(57)【要約】【課題】従来のエアブリッジ配線は、第２の配線（空中配線）のつぶれに対して、補強層を設けたり、厚い絶縁体層を形成したりする必要があった。また、つぶれのスクリーニング方法としては、測定時間の長いインピーダンス測定や工数のかかる外観チェックをする必要があった。【解決手段】本発明の配線構造は、半導体基板１上に沿って形成された第１の配線２と、耐湿性維持のためにその第１の配線２を含む半導体領域のほとんどの表面を被覆する保護用の絶縁膜３（例えば、厚さ５００Å）と、第１の配線２と空間４を介して交差する第２の配線５（空中配線）とで構成されている。ここで、第２の配線５（空中配線）の少なくとも直下の第１の配線２の表面には保護用の絶縁膜３がない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に沿って形成され、その表面のほとんどを保護用の絶縁膜で被覆された第１の配線と、前記第１の配線と空間を介して交差する第２の配線との配線構造であって、前記第２の配線の少なくとも直下の前記第１の配線の表面には前記絶縁膜がないことを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記第１の配線と第２の配線とは、それぞれ、電界効果トランジスタのソース電極またはドレイン電極のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
半導体基板上に沿って第１の配線を形成する工程と、前記第１の配線の表面のほとんどを保護用の絶縁膜で被覆する工程と、前記第１の配線と空間を介して交差する形成予定の第２の配線の少なくとも直下の前記第１の配線の表面の前記絶縁膜を除去する工程と、前記第１の配線と前記第２の配線との交差箇所に有機物膜を選択的に形成する工程と、この上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜をパターニングし前記第２の配線を形成する工程と、前記有機物膜を除去する工程とを備えることを特徴とする配線構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に沿って形成した第１の配線と、その第１の配線と空間を介して交差する第２の配線（空中配線）との、いわゆる、エアブリッジ配線と呼ばれる配線構造及びその形成方法に関し、特に、第１の配線の表面のほとんどが耐湿性維持の保護用の薄い絶縁膜で被覆されている配線構造及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体基板上に沿って形成された第１の配線と、その第１の配線と空間を介して交差する第２の配線（空中配線）との、いわゆる、エアブリッジ配線と呼ばれる配線構造がある。この配線構造は、２つの配線間を高誘電率の絶縁部材で充填するのではなく空間とすることで交差箇所における配線容量を低減させるものであり、例えば、優れた高周波特性を要求される低雑音電界効果トランジスタなどのソース電極及びドレイン電極の配線構造として用いられる。尚、ここでは、第１の配線を含む半導体領域のほとんどの表面を耐湿性維持のための保護用の絶縁膜で被覆している場合に限定して話を進める。
【０００３】
従来の配線構造及びその形成方法の一例を図３〜図５に示す。図３（ａ）は、配線構造の斜視図，図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図，図４は、配線構造の他の例の断面図，図５は、その形成方法の工程順を示す断面図である。
【０００４】
配線構造は、図３に示すように、半導体基板１上に沿って形成された第１の配線２と、耐湿性維持のためにその第１の配線２を含む半導体領域のほとんどの表面を被覆する保護用の絶縁膜３（例えば、厚さ５００Å）と、第１の配線２と空間４を介して交差する第２の配線５（空中配線）とで構成されている。
【０００５】
ここで、このエアブリッジ配線は、その構造から明らかなように、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）との間が空間４となっているため、上方からの外力で第２の配線５（空中配線）がつぶれる危険性を少なからず有している。例えば、表面にエアブリッジ配線を施した半導体基板１の裏面を研磨する工程などでは、半導体基板１表面をワックス（図示せず）や保護シート（図示せず）で保護してフィクスチャ（図示せず）に貼付けるが、このとき、どうしても異物（図示せず）が混入することがあり、その後の研磨の圧力により異物（図示せず）で第２の配線５が押しつぶされることがあった。このため、第２の配線５（空中配線）のつぶれに対して従来より、いろいろな工夫がなされてきた。
【０００６】
先ず、その一例として、図４（ａ）に示すように、第２の配線５（空中配線）の下に硬い金属層から成る補強層６を形成し、第２の配線５（空中配線）の機械的強度を増加させ、上方からの外力に対してつぶれにくくするという配線構造がある。
【０００７】
この配線構造の形成方法は、図５（ａ）に示すように、先ず、半導体基板１上に例えば、ＡｕやＡｌなどの低抵抗金属膜を蒸着し、フォトリソグラフィによりパターニングして第１の配線２を形成する。そして、半導体基板１全面に例えば、Ｓｉ３Ｎ４から成る耐湿性維持のための保護用の絶縁膜３（例えば、厚さ５００Å）を形成した後、フォトリソグラフィにより、これから形成する各構造物のコンタクト用の開口部（図示せず）を形成する。
【０００８】
次に、図５（ｂ）に示すように、この上に例えば、感光性ポリイミドなどの有機物層を塗布した後、フォトリソグラフィにより、第１の配線２と形成予定の第２の配線との交差箇所に選択的に有機物膜７を形成する。
【０００９】
次に、図５（ｃ）に示すように、この上に例えば、ＷＳｉから成る硬い金属膜６ａを蒸着する。
【００１０】
次に、図５（ｄ）に示すように、この上に例えば、ＡｕやＡｌなどの低抵抗金属膜を蒸着し、その後、フォトリソグラフィにより硬い金属膜及び低抵抗金属膜をパターニングして補強層６及び第２の配線５（空中配線）を形成する。
【００１１】
その後、図５（ｅ）に示すように、有機物膜７を酸素アッシング処理して除去して空間４を形成し、エアブリッジ配線構造が完成する。（例えば、特許文献１参照。）
【００１２】
また、エアブリッジ配線構造の他の例として、図４（ｂ）に示すように、第１の配線２の上面に比較的厚い絶縁体層８（例えば、厚さ６０００Å）を形成した後に保護用の絶縁膜３を形成し、第１の配線２との絶縁を確実なものにするという配線構造がある。これは、耐湿性維持のための最低限の薄い保護用の絶縁膜３（例えば、厚さ５００Å）だけでは、外力が加わった場合、絶縁の信頼性が不充分であるため厚い絶縁体層８を形成し、万一、第２の配線５（空中配線）がつぶれても第１の配線２とショートすることを確実に防止できるようにするものである。
【００１３】
このエアブリッジ配線構造は、上述の形成工程において、第１の配線２を形成した後に、フォトリソグラフィを用いて絶縁体層８を形成する他は、同様の工程によって形成することができる。（例えば、特許文献１参照。）
【００１４】
【特許文献１】
特開平１０−１２７２２号公報（第３頁、００２４〜００２６段落、第５頁、００３７〜００４１段落、図１，図５）
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記のように工夫されたエアブリッジ配線においても以下の問題があった。
【００１６】
先ず、図４（ａ）に示すような第２の配線５（空中配線）に補強層６を形成する配線構造では、わざわざ余分に補強層６を形成しなければならないことに加えて、折角、第２の配線５（空中配線）の機械的強度を増加させても、必ずしも、ばらつきの大きい製造工程中の外力に耐え得るかどうかはわからないという不確実性があった。また、万一、第２の配線５（空中配線）がつぶれた場合、第１の配線２の表面には保護用の絶縁膜３があるため、即座にショート不良にはならないが、保護用の絶縁膜３は比較的厚さが薄いため絶縁の信頼性に欠けるという問題があり、さらに、例えば、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）とが、それぞれ、優れた高周波特性を要求される低雑音電界効果トランジスタのソース電極またはドレイン電極のいずれかであるような場合には、第２の配線５（空中配線）がつぶれると、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）との間の距離が変化するため、それに伴い配線容量が変化するという問題があり、このような第２の配線５（空中配線）のつぶれ不良をスクリーニングするためには、長い計測時間を要するインピーダンス測定を実施するか、あるいは、顕微鏡などを使用した外観チェックを実施する必要があった。
【００１７】
また、図４（ｂ）に示すような、第１の配線上に厚い絶縁体層を形成し、第１の配線と第２の配線（空中配線）との間の絶縁性を確実にする配線構造では、わざわざ余分に厚い絶縁体層８を形成しなければならないことに加えて、絶縁の信頼性を上げるために誘電率が大きい絶縁体層８の厚さを厚くすればするほど、配線容量が増加するという問題があった。また、万一、第２の配線５（空中配線）がつぶれた場合、第１の配線２の上には、厚い絶縁体層８及び保護用の絶縁膜３があるためショート不良にはならないが、例えば、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）とが、それぞれ、優れた高周波特性を要求される低雑音電界効果トランジスタのソース電極またはドレイン電極のいずれかであるような場合には、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）との間の距離が変化するため、それに伴い配線容量が変化するという問題があり、このような第２の配線５（空中配線）のつぶれ不良をスクリーニングするためには、長い計測時間を要するインピーダンス測定を実施するか、あるいは、顕微鏡などを使用した外観チェックを実施する必要があった。
【００１８】
本発明の目的は、エアブリッジ配線構造の第２の配線（空中配線）のつぶれ不良に対して、わざわざ、新たな補強層や厚い絶縁体層を形成したりすることなく、また、測定時間の長いインピーダンス測定や工数のかかる外観チェックをすることなく、確実で効率のよいスクリーニングが可能な配線構造及びその形成方法を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線構造は、半導体基板上に沿って形成され、その表面のほとんどを保護用の絶縁膜で被覆された第１の配線と、第１の配線と空間を介して交差する第２の配線との配線構造であって、第２の配線の少なくとも直下の第１の配線の表面には絶縁膜がないことを特徴とする配線構造である。
【００２０】
本発明の配線構造の形成方法は、半導体基板上に沿って第１の配線を形成する工程と、第１の配線の表面のほとんどを保護用の絶縁膜で被覆する工程と、第１の配線と空間を介して交差する形成予定の第２の配線の少なくとも直下の第１の配線の表面の絶縁膜を除去する工程と、第１の配線と第２の配線との交差箇所に有機物膜を選択的に形成する工程と、この上に金属膜を形成する工程と、金属膜をパターニングし第２の配線を形成する工程と、有機物膜を除去する工程とを備えることを特徴とする配線構造の形成方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の配線構造及びその形成方法の一例を図１，図２に示す。図１（ａ）は、配線構造の斜視図，図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図，図１（ｃ）は、平面図，図２は、形成方法の工程順を示す断面図である。
【００２２】
配線構造は、図１に示すように、半導体基板１上に沿って形成された第１の配線２と、耐湿性維持のためにその第１の配線２を含む半導体領域のほとんどの表面を被覆する保護用の絶縁膜３（例えば、厚さ５００Å）と、第１の配線２と空間４を介して交差する第２の配線５（空中配線）とで構成されている。ここで、第２の配線５（空中配線）の少なくとも直下の第１の配線２の表面には保護用の絶縁膜３がない。即ち、第２の配線５（空中配線）の直下の保護用の絶縁膜３には開口部１０１が設けられている。ここでは、開口部１０１は、第１の配線２の表面に沿った矩形で、開口幅は、第１の配線２の幅Ｗ１と同じとし、開口長さは、第２の配線５（空中配線）の幅Ｗ２の１．２倍程度とする。また、第２の配線５（空中配線）の幅Ｗ２の中心線と開口長さの中心線とは一致させ、真上から見て、第２の配線５（空中配線）の両側に開口部１０１が均等にはみ出す格好とする。尚、開口長さを第２の配線５（空中配線）の幅Ｗ２よりも長くするのは、第２の配線５（空中配線）が真っ直ぐつぶれず若干、傾いてつぶれた場合を想定して余裕を設けるものであるが、この開口部１０１の面積は、絶縁膜３の耐湿性保護の効果とトレードオフの関係にあるため、極力、小さい方が望ましい。
【００２３】
このような配線構造にすると、補強層を備えず、かつ、柔らかい低抵抗金属から成る第２の配線５（空中配線）は、上方からの外力が加わった場合、確実につぶれて、表面が露出した第１の配線２と確実にショートする。即ち、従来の配線構造のように、第２の配線５（空中配線）がつぶれたにも拘わらず、ショートには至らず、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）との間の距離が変化するインピーダンス不良となるということがない。このため、第２の配線５（空中配線）のつぶれ不良は、すべてショート不良となり、電気的特性検査機（図示せず）で比較的短時間の計測で、効率性及び確実性の高いスクリーニングが可能となる。また、第１の配線２と第２の配線５（空中配線）の間に厚い絶縁体層を形成したりせず空間とするため配線容量を増加させることもない。
【００２４】
この配線構造の形成方法は、図２（ａ）に示すように、先ず、半導体基板１上に例えば、ＡｕやＡｌなどの低抵抗金属膜を蒸着し、フォトリソグラフィによりパターニングして第１の配線２を形成する。そして、半導体基板１全面に例えば、Ｓｉ３Ｎ４から成る耐湿性維持のための保護用の絶縁膜３（例えば、厚さ５００Å）を形成した後、フォトリソグラフィにより、これから形成する各構造物のコンタクト用の開口部（図示せず）を形成する。このとき、第１の配線２と、これから形成する第２の配線との交差箇所に開口部１０１を形成する。この開口部１０１は、第１の配線２の表面に沿った矩形で、開口幅は、第１の配線２の幅Ｗ１と同じとし、開口長さは、第２の配線５（空中配線）の幅Ｗ２の１．２倍程度とする。また、第２の配線（空中配線）の幅Ｗ２の中心線と開口長さの中心線とは一致させ、真上から見て、第２の配線（空中配線）の両側に開口部１０１が均等にはみ出す格好とする。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、この上に例えば、感光性ポリイミドなどの有機物層を塗布した後、フォトリソグラフィにより、第１の配線２と形成予定の第２の配線との交差箇所に選択的に有機物膜７を形成する。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、この上に例えば、ＡｕやＡｌなどの低抵抗金属膜を蒸着し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして第２の配線５（空中配線）を形成する。
【００２７】
次に、図２（ｄ）に示すように、有機物膜７を酸素アッシング処理して除去して空間４を形成し、エアブリッジ配線構造が完成する。
【００２８】
このようにすると、新たな補強層や絶縁体層を形成しないため、そのための材料を準備したり、工程を増やしたりする必要がない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の配線構造及びその形成方法によると、補強層を備えず、かつ、柔らかい低抵抗金属から成る第２の配線（空中配線）は、上方からの外力が加わった場合、確実につぶれて、表面が露出した第１の配線と確実にショートする。即ち、従来の配線構造のように、第２の配線（空中配線）がつぶれたにも拘わらず、ショートには至らず、第１の配線と第２の配線（空中配線）との間の距離が変化するインピーダンス不良となるということがない。このため、第２の配線（空中配線）のつぶれ不良は、すべてショート不良となり、電気的特性検査機で比較的短時間の計測で、効率性及び確実性の高いスクリーニングが可能となる。また、第１の配線と第２の配線（空中配線）の間に厚い絶縁体層を形成したりせず空間とするため配線容量を増加させることもない。また、新たな補強層や絶縁体層を形成しないため、そのための材料を準備したり、工程を増やしたりする必要がない。尚、第１の配線と第２の配線（空中配線）とが、それぞれ、優れた高周波特性を要求される低雑音電界効果トランジスタのソース電極とドレイン電極のいずれかであるような場合、この効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線構造の一例の斜視図、断面図及び平面図
【図２】本発明の配線構造の形成方法の一例の工程順を示す断面図
【図３】従来の配線構造の一例の斜視図及び断面図
【図４】従来の配線構造の他の例の断面図
【図５】従来の配線構造の形成方法の一例の工程順を示す断面図
【符号の説明】
１  半導体基板
２  第１の配線
３  保護用の    絶縁膜
４  空間
５  第２の配線（空中配線）
６ａ  金属膜
６  補強層
７  有機物膜
８  絶縁体層
１０１  開口部
Ｗ１  第１の配線の幅
Ｗ２  第２の配線の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004165285.tif 000005
【図４】
2004165285.tif 000006
【図５】
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