JPH033351A - 配線形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、配線形成方法に関し、特に、多重配線を行う
場合に適用して好適なものである。

［発明の概要］ 本発明は、配線形成方法において、基板上に形成された
配線とこの配線よりも上層の配線との少なくとも交差部
における上記配線上にガス状の原料を含む雰囲気中で荷
電粒子ビームを照射することにより上記原料から生成さ
れる物質から成る絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に上記
上層の配線を形成するようにしている。これによって、
極微細領域で段切れを生じることなく多重配線を行うこ
とができる。

〔従来の技術〕

第４図は従来の二層配線構造の半導体集積回路の一例を
示す、第４図に示すように、この半導体集積回路におい
ては、半導体基板ｌＯ１上に図示省略した眉間絶縁膜を
介して一層目の配線１０２が形成されている。この配線
１０２の上には層間絶縁膜１０３が形成され、この眉間
絶縁膜１０３上に二層目の配線１０４が形成されている
。この二層目の配線１０４は、眉間絶縁膜１０３に形成
されたコンタクトホールＣ，，Ｃ，を通じて一層目の自
己線１０２にコンタクトしている。

また、第５図は従来の二層配線構造の半導体集積回路の
他の例を示す。第５図に示すように、この半導体集積回
路においては、−層目の配線１０２上を飛び越したい部
分だけにレジスト（図示せず）を形成し、このレジスト
上に二層目の配線１０４を形成した後にこのレジストを
溶解除去することにより二重配線を行っている。

一方、第６図は従来の三層配線構造の半導体集積回路の
一例を示す。第６図に示すように、この半導体集積回路
においては、半導体基板１上に図示省略した眉間絶縁膜
を介して形成された一層目の配線１０２上に眉間絶縁膜
１０３が形成され、この眉間絶縁膜１０３上に二層目の
配線１０４が形成されている。この二層目の配線１０４
は、眉間絶縁膜１０３に形成されたコンタクトホールＣ
ｘ、Ｃａを通じて一層目の配線１０２にコンタクトして
いる。さらに、二層目の配線１０４上には眉間絶縁膜１
０５が形成され、この眉間絶縁膜１０５上に三層目の配
ｖＡｌｏ６が形成されている。

この三層目の配線１０６は、眉間絶縁ｙ４１０３゜１０
５に形成されたコンタクトホールＣ３を通じて一層目の
配線１０２にコンタクトしている。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 上述の第４図及び第６図に示す従来の配線形成方法では
、配線の暦数と同一の数の眉間絶縁膜が必ず必要である
。すなわち、二層配線を形成するためには二層の眉間絶
縁膜が必要であり、三層配線を形成するためには三層の
眉間絶縁膜が必要である。また、例えば第６図に示す例
では、二層目の配線１０４及び三層目の配線１０６を一
層目の配線１０２にコンタクトさせるためには上述のよ
うに眉間絶縁膜１０３．１０５にコンタクトホールＣｘ
　、Ｃ４，Ｃｓを形成しなければならないので、これら
のコンタクトホールＣ，，Ｃ，、Ｃ。

の部分で二層目の配線１０４及び三層目・の配線１０６
０段切れが生じるおそれが高い、この段切れの問題は配
線を多重化すればするほど深刻になる。

さらに、上述の従来の配線形成方法はいずれも例えば数
百人程度の極微Ｉａｔ　６ｉ域で多重配線を行うことは
困難である０例えば、第５図に示す方法では、二層目の
配置５１０４の段切れを防止するためには一層目の配線
１０２上に形成するレジストの形状をなだらかな形状と
する必要があるので、この方法では極微細領域で二重配
線を行うことは困難である。

従って本発明の目的は、極微細領域で段切れを生じるこ
となく多重配線を行うことができる配線形成方法を提供
するこ七にある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、配線形成方法に
おいて、基板（１）上に形成された配線（２）とこの配
線（２）よりも上層の配線（５）との少なくとも交差部
における配線（２）上にガス状の原料を含む雰囲気中で
荷電粒子ビーム（３）を照射することにより原料から生
成される物質から成る絶縁膜（４）を形成し、この絶縁
膜（４）上に上層の配線（５）を形成するようにしてい
る。

荷電粒子ビーム（３）としては、電子ビーム、陽電子ビ
ーム、ミニ−オンビームなどを用いることができる。電
子ビームを用いる場合には、干渉性の良好な電子ビーム
を発生させることができる電界放射電子銃（ｆｉｅｌｄ
　ｅｗ＋１ｓｓｉｏｎ　ｇｕｎ）を用いるのが好ましい
。

〔作用〕

上記した手段によれば、荷電粒子ビーム（３）のビーム
径は例えば数十人程度に極めて細く絞ることができるこ
とから、この荷電粒子ビーム（３）の多重散乱による影
響を考えても例えば〜２００人程度０寸法の極微細の絶
縁膜（４）を形成することができる。また、この場合、
この荷電粒子ビーム（３）の強度分布がガウス分布状で
あることが反映されて、この絶縁膜（４）の断面形状は
ガウス分布状のなだらかな形状となる。従って、この絶
縁膜（４）上に形成される上層の配線（５）は、この絶
縁！（４）の部分で段切れを生じるおそれはほとんどな
い。

以上より、荷電粒子ビーム（３）の照射による絶縁膜の
形成と配線の形成とを交互に繰り返し行うことにより、
極微細領域で段切れを生じることなく多重配線を行うこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。なお、実施例の全図において、同一部分には同一
の符号を付ける。

災施貫土 第１図Ａ及び第１図Ｂは本発明の実施例Ｉを示す。

第１図Ａに示すように、この実施例Ｉにおいては、まず
図示省略した電子ビーム照射装置の高真空（例えば、３
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程度）に排気された試料室内に
半導体基板１を配置する。この半導体基板ｌとしては、
例えばシリコン（Ｓｉ　）基板やヒ化ガリウム（ＧａＡ
ｓ）基板を用いることができる。

また、この半導体基板１上には、図示省略した眉間絶縁
膜を介して例えば幅が２００人程０の極微細幅の一層目
の配線２が形成されているとする。

なお、半導体基板１は、温度制御器により温度の制御が
可能な試料台上に配置されている。次に、この試料室内
に例えばガス状のアルキルナフタレンのような絶縁膜形
成用の原料ガスを導入する。

この試料室内におけるこの原料ガスの圧力は、例えば１
０−’〜１０−５Ｔｏｒｒの範囲内の値、例えば１０−
”Ｔｏｒｒ程度とする。試料室内の原料ガスの圧力が所
定値になったら例えば電界放射電子銃（図示せず）によ
り電子ビーム３を発生させ、この電子ビーム３のビーム
径を例えば数十人程度に細く絞り、この電子ビーム３を
電子ビームコントローラによる制御により配線２上で走
査する。この場合、電子ビーム３の加速電圧は例えば０
．５〜６ｋＶの範囲内の値とする。また、ビーム電流は
例えばＩＱ−１１〜１０−’Ａの範囲内の値とする。

上述の原料ガス雰囲気中では、配線２及び基板１の表面
には原料ガス分子が吸着する。この吸着している原料分
子に上述のように電子ビーム３が照射されると、この電
子ビーム３が照射された部分の原料分子が分解し、その
結果、非晶質炭化水素（Ｃ，Ｈ，）系の絶縁性の物質が
電子ビーム３の描画パターンと同一形状で生成される。

これによって、配線２に沿ってこの配線２を覆うように
非晶質炭化水素（Ｃ，Ｈ，’）系の物質から成る絶縁膜
４が形成される。この場合、電子ビーム３による一回の
描画で形成される絶縁膜４の厚さは通常率さいので、必
要に応じて電子ビーム３の描画を繰り返し行い、所要の
膜厚の絶縁膜４を得る。

このようにして第１図Ｂに示すように配線２を絶縁膜４
で覆った後、この絶縁膜４及び基板１上に極微細幅の二
層目の配線５を例えばこの配ｇｓ２とほぼ直交するよう
に形成する。この場合、−層目の配線２とこの二層目の
配線５との電気的絶縁は絶縁膜４により行われる。

なお、上述の極微細幅の一層目及び二層目の配置２．５
は、例えば次のようにして形成することができる。すな
わち、例えば半導体基板ｌの全面に配線形成用の金属膜
（図示せず）を例えば蒸着法やスパッタ法などにより形
成した後、例えばガス状のアルキルナフタレンのような
原料ガス雰囲気中でこの金属膜上に電子ビーム３を所定
パターンで照射することにより非晶質炭化水素系の物質
から成る極微細幅のレジストパターンを形成し、このレ
ジストパターンをマスクとして例えば反応性イオンエツ
チング（ＲＩＥ）法によりこの金属膜をエツチングする
。これによって、極微細幅の配線２を形成することがで
きる。極微細幅の配線５もこれと同様にして形成するこ
とができる。なお、この非晶質炭化水素系の物質から成
るレジストは、優れた耐ドライエツチング性を有するこ
とが本発明者により確認されている。さらに、これらの
配線２．５は、例えば金属を含む原料ガス雰囲気中で電
子ビーム３を半導体基板１に照射することにより直接形
成することもできる。

以上のように、この実施例■によれば、原料ガス雰囲気
中での電子ビーム３の照射により一層目の配線２上にガ
ウス分布状のなだらかな断面形状を有する絶縁ｌ１１４
を形成し、この絶縁膜４上に二層目の配線５を形成して
いるので、この二層目の配線５は絶縁膜４の部分で段切
れが生じるおそれがない、また、絶縁膜４は極微細幅と
することができるので、極微細領域で二重配線を行うこ
とができる。

さらに、絶縁膜４を構成する非晶質炭化水素（Ｃ，Ｈ，
、）系の物質は誘電率が小さいので、この絶縁膜４をは
さんで対向する一層目及び二層目の配線２．５間の寄生
容量を極めて小さくすることができ、これによってこの
寄生容量に起因する信号遅延を防止することができる。

１１■工 第２図は本発明の実施例■を示す。

実施例■においては一層目の配線２の全長にわたって絶
縁膜４を形成しているのに対し、この実施例Ｈにおいて
は、第２図に示すように、二層目の配線５との交差部に
おける一層目の配線２上にのみ実施例Ｉと同様にして絶
縁膜４を形成し、この絶縁膜４上を通って二層目の配線
５を形成する。

この実施例■によれば、実施例■と同様に、絶縁膜４の
形状がなだらかであるのでこの絶縁膜４の部分での二層
目の配線５の段切れを防止することができる、極微細領
域で二重配線を行うことができるなど、実施例Ｉと同様
な利点がある。特に、上述のように一層目の配線２と二
層目の配線５との交差部にのみ極微細の絶縁膜４を形成
して眉間絶縁を行うことは、電子ビーム３の照射により
この絶縁膜４の形成を行う方法を用いることによっては
じめて可能となるものである。

１星且ｌ 第３図は本発明の実施例■を示す。

第３図に示すように、この実施例■においては、半導体
基板１上に図示省略した眉間絶縁膜を介して形成された
一層目の配線２上に実施例■と同様にして部分的に絶縁
膜４を形成した後、この絶縁膜４上を通って二層目の配
線５及び三層目の配線６を形成し、これによって三層の
配線２，５．６を形成する。ここで、これらの二層目及
び三層目の配線５．６は、絶縁膜４以外の部分では一層
目の配線２と直接接続されている。

この実施例■によれば、二層目及び三層目の配線５，６
を段切れを生じることなく形成することができるととも
、極微細領域で三重配線を行うことができる。さらに、
これに加えて次のような利点もある。すなわち、従来の
ように三重の眉間絶縁膜を用いることなく三層の配線２
，５．６を形成することができる。また、従来のように
二層目及び三層目の配線５．６を一層目の配線２にコン
タクトさせるためにコンタクトホールを形成する必要が
なく、これらの二層目及び三層目の配線５゜６を一層目
の配！ＪＩ２に直接コンタクトさせることができる。従
って、このコンタクトホールの部分で配線の段切れが生
じる問題もなくなる。さらに、交差部を除いてこれらの
配線２，４．６の高さを同一とすることができる。そし
て、第３図に示すように、三層の配線２，５．６を形成
した後においても平坦な表面が得られ、その後のプロセ
スを進める上で有利となる。

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の実施例ｒ、ｎ、Ｉ［ｒにおいては、二層
配線または三層配線を形成する場合について説明したが
、本発明は、四層以上の配線を形成する場合に適用する
ことが可能であることは勿論である。この場合、配線が
何層になっても、上述の実施例１．　　Ｕ、　ＩＩ［と
同様な利点が得られ、配線が多重化されるほど本発明の
利点は顕著なものとなる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上述べたように構成されているので、極微
細領域で段切れを生じることな（多重配線を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及び第１図Ｂは本発明の実施例Ｉを工程順に説
明するための斜視図、第２図は本発明の実施例■を説明
するための斜視図、第３図は本発明の実施例■を説明す
るための斜視図、第４図及び第５図はそれぞれ従来の配
線形成方法を説明するための断面図、第６図は従来の配
線形成方法を説明するための斜視図である。 図面における主要な符号の説明 に 半導体基板、 ニー層目の配線、 ３　： 電子ビーム、 ：絶縁膜、 ：二層目の配線、 二三層目の配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に形成された配線とこの配線よりも上層の配線と
   の少なくとも交差部における上記配線上にガス状の原料
   を含む雰囲気中で荷電粒子ビームを照射することにより
   上記原料から生成される物質から成る絶縁膜を形成し、
   この絶縁膜上に上記上層の配線を形成するようにしたこ
   とを特徴とする配線形成方法。