JP2550027B2 - Ｉｃ素子における微細布線方法 - Google Patents
Ｉｃ素子における微細布線方法Info
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- JP2550027B2 JP2550027B2 JP61133624A JP13362486A JP2550027B2 JP 2550027 B2 JP2550027 B2 JP 2550027B2 JP 61133624 A JP61133624 A JP 61133624A JP 13362486 A JP13362486 A JP 13362486A JP 2550027 B2 JP2550027 B2 JP 2550027B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の配線、特に半導体チップ上の
微細な配線を行う方法に係り、より具体的には、半導体
チップ配線上の不良箇所の補修を可能とするIC素子にお
ける微細布線方法に関する。
微細な配線を行う方法に係り、より具体的には、半導体
チップ配線上の不良箇所の補修を可能とするIC素子にお
ける微細布線方法に関する。
半導体装置、特に集積回路の高微細化が顕著である。
このため当該半導体装置の開発には比較的長期を要し、
中途から或は試作後の設計変更は困難である。係る開発
においては、半導体装置を設計通り又は、当初の設計と
は異なる動作を行わせるため、集積回路上の配線を切断
したり、任意部分を接続したり、不良箇所を特定し補修
することが必要である。
このため当該半導体装置の開発には比較的長期を要し、
中途から或は試作後の設計変更は困難である。係る開発
においては、半導体装置を設計通り又は、当初の設計と
は異なる動作を行わせるため、集積回路上の配線を切断
したり、任意部分を接続したり、不良箇所を特定し補修
することが必要である。
これらに関連する技術のうち、任意の箇所を接続する
方法として、アプライド・フィジックス・レター43（1
0）（1983年）第946頁から第948頁（Applied Physics L
etter43（10）（1983）pp946〜948）、あるいはエクス
テンド・アブストラクト・オブ・ザ・セブンティーンス
・コンファレンス・オン・ソリッド・ステート・デバイ
ス・アンド・マテリアルズ（1985年）第193頁から第196
頁（Extended Abstracts of the 17−th Conference on
Solid State Devices and Materials,Tokyo 1985 pp19
3〜196などでレーザCVDにより局所的に配線を付加形成
する技術が論じられている。
方法として、アプライド・フィジックス・レター43（1
0）（1983年）第946頁から第948頁（Applied Physics L
etter43（10）（1983）pp946〜948）、あるいはエクス
テンド・アブストラクト・オブ・ザ・セブンティーンス
・コンファレンス・オン・ソリッド・ステート・デバイ
ス・アンド・マテリアルズ（1985年）第193頁から第196
頁（Extended Abstracts of the 17−th Conference on
Solid State Devices and Materials,Tokyo 1985 pp19
3〜196などでレーザCVDにより局所的に配線を付加形成
する技術が論じられている。
かかる従来技術においては、半導体チップ上に単に配
線を形成することが論じられているのみである。
線を形成することが論じられているのみである。
本発明は集積回路の開発支援を目的とするものであ
り、そのため開発過程において比較的後期に属する半導
体チップを対象としている。この結果、当該チップの凹
凸、段差のみならず、深穴部分を有する半導体チップの
任意部分に布線を行うことが本発明の解決すべき技術課
題である。
り、そのため開発過程において比較的後期に属する半導
体チップを対象としている。この結果、当該チップの凹
凸、段差のみならず、深穴部分を有する半導体チップの
任意部分に布線を行うことが本発明の解決すべき技術課
題である。
具体的には、追加配線、オーミック接触の確保、主と
して深穴への配線金属の埋込みを如何に行うかである。
して深穴への配線金属の埋込みを如何に行うかである。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、
IC素子において微細穴に導電性物質を埋め込んで配線と
布線する際、電気的な抵抗の小さいコンタクトを確保し
て、信頼性の高くして不良個所を特定して補修すること
ができるようにしたIC素子における微細布線方法を提供
することにある。
IC素子において微細穴に導電性物質を埋め込んで配線と
布線する際、電気的な抵抗の小さいコンタクトを確保し
て、信頼性の高くして不良個所を特定して補修すること
ができるようにしたIC素子における微細布線方法を提供
することにある。
本発明は、上記目的を達成するために、IC素子におけ
る微細布線方法を、配線膜上の絶縁膜に前記配線膜を露
出させる微細穴が予め形成された半導体素子の少なくと
も微細穴の内部に導電性物質を析出させる工程と、集束
したイオンビームを導電性物質を析出させた微細穴に照
射して微細穴の入り口部付近に析出した導電性物質の少
なくとも一部を除去する工程とを、少なくとも１回以上
行うことにより微細穴の内部に露出させた配線膜と電気
的に接続する導電性物質を充填させることにより行うよ
うにした。更に、IC素子における微細布線方法を、配線
膜上の絶縁膜に配線膜を露出させる微細穴が形成された
半導体素子にイオンビームを照射して露出させた配線膜
の表面の不純物を除去し、この不純物を除去した半導体
素子を大気にさらすことなく配線膜の表面を含む微細穴
の内部に導電性物質を析出させ、更に、この導電性物質
と電気的に接続する配線膜を絶縁膜上に形成することに
より行うようにした。
る微細布線方法を、配線膜上の絶縁膜に前記配線膜を露
出させる微細穴が予め形成された半導体素子の少なくと
も微細穴の内部に導電性物質を析出させる工程と、集束
したイオンビームを導電性物質を析出させた微細穴に照
射して微細穴の入り口部付近に析出した導電性物質の少
なくとも一部を除去する工程とを、少なくとも１回以上
行うことにより微細穴の内部に露出させた配線膜と電気
的に接続する導電性物質を充填させることにより行うよ
うにした。更に、IC素子における微細布線方法を、配線
膜上の絶縁膜に配線膜を露出させる微細穴が形成された
半導体素子にイオンビームを照射して露出させた配線膜
の表面の不純物を除去し、この不純物を除去した半導体
素子を大気にさらすことなく配線膜の表面を含む微細穴
の内部に導電性物質を析出させ、更に、この導電性物質
と電気的に接続する配線膜を絶縁膜上に形成することに
より行うようにした。
CVD,スパッタ，蒸着等の手段で半導体チップ上の深穴
に導電物質を埋め込もうとする場合、穴の入口付近にオ
ーバハングが生じる。そのために穴内部への成膜に必要
な気体成分あるいは粒子の流入が妨げられ、結果的に穴
内壁の成膜速度がさらに小さくなり、最終的には穴内部
に空洞を残したまま穴入口はふさがってしまう。係る状
態を放置しておくことは、電気的特性の劣化につなが
り、半導体装置の信頼性の面からも好ましくない。そこ
で、途中段階でイオンビームを照射して、オーバハング
部をスパッタリング加工により除去する。入射するイオ
ンに対して50゜−70゜傾斜している面でのスパッタ効率
が高いため、オーバハング部の除去速度は早い。これに
より深穴の入口が拡げられるとともに、底部からスパッ
タリングされた粒子は再付着現象により穴内壁に付着す
る。これを必要に応じ数回繰返えすことにより、アスペ
クト比の大きな深穴にも導電性物質を埋め込むことがで
きる。
に導電物質を埋め込もうとする場合、穴の入口付近にオ
ーバハングが生じる。そのために穴内部への成膜に必要
な気体成分あるいは粒子の流入が妨げられ、結果的に穴
内壁の成膜速度がさらに小さくなり、最終的には穴内部
に空洞を残したまま穴入口はふさがってしまう。係る状
態を放置しておくことは、電気的特性の劣化につなが
り、半導体装置の信頼性の面からも好ましくない。そこ
で、途中段階でイオンビームを照射して、オーバハング
部をスパッタリング加工により除去する。入射するイオ
ンに対して50゜−70゜傾斜している面でのスパッタ効率
が高いため、オーバハング部の除去速度は早い。これに
より深穴の入口が拡げられるとともに、底部からスパッ
タリングされた粒子は再付着現象により穴内壁に付着す
る。これを必要に応じ数回繰返えすことにより、アスペ
クト比の大きな深穴にも導電性物質を埋め込むことがで
きる。
また、コンタクトを必要とする配線部表面に反応生成
物あるいは酸化層が存在しても、イオンビーム等を照射
することにより、そのスパッタリングにより反応生成物
あるいは酸化層を除去することができ、電気抵抗の小さ
なコンタクトを形成することができる。
物あるいは酸化層が存在しても、イオンビーム等を照射
することにより、そのスパッタリングにより反応生成物
あるいは酸化層を除去することができ、電気抵抗の小さ
なコンタクトを形成することができる。
ほぼ完成したLSIの配線の任意部分と、追加形成した
配線のコンタクトを形成するにはパシベーション膜およ
び必要に応じて層間絶縁膜にあけられた穴に導電性物質
を埋め込み、露出した配線とコンタクトを形成する必要
がある。しかしながら多層配線が形成されたLSIチップ
を例にとると、第２図に示す様に最下層のAl配線（一層
目）１とパシベーション膜４上に形成した配線とのコン
タクトを形成しようとした場合、上層のAl配線２および
３が露出しない様にパシベーション膜４層間絶縁膜５お
よび６に形成した深穴７に導電性物質を埋め込む必要が
ある。第２図において８はSi基板、９は基板８とAl配線
１を絶縁するためのSiO2膜である。
配線のコンタクトを形成するにはパシベーション膜およ
び必要に応じて層間絶縁膜にあけられた穴に導電性物質
を埋め込み、露出した配線とコンタクトを形成する必要
がある。しかしながら多層配線が形成されたLSIチップ
を例にとると、第２図に示す様に最下層のAl配線（一層
目）１とパシベーション膜４上に形成した配線とのコン
タクトを形成しようとした場合、上層のAl配線２および
３が露出しない様にパシベーション膜４層間絶縁膜５お
よび６に形成した深穴７に導電性物質を埋め込む必要が
ある。第２図において８はSi基板、９は基板８とAl配線
１を絶縁するためのSiO2膜である。
係る場合、深穴７は、配線の設計基準によって、形成
できる径は小さい。しかも多層配線の最下層との接続を
考えれば、深穴７のアスペクト比（穴の深さと穴の径の
比）は大きい。また、深穴７を形成して露出させたAl配
線１の表面には深穴７を形成する際に生じた反応生成物
が存在したり、あるいは深穴７が形成された後に大気に
さらされることにより酸化膜が、生成されている。
できる径は小さい。しかも多層配線の最下層との接続を
考えれば、深穴７のアスペクト比（穴の深さと穴の径の
比）は大きい。また、深穴７を形成して露出させたAl配
線１の表面には深穴７を形成する際に生じた反応生成物
が存在したり、あるいは深穴７が形成された後に大気に
さらされることにより酸化膜が、生成されている。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
（１） 第２図に示した微細な穴７にレーザCVDを応用
して導電性物質を埋め込み、Al配線１とコンタクトを形
成する場合について説明する。
して導電性物質を埋め込み、Al配線１とコンタクトを形
成する場合について説明する。
あらかじめ、Si基板８上のコンタクトを必要とする部
分に微細に集束したイオンビームを照射しながら走査す
るか、あるいは反応性イオンエッチング，スパッタエッ
チング等のフォトエッチングプロセスにより、パシベー
ション膜４および層間絶縁膜5,6に穴を形成しておく。
しかる後、当該穴を有するウエハ（あるいはチップ）を
チャンバ内に装填し、十分に排気した後にCVD材料ガス
としてモリブデン・カルボニル（Mo（CO）６）およびバ
ッファガスとしてArをチャンバ内に導入する。
分に微細に集束したイオンビームを照射しながら走査す
るか、あるいは反応性イオンエッチング，スパッタエッ
チング等のフォトエッチングプロセスにより、パシベー
ション膜４および層間絶縁膜5,6に穴を形成しておく。
しかる後、当該穴を有するウエハ（あるいはチップ）を
チャンバ内に装填し、十分に排気した後にCVD材料ガス
としてモリブデン・カルボニル（Mo（CO）６）およびバ
ッファガスとしてArをチャンバ内に導入する。
チャンバ上面に設けられた窓を介して光学系により位
置決めし、当該光学系を用いてレーザ光を集光し、上記
穴部に照射する。レーザとして連続発振Arレーザを用
い、穴径と同程度、あるいは数倍程度のスポット径に集
光して照射すると、レーザ光はSi基板８で吸収され、熱
伝導により微細な穴の周辺も加熱される。その結果、モ
リブデンカルボニルも加熱され分解して、第３図（ａ）
に示す様にモリブデン11が穴７の内部および周囲に析出
する。しかし、穴７の入口付近の成膜速度が大きく、オ
ーバハングが形成され、さらに穴７の入口を小さくする
ため、さらにレーザを照射しても、材料ガスが供給され
にくく、穴７の内壁での成膜速度が小さくなる。さらに
レーザを照射すると、穴７内部に空洞12を残したまま、
入口がふさがってしまう。
置決めし、当該光学系を用いてレーザ光を集光し、上記
穴部に照射する。レーザとして連続発振Arレーザを用
い、穴径と同程度、あるいは数倍程度のスポット径に集
光して照射すると、レーザ光はSi基板８で吸収され、熱
伝導により微細な穴の周辺も加熱される。その結果、モ
リブデンカルボニルも加熱され分解して、第３図（ａ）
に示す様にモリブデン11が穴７の内部および周囲に析出
する。しかし、穴７の入口付近の成膜速度が大きく、オ
ーバハングが形成され、さらに穴７の入口を小さくする
ため、さらにレーザを照射しても、材料ガスが供給され
にくく、穴７の内壁での成膜速度が小さくなる。さらに
レーザを照射すると、穴７内部に空洞12を残したまま、
入口がふさがってしまう。
そこで第３図（ａ）に示した段階で、微細に集束した
イオンビームを穴７の付傍に走査しながら照射するか、
あるいは穴７の近傍に穴７と同程度の集束径のイオンビ
ームを照射する。イオンビームの加速電圧を５〜30KVで
照射すると第１図（ａ）に示す様にスパッタリングによ
り破線から実線の状態へモリブデン膜11の除去加工が行
なわれる。この時、テーパ部分はスパッタリング効率が
高いため、集中的にオーバハング部（破線で表示）が除
去される。また底部分のモリブデン膜もスパッタリング
されるが、スパッタリングされたモリブデン粒子は穴７
の内壁に再付着し、Ｕ字形あるいはＶ字形の穴が形成さ
れる。
イオンビームを穴７の付傍に走査しながら照射するか、
あるいは穴７の近傍に穴７と同程度の集束径のイオンビ
ームを照射する。イオンビームの加速電圧を５〜30KVで
照射すると第１図（ａ）に示す様にスパッタリングによ
り破線から実線の状態へモリブデン膜11の除去加工が行
なわれる。この時、テーパ部分はスパッタリング効率が
高いため、集中的にオーバハング部（破線で表示）が除
去される。また底部分のモリブデン膜もスパッタリング
されるが、スパッタリングされたモリブデン粒子は穴７
の内壁に再付着し、Ｕ字形あるいはＶ字形の穴が形成さ
れる。
第１図（ａ）において破線で示したのは、イオンビー
ムを照射する前の形状である。また説明に不要な部分は
省略してある。なお、イオンビームを照射する場合は、
CVD材料ガスを排出するか、ゲートバルブを介して真空
室に移動させて行う。
ムを照射する前の形状である。また説明に不要な部分は
省略してある。なお、イオンビームを照射する場合は、
CVD材料ガスを排出するか、ゲートバルブを介して真空
室に移動させて行う。
次に再びCVD材料ガスを導入するか、ゲートバルブを
介してCVD室に移動して、同一箇所に再びレーザを照射
して、さらにモリブデンを成膜する。その結果、第１図
（ｂ）に示す様に穴７は浅くなるととともに細くなり、
そのままレーザを照射し続けると、やはり空洞が残留す
る。ここで破線はレーザを照射する前の形状を示す。
介してCVD室に移動して、同一箇所に再びレーザを照射
して、さらにモリブデンを成膜する。その結果、第１図
（ｂ）に示す様に穴７は浅くなるととともに細くなり、
そのままレーザを照射し続けると、やはり空洞が残留す
る。ここで破線はレーザを照射する前の形状を示す。
ここで、再びイオンビームにより穴７の深さが増加し
ない様に、第１図（ｃ）に示す如くスパッタリングによ
り開口部を拡げる。さらにCVD材料ガスを導入してレー
ザを照射することにより、第１図（ｄ）に示す様に穴７
をモリブデンにより完全に埋めることができる。この
後、レーザを照射しながらウエハ（あるいはチップ）を
相対的に移動させることにより、追加配線を形成するこ
とができる。
ない様に、第１図（ｃ）に示す如くスパッタリングによ
り開口部を拡げる。さらにCVD材料ガスを導入してレー
ザを照射することにより、第１図（ｄ）に示す様に穴７
をモリブデンにより完全に埋めることができる。この
後、レーザを照射しながらウエハ（あるいはチップ）を
相対的に移動させることにより、追加配線を形成するこ
とができる。
以上、述べて来た実施例において、材料ガスとしてモ
リブデン・カルボニルを、レーザとしてArレーザを用い
たCVDにより、モリブデンを埋め込む場合について説明
して来た。他の材料ガスとしてトリメチルアルミニウム
等のアルキル金属、他の金属カルボニル、あるいはWF6
等の金属フッ化物、Mocl5等の金属塩化物を用いること
ができる。レーザ光としてYAGレーザの基本波および高
調波、あるいはKrレーザ、Arレーザの高調波等を使用で
きるが、成膜速度および膜質の観点から適当な組合せが
選択される必要がある。
リブデン・カルボニルを、レーザとしてArレーザを用い
たCVDにより、モリブデンを埋め込む場合について説明
して来た。他の材料ガスとしてトリメチルアルミニウム
等のアルキル金属、他の金属カルボニル、あるいはWF6
等の金属フッ化物、Mocl5等の金属塩化物を用いること
ができる。レーザ光としてYAGレーザの基本波および高
調波、あるいはKrレーザ、Arレーザの高調波等を使用で
きるが、成膜速度および膜質の観点から適当な組合せが
選択される必要がある。
本実施例によれば、アスペクト比の大きな穴に導電性
物質を完全に埋め込み、良好なコンタクトを形成するこ
とができる効果がある。
物質を完全に埋め込み、良好なコンタクトを形成するこ
とができる効果がある。
（２） 次に別な実施例について説明する。前の実施例
において用いたものと同様に、コンタクトを必要とする
部分のパシベーション膜および層間絶縁膜に穴を形成し
たウエハ（あるいはチップ）を真空蒸着装置に装填す
る。蒸発源としてAlを用い、電子線により加熱する。こ
の場合、蒸発Alは、ウエハとの間に設置されたピンホー
ルを通過することにより、狭い領域のみに蒸着Al膜を形
成することができる（以下、部分蒸着法と称す）。ここ
で、穴７と蒸着部を一致させることにより、第４図
（ａ）に示す様に穴７の内部および周辺のみにAl膜15を
形成することができる。
において用いたものと同様に、コンタクトを必要とする
部分のパシベーション膜および層間絶縁膜に穴を形成し
たウエハ（あるいはチップ）を真空蒸着装置に装填す
る。蒸発源としてAlを用い、電子線により加熱する。こ
の場合、蒸発Alは、ウエハとの間に設置されたピンホー
ルを通過することにより、狭い領域のみに蒸着Al膜を形
成することができる（以下、部分蒸着法と称す）。ここ
で、穴７と蒸着部を一致させることにより、第４図
（ａ）に示す様に穴７の内部および周辺のみにAl膜15を
形成することができる。
前記のAl蒸気は指向性が良いため穴７の底部を完全に
埋めながら、膜が成長して行くが、穴７の側壁から枝状
の結晶16が生成し始める。また、程度は小さいがオーバ
ハングも形成され、結果的に底部のAl膜は薄くなる。さ
らに蒸着を続けると（第４図（ｂ））、枝状の結晶16お
よびオーバハングのための穴７の入口がふさがれ、穴７
底部の膜成長は停止する。この状態では穴７の底部に露
出していた配線との電気的な接続は得られない。
埋めながら、膜が成長して行くが、穴７の側壁から枝状
の結晶16が生成し始める。また、程度は小さいがオーバ
ハングも形成され、結果的に底部のAl膜は薄くなる。さ
らに蒸着を続けると（第４図（ｂ））、枝状の結晶16お
よびオーバハングのための穴７の入口がふさがれ、穴７
底部の膜成長は停止する。この状態では穴７の底部に露
出していた配線との電気的な接続は得られない。
そこで第４図（ａ）に示した段階で、ウエハ（あるい
はチップ）をイオンビーム加工部へ移動させ、微細に集
束したイオンビームを穴７の径と同程度の領域を走査さ
せながら照射するか、あるいは穴径と同程度の集束径の
イオンビームを照射する。これにより、第５図（ａ）に
示す様に穴７の上部のオーバハング及び枝状の結晶16を
除去することができ、また穴７の底部に蒸着されたAl膜
の凸部を除去するとともに再付着現象ににより、一部側
壁に付着させることができる。
はチップ）をイオンビーム加工部へ移動させ、微細に集
束したイオンビームを穴７の径と同程度の領域を走査さ
せながら照射するか、あるいは穴径と同程度の集束径の
イオンビームを照射する。これにより、第５図（ａ）に
示す様に穴７の上部のオーバハング及び枝状の結晶16を
除去することができ、また穴７の底部に蒸着されたAl膜
の凸部を除去するとともに再付着現象ににより、一部側
壁に付着させることができる。
次に蒸着部に移動させ、前に述べた方法により再び蒸
着を行う。これにより第５図（ｂ）に示す様に穴７の底
部の膜厚は増加するが、入口上部にオーバハングが生じ
また枝状の結晶16も発生する。そこで再びイオンビーム
によるスパッタリング加工により、オーバハングおよび
枝状の結晶16を除去する。また必要に応じて、穴７の外
側に蒸着された膜をスパッタリングにより薄くし、第５
図（ｃ）に示す形状にした後、さらに蒸着を行う。これ
により第５図（ｄ）に示す様に、穴７を完全にAlで埋め
込むことができる。この後、さらに蒸着を行いながらウ
エハを移動させるか、あるいはレーザCVDにより配線を
形成し任意の部分と接続することができる。
着を行う。これにより第５図（ｂ）に示す様に穴７の底
部の膜厚は増加するが、入口上部にオーバハングが生じ
また枝状の結晶16も発生する。そこで再びイオンビーム
によるスパッタリング加工により、オーバハングおよび
枝状の結晶16を除去する。また必要に応じて、穴７の外
側に蒸着された膜をスパッタリングにより薄くし、第５
図（ｃ）に示す形状にした後、さらに蒸着を行う。これ
により第５図（ｄ）に示す様に、穴７を完全にAlで埋め
込むことができる。この後、さらに蒸着を行いながらウ
エハを移動させるか、あるいはレーザCVDにより配線を
形成し任意の部分と接続することができる。
以上述べて来た様に本実施例によれば、アスペクト比
の大きな穴に導電性物質を完全に埋め込み、良好なコン
タクトを形成できる効果がある。
の大きな穴に導電性物質を完全に埋め込み、良好なコン
タクトを形成できる効果がある。
次に別な実施例について説明する。前の実施例で述べ
た部分蒸着法により、第４図（ｂ）の段階でイオンビー
ムを照射して枝状の結晶16を除去し、第６図（ａ）に示
す状態にする。ここで、微細に集束したイオンビームの
走査領域を狭くするか、あるいは穴７の径と同程度に調
整していたイオンビームの集束径をやや小さくして、さ
らに照射を続けることにより、底部に蒸着していたAlが
スパッタリングされ、再付着現象により穴７の内壁に付
着し、Al膜18を形成する。これにより穴７に露出してい
た配線（図示せず）と、穴７の外側に形成されたAl膜15
とのコンタクトが形成される。あるいは、第５図（ｂ）
に示してある状態から枝状結晶16をイオンビームにより
除去した後、イオンビームの走査領域を狭くするか、イ
オンビームの集束径を小さくして、イオンビームの照射
を続ける。これにより第６図（ｂ）と同様に穴７の底部
に形成されたAl膜をスパッタリングし、穴７の側壁に再
付着させてAl膜18（第６図）を形成できる。なお、本実
施例及び前の実施例において、電子線加熱によるAl蒸着
について説明した来たが、これに限定されるものではな
い。蒸着物質としては導電性が得られれば良く、大部分
の金属、半導体を使用することが可能であり、蒸着源の
加熱法についても抵抗加熱、高周波による誘導加熱が利
用できることは明らかである。
た部分蒸着法により、第４図（ｂ）の段階でイオンビー
ムを照射して枝状の結晶16を除去し、第６図（ａ）に示
す状態にする。ここで、微細に集束したイオンビームの
走査領域を狭くするか、あるいは穴７の径と同程度に調
整していたイオンビームの集束径をやや小さくして、さ
らに照射を続けることにより、底部に蒸着していたAlが
スパッタリングされ、再付着現象により穴７の内壁に付
着し、Al膜18を形成する。これにより穴７に露出してい
た配線（図示せず）と、穴７の外側に形成されたAl膜15
とのコンタクトが形成される。あるいは、第５図（ｂ）
に示してある状態から枝状結晶16をイオンビームにより
除去した後、イオンビームの走査領域を狭くするか、イ
オンビームの集束径を小さくして、イオンビームの照射
を続ける。これにより第６図（ｂ）と同様に穴７の底部
に形成されたAl膜をスパッタリングし、穴７の側壁に再
付着させてAl膜18（第６図）を形成できる。なお、本実
施例及び前の実施例において、電子線加熱によるAl蒸着
について説明した来たが、これに限定されるものではな
い。蒸着物質としては導電性が得られれば良く、大部分
の金属、半導体を使用することが可能であり、蒸着源の
加熱法についても抵抗加熱、高周波による誘導加熱が利
用できることは明らかである。
またイオンビーム源としては液体金属イオン源を様
い、具体的にはGa,Au,AuSi等の既に実績のあるイオン源
を利用している。イオンビーム照射を行いながら形成さ
れた埋込み領域には当然ながら、これらの金属イオンが
微量ながら含まれ、必要であれば質量分析計により検出
することができる。
い、具体的にはGa,Au,AuSi等の既に実績のあるイオン源
を利用している。イオンビーム照射を行いながら形成さ
れた埋込み領域には当然ながら、これらの金属イオンが
微量ながら含まれ、必要であれば質量分析計により検出
することができる。
以上説明して来た様に、本実施例によればアスペクト
比の大きな穴の側壁に導電性物質を成膜することがで
き、良好なコンタクトを形成できる効果がある。
比の大きな穴の側壁に導電性物質を成膜することがで
き、良好なコンタクトを形成できる効果がある。
次に別な実施例について説明する。第２図に示した様
にLSIチップの絶縁膜に穴７を形成するために反応性イ
オンエッチング法などを用いると、エッチングガスと絶
縁膜構成物質（例えばSiO2など）あるいは露出した配線
材料（例えばAl,Mo,W,Si等）との反応により、第７図
（ａ）に示す様に中間生成物の皮膜19が形成されたり、
あるいは絶縁膜の一部が皮膜19として残留したり、穴形
成後に大気にさらすことにより、配線の表面に酸化膜19
が形成されたりする。このまま、コンタクトを形成する
ための導電性物質を埋め込んでもコンタクト抵抗が大き
かったり、コンタクトが得られない場合が有る。
にLSIチップの絶縁膜に穴７を形成するために反応性イ
オンエッチング法などを用いると、エッチングガスと絶
縁膜構成物質（例えばSiO2など）あるいは露出した配線
材料（例えばAl,Mo,W,Si等）との反応により、第７図
（ａ）に示す様に中間生成物の皮膜19が形成されたり、
あるいは絶縁膜の一部が皮膜19として残留したり、穴形
成後に大気にさらすことにより、配線の表面に酸化膜19
が形成されたりする。このまま、コンタクトを形成する
ための導電性物質を埋め込んでもコンタクト抵抗が大き
かったり、コンタクトが得られない場合が有る。
そこで、まずイオンビームを微細に集束して穴７の内
部を走査させるかあるいはイオンビーム径を穴７の径と
同程度に調整して照射し、第７図（ｂ）に示す様に、反
応生成物19あるいは絶縁膜の残留皮膜19、若しくは酸化
皮膜19をイオンビームの照射により除去し、しかる後に
前に述べた方法により第７図（ｃ）に示す様に穴７に導
電性物質20を埋め込む。この時、イオンビーム照射と導
電性物質19の埋め込みは同一チャンバで行うか、あるい
はゲートバルブを介して連結されたチャンバで行うこと
により、反応生成物等の除去後、大気にさらすことなく
導電性物質19を埋め込むことができる。
部を走査させるかあるいはイオンビーム径を穴７の径と
同程度に調整して照射し、第７図（ｂ）に示す様に、反
応生成物19あるいは絶縁膜の残留皮膜19、若しくは酸化
皮膜19をイオンビームの照射により除去し、しかる後に
前に述べた方法により第７図（ｃ）に示す様に穴７に導
電性物質20を埋め込む。この時、イオンビーム照射と導
電性物質19の埋め込みは同一チャンバで行うか、あるい
はゲートバルブを介して連結されたチャンバで行うこと
により、反応生成物等の除去後、大気にさらすことなく
導電性物質19を埋め込むことができる。
本実施例において、反応生成物皮膜19等を除去するた
めにイオンビームによるスパッタリングの使用する場合
について説明したが、イオンシャワーをウエハ全面に照
射しても、あるいは高周波プラズマから発生させたイオ
ンによるスパッタリングによっても、パシベーション膜
が完全には除去されない範囲であれば、目的を達するこ
とができる。
めにイオンビームによるスパッタリングの使用する場合
について説明したが、イオンシャワーをウエハ全面に照
射しても、あるいは高周波プラズマから発生させたイオ
ンによるスパッタリングによっても、パシベーション膜
が完全には除去されない範囲であれば、目的を達するこ
とができる。
本実施例によれば、コンタクトを必要とする配線表面
の状態に無関係に、電気抵抗の小さなコンタクトが形成
できる効果がある。
の状態に無関係に、電気抵抗の小さなコンタクトが形成
できる効果がある。
以上述べて来た各実施例において、特定の穴に導電性
物質を埋め込むため、穴とその極く近傍にのみ導電性物
質の膜を形成させることで説明して来たが、本発明はこ
れに限定されるものではない。即ち、ウエハ全面に導電
性膜を形成しつつ、スルーホールに導電性物質を埋め込
むため、イオンシャワーや高周波パラズマ等から発生し
たイオンを用いても同じ効果が得られることは明らかで
ある。
物質を埋め込むため、穴とその極く近傍にのみ導電性物
質の膜を形成させることで説明して来たが、本発明はこ
れに限定されるものではない。即ち、ウエハ全面に導電
性膜を形成しつつ、スルーホールに導電性物質を埋め込
むため、イオンシャワーや高周波パラズマ等から発生し
たイオンを用いても同じ効果が得られることは明らかで
ある。
本発明によれば、IC素子において微細穴に導電性物質
を埋め込んで配線と布線する際、電気的な抵抗の小さい
コンタクトを確保して配線と良好なオーミック接触を得
て、信頼度の高くして不良個所を特定して補修すること
ができる効果を奏する。
を埋め込んで配線と布線する際、電気的な抵抗の小さい
コンタクトを確保して配線と良好なオーミック接触を得
て、信頼度の高くして不良個所を特定して補修すること
ができる効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例である埋め込み過程を説明す
るための図であって、（ａ）はレーザCVDで成膜してか
らイオンビームを照射した後の形状を示す図、（ｂ）は
（ａ）は引き続きレーザCVDで成膜した後の形状を示す
図、（ｃ）は（ｂ）に引き続きイオンビームを照射した
後の形状を示す図、（ｄ）は（ｃ）に引き続きレーザCV
Dで成膜した後の形状を示す図である。 第２図は本発明の実施対象となる半導体素子の断面図で
ある。 第３図は従来技術による結果の説明図であって、（ａ）
はレーザCVDで成膜を行う初期の形状を示す図、（ｂ）
は（ａ）に引き続き成膜を行った結果を示す図である。 第４図は指向性を持たせたAlを蒸着する過程の説明図で
あって、（ａ）は蒸着の初期の形状を示す図、（ｂ）は
（ａ）に引き続き蒸着を行った結果を示す図である。 第５図は本発明の別の実施例である埋め込み過程を説明
するための図であって、（ａ）は第４図（ａ）に引き続
きイオンビームを照射した後の形状を示す図、（ｂ）は
（ａ）に引き続き蒸着を行った結果を示す図、（ｃ）は
（ｂ）に引き続きイオンビームを照射した後の形状を示
す図、（ｄ）は（ｃ）に引き続き蒸着を行った結果を示
す図である。 第６図は本発明の別の実施例である側壁成膜過程の説明
図であって（ａ）は第４図（ｂ）にイオンビーム照射を
行った後の形状を示す図、（ｂ）は（ａ）に引き続き細
く絞ったイオンビームを照射した結果を示す図である。 第７図は本発明の別の実施例であるオーミック接触型成
膜過程の説明図であって、（ａ）は反応性雰囲気ガスに
より望ましくない皮膜が形成された半導体素子の断面
図、（ｂ）は（ａ）に引き続きイオンビーム照射を行っ
て望ましくない皮膜を除去した半導体素子の断面図、
（ｃ）は（ｂ）に引き続き成膜又は蒸着を行った半導体
素子の断面図である。 1,2,3……Al配線,4……パシベーション膜,5,6……層間
絶縁膜,7……穴,11……Mo膜,15……Al膜,16……枝状結
晶,19……反応生成物皮膜,20……導電性物質。
るための図であって、（ａ）はレーザCVDで成膜してか
らイオンビームを照射した後の形状を示す図、（ｂ）は
（ａ）は引き続きレーザCVDで成膜した後の形状を示す
図、（ｃ）は（ｂ）に引き続きイオンビームを照射した
後の形状を示す図、（ｄ）は（ｃ）に引き続きレーザCV
Dで成膜した後の形状を示す図である。 第２図は本発明の実施対象となる半導体素子の断面図で
ある。 第３図は従来技術による結果の説明図であって、（ａ）
はレーザCVDで成膜を行う初期の形状を示す図、（ｂ）
は（ａ）に引き続き成膜を行った結果を示す図である。 第４図は指向性を持たせたAlを蒸着する過程の説明図で
あって、（ａ）は蒸着の初期の形状を示す図、（ｂ）は
（ａ）に引き続き蒸着を行った結果を示す図である。 第５図は本発明の別の実施例である埋め込み過程を説明
するための図であって、（ａ）は第４図（ａ）に引き続
きイオンビームを照射した後の形状を示す図、（ｂ）は
（ａ）に引き続き蒸着を行った結果を示す図、（ｃ）は
（ｂ）に引き続きイオンビームを照射した後の形状を示
す図、（ｄ）は（ｃ）に引き続き蒸着を行った結果を示
す図である。 第６図は本発明の別の実施例である側壁成膜過程の説明
図であって（ａ）は第４図（ｂ）にイオンビーム照射を
行った後の形状を示す図、（ｂ）は（ａ）に引き続き細
く絞ったイオンビームを照射した結果を示す図である。 第７図は本発明の別の実施例であるオーミック接触型成
膜過程の説明図であって、（ａ）は反応性雰囲気ガスに
より望ましくない皮膜が形成された半導体素子の断面
図、（ｂ）は（ａ）に引き続きイオンビーム照射を行っ
て望ましくない皮膜を除去した半導体素子の断面図、
（ｃ）は（ｂ）に引き続き成膜又は蒸着を行った半導体
素子の断面図である。 1,2,3……Al配線,4……パシベーション膜,5,6……層間
絶縁膜,7……穴,11……Mo膜,15……Al膜,16……枝状結
晶,19……反応生成物皮膜,20……導電性物質。
───────────────────────────────────────────────────── 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 東 淳三 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 山口 博司 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 嶋瀬 朗 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 原市 聡 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 (56)参考文献 特開 昭59−163505（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−119853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−66124（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】配線膜上の絶縁膜に前記配線膜を露出させ
る微細穴が予め形成された半導体素子の少なくとも前記
微細穴の内部に導電性物質を析出させる工程と、集束し
たイオンビームを前記導電性物質を析出させた微細穴に
照射して前記微細穴の入り口部付近に析出した前記導電
性物質の少なくとも一部を除去する工程とを、少なくと
も１回以上行うことにより前記微細穴の内部に前記露出
させた配線膜と電気的に接続する前記導電性物質を充填
させることを特徴とするIC素子における微細布線方法。 - 【請求項２】前記微細穴の内部に充填させた導電性物質
に電気的に接続する導電性物質を更に前記絶縁膜上に形
成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のIC
素子における微細布線方法。 - 【請求項３】配線膜上の絶縁膜に前記配線膜を露出させ
る微細穴が形成された半導体素子にイオンビームを照射
して前記露出させた配線膜の表面の不純物を除去し、該
不純物を除去した半導体素子を大気にさらすことなく前
記配線膜の表面を含む前記微細穴の内部に導電性物質を
析出させ、更に、該導電性物質と電気的に接続する配線
膜を前記絶縁膜上に形成することを特徴とするIC素子に
おける微細布線方法。 - 【請求項４】前記配線膜の表面を含む前記微細穴の内部
への導電性物質の析出を、レーザCVDにより行うことを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載のIC素子における
微細布線方法。 - 【請求項５】前記配線膜の表面を含む微細穴の内部に析
出させた前記導電性物質と電気的に接続する配線膜の前
記絶縁膜上への形成を、レーザCVDにより行うことを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載のIC素子における微
細布線方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133624A JP2550027B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | Ｉｃ素子における微細布線方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133624A JP2550027B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | Ｉｃ素子における微細布線方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291048A JPS62291048A (ja) | 1987-12-17 |
| JP2550027B2 true JP2550027B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=15109168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133624A Expired - Fee Related JP2550027B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | Ｉｃ素子における微細布線方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550027B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2713953B2 (ja) * | 1988-03-02 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | 配線形成方法 |
| JPH0231445A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2708560B2 (ja) * | 1989-08-21 | 1998-02-04 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置への接続配線形成方法 |
| KR20150102993A (ko) * | 2012-12-31 | 2015-09-09 | 에프이아이 컴파니 | 높은 종횡비 구조들로의 물질 증착 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5966124A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Hitachi Ltd | 表面処理方法および装置 |
| JPS59119853A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS59163505A (ja) * | 1983-03-09 | 1984-09-14 | Hitachi Ltd | 微細溝の寸法測定方法および装置 |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61133624A patent/JP2550027B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62291048A (ja) | 1987-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |