JP2962474B2 - Ｉｃ素子加工方法 - Google Patents
Ｉｃ素子加工方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路（以下
ＩＣと呼ぶ）において、デバッグ、修正・不良解析等の
ためにチップ完成後に、その内部配線に接続する新たな
配線を形成するＩＣ素子の配線付加形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年ＩＣの高集積化、微細化に伴い、開
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良個所のデバックや修正を行うことに
より設計ミス、プロセスミスを発見したり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、製品歩留まりを向上
させることがますます重要になってきている。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。 【０００３】即ち、第１の従来技術としてはテクノ、ダ
イジェストオブクレオ 81 1981第１６０頁（Ｔech.
Ｄigest of ＣＬＥＯ’ 81 1981 p160）「レーザストラ
イプカッティングシステムフォーアイシーデバッキング
（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓystem for ＩＣ debuggi
ng）」があり、これにおいては、レーザにより配線を切
断し、不良個所のデバックを行う例が報告されている。
更に第２の従来技術としては、特願昭５８−４２１２６
号（特開昭５９−１６８６５２号公報）があり、これに
は、微細な配線に対処できるように、液体金属イオン源
からのイオンビームを０．５μｍ以下のスポットに集束
して配線を切断したり、穴あけを行い、またイオンビー
ムでこの穴に蒸着して上下の配線を接続する技術が示さ
れている。 【０００４】更に第３の従来技術としては、イクステン
ディッドアブストラクトオブ第１７コンファレンスオン
ソリッドステイトデバイシズアンドマティリアル 1985
第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of 17th Ｃonf. on Ｓo
lid state Ｄevices and Ｍaterial 1985. p193）「ダ
イレクトライティングオブハイリイコンダクティブモリ
ブデンラインズバイレーザーインデューストケミカルベ
イパーディポジッション（Ｄirect Ｗriting of Ｈighl
y Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌaser Ｉnduced ＣＶ
Ｄ）」がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合（１）加工過程が熱的なものであり、周
囲への熱伝導があり、また蒸発・噴出などのプロセスを
経ることなどのため、０．５μｍ以下の微細な加工を行
うことはきわめて困難である。（２）レーザ光はＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁膜に吸収されにくく、このため
下層のＡｌやｐｏｌｉ Ｓｉの配線などに吸収され、こ
れが蒸発・噴出を行う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹
飛ばすことにより絶縁膜の加工が行われる。このため絶
縁膜が２μｍ以上厚い場合は加工が困難である。また周
辺（周囲、上下層）へのダメージが大きく不良発生の原
因となる。これらの結果から多層配線・微細高集積の配
線の加工は困難である。 【０００６】また、第２の従来技術においては（１）’
集束イオンビームによる切断および穴あけ、（２）’集
束イオンビームを用いた上下配線の接続の手段が示され
ている。集束イオンビームによる加工は０．５μｍ以下
の加工が行えることなどから、第１の従来技術における
問題点をカバーしている。しかしながら（２）’の配線
間の接続手段については、上下の配線の接続の手順が示
されているのみであり、一つの配線から別の場所の配線
へと接続を行う手段に関しては何ら触れられていない。 【０００７】第３の従来技術においては、Ｍｏ（ＣＯ）
6（モリブデンカルボニル）などの金属の有機化合物の
ガス中において、紫外のレーザをＳｉＯ2をコートした
Ｓｉ基板上に照射して、光熱的（photothermal）あるい
は光化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤプロ
セスにより、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭｏな
どの金属を堆積させて金属配線を直接に描画形成する方
法が示されている。しかしながらこの場合、単に絶縁膜
の上にＭｏの配線が形成されたのみであり、実際のＩＣ
において保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある
配線同志を接続する技術については示されていなかっ
た。 【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）にお
いて、保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配
線に接続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、
修正・不良解析等を行うことができるようにしたＩＣ素
子の配線付加形成方法を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、表
面の絶縁膜に被われた内部配線に接続する新たな配線を
付加形成するＩＣ素子の配線付加形成方法において、真
空に排気された処理室内で試料台上に設置したＩＣ素子
の絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶
縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、この絶縁膜表面のＳ
ＩＭ像に基づいて内部配線の接続すべき個所の上の絶縁
膜に集束させたイオンビームを照射して接続すべき個所
の上の絶縁膜を除去してこの絶縁膜表面の側の上部が広
く下部が狭い断面形状の孔を加工することにより内部配
線の接続すべき個所を前記加工した孔の下部に露出させ
る工程と、処理室の内部に金属化合物ガスを供給しなが
ら加工した孔の下部に内部配線の接続すべき個所を露出
させたＩＣ素子に集束させたビームを照射して加工した
孔の下部に露出させた内部配線の接続すべき個所に電気
的に接続する新たな配線を加工した孔の下部の内部配線
の接続すべき個所から表面を覆う絶縁膜上にかけて付加
形成する工程とを含むことを特徴とするＩＣ素子の配線
付加形成方法とした。 【００１０】また、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子
に、表面の絶縁膜に被われた内部配線に接続する新たな
配線を付加形成するＩＣ素子の配線付加形成方法におい
て、処理室の内部に表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子を
供給して処理室の内部を真空に排気する工程と、処理室
の内部でＩＣ素子に集束させたイオンビームを照射して
接続すべき個所の上の絶縁膜を除去してこの絶縁膜表面
の側の上部が広く下部が狭い断面形状の孔を加工して内
部配線の接続すべき個所を加工した孔の下部に露出させ
る工程と、処理室の内部で加工した孔の下部に露出させ
た内部配線の接続すべき個所の近傍にノズルから金属化
合物ガスを不活性ガスとともに供給する工程と、処理室
の内部の金属化合物ガスと不活性ガスとの雰囲気中でＩ
Ｃ素子上に集束させたビームを照射して加工した孔の下
部に露出させた内部配線の接続すべき個所に電気的に接
続される新たな配線を内部配線の接続すべき個所から表
面を覆う絶縁膜上にかけて付加形成する工程とを含むこ
とを特徴とするＩＣ素子の配線付加形成方法とした。 【００１１】 【作用】このような配線を付加形成する方法において、
接続すべき複数の配線の場所を試料からの２次電子信号
または２にイオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用い
ることによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行
った後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の
絶縁膜を除去する。この場合レーザでなく集束したイオ
ンビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して
加工することが十分可能である。また材料による加工の
選択性がないためＳｉＯ2，ＳｉＮ4などの絶縁膜も上部
から逐次に加工出来、これに穴をあけて下部の配線を露
出させることが出来る。その後金属化合物のガスをノズ
ルあるいは配管よりこの真空容器内へ導入し、試料台を
相対的に移動して配線を形成すべき箇所に集束したイオ
ンビームまたはレーザビームが照射されるようにして、
イオンビーム励起ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプ
ロセスにより金属配線を形成する。その結果、ＩＣ完成
後ソノ内部配線に接続する配線を形成でき、ＩＣのデバ
ッグ、修正、不良解析等を行うことが出来る。 【００１２】 【実施例】図１は本発明によるＩＣへの接続配線形成を
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓｉなど）の上に絶縁膜３（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２ａ
と２ｃを電気的に接続したい場合、集束イオンビームに
より配線２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃ
をあけ、配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそ
れぞれ露出される。 【００１３】その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術または
レーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すように穴
５ａと穴５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成する。こ
のようにして配線２ａと配線２ｃとが金属配線７を通じ
て接続される。 【００１４】図２は本発明による配線接続装置の一実施
例を示すものである。配線接続箇所を有するＩＣチップ
１８が取り付けられた反応容器１６は、バルブ２１を介
して修正物質（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3，Ａ
ｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｍ
ｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物）が納められた修正物
質容器１９とバルブ２５を介して真空ポンプ２６と、そ
して、バルブ２９を介して不活性ガスボンベ２８と配管
により接続されている。 【００１５】レーザ発振器８ａで発振されたレーザ光
は、シャッタ３０ａを介してダイクロイックミラー９ａ
で反射され、対物レンズ２で集光されて、反応容器１６
に設けた窓１５を通ってＬＳＩアルミ配線修正箇所に照
射できるようになっており、照射光学系１４、ハーフミ
ラー１０、レーザ光カットフィルタ１１、プリズム１
２、接眼レンズ１３を介して修正箇所を観察しながら行
えるように構成されている。 【００１６】反応容器１６には、この他のバルブ２２を
介して予備ガスボンベ２０が接続されている。ＩＣチッ
プはＸＹステージ１７の上にのせられた載物台２４の上
に取り付けられている。ゲートバルブ２５を介して反応
容器１６の隣にインビーム加工用真空容器３９が取り付
けられており、その上部にはイオンビーム鏡筒用真空容
器２６が取り付けられている。真空容器３９の中にはＸ
Ｙステージ４０があり、ステージ１７とステージ４０が
ゲートバルブ２５の近くに移動したときゲートバルブが
開けられた状態において、図示していないがステージ１
７および２０に設置されたチャック機構によってステー
ジ１７と４０の間で載物台２４の受け渡しが可能なよう
になっている。したがってこの受け渡しとその後のステ
ージお移動により載物台２４およびその上に取り付けら
れたＩＣチップ１８はＸＹステージ４０の上２４ａ，１
８ａの−線に来ることができる。 【００１７】この位置において上部のイオンビーム鏡筒
２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金属イオ
ン源）２７からその下部に設置された引出電極３０によ
り引出されたイオンビーム４０が静電レンズ３１、ブラ
ンキング電極３２、デフレクタ電極３３等を通り集束偏
向させて、試料１８ａに照射されるようになっている。
また真空容器３９には２次電子ディテクター３４が設置
されており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ３８上に
試料の走査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料
の拡大像を得て試料の検出、位置合わせができるように
なっている。真空容器にはバルブ３５を介して真空ポン
プ３６が接続されており排気を行う。真空容器１６、３
９には試料を出し入れするための予備排気室４３が設け
られている。 【００１８】すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８１ａ
と共に移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。 【００１９】そしてバルブ４５、排気ポンプ４６により
予備排気管は排気される。フタ４４を４４ａの位置に開
くことにより、試料の交換ができる。 【００２０】以下この装置の動作法を説明する。フタ４
４を開き、ＩＣチップ１８ｂをステージ４２の上の載物
台２４ｂの上に設置する。フタ４４を閉じバルブ４５を
開き排気ポンプ４６により試料交換室４３を真空に排気
する。その後ゲートバルブ４１を開き、載物台を２４ｂ
の位置に移送する。ゲートバルブ４１を閉じて後、十分
排気をしてから、ステージ４０を移動しながらイオンビ
ームを集束してモニタ３８上で走査イオン像を観察し、
ＩＣチップ上の接続すべき箇所を検出する。その後図１
に示したようにイオンビームを接続すべき箇所にのみ照
射して絶縁膜の加工を行う。次にゲートバルブ２５を開
き、載物台を２４の位置へ移送する。 【００２１】Ｘ−Ｙテーブル１７によりレーザ光の照射
位置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合
わせを行う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９
を開け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比にな
るように流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力
が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ２５を調整す
る。この後、シャッタ３０ａを開き、配線修正箇所にレ
ーザ光を照射し、一定時間後シャッタ３０ａを閉じる。
このレーザア照射により、レーザ照射部近傍の有機金属
ガスは分解され、Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正
が行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアル
ミ配線修正箇所を修正する。 【００２２】次に、バルブ２５を開け、反応容器１６内
を十分排気してから試料をチャンバ３９に、更に予備排
気室４３へと移し、外部へ取り出す。本実施例のように
レーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオンビーム加工用チ
ャンバが一体となっているので、イオンビーム加工後一
旦大気へ取り出したときに配線の露出部が汚れ、または
酸化することなく、その上にレーザＣＶＤによる配線を
形成することができるため、ＩＣの配線とＣＶＤによる
配線の接合性がよく、導電性が良好となるという特徴を
有する。 【００２３】図３は反応容器とイオンビーム加工用真空
容器との間のゲートバルブを取り除き、一体としたもの
であって、二つの容器の間の移動にともなう排気操作と
ゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が向上してい
る。一方、イオンビームの容器の方に反応ガスが入って
くるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反応
ガスは局所的にノズル５１、５２により、試料近傍へ吹
付けるようにし、またイオンビーム鏡筒と試料室の間に
イオンビームが通る細いオリフィス（開孔）５０を設
け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、５４を
設けるなどの対策がほどこされている。 【００２４】図４は本発明の別の実施例の装置の説明図
である。この場合はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設け
られているのが特徴である。９ａはハーフミラー、９ｂ
はダイクロイックミラーである。 【００２５】一例として、図１の発明で述べたような金
属配線を形成した後、この金属膜が露出したままでは、
特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜をコー
トする必要がある。そこでＡｒレーザの第２高調波を発
生する８ａの他にＡｒレーザの第３高調波８ｂを設けて
補助ガスボンベ２０，２０ａに充たされたＳｉ2Ｈ6（ジ
シラン）およびＮ2Ｏ（笑気）ガスを導入し、これを集
光して形成された配線上にＳｉＯ2を形成する。図では
二つのレーザ発振器を示しているが、この場合はＡｒレ
ーザ１台を切換えミラーで切換え、第２高調波発生用結
晶、第３高調波発生用結晶に導いてもよい。 【００２６】図４のこの他の例としては、レーザ８ｂと
して加工用の大出力レーザを用意し、イオンビームによ
りあけた穴において上下配線を接続するのに、加工用レ
ーザ８ｂにより下層配線を加工してその一部を噴出さ
せ、上下を接続することができる。 【００２７】図５（ａ）においてＡｌ配線６２が下方に
存在する場合、上部に保護膜６０、絶縁膜６１など厚い
絶縁膜が存在する場合がある。このような場合、イオン
ビームにより同図（ａ）のような垂直に近い断面形状の
穴あけを行うとアスペクト比が高いため、レーザビーム
またはイオンビーム６３による照射により接続端部形成
する場合、図５（ｂ）のように段切れをおこす可能性が
大きい。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直
穴の奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに防げ
られて中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属
有機物ガスが入りにくいことなどの理由による。 【００２８】そこでイオンビーム加工を行う場合、ビー
ムの走査幅を変化させつつ加工を行うことにより、図５
（ｃ）に示すごとく、上部が広く、下部に狭い傾斜断面
を有するように加工できる。このように上面に露出する
構造であるから、レーザビームまたはイオンビーム６７
を照射した際、金属膜６９は穴の内面に断切れを生じる
ことなく広く形成できる。更に保護膜６０および絶縁膜
６１への微細穴加工として図５（ａ）および（ｃ）に示
す如く、配線６２の表面を僅かに堀込むまで加工するこ
とによって配線６２の表面に絶縁膜が残ることが完全に
防止することができる。更に図５（ｅ）に示すように配
線６２の表面を僅か堀込むまで加工された微細な穴内お
よび保護膜６０上に、レーザビームまたはイオンビーム
７０を照射して金属化合物ガスから金属を析出して配線
７１を形成する。これにより配線６２と配線７１とが高
信頼度で、且つ確実に電気的に接続することができる。 【００２９】またこの上に図４によって説明したように
ＳｉＯ2などの絶縁膜７２を保護膜として形成したもの
を図５（ｆ）に示す。 【００３０】図６は本発明による金属配線形成の別の実
施例である。この実施例は、上層Ａｌ８０と下層Ａｌ８
１からなる２層配線構造になっていて、下層Ａｌ８１の
みから別の場所にある配線へと接続配線を形成したい場
合を示す。この場合、前記したような方法（図６（ａ）
に示す方法）では、配線８２が下層Ａｌ８１にも上層Ａ
ｌ８０にも接続されてしまう。そこでイオンビームによ
り図６（ｂ）に示すように上層Ａｌ８０まで穴あけを行
った後、図６（ｃ）に示すように前記したように更に層
間絶縁膜８４に加工し、下層Ａｌ８１を露出させる。こ
の後、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤにより配線
８５をして下層Ａｌ８１と他の配線との接続を行う。 【００３１】図７、図８は本発明の別の実施例で、同一
箇所において上下の配線を接続することを目的としてい
る。図７においては、図４に示したように加工用のレー
ザを備え、イオンビームを図７（ａ）のように下層配線
８１が露出するまで加工し、加工用レーザにより下層配
線Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶融飛散して上部の配線Ａ
ｌ８０と接続するようにする。図７（ｃ）はその後、レ
ーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法でＳｉＯ2まどの
保護膜８６を形成したものである。 【００３２】図８においては上下の配線を接続する場
合、集束イオンビーム加工における再付着現象を用いて
いる。これはジャーナル・バキューム・ソサイアテイ・
テクノロジーＢ３（１）１月／２月１９８５ 第７１頁
〜第７４頁（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Ｔechnol. Ｂ３（１）Ｊ
an／Ｆeb 1985 p71〜74）「キャラクタリスティックオ
ブシリコンレムーバルバイファインフォーカスガリュー
ムイオンビーム（Ｃharacteristics of silicon remova
l by fine focussed gallium ion beam）」に見られる
ものであって、イオンビームにより材料を加工する場
合、繰り返し走査加工の条件により加工結果が異なり
（ｉ）高速で繰返し加工を行えば周囲への再付着は少な
いが（ii）低速走査で繰返し数を少なくすると側面へ著
しい再付着が行われることを利用するものである。 【００３３】すなわち、図８において、（ａ）図に示す
ように下層配線８１の上部まで集束イオンビームにより
上記（ｉ）の条件にて加工した後、上記（ii）の条件に
て下層Ａｌ８１を矢印方向に加工すれば（ｂ）図のよう
に紙面に低速で垂直に走査しつつそのビームを矢印方向
に移動すればＡｌが再付着して８７のような再付着して
８７のような再付着領域を生成する。また（ｄ）図のよ
うに紙面に垂直二低速で走査しつつそのビームを二つの
矢印のように加工穴の両端から中央へ移動すれば両側に
再付着素層８９が形成される。いずれも上層と下層との
配線８０、８１間の接続が可能となる。その後（ｃ）、
（ｅ）に示すようにレーザまたはイオンビーム誘起ＣＶ
Ｄ法によりＳｉＯ2などの保護膜８８、８９を上部へ形
成する。 【００３４】上記の他、同一箇所において、上下配線を
接続する場合、集束イオンビームにより、上部配線８０
および保護膜８４に穴あけを行い、その後レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤ法により加工穴に金属を析出さ
せて上下の接続ができることは本発明の前記したところ
により明らかである。 【００３５】これまでの記述においては、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤ法の成膜材料として金属化合物
をとっているが、導電性材料膜を形成するものなら使用
できる。またＣＶＤをひきおこすエネルギービームとし
てレーザまたはイオンビームの他の電子ビーム等のエネ
ルギービームも可能である。 【００３６】穴あけ加工の手段として集束イオンビーム
を用いているがサブミクロン加工が可能な他のエネルギ
ービームを用いることもできる。 【００３７】図９は本発明による配線接続装置の他の一
実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩＣチ
ップ１８ａが取り付けられた反応容器３９ａは、バルブ
２１を介して修正物質（（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ2
Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物））が納め
られた修正物質容器１９と、バルブ３５を介して真空ポ
ンプ３６と、そして、バルブ２９を介して不活性ガスボ
ンベ２８と配管により接続されている。反応容器３９ａ
には、この他バルブ２２を介して予備ガスボンベ２０が
接続されている。ＩＣチップ１８ａはＸ−Ｙステージ４
０の上にのせられた載物台２４ａの上に取り付けられて
いる。容器３９ａの上部にはイオンビーム鏡筒用真空容
器２６が取り付けられている。そして上部のイオンビー
ム鏡筒２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金
属イオン源）２７からその下部に設置された引出し電極
３０により引出されたイオンビーム４０が、静電レンズ
３１、ブランキング電極３２、デフレクター電極３３等
を通り集束偏向されて、試料１８ａに照射されるように
なっている。また真空容器３９ａには２次電子ディテク
ター３４および２次イオン質量分析管３４ａが設置され
ており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期させて
試料１８ａからの２次電子信号あるいは２次イオン電流
を増幅してモニタ３８上に試料の走査イオン顕微鏡像を
映し出し、これにより試料１８ａの拡大像を得て試料の
検出、位置合わせができるようになっている。真空容器
には、バルブ３５を介して真空ポンプ３６が接続されて
おり、排気を行う。真空容器３９ａには、試料を出し入
れするための予備排気室４３が設けられている。 【００３８】すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８ａと
ともに移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６に
より予備排気室は排気される。フタ４４を４４ａの位置
に開くことにより、試料の交換ができる。 【００３９】以下この装置の動作を説明する。フタ
（蓋）４４を開きＩＣチップ１８ｂをステージ４２の上
の載物台２４ｂの上に設置する。フタ４４を閉じ、バル
ブ４５を開き、排気ポンプ４６により試料交換室４３を
真空に排気する。その後ゲートバルブ４１を開き、載物
台を２４ｂの位置に移送する。ゲートバルブ４１を閉じ
て後、十分に排気をしてからステージ４０を移動しなが
らイオンビームを集束してモニタ上で走査イオン像を観
察し、ＩＣチップ上の接続すべき箇所を検出する。その
後、図１に示したようにイオンビームを接続すべき箇所
にのみ照射して絶縁膜加工を行う。しかる後に、バルブ
２１およびバルブ２９を開け、前記修正物質と不活性ガ
スを適当な混合比になるように流量計（図示せず）を見
ながら調整し、全圧力が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、
バルブ３５を調整する。この後、配線修正箇所にイオン
ビームを照射する。この照射により、照射部近傍の有機
金属ガスは分解され、ＡｌあるいはＣｄ，Ｍｏ等の金属
薄膜が析出して配線修正が行われる。必要に応じてＬＳ
Ｉチップ内の全てのアルミ配線修正箇所を修正する。次
に、バルブ３５を開け、反応容器３９ａ内を十分排気し
てから試料を予備排気室４３へと移し、外部へ取り出
す。 【００４０】図１０は他の形の装置の実施例を示す。イ
オンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反応ガスは局所的
にノズル５１、５２により、試料近辺へ吹き付けるよう
にし、またイオンビーム鏡筒２６と試料室の間にイオン
ビームが通る細いオリフィス（開孔）５０を設け、さら
にイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、５４を設けるな
どの対策がほどこされている。 【００４１】図１０の装置の使用法の一例として、図１
の説明で述べたような金属配線を形成した後のこの金属
膜が露出したままでは、特性上、信頼性上、問題が多い
ため、この上に保護膜をコートする必要がある。 【００４２】このため補助ガスボンベ２０、２０ａに入
れたＳｉＨ6（ジシラン）ガスとＮ2Ｏ（笑気）ガスを容
器へ導入し、ノズルよりＩＣに吹き付け、先に集束イオ
ンビームを照射して形成した配線の上に、更に集束イオ
ンビームを照射してイオンビーム誘起ＣＶＤ及び酸化の
プロセスによってＳｉＯ2の保護膜を形成する。 【００４３】前記実施例ではレーザ照射の場合について
説明したが、このようにイオンビーム照射に換えること
もできることは明らかである。 【００４４】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ップ完成後の高集積で多層の配線のＩＣにおいて、内部
の配線に接続する配線を新たに形成することが出来るの
で、ＬＳＩの設計、試作、量産工程において不良解析を
容易に行うことが出来、開発工程の短縮、量産立ち上が
り期間の短縮、歩留まりの向上が可能となる効果が得ら
れる。
ＩＣと呼ぶ）において、デバッグ、修正・不良解析等の
ためにチップ完成後に、その内部配線に接続する新たな
配線を形成するＩＣ素子の配線付加形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年ＩＣの高集積化、微細化に伴い、開
発工程においてＬＳＩのチップ内配線の一部を切断した
り、接続したり不良個所のデバックや修正を行うことに
より設計ミス、プロセスミスを発見したり、不良解析を
行ってこれをプロセス条件に戻し、製品歩留まりを向上
させることがますます重要になってきている。このよう
な目的のため従来レーザやイオンビームによりＩＣの配
線を切断する例が報告されている。 【０００３】即ち、第１の従来技術としてはテクノ、ダ
イジェストオブクレオ 81 1981第１６０頁（Ｔech.
Ｄigest of ＣＬＥＯ’ 81 1981 p160）「レーザストラ
イプカッティングシステムフォーアイシーデバッキング
（Ｌaser Ｓtripe Ｃutting Ｓystem for ＩＣ debuggi
ng）」があり、これにおいては、レーザにより配線を切
断し、不良個所のデバックを行う例が報告されている。
更に第２の従来技術としては、特願昭５８−４２１２６
号（特開昭５９−１６８６５２号公報）があり、これに
は、微細な配線に対処できるように、液体金属イオン源
からのイオンビームを０．５μｍ以下のスポットに集束
して配線を切断したり、穴あけを行い、またイオンビー
ムでこの穴に蒸着して上下の配線を接続する技術が示さ
れている。 【０００４】更に第３の従来技術としては、イクステン
ディッドアブストラクトオブ第１７コンファレンスオン
ソリッドステイトデバイシズアンドマティリアル 1985
第193頁（Ｅxtended Ａbstruct of 17th Ｃonf. on Ｓo
lid state Ｄevices and Ｍaterial 1985. p193）「ダ
イレクトライティングオブハイリイコンダクティブモリ
ブデンラインズバイレーザーインデューストケミカルベ
イパーディポジッション（Ｄirect Ｗriting of Ｈighl
y Ｃonductive Ｍｏ Ｌine by Ｌaser Ｉnduced ＣＶ
Ｄ）」がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
おいては配線の切断の手段のみが示され、配線間の接続
については何ら手段が示されていない。またレーザ加工
法を用いる場合（１）加工過程が熱的なものであり、周
囲への熱伝導があり、また蒸発・噴出などのプロセスを
経ることなどのため、０．５μｍ以下の微細な加工を行
うことはきわめて困難である。（２）レーザ光はＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4などの絶縁膜に吸収されにくく、このため
下層のＡｌやｐｏｌｉ Ｓｉの配線などに吸収され、こ
れが蒸発・噴出を行う際に、上部の絶縁膜を爆発的に吹
飛ばすことにより絶縁膜の加工が行われる。このため絶
縁膜が２μｍ以上厚い場合は加工が困難である。また周
辺（周囲、上下層）へのダメージが大きく不良発生の原
因となる。これらの結果から多層配線・微細高集積の配
線の加工は困難である。 【０００６】また、第２の従来技術においては（１）’
集束イオンビームによる切断および穴あけ、（２）’集
束イオンビームを用いた上下配線の接続の手段が示され
ている。集束イオンビームによる加工は０．５μｍ以下
の加工が行えることなどから、第１の従来技術における
問題点をカバーしている。しかしながら（２）’の配線
間の接続手段については、上下の配線の接続の手順が示
されているのみであり、一つの配線から別の場所の配線
へと接続を行う手段に関しては何ら触れられていない。 【０００７】第３の従来技術においては、Ｍｏ（ＣＯ）
6（モリブデンカルボニル）などの金属の有機化合物の
ガス中において、紫外のレーザをＳｉＯ2をコートした
Ｓｉ基板上に照射して、光熱的（photothermal）あるい
は光化学的（photochemical）なレーザ誘起ＣＶＤプロ
セスにより、Ｍｏ（ＣＯ）6を分解し、基板上にＭｏな
どの金属を堆積させて金属配線を直接に描画形成する方
法が示されている。しかしながらこの場合、単に絶縁膜
の上にＭｏの配線が形成されたのみであり、実際のＩＣ
において保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある
配線同志を接続する技術については示されていなかっ
た。 【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、ＬＳＩ等の半導体集積回路（ＩＣ素子）にお
いて、保護膜や層間絶縁膜などの絶縁膜の下部にある配
線に接続する新たな配線を形成して、ＩＣのデバック、
修正・不良解析等を行うことができるようにしたＩＣ素
子の配線付加形成方法を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、表
面の絶縁膜に被われた内部配線に接続する新たな配線を
付加形成するＩＣ素子の配線付加形成方法において、真
空に排気された処理室内で試料台上に設置したＩＣ素子
の絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して絶
縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、この絶縁膜表面のＳ
ＩＭ像に基づいて内部配線の接続すべき個所の上の絶縁
膜に集束させたイオンビームを照射して接続すべき個所
の上の絶縁膜を除去してこの絶縁膜表面の側の上部が広
く下部が狭い断面形状の孔を加工することにより内部配
線の接続すべき個所を前記加工した孔の下部に露出させ
る工程と、処理室の内部に金属化合物ガスを供給しなが
ら加工した孔の下部に内部配線の接続すべき個所を露出
させたＩＣ素子に集束させたビームを照射して加工した
孔の下部に露出させた内部配線の接続すべき個所に電気
的に接続する新たな配線を加工した孔の下部の内部配線
の接続すべき個所から表面を覆う絶縁膜上にかけて付加
形成する工程とを含むことを特徴とするＩＣ素子の配線
付加形成方法とした。 【００１０】また、表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子
に、表面の絶縁膜に被われた内部配線に接続する新たな
配線を付加形成するＩＣ素子の配線付加形成方法におい
て、処理室の内部に表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子を
供給して処理室の内部を真空に排気する工程と、処理室
の内部でＩＣ素子に集束させたイオンビームを照射して
接続すべき個所の上の絶縁膜を除去してこの絶縁膜表面
の側の上部が広く下部が狭い断面形状の孔を加工して内
部配線の接続すべき個所を加工した孔の下部に露出させ
る工程と、処理室の内部で加工した孔の下部に露出させ
た内部配線の接続すべき個所の近傍にノズルから金属化
合物ガスを不活性ガスとともに供給する工程と、処理室
の内部の金属化合物ガスと不活性ガスとの雰囲気中でＩ
Ｃ素子上に集束させたビームを照射して加工した孔の下
部に露出させた内部配線の接続すべき個所に電気的に接
続される新たな配線を内部配線の接続すべき個所から表
面を覆う絶縁膜上にかけて付加形成する工程とを含むこ
とを特徴とするＩＣ素子の配線付加形成方法とした。 【００１１】 【作用】このような配線を付加形成する方法において、
接続すべき複数の配線の場所を試料からの２次電子信号
または２にイオン信号を用いた走査イオン顕微鏡を用い
ることによって検出し、位置決めや照射箇所の決定を行
った後、イオンビームを照射しこの部分の配線の上部の
絶縁膜を除去する。この場合レーザでなく集束したイオ
ンビームを用いているため、０．５μｍ以下に集束して
加工することが十分可能である。また材料による加工の
選択性がないためＳｉＯ2，ＳｉＮ4などの絶縁膜も上部
から逐次に加工出来、これに穴をあけて下部の配線を露
出させることが出来る。その後金属化合物のガスをノズ
ルあるいは配管よりこの真空容器内へ導入し、試料台を
相対的に移動して配線を形成すべき箇所に集束したイオ
ンビームまたはレーザビームが照射されるようにして、
イオンビーム励起ＣＶＤプロセスまたはレーザＣＶＤプ
ロセスにより金属配線を形成する。その結果、ＩＣ完成
後ソノ内部配線に接続する配線を形成でき、ＩＣのデバ
ッグ、修正、不良解析等を行うことが出来る。 【００１２】 【実施例】図１は本発明によるＩＣへの接続配線形成を
示す図である。図１（ａ）はＩＣチップを一部切断した
断面をふくむ部分を斜め上方から見た図を示している。
断面において基板４（Ｓｉなど）の上に絶縁膜３（Ｓｉ
Ｏ2など）があり、その上に配線（Ａｌなど）２ａ，２
ｂ，２ｃが形成され、さらに最上部に保護膜（ＳｉＯ
2，Ｓｉ3Ｎ4など）１が形成されている。今、配線２ａ
と２ｃを電気的に接続したい場合、集束イオンビームに
より配線２ａおよび２ｃの上の保護膜１に穴５ａ，５ｃ
をあけ、配線２ａの一部６ａ、配線２ｃの一部６ｃをそ
れぞれ露出される。 【００１３】その後イオンビーム誘起ＣＶＤ技術または
レーザ誘起ＣＶＤ技術により図１（ｂ）に示すように穴
５ａと穴５ｃとを結ぶ方向に金属配線７を形成する。こ
のようにして配線２ａと配線２ｃとが金属配線７を通じ
て接続される。 【００１４】図２は本発明による配線接続装置の一実施
例を示すものである。配線接続箇所を有するＩＣチップ
１８が取り付けられた反応容器１６は、バルブ２１を介
して修正物質（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ2Ｈ5）3，Ａ
ｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2Ｈ5）2，Ｍ
ｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物）が納められた修正物
質容器１９とバルブ２５を介して真空ポンプ２６と、そ
して、バルブ２９を介して不活性ガスボンベ２８と配管
により接続されている。 【００１５】レーザ発振器８ａで発振されたレーザ光
は、シャッタ３０ａを介してダイクロイックミラー９ａ
で反射され、対物レンズ２で集光されて、反応容器１６
に設けた窓１５を通ってＬＳＩアルミ配線修正箇所に照
射できるようになっており、照射光学系１４、ハーフミ
ラー１０、レーザ光カットフィルタ１１、プリズム１
２、接眼レンズ１３を介して修正箇所を観察しながら行
えるように構成されている。 【００１６】反応容器１６には、この他のバルブ２２を
介して予備ガスボンベ２０が接続されている。ＩＣチッ
プはＸＹステージ１７の上にのせられた載物台２４の上
に取り付けられている。ゲートバルブ２５を介して反応
容器１６の隣にインビーム加工用真空容器３９が取り付
けられており、その上部にはイオンビーム鏡筒用真空容
器２６が取り付けられている。真空容器３９の中にはＸ
Ｙステージ４０があり、ステージ１７とステージ４０が
ゲートバルブ２５の近くに移動したときゲートバルブが
開けられた状態において、図示していないがステージ１
７および２０に設置されたチャック機構によってステー
ジ１７と４０の間で載物台２４の受け渡しが可能なよう
になっている。したがってこの受け渡しとその後のステ
ージお移動により載物台２４およびその上に取り付けら
れたＩＣチップ１８はＸＹステージ４０の上２４ａ，１
８ａの−線に来ることができる。 【００１７】この位置において上部のイオンビーム鏡筒
２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金属イオ
ン源）２７からその下部に設置された引出電極３０によ
り引出されたイオンビーム４０が静電レンズ３１、ブラ
ンキング電極３２、デフレクタ電極３３等を通り集束偏
向させて、試料１８ａに照射されるようになっている。
また真空容器３９には２次電子ディテクター３４が設置
されており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期さ
せて試料からの２次電子信号を増幅してモニタ３８上に
試料の走査イオン顕微鏡像を映し出し、これにより試料
の拡大像を得て試料の検出、位置合わせができるように
なっている。真空容器にはバルブ３５を介して真空ポン
プ３６が接続されており排気を行う。真空容器１６、３
９には試料を出し入れするための予備排気室４３が設け
られている。 【００１８】すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８１ａ
と共に移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。 【００１９】そしてバルブ４５、排気ポンプ４６により
予備排気管は排気される。フタ４４を４４ａの位置に開
くことにより、試料の交換ができる。 【００２０】以下この装置の動作法を説明する。フタ４
４を開き、ＩＣチップ１８ｂをステージ４２の上の載物
台２４ｂの上に設置する。フタ４４を閉じバルブ４５を
開き排気ポンプ４６により試料交換室４３を真空に排気
する。その後ゲートバルブ４１を開き、載物台を２４ｂ
の位置に移送する。ゲートバルブ４１を閉じて後、十分
排気をしてから、ステージ４０を移動しながらイオンビ
ームを集束してモニタ３８上で走査イオン像を観察し、
ＩＣチップ上の接続すべき箇所を検出する。その後図１
に示したようにイオンビームを接続すべき箇所にのみ照
射して絶縁膜の加工を行う。次にゲートバルブ２５を開
き、載物台を２４の位置へ移送する。 【００２１】Ｘ−Ｙテーブル１７によりレーザ光の照射
位置にＬＳＩチップを移動させ、配線修正箇所の位置合
わせを行う。しかる後に、バルブ２１およびバルブ２９
を開け、前記修正物質と不活性ガスを適当な混合比にな
るように流量計（図示せず）を見ながら調整し、全圧力
が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、バルブ２５を調整す
る。この後、シャッタ３０ａを開き、配線修正箇所にレ
ーザ光を照射し、一定時間後シャッタ３０ａを閉じる。
このレーザア照射により、レーザ照射部近傍の有機金属
ガスは分解され、Ｍｏ等の金属薄膜が析出して配線修正
が行われる。必要に応じてＬＳＩチップ内の全てのアル
ミ配線修正箇所を修正する。 【００２２】次に、バルブ２５を開け、反応容器１６内
を十分排気してから試料をチャンバ３９に、更に予備排
気室４３へと移し、外部へ取り出す。本実施例のように
レーザ誘起ＣＶＤ用のチャンバとイオンビーム加工用チ
ャンバが一体となっているので、イオンビーム加工後一
旦大気へ取り出したときに配線の露出部が汚れ、または
酸化することなく、その上にレーザＣＶＤによる配線を
形成することができるため、ＩＣの配線とＣＶＤによる
配線の接合性がよく、導電性が良好となるという特徴を
有する。 【００２３】図３は反応容器とイオンビーム加工用真空
容器との間のゲートバルブを取り除き、一体としたもの
であって、二つの容器の間の移動にともなう排気操作と
ゲートバルブの開閉が不要となり、操作性が向上してい
る。一方、イオンビームの容器の方に反応ガスが入って
くるため、イオンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反応
ガスは局所的にノズル５１、５２により、試料近傍へ吹
付けるようにし、またイオンビーム鏡筒と試料室の間に
イオンビームが通る細いオリフィス（開孔）５０を設
け、さらにイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、５４を
設けるなどの対策がほどこされている。 【００２４】図４は本発明の別の実施例の装置の説明図
である。この場合はレーザ発振器８ａ，８ｂが２つ設け
られているのが特徴である。９ａはハーフミラー、９ｂ
はダイクロイックミラーである。 【００２５】一例として、図１の発明で述べたような金
属配線を形成した後、この金属膜が露出したままでは、
特性、信頼性上問題が多いため、この上に保護膜をコー
トする必要がある。そこでＡｒレーザの第２高調波を発
生する８ａの他にＡｒレーザの第３高調波８ｂを設けて
補助ガスボンベ２０，２０ａに充たされたＳｉ2Ｈ6（ジ
シラン）およびＮ2Ｏ（笑気）ガスを導入し、これを集
光して形成された配線上にＳｉＯ2を形成する。図では
二つのレーザ発振器を示しているが、この場合はＡｒレ
ーザ１台を切換えミラーで切換え、第２高調波発生用結
晶、第３高調波発生用結晶に導いてもよい。 【００２６】図４のこの他の例としては、レーザ８ｂと
して加工用の大出力レーザを用意し、イオンビームによ
りあけた穴において上下配線を接続するのに、加工用レ
ーザ８ｂにより下層配線を加工してその一部を噴出さ
せ、上下を接続することができる。 【００２７】図５（ａ）においてＡｌ配線６２が下方に
存在する場合、上部に保護膜６０、絶縁膜６１など厚い
絶縁膜が存在する場合がある。このような場合、イオン
ビームにより同図（ａ）のような垂直に近い断面形状の
穴あけを行うとアスペクト比が高いため、レーザビーム
またはイオンビーム６３による照射により接続端部形成
する場合、図５（ｂ）のように段切れをおこす可能性が
大きい。これはレーザビームまたはイオンビームが垂直
穴の奥に届きにくいこと、上部に成膜するとこれに防げ
られて中へ届くことが困難になること、穴の内部へ金属
有機物ガスが入りにくいことなどの理由による。 【００２８】そこでイオンビーム加工を行う場合、ビー
ムの走査幅を変化させつつ加工を行うことにより、図５
（ｃ）に示すごとく、上部が広く、下部に狭い傾斜断面
を有するように加工できる。このように上面に露出する
構造であるから、レーザビームまたはイオンビーム６７
を照射した際、金属膜６９は穴の内面に断切れを生じる
ことなく広く形成できる。更に保護膜６０および絶縁膜
６１への微細穴加工として図５（ａ）および（ｃ）に示
す如く、配線６２の表面を僅かに堀込むまで加工するこ
とによって配線６２の表面に絶縁膜が残ることが完全に
防止することができる。更に図５（ｅ）に示すように配
線６２の表面を僅か堀込むまで加工された微細な穴内お
よび保護膜６０上に、レーザビームまたはイオンビーム
７０を照射して金属化合物ガスから金属を析出して配線
７１を形成する。これにより配線６２と配線７１とが高
信頼度で、且つ確実に電気的に接続することができる。 【００２９】またこの上に図４によって説明したように
ＳｉＯ2などの絶縁膜７２を保護膜として形成したもの
を図５（ｆ）に示す。 【００３０】図６は本発明による金属配線形成の別の実
施例である。この実施例は、上層Ａｌ８０と下層Ａｌ８
１からなる２層配線構造になっていて、下層Ａｌ８１の
みから別の場所にある配線へと接続配線を形成したい場
合を示す。この場合、前記したような方法（図６（ａ）
に示す方法）では、配線８２が下層Ａｌ８１にも上層Ａ
ｌ８０にも接続されてしまう。そこでイオンビームによ
り図６（ｂ）に示すように上層Ａｌ８０まで穴あけを行
った後、図６（ｃ）に示すように前記したように更に層
間絶縁膜８４に加工し、下層Ａｌ８１を露出させる。こ
の後、レーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤにより配線
８５をして下層Ａｌ８１と他の配線との接続を行う。 【００３１】図７、図８は本発明の別の実施例で、同一
箇所において上下の配線を接続することを目的としてい
る。図７においては、図４に示したように加工用のレー
ザを備え、イオンビームを図７（ａ）のように下層配線
８１が露出するまで加工し、加工用レーザにより下層配
線Ａｌ８１を加工し、Ａｌが溶融飛散して上部の配線Ａ
ｌ８０と接続するようにする。図７（ｃ）はその後、レ
ーザまたはイオンビーム誘起ＣＶＤ法でＳｉＯ2まどの
保護膜８６を形成したものである。 【００３２】図８においては上下の配線を接続する場
合、集束イオンビーム加工における再付着現象を用いて
いる。これはジャーナル・バキューム・ソサイアテイ・
テクノロジーＢ３（１）１月／２月１９８５ 第７１頁
〜第７４頁（Ｊ. Ｖac. Ｓci.Ｔechnol. Ｂ３（１）Ｊ
an／Ｆeb 1985 p71〜74）「キャラクタリスティックオ
ブシリコンレムーバルバイファインフォーカスガリュー
ムイオンビーム（Ｃharacteristics of silicon remova
l by fine focussed gallium ion beam）」に見られる
ものであって、イオンビームにより材料を加工する場
合、繰り返し走査加工の条件により加工結果が異なり
（ｉ）高速で繰返し加工を行えば周囲への再付着は少な
いが（ii）低速走査で繰返し数を少なくすると側面へ著
しい再付着が行われることを利用するものである。 【００３３】すなわち、図８において、（ａ）図に示す
ように下層配線８１の上部まで集束イオンビームにより
上記（ｉ）の条件にて加工した後、上記（ii）の条件に
て下層Ａｌ８１を矢印方向に加工すれば（ｂ）図のよう
に紙面に低速で垂直に走査しつつそのビームを矢印方向
に移動すればＡｌが再付着して８７のような再付着して
８７のような再付着領域を生成する。また（ｄ）図のよ
うに紙面に垂直二低速で走査しつつそのビームを二つの
矢印のように加工穴の両端から中央へ移動すれば両側に
再付着素層８９が形成される。いずれも上層と下層との
配線８０、８１間の接続が可能となる。その後（ｃ）、
（ｅ）に示すようにレーザまたはイオンビーム誘起ＣＶ
Ｄ法によりＳｉＯ2などの保護膜８８、８９を上部へ形
成する。 【００３４】上記の他、同一箇所において、上下配線を
接続する場合、集束イオンビームにより、上部配線８０
および保護膜８４に穴あけを行い、その後レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤ法により加工穴に金属を析出さ
せて上下の接続ができることは本発明の前記したところ
により明らかである。 【００３５】これまでの記述においては、レーザまたは
イオンビーム誘起ＣＶＤ法の成膜材料として金属化合物
をとっているが、導電性材料膜を形成するものなら使用
できる。またＣＶＤをひきおこすエネルギービームとし
てレーザまたはイオンビームの他の電子ビーム等のエネ
ルギービームも可能である。 【００３６】穴あけ加工の手段として集束イオンビーム
を用いているがサブミクロン加工が可能な他のエネルギ
ービームを用いることもできる。 【００３７】図９は本発明による配線接続装置の他の一
実施例を示すものである。配線接続箇所を有するＩＣチ
ップ１８ａが取り付けられた反応容器３９ａは、バルブ
２１を介して修正物質（（Ａｌ（ＣＨ3）3，Ａｌ（Ｃ2
Ｈ5）3，Ａｌ（Ｃ4Ｈ9），Ｃｄ（ＣＨ3）2，Ｃｄ（Ｃ2
Ｈ5）2，Ｍｏ（ＣＯ）6等の有機金属化合物））が納め
られた修正物質容器１９と、バルブ３５を介して真空ポ
ンプ３６と、そして、バルブ２９を介して不活性ガスボ
ンベ２８と配管により接続されている。反応容器３９ａ
には、この他バルブ２２を介して予備ガスボンベ２０が
接続されている。ＩＣチップ１８ａはＸ−Ｙステージ４
０の上にのせられた載物台２４ａの上に取り付けられて
いる。容器３９ａの上部にはイオンビーム鏡筒用真空容
器２６が取り付けられている。そして上部のイオンビー
ム鏡筒２６中の高輝度イオン源（例えばＧａ等の液体金
属イオン源）２７からその下部に設置された引出し電極
３０により引出されたイオンビーム４０が、静電レンズ
３１、ブランキング電極３２、デフレクター電極３３等
を通り集束偏向されて、試料１８ａに照射されるように
なっている。また真空容器３９ａには２次電子ディテク
ター３４および２次イオン質量分析管３４ａが設置され
ており、偏向電極用電源３７の偏向用信号に同期させて
試料１８ａからの２次電子信号あるいは２次イオン電流
を増幅してモニタ３８上に試料の走査イオン顕微鏡像を
映し出し、これにより試料１８ａの拡大像を得て試料の
検出、位置合わせができるようになっている。真空容器
には、バルブ３５を介して真空ポンプ３６が接続されて
おり、排気を行う。真空容器３９ａには、試料を出し入
れするための予備排気室４３が設けられている。 【００３８】すなわちゲートバルブ４１を開いた時、ス
テージ４０の上の載物台２４ａはその上のＩＣ１８ａと
ともに移動ステージ４２の上の２４ｂ，１８ｂの位置に
移動可能である。そしてバルブ４５、排気ポンプ４６に
より予備排気室は排気される。フタ４４を４４ａの位置
に開くことにより、試料の交換ができる。 【００３９】以下この装置の動作を説明する。フタ
（蓋）４４を開きＩＣチップ１８ｂをステージ４２の上
の載物台２４ｂの上に設置する。フタ４４を閉じ、バル
ブ４５を開き、排気ポンプ４６により試料交換室４３を
真空に排気する。その後ゲートバルブ４１を開き、載物
台を２４ｂの位置に移送する。ゲートバルブ４１を閉じ
て後、十分に排気をしてからステージ４０を移動しなが
らイオンビームを集束してモニタ上で走査イオン像を観
察し、ＩＣチップ上の接続すべき箇所を検出する。その
後、図１に示したようにイオンビームを接続すべき箇所
にのみ照射して絶縁膜加工を行う。しかる後に、バルブ
２１およびバルブ２９を開け、前記修正物質と不活性ガ
スを適当な混合比になるように流量計（図示せず）を見
ながら調整し、全圧力が数＋〜数百Ｔｏｒｒになる様、
バルブ３５を調整する。この後、配線修正箇所にイオン
ビームを照射する。この照射により、照射部近傍の有機
金属ガスは分解され、ＡｌあるいはＣｄ，Ｍｏ等の金属
薄膜が析出して配線修正が行われる。必要に応じてＬＳ
Ｉチップ内の全てのアルミ配線修正箇所を修正する。次
に、バルブ３５を開け、反応容器３９ａ内を十分排気し
てから試料を予備排気室４３へと移し、外部へ取り出
す。 【００４０】図１０は他の形の装置の実施例を示す。イ
オンビーム鏡筒の汚れを防ぐために、反応ガスは局所的
にノズル５１、５２により、試料近辺へ吹き付けるよう
にし、またイオンビーム鏡筒２６と試料室の間にイオン
ビームが通る細いオリフィス（開孔）５０を設け、さら
にイオンビーム鏡筒側にも排気系５３、５４を設けるな
どの対策がほどこされている。 【００４１】図１０の装置の使用法の一例として、図１
の説明で述べたような金属配線を形成した後のこの金属
膜が露出したままでは、特性上、信頼性上、問題が多い
ため、この上に保護膜をコートする必要がある。 【００４２】このため補助ガスボンベ２０、２０ａに入
れたＳｉＨ6（ジシラン）ガスとＮ2Ｏ（笑気）ガスを容
器へ導入し、ノズルよりＩＣに吹き付け、先に集束イオ
ンビームを照射して形成した配線の上に、更に集束イオ
ンビームを照射してイオンビーム誘起ＣＶＤ及び酸化の
プロセスによってＳｉＯ2の保護膜を形成する。 【００４３】前記実施例ではレーザ照射の場合について
説明したが、このようにイオンビーム照射に換えること
もできることは明らかである。 【００４４】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、チ
ップ完成後の高集積で多層の配線のＩＣにおいて、内部
の配線に接続する配線を新たに形成することが出来るの
で、ＬＳＩの設計、試作、量産工程において不良解析を
容易に行うことが出来、開発工程の短縮、量産立ち上が
り期間の短縮、歩留まりの向上が可能となる効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＩＣの配線間の接続法を説明する
ための図である。 【図２】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図３】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図４】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図５】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図６】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図７】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図８】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図９】図２乃至図４に示す本発明によるＩＣの配線接
続装置の他の実施例を示した図である。 【図１０】図２乃至図４に示す本発明によるＩＣの配線
接続装置の他の実施例を示した図である。 【符号の説明】 １，６０…保護膜、２ａ〜２ｅ，６２，８０，８４…配
線 ３，６１，８４…絶縁膜、４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、８ａ，８ｂ…レー
ザ発振器 １６…反応容器、１７，４０…ＸＹステージ、１９…修
正物質容器 ２７…イオン源、２８…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
ための図である。 【図２】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図３】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図４】本発明によるＩＣの配線接続装置を示す図であ
る。 【図５】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図６】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図７】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図８】本発明による配線形成および上下配線の接続を
行う方法を示したＩＣの断面を示す図である。 【図９】図２乃至図４に示す本発明によるＩＣの配線接
続装置の他の実施例を示した図である。 【図１０】図２乃至図４に示す本発明によるＩＣの配線
接続装置の他の実施例を示した図である。 【符号の説明】 １，６０…保護膜、２ａ〜２ｅ，６２，８０，８４…配
線 ３，６１，８４…絶縁膜、４…基板 ６，７１，８３，８７，８９…配線、８ａ，８ｂ…レー
ザ発振器 １６…反応容器、１７，４０…ＸＹステージ、１９…修
正物質容器 ２７…イオン源、２８…不活性ガスボンベ、３１…静電
レンズ ３９…イオンビーム加工用真空容器、７２，８５，８
８，９０…保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 嶋瀬 朗
神奈川県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
神奈川県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
東京都青梅市今井2326番地 株式会社日
立製作所デバイス開発センタ内
(72)発明者 斉藤 啓谷
神奈川県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59−168652（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−245227（ＪＰ，Ａ)
米国特許4259367（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
H01L 21/3205
H01L 21/3213
H01L 21/768
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、該表面の絶縁
膜に被われた内部配線に接続する新たな配線を付加形成
するＩＣ素子の配線付加形成方法であって、真空に排気
された処理室内で試料台上に設置した前記ＩＣ素子の前
記絶縁膜の表面に集束させたイオンビームを照射して前
記絶縁膜表面のＳＩＭ像を得る工程と、該絶縁膜表面の
ＳＩＭ像に基づいて前記内部配線の接続すべき個所の上
の前記絶縁膜に前記集束させたイオンビームを照射して
前記接続すべき個所の上の絶縁膜を除去して該絶縁膜表
面の側の上部が広く下部が狭い断面形状の孔を加工する
ことにより前記内部配線の接続すべき個所を前記加工し
た孔の下部に露出させる工程と、前記処理室の内部に金
属化合物ガスを供給しながら前記加工した孔の下部に前
記内部配線の接続すべき個所を露出させたＩＣ素子上に
集束させたビームを照射して前記加工した孔の下部に露
出させた内部配線の接続すべき個所に電気的に接続する
新たな配線を前記加工した孔の下部の内部配線の接続す
べき個所から前記表面を覆う絶縁膜上にかけて付加形成
する工程とを含むことを特徴とするＩＣ素子の配線付加
形成方法。 ２．前記集束させたイオンビームを走査照射して前記接
続すべき個所の上の絶縁膜を除去加工することにより前
記内部配線の接続すべき個所を露出させた前記ＩＣ素子
を、大気に曝すことなく、前記ＩＣ素子上に集束させた
ビームを照射して前記露出させた内部配線の接続すべき
個所に電気的に接続される新たな配線を前記内部配線の
接続すべき個所から前記表面を覆う絶縁膜上にかけて付
加形成することを特徴とする請求項１記載のＩＣ素子の
配線付加形成方法。３． 前記集束させたビームの照射による前記新たな配線
の付加形成を、イオンビームにより行うことを特徴とす
る請求項１又は２に記載のＩＣ素子の配線付加形成方
法。４． 前記集束させたビームの照射による前記新たな配線
の付加形成を、レーザビームにより行うことを特徴とす
る請求項１又は２に記載のＩＣ素子の配線付加形成方
法。５． 表面 が絶縁膜に被われたＩＣ素子に、該表面の絶縁
膜に被われた内部配線に接続する新たな配線を付加形成
するＩＣ素子の配線付加形成方法であって、処理室の内
部に表面が絶縁膜に被われたＩＣ素子を供給して前記処
理室の内部を真空に排気する工程と、前記処理室の内部
で前記ＩＣ素子に集束させたイオンビームを照射して前
記接続すべき個所の上の絶縁膜を除去して該絶縁膜表面
の側の上部が広く下部が狭い断面形状の孔を加工して前
記内部配線の接続すべき個所を前記加工した孔の下部に
露出させる工程と、前記処理室の内部で前記加工した孔
の下部に露出させた内部配線の接続すべき個所の近傍に
ノズルから金属化合物ガスを不活性ガスとともに供給す
る工程と、前記処理室の内部の前記金属化合物ガスと不
活性ガスとの雰囲気中で前記ＩＣ素子上に集束させたビ
ームを照射して前記加工した孔の下部に露出させた内部
配線の接続すべき個所に電気的に接続される新たな配線
を前記内部配線の接続すべき個所から前記表面を覆う絶
縁膜上にかけて付加形成する工程とを含むことを特徴と
するＩＣ素子の配線付加形成方法。６． 前記集束させたビームの照射による前記新たな配線
の付加形成を、イオンビームにより行うことを特徴とす
る請求項５記載のＩＣ素子の配線付加形成方法。７． 前記集束させたビームの照射による前記新たな配線
の付加形成を、レーザビームにより行うことを特徴とす
る請求項５記載のＩＣ素子の配線付加形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12310798A JP2962474B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | Ｉｃ素子加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12310798A JP2962474B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | Ｉｃ素子加工方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7097986A Division JPH0763064B2 (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | Ｉｃ素子における配線接続方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15712898A Division JPH1187350A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Ｉｃ素子の配線付加形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131694A JPH1131694A (ja) | 1999-02-02 |
| JP2962474B2 true JP2962474B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=14852362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12310798A Expired - Lifetime JP2962474B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | Ｉｃ素子加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962474B2 (ja) |
-
1998
- 1998-05-06 JP JP12310798A patent/JP2962474B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1131694A (ja) | 1999-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |