JP5931428B2 - 配線パターンの形成方法及び半導体装置 - Google Patents
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Description
また、配線パターンの形成方法として、無電解めっきにより導電層を析出させる方法もある。
このような配線パターンの形成においては、高精度に安定した形状を形成することが望まれる。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る配線パターンの形成方法を例示するフローチャートである。
すなわち、図1に表したように、本実施形態に係る配線パターンの形成方法は、絶縁パターンの形成(ステップS101)、自己組織化膜の形成(ステップS102)、導電層の形成(ステップS103)を備える。
絶縁層には、例えば酸化シリコンが用いられる。マスクパターンには、例えばフォトレジストが用いられる。
絶縁パターンが酸化シリコンを含む場合、自己組織化膜は、酸化シリコンにのみ吸着するシランカップリング剤を含む。
先ず、図2(a)に表したように、基板11の上に下地層12を形成する。基板11には、例えばシリコンが用いられる。なお、基板11は、シリコン以外の半導体基板やガラス等の絶縁性基板でもよい。また、基板11は、絶縁性基板に半導体層が形成されたものであってもよい。基板11には回路や素子が形成されているものも含まれる。
一例として、絶縁パターン21の幅は約20ナノメートル(nm)、隣り合う2つの絶縁パターン21の隙間は約20nmである。
一例として、スリミング後の絶縁パターン21の幅は約5nm、隣り合う2つの絶縁パターン21の隙間は約35nmである。
自己組織化膜30を形成するには、マスクパターンMPが残った絶縁パターン21を、自己組織化膜30の材料が含まれる溶媒に浸漬させる。
絶縁パターン21が酸化シリコンを含む場合、自己組織化膜30は酸化シリコンにのみ吸着するシランカップリング剤を含むものが好ましい。
一例として、自己組織化膜30及び触媒35を含む絶縁パターン21の幅は約10nm、隣り合う2つの絶縁パターン21の隙間は約30nmである。
一例として、導電層40の厚さ(配線パターンの幅)は約30nm、隣り合う2つの導電層40の隙間(隣り合う2つの配線パターンの隙間)は約10nmである。
一例として、絶縁部材50は、約1000nmの厚さで形成される。
また、第1の実施形態では、絶縁パターン21の側面21aに導電層40が形成されるため、絶縁パターン21によって導電層40が確実に支持される。したがって、細く、深い配線パターン1であっても、精度良く、安定して形成することができる。
一方、絶縁パターン21として誘電率の高い材料(例えば、HfSiO、Hf、Laなどの希土類金属、Hf、Al、Ta、Ti、La、Siなどの酸化物)を用いることにより、静電容量の大きなコンデンサが構成される。
次に、第2の実施形態に係る配線パターンの形成方法について説明する。
図5(a)〜図6(c)は、第2の実施形態に係る配線パターンの形成方法を例示する模式的断面図である。
先ず、図5(a)に表したように、絶縁パターン21を形成する。絶縁パターン21の形成は、先に説明した第1の実施形態と同様である(図2(a)〜(c)参照)。次に、絶縁パターン21の近傍の基材10に開口hを形成する。
開口hは、絶縁パターン21を形成した後に設けられても、絶縁パターン21を形成する前に設けられてもよい。
次に、第3の実施形態に係る半導体装置について説明する。
図7は、第3の実施形態に係る半導体装置を例示する模式的斜視図である。
図7に表したように、半導体装置110は、半導体素子100が設けられた基材10と、基材10の主面10aに設けられ、主面10a上に側面21aを有する絶縁パターン21と、絶縁パターン21の側面21aに設けられた自己組織化膜30と、自己組織化膜30の側面に設けられた導電層40と、を備える。導電層40には、導電層40の金属材料に対して還元力の高い材料(例えば、パラジウム)が含まれてもよい。
Claims (10)
- 基材の主面上に、前記基材と材料が異なる材料を含む絶縁層を自己組織化膜が形成されない下地層を介して形成するか、または、基材の主面に水素を終端させ、絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に前記基材および前記絶縁層と材料が異なる材料を含むマスクパターンを形成し、前記マスクパターンを介して前記絶縁層をエッチングすることで、前記主面上に第1側面を有し前記マスクパターンの幅よりも細い幅の絶縁パターンを形成する工程と、
前記絶縁パターンの前記第1側面に、前記絶縁パターンの材料と親和性を有する前記自己組織化膜を、選択的に形成する工程と、
前記自己組織化膜に触媒を付与し、前記触媒を介して導電性材料を析出させて、前記絶縁パターンの前記第1側面に前記自己組織化膜を介して導電層を選択的に形成する工程と、
を備えた配線パターンの形成方法。 - 基材の主面上に、前記基材と材料が異なる材料を含み、第1側面を有する絶縁パターンを自己組織化膜が形成されない下地層を介して形成するか、または、基材の主面に水素を終端させ、第1側面を有する絶縁パターンを形成する工程と、
前記絶縁パターンの前記第1側面に、前記絶縁パターンの材料と親和性を有する前記自己組織化膜を、選択的に形成する工程と、
前記自己組織化膜の第2側面に導電性材料を析出させて、前記絶縁パターンの前記第1側面に前記自己組織化膜を介して導電層を選択的に形成する工程と、
を備えた配線パターンの形成方法。 - 前記絶縁パターンを形成する工程は、前記基材の前記主面上に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に前記絶縁層とは異なる材料を含むマスクパターンを形成し、前記マスクパターンを介して前記絶縁層をエッチングすることを含む請求項2記載の配線パターンの形成方法。
- 前記絶縁パターンを形成する工程は、前記マスクパターンを介して前記絶縁層をエッチングしたのち、前記マスクパターンを残したまま前記絶縁パターンの幅を前記マスクパターンの幅よりも細くすることを含む請求項3記載の配線パターンの形成方法。
- 前記導電層を形成する工程は、前記自己組織化膜に触媒を付与し、前記触媒を介して前記導電性材料を析出させることを含む請求項2〜4のいずれか1つに記載の配線パターンの形成方法。
- 前記絶縁パターンは、酸化シリコンを含み、
前記自己組織化膜は、前記酸化シリコンに吸着するシランカップリング剤を含む請求項2〜5のいずれか1つに記載の配線パターンの形成方法。 - 前記主面上において前記導電層の周囲を絶縁性の層間膜で覆う工程と、
前記層間膜の表面に前記導電層を露出させる工程と、
をさらに備えた請求項2〜6のいずれか1つに記載の配線パターンの形成方法。 - 互いに対向する前記絶縁パターンの前記第1側面に前記自己組織化膜を介して選択的に形成した前記導電層の間に、絶縁部材を形成する工程を、
さらに備えた請求項1〜7のいずれか1つに記載の配線パターンの形成方法。 - 半導体素子が設けられた基材と、
前記基材の主面上に下地層を介して設けられ、前記基材と材料が異なる材料を含み、側面を有する絶縁パターンか、または、水素が終端された前記基材の主面上に設けられ、側面を有する絶縁パターンと、
前記絶縁パターンの前記側面に選択的に設けられ、前記絶縁パターンの材料と親和性を有する自己組織化膜と、
前記絶縁パターンの前記側面に前記自己組織化膜を介して選択的に設けられた導電層と、
を備え、
前記下地層には、前記自己組織化膜が形成されない半導体装置。 - 互いに対向する前記絶縁パターンの前記側面に前記自己組織化膜を介して選択的に設けられた前記導電層の間に、絶縁部材をさらに備えた請求項9に記載の半導体装置。
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