JP2002158229A

JP2002158229A - 多層配線及びその配線方法

Info

Publication number: JP2002158229A
Application number: JP2000356000A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Aoyama; 拓青山; Setsuya Iwashita; 節也岩下; Masato Kakihana; 眞人垣花
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のＩＣの多層配線方法だと、一度配線をお
こなってしまうと後に配線のやり直しができない。また
工程が複雑で量産時における歩留まりの低下や製造コス
トの上昇が大きな課題となっている。【解決手段】配線部に光誘起相転移物質を用いる。異な
る相転移エネルギーを有する該物質群からなる多層構造
を形成し初期状態を絶縁状態とする。配線パターンに沿
って光照射することでこれを導体化して導体配線を行
う。初期状態に戻すにはこれを加熱し導体状態部を絶縁
化する。【効果】配線部材に光誘起相転移物質を用いることで、
リソグラフィー工程を要さず、またマスクを用いないプ
ロセスとすることで、量産性が大幅に改善される。一度
配線パターンを形成した後でもこれらの変更や修正が容
易にできるため資源を有効利用でき、環境適合型のプロ
セスである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】シリコンウエハー等の基板上
に形成されている複数のトランジスタ等を結線する際の
多層配線手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ内のトランジスタ間の配線材
料には、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）といった金
属が用いられており、その配線パターンはリソグラフィ
ー技術を中心としたいくつかの工程を経て形成されてい
た。同一層内における配線工程の主な流れは、金属スパ
ッタ（或いは蒸着）、レジスト塗布、マスク露光、現
像、金属エッチング、レジスト剥離といった工程であ
る。配線パターンが一平面内では実現できない場合は、
配線部を多層にし、導伝性プラグ等を用いて上下異なる
層間の配線を接続することになる。このプラグ形成工程
は、おおよそ、レジスト工程後の層間絶縁膜エッチン
グ、レジスト剥離、金属プラグ埋設、表面研磨、上層配
線形成を経る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来例で述べたよう
に、近年の微細化、高集積化に伴う多層配線工程は複雑
で、量産時における歩留まりの低下や製造コストの上昇
が大きな課題となっている。また、従来の多層配線方法
だと、その工程から明らかなように一度配線をおこなっ
てしまうと後に設計変更があった場合にこれに対応した
配線のやり直しができない。

【０００４】本発明はこれらの課題を解決するもので、
全面的に従来の多層配線工程を見直すことで、工程を簡
素化し、これにより量産時の歩留まり向上と製造コスト
の低下をもたらすものである。更に、一度配線パターン
を形成した後でもこれらの変更や修正を容易ならしめる
発明でもあり、従来に比して資源を大幅に有効活用でき
る新規な環境適合型プロセスを提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
に述べる本発明により達成される。すなわち本発明の多
層配線は、ＩＣ内（例えば複数のトランジスタ等間の結
線等）で必要とされる多層配線において、同一層内また
は異層間の配線部が、安定状態である絶縁状態と準安定
状態である導体状態のいずれかの状態で存在可能な光誘
起相転移物質の、導体状態で構成されていることを特徴
とする。また、本発明の多層配線は、前記光誘起相転移
物質が異なる物質からなる多層構造をなし、各層に対し
て絶縁状態を導体化する最低光励起エネルギーが存在
し、該最低光励起エネルギーが上層ほど低くなることを
特徴とする。また、本発明の多層配線は、前記光誘起相
転移物質が異なる物質からなる多層構造をなし、各層に
対して導体状態を絶縁化するのに要する最低の光または
熱エネルギーが存在し、該最低の光または熱エネルギー
が上層ほど低くなることを特徴とする。また、本発明の
多層配線は、前記光励起相転移物質の絶縁状態と導体状
態はそれぞれ安定状態と寿命が一年以上と長い準安定状
態であり、光または熱により可逆的に互いの状態をとり
得ることを特徴とする。

【０００６】さらに、本発明の多層配線の配線方法は、
少なくとも（１）絶縁状態にある光誘起相転移物質層を
ｎ層（ｎは１より大きい整数）形成する工程と、（２）
第ｋ層（ｋは１以上の整数でｎ以下。最下層を第１層と
し、最上層を第ｎ層とする。初期値はｋ＝１）の配線パ
ターンを、第ｋ層を構成する光誘起相転移物質に対する
最低励起エネルギー以上かつｋ＞１の時は第（ｋ―１）
層を構成する光誘起相転移物質に対する最低励起エネル
ギー未満のエネルギーを有する光の照射により導体化す
る工程と、（３）第ｋ層を絶縁化するエネルギー未満か
つ第（ｋ＋１）層の絶縁化エネルギー以上のエネルギー
を外部から加える工程と、（４）前記（２）から（３）
工程をｋを（ｋ＋１）に置き換えて順に第ｎ層（最上
層）まで繰り返す工程とを含むことを特徴とする。ま
た、本発明の多層配線の配線方法は、少なくとも（１）
絶縁状態にある光誘起相転移物質からなる第ｋ層（ｋは
１以上の整数でｎ以下。最下層を第１層とし、最上層を
第ｎ層とする。初期値はｋ＝１）を形成する工程と、
（２）第ｋ層の配線パターンを第ｋ層を構成する光誘起
相転移物質に対する最低励起エネルギー以上かつｋ＞１
の時は第（ｋ―１）層を構成する光誘起相転移物質に対
する最低励起エネルギー未満のエネルギーを有する光の
照射により導体化する工程と、（３）前記（１）から
（２）工程をｋを（ｋ＋１）に置き換えて順に第ｎ層
（最上層）まで繰り返す工程とを含むことを特徴とす
る。また、本発明の多層配線の配線方法は、光誘起相転
移物質の光による導体化工程で、配線パターンをマスク
を用いて形成するか、直接レーザを走査照射することで
配線形成することを特徴とする。

【０００７】

【作用】ここでは本発明の特徴をなす、ＩＣ内の複数の
トランジスタ等間の結線部位に用いる光誘起相転移物質
について説明する。

【０００８】本発明において、配線部に用いられる材料
は、光を照射または熱を加えることにより相転移が生じ
る主として遷移金属またはその酸化物で構成されるもの
である。該遷移金属酸化物としては、一般式Ａx Ｂy Ｏ
z （式中、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ、１≦ｘ≦１４、１≦
ｙ≦２４、１≦ｚ≦４１であり、Ａ、Ｂは同じ元素であ
っても異なる元素であってもよい）で表されるものが一
般的である。このような遷移金属酸化物は、光を照射す
ることにより原子系のエネルギー状態が変化し、結晶格
子の変位が起こり、これに基づいて相転移現象が発現す
るものと考えられる。

【０００９】このような遷移金属酸化物について、その
結晶構造は特に限定されないが、結晶構造内に＋の電荷
をもつＡイオンから構成される−Ｘ^- −Ａ⁺ −Ｘ^- （Ｘ
＝Ｏ，ＢＯx）の直線配位をもち、この一次元（直線）
構造で物性を特徴づけられる低次元酸化物が好ましい。
これは、変位する格子原子が柔らかく格子に結合してい
るもの、すなわち、変位による格子歪のエネルギーが小
さいほうが好ましく、一般に低次元物質は格子が柔らか
いと考えられているからである。

【００１０】このような低次元物質の一例として、一般
式ＡＢＯ₂ で表されるデラフォサイト型酸化物が挙げら
れる。デラフォサイト型酸化物は、上述の低次元構造
が、−（ＢＯ₂ ）^- −Ａ⁺ −（ＢＯ₂ ）^- −で表される
単純な鎖状秩序構造を持つものである。このような単純
構造は、低次元物質の特徴である格子の柔らかさをさら
に強調する作用があると考えられ、光誘起相転移の応答
速度が極めて速いという特徴を有する。さらに、デラフ
ォサイト型酸化物は、その単純な低次元構造により光誘
起相転移に必要なエネルギーを決定するバンドギャップ
を小さく調節できるという利点も有する。バンドギャッ
プとは、光誘起相転移が生じる最低光子エネルギーのこ
とである。バンドギャップが小さければ、より低エネル
ギーの光、例えば可視・紫外領域はもとより赤外領域の
波長を有するレーザ光でも相転移を起こすことが可能に
なり、光源の選択の幅が飛躍的に拡がる。

【００１１】ここでいう光誘起相転移とは、固体に入射
した光エネルギーにより系を励起して電子状態を変化さ
せ、これにより格子変位を生じることを意味する。この
ような格子変位によってもたらされる物質の物理的特性
の変化のうち、特に電気伝導率が劇的に変化する性質、
すなわち導体状態と絶縁状態を光照射や加熱温度変化で
制御できる性質に着目し、これを積極的にＩＣ配線部に
利用したのが本発明の特徴である。因みに可逆的に変化
する固体結晶の物性としては、この電気伝導率以外に
も、吸収スペクトル、誘電率、屈折率、反射率、磁気特
性等が挙げられる。

【００１２】さて、光による電気伝導率の変化を利用す
れば、絶縁体を導体化したり逆に導体を絶縁体に戻すと
いった相互間の可逆的な相転移を制御することが可能に
なる。ここで導体化とは、絶縁体の満ちた価電子帯と伝
導帯の間にあるバンドギャップを光励起により閉じるこ
とを意味する。言い換えれば、光によりブリルアン域の
大きさを２倍に拡大し、価電子帯と伝導帯とを結合させ
てしまうのである。このためには、絶縁体の格子の繰返
し周期の長さを光により半分にすることができればよ
い。例えば、バンドの半分まで電子がつまっている導体
がある温度以下ではパイエルス絶縁体になるのは、導体
の格子周期ａが格子変位と電子の局在化により２ａにな
り、このため波数π／2aにギャップが生じるためであ
る。この逆の過程を光を照射することにより行い、パイ
エルス絶縁体の格子周期を半分にし、局在化した電子を
結晶中に一様に拡げてやれば、絶縁体のバンドギャップ
は閉じ導体化することができる。また、材料設計次第で
相変化の方向を逆にすることも可能である。すなわち、
導体に光を照射することにより絶縁化することもでき
る。このような双方向の相転移は光照射だけで可能なの
だが、熱による作用を併せて利用してもよい。光源とし
てレーザを用いた場合、絶縁体を導体化するときにはレ
ーザの波長（エネルギー）を利用し、導体を絶縁体に戻
すときにはレーザのパワー（熱）を利用するといった具
合である。

【００１３】最後に、双安定性について補足する。ここ
でいう双安定性とは、光の照射等による格子の変化に基
づき安定状態から準安定状態に移行したとし、ここで光
を消光しても、もとの安定状態に戻るまでに要する時間
（緩和時間）が非常に長い（例えば、１年以上）ことを
意味する。尚、準安定状態を保っていられる時間、すな
わち寿命は材料の設計次第で自在に制御することが可能
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細をいくつかの
実施例に基づき説明する。

【００１５】（実施例１）作用で述べたデラフォサイト
に属する物質の内、波長７００ｎｍ以下で絶縁状態から
導体状態に相転移し、６００℃以上の加熱で導体状態か
らもとの絶縁状態に相転移する物質１１と、波長７２０
ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態に相転移し、５８０℃
以上の加熱で導体状態からもとの絶縁状態に相転移する
物質１２と、波長７４０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状
態に相転移し、５６０℃以上の加熱で導体状態からもと
の絶縁状態に相転移する物質１３と、波長７６０ｎｍ以
下で絶縁状態から導体状態に相転移し、５４０℃以上の
加熱で導体状態からもとの絶縁状態に相転移する物質１
４とを用意し以下の本実施例の実験に供した。物質１１
〜１４はいずれも初期状態においてはそれぞれの安定状
態である絶縁状態であり、また、準安定状態である導体
状態は十分に寿命が長く、従って実質双安定物質とみな
せる。ここでいう寿命とは、導体状態の電気伝導率が初
期値の二分の一になるまでに要する期間をさす。

【００１６】シリコン基板１０の表面に前記物質１１で
構成される厚み１００ｎｍｔの層２１を形成した。層２
１の上面に前記物質１２で構成される厚み５００ｎｍｔ
の層２２を形成し、以下同様に物質１３、物質１４によ
る層２３、２４を各々５００ｎｍｔの厚みで積層した。
このようにしてシリコン基板上に積層膜試料が得られ
た。細長い長方形のパターンを切り抜いた金属マスクを
用意しこれを層２４の上部の表面に密着させ、更にその
上部より波長７２０ｎｍの平行光を基板に対し垂直方向
に照射した。この時、物質１１で構成される層２１は相
転移を起こさず絶縁状態を保持するが、層２２〜２４は
マスクパターンにしたがって導体状態に相転移する。そ
の後、試料を５６０℃で加熱する。すると層２２の導体
状態は保持されるが、層２３、２４はまた初期状態（安
定状態）に相転移する。金属マスクを９０度ずらし、切
り抜きパターンをいままでと直交するように配置し、層
２４の上部より波長７６０ｎｍの平行光を基板に対し垂
直方向に照射した。これにより層２４のみマスクパター
ンに沿って導体状態に相転移した。この一連の操作で得
られた導体配線パターンは図１（ａ）に示した平面図、
及び図１（ｂ）に示した断面図の斜線部の如くである。

【００１７】このようにして絶縁層２３を挟んで直交す
る導体状態パターンについて、試料積層部の断面より電
極をあてて導通を調べたところ、確かに図１（ａ）、
（ｂ）の斜線部に沿って低抵抗配線が得られていること
が確認された。

【００１８】更に、導体配線パターンを変更したい場合
は、試料を６００℃以上に加熱することで一旦全層を絶
縁状態に戻し、本実施例の手順に従って再度新しい配線
パターンを構築できることは容易に理解できる。

【００１９】本実施例では、異なる相転移エネルギーを
持つ物質１１〜１４を説明の為に用いたが、本発明がこ
れらの４種類の物質に限定されることはない。また、物
質１１〜１４は準安定状態である導体状態の寿命が一年
以上と非常に長い。長期間配線パターンを維持する必要
がある場合は、このような長寿命（１年以上）物質、即
ち双安定とみなせるような物質群で多層配線部が構成さ
れることが望ましい。

【００２０】（実施例２）作用で述べたデラフォサイト
に属する物質の内、波長７００ｎｍ以下で絶縁状態から
導体状態に相転移し、６００℃以上の加熱で導体状態か
らもとの絶縁状態に相転移する物質１１と、波長７２０
ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態に相転移し、５８０℃
以上の加熱で導体状態からもとの絶縁状態に相転移する
物質１２と、波長７４０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状
態に相転移し、５６０℃以上の加熱で導体状態からもと
の絶縁状態に相転移する物質１３と、波長７６０ｎｍ以
下で絶縁状態から導体状態に相転移し、５４０℃以上の
加熱で導体状態からもとの絶縁状態に相転移する物質１
４とを用意し以下の本実施例の実験に供した。物質１１
〜１４はいずれも初期状態においてはそれぞれの安定状
態である絶縁状態であり、また、準安定状態である導体
状態は十分に寿命が長く、従って実質双安定物質とみな
せる。ここでいう寿命とは、導体状態の電気伝導率が初
期値の二分の一になるまでに要する期間をさす。

【００２１】シリコン基板１０の表面に前記物質１１で
構成される厚み１００ｎｍｔの層２１を形成した。層２
１の上面に前記物質１２で構成される厚み５００ｎｍｔ
の層２２を形成し、以下同様に物質１３、物質１４によ
る層２３、２４を各々５００ｎｍｔの厚みで積層した。
このようにしてシリコン基板上に積層膜試料が得られ
た。試料上部より直径１μｍ、波長７２０ｎｍのレーザ
光を基板に対し垂直方向に照射し図１（ａ）の平面図に
示したＡ−Ｂ間を走査した。。この時、物質１１で構成
される層２１は相転移を起こさず絶縁状態を保持する
が、層２２〜２４はレーザで走査した直線パターンにし
たがって導体状態に相転移する。その後、試料を５６０
℃で加熱する。すると層２２の導体状態は保持される
が、層２３、２４はまた初期状態（安定状態）に相転移
する。続いて、直径１μｍ、波長７６０ｎｍのレーザを
用いて先の走査と垂直方向に走査しながらレーザ照射を
おこなった。これにより層２４のみ走査した奇跡に沿っ
て導体状態に相転移した。この一連の操作で得られた導
体配線パターンは図１（ａ）に示した平面図、及び図１
（ｂ）に示した断面図の斜線部の如くである。

【００２２】このようにして絶縁層２３を挟んで直交す
る導体状態パターンについて、試料積層部の断面より電
極をあてて導通を調べたところ、確かに図１（ａ）、
（ｂ）の斜線部に沿って低抵抗配線が得られていること
が確認された。

【００２３】更に、導体配線パターンを変更したい場合
は、試料を６００℃以上に加熱することで一旦全層を絶
縁状態に戻し、本実施例の手順に従って再度新しい配線
パターンを構築できることは容易に理解できる。

【００２４】本実施例のように、光誘起相転移物質層上
を微細口径を有するレーザで任意の曲線に沿って走査す
ることにより、マスクを用いない簡便な方法で多層導体
配線が可能であることが判明した。

【００２５】本実施例では、異なる相転移エネルギーを
持つ物質１１〜１４を説明の為に用いたが、本発明がこ
れらの４種類の物質に限定されることはない。また、物
質１１〜１４は準安定状態である導体状態の寿命が一年
以上と非常に長い。長期間配線パターンを維持する必要
がある場合は、このような長寿命（１年以上）物質、即
ち双安定とみなせるような物質群で多層配線部が構成さ
れることが望ましい。

【００２６】（実施例３）作用で述べたデラフォサイト
に属する物質の内、波長７００ｎｍ以下で絶縁状態から
導体状態に相転移する物質４１と、波長７２０ｎｍ以下
で絶縁状態から導体状態に相転移する物質４２と、波長
７４０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態に相転移する物
質４３と、波長７６０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態
に相転移する物質４４とを用意し以下の本実施例の実験
に供した。物質４１〜４４はいずれも初期状態において
はそれぞれの安定状態である絶縁状態であり、また、準
安定状態である導体状態は十分に寿命が長く、従って実
質双安定物質とみなせる。ここでいう寿命とは、導体状
態の電気伝導率が初期値の二分の一になるまでに要する
期間をさす。

【００２７】シリコン基板１０の表面に前記物質４１で
構成される厚み１００ｎｍｔの層５１を形成した。引き
続き、層５１の上面に前記物質４２で構成される厚み５
００ｎｍｔの層５２を形成した。ここで、細長い長方形
のパターンを切り抜いた金属マスクを用意しこれを層５
２の上部の表面に密着させ、更にその上部より波長７２
０ｎｍの平行光を基板に対し垂直方向に照射した。この
時、物質４１で構成される層５１は相転移を起こさず絶
縁状態を保持するが、層５２のみマスクパターンにした
がって導体状態に相転移する。その後、前記物質４３で
構成される厚み５００ｎｍｔの層５３を形成した。ここ
で波長７４０ｎｍの平行光を用いて、適当なマスクをあ
てて基板垂直方向に照射をおこなった。このとき露出さ
れた照射部で導体化するのはこの時点で最も低エネルギ
ーで相転移が起きる層５３のみである。最後に同様に物
質４４を最上層に厚み５００ｎｍｔ設け（層５４）、同
様な導体化処理をおこなった。この一連の操作で得られ
た導体配線パターンは図２（ａ）に示した平面図、及び
図２（ｂ）に示した断面図の斜線部の如くである。

【００２８】このようにして層５３を介した層５２と層
５４の異なる層間の短絡も含めた導体状態パターンにつ
いて、試料積層部の断面に電極をあてて導通を調べたと
ころ、確かに図２（ａ）、（ｂ）の斜線部に沿って低抵
抗配線が得られていることが確認された。

【００２９】本実施例の方法では、実施例１及び実施例
２の場合と異なり、必ずしも配線パターンの変更が可能
なわけではないが、光誘起相転移物質に対し、導体状態
から絶縁状態への相転移に必要な条件が要求されないの
で、材料選択の自由度が大きいといった特長がある。

【００３０】本実施例では、異なる相転移エネルギーを
持つ物質４１〜４４を説明の為に用いたが、本発明がこ
れらの４種類の物質に限定されることはない。また、物
質４１〜４４は準安定状態である導体状態の寿命が一年
以上と非常に長い。長期間配線パターンを維持する必要
がある場合は、このような長寿命（１年以上）物質、即
ち双安定とみなせるような物質群で多層配線部が構成さ
れることが望ましい。

【００３１】（実施例４）作用で述べたデラフォサイト
に属する物質の内、波長７００ｎｍ以下で絶縁状態から
導体状態に相転移する物質４１と、波長７２０ｎｍ以下
で絶縁状態から導体状態に相転移する物質４２と、波長
７４０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態に相転移する物
質４３と、波長７６０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態
に相転移する物質４４とを用意し以下の本実施例の実験
に供した。物質４１〜４４はいずれも初期状態において
はそれぞれの安定状態である絶縁状態であり、また、準
安定状態である導体状態は十分に寿命が長く、従って実
質双安定物質とみなせる。ここでいう寿命とは、導体状
態の電気伝導率が初期値の二分の一になるまでに要する
期間をさす。

【００３２】シリコン基板１０の表面に前記物質４１で
構成される厚み１００ｎｍｔの層５１を形成した。引き
続き、層５１の上面に前記物質４２で構成される厚み５
００ｎｍｔの層５２を形成した。ここで、直径１μｍ、
波長７２０ｎｍのレーザを基板に対し垂直方向に照射
し、直線上に適当な距離走査をおこなった。この時、物
質４１で構成される層５１は相転移を起こさず絶縁状態
を保持するが、層５２のみレーザ走査の奇跡に従って導
体状態に相転移する。その後、前記物質４３で構成され
る厚み５００ｎｍｔの層５３を形成した。ここで波長７
４０ｎｍのレーザ光を用いて、適当なパターンに沿って
照射をおこなった。このときレーザ照射部で導体化する
のはこの時点で最も低エネルギーで相転移が起きる層５
３のみである。最後に同様に物質４４を最上層に厚み５
００ｎｍｔ設け（層５４）、波長７６０ｎｍのレーザ走
査による同様な導体化処理をおこなった。この一連の操
作で得られた導体配線パターンは図２（ａ）に示した平
面図、及び図２（ｂ）に示した断面図の斜線部の如くで
ある。

【００３３】このようにして層５３を介した層５２と層
５４の異なる層間の短絡も含めた導体状態パターンにつ
いて、試料積層部の断面に電極をあてて導通を調べたと
ころ、確かに図２（ａ）、（ｂ）の斜線部に沿って低抵
抗配線が得られていることが確認された。

【００３４】本実施例の方法では、実施例１及び実施例
２の場合と異なり、必ずしも配線パターンの変更が可能
なわけではないが、光誘起相転移物質に対し、導体状態
から絶縁状態への相転移に必要な条件が要求されないの
で、材料選択の自由度が大きいといった特長がある。併
せて、マスクを用いない手法なので製造工程の簡略化に
効果がある。

【００３５】本実施例では、異なる相転移エネルギーを
持つ物質４１〜４４を説明の為に用いたが、本発明がこ
れらの４種類の物質に限定されることはない。また、物
質４１〜４４は準安定状態である導体状態の寿命が一年
以上と非常に長い。長期間配線パターンを維持する必要
がある場合は、このような長寿命（１年以上）物質、即
ち双安定とみなせるような物質群で多層配線部が構成さ
れることが望ましい。

【００３６】（実施例５）本実施例では、ＣＭＯＳイン
バーター回路におけるトランジスター間配線をおこなっ
た例を示す。図３は一般的なＣＭＯＳインバーターの回
路図であり、同図の太線部が以下に説明する多層の光誘
起相転移物質で構成される配線部である。該配線部は、
実際のＭＯＳ構造の断面を示した図４における斜線部の
領域に相当する。図４で層２１〜２５は各々異なる光誘
起相転移物質１１〜１５で構成されている。

【００３７】層２１は波長７００ｎｍ以下で絶縁状態か
ら導体状態に相転移し、６００℃以上の加熱で導体状態
からもとの絶縁状態に相転移する。層２２は波長７２０
ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態に相転移し、５８０℃
以上の加熱で導体状態からもとの絶縁状態に相転移す
る。層２３は波長７４０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状
態に相転移し、５６０℃以上の加熱で導体状態からもと
の絶縁状態に相転移する。層２４は波長７６０ｎｍ以下
で絶縁状態から導体状態に相転移し、５４０℃以上の加
熱で導体状態からもとの絶縁状態に相転移する。層２５
は波長７８０ｎｍ以下で絶縁状態から導体状態に相転移
し、５２０℃以上の加熱で導体状態からもとの絶縁状態
に相転移する。

【００３８】先ず層２１〜２５を積層しておき、各層に
必要な配線パターンをもったマスクを用いて実施例１の
要領で順次各層の導体化をおこない、図４に示した多層
配線をおこなった。得られたインバーターの動作を調べ
たところ、従来の複雑な導体配線工程を経て得られたも
のと同等の特性を示すことが確認された。

【００３９】尚、配線時に、実施例２に示した如くレー
ザを用いればマスクを使わない簡便な製造工程となる。
また、複雑なトランジスター間の配線においては、一度
配線がなされても再度配線のやり直しが可能である。ま
た実施例３や４のように一層ずつ光照射をおこない導体
化による配線を施してから更に上層を積み重ねていく方
法も選択できる。この方法だと先に述べたように導体状
態から絶縁状態への相転移工程を要しない為、材料選択
の幅が広がるといった特長も有する。

【００４０】

【発明の効果】これまでの従来の方法では、ＩＣ内のト
ランジスタ等間の配線を行うためには、Ａｌ等の金属層
を形成した後、リソグラフィー等の煩雑な工程を経なけ
ればならなかった。これに対し、本発明の如く配線部材
に光誘起相転移物質を用いることで、リソグラフィー工
程を要さず、また場合によってはマスクも用いない簡単
なプロセスとすることが可能になり、量産時の製造コス
トや納期を大幅に改善することができる。更に一部の特
殊な場合を除き、一度形成された配線パターンは変更で
きないといった従来の欠点についても、実施例で述べた
ように一度配線パターンを形成した後でもこれらの変更
や修正を容易に実行できる本発明は、近年求められてい
る資源の有効利用等に多大な貢献をするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光誘起相転移物質による二層導電路形
成を示した図。（ａ）平面図。（ｂ）断面図。

【図２】本発明の二層導電路間を光誘起相転移物質の導
体状態で短絡させた状態を示した図。（ａ）平面図。
（ｂ）断面図。

【図３】ＣＭＯＳトランジスタによるインバーター回路
を示した図。

【図４】本発明のインバータの断面を示した図。

【符号の説明】

１０．シリコン基板２１．光誘起相転移物質１１で構成された第１層２２．光誘起相転移物質１２で構成された第２層２３．光誘起相転移物質１３で構成された第３層２４．光誘起相転移物質１４で構成された第４層２５．光誘起相転移物質１５で構成された第５層３２．光誘起相転移物質１２で構成された第２層目の導
体化部３４．光誘起相転移物質１４で構成された第４層目の導
体化部５１．光誘起相転移物質４１で構成された第１層５２．光誘起相転移物質４２で構成された第２層５３．光誘起相転移物質４３で構成された第３層５４．光誘起相転移物質４４で構成された第４層６２．光誘起相転移物質４２で構成された第２層目の導
体化部６３．光誘起相転移物質４３で構成された第３層目の導
体化部６４．光誘起相転移物質４４で構成された第４層目の導
体化部１１１．入力信号電圧、Ｖｉｎ１１２．出力信号電圧、Ｖｏｕｔ１１３．電源電位、Ｖｃｃ１１４．接地電位、Ｖｓｓ１１５．Ｎ型半導体１１６．Ｐ型ウェル１１７．Ｎ型領域１１８．Ｐ型領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者垣花眞人神奈川県横浜市青葉区榎が丘６−１エスポワール青葉台Ｃ−603 Ｆターム(参考） 5F033 HH35 JJ35 KK01 KK35 MM01 NN01 QQ51 QQ54 QQ73 RR01 TT01 XX00 XX33 XX34 XX36 5F048 AA01 AA09 AB02 AB03 AC03 BA02 BF01 BF12 BF16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩＣ内で必要とされる多層配線におい
て、同一層内または異層間の配線部が、安定状態である
絶縁状態と準安定状態である導体状態のいずれの状態で
も存在可能な光誘起相転移物質の、導体状態で構成され
ていることを特徴とする多層配線。
【請求項２】前記光誘起相転移物質が異なる物質から
なる多層構造をなし、各層に対して絶縁状態を導体化す
る最低光励起エネルギーが存在し、該最低光励起エネル
ギーが上層ほど低くなることを特徴とする請求項１記載
の多層配線。
【請求項３】前記光誘起相転移物質が異なる物質から
なる多層構造をなし、各層に対して導体状態を絶縁化す
るのに要する最低の光または熱エネルギーが存在し、該
最低の光または熱エネルギーが上層ほど低くなることを
特徴とする請求項２記載の多層配線。
【請求項４】前記光誘起相転移物質の安定状態である
絶縁状態と準安定状態である導体状態は、光または熱に
より可逆的に相転移して互いの状態をとり得ることを特
徴とする請求項２又は３記載の多層配線。
【請求項５】前記記載の準安定状態である導体状態の
寿命、即ち導体状態の電気伝導率が初期値の二分の一に
なるまでに要する期間は１年以上であることを特徴とす
る請求項４記載の多層配線。
【請求項６】請求項５記載の多層配線の配線方法にお
いて、少なくとも（１）絶縁状態にある光誘起相転移物
質層をｎ層（ｎは１より大きい整数）形成する工程と、
（２）第ｋ層（ｋは１以上の整数でｎ以下。最下層を第
１層とし、最上層を第ｎ層とする。初期値はｋ＝１）の
配線パターンを、第ｋ層を構成する光誘起相転移物質に
対する最低励起エネルギー以上かつｋ＞１の時は第（ｋ
―１）層を構成する光誘起相転移物質に対する最低励起
エネルギー未満のエネルギーを有する光の照射により導
体化する工程と、（３）第ｋ層を絶縁化するエネルギー
未満かつ第（ｋ＋１）層の絶縁化エネルギー以上のエネ
ルギーを外部から加える工程と、（４）前記（２）から
（３）工程をｋを（ｋ＋１）に置き換えて順に第ｎ層
（最上層）まで繰り返す工程とを含むことを特徴とす
る、多層配線の配線方法。
【請求項７】請求項５記載の多層配線の配線方法にお
いて、該多層配線はｎ層配線（ｎは１より大きい整数）
であり、少なくとも（１）絶縁状態にある光誘起相転移
物質からなる第ｋ層（ｋは１以上の整数でｎ以下。最下
層を第１層とし、最上層を第ｎ層とする。初期値はｋ＝
１）を形成する工程と、（２）第ｋ層の配線パターンを
第ｋ層を構成する光誘起相転移物質に対する最低励起エ
ネルギー以上かつｋ＞１の時は第（ｋ―１）層を構成す
る光誘起相転移物質に対する最低励起エネルギー未満の
エネルギーを有する光の照射により導体化する工程と、
（３）前記（１）から（２）工程をｋを（ｋ＋１）に置
き換えて順に第ｎ層（最上層）まで繰り返す工程とを含
むことを特徴とする、多層配線の配線方法。
【請求項８】光誘起相転移物質の光による導体化工程
で、配線パターンをマスクを用いて形成することを特徴
とする、請求項６又は７記載の多層配線の配線方法。
【請求項９】光誘起相転移物質の光による導体化工程
で、マスクを用いず、予め設計された配線パターンに沿
って直接レーザを走査照射することで配線形成すること
を特徴とする、請求項６又は７記載の多層配線の配線方
法。