JPWO2004051726A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2004051726A1 JPWO2004051726A1 JP2004556872A JP2004556872A JPWO2004051726A1 JP WO2004051726 A1 JPWO2004051726 A1 JP WO2004051726A1 JP 2004556872 A JP2004556872 A JP 2004556872A JP 2004556872 A JP2004556872 A JP 2004556872A JP WO2004051726 A1 JPWO2004051726 A1 JP WO2004051726A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nanomaterial
- semiconductor device
- wiring
- metal
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 106
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 75
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 75
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 37
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 34
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 23
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 claims 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 abstract description 71
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 abstract description 71
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 15
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 105
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 28
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 26
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 19
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 18
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 12
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 7
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002116 nanohorn Substances 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- -1 Cu and Al Chemical class 0.000 description 2
- 229910017770 Cu—Ag Inorganic materials 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 229910017944 Ag—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018182 Al—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/288—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a liquid, e.g. electrolytic deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- 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
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- 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
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76871—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
- H01L21/76876—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers for deposition from the gas phase, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- 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
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- 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
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/53204—Conductive materials
- H01L23/53276—Conductive materials containing carbon, e.g. fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/10—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
- H01L2221/1068—Formation and after-treatment of conductors
- H01L2221/1094—Conducting structures comprising nanotubes or nanowires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
(1)配線、接続プラグの抵抗値の増大
(2)増大した電流密度によるメタルイオンのエレクトロマイグレーション
(3)プロセス中に受ける熱サイクルや動作中の発熱等によるストレスマイグレーション
が深刻化してきた。エレクトロマイグレーションおよびストレスマイグレーションにより金属配線および接続プラグの抵抗の経時変化や、断線といった問題が発生する。
エレクトロマイグレーションにより配線が断線することを防止するために、低抵抗であるがマイグレーションに弱い配線材料A(例えばCuやAl)と高抵抗であるがマイグレーションに強い配線材料B(例えばチタン、タングステンやそれらのシリサイド物)を組み合わせて用いる方法がある。この場合、配線材料Bの冗長効果によって配線の断線を防止できる。しかしながらこの方法は、配線には有効ではあるが、配線プラグには有効ではない。また、配線においては断線には至らないものの、配線抵抗が増大する問題がある。さらに、ストレスマイグレーションに対しては有効でない。
これに対して、エレクトロマイグレーションに対して耐性のあるカーボンナノチューブを接続プラグに用いた半導体素子が提案されている(ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス誌 第41巻、ページ4370−4374、2002年)。
この例は、ビアホール中にカーボンナノチューブを形成し、上部配線層と下部配線層間を繋ぐ接続プラグとしている。5×30ミクロンメートル四方のビアホール中にカーボンナノチューブが1000本程度形成されている。
カーボンナノチューブはマイグレーション耐性が高く容易にマイグレーションが生じないことが知られている。
配線材料を組み合わせる方法では、接続プラグにおけるエレクトロマイグレーションによるボイド(空孔)の発生を防ぐことができない。また、配線においては、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションによって、一部の配線が切れることによる抵抗変化は免れない。
しかしながら、多層カーボンナノチューブが金属的な性質をもち、抵抗が低いにもかかわらず多層カーボンナノチューブを用いた接続プラグは、抵抗値が高い。理由は、カーボンナノチューブと金属配線との間の接触抵抗が大きく、カーボンナノチューブの抵抗が小さくとも、接触抵抗によって接続プラグの抵抗が大きくなることが原因である。
本発明は、微細化しても抵抗値が低く、エレクトロマイグレーションおよびストレスマイグレーションを生じない高い信頼性をもつ半導体装置の配線構造およびその製造方法を提供することにある。
更に第3図は、本発明の第2の実施の形態であるシングルダマシン法による配線構造を示す模式的な断面図であり、第4図は、本発明の第2の実施の形態であるシングルダマシン法による配線の製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図であり、更に、第5図は、本発明の第2の実施の形態であるシングルダマシン法による接続プラグの構造を示す模式的な断面図である。更に、第6図は、本発明の第2の実施の形態であるシングルダマシン法による接続プラグの製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
また、第7図は、本発明の第3の実施形態であるデュアルダマシン法による配線及び接続プラグを説明するための模式的な断面図であり、第8図は、本発明の第3の実施形態であるデュアルダマシン法による配線及び接続プラグの製造方法の各工程を説明するための模式的な断面図である。
以下、図中で用いている符合を説明する。
符号10は、絶縁膜を、符号11、51は、配線を、符号12、29、42、49、52は、層間絶縁膜を、符号13、28、43、48は、バリアメタル層を、符号14、24、44は、カーボンナノチューブを、符号17、55は、配線溝を、符号15、25、45は、粒子を、符号18、32、57は、シード層を、符号19、33、39、58は、金属層を、符号26、46は、接続プラグを、符号16、27、30、47、50、53は、エッチングストッパ層を、符号31、56は、ビアホールを、符号54は、ホールを、符号34、59は、第1配線層を、符号35、60は、接続プラグ層を、符号61は、第2配線層を示す。
ここでナノ材料とは、繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料またはシリコン細線である。
これらのナノ材料が基板に対して略垂直に配向している。更に、これらのナノ材料は、接続プラグ全体に配されていることが好ましく、配線の場合は、ナノ材料が、配線の上面近傍まで配されていることが好ましい。
更に、金属はMOCVD法または、メッキ法で形成されている方がボイドの点で有利である。
第1の製造方法としては、
絶縁性の基体上にナノメータサイズの金属を形成する工程と、
ナノメータサイズの金属上にナノ材料を成長させる工程と、
ナノ材料が成長した基体上に金属を堆積させる工程と、
ナノ材料を含む前記金属を配線に加工する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
第2の製造方法としては、以下の工程で製造することができる。
絶縁性の基体に溝を形成する工程と、
少なくとも前記溝の底部にナノメータサイズの金属を形成する工程と、
ナノメータサイズの金属上にナノ材料を成長させる工程と、
少なくとも前記溝を埋め込むように金属を堆積させる工程と、
ナノ材料を含む前記金属を配線に加工する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
この場合、絶縁性の基体は下層に配線あるいは半導体基板に形成された素子を有し、絶縁性の基体に形成された溝の底部の一部に下層配線あるいは素子の少なくとも一部が露出していても良い。
ナノメートルサイズの金属は前記ナノ材料を成長させる核となり、ナノメートルサイズの金属は鉄、白金、ニッケル、コバルトあるいは、ニッケルおよびコバルトのシリサイド物あるいは、酸化鉄のいずれかである。
ナノ材料は繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料または、シリコン細線である。
金属を堆積させる工程はメッキ法またはMOCVD法により金属を堆積させる方がボイドの点で有利である。
本発明の実施の形態を説明する。
金属のみからなる配線や接続プラグに過度の電流を流すと、電子流によってメタルイオンが移動する現象であるエレクトロマイグレーションが起こる。一方、メタルイオンの移動先に機械的強度が高い、例えばカーボンナノチューブのようなナノ材料が存在すると、メタルイオンの移動は抑制される。つまりエレクトロマイグレーションは抑制される。
現在の半導体素子の配線や接続プラグに使用されている金、銀、銅および、アルミのような電気抵抗の低い金属は、原子が金属結合により結合されている。これに対し、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、シリコン細線のようなナノ材料を構成する原子は、共有結合により結合している。
カーボンナノ材料の一形態で、カーボンナノチューブの先端のみが炭素塊から突出した構造をした特開2001−64004号公報に示されるカーボンナノホーン等のカーボン材料が製造・発見されている。
カーボンナノ材料は、共有結合からなり、共有結合は金属結合よりも結合力が強いために、引き離すのに大きなエネルギーが必要なため、機械強度もエレクトロンマイグレーション耐性も金属結合よりも高い。
表1は、機械強度を示すヤング率を、従来例で用いられているCuおよびAlとカーボンナノチューブとを比較したものである。
ここでカーボンナノチューブとは直径が100nm以下でアスペクト比が10以上あればよい。
シリコン細線とは、シリコンからなる直径1〜100nm、アスペクト比が10以上の繊維状の材料をいう。
この中で特に繊維状の材料は、製造時の機械的ストレスや温度ストレスにより発生する接続プラグおよび配線の破断を防ぐ働きがある。接続プラグや配線を形成する金属の中に機械的強度が高い繊維上の構造体が含まれているので、建築物における鉄筋とコンクリートの関係と同様に、繊維状構造体(鉄筋)は、金属(建物の骨組)の強度を増し、外部からの振動や熱収縮から接続プラグや配線(建物)を守る働きをする。
また、カーボンナノチューブの場合、多層カーボンナノチューブは金属的性質を示す。一方、単層カーボンナノチューブは、炭素シートの巻き方であるカイラリティを選ぶことで、金属的性質を示し、抵抗率は極めて小さくなる。
金属的性質を示す際のカーボンナノチューブの抵抗率を表1に示す。
カイラリティが異なると、単層カーボンナノチューブは、金属的性質または半導体的性質を持つようになる。現在の技術では、カイラリティを制御することは困難であるが、適当な割合で半導体的な単層カーボンナノチューブが含まれているとしても、本発明の優位性を覆すものではない。なぜなら、本発明の接続プラグおよび配線は、カーボンナノチューブと金属の混合材料から成っており、金属の部分を電流が流れることにより、抵抗増大を防ぐことができるからである。また、カーボンナノチューブの表面が金属で覆われるために、接続プラグと配線との接触抵抗を小さくできる。
本発明で用いるカーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブあるいは単層カーボンナノチューブのいずれでもよい。多層カーボンナノチューブは、CVD法によって容易に生成できる。また、細線であるがゆえの量子化の制約をうけることがないために、常に金属的な性質を持つといった利点がある。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施の形態の半導体装置における配線構造を模式的な断面図である図1を用いて説明する。
図1において、配線11は金属層39からなり、素子または配線が形成された半導体基板(図示せず)上に形成された絶縁膜10上に形成されている。配線11を構成する金属層39にはカーボンナノチューブ14が混入されている。カーボンナノチューブ14は、絶縁膜10上に形成されたニッケルからなる粒子15上に形成されている。粒子15は、カーボンナノチューブの成長の際の触媒として働き、粒子15を核としてカーボンナノチューブ14が成長している。
第1の実施の形態の半導体装置の製造方法を図2(a)から(c)を参照して用いて説明する。
(基板の形成およびカーボンナノチューブの形成)
絶縁膜10は、半導体素子が形成されたシリコン基板(図示せず)上に形成されている。
絶縁膜10は熱酸化法または、CVD法で形成された膜厚20nmの膜で、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜等からなる膜である。
次に、絶縁膜10上にスパッタ法で形成した膜厚が2〜10nmのNiを用い粒子15を形成する。
その後、該粒子15を核として粒子15上にカーボンナノチューブ14を成長させる(図2(a))。
粒子15は、ナノメートルサイズの粒状であり、金属、金属シリサイド、金属酸化物が使用できる。ニッケル以外にも鉄、白金、コバルトあるいは、コバルトおよびニッケルのシリサイド物あるいは、酸化鉄等が知られている。
ナノメートルサイズの粒状の粒子15は、2〜10nmの膜を形成することで得られる。スパッタ法以外にも蒸着法、気相成長法であっても良い。
ここでカーボンナノチューブ14は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等に代表される繊維状のカーボンナノ材料、カーボンナノホーン、フラーレンで代表される粒子状のカーボンナノ材料及び、シリコン細線でもよい。
カーボンナノチューブは、熱CVD法あるいはプラズマCVD法により成長を行う。熱CVD法を用いるとナノチューブは絡まった状態になる傾向がある。配線の強度を高めるには、ナノチューブは絡まった状態である方が有利である。
一方、プラズマCVD法を用いるとカーボンナノチューブを基板に対して垂直に配向させることもできる。
プラズマCVD法による成長条件を以下に例示する。
プロセスガス:アセチレンとアンモニアの混合ガス
ガス圧:3から20Torr
基板温度:400度から500度
DCパワー:100から200W
熱CVD法による成長条件を以下に例示する。
プロセスガス:メタン
ガス圧:0.1から1気圧
成長温度:500から800度
(配線の形成)
金属層39としてAl系合金であるAl−Cu合金(Cu5%)をスパッタ法により膜厚600nmで絶縁膜10上に堆積させた(図2(b))。
金属層39は、Al、Cu、Ag、Al系合金(例えば、Al−Si、Al−Si−Cu等)、Cu系合金(Cu−Ag等)等がある。スパッタ法以外にもメッキ法。MOCVD(有機金属化学気相成長)法であってもかまわない。
カーボンナノチューブの密度と金属層39を堆積する際のボイドの発生頻度とは相関があり、密度が高い程ボイドの発生頻度は高くなる。ボイドは熱膨張によって破裂する場合があり、半導体装置の信頼性を低下させる。ボイドの生成を抑制しなければならない。
ボイドの発生を抑制するには、(1)カーボンナノチューブを垂直に配向させる方法と(2)カーボンナノチューブの密度を下げる方法がある。(1)と(2)を併用してもよい。
カーボンナノチューブの密度は、Niの膜厚などを変えることにより制御できる。例えば、ニッケルの膜厚を薄くすればカーボンナノチューブの密度は低くなる。
最後に、公知のリソグラフィー技術と、エッチング技術を用いて配線11を形成する(図2(c))。
本第1の実施の形態の場合、配線中のカーボンナノチューブは、配線の上面近傍まで配されている方がストレスマイグレーション耐性は大きくなる。一方、エレクトロマイグレーションに対する耐性は、底面に略均一に配されていれば効果があるので、カーボンナノホーンのような粒状のカーボンナノ材料であってもかまわない。
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施形態は、シングルダマシン法による溝配線構造である。
図3は、シングルダマシン法による配線構造である。
シングルダマシン法による配線構造を説明する。素子または配線が形成された半導体基板(図示せず)上に形成された絶縁膜10と絶縁膜10上に形成された層間絶縁膜12及びエッチングストッパ層16が形成されている。
配線11は層間絶縁膜12及びエッチングストッパ層16に形成した溝の中に形成されている。配線11は、バリアメタル層13上に形成された粒子15と、粒子15上に成長されたカーボンナノチューブ14を有し、金属層39により埋め込まれている。
粒子15はFeまたはNi、カーボンナノチューブ14は例えばカーボンナノホーンなどのカーボンファイバーやシリコン細線などでよい。
次に図4を用いてシングルダマシン法による配線構造の製造方法を説明する。
(配線溝17の形成)
絶縁膜10と、絶縁膜10上に形成された層間絶縁膜12および、層間絶縁膜12上にプラズマCVD法で形成されたSiC(膜厚 30nm)からなるエッチングストッパ層16とが、半導体素子が形成されたシリコン基板(図示せず)上に形成されている。エッチングストッパ層16は、配線となる金属が絶縁膜中に拡散することを防止する拡散防止膜としても働く。
絶縁膜10(膜厚 300nm)はシリコン基板を熱酸化することで形成した酸化膜であっても、CVD法(化学気相法)で成膜された酸化膜、窒化膜及び、酸窒化膜であってもかまわない。
層間絶縁膜12(膜厚 600nm)は例えばCVD法で形成されたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、あるいは低誘電率で電圧耐性が高い例えば特開平2002−118169号公報に示される、ジビニルシロキサンベンゾシクロブテンのような有機物であってもかまわない。微細化に伴い配線の間隔が狭くなっているために、配線間容量を下げるために低誘電率で電圧耐性の高い有機物材料の研究が広く行われている。
エッチングストッパ層16は、層間絶縁膜よりもエッチングレートが高いものが好ましく、更に、金属原子が絶縁膜中に拡散するのを防止する拡散防止膜としても働く必要があり、SiC以外にシリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜等が好ましい(図4(a))。
その後公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、配線溝17を形成する(図4(b))。
(バリアメタルの形成)
配線溝17を含む基板10全面にバリアメタル層13として膜厚50nmのTaをスパッタ法により成膜する(図4(c))。
バリアメタル層13は、金属原子が絶縁膜中に拡散するのを防止する膜である。Ti、TiN、またはTiとTiNの2層(Tiが下層)構造、あるいはTa、TaN、またはTaとTaNの2層(Taが下層)層構造等が好ましい。
(カーボンナノチューブの形成)
第1の実施の形態と同様に、スパッタ法で形成した膜厚が2〜10nmのNiを用い粒子15を配線溝17の底部に形成する。その後、粒子15を核として粒子15上にカーボンナノチューブを成長する。カーボンナノチューブは配線溝17からはみ出す程度(800nm程度)まで成長させる(図4(d))。
(配線の形成)
シード層18として膜厚50nmのCuをスパッタ法により形成し(図4(f))、メッキ法によってCuからなる650nmの金属層19を堆積させ、総計700nmのCu層からなる金属層をバリアメタル層13上に形成する。
シード層18の形成には、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)を用いてもよい。
金属層19をMOCVD法(有機金属化学気相成長法)で形成する場合シード層18の形成を省略してもかまわない。
メッキ法やMOCVD法は、スパッタ法よりもボイドが生じにくい。
配線11は、シード層18及び金属層19で構成される。
溝配線の場合、AlやAl系合金よりも、CuやAgあるいは、Cu系合金(Cu−Ag等)、Ag系合金(Ag−Cu等)等が用いられていることが多い。
最後に、公知のCMP法(化学機械的研磨法)によって配線溝17中以外の余分なCu層、カーボンナノチューブ、Niを削り取り、配線11を形成する。CMPでは、シリカを主成分とする研磨剤に過酸化水素を混合した研磨溶液(スラリー)を用いる(図4(g))。
シード層18は、金属層19と同一組成であっても金属層19と異なった組成であってもかまわない。
次に、下層配線と上層配線とを接続する接続プラグの構造を図面を用いて説明する。
第1層配線層34(層間絶縁膜12に形成された)に形成された配線11と接続する接続プラグ層35を提供するものである。
図5をもちいて、下層の配線11に接続する、接続プラグの構造を説明する。
図5において図3と同じものは同一番号を用いている。
尚、図5における配線11にはカーボンナノチューブを混入していないが、図3のようにカーボンナノチューブ14を混入してあっても良い。
第1配線層34は、層間絶縁膜12、配線11、バリアメタル層13、エッチングストッパ層16及び27から構成されている。
第1配線層34上の接続プラグ層35は、層間絶縁膜29、接続プラグ26、バリアメタル層28、粒子25、エッチングストッパ層30から構成されている。接続プラグ26中にはカーボンナノチューブ24が混入している。
図5には接続プラグと接続される上層配線が形成されていないが、上層配線も図4と同様な製造方法で形成できる。
接続プラグにカーボンナノチューブのような機械的強度が高く、エレクトロマイグレーション耐性の高い構造体が含まれることで、上層配線及び、下層配線にカーボンナノチューブのような機械的強度が高く、エレクトロマイグレーション耐性の高い構造体を含ませなくてもエレクトロマイグレーションは生じない。
一方、ストレスマイグレーションは、配線を構成する金属に機械的強度が高い構造体を混入させた方が効果的である。
以下、図6(a)から(g)を参照して、第2の実施の形態の配線構造の接続プラグの製造方法を説明する。
(第1配線層およびビアホールの形成)
半導体素子が形成されたシリコン基板(図示せず)上に形成された絶縁膜10と、絶縁膜10上に形成された層間絶縁膜12と該第1の層間絶縁膜12に形成された溝部に形成された配線11はバリアメタル層13と金属とからなっている。層間絶縁膜12上にエッチングストッパ層16および27が形成されている。エッチングストッパ層16上に層間絶縁膜29とエッチングストッパ層30が形成されている(図6(a))。
層間絶縁層29は層間絶縁膜12と同様に形成される。
その後公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、ビアホール31を形成する(図6(b))。
(バリアメタルの形成)
溝配線と同様にビアホール31を含む基板全面にバリアメタル層28として膜厚10から30nmのTaをスパッタ法により成膜する(図6(c))。
(カーボンナノチューブの形成)
粒子25となるNi、カーボンナノチューブ24を形成する。カーボンナノチューブはビアホール31からはみ出す程度(800nm程度)まで成長させる(図6(d))。
(配線の形成)
シード層32として膜厚30nmのCuをスパッタ法により形成し(図6(e))、メッキ法によって670nmのCuからなる金属層33を堆積させ、総計700nmのCu層をTa膜上に形成する(図6(f))。シード層およびCu層の形成には、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)を用いてもよい。最後に、従来技術であるCMP法によってビアホール中以外の余分なCu層、カーボンナノチューブ、Niを削り取り、接続プラグ26を形成する(図6(g))。
接続プラグ26は図4で説明した配線11と同様に製造できる。
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態は、配線と接続プラグとを同時に形成するデュアルダマシン法による溝配線構造について説明する。
図7をもちいてデュアルダマシン法による配線構造を説明する。
図7においても図3、図5と同じものは同一番号を用いている。
尚、図7における配線11にはカーボンナノチューブを混入していないが、図3のようにカーボンナノチューブ14が混入してあっても良い。
第1配線層59は、層間絶縁膜12、配線11、バリアメタル層13、エッチングストッパ層16及び47から構成されている。
本実施の形態は、半導体素子を含む基板(図示せず)上に形成された絶縁膜10上に、第1層配線層59、接続プラグ層60および第2配線層61を提供するものである。第1配線層59は、層間絶縁膜12、配線11、バリアメタル層13、エッチングストッパ層16及び47から構成されている。
第1配線構造上の接続プラグ層60は、層間絶縁膜49、接続プラグ46、バリアメタル層48、粒子45、エッチングストッパ層50から構成されている。接続プラグ46中にはカーボンナノチューブ44が混入している。
第2配線層61は、層間絶縁膜52、配線51、バリアメタル層48、エッチングストッパ層53から構成されている。配線51中にはカーボンナノチューブ44が混入している。
以下、図8(a)から(h)を参照して、本発明の第3の実施の形態であるデュアルダマシン法の製造方法を説明する。
(第1配線層およびビアホールの形成)
第2の実施の形態と同様な方法を用いてエッチングストッパ層47を除いた第1配線層59を形成する。
次に、膜厚30nmのSiC膜からなるエッチングストッパ層47、51、53、プラズマCVD法により膜厚600nmのシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜49、52をエッチングストッパ層47、層間絶縁膜49、エッチングストッパ層51、層間絶縁膜52、エッチングストッパ層53の順に形成する(図8(a))。
その後フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、エッチングストッパ層51、層間絶縁膜52、エッチングストッパ層53を貫通するホール54を形成する(図8(b))。
ホール54はビアホール56と同一パターンにしておく。次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、第2配線層61中に配線溝55を形成する。このとき、ホール54のパターンは層間絶縁膜49に転写されビアホール56が形成される(図8(c))。
(バリアメタルの形成)
配線溝55、ビアホール56を含む基板全面にバリアメタル層48として膜厚10から30nmのTaをスパッタ法により成膜する(図8(d))。
(カーボンナノチューブの形成)
粒子45となるNi、カーボンナノチューブ44を形成する。カーボンナノチューブ44はビアホール56からはみ出す程度(800nm程度)まで成長させる(図8(e))。
(配線及び、接続プラグの形成)
シード層57として膜厚30nmのCuをスパッタ法により形成し(図8(f))、メッキ法によって1370nmのCuからなる金属層58を堆積させ、総計1400nmのCu層をTa膜上に形成する(図8(g))。
シード層およびCu層の形成には、MOCVD法(有機金属化学気相成長法)を用いてもよい。
ボイド発生の抑制は、前述の方法で行える。
最後に、従来技術であるCMP法(化学機械的研磨法)によってビアホール55中以外の余分なCu層、カーボンナノチューブ、Niを削り取り、配線51および接続プラグ46を形成する(図8(h))。
(第4の実施の形態)
第1の実施形態からだ3の実施の形態では、配線となる溝あるいはビアの底面に、核となる粒子を形成後、該核にカーボンナノチューブを成長させ、その後、金属膜を成膜して、溝配線構造を形成していた。
本実施の形態においては、例えば、図4(c)で配線となる溝を形成し、バリアメタル層を形成後、カーボンナノ材料(単層・多層/金属的、半導体的、絶縁的カーボンナノチューブ等に代表される繊維状のナノ材料、カーボンナノホーンおよびフラーレン等に代表される粒子状のカーボンナノ材料および、シリコン細線のようなナノ材料であっても良い)を含んだメッキ液を用いたメッキ法によってカーボンナノチューブを含む配線を形成するものである。
本実施の形態の、カーボンナノチューブを含んだメッキ液を用いたメッキ法を用いることで、第1〜3の実施の形態で説明した、粒子を形成する工程、カーボンナノチューブを形成する工程を省略することができる。
メッキ液は、溝配線構造に銅を用いる場合、通常の硫酸銅系のメッキ液を用いることができる。例えば、硫酸銅0.1M、カーボンナノチューブ1.0g/L、界面活性剤を混合した溶液を用い、メッキを行う前に、カーボンナノチューブがメッキ液に十分分散するよう超音波を10分間行った後、通常の条件で電解メッキを行った。尚、超音波による分散は、メッキを行っている間、行っても良い。
メッキ液中のカーボンナノチューブの含有量は、メッキにより形成される膜の特性により要求されるカーボンナノチューブの含有量で異なるが、0.2g/L以上、好ましくは、0.5g/L以上、より好ましくは1.0g/Lである。0.2g/L以上であれば、膜中にカーボンナノチューブが分散される。上限は特に設ける必要はないが、25g/L以下、好ましくは15g/L、より好ましくは10g/L以下である。25g/L以下であれば、メッキ膜中にカーボンナノチューブが均一に分散する。
尚、本実施の形態では、銅の電解メッキを例示したが、通常メッキが行われる金・銀等の他の金属でも銅と同様に、メッキすることができる。
電解メッキ液は、特に本実施の形態に特有なメッキ液を用いる必要はなく、市販のメッキ液を用いて行うことができる。
更に、無電解メッキに対応することもできる。
本実施の形態においては、ナノ材料として、カーボンナノチューブを用いたが、単層・多層/金属的、半導体的、絶縁的カーボンナノチューブ等に代表される繊維状のナノ材料、カーボンナノフォーンおよびフラーレン等に代表される粒子状のカーボンナノ材料およびシリコン細線のようなナノ材料であっても良い。カーボンナノ材料(単層・多層/金属的、半導体的、絶縁的カーボンナノチューブ等に代表される繊維状のナノ材料、カーボンナノホーンおよびフラーレン等に代表される粒子状のカーボンナノ材料および、シリコン細線のようなナノ材料であっても良い)を含んだメッキ液を用いたメッキ法によってカーボンナノチューブを含む配線を形成すると、配線やビアとして形成される金属膜中にボイドが発生することがないという格別な効果を奏するものである。
Claims (26)
- 金属からなる接続プラグの断面に略均一にナノ材料が配置されていることを特徴とする半導体装置。
- 金属からなる配線の底面に略均一にナノ材料が形成されていることを特徴とする半導体装置。
- 前記ナノ材料が繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料またはシリコン細線である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ナノ材料が繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料またはシリコン細線である請求項2に記載の半導体装置。
- 前記ナノ材料が基板に対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ナノ材料が基板に対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記ナノ材料は、前記接続プラグ全体に配されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ナノ材料が、前記配線の上面近傍まで配されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記金属がMOCVD法または、メッキ法で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記金属がMOCVD法または、メッキ法で形成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 絶縁性の基体上にナノメータサイズの粒子を形成する工程と、
前記ナノメータサイズの粒子上にナノ材料を成長させる工程と、
前記ナノ材料が成長した基体上に金属を堆積させる工程と、
前記ナノ材料を含む前記金属を配線に加工する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 絶縁性の基体に溝を形成する工程と、
少なくとも前記溝の底部にナノメータサイズの粒子を形成する工程と、
前記ナノメータサイズの粒子上にナノ材料を成長させる工程と、
少なくとも前記溝を埋め込むように金属を堆積させる工程と、
前記ナノ材料を含む前記金属を配線に加工する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記絶縁性の基体は下層に配線あるいは半導体基板に形成された素子を有し、
前記絶縁性の基体に形成された溝の底部の一部に前記下層配線あるいは前記素子の少なくとも一部が露出していることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記ナノメートルサイズの粒子は鉄、白金、ニッケル、コバルトあるいは、ニッケルおよびコバルトのシリサイド物あるいは、酸化鉄のいずれかであることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ナノメートルサイズの粒子は鉄、白金、ニッケル、コバルトあるいは、ニッケルおよびコバルトのシリサイド物あるいは、酸化鉄のいずれかであることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ナノ材料は繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料または、シリコン細線であることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ナノ材料は繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料または、シリコン細線であることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記金属を堆積させる工程はメッキ法またはMOCVD法により金属を堆積させることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記金属を堆積させる工程はメッキ法またはMOCVD法により金属を堆積させることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記金属からなる接続プラグが、ナノ材料を含んだメッキ液を用いたメッキ法によって形成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記金属からなる配線が、ナノ材料を含んだメッキ液を用いたメッキ法によって形成されたことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 絶縁性の基体上にナノ材料を含んだメッキ液を用い、ナノ材料を含んだ金属メッキ膜を形成する工程と、
前記ナノ材料を含む前記金属メッキ膜を配線に加工する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 絶縁性の基体に溝を形成する工程と、
少なくとも前記溝を埋め込むように、ナノ材料を含んだメッキ液を用い、ナノ材料を含んだ金属メッキ膜を形成する工程と、
前記ナノ材料を含む前記金属メッキ膜を配線に加工する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記絶縁性の基体は下層に配線あるいは半導体基板に形成された素子を有し、
前記絶縁性の基体に形成された溝の底部の一部に前記下層配線あるいは前記素子の少なくとも一部が露出していることを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記ナノ材料は繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料または、シリコン細線であることを特徴とする請求項22に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ナノ材料は繊維状のカーボンナノ材料、粒子状のカーボンナノ材料または、シリコン細線であることを特徴とする請求項23に記載の半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002347753 | 2002-11-29 | ||
JP2002347753 | 2002-11-29 | ||
PCT/JP2003/015322 WO2004051726A1 (ja) | 2002-11-29 | 2003-12-01 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2004051726A1 true JPWO2004051726A1 (ja) | 2006-04-06 |
JP4683188B2 JP4683188B2 (ja) | 2011-05-11 |
Family
ID=32462892
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004556872A Expired - Lifetime JP4683188B2 (ja) | 2002-11-29 | 2003-12-01 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7518247B2 (ja) |
JP (1) | JP4683188B2 (ja) |
CN (1) | CN1720606A (ja) |
WO (1) | WO2004051726A1 (ja) |
Families Citing this family (59)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4689218B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2011-05-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
JP4026573B2 (ja) * | 2003-09-24 | 2007-12-26 | 株式会社デンソー | 電子装置を収納するパッケージの製造方法 |
US20050112791A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-05-26 | Davis Robert C. | Method and apparatus for fabricating commercially feasible and structurally robust nanotube-based nanomechanical devices |
DE10359424B4 (de) * | 2003-12-17 | 2007-08-02 | Infineon Technologies Ag | Umverdrahtungsplatte für Halbleiterbauteile mit engem Anschlussraster und Verfahren zur Herstellung derselben |
US7135773B2 (en) * | 2004-02-26 | 2006-11-14 | International Business Machines Corporation | Integrated circuit chip utilizing carbon nanotube composite interconnection vias |
JP2005277096A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Japan Science & Technology Agency | カーボンナノチューブ含有金属膜を用いてなる半導体配線とその製造方法、およびカーボンナノチューブ含有金属膜の製造方法 |
US7312155B2 (en) * | 2004-04-07 | 2007-12-25 | Intel Corporation | Forming self-aligned nano-electrodes |
JP3935479B2 (ja) * | 2004-06-23 | 2007-06-20 | キヤノン株式会社 | カーボンファイバーの製造方法及びそれを使用した電子放出素子の製造方法、電子デバイスの製造方法、画像表示装置の製造方法および、該画像表示装置を用いた情報表示再生装置 |
JP5374801B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2013-12-25 | 富士通株式会社 | 炭素元素からなる線状構造物質の形成体及び形成方法 |
JP2006080170A (ja) | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Hitachi Cable Ltd | Cnt入り配線材の製造方法およびスパッタリング用ターゲット材 |
JP2006108210A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-04-20 | Fujitsu Ltd | 配線接続構造およびその形成方法 |
TW200631111A (en) * | 2004-11-04 | 2006-09-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Nanotube-based circuit connection approach |
US7989349B2 (en) | 2005-04-15 | 2011-08-02 | Micron Technology, Inc. | Methods of manufacturing nanotubes having controlled characteristics |
JP5009511B2 (ja) * | 2005-06-06 | 2012-08-22 | 富士通株式会社 | 電気的接続構造、その製造方法および半導体集積回路装置 |
US20060281306A1 (en) * | 2005-06-08 | 2006-12-14 | Florian Gstrein | Carbon nanotube interconnect contacts |
US7777291B2 (en) | 2005-08-26 | 2010-08-17 | Smoltek Ab | Integrated circuits having interconnects and heat dissipators based on nanostructures |
TWI298520B (en) * | 2005-09-12 | 2008-07-01 | Ind Tech Res Inst | Method of making an electroplated interconnection wire of a composite of metal and carbon nanotubes |
CN100431106C (zh) * | 2005-09-26 | 2008-11-05 | 财团法人工业技术研究院 | 形成纳米碳管与金属复合材料的电镀互连导线的方法 |
JP4855757B2 (ja) * | 2005-10-19 | 2012-01-18 | 富士通株式会社 | カーボンナノチューブパッド及び電子デバイス |
KR100721020B1 (ko) * | 2006-01-20 | 2007-05-23 | 삼성전자주식회사 | 콘택 구조체를 포함하는 반도체 소자 및 그 형성 방법 |
US7713858B2 (en) | 2006-03-31 | 2010-05-11 | Intel Corporation | Carbon nanotube-solder composite structures for interconnects, process of making same, packages containing same, and systems containing same |
US8399772B2 (en) | 2006-09-04 | 2013-03-19 | Nxp B.V. | Control of carbon nanostructure growth in an interconnect structure |
DE102006043163B4 (de) * | 2006-09-14 | 2016-03-31 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterschaltungsanordnungen |
US8174084B2 (en) * | 2006-09-19 | 2012-05-08 | Intel Corporation | Stress sensor for in-situ measurement of package-induced stress in semiconductor devices |
JP5055929B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-10-24 | 富士通株式会社 | 電子デバイスの製造方法 |
JP5168984B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-03-27 | 富士通株式会社 | カーボンナノチューブ金属複合材料によるデバイス構造 |
JP5181512B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2013-04-10 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 電子デバイスの製造方法 |
JP4364253B2 (ja) | 2007-04-05 | 2009-11-11 | 株式会社東芝 | 配線、電子装置及び電子装置の製造方法 |
KR100827524B1 (ko) * | 2007-04-06 | 2008-05-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 제조 방법 |
JP5273050B2 (ja) * | 2007-09-07 | 2013-08-28 | 日本電気株式会社 | スイッチング素子及びその製造方法 |
CN101827782B (zh) | 2007-09-12 | 2014-12-10 | 斯莫特克有限公司 | 使用纳米结构连接和粘接相邻层 |
JP2009117591A (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-28 | Panasonic Corp | 配線構造及びその形成方法 |
US8299605B2 (en) * | 2007-11-14 | 2012-10-30 | International Business Machines Corporation | Carbon nanotube structures for enhancement of thermal dissipation from semiconductor modules |
US8283786B2 (en) * | 2007-12-21 | 2012-10-09 | Advanced Micro Devices, Inc. | Integrated circuit system with contact integration |
KR101638463B1 (ko) | 2008-02-25 | 2016-07-11 | 스몰텍 에이비 | 나노구조 프로세싱을 위한 도전성 보조층의 증착과 선택적 제거 |
US20090294966A1 (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-03 | Unidym, Inc. | Carbon nanotubes as interconnects in integrated circuits and method of fabrication |
US7858506B2 (en) | 2008-06-18 | 2010-12-28 | Micron Technology, Inc. | Diodes, and methods of forming diodes |
US20100224998A1 (en) * | 2008-06-26 | 2010-09-09 | Carben Semicon Limited | Integrated Circuit with Ribtan Interconnects |
US8531042B2 (en) * | 2009-06-30 | 2013-09-10 | Oracle America, Inc. | Technique for fabricating microsprings on non-planar surfaces |
US9099537B2 (en) * | 2009-08-28 | 2015-08-04 | International Business Machines Corporation | Selective nanotube growth inside vias using an ion beam |
WO2011062072A1 (ja) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | 株式会社 村田製作所 | 電子デバイス |
JP2011204769A (ja) * | 2010-03-24 | 2011-10-13 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2010263227A (ja) * | 2010-06-16 | 2010-11-18 | Fujitsu Ltd | 電気的接続構造の製造方法 |
EP2541581A1 (en) * | 2011-06-29 | 2013-01-02 | Khalid Waqas | Device comprising nanostructures and method of manufacturing thereof |
US8716863B2 (en) * | 2011-07-13 | 2014-05-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Structure and method for high performance interconnect |
US20130047348A1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Charles Robert Smith | Method and Kit For Depilation |
CN102403304B (zh) * | 2011-12-06 | 2016-03-16 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种互连结构及其制作方法 |
US8865604B2 (en) * | 2012-09-17 | 2014-10-21 | The Boeing Company | Bulk carbon nanotube and metallic composites and method of fabricating |
JP5624600B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2014-11-12 | 株式会社東芝 | 配線及び半導体装置の製造方法 |
US9406888B2 (en) * | 2013-08-07 | 2016-08-02 | GlobalFoundries, Inc. | Carbon nanotube device |
JP2016012799A (ja) | 2014-06-27 | 2016-01-21 | Tdk株式会社 | 高周波伝送線路、アンテナ及び電子回路基板 |
JP2016012448A (ja) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | Tdk株式会社 | 導電線 |
JP2016012798A (ja) | 2014-06-27 | 2016-01-21 | Tdk株式会社 | 高周波伝送線路、アンテナ及び電子回路基板 |
RU2593415C1 (ru) * | 2015-07-15 | 2016-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) | Способ изготовления межсоединений полупроводниковых приборов |
RU2593416C1 (ru) * | 2015-07-15 | 2016-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) | Способ изготовления межсоединений полупроводниковых приборов |
CN105070767B (zh) * | 2015-08-05 | 2018-04-20 | 西安电子科技大学 | 一种基于碳基复合电极的高温SiC JFET器件 |
US9994741B2 (en) * | 2015-12-13 | 2018-06-12 | International Business Machines Corporation | Enhanced adhesive materials and processes for 3D applications |
CN106910687B (zh) * | 2015-12-23 | 2019-11-26 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 垂直真空密封碳纳米管场效应晶体管及其制造方法 |
US10141528B1 (en) | 2017-05-23 | 2018-11-27 | International Business Machines Corporation | Enhancing drive current and increasing device yield in n-type carbon nanotube field effect transistors |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003523608A (ja) * | 2000-02-16 | 2003-08-05 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | カーボンナノチューブからなる電気的に導電性の接続を有する電子部品とその製造方法 |
JP2004006864A (ja) * | 2002-05-10 | 2004-01-08 | Texas Instruments Inc | 集積回路内の半導体デバイスおよびその構成方法 |
JP2004067485A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カーボンナノチューブの導電性改善方法 |
JP2004076031A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 電解めっき用めっき浴及び複合めっき用めっき浴並びにこれらの製造方法 |
JP2004087510A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-03-18 | Fujitsu Ltd | 炭素元素線状構造体を用いた電子デバイス及びその製造方法 |
JP2004156074A (ja) * | 2002-11-01 | 2004-06-03 | Univ Shinshu | めっき構造物とその製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02222148A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Yamaha Corp | 半導体装置 |
KR0148325B1 (ko) | 1995-03-04 | 1998-12-01 | 김주용 | 반도체 소자의 금속 배선 형성방법 |
US5913147A (en) * | 1997-01-21 | 1999-06-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for fabricating copper-aluminum metallization |
JP3363759B2 (ja) | 1997-11-07 | 2003-01-08 | キヤノン株式会社 | カーボンナノチューブデバイスおよびその製造方法 |
KR20000074609A (ko) * | 1999-05-24 | 2000-12-15 | 김순택 | 카본 나노 튜브를 이용한 전계 방출 어레이 및 그 제조방법 |
JP4403618B2 (ja) | 1999-12-21 | 2010-01-27 | パナソニック株式会社 | カーボンナノチューブの製造方法 |
JP3730476B2 (ja) | 2000-03-31 | 2006-01-05 | 株式会社東芝 | 電界放出型冷陰極及びその製造方法 |
JP2002008523A (ja) | 2000-06-22 | 2002-01-11 | Hitachi Ltd | 画像表示装置 |
JP4212258B2 (ja) | 2001-05-02 | 2009-01-21 | 富士通株式会社 | 集積回路装置及び集積回路装置製造方法 |
US7084507B2 (en) * | 2001-05-02 | 2006-08-01 | Fujitsu Limited | Integrated circuit device and method of producing the same |
-
2003
- 2003-12-01 JP JP2004556872A patent/JP4683188B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2003-12-01 CN CN200380104626.7A patent/CN1720606A/zh active Pending
- 2003-12-01 WO PCT/JP2003/015322 patent/WO2004051726A1/ja active Application Filing
- 2003-12-01 US US10/536,993 patent/US7518247B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2009
- 2009-03-18 US US12/406,487 patent/US20090181535A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003523608A (ja) * | 2000-02-16 | 2003-08-05 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | カーボンナノチューブからなる電気的に導電性の接続を有する電子部品とその製造方法 |
JP2004006864A (ja) * | 2002-05-10 | 2004-01-08 | Texas Instruments Inc | 集積回路内の半導体デバイスおよびその構成方法 |
JP2004087510A (ja) * | 2002-06-25 | 2004-03-18 | Fujitsu Ltd | 炭素元素線状構造体を用いた電子デバイス及びその製造方法 |
JP2004067485A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カーボンナノチューブの導電性改善方法 |
JP2004076031A (ja) * | 2002-08-09 | 2004-03-11 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 電解めっき用めっき浴及び複合めっき用めっき浴並びにこれらの製造方法 |
JP2004156074A (ja) * | 2002-11-01 | 2004-06-03 | Univ Shinshu | めっき構造物とその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2004051726A1 (ja) | 2004-06-17 |
US7518247B2 (en) | 2009-04-14 |
US20090181535A1 (en) | 2009-07-16 |
CN1720606A (zh) | 2006-01-11 |
JP4683188B2 (ja) | 2011-05-11 |
US20060091557A1 (en) | 2006-05-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4683188B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP5526457B2 (ja) | 炭素細長構造束状体、その製造方法および電子素子 | |
JP5395542B2 (ja) | 半導体装置 | |
TW483137B (en) | Reduced electromigration and stressed induced migration of Cu wires by surface coating | |
JP4212258B2 (ja) | 集積回路装置及び集積回路装置製造方法 | |
TWI406361B (zh) | 於互連應用中形成可靠介層接觸之結構及方法 | |
JP4549002B2 (ja) | カーボンナノチューブからなる電気的に導電性の接続を有する電子部品とその製造方法 | |
TWI269404B (en) | Interconnect structure for semiconductor devices | |
TW406289B (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
JP2006148063A (ja) | 配線構造、半導体装置、mramおよび半導体装置の製造方法 | |
JP2009117591A (ja) | 配線構造及びその形成方法 | |
US8338822B2 (en) | Electrical connection structure having elongated carbon structures with fine catalyst particle layer | |
JP2010503191A (ja) | 相互接続構造内におけるカーボンナノ構造成長の制御 | |
JP2005072171A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US8533945B2 (en) | Wiring structure and method of forming the same | |
CN102130091B (zh) | 一种用于集成电路芯片的复合通孔互连结构 | |
JP5233147B2 (ja) | 電子デバイス及びその製造方法 | |
US20060071344A1 (en) | Wiring connection structure and method for forming the same | |
TWI280606B (en) | Integrated circuit and fabrication method thereof | |
JP5233125B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2013520002A (ja) | 方向転換されたカーボンナノチューブで作られた相互接続構造 | |
JP4735314B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
TW200816372A (en) | Interconnection structure and manufacturing method thereof | |
KR100744419B1 (ko) | 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법 | |
JP3339901B2 (ja) | 多層配線構造の半導体装置及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060216 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100921 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101118 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110112 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110125 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140218 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4683188 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |