(57)【要約】【課題】従来と比較して配線形成効率を高くすることができる半導体装置の配線加工装置を提供する。【解決手段】本発明に係る半導体装置の加工装置は、半導体装置１が搬入される第１の反応室２０と、第１の反応室２０内の半導体装置１にイオンビームを照射し、半導体装置１を加工するイオン銃２１と、第１の反応室２０に繋がっている第２の反応室３０と、第２の反応室３０内に配置され、半導体装置１上に導電材料を含むインクを吐出することにより配線を形成するインク吐出機構３１とを具備する。第２の反応室３０は減圧されているのが好ましい。このようにすると、インク吐出機構３１がインク詰まりを起こすことが抑制される。また粘度が高いインクも吐出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層上及びその周囲に形成された絶縁膜にイオンビームを照射し、該絶縁膜に前記導電層上に位置する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔上に導電材料ガスを導入し、該導電材料ガスにイオンビームを照射することにより、前記接続孔内に位置する導電性プラグを形成する工程と、
前記導電層上及び前記導電性プラグ上に、配線をインクジェット法により形成する工程と、
を具備する半導体装置の加工方法。
【請求項２】
前記導電層は、トランジスタのソース又はドレインとなる不純物領域である請求項１に記載の半導体装置の加工方法。
【請求項３】
半導体装置が搬入される第１の反応室と、
前記第１の反応室内の半導体装置にイオンビームを照射し、前記半導体装置を加工するイオン銃と、
前記第１の反応室に繋がっている第２の反応室と、
前記第２の反応室内に配置され、前記半導体装置上に導電材料を含むインクを吐出することにより配線を形成するインク吐出機構と、
を具備する半導体装置の加工装置。
【請求項４】
前記第２の反応室内に位置する前記半導体装置に光を照射することにより、前記インク吐出機構が形成した前記配線を加熱する光照射機構を更に具備する請求項３に記載の半導体装置の加工装置。
【請求項５】
前記光照射機構は、
第１の反応室及び前記第２の反応室の外部に設けられた光源と、
前記光源を前記第２の反応室内に導光する光ファイバーと、
を具備し、前記光ファイバーからの光が前記配線に照射される請求項４に記載の半導体装置の加工装置。
【請求項６】
前記配線に対する前記光ファイバーの先端の相対位置を、前記配線に沿って移動させる相対位置変化手段を更に具備する請求項５に記載の半導体装置の加工装置。
【請求項７】
前記半導体装置が搬入されるロードロック室を更に具備し、
前記ロードロック室と前記第２の反応室の間に前記第１の反応室が配置されている請求項３〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の加工装置。
【請求項８】
前記半導体装置が搬入されるロードロック室を更に具備し、
前記ロードロック室と前記第１の反応室の間に前記第２の反応室が配置されている請求項３〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の加工装置。
【請求項９】
前記第２の反応室は減圧されている請求項３〜８のいずれか一項に記載の半導体装置の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の加工方法及び半導体装置の加工装置に関する。特に本発明は、従来と比較して配線形成効率を高くすることができる半導体装置の配線加工方法及び半導体装置の加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の半導体装置の加工方法を説明する為の断面図である。本方法は、半導体装置が有するトランジスタを個別に解析するために、トランジスタのソース及びドレインに接続する端子を形成するものである。
【０００３】
図７（Ａ）に示すように解析の対象となるトランジスタは、シリコン基板１０１上に形成されている。シリコン基板１０１には、ソース及びドレインとなる不純物領域１０７ａ，１０７ｂが形成されている。不純物領域１０７ａ，１０７ｂを含む全面上には層間絶縁膜１０８が形成されている。
【０００４】
まず、図７（Ａ）に示すように、不純物領域１０７ａ，１０７ｂの上方に位置する層間絶縁膜１０８にＧａイオンビームＸを照射する。これにより、層間絶縁膜１０８には、不純物領域１０７ａ，１０７ｂ上に位置する接続孔１０８ａ，１０８ｂが形成される。
【０００５】
次いで、図７（Ｂ）に示すように、反応ガス供給部１３０を用いて、接続孔１０８ａ，１０８ｂの上方にタングステンカルボニル(W(CO)6)ガスを導入し、かつタングステンカーボンガスにＧａイオンビームＸを照射する。これにより、接続孔１０８ａ，１０８ｂに埋め込まれたＷプラグ（タングステンプラグ）１０９ａ，１０９ｂが形成される。
【０００６】
次いで、図７（Ｃ）に示すように、反応ガス供給部１３０を用いて層間絶縁膜１０８の上方にタングステンカーボンガスを導入し、かつタングステンカーボンガスにＧａイオンビームを走査しながら照射する。これにより、層間絶縁膜１０８上にはＷ配線（タングステン配線）１１０ａ，１１０ｂが形成される（例えば特許文献１参照）。Ｗ配線１１０ａはＷプラグ１０９ａに接続しており、Ｗ配線１１０ｂはＷプラグ１０９ｂに接続している。Ｗ配線１１０ａ，１１０ｂそれぞれの端部はパッドになっているが、これらパッドはトランジスタの上方から離れた位置に配置されている。
【特許文献１】特開平１０−３０７０８８号公報（第２段落乃至第７段落）
【０００７】
次いで、図７（Ｄ）に示すように、Ｗ配線１１０ａ，１１０ｂの端部に位置するパッドに、プローブ１２０ａ，１２０ｂを接続し、所定の信号を入力する。これにより、トランジスタからの出力波形を調べることができる。また、トランジスタにリーク箇所がある場合、プローブ１２０ａ，１２０ｂに所定の電位を与えると、リーク箇所でリークに伴う光が発生する。Ｗ配線１１０ａ，１１０ｂが有するパッドはトランジスタの上方から離れた位置に配置されているため、この光の有無を検出することができる。
このようにして、トランジスタの不良解析を行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
イオンビームを用いたＣＶＤ法により層間絶縁膜上の配線及びパッドを形成する場合、反応速度が遅いために時間を要していた。この配線及びパッドを速く形成することができる場合、配線を更に長く引き回してパッドを更に適切な位置に配置できる場合がある。
【０００９】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、従来と比較して配線形成効率を高くすることができる半導体装置の配線加工方法及び半導体装置の加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の加工方法は、導電層上及びその周囲に形成された絶縁膜にイオンビームを照射し、該絶縁膜に前記導電層上に位置する接続孔を形成する工程と、
前記接続孔上に導電材料ガスを導入し、該導電材料ガスにイオンビームを照射することにより、前記接続孔内に位置する導電性プラグを形成する工程と、
前記導電層上及び前記導電性プラグ上に、配線をインクジェット法により形成する工程とを具備する。
【００１１】
この半導体装置の加工方法によれば、前記導電性プラグに接続する配線をインクジェット法により形成しているため、従来と比較して配線及びパッドの形成効率が高くなる。前記導電層は、例えばトランジスタのソース又はドレインとなる不純物領域である。
【００１２】
本発明に係る半導体装置の加工装置は、半導体装置が搬入される第１の反応室と、
前記第１の反応室内の半導体装置にイオンビームを照射し、前記半導体装置を加工するイオン銃と、
前記第１の反応室に繋がっている第２の反応室と、
前記第２の反応室内に配置され、前記半導体装置上に導電材料を含むインクを吐出することにより配線を形成するインク吐出機構とを具備する。
【００１３】
前記第２の反応室内に位置する前記半導体装置に光を照射することにより、前記インク吐出機構が形成した前記配線を加熱する光照射機構を更に具備してもよい。この場合、前記光照射機構は、第１の反応室及び前記第２の反応室の外部に設けられた光源と、前記光源を前記第２の反応室内に導光する光ファイバーとを具備し、前記光ファイバーからの光が前記配線に照射されるようにしてもよい。更にこの場合、前記配線に対する前記光ファイバーの先端の相対位置を、前記配線に沿って移動させる相対位置変化手段を更に具備してもよい。このようにすると、半導体装置に加わる熱負荷を小さくすることができる。
【００１４】
前記半導体装置が搬入されるロードロック室を更に具備する場合、前記ロードロック室と前記第２の反応室の間に前記第１の反応室が配置されていてもよいし、前記ロードロック室と前記第１の反応室の間に前記第２の反応室が配置されていてもよい。
【００１５】
前記第２の反応室は減圧されているのが好ましい。このようにすると、前記インク吐出機構がインク詰まりを起こすことが抑制される。また、粘度が高いインクも吐出することも可能になる。更に、吐出されたインクの蒸散を促進することもできる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の加工装置の構成を説明する為の図である。本図に示す加工装置は、半導体装置が有する複数の半導体素子を個別に解析するために、半導体素子に直接接続する端子を形成する装置である。
【００１７】
この加工装置は、ロードロック室１０、イオンビーム加工室２０、及びインクジェット加工室３０を有している。これら各室はそれぞれ排気口を有しており、別個に排気されている。ロードロック室１０には搬入口１１ａが設けられている。搬入口１１ａは、通常はシャッター１１で閉ざされている。ロードロック室１０内に半導体装置１を搬入するとき、又は半導体装置１をロードロック室１０内から搬出するときに、シャッター１１は開く。なお、半導体装置１は、ステージ５０上に載置された状態でロードロック室１０に対して搬入及び搬出される。
【００１８】
ロードロック室１０は、シャッター４１を介してイオンビーム加工室２０に繋がっている。シャッター４１は、通常は閉じているが、ステージ５０及び半導体装置１をイオンビーム加工室２０に搬入するとき、若しくはテージ５０及び半導体装置１をイオンビーム加工室２０からロードロック室１０内に搬出するときに開く。
【００１９】
イオンビーム加工室２０に搬入された半導体装置１には、イオンビームを用いた加工処理が行われる。イオンビームはイオン銃２１から照射され、電磁レンズ２２によってフォーカスされた状態で、半導体装置１の所望の位置に照射される。また、半導体装置１の上方には、必要に応じて反応ガス供給部２３の供給口２３ａから反応ガス（例えばタングステンカーボンガス）が供給される。反応ガスはイオンビームが照射されることにより分解し、これにより半導体装置１上に導電層が形成される。反応ガス供給部２３は駆動機構２４によって上下方向及び水平面内の双方に移動可能である。なお、電磁レンズ２２及び駆動機構２４は制御部６０によって制御されている。
【００２０】
またイオンビーム加工室２０は、シャッター４２を介してインクジェット加工室３０に繋がっている。シャッター４２は、通常は閉じているが、ステージ５０及び半導体装置１をインクジェット加工室３０に搬送するとき、若しくはインクジェット加工室３０内のステージ５０及び半導体装置１をイオンビーム加工室２０に搬送するときに開く。
【００２１】
インクジェット加工室３０内にはインクヘッド３１、及びインクヘッド３１を上下方向及び水平面内で移動させる駆動機構３２が設けられている。駆動機構３２は制御部６０によって制御されている。インクジェット加工室３０内に搬入された半導体装置には、配線を形成するためのインクがインクヘッド３１のノズル（図示せず）から吐出される。ここで吐出されるインクは、例えば亜鉛アセチルアセトナート（Ｚｎ（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２）と塩化インジウム（ＩｎＣｌ３・３．４Ｈ２Ｏ）の混合溶液、又はニッケル粒子を含むアルコール液等であるが、これらに限定されるものではない。前者の混合液を用いた場合、配線としてＩＴＯ膜が形成される。なお、インクジェット加工室３０の内部は減圧されているため、インクヘッド３１におけるノズル詰まりの発生が抑制される。また、インクの粘度が高くてもインクヘッド３１からインクを吐出することができる。
【００２２】
図２、図３及び図４は、図１に示した加工装置を用いて半導体装置を加工する方法の一例を説明する図である。各図において、（Ａ）は加工装置の状態を説明する為の図であり、（Ｂ）は半導体装置の断面図である。
【００２３】
加工対象となる半導体装置は、シリコン基板１ａに形成されたトランジスタを有する。このトランジスタは、素子分離膜２によって他から分離された領域に形成されており、ゲート絶縁膜３、ゲート電極４、低濃度不純物領域６ａ，６ｂ、並びにソース又はドレインとなる不純物領域７ａ，７ｂを有している。ゲート電極４の側面はサイドウォール５で覆われている。
【００２４】
まず、図２に示すように、ステージ５０及び半導体装置１をイオンビーム加工室２０の内部に位置させる。次いで、イオン銃２１でＧａイオンビームＸを発生させる。制御部６０は、電磁レンズ２２を制御することにより、ＧａイオンビームＸを、不純物領域７ａ，７ｂ上に位置する層間絶縁膜８に照射する。これにより、層間絶縁膜８には、不純物領域７ａ上に位置する接続孔８ａ、及び不純物領域７ｂ上に位置する接続孔８ｂが形成される。
【００２５】
次いで、図３に示すように、制御部６０は、駆動機構２４を制御して、反応ガス供給部２３の供給口２３ａを接続孔８ａ，８ｂの上方に位置させ、接続孔８ａ，８ｂの上方の空間にタングステンカーボンガスを供給する。次いで、制御部６０はＧａイオンビームを接続孔８ａ，８ｂの上方に照射する。これにより、タングステンカーボンガスは接続孔８ａ，８ｂの上方で分解し、接続孔８ａに埋め込まれたＷプラグ９ａ、及び接続孔８ｂに埋め込まれたＷプラグ９ｂが形成される。
【００２６】
次いで、図４に示すように、シャッター４２を開き、ステージ５０及び半導体装置１を、イオンビーム加工室２０からインクジェット加工室３０の内部に搬送する。搬送後、シャッター４２は閉じる。このため、後述する配線形成工程においてインクが吐出されても、イオンビーム加工室２０の内部が汚染することは抑制される。
【００２７】
次いで、制御部６０は、駆動機構３２を制御して、インクヘッド３１のノズルからインクを吐出させつつ、インクヘッド３１をＷプラグ９ａの上方から横方向に移動させる。これにより、層間絶縁膜８上にはＷプラグ９ａに接続する配線９ｃが形成される。このとき配線９ｃの端部にはパッド（図示せず）が形成される。同様に制御部６０は、駆動機構３２を制御して、インクヘッド３１のノズルからインクを吐出させつつ、インクヘッド３１をＷプラグ９ｂの上方から横方向に移動させる。これにより、層間絶縁膜８上にはＷプラグ９ｂに接続する配線９ｄが形成される。このとき配線９ｄの端部にはパッド（図示せず）が形成される。配線９ｃ，９ｄはＷプラグ９ａ，９ｂを覆っている。
【００２８】
なお、インクジェット加工室３０の内部は減圧されているため、配線９ｃ，９ｄ及びパッド中の溶媒の蒸発速度は速い。
【００２９】
その後、配線９ｃ，９ｄの端部に位置するパッドにはプローブ端子（図示せず）が接続され、トランジスタの検査が行われる。
【００３０】
このように本実施形態によれば、イオンビーム加工室２０に隣接するインクジェット加工室３０を設け、インクジェット加工室３０内で、Ｗプラグ９ａ，９ｂに接続する配線９ｃ，９ｄ及びこれら配線の端部に位置するパッドをインクジェット法で形成するため、従来と比較して配線及びパッドの形成効率が高くなる。このため、従来と比較してトランジスタの遠方にパッドを配置することができ、パッド配置位置の自由度が向上する。
【００３１】
図５は、第２の実施形態に係る半導体装置の加工装置の構成を説明する為の図である。本実施形態に係る加工装置は、ロードロック室１０とイオンビーム加工室２０の間にインクジェット加工室３０が配置されている点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。このため、第１の実施形態で説明した事項は本実施形態においても適用できる。以下、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、配線９ｃ，９ｄが形成された半導体装置１を加工装置の外部に搬出するとき、イオンビーム加工室２０とインクジェット加工室３０の間のシャッター４２を開く必要がない。従って、イオンビーム加工室２０の内部が汚染されることを更に抑制できる。
【００３３】
図６は、第３の実施形態に係る半導体装置の加工装置の構成を説明する為の図である。本実施形態に係る加工装置は、光源３３ａ、光ファイバー３３、及び駆動機構３４が設けられている点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。このため、第１の実施形態で説明した事項は本実施形態においても適用できる。以下、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３４】
光源３３ａは、例えばキセノンランプである。光ファイバー３３は、光源３３ａが発生した光をインクジェット加工室３０の内部に導光する。駆動機構３４は、光ファイバー３３の先端部の位置を上下方向及び水平面内で移動させる。駆動機構３４は制御部６０によって制御されている。制御部６０は、インクヘッド３１が配線９ｃ，９ｄ及びこれらの端部に位置するパッドを形成した後、光ファイバー３３の先端を、配線９ｃ，９ｄ及びパッドに沿って移動させ、これらに光を照射してスポット的に加熱する。このときの加熱温度は、例えば１００℃以上３００℃以下である。これにより、配線９ｃ，９ｄ及びパッドに含まれる溶媒の蒸発速度が速くなる。また、インクがゾル−ゲル法により配線を形成する場合、反応が早く進行する。
【００３５】
なお、制御部６０はインクヘッド３１の駆動機構３２も制御しているため、配線９ｃ，９ｄが引き回されている方向を示すデータを保持している。従って、制御部６０は容易に光ファイバー３３の先端を、配線９ｃ，９ｄ及びパッドに沿って移動させることができる。
【００３６】
以上、第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、配線９ｃ，９ｄ及びパッドに光を照射して加熱することができるため、配線９ｃ，９ｄを更に速く形成することができる。このとき、配線９ｃ，９ｄ及びパッドをスポット的に加熱しているため、トランジスタに熱負荷が加わることを抑制できる。
【００３７】
なお、本実施形態において、光ファイバー３３をインクヘッド３１に固定し、駆動機構３２がインクヘッド３１と光ファイバー３３を同時に動かす構成にしてもよい。この場合、駆動機構３４を設けなくて良いため、装置の製造コストが低くなる。また、第２の実施形態において本実施形態で示した光源３３ａ、光ファイバー３３、及び駆動機構３４を設けてもよい。
【００３８】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば配線９ｃ，９ｄ及びパッドを形成する工程において、インクヘッド３１を動かさずにステージ５０を移動させることにより、半導体装置１に対するインクヘッド３１の相対位置を変化させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の加工装置の構成を説明する為の図。
【図２】図１に示した加工装置を用いて半導体装置を加工する方法の一例を説明する図。
【図３】図２の次の工程を説明する為の図。
【図４】図３の次の工程を説明する為の図。
【図５】第２の実施形態に係る半導体装置の加工装置の構成を説明する為の図。
【図６】第３の実施形態に係る半導体装置の加工装置の構成を説明する為の図。
【図７】各図は従来の半導体装置の加工方法を説明する為の断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…半導体装置、１ａ…シリコン基板、２…素子分離膜、３…ゲート絶縁膜、４…ゲート電極、５…サイドウォール、６ａ，６ｂ…低濃度不純物領域、７ａ，７ｂ，１０７ａ，１０７ｂ…不純物領域、８，１０８…層間絶縁膜、８ａ，８ｂ，１０８ａ，１０８ｂ…接続孔、９ａ，９ｂ，１０９ａ，１０９ｂ…Ｗプラグ、９ｃ，９ｄ…配線、１０…ロードロック室、１１，４１，４２…シャッター、１１ａ…搬入口、２０…イオンビーム加工室、２１…イオン銃、２２…電磁レンズ、２３，１３０…反応ガス供給部、２３ａ…供給口、２４，３２，３４…駆動機構、３０…インクジェット加工室、３１…インクヘッド、３３…光ファイバー、３３ａ…光源、５０…ステージ、６０…制御部、１１０ａ，１１０ｂ…Ｗ配線、１２０ａ，１２０ｂ…プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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