Ａｕを４０００人の厚さにス
パッタ法や真空蒸着法で積層形成する。この金属被膜５
は他の金属構成でもよいが、メッキ時において電圧降下
を起こさぬように低抵抗に構成することが肝要である。

しかる上で、同図（ｄｉ）、　　（ｄ２）のように、前
記金属被膜５上をフォトレジスト膜６で覆い、これをマ
スクとして金属被膜５表面にＡｕメッキを行いＡｕメッ
キ膜７を形成する。このＡｕメッキ膜７は３μｍ程度の
厚さとし、かつ前記第１の配線層２を跨ぎしかも両端は
前記第２の配線層３上に夫々位置するように、即ち、こ
れから形成しようとする第３の配線層と同じ平面パター
ンに形成する。

そして、同図（ｅｌ）、　　（Ｃ２）のように、フォト
リソグラフィ技術を用いて前記Ａｕメッキ膜７と同一形
状に金属被膜５をパターニングし、これにより第３の配
線層８を形成する。

続いて、同図（ｆｌ）、　　（ｆ２）のように、この第
３の配線層８を貫通するようにその中央部に孔９を開設
する。この孔９の形成方法はフォトレジストをマスクに
利用した選択エツチング法がそのまま利用でき、エツチ
ング法もイオンミリング、反応性イオンエツチング等の
ドライエツチングはもとよりウェットエツチングを採用
できる。また、前記孔９は、本例では第３の配線層８を
長さ２５μｍ、幅５０μｍの短冊状とした場合、直径７
μｍの円形の孔として形成している。勿論、この孔８は
第３の配線層８の形状を保持しかつその導電性を損なわ
ず、しかも後述する有機物膜のエッチャントがこの孔を
通過できる程度のものであればよく、形状や大きさはこ
の構成に限定されるものではない。例えば、多角形成い
は方形にしてもよい。また、孔８は複数個設けてもよく
、場合によっては多数個の孔を整列配置して第３の配線
層８をメツシュ状に構成してもよい。

次いで、同図（ｇ＋）、　　（ｇｚ）のように、前　−
記有機物膜４を０□プラズマ或いはヒドラジン系等のウ
ェットエツチングによって除去する。この時、エッチャ
ントは第３の配線層８の両側から侵入して有機物膜４を
エツチング除去するのは勿論であるが、孔９を通しても
侵入し、第３の配線層８直下の有機物膜４をこの孔９を
起点としてエツチングを進行させ、これを除去すること
ができる。

これにより、第３の配線層８の幅寸法が長さ寸法に比較
して大きな場合でも、第３の配線層８下の有機物膜４を
確実にかつ短時間でエツチング除去し、第３の配線層８
の下に空洞部１０を形成することができる。

以上の工程により、第３の配線層の幅寸法に制限を受け
ることなく有機物膜のエツチング残りのないエアブリッ
ジ配線構造を容易かつ短時間で形成でき、エアブリッジ
配線構造本来の効果を得ることができ、しかもスループ
ットを向上することができる。

ここで、前記各工程は次のように変更することが可能で
ある。

第２の配線層３は、第１の配線層２と同時に形成するの
ではなく、後に第３の配線層８の一部として同時に形成
してもよい。

また、有機物膜４を形成する前に、この有機物膜４とは
異なる絶縁性の膜、例えばＳ　ｉ　０２を２０００人の
厚さに形成しておき、第３の配線層８、ここでは金属被
膜５を形成する前にこれと導通させるコンタクトホール
をこの５ｉＯｚ膜に形成するようにしてもよい。但し、
この場合においても、前述のように第２の配線層３を第
３の配線層８と同時に形成する場合にはコンタクトホー
ルは不要である。

更に、第２の配線層３を第３の配線層８と同時に形成す
る場合には、第３の配線層８を形成するＡｕメソキ工程
においては、前記ＳｉＯ□膜を形成するしないに関わら
ず第２の配線層を形成すべき箇所にもＡｕメッキを施ず
ようにする。

また、第３の配線層８の孔９は、前記金属被膜５のエツ
チング時に同時に行ってもよく、この場合には前の工程
で孔を形成する箇所にはＡｕメッキを施さないようにす
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、第３の配線層の少なくと
も中央よりの位置に１つまたは複数個の孔を形成し、こ
の孔を通して有機物膜のエッチャントを侵入させ、第３
の配線層直下の有機物膜をエツチング除去しているので
、第３の配線層の幅寸法に制限を受けることなく確実に
かつ短時間で第３の配線層下の有機物膜をエツチング除
去することができる。これにより、エアブリッジ配線構
造本来の低誘電率効果を得て伝達信号のクロストークの
低減および配線層間容量の低減を図るとともに、配線構
造の製造スルーブツトの向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＋　）　〜（ｇ＋　）　、　　（ａｘ　）　
〜（ｇ２）は本発明方法を工程順に説明するための平面
図及びそのＡＡ線に沿う断面図、第２図は層間絶縁膜を
用いた配線構造の断面図、第３図はエアブリソジ配線構
造の断面図である。 １・・・半絶縁性基板、２・・・第１の配線層、３・・
・第２の配線層、４・・・有機物膜、５・・・金属被膜
、６・・・フォトレジスト、７・・・Ａｕメッキ膜、８
・・・第３の配線層、９・・・孔、１０・・・空洞部、
２１．３１・・・絶縁層、２２．３２・・・第１の配線
層、２３・・・層間絶縁膜、２４．３３・・・第２の配
線層、３４・・・第３の配線層。 第１図（ｄｌ） 第１図（ｆｌ） （ｄ２） （ｅ２） （ｆ２） 手続補正書（方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置の絶縁層上に第１の配線層を形成する工
   程と、この第１の配線層を覆うように有機物膜を形成す
   る工程と、この有機物膜上に前記第１の配線層を跨ぎか
   つ第１の配線層の両側に配置した第２の配線層に接続す
   るように第３の配線層を形成する工程と、その後前記有
   機物膜をエッチング除去してエアブリッジ配線構造を形
   成する工程とを備える多層配線構造の製造方法において
   、少なくとも前記有機物膜をエッチング除去する工程の
   前に、前記第３の配線層の少なくとも中央よりの位置に
   １つまたは複数個の孔を形成し、この孔を通して有機物
   膜のエッチャントを侵入させて第３の配線層直下にある
   前記有機物膜をエッチング除去する工程を備えたことを
   特徴とする多層配線構造の製造方法。 ２、第３の配線層の形成工程は、全面に金属被膜を形成
   する工程と、この金属被膜を給電パスとして金属被膜上
   に選択的にＡｕメッキを施す工程と、Ａｕメッキされて
   いない金属被膜部分をエッチング除去する工程とを含む
   特許請求の範囲第１項記載の多層配線構造の製造方法。 ３、第２の配線層は第１の配線層と同時に形成してなる
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の多層配線構造
   の製造方法。