JPS62188342A - Direct printing of fire-resistant wire for integrated circuit device - Google Patents

Direct printing of fire-resistant wire for integrated circuit device

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JPS62188342A
JPS62188342A JP27309386A JP27309386A JPS62188342A JP S62188342 A JPS62188342 A JP S62188342A JP 27309386 A JP27309386 A JP 27309386A JP 27309386 A JP27309386 A JP 27309386A JP S62188342 A JPS62188342 A JP S62188342A
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JP
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silicon
refractory metal
silicon surface
metal compound
atmosphere
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JP27309386A
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Japanese (ja)
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ユン・シェン・リウ
クリストファー・ポール・ヤクミシン
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General Electric Co
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General Electric Co
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Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ミクロン寸法の耐火金属の線をシリコン表面
」二に毎秒数センチメートルの速度で直接に書込むため
の方法に関するものである。更に詳しく言えば本発明は
、レーザ誘起化学蒸着(laser 1nduced 
CVD)によりシリコン表面にタングステンを堆積させ
るための方法に関する。本発明の方法は、加工プロセス
後において集積回路中に導電性相互接続線を形成するた
めに特に有用である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for writing micron-sized refractory metal lines directly onto a silicon surface at speeds of several centimeters per second. More specifically, the present invention relates to laser-induced chemical vapor deposition (laser-induced chemical vapor deposition).
The present invention relates to a method for depositing tungsten on silicon surfaces by CVD. The method of the present invention is particularly useful for forming conductive interconnect lines in integrated circuits after a fabrication process.

大規模集積回路や超大規模集積回路の製造において、基
板の様々な部分の間に任意に電気接続を形成できるよう
にすることが望ましい場合がある。
In the manufacture of large-scale integrated circuits and very large-scale integrated circuits, it may be desirable to be able to make arbitrary electrical connections between various portions of a substrate.

このような操作が所望されるのには幾つかの理由がある
。たとえばゲート・アレイの場合には、一般に相互接続
線を切断することによってカスタマイゼーション(すな
わち個別の仕様に応じた製品を作ること)が行われてい
る。この切断は集束したレーザ・ビームを用いるか、あ
るいは溶断可能な線に十分大きな電流を流すことによっ
て行うことができる。しかしながら、このような切断を
行うのではなく導電性の線を形成することによってゲー
ト・アレイなどのカスタマイゼーションを行うことがで
きるようにすることも望ましい。また、液晶ディスプレ
イ、特に大形でありかつ(あるいは)マトリクスφアド
レス方式の液晶ディスプレイの製造に際して、歩留りの
問題が生じることがある。かかる装置においてしばしば
生じる欠陥は、ゲート線やデータ線の開路(断線)であ
る。このような場合には、ディスプレイの全ての線が機
能を果たさなくなることがある。より一般的に述べれば
、導電性の線が他の線の上を横切る時に見られるように
段差がある場合、特に断線が生じ易い。
There are several reasons why such operation is desirable. For example, in the case of gate arrays, customization (i.e., creating products to individual specifications) is commonly achieved by cutting interconnect lines. This cutting can be done using a focused laser beam or by passing a sufficiently large current through the fusing wire. However, it would also be desirable to be able to perform customization such as gate arrays by forming conductive lines rather than making such cuts. In addition, yield problems may arise in the manufacture of liquid crystal displays, particularly large-sized and/or matrix φ addressing type liquid crystal displays. A defect that often occurs in such devices is an open circuit (disconnection) in a gate line or data line. In such cases, all lines of the display may cease to function. More generally, disconnections are particularly likely to occur when there is a step, such as when a conductive line crosses over another line.

それ故、断線もしくは劣化した部分を橋渡しする導電性
相互接続線を随意に形成することができれば極めて望ま
しいことがわかる。更にまた、超大規模集積回路(VL
SI)チップの製造において=  4 − は、歩留りが常に所望通りに高いとは言えない。
Therefore, it would be highly desirable to optionally form conductive interconnect lines that bridge broken or degraded sections. Furthermore, very large scale integrated circuits (VL
SI) In the manufacture of chips = 4 - it cannot be said that the yield is always as high as desired.

かかる加工時に生じる欠陥の一部は、ミクロン寸法の接
続線を随意に付加して、発見された欠陥(とりわけ断線
欠陥)を補正することによって解消し得る。要約すれば
、超大規模集積回路および実装用途において随意の相互
接続線を設置したいという要望により、レーザ・ビーム
のごとき手段を用いて金属構造物を直接に書込むことに
ついての関心が高まっている。かかる技術のその他の用
途としては、ウェーハやマスクの欠陥に対する補正、歩
留りの向上、局部的なマスキングや被覆、および注文に
応じた回路の製作が挙げられる。
Some of the defects that occur during such processing can be eliminated by optionally adding connecting wires of micron dimensions to correct the defects found (particularly break defects). In summary, the desire to install optional interconnect lines in very large scale integrated circuit and packaging applications has led to increased interest in directly writing metal structures using means such as laser beams. Other uses of such technology include correction of wafer and mask defects, yield enhancement, localized masking and coating, and custom circuit fabrication.

アルゴン・レーザと共に5iC1a蒸気および水素ガ゛
スを使用する熱分解法によってサブミクロン寸法の多結
晶質シリコン構造物を形成することが報告されている。
It has been reported that polycrystalline silicon structures of submicron dimensions are formed by pyrolysis using 5iC1a vapor and hydrogen gas in conjunction with an argon laser.

これに関しては、「アプライド・フィジックスーレター
ズ(Applied Physics LetterS
)」、第44巻、267頁(1984年)を参照された
い。別の方面の研究においては、下記の還元反応に基づ
いて水素の使用によりタングステン膜を形成する熱的な
化学蒸着方式が用いられている。
Regarding this, please refer to “Applied Physics Letters”.
), Vol. 44, p. 267 (1984). In another line of research, a thermal chemical vapor deposition method has been used to form tungsten films by using hydrogen based on the following reduction reaction.

wp6+3112 →W  +  611P     
(1)水素の存在下における六フッ化タングステン(W
F2 )の還元機構は広範に研究されている。これに関
しては、[ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソ
サエティ(Journal of’ Elcctroc
hcmteal 5ociety) ’J 、第114
巻、701頁(1967年)に記載されたジエイ・エフ
・バークリ−、エイ・ブレナーおよびダブリュー・イー
・リード(J、F、BerKeley、A、Brenn
er & W、E、Reed )の論文を参照されたい
。また、[ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソ
サエティ (Journal of’ Electro
chemical 5ociety) J 、第125
巻、1534頁(1978年)に記載されたダブリュー
・エイ・ブライアント(W、A、Bryant)の論文
も参照されたい。これらの研究においては、六フッ化タ
ングステン還元用のガスとして水素が使用されている。
wp6+3112 →W+611P
(1) Tungsten hexafluoride (W) in the presence of hydrogen
The reduction mechanism of F2) has been extensively studied. In this regard, see the Journal of the Electrochemical Society.
hcmteal 5ociety) 'J, 114th
Volume 701 (1967), J.F. Berkeley, A. Brenner, and W. E.
er & W. E. Reed). In addition, [Journal of' Electrochemical Society
chemical 5ociety) J, No. 125
See also the article by W.A. Bryant, Vol. 1534 (1978). In these studies, hydrogen is used as the gas for reducing tungsten hexafluoride.

しかしながら、レーザの使用によってシリコン表面上に
耐火金属の線を直接に書込む場合には、還元雰囲気とし
て水素を使用することは幾つかの欠点がある。たとえば
、反応機構に気相反応が関係するため、高い書込み速度
では解像度が制限されることがある。この種の水素還元
反応に際して起こる全ての反応現象に関する正確な根拠
は十分に理解されていないけれども、一般には解像度を
制限する要因は反応に水素が関係していることによると
考えられている。その上、水素還元反応をレーザと共に
使用した場合に形成される金属線の表面形状は、表面還
元反応のみを使用した場合に得られるものほど平滑でな
いのが普通である。
However, when writing lines of refractory metal directly onto silicon surfaces by the use of lasers, the use of hydrogen as a reducing atmosphere has several disadvantages. For example, resolution may be limited at high writing speeds because the reaction mechanism involves gas phase reactions. Although the exact basis for all the reaction phenomena that occur during this type of hydrogen reduction reaction is not well understood, it is generally believed that the limiting factor in resolution is the involvement of hydrogen in the reaction. Moreover, the surface topography of metal lines formed when hydrogen reduction reactions are used in conjunction with lasers is typically not as smooth as that obtained when surface reduction reactions alone are used.

発明の概要 シリコン表面上に耐火金属を堆積させるための本発明の
方法を好適な実施の態様に従って述べれば、六フッ化タ
ングステンのごとき気体状の耐火金属化合物を含む雰囲
気中にシリコン表面が配置される。このような雰囲気中
において、レーザ・ビームのごとき電磁輻射線の集束ビ
ームによりシリコン表面が加熱される。かかる加熱は規
定の経路に沿って行われて、耐火金属化合物の表面還元
反応が開始するのに十分な温度にシリコン表面を加熱す
る。その結果、耐火金属が還元されてシリコン表面の一
部と置換されて堆積する。本発明の好適な実施の態様に
従えば、約50ミリワツトの出力および約20ミクロン
(最大値の1/2に等しい値における全幅)の集束スポ
ット寸法を有するアルゴン・レーザの使用により、数セ
ンチメートルの長さおよび約2乃至15ミクロンの幅を
有する平滑なタングステン線がシリコン表面に堆積され
る。なお、本発明の方法は結晶質シリコン、多結晶質シ
リコンまたは非晶質シリコンから成る表面に対して実施
し得ることに留意されたい。本発明による処理は、1乃
至100トル(Torr)の分圧を有する六フッ化タン
グステンおよび約1気圧の分圧を有するアルゴン緩衝ガ
スを含む反応室内において実施することが好ましい。形
成される耐火金属層は典型的には約100乃至1000
オングストロームの厚さを有する。本発明の方法におい
ては、シリコン表面それ自体が金属含有ガスに対する還
元剤として作用する。たとえば、六フッ化タングステン
を使用する場合には下記の化学反応が起こる。
SUMMARY OF THE INVENTION The method of the present invention for depositing a refractory metal on a silicon surface is described in accordance with a preferred embodiment in which the silicon surface is placed in an atmosphere containing a gaseous refractory metal compound, such as tungsten hexafluoride. Ru. In such an atmosphere, the silicon surface is heated by a focused beam of electromagnetic radiation, such as a laser beam. Such heating is performed along a defined path to heat the silicon surface to a temperature sufficient to initiate a surface reduction reaction of the refractory metal compound. As a result, the refractory metal is reduced and deposited replacing a portion of the silicon surface. In accordance with a preferred embodiment of the invention, the use of an argon laser with a power of about 50 milliwatts and a focused spot size of about 20 microns (full width at a value equal to 1/2 of the maximum) allows Smooth tungsten lines having a length of approximately 2 to 15 microns in width are deposited on the silicon surface. It should be noted that the method of the invention can be carried out on surfaces consisting of crystalline silicon, polycrystalline silicon or amorphous silicon. The process according to the invention is preferably carried out in a reaction chamber containing tungsten hexafluoride having a partial pressure of 1 to 100 Torr and an argon buffer gas having a partial pressure of about 1 atmosphere. The refractory metal layer formed typically has a thickness of about 100 to 1000
It has a thickness of angstroms. In the method of the invention, the silicon surface itself acts as a reducing agent for the metal-containing gas. For example, when using tungsten hexafluoride, the following chemical reaction occurs.

2WFa + 881 →2W +  3SiP4(2
)レーザ・ビーム誘起化学蒸着法において、反応は数秒
ないし数ミリ秒という短い時間にわたって起こるのが通
例であるが、この時間はレーザ中ビームの走査速度およ
びスポット寸法によって制御される。また、堆積条件は
レーザ出力、走査速度およびガス圧を変化させることに
よって調節することができる。
2WFa + 881 → 2W + 3SiP4 (2
) In laser beam-induced chemical vapor deposition, the reaction typically occurs over a short period of time, from a few seconds to a few milliseconds, which is controlled by the scanning speed of the beam in the laser and the spot size. Additionally, deposition conditions can be adjusted by varying laser power, scanning speed, and gas pressure.

本発明の目的の1つは、シリコン表面上に耐火金属の線
を直接に書込むための方法を提供することにある。
One of the objects of the invention is to provide a method for writing refractory metal lines directly onto a silicon surface.

また、電気回路チップ上に金属の相互接続線を随意にお
よび注文により形成するための方法を提供することも本
発明の目的の1つである。
It is also an object of the present invention to provide a method for optionally and custom forming metal interconnect lines on electrical circuit chips.

更にまた、超大規模集積回路チップおよび液晶ディスプ
レイの製造を含めた各種の半導体製造プロセスにおける
歩留りを向」ニさせるための方法を提供することも本発
明の目的の1つである。
It is a further object of the present invention to provide a method for improving yield in various semiconductor manufacturing processes, including the manufacture of very large scale integrated circuit chips and liquid crystal displays.

更にまた、電子回路実装用途に役立つ相互接続部の形成
方法を提供することも本発明の目的の1つである。
It is also an object of the present invention to provide a method of forming interconnects useful in electronic circuit packaging applications.

更にまた、半導体チップ・マスクを補正するための方法
を提供することも本発明の目的の1つである。
Furthermore, it is an object of the present invention to provide a method for correcting a semiconductor chip mask.

更にまた、ウェーハやチップ・マスクの欠陥の補正手段
を提供し、それにより半導体製造プロセスの歩留りを向
」二させることも本発明の目的の1つである。
Furthermore, it is another object of the present invention to provide a means for correcting defects in wafers and chip masks, thereby improving the yield of semiconductor manufacturing processes.

本発明の要旨は前記特許請求の範囲に具体的に示されて
いるが、本発明の構成や実施方法並びに追加の目的や利
点は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読むこと
によって最も良く理解されよう。
Although the gist of the present invention is specifically set forth in the claims, the structure and method of carrying out the present invention as well as additional objects and advantages can be best understood by reading the following description with reference to the accompanying drawings. It will be well understood.

発明の詳細な説明 レーザによって誘起される微量化学反応を用いて電子材
料の加工および装置の製造を行うためには、基本的(と
2つの方式が存在する。すなわち、第1はレーザ輻射線
によって直接に引起こされる熱分解または光分解反応に
基づく堆積法であり、また第2はレーザ輻射線により表
面条件を変化させることに基づく堆積法である。後者の
方法としては、たとえば、レーザ輻射線により触媒反応
または核生成障壁を変化させることによって膜の生成を
促進または抑制する方法が挙げられる。本出願に記載す
る方法は、電磁輻射線の集束ビーム(特にレーザによっ
て発生される電磁輻射線の集束ビーム)によって誘起さ
れる熱分解反応を利用するものである。本発明の好適な
実施の態様においては、シリコン表面による六フッ化タ
ングステンの還元反応が使用されるが、かかる還元反応
は集束レーザ・ビームを用いた局部的な加熱によって誘
起される。かかるレーザ・ビームのスポット寸法は典型
的には約10乃至20ミクロンの幅を有する。このよう
な熱分解反応は局部温度に強く依存するから、反応速度
は集束レーザ・ビームによって生じるような非線形温度
条件によって大きな影響を受ける。たとえば、入射ビー
ムによって誘起される温度分布がガウス分布である場合
には、実際に形成される線の幅はビーム幅それ自体より
も顕著に小さくなることがわかる。たとえば、ガウス分
布を示すビームによって誘起される温度分布は次式によ
って表わすことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION There are two basic approaches to fabricating electronic materials and devices using laser-induced microchemical reactions: One is a deposition method based on directly induced pyrolytic or photolytic reactions, and the second is a deposition method based on changing the surface conditions by means of laser radiation. methods of promoting or suppressing film formation by altering the catalytic reaction or nucleation barrier. In a preferred embodiment of the present invention, a reduction reaction of tungsten hexafluoride by a silicon surface is used; - Induced by localized heating using a laser beam, the spot size of such a laser beam typically having a width of about 10 to 20 microns, since such pyrolysis reactions are strongly dependent on local temperature. , the reaction rate is strongly influenced by nonlinear temperature conditions such as those caused by a focused laser beam. For example, if the temperature distribution induced by the incident beam is Gaussian, the width of the line actually formed is It can be seen that the width is significantly smaller than the width itself.For example, the temperature distribution induced by a beam exhibiting a Gaussian distribution can be expressed by:

1 (r) −1(、exp(−0,5r2/ro 2
)   (3)式中、r□はビームの固有幅である。こ
のように温度が高度の非線形分布を示し、かつ反応速度
が温度に依存する結果、10ミクロンより顕著に小さい
線幅が得られることになる。
1 (r) −1(, exp(−0,5r2/ro 2
) (3) where r□ is the characteristic width of the beam. This highly nonlinear distribution of temperature and temperature dependence of reaction rate results in linewidths significantly less than 10 microns.

ミクロン寸法の熱源によって誘起されるような微量化学
法において見られるもう1つの興味深い特性は、得られ
る反応体流速(flux)が増加することである。気体
一固体界面における不均一系反応の反応速度は、一般に
、反応体の拡散および(または)生成物の拡散あるいは
固体表面における反応速度によって制限される。高圧下
で反応域内に流れ込む反応体の流束は、反応域の寸法が
気体の拡散距離に比べて小さい値に減少するほど増加す
る。それに対し、広範囲にわたって加熱された表面に関
しては、高圧下における反応体の流束は気相拡散によっ
て制限されるのが通例である。
Another interesting property found in microchemical processes, such as those induced by micron-sized heat sources, is the increased reactant flux obtained. The reaction rate of a heterogeneous reaction at a gas-solid interface is generally limited by the diffusion of reactants and/or products or the reaction rate at the solid surface. The flux of reactants flowing into the reaction zone under high pressure increases as the dimensions of the reaction zone are reduced to small values compared to the gas diffusion length. In contrast, for extensively heated surfaces, the flux of reactants under high pressure is typically limited by gas phase diffusion.

幾何学的寸法の考察かられかる通り、集束レーザ・ビー
ムによって誘起される微量化学法における正味の反応速
度は炉内加熱のごとく拡散によって制限される場合に見
られる反応速度に比べて数桁も早くなることがある。た
とえば、ガウス分布を示す直径10ミクロンの集束ビー
ムに関しては、100トルの圧力下でI X 10 ”
cm’ 9sec−’の反応体流束が得られる。しかる
に、ガウス分布を示す直径1ミリメートルのビームに関
しては、反応体流束は1×1019cITl−2・5e
C−1ニまで減少する。それ故、本発明の方法は毎秒数
センチメートル程度の急速な線書込み速度を実現し得る
ことがわかる。生産ラインの処理能力を考えると、この
ようなパラメータは重要なものである。
Geometrical considerations indicate that the net reaction rate in microchemistry induced by a focused laser beam is several orders of magnitude higher than that observed when diffusion is limited, such as in furnace heating. It can be early. For example, for a focused beam of 10 microns in diameter exhibiting a Gaussian distribution, I x 10'' under a pressure of 100 Torr.
A reactant flux of cm' 9 sec-' is obtained. However, for a 1 mm diameter beam exhibiting a Gaussian distribution, the reactant flux is 1 x 1019 cITl-2 5e
It decreases to C-1D. It can therefore be seen that the method of the present invention can achieve rapid line writing speeds on the order of a few centimeters per second. These parameters are important when considering the throughput of the production line.

以下、第1A乃至IE図を参照しながら本発明の実施の
一態様を説明しよう。先ず第1A図には、耐火金属の導
体または線によって接続すべき金属の島状部またはスト
リップのような導電性要素11および12が示されてい
る。かかる導電性要素11および12は、通例、基板1
0として図示されている集積回路チップまたは類似の装
置上に形成された金属パターンの一部として存在してい
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1E. First, FIG. 1A shows conductive elements 11 and 12, such as metal islands or strips, to be connected by refractory metal conductors or wires. Such electrically conductive elements 11 and 12 typically
0 as part of a metal pattern formed on an integrated circuit chip or similar device.

導電性要素11および12は同一平面内に存在するもの
として図示されているが、本発明の目的からすれば、本
明細書中に記載する方法はそのような状況にのみ限定さ
れるわけではないことを理解するのが重要である。本発
明の実施の一態様に従えば、第1A図に示された構造物
上にシリコン層15が設置される。かかるシリコン層1
5は、結晶質シリコン、多結晶質シリコンまたは非晶質
シリコンから成り得る。とは言え、低い処理温度が一般
に望ましいという理由により、シリコン層15は結晶質
シリコンよりも非晶質シリコンまたは多結晶質シリコン
から成るのが普通である。なぜなら、結晶質シリコンは
より高い温度下における処理を必要とするのが通例だか
らである。
Although conductive elements 11 and 12 are illustrated as being in the same plane, for purposes of the present invention, the methods described herein are not limited to such a situation. It is important to understand that. According to one embodiment of the invention, a silicon layer 15 is placed over the structure shown in FIG. 1A. Such a silicon layer 1
5 can be made of crystalline silicon, polycrystalline silicon or amorphous silicon. However, silicon layer 15 typically comprises amorphous or polycrystalline silicon rather than crystalline silicon because lower processing temperatures are generally desirable. This is because crystalline silicon typically requires processing at higher temperatures.

次に第1C図を参照しながら本発明の方法の実施の一態
様を説明すれば、集束レーザ・ビーム18が図示のごと
くに点AおよびBの間を移動する。
Referring now to FIG. 1C, one embodiment of the method of the present invention will be described in which a focused laser beam 18 is moved between points A and B as shown.

その結果、シリコン層15はレーザ・ビームによって誘
起された局部的な加熱を受けることになる。
As a result, silicon layer 15 is subjected to localized heating induced by the laser beam.

反応性の気体状耐火金属化合物から成る雰囲気中におい
て加熱が行われる結果、シリコン層15中の加熱された
シリコンは前述の式(2)に従って反応する。レーザ・
ビームの移動経路に沿ったシリコン層の部分はタングス
テンに転化され、それと同時に気体状の四フッ化シリコ
ンが生成される。
As a result of the heating in an atmosphere of a reactive gaseous refractory metal compound, the heated silicon in silicon layer 15 reacts according to equation (2) above. laser·
A portion of the silicon layer along the path of the beam is converted to tungsten, and at the same time gaseous silicon tetrafluoride is produced.

なお、六フッ化モリブデンを同様に使用してモリブデン
を堆積させ得ることも理解すべきである。
It should also be understood that molybdenum hexafluoride can be similarly used to deposit molybdenum.

第1C図にはまた、レーザ・ビーム18の左方の材料1
6は本発明に従って既に転化済みであるが、レーザ・ビ
ーム18の右方(かつ点Bの左方)の材料はまだ処理さ
れていないことも示されている。
FIG. 1C also shows material 1 to the left of laser beam 18.
It is also shown that material to the right of laser beam 18 (and to the left of point B) has not yet been processed, although 6 has already been converted according to the invention.

次の第1D図には、レーザ書込み工程の終了時における
基板の状態が示されている。次いで、たとえばKOH溶
液中におけるエツチングによって未転化の非晶質シリコ
ンを除去することができる。
The following Figure 1D shows the state of the substrate at the end of the laser writing process. The unconverted amorphous silicon can then be removed, for example, by etching in a KOH solution.

その結果として得られた構造物が第1E図に示されてい
る。
The resulting structure is shown in Figure 1E.

−15一 本発明の一実施例について述べれば、50トルの分圧を
有する六フッ化タングステンおよび約1気圧の分圧を有
する不活性のアルゴン緩衝ガスを含んだ反応室内におい
て、約5ワツトの出力および約20ミクロンのスポット
寸法を有する集束したアルゴン・レーザ・ビームで結晶
質シリコン表面を走査することにより、1ミクロンの最
小線幅を持つ微細なタングステン線が毎秒数センチメー
トルの速度で形成された。形成されたタングステン線の
抵抗率は1ミリオーム・センチメートル未満であった。
In one embodiment of the present invention, approximately 5 Watts of tungsten hexafluoride is applied in a reaction chamber containing tungsten hexafluoride having a partial pressure of 50 Torr and an inert argon buffer gas having a partial pressure of approximately 1 atmosphere. By scanning a crystalline silicon surface with a focused argon laser beam with a power output and a spot size of about 20 microns, fine tungsten lines with a minimum linewidth of 1 micron are formed at a speed of several centimeters per second. Ta. The resistivity of the tungsten wire formed was less than 1 milliohm-cm.

本発明の方法の別の実施例においては、50トルの分圧
を有する六フッ化タングステンおよび1気圧の分圧を有
するアルゴン・ガスを含んだ反応室内において、二酸化
シリコン基板上に設置された非晶質シリコン層上に約1
00ナノメートル以上の厚さを持つタングステン膜が形
成された。なお、CWレーザ、YAGレーザおよびパル
ス式周波数逓倍YAGレーザのいずれを使用することも
できる。
In another embodiment of the method of the present invention, a nonwoven fabric is placed on a silicon dioxide substrate in a reaction chamber containing tungsten hexafluoride having a partial pressure of 50 Torr and argon gas having a partial pressure of 1 atmosphere. Approximately 1 on the crystalline silicon layer
A tungsten film with a thickness of 0.00 nanometers or more was formed. Note that any of a CW laser, a YAG laser, and a pulsed frequency-multiplied YAG laser can be used.

−16一 本発明においては、シリコン表面を約350乃至550
℃の温度に加熱することが一般に望ましい点に留意され
たい。また、ケイ化タングステンが生成される傾向があ
るため、過度に高い温度は回避すべきである点にも留意
されたい。更にまた、局部的な加熱を行うためにはレー
ザ・ビームを使用することが好ましいが、その他の集束
可能な輻射エネルギー源も使用し得ることを理解すべき
である。更にまた、本発明方法に従えば一層早い走査速
度も可能であることを理解すべきである。
-16 In the present invention, the silicon surface is approximately 350 to 550
It should be noted that heating to a temperature of 0.degree. C. is generally desirable. It should also be noted that excessively high temperatures should be avoided as they tend to form tungsten silicide. Furthermore, while it is preferred to use a laser beam to provide localized heating, it should be understood that other sources of focusable radiant energy may also be used. Furthermore, it should be understood that even faster scanning speeds are possible in accordance with the method of the present invention.

上記の説明から理解される通り、本発明の方法に従えば
、シリコン表面上にミクロン寸法の耐火金属の線を比較
的早い速度で直接に書込むことができる。また、本発明
は高い解像度をもたらすと共に、化学反応速度の非線形
温度依存性の利用によって幅の狭い線を作ることも理解
されよう。更にまた、本発明の方法は各種の不純物によ
る汚染なしに適度の電気抵抗率を持った細い線を書込む
ための手段を提供することも理解されよう。本発明によ
ればまた、集積回路中において高低差のある箇所を横断
する必要がある場合でも導電性の線 □を形成し得る。
As can be seen from the above description, according to the method of the present invention, micron-sized lines of refractory metal can be written directly onto a silicon surface at relatively high speeds. It will also be appreciated that the present invention provides high resolution and creates narrow lines by exploiting the non-linear temperature dependence of chemical reaction rates. Furthermore, it will be appreciated that the method of the present invention provides a means for writing thin lines of moderate electrical resistivity without contamination by various impurities. According to the present invention, conductive lines □ can also be formed even when it is necessary to traverse locations with different heights in an integrated circuit.

要するに、本発明の方法によれば前記の目的が全て達成
される。
In summary, the method of the invention achieves all of the above objectives.

以上特定の好適な実施の態様に関連して本発明の詳細な
説明したが、様々な変形や変更を加え得ることは当業者
にとって自明であろう。したがって特許請求の範囲は、
本発明の精神および範囲から逸脱しない限り、かかる変
形や変更の全てを包括するものと理解されたい。
Although the present invention has been described in detail in connection with specific preferred embodiments, it will be obvious to those skilled in the art that various modifications and changes may be made thereto. Therefore, the scope of the claims is:
It is to be understood that the invention is intended to cover all such variations and modifications as do not depart from the spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1A図は本発明の方法に従って導電性材料により電気
的に接続すべき1対の金属構造物を有する基板の断面図
、第1B図は多結晶質シリコン層または非晶質シリコン
層を付加した第1A図の基板の断面図、第1C図は左方
の点Aから右方の点Bに向かって移動する電磁輻射線の
集束ビームの使用により本発明の方法に従って処理され
ている第1B図の基板の断面図、第1D図は集束ビーム
が所望の書込み距離を移動し終った後における第1C図
の基板の断面図、そして第1E図は残留するシリコンを
たとえば選択的エツチングによって除去した後に得られ
る構造物を示す第1D図の基板の断面図である。 図中、10は基板、11および12は金属の導電性要素
、15はシリコン層、16は耐火金属の線、そして18
は電磁輻射線の集束ビームを表わす。
FIG. 1A is a cross-sectional view of a substrate with a pair of metal structures to be electrically connected by a conductive material according to the method of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a substrate with a polycrystalline silicon layer or an amorphous silicon layer added. FIG. 1C is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 1A, FIG. 1D is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 1C after the focused beam has traveled the desired writing distance, and FIG. 1E is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 1D is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 1D showing the resulting structure; FIG. In the figure, 10 is a substrate, 11 and 12 are metal conductive elements, 15 is a silicon layer, 16 is a refractory metal wire, and 18
represents a focused beam of electromagnetic radiation.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、シリコン表面に耐火金属を堆積させる方法において
、 (a)シリコンによって還元され得る少なくとも1種の
気体状耐火金属化合物の雰囲気中に前記シリコン表面を
配置し、次いで (b)電磁輻射線の集束ビームによって規定の経路に沿
って前記雰囲気中の前記シリコン表面を前記耐火金属化
合物の表面還元が開始するのに十分な温度にまで加熱し
、それにより前記耐火金属を還元して前記シリコン表面
中のシリコンの少なくとも一部と置換させて堆積させる
工程を有することを特徴とする方法。 2、前記シリコン表面が結晶質シリコン、多結晶質シリ
コンおよび非晶質シリコンの中から選ばれた材料から成
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記加熱工程が集束レーザ・ビームによって実施さ
れる特許請求の範囲第1項記載の方法。 4、前記レーザ・ビームがYAGレーザによって発生さ
れる特許請求の範囲第3項記載の方法。 5、前記レーザ・ビームが直径約20ミクロンのスポッ
トを成すように集束される特許請求の範囲第3項記載の
方法。 6、前記気体状耐火金属化合物が六フッ化タングステン
および六フッ化モリブデンから成る群より選ばれる特許
請求の範囲第1項記載の方法。 7、前記気体状耐火金属化合物が約1乃至100トルの
分圧で存在する特許請求の範囲第1項記載の方法。 8、前記気体状耐火金属化合物が約100トルの分圧で
存在する特許請求の範囲第7項記載の方法。 9、前記シリコン表面が約350乃至550℃の温度に
加熱される特許請求の範囲第1項記載の方法。 10、前記温度が耐火金属ケイ化物の生成を開始させる
には不十分な温度である特許請求の範囲第1項記載の方
法。 11、前記シリコン表面を包囲する前記雰囲気が不活性
の緩衝ガスを含有している特許請求の範囲第1項記載の
方法。 12、前記緩衝ガスがアルゴンから成る特許請求の範囲
第11項記載の方法。 13、前記アルゴンが約1気圧の分圧で存在する特許請
求の範囲第12項記載の方法。 14、基板上に配置された電気導体同士を電気的に接続
する方法において、 (a)前記基板および前記導体を被覆するようにシリコ
ン層を配置してシリコン表面を形成し、 (b)被覆済みの前記基板を少なくとも1種の気体状耐
火金属化合物を含む雰囲気中に配置し、次いで (c)前記導体間における規定の経路に沿って電磁輻射
線の集束ビームによって前記雰囲気中の前記シリコン表
面を前記耐火金属化合物の表面還元が開始するのに十分
な温度にまで加熱して、それにより前記耐火金属から成
る導電路を前記導体間に形成する工程を有することを特
徴とする方法。 15、前記シリコン層から未反応のシリコンを除去する
工程を含む特許請求の範囲第14項記載の方法。
Claims: 1. A method for depositing a refractory metal on a silicon surface, comprising: (a) placing the silicon surface in an atmosphere of at least one gaseous refractory metal compound that can be reduced by silicon, and then (b) ) heating the silicon surface in the atmosphere along a defined path with a focused beam of electromagnetic radiation to a temperature sufficient to initiate surface reduction of the refractory metal compound, thereby reducing the refractory metal; A method comprising the step of depositing silicon to replace at least a portion of silicon in the silicon surface. 2. The method of claim 1, wherein the silicon surface is made of a material selected from crystalline silicon, polycrystalline silicon and amorphous silicon. 3. The method of claim 1, wherein said heating step is carried out by a focused laser beam. 4. The method of claim 3, wherein the laser beam is generated by a YAG laser. 5. The method of claim 3, wherein the laser beam is focused to a spot about 20 microns in diameter. 6. The method of claim 1, wherein said gaseous refractory metal compound is selected from the group consisting of tungsten hexafluoride and molybdenum hexafluoride. 7. The method of claim 1, wherein said gaseous refractory metal compound is present at a partial pressure of about 1 to 100 torr. 8. The method of claim 7, wherein said gaseous refractory metal compound is present at a partial pressure of about 100 Torr. 9. The method of claim 1, wherein the silicon surface is heated to a temperature of about 350-550°C. 10. The method of claim 1, wherein said temperature is insufficient to initiate refractory metal silicide formation. 11. The method of claim 1, wherein the atmosphere surrounding the silicon surface contains an inert buffer gas. 12. The method of claim 11, wherein said buffer gas comprises argon. 13. The method of claim 12, wherein said argon is present at a partial pressure of about 1 atmosphere. 14. In a method for electrically connecting electrical conductors arranged on a substrate, (a) a silicon layer is arranged to cover the substrate and the conductor to form a silicon surface; (b) already covered. (c) disposing the silicon surface in the atmosphere by a focused beam of electromagnetic radiation along a defined path between the conductors; A method comprising the step of heating the refractory metal compound to a temperature sufficient to initiate surface reduction, thereby forming a conductive path of the refractory metal between the conductors. 15. The method according to claim 14, further comprising the step of removing unreacted silicon from the silicon layer.
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JPS60245227A (en) * 1984-05-21 1985-12-05 Seiko Instr & Electronics Ltd Pattern film forming method

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