JP4405865B2 - 多層配線構造の製造方法及びfib装置 - Google Patents
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Description
また、従来例3では、FIB装置を利用することにより、少なくとも、2箇所に、垂直に下層配線に達する貫通孔を形成し、レーザーCVD法により、上記2箇所を接続する配線を形成する技術が提案されている。(特許文献5)すなわち、上記の同一平面内にある2箇所をつなぐ配線には、配線格子にこだわらない接続配線が使用されている。
半導体基板上に形成され、第1の配線と、第2の配線と、前記第1の配線が属する配線層と前記第2の配線が属する配線層との間の層間絶縁層と、異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2点間を結ぶ立体対角線に沿って形成された配線を含む、第1の配線と第2の配線を接続する第3の配線から構成されている多層配線構造を製造する方法に含まれる第3の配線を形成する配線形成工程は、
前記2つの特定箇所を決定し、前記立体対角線を認識する立体対角線認識工程と、
前記立体対角線と、水平面からの角度を認識する角度認識工程と、
前記立体対角線が垂直となるように、前記半導体基板を傾けるアングル調整工程と、
第1のFIBの照射により、前記立体対角線に沿って前記層間絶縁層中に貫通孔を形成する工程と、
第2のFIBの照射により、前記貫通孔に金属材料を埋め込む工程とを含むことを特徴とする多層配線構造の製造方法を提供する。
半導体基板上に形成された異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2つの特定箇所の間を結ぶ立体対角線に沿った配線を形成するFIB装置であって、
コントロール部と、
加工処理部を備え、
加工処理部は、ビーム照射機構と、半導体基板のアングル調整を行うアングル調整機構とを含み、
コントロール部からの指令により、
前記加工処理部の前記アングル調整機構が、前記立体対角線が垂直となるように、前記半導体基板を傾け、
前記加工処理部の前記ビーム照射機構が、第1のFIB照射により、前記半導体基板上の立体対角線に沿って、貫通孔を形成し、
第2のFIB照射により、前記貫通孔内に金属材料を埋め込むことにより、
前記立体対角線に沿った配線を形成することを特徴とするFIB装置を提供する。
図1に示すように、従来の多層配線構造は、下層配線2と、上層配線1と、接続配線3と、層間絶縁層4と、層間絶縁層5と、絶縁層6とから構成されている。そして、従来の多層配線構造においては、上層配線1と下層配線2を接続するには、以下のような構造となる。まず、上層配線1から垂直方向に伸びる接続配線3が必要である。次に、上層配線1から垂直方向に伸びる接続配線3と下層配線2層を接続するため、下層配線2は、接続配線3との接続点までの延在線を必要とする。
図6(a)〜図6(f)により、実施例2として、実施例1の多層配線構造を形成する第1の方法を説明する。
図7(a)〜図7(h)により、実施例3として、実施例1の多層配線構造を形成する第2の方法を説明する。
図8(a)〜図8(f)により、実施例4として、実施例1の多層配線構造を形成する第3の方法を説明する。
実施例5は立体対角線にそった接続配線をFIB装置により形成する方法の実施例であり、図9、図10、図11(a)から図11(d)をもちいて説明する。
上層配線と下層配線とを、立体対角線にそった、接続配線により接続するため、実施例5におけるFIB装置を利用することができるが、単に、上層配線の所定の箇所と、下層配線の所定の箇所のみを考えて、立体対角線にそった接続配線を設定するのでは、接続対象となった配線以外の配線を加工中に損傷する場合があり、他の配線の損傷を抑止するFIB装置が必要とされる。
以下、本明細書に記載した発明の特徴を付記する。
(付記1)
複数の配線層を有する多層配線構造において、
第1の配線と、
前記第1の配線が属する配線層とは異なる配線層に属する第2の配線と、
前記第1の配線と前記第2の配線を接続する第3の配線を備え、
前記第3の配線は、異なる配線層に属し、かつ、平面的に異なる位置にある2点を結ぶ立体対角線に沿った配線を含むことを特徴とする多層配線構造。
(付記2)
付記1に係る多層配線構造を製造する方法であって
前記第1の配線を形成する第1配線形成工程と、
前記第1配線形成工程の後に、前記第3の配線を形成する第3配線形成工程と、
前記第3配線形成工程の後に、前記第2の配線を形成する第2配線形成工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造を製造する方法。
(付記3)
付記1に係る多層配線構造を製造する方法であって
前記第1の配線を形成する第1配線形成工程と、
前記第1配線形成工程の後に、前記第2の配線を形成する第2配線形成工程と、
前記第2配線形成工程の後に、前記第3の配線を形成する第3配線形成工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造を製造する方法。
(付記4)
付記2、又は、付記3に係る多層配線構造の製造する方法に含まれる、
前記第3配線形成工程が、
前記立体対角線に沿った貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に導電材料を充填する工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造を製造する方法。
(付記5)
付記2、又は、付記3に記載した多層配線構造を製造する方法において、
前記第1配線形成工程又は前記第2配線形成工程は、
絶縁層を形成する工程と、
絶縁層に溝を形成する工程と、
金属材料層を形成し、前記絶縁層中の前記溝に金属材料を埋め込む工程と、
前記溝以外の絶縁層上の金属材料を化学的研磨法により除去する工程とを有することを特徴とする多層配線構造を製造する方法。
(付記6)
半導体基板上に形成され、第1の配線と、第2の配線と、前記第1の配線が属する配線層と前記第2の配線が属する配線層との間の層間絶縁層と、異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2つの特定箇所の間を結ぶ立体対角線に沿って形成された配線を含む、第1の配線と第2の配線を接続する第3の配線から構成されている多層配線構造を製造する方法であって、第3の配線を形成する配線形成工程を含み、
前記第3の配線を形成する配線形成工程は、
前記2つの特定箇所を決定し、前記立体対角線を認識する立体対角線認識工程と、
前記立体対角線と、水平面からの角度を認識する角度認識工程と、
前記立体対角線が垂直となるように、前記半導体基板を傾けるアングル調整工程と、
第1のFIBの照射により、前記立体対角線に沿って前記層間絶縁層中に貫通孔を形成する工程と、
第2のFIBの照射により、前記貫通孔に金属材料を埋め込む工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造の製造方法。
(付記7)
付記6に記載する多層配線構造の製造方法に含まれる、
前記配線形成工程は、さらに、
前記立体対角線認識工程を行った結果、前記立体対角線に沿ってFIBの照射を行ったとしたならば、前記第1の配線及び前記第2の配線以外の配線を損傷することになるかを判断する損傷可能性判断工程と、
前記第1の配線及び前記第2の配線以外の配線を損傷すると判断する場合には、前記特定箇所の内の一方の点を中継地点に置換えたとしたならば、前記第1の配線及び前記第2の配線以外の配線を損傷する可能性のない前記中継地点を決定する中継地点決定工程と、
前記特定箇所のうちの一方を前記中継地点に置き換えて、前記立体対角線を認識する再認識工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造の製造方法。
(付記8)
付記6に記載する多層配線構造の製造方法に含まれる、
前記配線形成工程中の前記中継地点決定工程で、前記中継地点を決定するにあたっては、
前記特定箇所の内、置換えを行うべき前記特定箇所との特定距離を指定し、
前記特定箇所を中心とし、前記特定距離を半径とする円領域内において、前記中継地点を決定することを特徴とする多層配線構造の製造方法。
(付記9)
半導体基板上に形成された異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2つの特定箇所の間を結ぶ立体対角線に沿った配線を形成するFIB装置であって、
コントロール部と、
加工処理部を備え、
加工処理部は、ビーム照射機構と、半導体基板のアングル調整を行うアングル調整機構とを含み、
コントロール部からの指令により、
前記加工処理部の前記アングル調整機構が、前記立体対角線が垂直となるように、前記半導体基板を傾け、
前記加工処理部の前記ビーム照射機構からの第1のFIB照射により、前記半導体基板上の立体対角線に沿って、貫通孔を形成し、
第2のFIB照射により、前記貫通孔内に金属材料を埋め込むことにより、
前記立体対角線にそった配線を形成することを特徴とするFIB装置。
(付記10)
付記9に記載したFIB装置であって、
前記加工処理部の前記アングル調整機構が
半導体基板を固定する板状台と、
前記板状台の背面に、密着して配設され、板状台を回転させるための軸となる回転軸と、
前記板状台及び前記回転軸を支えるアングル調整台と、
前記アングル調整台の下部に配設された、前記アングル調整台を支える台座とを備え、
前記アングル調整台が、前記台座上で移動可能であることを特徴とするFIB装置。
(付記11)
付記9に記載したFIB装置であって、
前記コントロール部が、
コントローラと、
CADデータを格納するCADデータ格納部と、
設定値を格納する設定値格納部と、
前記コントローラの指令により、前記CADデータと、前記設定値とから前記3次元配線情報を作成する3次元配線情報作成部と、
前記半導体装置上に形成される配線の3次元空間における位置及び立体的な形状に関するデータから構成されている、前記3次元配線経路情報を格納する3次元配線経路情報格納部とを備え、
前記コントロール部は、前記3次元配線情報に基づき、
前記立体対角線に沿ってFIBの照射を行ったとしたならば、前記半導体基板上の配線を損傷することになるかを判断する損傷可能性を判断し、
前記半導体基板上の配線を損傷すると判断する場合には、前記特定箇所の内の一方の点を中継地点に置換えたとしたならば、前記半導体基板上の配線を損傷する可能性のない前記中継地点を決定し、
3次元配線情報作成部は、前記特定箇所のうちの一方を中継地点に置き換えて、形成される前記立体対角線の3次元空間における位置及び立体的な形状に関するデータを再作成し、
前記コントロール部は、前記立体対角線の3次元空間における位置及び立体的な形状に関するデータに基づき、加工処理部に対して、加工対象のアングル調整を行うために、指令を出すことを特徴とするFIB装置。
(付記12)
付記11に記載したFIB装置であって、
前記中継点を決定するにあたっては、
前記特定箇所の内、置換えを行うべき前記特定箇所との特定距離を指定し、
前記特定箇所を中心とし、前記特定距離を半径とする円領域内において、前記中継地点を決定することを特徴とするFIB装置。
(付記13)
付記9、付記10、又は、付記11に記載したFIB装置であって、
前記加工処理部の前記アングル調整機構により、半導体基板のアングル調整が行われる際に、半導体基板の加工位置にあわせて、ビーム照射機構が、ビームの照射位置及び焦点を調整することを特徴とするFIB装置。
(付記14)
第1の配線と、
第2の配線と、
前記第1の配線が属する配線層と前記第2の配線が属する配線層との間の層間絶縁層と、異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2つの特定箇所の間を結ぶ立体対角線に沿って形成された配線を含む、第1の配線と第2の配線を接続する第3の配線と
から構成されている多層配線構造を有する半導体装置。
(付記15)
付記14に記載した半導体装置であって、
2つの前記特定箇所の内、一方の前記特定箇所は前記第1の配線上にあり、
他方の前記特定箇所は、前記第2の配線上に存在することを特徴とした半導体装置。
(付記16)
付記14に記載した半導体装置であって、
2つの前記特定箇所の内、一方の前記特定箇所は前記第1の配線上にあり、
他方の前記特定箇所は、前記第2の配線と前記第3の配線の接続点を中心として指定された距離内であって、前記層間絶縁層上に存在することを特徴とした半導体装置。
2、12 下層配線
3、13 接続配線
4、5、14、15 層間絶縁層
6、16 絶縁層
20 下層配線
21 酸化シリコン(SiO2)絶縁層
22 第1の窒化シリコン(SiN)層
23 第1の酸化シリコン(SiO2)層
24 貫通孔
25 接続配線
26 第2の窒化シリコン(SiN)層
27 第2の酸化シリコン(SiO2)層
29 上層配線
35 下層配線
36 酸化シリコン(SiO2)絶縁層
37 第1の酸化シリコン(SiO2)層
38 第1の窒化シリコン(SiN)層
39、40 フォトレジスト39
41 接続配線
42 第2の窒化シリコン(SiN)層
43 第2の酸化シリコン(SiO2)層
44 上層配線
50 下層配線
51 第1の絶縁層
52 第2の絶縁層
53 上層配線
54 第3の絶縁層
55 貫通孔
56 接続配線
57 垂直配線
58 水平配線
60 CADデータ格納装置
61 制御プログラム格納装置
63 設定値格納装置
64 コントローラ
65 ビームコントローラ
66 レンズコントローラ
67 ビームブランクコントローラ
68 ディフレクションコントローラ
69 MCPコントローラ
70 アングルコントローラ
71 ステージコントローラ
72 ビーム照射部
73 レンズ部
74 ビームブランク部
75 ディフレクション部
76 MCP部
77 加工対象
78 アングル調整部
79 ステージ部
80 コントロール部
81 加工処理部
82 ステージ台座部
85 開始
86 加工情報・膜厚情報
87 最適加工角度の算出
88 角度付け
89 下層配線への貫通孔形成
90 貫通孔内への導電体埋め込み
91 配線形成
92 終了
95 加工対象
96 回転軸
97 上層配線
98 第2の配線層間絶縁層
99 第1の配線層間絶縁層
100 絶縁層
101 中間層配線
102 下層配線
103 接続配線
104a 、104b、104c 層間絶縁膜
105a、105b 上層配線
106a、106b 中間層配線
107a、107b、107c 下層配線
108 点線
109 中継地点
110 CADデータ格納装置
111 制御プログラム格納装置
112 設定値格納装置
113 一時格納装置
114 3次元配線経路情報のデータファイル
115 コントローラ
116 ビームコントローラ
117 レンズコントローラ
118 ビームブランクコントローラ
119 ディフレクションコントローラ
120 MCPコントローラ
121 アングルコントローラ
122 ステージコントローラ
123 ビーム照射部
124 レンズ部
125 ビームブランク部
126 ディフレクション部
127 MCP部
128 加工対象
129 アングル調整部
130 ステージ部
131 コントローラ部
132 加工処理部
133 ステージ台座部
140 開始
141 他の配線とFIBの最小間隔の入力
142 加工対象の配線情報の取得
143 3次元経路情報の取得
144 接続目標箇所の認識
145 他の配線を損傷するかの判断
146 接続目標点からの距離Rの入力
147 中継地点候補の表示
148 中継地点の入力
149 角度付け
150 下層配線への貫通孔形成
151 貫通孔内への導電体埋め込み
152 配線形成
153 終了
155 第3層の配線格子
156 第4層の配線格子
157 第2層の配線格子
158 第1層の配線格子
Claims (6)
- 半導体基板上に形成され、第1の配線と、第2の配線と、前記第1の配線が属する配線層と前記第2の配線が属する配線層との間の層間絶縁層と、異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2つの特定箇所の間を結ぶ立体対角線に沿って形成された配線を含む、第1の配線と第2の配線を接続する第3の配線から構成されている多層配線構造を製造する方法は少なくとも第3の配線を形成する配線形成工程を含み、
前記第3の配線を形成する配線形成工程は、
前記2つの特定箇所を決定し、前記立体対角線を認識する立体対角線認識工程と、
前記立体対角線と、水平面からの角度を認識する角度認識工程と、
前記立体対角線が垂直となるように、前記半導体基板を傾けるアングル調整工程と、
第1のFIBの照射により、前記立体対角線に沿って前記層間絶縁層中に貫通孔を形成する工程と、
第2のFIBの照射により、前記貫通孔に金属材料を埋め込む工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造の製造方法。 - 請求項1に記載する多層配線構造の製造方法に含まれる、
前記配線形成工程は、さらに、
前記立体対角線認識工程を行った結果、前記立体対角線に沿ってFIBの照射を行ったとしたならば、前記第1の配線及び前記第2の配線以外の配線を損傷することになるかを判断する損傷可能性判断工程と、
前記第1の配線及び前記第2の配線以外の配線を損傷すると判断する場合には、前記特定箇所の内の一方の点を中継地点に置換えたとしたならば、前記第1の配線及び前記第2の配線以外の配線を損傷する可能性のない前記中継地点を決定する中継地点決定工程と、
前記特定箇所のうちの一方を前記中継地点に置き換えて、前記立体対角線を認識する再認識工程と
を含むことを特徴とする多層配線構造の製造方法。 - 請求項2に記載する多層配線構造の製造方法に含まれる、
前記配線形成工程中の前記中継地点決定工程で、前記中継地点を決定するにあたっては、
前記特定箇所の内、置換えを行うべき前記特定箇所との特定距離を指定し、
前記特定箇所を中心とし、前記特定距離を半径とする円領域内において、前記中継地点を決定することを特徴とする多層配線構造の製造方法。 - 半導体基板上に形成された異なる配線層に属し、平面的に異なる位置にある2つの特定箇所の間を結ぶ立体対角線に沿った配線を形成するFIB装置であって、
コントロール部と、
加工処理部を備え、
加工処理部は、ビーム照射機構と、半導体基板のアングル調整を行うアングル調整機構とを含み、
コントロール部からの指令により、
前記加工処理部の前記アングル調整機構が、前記立体対角線が垂直となるように、前記半導体基板を傾け、
前記加工処理部の前記ビーム照射機構が、第1のFIB照射により、前記半導体基板上の立体対角線に沿って、貫通孔を形成し、
第2のFIB照射により、前記貫通孔内に金属材料を埋め込むことにより、
前記立体対角線にそった配線を形成することを特徴とするFIB装置。 - 請求項4に記載したFIB装置であって、
前記加工処理部の前記アングル調整機構が
半導体基板を固定する板状台と、
前記板状台の背面に、密着して配設され、板状台を回転させるための軸となる回転軸と、
前記板状台及び前記回転軸を支えるアングル調整台と、
前記アングル調整台の下部に配設された、前記アングル調整台を支える台座とを備え、
前記アングル調整台が、前記台座上で移動可能であることを特徴とするFIB装置。 - 請求項4に記載したFIB装置であって、
前記コントロール部が、
コントローラと、
CADデータを格納するCADデータ格納部と、
設定値を格納する設定値格納部と、
前記コントローラの指令により、前記CADデータと、前記設定値とから前記3次元配線情報を作成する3次元配線情報作成部と、
前記半導体装置上に形成される配線の3次元空間における位置及び立体的な形状に関するデータから構成されている、前記3次元配線経路情報を格納する3次元配線経路情報格納部とを備え、
前記コントロール部は、前記3次元配線情報に基づき、
前記立体対角線に沿ってFIBの照射を行ったとしたならば、前記半導体基板上の配線を損傷することになるかを判断する損傷可能性を判断し、
前記半導体基板上の配線を損傷すると判断する場合には、前記特定箇所の内の一方の点を中継地点に置換えたとしたならば、前記半導体基板上の配線を損傷する可能性のない前記中継地点を決定し、
3次元配線情報作成部は、前記特定箇所のうちの一方を中継地点に置き換えて、形成される前記立体対角線の3次元空間における位置及び立体的な形状に関するデータを再作成し、
前記コントロール部は、前記立体対角線の3次元空間における位置及び立体的な形状に関するデータに基づき、加工処理部に指令を出すことを特徴とするFIB装置。
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