JP5181105B2 - 集積回路の修正配線形成方法 - Google Patents

集積回路の修正配線形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5181105B2
JP5181105B2 JP2007052437A JP2007052437A JP5181105B2 JP 5181105 B2 JP5181105 B2 JP 5181105B2 JP 2007052437 A JP2007052437 A JP 2007052437A JP 2007052437 A JP2007052437 A JP 2007052437A JP 5181105 B2 JP5181105 B2 JP 5181105B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
vapor deposition
chemical vapor
forming
integrated circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007052437A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008218615A (ja
Inventor
修 高岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Science Corp
Original Assignee
Hitachi High Tech Science Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Tech Science Corp filed Critical Hitachi High Tech Science Corp
Priority to JP2007052437A priority Critical patent/JP5181105B2/ja
Publication of JP2008218615A publication Critical patent/JP2008218615A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5181105B2 publication Critical patent/JP5181105B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は集積回路の修正配線形成方法に関し、特にカーボンナノチューブを成長させて修正配線を形成する集積回路の修正配線形成方法に関するものである。
シリコン半導体デバイスの微細化により、配線も微細化し配線を流れる電流の密度が上昇してきている。国際半導体技術ロードマップでは、32nm世代の配線に求められる許容電流密度は1X107A/Cm2になると見積もられている。Cuのような金属配線では配線の電流密度が高くなるとエレクトロマイグレーションによる断線が起こりやすくなり、更に応力があるとストレスマイグレーションによる断線も起こりやすくなるので配線の信頼性の低下が懸念されている。この問題を解決するためにCuに代わる配線として許容電流密度がCu配線に比べて2〜3桁高く、断線しにくいカーボンナノチューブを用いた配線が提案され、現在精力的に研究されている(非特許文献1)。カーボンナノチューブ配線は、触媒金属(ニッケル、コバルト、鉄など)をビアの底の電極などの配線が必要な所に供給し、炭化水素系ガスやエタノールを原料とした化学気相成長でカーボンナノチューブが、触媒金属があるところのみ成長することを利用して形成している。半導体的な多層カーボンナノチューブのバンドギャップは直径が太いほど狭く、金属に近い伝導を示すことが知られている。成長するカーボンナノチューブの径は成長の基点となる触媒金属の径に依存し、低抵抗で均質なカーボンナノチューブ配線を得るためには、触媒金属の径の制御が重要である。また最近では垂直方法のみならず触媒金属を垂直な壁に形成することで水平方向にカーボンナノチューブ配線を成長させることができるようになってきている。
従来、集積回路の開発期間短縮のためにテスターで測定して配線に問題があるものに関しては集束イオンビーム装置を用いて修正配線形成が行われてきた(特許文献1)。集束イオンビームはイオンビームによる物理スパッタやガス支援エッチングでビーム照射領域の選択的な除去が行えるので、配線の切断や配線が必要な箇所の露出が行える。また適当なガス存在下で原料ガスの分解による金属含有膜や絶縁膜の堆積により配線や絶縁膜保護層が形成できる。カーボンナノチューブ配線を用いた集積回路でも、開発期間短縮のために修正配線形成が行えることが望ましく、実現する技術が求められている。
粟野祐二、日経マイクロデバイス、2006年10月号 pp59-64 特開平07-211716号公報（要約、図２）
従来のカーボンナノチューブ配線にあたっては、マスクを用いたウェハー全面のプロセス技術で、カーボンナノチューブ配線を形成する部分に触媒金属をつけていた。この方法を集積回路の修正配線形成に適用しようとすると修正配線形成用のマスクを作らねばならず、またマスクなしでやろうとすると余分な所まで触媒金属をつけてしまい、その後熱フィラメントあるいはプラズマ化学気相成長法でカーボンナノチューブを成長させると余分なところまでカーボンナノチューブが成長してしまうという問題があった。また、試作品としてウェハーから切り出して評価したものに修正配線を形成しようとする場合には、ウェハー用の装置が使えないという問題があった。
本発明は、カーボンナノチューブ配線を用いて集積回路の修正配線の形成を可能にするために、カーボンナノチューブを成長させるための触媒金属を精度よく局所的に供給できるようにし、またそれを利用してウェハーから切り出した試作品の修正配線形成も行えるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本願発明においては、電子ビーム化学気相成長法、集束イオンビーム化学気相成長法、あるいは走査マイクロピペットプローブ顕微鏡を用いて、カーボンナノチューブの選択成長の基点となる触媒金属を形成するようにした。これにより、ナノメーターの位置決め精度で数10nm幅の大きさで触媒金属を形成することができる。
電子ビーム化学気相成長法で、配線修正が必要なところに成長の触媒となるニッケルまたはコバルトまたは鉄を含む微細な粒を堆積する。触媒金属形成後、炭化水素系ガスやエタノールを原料とした化学気相成長法でカーボンナノチューブを成長させ配線を形成する。カーボンナノチューブの化学気相成長は、熱フィラメント化学気相成長法、あるいはプラズマ気相成長法等の低温(400℃以下)で成長できる方法で行う。
集束イオンビーム化学気相成長法で、配線修正が必要なところに成長の触媒となるニッケルまたはコバルトまたは鉄を含む膜を堆積する。触媒金属形成後、炭化水素系ガスやエタノールを原料とした化学気相成長法でカーボンナノチューブを成長させ配線を形成する。カーボンナノチューブの化学気相成長は、熱フィラメント化学気相成長法、あるいはプラズマ気相成長法等の低温(400℃以下)で成長できる方法で行う。
走査マイクロピペットプローブ顕微鏡で、配線修正が必要なところに成長の触媒となるニッケルまたはコバルトまたは鉄の微細な粒を電気化学反応で析出させる。触媒金属形成後、炭化水素系ガスやエタノールを原料とした化学気相成長法でカーボンナノチューブを成長させ配線を形成する。カーボンナノチューブの化学気相成長は、熱フィラメント化学気相成長法、あるいはプラズマ気相成長法等の低温(400℃以下)で成長できる方法で行う。
ビア等の電流密度が高くなるところは、上記の方法でカーボンナノチューブ配線を形成し、水平配線のような電流密度が高くならないところは電子ビーム化学気相成長法や集束イオンビーム化学気相成長法で配線を形成する。
電子ビーム化学気相成長法や集束イオンビーム化学気相成長法を用いれば、数10nm幅の大きさの、成長の触媒となる金属(ニッケル、コバルト、鉄)を含む膜を所望の位置に堆積することが可能である。また、触媒金属を含む微細な粒を再現性良く形成することができるので、均質で抵抗の低い配線の形成が可能である。触媒となる金属があるところでのみカーボンナノチューブは化学気相成長するため、触媒となる金属の位置を制御することでカーボンナノチューブ配線の位置を制御することができる。400℃以下でカーボンナノチューブを成長させることで、集積回路の特性を損なうことなく修正配線形成を行うことができる。電子ビーム化学気相成長法を用いた場合の方が、集束イオンビーム化学気相成長法を用いて触媒金属を含む微細な粒を形成する場合よりも、プライマリービームのガリウムが含まれないので触媒金属の含有率の高いものが得られる。
走査マイクロピペットプローブ顕微鏡の電気化学反応による析出でも所望の位置に数10nmの幅の金属の析出が可能で、触媒金属の微細粒を再現性良く形成することができるので、均質で抵抗の低い配線の形成が可能である。電子ビーム化学気相成長法や集束イオンビーム化学気相成長法同様、触媒となる金属の位置を制御することでカーボンナノチューブ配線の位置を制御することができる。400℃以下でカーボンナノチューブを成長させることで集積回路の特性を損なうことなく修正配線形成を行うことができる。電気化学反応で析出されるため純度の高い触媒金属を得ることができる。
カーボンナノチューブをパターンの横方向に成長させ、横方向に配線（以下横配線と呼ぶ）を形成しようとする場合、触媒金属をパターンの側面すなわち基板と垂直な面に供給しなければならず、電子ビームやイオンビームや走査マイクロピペットプローブ顕微鏡で所望の位置への触媒金属の供給が難しくなる。しかし、電流密度が低い集束イオンビームまたは電子ビームによる修正配線形成手法を使うことで、横配線の形成を容易に行うことができる。
以下に本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
作製した集積回路のテスターの測定結果と設計レイアウト(CADデータ)から、修正配線形成が必要なところを割り出す。割り出した場所を集束イオンビームの観察機能で確認し、実際に加工する領域を決定する。配線が欠線している場合には集束イオンビームの物理スパッタやガス支援エッチングで、ビーム照射領域の選択的な除去により、集積回路の修正配線形成が必要なところ(例えば電極上)を覆う絶縁膜を除去しコンタクトを形成するビア部分を露出させる。配線されていたにも拘わらず断線している場合には、集束イオンビームの物理スパッタやガス支援エッチングで、断線している部分のカーボンナノチューブ配線や触媒金属を全て除去し、修正配線の形成が必要なところ(例えば下地層５の上の電極３上)を露出させる。
この後、下記本願発明を用いて触媒金属を形成する。
図１(a)、(b)は、電子ビーム化学気相成長で触媒金属を堆積させる場合を説明する図である。
図1(a)に示すように、触媒金属原料ガス供給系1からカルボニルニッケル、カルボニルコバルト、または鉄カルボニルなどの触媒金属含有ガスを絶縁膜４に設けられた穴内の電子ビーム2の照射位置に供給し、電子ビーム化学気相成長法で、上記修正が必要なビア配線を除去し露出した電極（配線）３上に、成長の触媒となるニッケル、コバルト、または鉄を含む金属微細粒10を触媒金属として堆積する。該触媒金属を形成後、図1(b)に示すように炭化水素系ガスやエタノールを原料として、400℃以下の集積回路の特性を損なわない低い温度でカーボンナノチューブを成長できる化学気相成長法(例えば熱フィラメント化学気相成長法やプラズマ化学気相成長法)を用いて、カーボンナノチューブ配線11を垂直方向に成長させる。
図２(a)、(b)は、走査マイクロピペットプローブ顕微鏡で触媒金属を析出させる場合を説明する図である。
図2(a)に示すように、走査マイクロピペットプローブ顕微鏡のマイクピペットプローブ6内に、硫酸ニッケルや硫酸コバルトや硫酸鉄などの触媒金属を含む硫酸金属水溶液8充填し、上記修正が必要なビア配線を除去し露出した電極（配線）３上に、マイクロピペットプローブ内の電極7に電圧をかけて、電気化学反応で成長の触媒となるニッケルやコバルトの金属微細粒10を析出させる。金属微細粒10を触媒金属として形成後、金属微細粒10の上に、図2(b)に示すように炭化水素系ガスやエタノールを原料とした、集積回路の特性を損なわない400℃以下の低い温度でカーボンナノチューブを成長できる化学気相成長法(例えば熱フィラメント化学気相成長法やプラズマ化学気相成長法)を用いて、カーボンナノチューブを垂直方向に成長させ、カーボンナノチューブ配線11を形成する。
図３(a)、(b)は、集束イオンビーム化学気相成長で触媒金属を堆積させる場合を説明する図である。
図3(a)に示すように、ガス供給系1からカルボニルニッケル、カルボニルコバルト、または鉄カルボニルなどの触媒金属含有ガスをイオンビーム9の照射位置に供給し、集束イオンビーム化学気相成長法で、上記修正が必要なビア配線を除去し露出した電極（配線）３上に、成長の触媒となるニッケル、コバルト、または鉄を含む金属微細粒10を堆積する。修正配線形成が必要な個所の底に金属微細粒10の堆積により触媒金属を形成後、図3(b)に示すように、炭化水素系ガスやエタノールを原料とした、集積回路の特性を損なわない400℃以下の低い温度でカーボンナノチューブを成長できる化学気相成長法(例えば熱フィラメント化学気相成長法やプラズマ化学気相成長法)を用いて、カーボンナノチューブ垂直方向に成長させ、カーボンナノチューブ配線11を形成する。
図４(a)〜(c)は、使用時比較的電流密度が高くなるところにカーボンナノチューブ配線を成長させ、使用時比較的電流密度が高くならないところは集束イオンビーム化学気相成長で金属配線を堆積させる場合を説明する図である。
図4(a)に示すように、まず電流密度が高くなるビア配線は上記の方法でカーボンナノチューブ配線11を成長させる。次に図4(b)に示すように、電流密度が高くならない横方向の配線はガス供給系12から原料となるカルボニルタングステンや白金含有ガスをイオンビーム9照射位置に供給し、集束イオンビーム化学気相成長法で、配線が必要なビアとビアを結ぶように金属配線13を堆積する。横配線として形成された金属配線13の絶縁保護膜が必要な場合には、図4(c)に示すように、絶縁膜原料ガス供給系14からテトラエトキシシラン（TEOS）などの絶縁膜原料ガスをイオンビーム9の照射位置に供給し、集束イオンビーム化学気相成長法で、金属配線13を覆うように絶縁保護膜15を形成する。
あるいは、図４(a)〜(c)において、上記集束イオンビーム化学気相成長法の変わりに、電子ビーム化学気相成長法を用いてもよい。図５(a)〜(c)は、使用時比較的電流密度が高くならないところに電子ビーム化学気相成長で金属配線を堆積させる場合を説明する図である。
図５(a)に示すように、まず電流密度が高くなるビア配線は上記の方法でカーボンナノチューブ配線11を成長させる。次に図5(b)に示すように電流密度が高くならない横方向の配線はガス供給系12から原料となるカルボニルタングステンや白金含有ガスを電子ビーム2照射位置に供給し電子ビーム化学気相成長法で配線が必要なビアとビアを結ぶように金属配線13を堆積する。横配線として形成された金属配線13の絶縁保護膜が必要な場合には、図５(c)に示すように、ガス供給系14からテトラエトキシシラン（TEOS）などの絶縁膜原料ガスを電子ビーム2の照射位置に供給し、電子ビーム化学気相成長法で、金属配線13を覆うように絶縁保護膜15を形成する。
(a)、(b)は電子ビーム化学気相成長で触媒金属を堆積させる場合を説明する図である。 (a)、(b)は走査マイクロピペットプローブ顕微鏡で触媒金属を析出させる場合を説明する図である。 (a)、(b)は集束イオンビーム化学気相成長で触媒金属を堆積させる場合を説明する図である。 (a)〜(c)は電流密度が高くなるところのみカーボンナノチューブ配線を成長させ、電流密度が高くならないところは集束イオンビーム化学気相成長で金属配線を堆積させる場合を説明する図である。 (a)〜(c)は電流密度が高くなるところのみカーボンナノチューブ配線を成長させ、電流密度が高くならないところは電子ビーム化学気相成長で金属配線を堆積させる場合を説明する図である。
符号の説明
１ 触媒金属原料ガス供給系
２ 電子ビーム
３ 電極
４ 絶縁層
５ 下地層
６ マイクロピペットプローブ
７ 電気化学反応用電極
８ 触媒金属含有水溶液
９ 集束イオンビーム
１０ 金属微細粒
１１ カーボンナノチューブ配線
１２ 金属配線原料ガス供給系
１３ 金属配線
１４ 絶縁膜原料ガス供給系
１５ 絶縁保護膜

Claims (6)

  1. 集積回路の修正配線形成方法であって、荷電粒子ビームを用いた化学気相成長法で修正配線接続部に成長の触媒となる金属を含む微粒子を堆積し、該微粒子の上に400℃以下の低温で成長できる熱フィラメント化学気相成長法あるいはプラズマ化学気相成長法でカーボンナノチューブを成長させて修正配線を形成することを特徴とする集積回路の修正配線形成方法。
  2. 前記荷電粒子ビームが電子ビームである請求項１記載の集積回路の修正配線形成方法。
  3. 前記荷電粒子ビームが集束イオンビームである請求項１記載の集積回路の修正配線形成方法。
  4. 集積回路の修正配線形成方法であって、走査マイクロピペットプローブ顕微鏡で修正配線接続部に成長の触媒となる金属を含む微粒子を析出し、該微粒子の上に400℃以下の低温で成長できる熱フィラメント化学気相成長法あるいはプラズマ化学気相成長法でカーボンナノチューブ配線を成長させて修正配線を形成することを特徴とする集積回路の修正配線形成方法。
  5. 請求項１から４の集積回路の修正配線形成方法において、前記カーボンナノチューブからなるビアの修正配線を形成し、集束イオンビーム化学気相成長法で前記ビアの修正配線の端部と接触する横方向の配線を形成することを特徴とする集積回路の修正配線形成方法。
  6. 請求項１から４の集積回路の修正配線形成方法において、前記カーボンナノチューブからなるビアの修正配線を形成し、電子ビーム化学気相成長法で前記ビアの修正配線の端部と接触する横方向の配線を形成することを特徴とする集積回路の修正配線形成方法。
JP2007052437A 2007-03-02 2007-03-02 集積回路の修正配線形成方法 Expired - Fee Related JP5181105B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007052437A JP5181105B2 (ja) 2007-03-02 2007-03-02 集積回路の修正配線形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007052437A JP5181105B2 (ja) 2007-03-02 2007-03-02 集積回路の修正配線形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008218615A JP2008218615A (ja) 2008-09-18
JP5181105B2 true JP5181105B2 (ja) 2013-04-10

Family

ID=39838320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007052437A Expired - Fee Related JP5181105B2 (ja) 2007-03-02 2007-03-02 集積回路の修正配線形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5181105B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8604332B2 (en) * 2010-03-04 2013-12-10 Guardian Industries Corp. Electronic devices including transparent conductive coatings including carbon nanotubes and nanowire composites, and methods of making the same
JP5442572B2 (ja) 2010-09-28 2014-03-12 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置、薄膜作製方法、欠陥修正方法及びデバイス作製方法
CN105502276B (zh) * 2016-01-06 2017-03-22 中国科学院物理研究所 一种微颗粒上制备测试电极的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3631905B2 (ja) * 1998-06-30 2005-03-23 独立行政法人科学技術振興機構 微細配線の補修方法および微細配線補修体
JP4208668B2 (ja) * 2003-08-22 2009-01-14 富士通株式会社 半導体装置およびその製造方法
US7674706B2 (en) * 2004-04-13 2010-03-09 Fei Company System for modifying small structures using localized charge transfer mechanism to remove or deposit material
US20060078489A1 (en) * 2004-09-09 2006-04-13 Avetik Harutyunyan Synthesis of small and narrow diameter distributed carbon single walled nanotubes
JP2006269636A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Tokyo Cathode Laboratory Co Ltd 検査リペア装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008218615A (ja) 2008-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100982419B1 (ko) 탄소나노튜브를 이용한 반도체 소자의 배선 형성 방법 및이 방법에 의해 제조된 반도체 소자
TWI465389B (zh) 用於奈米結構加工之導電性助層之沉積及選擇性移除
JP4880644B2 (ja) 分岐型カーボンナノチューブの成長方法
JP5329800B2 (ja) 触媒ナノ粒子の制御および選択的な形成
Li et al. Integration and electrical characterization of carbon nanotube via interconnects
US7718531B2 (en) Method for forming catalyst nanoparticles for growing elongated nanostructures
JP5181512B2 (ja) 電子デバイスの製造方法
JP2008016849A (ja) カーボンナノチューブを用いた半導体素子の層間配線およびその製造方法
US20030211724A1 (en) Providing electrical conductivity between an active region and a conductive layer in a semiconductor device using carbon nanotubes
US7989286B2 (en) Electronic devices using carbon nanotubes having vertical structure and the manufacturing method thereof
KR20060023064A (ko) 탄소나노튜브를 가진 반도체 메모리 장치 및 이의 제조 방법
JP4208668B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR100738060B1 (ko) 탄소나노튜브의 형성방법 및 이를 이용한 반도체 소자의배선 형성 방법
JP5233147B2 (ja) 電子デバイス及びその製造方法
JP5181105B2 (ja) 集積回路の修正配線形成方法
JP4558735B2 (ja) カーボンナノチューブデバイス、ならびに、その製造方法
JP2007180546A (ja) カーボンナノチューブの形成方法、及びそれを利用した半導体素子の配線形成方法
US8531029B2 (en) Electron beam induced deposition of interface to carbon nanotube
JP4631004B2 (ja) ナノギャップ電極の製造方法
EP2402082A2 (en) Method for forming a catalyst suitable for growth of carbon nanotubes
KR100713916B1 (ko) 반도체 소자의 제조방법
JP5573669B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
WO2008069485A1 (en) The electronic devices using carbon nanotubes having vertical structure and the manufacturing method thereof
KR20230108327A (ko) Cmos 호환가능 그래핀 구조, 인터커넥트 및 제조 방법
Kim Nickel silicide nanowire growth and applications

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091105

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091113

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091118

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091204

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121030

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121120

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20121122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121122

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5181105

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160125

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees