JP2533510B2 - Wiring formation method - Google Patents

Wiring formation method

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JP2533510B2
JP2533510B2 JP62008001A JP800187A JP2533510B2 JP 2533510 B2 JP2533510 B2 JP 2533510B2 JP 62008001 A JP62008001 A JP 62008001A JP 800187 A JP800187 A JP 800187A JP 2533510 B2 JP2533510 B2 JP 2533510B2
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聡 原市
文和 伊藤
克郎 水越
幹雄 本郷
貴彦 高橋
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、試料上に配線膜を付加形成する方法にかか
り、特に露出させた導体に配線を付加接続するのに好適
な配線形成方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for additionally forming a wiring film on a sample, and particularly to a wiring forming method suitable for additionally connecting a wiring to an exposed conductor. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置を開発する場合、通常、種々の要因によ
り、配線ミス等が発生する。このため、半導体の開発工
程には検査、不良解析、配線修正工程が含まれている。
このデバッグ工程の短縮は半導体装置の開発期間の短縮
に直結するため、現在、多くのデバッグ手段の検討が進
められている。その中の1つの方法として第4図に示す
様に、集束したイオンビームによる半導体装置の配線切
断と、半導体装置表面への配線付加し集束イオンビーム
で配線層を露出させた所へ、ガス雰囲気中で、例えばイ
オンビーム、電子ビーム、レーザービームの様なエネル
ギービームを照射し、CVDを行なうことで配線を形成す
る手法を組み合わせた方法が有効である。この配線形成
の方法としてエクステンデッド・アブストラクツ・オブ
・ザ・セブンティーンス・コンファレンス・オン・ソリ
ッドスティト・デバイセズ・アンド・マテリアルズ(19
85年)第193頁から第196頁(Extended Abstracts of th
e 17th.Conference on Solid State Devices and Mater
ials,Tokyo 1985.p.193〜196)等で論じられているレー
ザCVDが現在、配線形成速度、配線抵抗の面で秀れてい
るため、研究が活発になっている。ところが発明者らの
実験によれば、イオンビームで配線層への窓開けを行な
った上でレーザ照射によりCVD膜を析出させる際、下記
の様な問題が明らかになった。つまり、通常、配線には
アルミが使用されるが、アルミは光の反射率が高く、レ
ーザーエネルギーの10%しか吸収されない。このためCV
D膜を析出させるにはレーザーエネルギーを高める必要
がある。
When developing a semiconductor device, a wiring error or the like usually occurs due to various factors. Therefore, the semiconductor development process includes inspection, defect analysis, and wiring correction processes.
Since shortening the debugging process directly leads to shortening the development period of the semiconductor device, many debugging means are currently being studied. As one method among them, as shown in FIG. 4, the wiring of the semiconductor device is cut by the focused ion beam, the wiring is added to the surface of the semiconductor device and the wiring layer is exposed by the focused ion beam. Among them, a method that combines a method of forming wiring by irradiating an energy beam such as an ion beam, an electron beam, or a laser beam and performing CVD is effective. As a method of forming this wiring, there are Extended Abstracts of the Seventeenth Conference on Solid Stud Devices and Materials (19
1985, pages 193 to 196 (Extended Abstracts of th
e 17th.Conference on Solid State Devices and Mater
ials, Tokyo 1985.p.193-196), etc., and laser CVD, which is being discussed at present, is excellent in terms of wiring formation speed and wiring resistance, so research is actively conducted. However, according to the experiments by the inventors, the following problems have been clarified when a window is opened in the wiring layer by an ion beam and a CVD film is deposited by laser irradiation. In other words, usually aluminum is used for wiring, but aluminum has a high light reflectance and absorbs only 10% of laser energy. Therefore CV
The laser energy must be increased to deposit the D film.

一方、CVD膜の吸収率は50%程度で、CVD膜析出と同時
に吸収されるレーザーエネルギーが一度に5倍に増加す
るため、レーザ照射部の温度が急激に上昇し、アルミが
突沸する等のダメージが生ずる。したがって、低エネル
ギーのレーザビームでCVD膜を析出させる方法を開発す
る必要があった。
On the other hand, the absorption rate of the CVD film is about 50%, and the laser energy absorbed at the same time as the deposition of the CVD film increases five times at a time, so the temperature of the laser irradiation part rises sharply, and aluminum bumps, etc. Damage occurs. Therefore, it was necessary to develop a method for depositing a CVD film with a low energy laser beam.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術では半導体装置内配線の反射率とCVD膜
の反射率の差によって生ずる上記ダメージについての配
慮がなされておらず、実際に半導体装置内から配線を引
き出すことは困難である。
In the above-mentioned prior art, no consideration is given to the above-mentioned damage caused by the difference between the reflectance of the wiring in the semiconductor device and the reflectance of the CVD film, and it is difficult to actually pull out the wiring from the inside of the semiconductor device.

本発明の目的は上記ダメージが生じない低エネルギー
のレーザービームでCVD膜を析出させるための配線形成
方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a wiring forming method for depositing a CVD film with a low energy laser beam which does not cause the above damage.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために、本発明では、絶縁膜にイ
オンビームを照射して導体を露出させ、この露出した導
体の表面に照射条件を変えたイオンビームを照射して表
面の反射率を低減させ、この反射率を低減させた導体表
面上にCVDガス雰囲気中でレーザビームを照射して配線
膜を形成する方法を採用した。
In order to achieve the above object, in the present invention, an insulating film is irradiated with an ion beam to expose a conductor, and the exposed surface of the conductor is irradiated with an ion beam under different irradiation conditions to reduce the reflectance of the surface. Then, a method of forming a wiring film by irradiating a laser beam on the surface of the conductor whose reflectance has been reduced in a CVD gas atmosphere is adopted.

〔作用〕 イオンビーム加工による半導体装置内配線への窓開け
を行ないアルミ等の配線表面を露出させる。次にイオン
ビームの偏向信号を窓開けまでのビーム走査状態から配
線表面に凹凸を形成して配線表面での光の反射率を低下
させる偏向信号に切り替えて配線表面を加工する。次
に、CVDガス雰囲気中で配線の露出部へレーザービーム
を照射する。この時、配線表面の反射率は上記加工によ
って低下させてあるため、レーザーエネルギーが効率良
く吸収され、低エネルギーのレーザービームでCVD膜の
析出が可能で、CVD膜の析出に伴いレーザエネルギーを
吸収する面が配線表面からCVD膜表面にかわっても突沸
等に起因するダメージが生じることはなく、半導体内配
線からCVD配線を引き出すことが可能となる。
[Operation] A window is formed in the wiring in the semiconductor device by ion beam processing to expose the wiring surface such as aluminum. Then, the deflection signal of the ion beam is switched from the beam scanning state up to the opening of the window to a deflection signal for forming unevenness on the wiring surface to reduce the light reflectance on the wiring surface, and the wiring surface is processed. Next, the exposed portion of the wiring is irradiated with a laser beam in a CVD gas atmosphere. At this time, the reflectance of the wiring surface is reduced by the above processing, so the laser energy is efficiently absorbed, and it is possible to deposit the CVD film with a low-energy laser beam, and absorb the laser energy with the deposition of the CVD film. Even if the surface to be covered changes from the surface of the wiring to the surface of the CVD film, damage due to bumping or the like does not occur, and the CVD wiring can be pulled out from the wiring in the semiconductor.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は半導体装置の配線を切断・接続する配線切
断、接続装置の概略構成を示した図である。配線を加工
するイオンビーム加工装置側と配線を形成するレーザCV
D装置側の2つを中央のゲートバルブ8で分離した構成
をとっている。通常、イオンビーム2は液体金属イオン
源の様な高輝度なイオン源1を用い、そこから引き出し
たイオンビーム2を静電レンズ3でターゲットである半
導体装置5上に1μm以下のスポットに集束する。イオ
ンビーム2は静電レンズ3の下に設置した偏向器4によ
って偏向し、ステージ6の移動と組み合わせ、半導体装
置5上の任意の位置に任意の形状の加工を行なうことが
可能である。また、レーザCVD側ではガス供給装置12か
らCVDガスを供給し、レーザ発振器10から真空チャンバ1
3内にレーザービーム14をレンズ9で集束しつつ窓11を
通して導入し、半導体装置5上の所定の位置にステージ
を移動させ照射することでCVD配線を形成する。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a wiring cutting / connecting device for cutting / connecting the wiring of the semiconductor device. Ion beam processing equipment side that processes wiring and laser CV that forms wiring
The two devices on the D device side are separated by a central gate valve 8. Normally, the ion beam 2 uses a high-brightness ion source 1 such as a liquid metal ion source, and the ion beam 2 extracted therefrom is focused by an electrostatic lens 3 on a semiconductor device 5 as a target to a spot of 1 μm or less. . The ion beam 2 can be deflected by a deflector 4 installed under the electrostatic lens 3 and combined with the movement of the stage 6 to process an arbitrary shape on the semiconductor device 5 in an arbitrary shape. Further, on the laser CVD side, the CVD gas is supplied from the gas supply device 12, and the laser oscillator 10 supplies the vacuum chamber 1
The laser beam 14 is focused into the inside of the lens 3 through the window 11 while being focused by the lens 9, and the stage is moved to a predetermined position on the semiconductor device 5 to irradiate it to form a CVD wiring.

第1図は実際の配線接続工程を示した図である。最初
の工程はイオンビーム2によって半導体装置5内の配線
15を露出させる窓開け工程である。従来、窓開け工程
後、すぐに半導体装置をレーザCVD側へ搬送し、配線形
成工程に入ることが考えられていた。しかし、前述した
様なダメージが生じる。そこで、前述した様に配線表面
の反射率を下げるための表面処理工程を挿入する。表面
処理工程で行なう加工は第2図に示す様に配線表面に凹
凸を形成する加工である。第2図(a)は細い溝を加工
した実施例である。溝巾はレーザ光の波長と同程度以下
であることが望ましい。一例として、アルゴンレーザを
使用する場合、レーザ光の波長は488nmと514.5nmであ
る。したがって、溝巾も0.5μm以下に形成する。この
巾の溝はイオンビームが0.1μmまで集束できるため、
形成可能である。また、第2図(b)は深いくさび形の
溝、第2図(c)は円錐状の穴を形成した例である。ど
ちらも、入射したレーザ光は加工溝、または、加工穴内
で反射するが最終的には吸収されるため、低エネルギー
でも配線露出部にCVD膜を析出できる。このうち円錐状
の穴を掘る方法は、0.1μm程度に集束したイオンビー
ムを窓開け工程終了後、一定時間、配線露出部中心に固
定して照射するだけで比較的容易に、かつ、短時間で加
工できるため、実用的である。ただし、1点で充分に反
射率が低下しない場合には第2図(d)の様に多数の穴
を形成すると有効である。例えば、円状のスルーホール
を開けてアルミ配線層を予め露出させ、その中央にイオ
ンビームを10秒停止させて円錐穴を加工する。なお、こ
の例では最初からアルミ配線が露出した配線パターンを
利用している。この露出部にレーザを照射しCVD膜を析
出させることができた。このCVD膜析出に要したエネル
ギーは従来のCVD膜析出と同時にアルミ配線にダメージ
を与えていた時の20%であり、下部のアルミ配線にダメ
ージを与えることなくCVD膜の析出が可能となった。
FIG. 1 is a diagram showing an actual wiring connection process. The first step is the wiring in the semiconductor device 5 by the ion beam 2.
It is a window opening process to expose 15. Conventionally, it has been considered that after the window opening process, the semiconductor device is immediately transported to the laser CVD side to enter the wiring forming process. However, the damage as described above occurs. Therefore, as described above, a surface treatment step for reducing the reflectance of the wiring surface is inserted. The processing performed in the surface treatment step is processing for forming irregularities on the wiring surface as shown in FIG. FIG. 2 (a) shows an embodiment in which a thin groove is processed. The groove width is preferably equal to or less than the wavelength of laser light. As an example, when an argon laser is used, the laser light wavelengths are 488 nm and 514.5 nm. Therefore, the groove width is also 0.5 μm or less. The groove of this width can focus the ion beam up to 0.1 μm,
Can be formed. Further, FIG. 2 (b) is an example in which a deep wedge-shaped groove is formed, and FIG. 2 (c) is an example in which a conical hole is formed. In both cases, since the incident laser light is reflected in the processed groove or the processed hole but is finally absorbed, a CVD film can be deposited on the exposed wiring portion even with low energy. Among them, the method of digging a conical hole is relatively easy and short-time by fixing and irradiating the ion beam focused to about 0.1 μm for a certain time after the window opening process and fixing it to the center of the exposed wiring part. It is practical because it can be processed with. However, if the reflectance is not sufficiently reduced at one point, it is effective to form a large number of holes as shown in FIG. For example, a circular through hole is opened to expose the aluminum wiring layer in advance, and the ion beam is stopped at the center of the aluminum wiring layer for 10 seconds to form a conical hole. In this example, the wiring pattern in which the aluminum wiring is exposed is used from the beginning. The exposed portion was irradiated with a laser to deposit a CVD film. The energy required for depositing this CVD film was 20% of that when the aluminum wiring was damaged at the same time as the conventional CVD film deposition, and it was possible to deposit the CVD film without damaging the underlying aluminum wiring. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば低エネルギーのレーザービームを用い
て、露出させた半導体装置の配線層表面にCVD膜を析出
できるため、配線層にダメージを与えることなく良好な
CVD配線を形成できる効果がある。
According to the present invention, a CVD film can be deposited on the exposed wiring layer surface of a semiconductor device by using a low-energy laser beam, so that a favorable wiring layer can be obtained without damaging the wiring layer.
There is an effect that a CVD wiring can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明を含めた配線接続プロセスの説明図、第
2図は本発明の加工パターンを示す加工部の断面斜視
図、第3図は配線切断・接続装置の概略構成図、第4図
は配線切断・接続方法の説明図である。 1……イオン源,2……イオンビーム, 3……静電レンズ,4……偏向器, 5……半導体装置,6……ステージ, 7……真空ポンプ,8……ゲートバルブ, 9……レンズ,10……レーザ発振器, 11……窓,12……CVDガス供給装置, 13……真空チャンバ,14……レーザビーム, 15……配線,16……光路, 17……CVD膜。
FIG. 1 is an explanatory view of a wiring connection process including the present invention, FIG. 2 is a sectional perspective view of a processing portion showing a processing pattern of the present invention, FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a wiring cutting / connecting device, and FIG. The figure is an explanatory view of the wiring cutting / connecting method. 1 ... Ion source, 2 ... Ion beam, 3 ... Electrostatic lens, 4 ... Deflector, 5 ... Semiconductor device, 6 ... Stage, 7 ... Vacuum pump, 8 ... Gate valve, 9 ... … Lens, 10… Laser oscillator, 11… Window, 12… CVD gas supply device, 13… Vacuum chamber, 14… Laser beam, 15… Wiring, 16… Optical path, 17… CVD film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水越 克郎 横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 本郷 幹雄 横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高橋 貴彦 小平市上水本町1450番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センター内 (56)参考文献 特開 昭61−237446(JP,A) 特開 昭60−216555(JP,A) 特開 昭60−245227(JP,A) 特開 昭59−119853(JP,A) 特公 平7−63064(JP,B2) 特公 平5−14416(JP,B2) 特公 平5−73052(JP,B2) 特公 平7−12056(JP,B2) 特公 平8−1928(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Katsuro Mizukoshi, Katsuro Mizukoshi, 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama City, Hitachi, Ltd. Inside the Technical Research Institute (72) Inventor Takahiko Takahashi 1450, Kamimizuhonmachi, Kodaira City Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (56) References JP 61-237446 (JP, A) JP 60-216555 (JP, A) JP-A-60-245227 (JP, A) JP-A-59-119853 (JP, A) JP-B 7-63064 (JP, B2) JP-B 5-14416 (JP, B2) JP-B 5 -73052 (JP, B2) Japanese Patent Publication 7-12056 (JP, B2) Japanese Patent Publication 8-1928 (JP, B2)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導体に接続する配線膜を形成する方法であ
って、前記導体の表面にイオンビームを照射して前記導
体の表面形状を変化させ、該表面形状を変化させた前記
導体上に材料ガス雰囲気中でエネルギビームを照射して
配線膜を形成することを特徴とする配線形成方法。
1. A method for forming a wiring film connected to a conductor, which comprises irradiating an ion beam on the surface of the conductor to change the surface shape of the conductor, and applying the surface shape on the conductor. A wiring forming method comprising irradiating an energy beam in a material gas atmosphere to form a wiring film.
【請求項2】前記導体の表面形状の変化が、該導体表面
の光の反射率を低減させるものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の配線形成方法。
2. The wiring forming method according to claim 1, wherein the change in the surface shape of the conductor reduces the light reflectance of the conductor surface.
【請求項3】前記エネルギビームがレーザビームであ
り、前記配線膜の形成がレーザCVDにより行われること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の配線形成方
法。
3. The wiring forming method according to claim 1, wherein the energy beam is a laser beam, and the wiring film is formed by laser CVD.
【請求項4】絶縁膜に覆われた導体に配線膜を接続形成
する方法であって、前記絶縁膜にイオンビームを照射し
て前記導体を露出させ、該露出した導体の表面に照射条
件を変えた前記イオンビームを照射して前記表面の反射
率を低減させ、該反射率を低減させた前記導体表面上に
CVDガス雰囲気中でレーザビームを照射して配線膜を形
成することを特徴とする配線形成方法。
4. A method for connecting and forming a wiring film to a conductor covered with an insulating film, wherein the insulating film is irradiated with an ion beam to expose the conductor, and the exposed surface of the conductor is exposed to irradiation conditions. The reflectance of the surface is reduced by irradiating the changed ion beam, and on the conductor surface having the reduced reflectance.
A wiring forming method, which comprises irradiating a laser beam in a CVD gas atmosphere to form a wiring film.
【請求項5】前記照射条件を変えたイオンビームを前記
露出した導体の表面に照射して、該導体の表面に少なく
とも一つの溝または孔を加工することにより、前記導体
表面の反射率を低減させることを特徴とする特許請求の
範囲第4項記載の配線形成方法。
5. The reflectance of the surface of the conductor is reduced by irradiating the surface of the exposed conductor with an ion beam under different irradiation conditions and processing at least one groove or hole in the surface of the conductor. The wiring forming method according to claim 4, wherein the wiring is formed.
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