JPS6027130A - 導電性結合の形成方法 - Google Patents

導電性結合の形成方法

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JPS6027130A
JPS6027130A JP59134059A JP13405984A JPS6027130A JP S6027130 A JPS6027130 A JP S6027130A JP 59134059 A JP59134059 A JP 59134059A JP 13405984 A JP13405984 A JP 13405984A JP S6027130 A JPS6027130 A JP S6027130A
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reaction gas
gas
vapor phase
deposition
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Siemens AG
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    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
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    • H01L21/76879—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material by selective deposition of conductive material in the vias, e.g. selective C.V.D. on semiconductor material, plating

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〕 この発明は、電子ビーム照射によって誘発された化学反
応に基く気相析出により導電性の結合を形成する方法に
関するものである。
〔従来の技術〕 集積回路の修理、導体路の破断個所の架橋、試験用の補
助導体路の作成、部分回路に対する個別配線等に際して
は導電性の結合を作る必要がある。
例えば超規模集積回路の試験はその開発期間中電子ビー
ム測定装置によって行なわれたが、その際発見された欠
陥は股引の変更によって除去しなければならないから時
間がかかり高価となる。従って電子回路部品は再設計の
前にその総ての機能について試験し考えられている膜用
変更の効果を確めなければならない。そのためには欠陥
回路構成を改修するか回路を適当に変更することが必要
となる。
マイクロ・サージエリ−と呼ばれている集積回路修理方
のいくつかが公知である。例えばレーザー光線を使用し
て導体路を切断することが行われている。破断個所を架
橋しあるいは部分回路相互を結合するためには新規の導
体路を作らなければならない。これはリソグラフィ一工
程を追加することによって可能であるが、それだけ高価
となる。
破断した導体路を一滴の導電性接着剤で修理することは
公知である。その際導電性の接着剤は顕微鏡で見ながら
コントロールされるマイクロマニピュレークを使用して
つける。高密度集積回路の極めて近接した微細構造に対
してはこの方法は不適当である。
従来の方法では精確に集束された電子ビームを使用して
所望の構造が電子に感応する塗料に書き込まれる。別の
方法では補助の導電性結合を作る個所に塩化銀層を蒸着
する。その露光は電子ビームで誘発される塩化銀分子の
解離によるものである。ヱの二つの公知方法にはコスト
の点で有利な修理法にとっては不適当ないくつかの工程
段階が必要となる。
回路構造の直接の書込みに対してはイメンビーム描画装
置と原子ビーム描画装置が提案されている。この種の装
置は回路の修理にも使用されるが、現在この種の装置は
入手不可能である。
ＣＶＤと呼ばれている大面積の層の形成に利用される気
相成長法は化学反応の誘発に収束レーザー光を使用する
ことにより微細構造の製作に利用することができる。こ
の光によるＣＶＤを以後Ｌ　ＣＶ　Ｄと呼ぶことにする
。ＬＣＶＤに関しては次の二つの方法が発表されている
。その一つの純粋な熱法（ピロリーゼ）であって、レー
ザー光線によって層表面を局部的に化学反応析出に必要
な温度に加熱するものである。例えばニッケル層をＩ′
Ｆ。
力５０ｍｂａｒのニッケル偽カルボニル雰囲気から析出
させることができる（　Ｓ、　Ｄ、Ａｌ　ｆｅｎ　：　
Ｊ、　Ａｌ３１）Ｉ。
ｐｌ＋ｙｓ、５２（ｉｆ）８１）、６５０１頁参照）。
この析出は次の反応に基く。
Ｎ・（ＣＯ）４　と把工Ｎｉ＋４ＣＯｆｌ）成長速度は
例えばレーザー出力０．５Ｗ、ビーム直径（＋、　Ｏｔ
ｒｍ　（出力密度１７０　Ｗ／ｃｎｆ　）のときＧ　（
１／’　””／＋ｎ　ｉ　ｎである。
別のＬ　ＣＶ　ｌ）法（’１．”、　Ｆ、　Ｄｅｕｉｓ
ｃｈ、　Ｉ）、　Ｊ。
Ｅｈｒｌ　ｉｃｈ、　Ｒ，Ｍ、　Ｏｓｇａａｄ、　Ｊｒ
、　：ＡＩ）Ｉ）１．ＰｈｙｓＬム寸ｔ、３５（１９７
９）、１７５頁参照）は、紫外レーザーを使用して反応
ガスの分子結合を断ち、遊離金属原子を作って基板表面
に凝結させるもので７オトリーゼと呼ばれる。これによ
って金属アルキル化合物、例えばトリメチルアルミニウ
ムＡ　Ｉ　（ＣＨ３）３　又はジメチルカドミウムｃｄ
　（ＣＪ−１３）　２からアルミニウム又はカドミウム
を析出させることができる。その際の実験条件は次の通
りである。
４ｍｂａｒの金属アルキルガスを１００　ｍｂａｒのヘ
リウムで緩衝、レーザーの出力密度０１〜ＩＷ／ｃｔ１
１露光時間１〜６０Ｓ０厚さ０．６μｍまでの層とサブ
ミクロン領域の構造を作ることができた。
〔発明の解決すべき問題点〕
ＬＣＶＤ法は確かに集積回路の欠陥を修理するのにも適
している。しかし該当する部品を試験器又は電子ビーム
測定装置で検出した後特別な機器に入れて反応ガス例え
ば金属有機化合物又は金属ハロゲン化物の雰囲気にさら
す必要がある。この場合レーザー光線を正確に欠陥個所
に向けることならびに特定の化合物の生成に必要となる
レーザー光線又は試料の案内はｆ」船釣な問題を提起す
る。
この発明の目的は、形成された電気結合の構造を簡単に
変えることができる導電性結合の形成方法を提供するこ
とである。
〔問題点の解決手段〕
この目的は特許請求の範囲第１項に記載されている方法
によって達成される。
この発明の実施態様とそれによって得られる利点は特許
請求の範囲第２項以下に記載され、更に以下の説明と図
面によって明らかにされる。
この発明による電子ビーム誘発化学反応による気相成長
法（以下これを（ＥＣＶＤ法と呼ぶ）は電子ビーム測定
装置内で集積回路を試験する際に実施される。そのため
には電子ビームと細管から吹き出される反応ガス、例え
ば金属有機化合物あるいは金属錯化合物を同時に析出個
所に導く。
その際電子ビーム測定装置内の細管又はノズルは電子顕
微鏡を使用するコントロールによって位置合せされろ。
更に気相析出は電気的にフン）ａ−ル制御することがで
きる。
この発明の方法により電子回路部品の最上部の導体路面
においての配線を時間遅れなく直ちに変更することがで
きる。更にこのような変更を電子回路部品が電子ビーム
測定装置内で検査されている間に実施することも可能で
ある。この配線の変更は集積回路の修理と、変更の外に
部分回路相互の結合のために行なわれるものである。導
体路を切断するためにはレーザーを電子ビーム測定装置
に付設することができる。
〔実施例〕
図面についてこの発明を更に詳細に説明する。
図面はこの発明による電子ビーム誘発化学反応気相析出
（ＥＣＶＤ）を実施する装置の概略図である。
例えばシリコン基板Ｓの表面を覆う酸化膜Ｏの上に例え
ばアルミニウムから成る導体路Ａ、Ｌが設けられている
。導体路ＡＬには破断個所りがあり、電子ビーム装置の
電子ビームＥＢがこの破断個所に向けられている。細管
Ｉ（を通して反応ガスＶが導入される。細管Ｉぐの一端
は導体路の破断個所りに向うように位置決めされる。
図示の装置により電子ビーム測定装置において電気特性
を試験中の回路の欠陥を電子顕微鏡コントロールのもと
に修理することができる。この気相析出法はレーザー光
誘起ＣＶＤ即ちＬＣＶＤとのアナロジ−でＥＣＶＤと呼
ばれるものであるが、電子ビームＥＢを使用する際には
特殊な準備が必要で、又特別な条件を満たさなければな
らない。
電子線装置は腐食防止を必要とする敏感な電子光学部品
例えば電磁レンズの極片を備えているから、反応ガスＶ
としては分解すると非腐食性のガス成分を形成する化合
物を使用しなζプればならない。このような化合物とし
ては例えばトリメチルアルミニウムのような金属有機化
合物が挙げられる。この外に例えばニッケル・テトラヵ
ルポニルのような金属錯化合物の使用も考えられる。
電子ビーム装置は高真空機器であって気相析出に必要な
ガス圧では操作できない。従ってこの発明の方法では反
応ガスＶを極めて細かく調整可能であ１）、位置決め可
能の細管■（を通して送り込む。
細管にの一端は反応ガス■の導入に先立って電子顕微鏡
を通してコントロールしながら直接気相析出個所に案内
しなければならない。
電子ビーム装置の試料室を高真空状態に置くことにより
反応ガスの未分解部分と反応後の遊離成分は急速かつ確
実にポンプ排気される。更に試料室上方の圧力段即ち狭
い絞りＢＬによって電子顕微鏡の鏡筒が気相析出過程の
影響を受けないようになっている。
レーザー光を使用する気相成長（ＬＣＶＤ）を説明する
際純熱的方法（ピ゛ロリーゼ）と反応ガスの分子結合を
破って遊離金属原子を基板上に凝結させる方法（フオト
リーゼ）との二つがあることを述べた。これら二つの方
法はこの発明によるＥＣＶＤ法にも適用される。ピロリ
ーゼを実施する際には導電性の結合を作る個所を一般に
室温以上の温度に加熱することが必要である。又単にフ
ォトリーゼを実施するだけならば導電性結合を作る個所
を必ずしも加熱する必要はない。電子ビーム照射の場合
にも反応ガスの分子は既に室温において分解する。この
事実に暴き例えば一般によく知られている汚染居の形成
が起る。これは電子ビーム装置に常に存在する残留ガス
の炭化水素成分から沈着するものである。しかし連続し
た良電気伝導性の結合を得るためには」−００℃以上特
に２００℃（」近の温度に加熱するのが良い。従って導
電性結合形成個所を約２００℃に加熱することはビロリ
ーゼに対しては必要であり、フォトリーゼに対しては著
しくイア刊である。
電子ビームＥ　１３の照射個所りの周囲からの温度上昇
ΔＴは で与えられる。Ｑｏは試料に加えられる熱の仕事率であ
り、λは電子ビーム照射個所の熱伝導度、Ｒは電子の侵
入深さ、ｆは熱に転換された電力の割合、工０は電子ビ
ームの電流値、Ｕ６は電子ビーム加速電圧である。
敏感な回路の場合電子ビームによる損傷を避けるため低
い加速電圧で作業しなければならない。
従ってＵ。は２．５ｋＶとする。電子が試料に侵入する
深さＲはこの場合約０．１μｍとなる。導体路Ａ、Ｌの
基板Ｏが酸化シリコンのとき熱伝導度λは１Ｏ−２Ｗ／
ｃｒｎＫ　であり、熱に転換される電力の割合ｆは酸化
シリコンの電子後方散乱係数ηが約０２であることから
約０．８となる。これらの値から温度差ΔＴを約２００
℃とするに必要な電子ビーム電流値■ｏは約２Ｘ１０−
”Ａ　となる。この電子ビーム電流値はＥＣＶＤ用とし
てビーム直径が１μｍ以下である電子ビーム測定装置に
おいて困難なく達成されるものである。場合によっては
電子ビーム加速電圧を２．５ｋＶとして電子ビーム測定
を実施した後電子ビームの電流値１ｏをＥＣＶＤ法に必
要な値に上げることが必要となる。
長さ１０μｍ１幅２μｍの導体路片を作る場合には２０
μｍ２０面積を電子ビームＥＢで走査し、電子ビーム出
力をこの面積内に分配しなければならない。υ０とＩｏ
に上記の値２．５ｋＶと２×１０−８八をとれば電子ビ
ームの平均出力密度は２５０ＷＡｎｆとなる。この値は
Ｓ、Ｄ、ＡＩｆｅｎの論文（Ｊ。
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　５２（１９８１）、　０５０１
頁）に挙げられている値より明らかに大きい。従って導
電性結合を約２００℃の温度においてニッケル、テトラ
カルボニルのビロリーゼによって作ることにより実用に
適した層の厚さを期待することができる。
長さ１０μｍ１幅２μｍ１高さ１μ？７１の導体路片を
トリメチルアルミニウムの７オトリーゼにより析出させ
ようとすれば、１０１２個のＡｔ原子が必要となる。こ
のことは１０１２個のメリメチルアルミニウム分子をフ
オトリーゼによって分解させなければならないことを意
味している。
トリメチルアルミニウムは大部分の金属有機化物と同じ
く標準状態において液体であってその密度は０．７５　
ｆ／ｃＡである。７オトリーゼの収率が１０−３と１０
−８の間にあるとすると、ＥＣＶＤ析出中１０から１０
　の間のトリメチルアルミニウム分子を導電結合形成個
所に導かなければならない。これは標準状態において１
０−７〜１Ｏ−２ｃＪの液量に対応する。ＥＣＶＤの実
質的な時間は１０秒である。従って反応ガスＶの供給速
度は１０−”〜１０−１ｍｂａｒｄｍ’／ｓ　となる。
（これと比較される数値としては弁の気密度が１０　”
−９ｍｂ　ａ　ｒ　ｄ７／　ｓ以下であり、リークテス
クには５×１０〜１０ｍｂａｒ　ｄｙ７Ｚ７ｓ　の試験
洩れが与えられる。）反応ガス■を構成する化学物質は
直接液体として細管を通して真空室に入れるかあるいは
予め真空容器内でガスにしておく。
電子ビーム装置において走査電子顕微鏡投像を行なうこ
とにより回路の修理個所を電子ビーム装置の画像面上に
可視像とすることができる。この投像と気相析出は同じ
電子ビームＥＢで行なわれるから、電子ビームの直径か
ら来る１μ？ｎ以下の不確定性をもって精確な位置決め
が初めから約束されている。
Ｅ　Ｖ　’ＣＤ法の実施中電子ビームＥＢと細管■（の
４ｊ１互位置は余り変えない方が有利である。従って長
い導体路片を形成させる場合には電子ビームＥＢに代っ
て試料を動かす方がよい。最近の電子ビーム測定装置に
は計算機制御の試料台が設けられているから、試料は気
相析出に先立って決定されプログラムされた道筋を通っ
てＥＣＶＤＫ適合した速度をもって動かされる。
ＥＣＶＤの結果は気相析出中あるいはその直後に走査電
子顕微鏡投像（例えば試料電流投像）によって可視像と
することができる。集積回路に対する接触は電子ビーム
測定装置の内部で作られるから、気相析出の結果は電気
的にもコントロールされ析出過程が制御される。
この発明による導電結合形成法の実施に適した電子ビー
ム測定装置は例えば米国特許第４２７７６７９号明細書
に記載され公知である。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明による導電性結合形成法を実施する装置
を概念的に示すもので、Ｓはシリコン基板、Ｏは酸化膜
、Ｍはアルミニウム導体路、ＥＢは電子ビーム、Ｉ（は
細管、■は反応ガスである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）電子ビーム装置内において気相からの析出が行なわ
    れる区域（Ｄ）にある反応ガス（Ｖ）粒子に電子ビーム
    （ＥＢ）を向けることを特徴とする電子ビームによって
    誘発される化学反応に基く気相成長を利用して導電性結
    合を形成する方法。 ２）反応ガス（Ｖ　）を細管（Ｋ　）又はノズルの一端
    から気相析出区域（Ｄ）に向って流すことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）化学物質を液体として細管（Ｊ＜）を通して電子ビ
    ーム装置の真空中に流し込み、この流し込まれた化学物
    質が蒸発することによって初めて反応ガスが作られるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４）反応ガス（Ｖ　）用として金属有機化合物を使用す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の
    一つに記載の方法。 ５）反応ガス（ｖ）川として金属錯化合物を使用するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つ
    に記載の方法。 ６）気相析出区域（Ｄ）を電子ビーム（Ｅ’１３　）の
    照射によって約２００℃に加熱することを特徴とする特
    許請求の範囲第１項乃至第５項の一つに記載の方法。 ７）気相析出区域（Ｄ）を走査電子顕微鏡によって投像
    し、気相析出自体はその電子ビーム（Ｅ　Ｂ　）の作用
    によることを特徴とする特許請求の範囲第」。項乃至第
    ６項の一つに記載の方法。 ８）気相析出区域（Ｄ）を電子ビーム（Ｅ　Ｂ　）なら
    びに細９３’　（Ｋ　）に相対的に移動させることを特
    徴とする特許請求の範囲第２項乃至第７項の一つに記載
    の方法。 ９）導電性結合が高密度集積回路の試験に際して電子ビ
    ーム測定装置の内部において作られることを特徴とする
    特許請〜求の範囲第１項乃至第８項の一つに記載の方法
    。 １０）反応ガス（Ｖ）送り込み装置（細管Ｋ又はノズル
    ）の開口が調整可能であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項乃至第９項の一つに記載の方法。 １１）反応ガス送り込み装置の一端が位置調整可能であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１０項
    の一つに記載の方法。 １２）導電性結合を作る試料を入れろ試料室と電子顕微
    鏡の鏡筒の間に圧力段（Ｂ　Ｌ　）が置かれていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１１項の一つ
    に記載の方法。
JP59134059A 1983-06-29 1984-06-28 導電性結合の形成方法 Pending JPS6027130A (ja)

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