JPH0377323A

JPH0377323A - 半導体装置への接続配線形成方法

Info

Publication number: JPH0377323A
Application number: JP21290889A
Authority: JP
Inventors: Mikio Hongo; 幹雄本郷; Katsuro Mizukoshi; 克郎水越; Hidezo Sano; 秀造佐野; Takashi Kamimura; 隆上村; Akira Shimase; 朗嶋瀬; Takahiko Takahashi; 高橋　貴彦; Emiko Okamoto; 岡本　恵美子; Satoshi Haraichi; 聡原市; Fumikazu Ito; 伊藤　文和
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-21
Filing date: 1989-08-21
Publication date: 1991-04-02
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JP2708560B2

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〕本発明は半導体装置の表面に配線を形成する方法および
配線を形成された半導体装置に係り、特に試作した半導
体装置に部分的に存在する不良の個所や原因を特定、あ
るいは不良の補修に好適な半導体装置への接続配線形成
方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高性能化、高速化をめざして、半導体装置
の微細化、高集積化が行われている。これに伴い、半導
体装置の開発が難しくなっており、開発期間の長期化を
招いている。ここで、従来の設計で十分に動作しないチ
ップ上の不良部分を特定し、当該部分に存在する配線を
切断したり、任愈の箇所に布線を施したり、不良配線を
袖修して暫定的に完全な動作が得られる半導体装置を製
造すれば、それに引き続く特性評価や、設計変更が迅速
に行えることになる。

一方、従来技術としては、たとえばセミコンダクタワー
ルド（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　　Ｗｏｒｌｄ）　
１９８７年９月号ｐ、ｐ、　２７〜３２に記載されてい
る様に、ＦＩＢ　（集束イオンビーム）でＬＳＩチップ
表面のパシベーションおよび層間絶縁膜に穴あけを行い
、配線を露出させたのち、ＣＶＤガスを導入して同しく
　Ｆ　ＩＢＣＶＤにより金属配線を形成する方法が紹介
されている。

また、レーザ協会々報第１２巻第２号（１９８７年４月
）ｐｐ、　１〜６にはＬＳＩチップ表面のパシベーショ
ン膜をレーザ光を用いたアブレーション加工で除去して
バイアホールを形成し、バイアスホール間をレーザＣＶ
Ｄにより形成したＭｏ配線で接続する方法が紹介されて
いる。

さらに、特開昭６３−１００７４６．あるいは特開昭６
３−１．６４２４０に記載されている様にパシベーショ
ン膜および眉間絶縁膜に穴あけを行い、レーザＣＶＤで
形成した配線で接続する方法が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第１の従来技術は、１μｍ幅以下の配線が形成でき
る反面、形成速度が極めて遅くかつ配線抵抗も高い。現
実の半導体装置上に配線を布設するには、配線材料とし
て十分に低抵抗なものを高速に形成することが必要であ
り、かかる観点のみに立脚しても、第工の従来技術はそ
のままでは適用できない。また、さ６に配線と下地との
密着強度が十分であること、十分な断面積を有する配線
形状が得られること、半導体装置内のＡＱ配、１との接
続抵抗が十分に小さいことなどが要請される。

次に第２の従来技術には、レーザＣＶＤにより、第１の
従来技術に比べて低抵抗配線を高速に形成できることが
示されているが、レーザによるアブレーション加工では
多層配線の下層に接続する場合の深穴を高精度に形成す
ることは困難である。

さらに半導体装置内のＡＱ配線との接続抵抗が十分に小
さいことが要請される。

一方、第３および第４の従来技術は多層配線を有する半
導体装置のパシベーション膜および層間絶縁膜に対して
集束イオンビーム加工を用いて高精度に深穴を形成した
後、レーザＣＶＤにより低抵抗配線を高速形成して接続
できることを開示している。しかしながら、第３および
第４の従来技術においても、半導体装置内のＡＱ配線と
レーザＣＶＤで形成する配線の接続抵抗を十分に小さく
する点において課題が残されていた。

本発明の目的は多層配線を有する半導体装置の最下層の
配線層に対しても、接続用の深穴を高精度かつ高速に形
成して、接続穴どうしをレーザＣＶＤにより形成した低
抵抗配線で高速に接続するとともに、半導体装置内のＡ
Ｑ配線との接続抵抗も十分に小さくすることのできる半
導体装置への接続配線形成方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため接続穴の形成には集束イオンビ
ーム加工を用いる。加工の高速化を図るため、大電流の
とれる太いビームであるいはアシストガスを併用しＡＱ
配線表面を露出させた後、太いビームで加工した領域よ
り狭い領域を小電流・細い集束イオンビームで仕上げ加
工を行う。これにより、太い集束イオンビームで加工し
た際に穴の側壁からスパッタリングされ大成に再付着し
たＳｉｎ、等の絶縁物あるいは反応生成物膜等を完全に
除去する。その後、チップ全面にＣｒ薄膜を形成してか
らレーザＣＶＤにより穴内部を金ｈ（で埋め込み、穴同
士を同じくレーザＣＶＤで形成した金属配線でつなぐ。

このＣｒ　ｇ膜と上記細いビームによる加工により、埋
め込んだ金属との接続抵抗を小さくすることができ、ま
たＣｒ薄膜により。

その上に形成した金属配線の接着性を向上させるととも
に、形成の高速化、下層へのレーザ光の透過防止を図る
ことができる。

次に真空中で、レーザＣＶＤにより形成した配線をレー
ザアニールすることにより、上記配線の低抵抗化を図る
ことができる。

その後、不要なＣｒ；Ｊ膜を除去するごとにより多層配
線層を右る半導体装置の最１・層に対しても高速・高精
度に穴あけを施して、接続抵抗の小さな接続と、低抵抗
配線ωｊｆ石速形成形成うことができる。

〔作用〕

接粒穴形Ｉ戊の際に高速化を図るため大電流の得られる
太いビームで加工を行うと、イオンビーム＋１体がガウ
ス形の分布を持つため、ビームのすそ野部分は接続穴の
側壁をスパッタリングすることになるため、側壁を形成
しているＳ　ｉ　０２等の絶縁物を穴内部に飛ばすこと
になり、せっかく露出したＡＱ配線表面に５ｊＯ２等の
絶縁膜を再付着させてしまう。またアシストガスを使用
するとＡＱ配線表向に反応生成物膜が形成される。この
ため、レーザＣＶＤにより金属を接続穴に完全に埋込ん
でも、接続抵抗は高くばらつく。そこで太いビーｌいに
よる接続穴形成後、細いビームで大成をわずかに加工し
て１記再付着膵を除去するごとにより、レーザＣＶＤで
埋込んだ金属との低抵抗接続が実現できる。

次、に半導体装置表面に１４いＣｒ膜を形成した後、レ
ーザＣＶＤにより接続穴内部に金Ｉうｔｔｘ理め込む。

このＣｒ膜は露出しているＡＱ配線表面に対する反則率
を低減させ、金属析出に必要なレーザ出力を低減させる
とともに、Ａｆｌ配線と析出金属の合金化を防ぐので低
抵抗接続が実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に従い詳細に説明する。第１図に本発
明の配線形成方法の・）ち、接続穴を形成するに好適な
イオンビーム加工装置の−へ実施例を示す。集束イオン
ビームを形成する際、イオン源７としては輝度の高い液
体金属イオン源等を使用し、そこから引き出したイオン
ビーム１をレンズ１１．１２．１３で集束し、被加圧物
１７であるウェハ等へ照則し加工する。この時、イオン
源７からのビーム放出をコントロールするコントロール
電極８．ビームを引き出すための電圧を印加する引き出
し電極９．被加工物１７−ヒでのビーム電流とビーム径
を決めるデイファイデイングアパーチャ】Ｏ，ビームを
オンオフするためのビームブランキング電極１４とビー
ムブランキングアパーチャ１５．さらにビームの偏向と
形状ｇａを行なうデフレクタ・スティグマ電極１６を通
過させ、ビームに所定の電流、形状、方向を与える。イ
オンビーム加工において目的に応して２穐類以にのビー
ム径を使い分ける事は非常に有用で、このためにデイフ
ァイデイングアバ−チャ１０に２つ以上のアパーチャを
穿孔し、これを切り換える。

２１は２次粒子検出器２０からの（３号により２次粒−
ｆ−像を表示するＣ　ＲＴをイｊするディフレクタコン
トローラである。２２はＣＲＴ上で加工領域を１投定す
るための手段である。２３はテーブルコン１−ローラで
ある。２４はコントロール電極８．弓出し′晟横９．静
電レンズ１１，１２．１３をコントロールするコントロ
ール電源である。２５はブランキング電極１４をコント
ロールするブランキングコントローラである。２６はコ
ントロール電源２４．ブランキングコントローラ２５．
ディフレクタコントローラ２１．テーブルコン［−ロー
ラ２３を制御するコンピュータで加工領域設定手段２２
や他のコントロールデータに基いて各コントローラを制
御するものである。

ここで、デイファイデイングアパーチャ１０に大小２孔
が形成されている場合を煮える。まず人孔がイオンビー
ム１の光軸に入る様にデイファイデイングアパーチャ１
０を設定することにより。

大電流が得られ加工速度は大きいが集束ビーム径も大き
くなる。例えばアパーチャ径が８００μｍの場合、得ら
れる集束径が約１μｍ、電流が４　ｎ、　Ａのイオンビ
ームが得られる。この大電流・太ビームをデフレクタ電
極１６．ブランキング電極１４により第２図に示す様に
Ｙ軸方向に走査し、次にＸ軸方向にわずかに移動させた
後再びＹ軸方向に走査する。所望のＸ方向位置まで走査
した後、最初からこれを繰返すことにより、例えば第；
３図に示す様に半導体装置表面に接続穴を形成すること
ができる。第３図は１−、層のＡＱ配線３１゜３２のす
き間から下層配線３３の表面を露出させるため、パシベ
ーション膜３４４層間絶縁膜３５に接続穴３６を形成し
た場合を示しである。ＡＱ配線３３の表面が露出したか
否かは、例えば第１図に示した２次粒子検出器２０で検
出することができるし、イオンビーム１により励起され
発行するケイ光の波長を検出することによっても同等の
機能が得られ、通常はＡＱ配線の厚さが１μｍ程度の場
合、ＡＱ裏表面確実に露出するため。

０．１〜０．２μｍ程度ＡＱＩｖ！線を加工した時点で
。

接続穴形成を完了する。

しかしながら、−船釣には集束イオンビームの電流密度
分布はガウス形であり走査の始点、終点および最後の数
走査ではイオンビーム１によりスパッタリングされた側
壁のＳ　ｉｏ、粒子３７が、露出したＡＱ配線３３上に
付着し、薄い絶縁膜を形成してしまう。このため、後の
プロセスで接続穴３６に金属を完全に埋め込んでも、低
接続抵抗を得ることはできない。これは接続穴が深い程
。

顕著である。

そこでデイファイデイングアパーチャ１０を移動してイ
オンビーム光軸が小孔を通る様に位置決めする。これに
より電流は減少するが細いビームが得られる。例えばア
パーチャ径を２００μｍとすると集束ビーム径が０．１
μｍ、電流が０．４ｎＡのイオンビームが得られる。さ
らに小さなアパーチャ径を採用することにより、より小
さな集束径も得ることができる。この細いビームを第４
図に示す様に、接続穴３６形成時に太いビームを走査し
た範囲より狭い領域を走査して、第５図に示す様に表面
が露出しているＡＱ配線３３を、その上に付着している
Ｓｉｏ、の極く薄い層を含めて、およそＯ０工μｍ除去
する。これにより、ＡＱ配線３３表面に付着していた絶
縁膜は完全に除去され、細いビームを接続穴の内側のみ
に照射するため、新たな絶縁膜が形成されることもない
。

接続を必要とする部分の接続穴を全て形成した後、露出
したＡＭ配線表面に酸化膜が形成されない様に高真空を
保ったまま、あるいは不活性ガス雰囲気を保ったままス
パッタ成膜を行うためのチャンバに搬送し、半導体装置
表面に２００〜６００大のＣｒ膜を形成する。この緩衝
膜（Ｃｒ膜）は特開昭６３−１００７４６．あるいは特
開昭６３−１６４２４０に開示されている様に、レーザ
ＣＶＤで配線を形成する際のＣＶＤ配線の密着性向上、
拡散層などへのレーザ光透過防止、配線巾の均一化を図
るためのものである。この目的のため、パシベーション
膜（ＳｉＯ２膜ｏｒＳｉＮ膜）および、その上に形成す
る配線材質と密着性が良くレーザ光反射率の小さいもの
であればＣｒに限定されることなく、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗな
どを使用することができる。

次に、第６図に接続穴内部を金属に充てんし、接続穴ど
うしを接続するための配線を形成するに好適なレーザＣ
ＶＤ装置の一実施例を示す、Ａｒレーザ発振器４１から
発振したレーザ光４２はビームエキスパンダ４３でビー
ム径を拡げられ、ミラー４４で曲げられ光学系４５を構
成する対物レンズ４６により集光されつつ、ＣＶＤチャ
ンバ４７内のステージ４８上載置されたウェハ４９（チ
ップでも可）上にレーザ光透過窓５０を介して照射され
る。レーザ光４２のＯＮ、ＯＦＦのシャッタ５１で行い
、レーザ出力の調整は例えば発振器電源の励起電流の調
整、あるいは透過率連続可変フィルタにより行うことが
できる。レーザ照射位置決め、＋１！察はＴＶカメラ５
２．およびモニタ５３で行う。ＣＶＤチャンバ４７内は
真空ポンプ５４により例えば１０−’　Ｔｏｒｒ程度ま
で排気された後、容器５５内に納められたＣＶＤ材料ガ
ス例えばＭ　ｏ　（Ｇ　ｏ　）　６を一定圧力まで導入
する。

その後、集束イオンビーム加工に形成した接続穴とレー
ザ光４２の集光位置を位置合せして、シャッタ５１を開
くことによりレーザ光を照射し、接続穴に金属本実施例
ではＭｏを埋め込む。ここで、ＣＶＤ材料ガスとしてＭ
ｏ　（Ｇｏ）ｓ　（モリブデンカルボニル）を選び、室
温のＣＶＤチャンバ４７にＯ，１Ｔｏｒｒの圧力となる
まで導入する。大成が口３〜４μｍの接続穴にφ２〜２
．５μｍに集光したレーザ光４２を２０〜２００ｍＷに
調整して照射すると、Ｍｏ（Ｃｏ）、の熱分解によりＭ
。

が接続穴内部に析出する。この時のレーザ出力が高いほ
どＡＱ配線とＭＯの接続抵抗が小さいが、−方埋め込み
形状が悪いことがわかっている。

そこで、まずレーザ出力を１００ｍＷにａｍして０．５
秒間照射する。その時の断面は第７図（ａ、）に示す様
にチップ表面および接続穴内部に形成したＣｒ膜６１上
の、接続穴内部にはＭｏ膜６２が形成される。このまま
１００ｍＷの照射を続けると、接続穴入口でのＭｏ膜成
長が大成部より早く、内部に空胴を残してしまい、また
熱伝導により穴周辺にも太きく　Ｍ　ｏ膜が広がってし
まう。

そこで、レーザ出力を３０ｒｎ、Ｗに再調整して照射を
続けることにより、第７図（ｂ）に示す様に、Ｍ、　ｏ
　ｌ摸は火成から順次成長し、完全に埋め込むことがで
きる。上記手順による埋め込みで、大成寸法ロ３μｍ、
深さ６μｍの場合で、ＡＱ配線６３−Ｃｒ膜６１−　Ｍ
ｏ６４の接続抵抗として１Ω以ドが得られる。一般にＡ
１１ｌ　−Ｍｏ界面が高温にさらされると高抵抗合金が
形成され、ＡＱ−Ｍｏの接続抵抗が高くなるが、Ｃｒ膜
６１が高抵抗合金の生成を防止するに、ＡＱ配線表面の
反射率が約９０％と極め高いのに対してＣｒ膜６１表面
ば反剃率が５０〜６０％と低く、その分だけレーザ出力
を低くおさえることができ、その結果ＡＱ６３−Ｃｒ６
１−Ｍｏ６４の界面を低温にできる。

また下層のＳｉ基板への熱影響も小さくおさえることが
できる。

全ての接続穴を同し手順により、Ｍｏで埋め込んだ後、
同じＭｏ（Ｃｏ）、’４囲気中でレーザ光６２を照射し
ながら接続すべき穴と穴の間をステージ４８を開動して
ウェハ４９（あるいはチップ）を移動させてＭｏ配線を
形成する。

全てのＭｏ配線を形成した後、ＣＶＤチャンバ４７内の
Ｍｏ（Ｃｏ）ｓを全て排気し、ｎｏ−’Ｔｏｒｒより高
真空の雰囲気で、配線を形成した経路と同一の経路を移
動させながらＭｏ配線上にレーザ光を照射する。これに
よりレーザＣＶＤで形成されたＭ　ｏ　ｌＩｉ！線がア
ニールされ、不純物除去、膜質改善１こより配線比抵抗
が低減できる。

この後、配線形成の終了したチップをスパッタエッチ室
に搬送し、チップ表面全体に形成したＣｒ膜を除去する
。この時、除去するＣｒ膜は２００〜６００Åであり１
通常の条件で形成されるＭ、　ｏ配線環は２０００−１
００００人（０，２〜１１ｍ）であるので、Ｍｏ配線が
Ｃｒ膜と同程度削られても、配線抵抗の点で問題はない
。

以上の処理の後、必要に応じて再び集束イオンビーム加
工装置に搬送し、半導体装置内ＡＱ配線の不要経路を切
断する。

以り述尺たｆ−順により、半導体装置内の配線補修が完
了する。ここではＣＶＤ材料ガスとしてＭ、ｏ（Ｃｏ）
、について説明して来たがこれに限定されるものではな
い。Ｗ　（Ｃｏ）、Ｎ　ｉ　（Ｃｏ）。

Ｆｅ（Ｃｏ）、などの金属カルボニル、ＭｏＣＱ、。

Ｍｏ　Ｆ　１Ｗ　Ｉ’Ｇなどの金属ハライド、　Ａ　Ｑ
　（ＣＨａ）３゜ｃｄ　（Ｃ２Ｈｓ　）３などのアルキ
ル金属が使用できる。

ここで、さらに第８図によって本発明の配線形成方法に
ついて詳しく説明する。第８図（、）は配線＋ａｔ１７
ｉおよび配線重設を要する半導体装置の断面を示してい
る。本発明においては半導体装置を多数搭載したウェハ
を直接の配線布設対象としても良いし、半導体装置１つ
を搭載したチップを対象としても良い。

Ｓｉｊ！板７０ｆｌＣ３ｉＯ，膜７１を介１．，１：１
ｊｅ１目のＡＱ配線７２が形成され、眉間絶縁膜７３を
介して２層ｌ」のＡＱ配線７４が形成され、さらにその
上にウェハを保護するためのパシベーション膜７５が形
成されている。

通常、パシベーション膜７５上には水、油等の汚染物７
６が付着しており、これらの上にＣＶＤ配線を形成する
と密着性が悪くハクリするなどの問題が生じる。そこで
Ａｒプラズマによるスパッタエッチにより除去し、第８
図（ｂ）に示す様に清浄化する。その後、望ましくは大
気にさらすことなく集束イオンビーム加工部に搬送し、
第８図（ｃ）に示すように、高速加工が可能な大電流で
太い集束イオンビーム加工により配線７４および７２の
接続を要する部分へのパシベーション膜７５および必要
に応じて眉間絶縁膜７３に窓７８゜７８′を形成して接
続を要する配線７２．７４の一部を露出させる。

次に、第８図（ｄ）に示す様にイオンビームを小電流・
細いビームに変換し、配線７２．７４の露出した部分よ
り狭い領域を加工し、先の太いビームで加工した際に、
窓内壁であるパシベーション膜７５あるいは眉間絶縁膜
７３からスパッタされ再着した膜を除去する。

そのご、大気にさらすことなく第８図（ｅ）に示すよう
にパシベーション膜７５に対して密着性が良く、導電性
を有し、かつレーザ光の吸収率の高い膜７９（具体的に
はクロム膜）をスパッタ蒸着などの手段により２００〜
６００大の厚さで成膜する。この間、当然、露出してい
る配線７２゜７４の表面は大気にはさらさない。しかる
後、Ｍｏ（ｃｏ）ｓガス雰囲気内で、窓７８．７８’内
部にＡｒレーザ光を照射し、窓内部をＭ　ｏ　８０　＋
８０’で埋め込む。この時、まず高出力（ただし配線に
ダメージが生じない範囲）で短時間だけレーザ光を照射
して、密着性の良いＭｏｌ！！を窓７８゜７８′内部に
形成し、その後、低出力で照射してＭｏで窓７８．７８
’内部を完全に埋め込む。

この後、接続を要する窓７８と窓７８′の間をレーザ光
を走査することにより、第８図（ｇ）に示す様にＭｏ配
線８工を形成する。

このようにしてＭｏ配線８１を形成したのち、必要に応
じて真空中、あるいはＮ２ガスあるいはＡｒ、Ｎａなと
の不活性ガスあるいはＮ２などの還元性ガス雰囲気中で
集光したＡｒレーザを照射しなからウェハを移動しＭｏ
配線８１上にＡｒレーザを照射し膜質の改善をはかる。

すべてのＭｏ配線８１に照射することにより布設が完了
する。

ここでレーザ光源としてＡｒレーザが用いられているが
、ｆ！衝膜（Ｃｒ膜）に吸収されて熱に変わり得る波長
のレーザ光源であれば使用可能である。ただし、連続発
振の方が望ましい。たとえばクリプトン（Ｋｒ）レーザ
、ＹＡＧレーザ（高周波発振も含む）、加工部分の寸法
が許せばＣ○２レーザが挙げられる。

またＣｒ膜７９はＡｒレーザ光に対し、その膜厚が３０
０人では約１４％、６００人のとき約２％の透過率であ
り、他のレーザ光源に対しても透過率は極端に変わらな
いので、下地へのレーザ照射による熱影響を防止するこ
とができる。また、Ｃｒ　ｆ＠　７９がレーザ光を吸収
して発熱し、そこで分解反応が起きてＭｏ膜が析出する
ため、パシベーション膜厚、＾全配線の有無等の下層の
影響が小さく、Ｍｏ配線８工の膜厚、配線幅の変化も小
さい。さらには、Ｃｒ膜膜体体ＡＱ配線と比較して反射
率が低く、Ｃｒ膜７９がない場合に比べて低いレーザ出
力でもＭｏ配線８１が形成できるし、同じ出力の場合に
はより高速に形成できる。

その後第８図（ｈ）に示す様に露出しているＣｒ膜７９
をスパッタエッチにより除去する。

そして最後に第８図（ｉ）に示す様に集束イオンビーム
加工部に搬送（大気にさらしても可）して、切断８２を
要する配線を集束イオンビーム加工により切断する。以
上の一連の工程により、半導体内ＡＱ配線との接続抵抗
が小さく、かつ密着性の良い低抵抗な金属配線を高速に
形成できる。

上記実施例中では多くのプロセスが必要であるが、低抵
抗接続を得るにはプロセス間の搬送は大気にさらすこと
なく行う必要がある。第８図を例に考えると、（’ｂ）
スパッタエッチと（Ｃ）。

（ｄ）集束イオンビーム加工の間の搬送は真空中（ある
いは乾燥不活性ガス雰囲気）が望ましいが短時間であれ
ば大気中でも良い。（ｄ）集束イオンビーム加工と（ｅ
）スパッタ蒸着の間は高真空が必要である。（ｅ）スパ
ッタ蒸着と（ｆ）。

（ｇ）レーザＣＶＤおよびレーザアニールの間は高真空
が必要である。（ｇ）レーザアニールと（ｈ）スパッタ
エッチの間および（ｈ）スパッタエッチと（ｉ）集束イ
オンビーム加工の間は大気中でも良い。

以上のことから、各プロセスを行うチャンバをゲートバ
ルブつなぐことにより高真空中での搬送が可能となる。

その装置構成例を第９図に示す。

ロードロック室１０１はゲートバルブ１０２によりスパ
ッタ室１６５に連結されており、真空ポンプ１０４によ
り、配管１０５、バルブ１０６を介して排気できる構成
となっている。ロードロック室１０１にはウェハ１０７
を載置するための試糾合１０８　打よびｊ二部電極１０
９が設↓ノられ、さらには流量調１３用のバルブ１１ｏ
、配管１１−１を介１．てＡｌ・ガスぷンベ１」−２に
接続されＣいる。

またスパッタ室１６５はゲートバルブ１６６によりイオ
ンビーム加ゴー室〕６７に、ゲーＩ、バルブ］、、　６
８　ニよりＬ／−ザＣＶＤ室１６９　ニ連結すレテおり
、真ゆポンプ１７０により配管１゛７１、バルブ１′７
２を介して排気できる構成となっている。

またスパッタ室１６５にはウェハ〕０７′　を載置する
ための試料台１７：３およびスパンタ用ターゲットをｆ
ｆするＪ：、ｌ己１１　％　１７４が設は亀れ、さらに
は、Ｊｌｆ、量調整用のバルブ１７５、配管１７Ｇを介
してＡｒガスポンベ１７７に接続されている。なおＡ　
ｒガスボンベ１７７はＡ　ｒガスボンベ１１２と」（用
しても良い。

イオンビーム加工室１６７にはウェハ１０７′を４＆置
し、Ｘ、−Ｙ−Ｚ、ＩＩに移動可能なステー・ジ］８０
が設置され、イオンビーム光学系１２０により任、”：
　ｆｈｆｌ所にイオンビームを照射できる構成とな−）
でいる。また、真空ポンプ１８１によりバルブ１８２、
配管１８３を介して排気できる構成となっている。

レーザＣＶＤ室１６９はウェハ１．０７”を搭載し、Ｘ
−Ｙ−Ｚ−ｆ’）に移動可能なステージ１８４が設置さ
れ、流量調整用のバルブ１８５、配管１８６を介してＣ
ＶＤ原料ガスボンベｘｓ７ｃ、［続されている。そして
真空ポンプ１８８によりバルブ１８９、配管１９０を介
して排気できる構成とむっている。さらにレーザＣＶＤ
室１６１］にはレーザ透過用窓１２２が設けられ、Ａｒ
イオンレーザ発振器１２３から発振されたＡｒイオンレ
ーザ光１２４がレーザ光学系１２５を介して対物レンズ
１２６で集光してウェハ１０７”’　　に照射できる構
成となっている。上記構成の装置により修正を必要とす
る半導体装置をウェハまたはチップの状態でロードロッ
ク室１０１に載「１した後、全く大気にさらすことなく
全プロセスを行うことができ、低抵抗接続、低抵抗配線
を高速に形成することができる。

あるいは第９図に示した各チャンバを独立に設置し１、
ウェハ（またはチップ）を高真空に保１ことができる搬
送器（例えば真空ポンプを備えた容器）を介して、ある
いは乾燥不活住ガ入を満たした容器を介し２て搬送する
ことにより、回し効果を♀！）ることができる。

次に別な実施例について以下説明する。第１０図に本発
明の別な実施例である配線形成方法のうち、接続穴を形
成するに好適な加工装置の構成を示す。これは第１図に
示した集束イオンビーム加ｒ　装２２のイオンビーム１
照射部周辺にエツチングを加速するためのガスを供給す
るためのノズル２０１を付加したものである。このノズ
ル２０１よりフン素糸のガス、例えばＣＦ、、ＣＨＦ３
゜Ｆ２．　ＳｉＦ、、　Ｘ、ｅ　Ｆ２の中から選ばれた
ガスを供給する。その状態でイオンビーム１を照射する
と、ガス供給のない場合に比べてＳｉｏ２の加工速度は
１０倍以上加速できる。即ち高速に高精度な接続穴加工
を行うことができるが、第１１図（ａ）に示す様に８１
０．膜２０２に形成された接続穴２０３の底に露出した
ＡＱ配線２０４の表面はＡＱのフッ化物（ＡＱＦ３）膜
２０５で覆われている。

このフッ化物膜は絶縁物であり、このまま次のプロセス
でレーザＣＶＤにより金属を埋め込んでも低接続抵抗は
得られない。

そこで、接続穴２０３を形ノ戊してＡＱ配線２０４表面
（実際にはフッ化物ＩＩＩ　２０５　）が露出した時点
でイオンビーム〕の照射とノズル２０１からのフッ素系
ガスの供給を停止する。しかる後、チャンバ内を十分排
気して高真空度（１ｏＧＴ　ｏｒｒ以上）が得られてか
ら、ガス供給は停止し１まま改めてイオンビーム１を照
射しつつ接続穴２０３の大成より狭い領域を走査して、
第１１図（１））に示す様にフッ化物膜２０５を除去し
てＡＱ配線２０４表面を露出させる。この時の加工駿は
、Ａｆｌ配！２０４の厚さにもよるが、通常の０．５〜
２　μｍ　ｒ：あるならば、０．１、〜ｏ、２μｍの加
工は５午容される。

接続を必要とする部分への接続穴形成が全て終了した後
は前の実施例で述べた様に、即ち第８図に示した様に半
導体装置表面へのＣｒ膜形成、ＣＶＤガス雰囲気内での
レーザ照射による埋め込み（この時、高出力と低出力の
二段階に分けて照射する）、レーザ照射したまま走査す
ることによる配線形成、ＣＶＤガスを排気した後の真空
中（あるいは不活性ガスあるいは還元ガス雰囲気中）で
のレーザアニール、不要Ｃｒ膜除去を経て、再び集束イ
オンビーム加工装置に搬送され、不要配線の切断を行う
。この時の切断加工は単なる集束イオンビーム加工で良
いし、また第１０図に示した装置により、エツチングを
加速するガスを供給しつつ、イオンビームによる加工を
行っても良い。

後者では、まずパシベーション膜および必要に応じて層
間絶縁膜を加工除去するためにフッ系のガス、即ちＦ２
．ＣＦ、、ＳｉＦ、、ＸｅＦ２．ＣＨＦ。

などから選択するガスを供給して高速に穴を形成し、Ａ
Ｑ配線が露出した時点で、今後は塩素系のガス、即ちｃ
ｕ、、ｃｃｕ□５ｉＣＲ４などから選択するガスを供給
して高速にＡＱを除去し、配線切断を完了する。これら
の工程が終了した後、フッ素系および塩素系のガスが半
導体装置表面に残留しない様、真空中で加熱するなどの
処理を行うことが必要な場合も有るが、ここではこれ以
上触れない。

〔発明の効果〕

以上説明して来た様に本発明によれば、接続穴を形成す
る際に大電流・太いビームにより高速に加工し、しかも
小電流・細いビームにより接続穴形成時にＡｎ配線表面
に再付着したＳｉＯ２膜を除去するので、低抵抗接続を
得ることができる。

また、レーザＣＶＤにより接続穴に金属を埋め込む際に
露出したＡＱ配線表面にＣｒ膜を形成するので、レーザ
光の反射率を低減し、低パワーのレーザでも埋め込むこ
とができ、さらに最初は高パワー短時間照射、次いで低
パワー完全に埋め込むまで照射することにより、良好な
埋め込み形状と低接続抵抗を得ることができる。

また本発明の別な方法によれば、エツチングガスを供給
しながら集束イオンビームを照射して高速に接続穴を形
成し露出したＡＱ配線の表面に形成された反応生成物膜
を除去してから、接続を行うので、低抵抗接続を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するに好適な集束イオンビーム加
工装置の構成図、第２図乃至第５図は本発明の接続穴を
形成する説明図、第６図は本発明を実施するに好適なレ
ーザＣＶＤ装置の構成図。第７図は本発明の接続穴を埋め込み方法の説明図、第８
図は本発明の配線形成方法の全工程を説明する図、第９
図は本発明を実施するに好適な配線形成装置の構成図、
第１０図は本発明の別な実施例である方法を実施するに
好適な集束イオンビームアシストエツチング加工装置の
構成図、第１１図は本発明の別な実施例による接続穴形
成の説明図である。ｌ・・・集束イオンビーム、１０・・・可動絞り、３７
・・・Ｓｉｏ２粒子、４２・・・レーザ光、６１．７９
・・・Ｃｒ膜（緩衝膜）、６３，７２．１４−ＡＱ配線
、２０１・・・ガスノズル、２０５・・・フッ化物膜。第　１１−・・イオン≦゛−４７・・イイン勿叡１０−可重特欠ε）圀１２−レンズ°電子禮／メー鳴向電４な／フ、板力０工、物躬２ ×軸第う圀第扮塙圀第圀塙ワ口３図固１−・・イＴ゛７ど−ム７・・　イオンｊ片、７０−・河町＊１）／２−ル〉ス′°電ｊ伽／２０．−偏向ｅ＆／７８．市１カ口二物

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体装置の表面にある絶縁膜の所望個所に配線が
露出するように接続穴を形成し、該接続穴を形成する際
、接続穴の底である露出した配線面に付着した膜を除去
すべく更に加工し、その後該接続穴の表面及び上記絶縁
膜表面に緩衝膜を形成し、上記接続穴の緩衝膜上にレー
ザＣＶＤにより穴埋めして配線端部と上記絶縁膜表面の
緩衝膜上に上記配線端部に接続された接続配線を形成す
ることを特徴とする半導体装置への接続配線形成方法。２、相対的に小電流しか得られない細い集束イオンビー
ムを走査照射することによって上記露出した配線面を加
工することを特徴とする請求項１記載の半導体装置への
接続配線形成方法。３、相対的に大電流が得られる太い集束イオンビームを
走査照射することによって上記接続穴を形成することを
特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置への接続配
線形成方法。４、エッチングガス雰囲気中で集束イオンビームを走査
照射して上記接続穴を形成することを特徴とする請求項
１又は２記載の半導体装置への接続配線形成方法。