DE102009017049A1

DE102009017049A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102009017049A1
Application number: DE102009017049A
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Kawasaki Takaoka; Yoshitaka Kawasaki Kubota; Hiroshi Kawasaki Tsuda
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2009-12-03
Also published as: US8304852B2; JP5307437B2; CN101562172A; US20090256235A1; CN101562172B; CN102683320A; CN102683320B; JP2009259881A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung (200) hat: eine elektrische Sicherung (100) mit: einer unteren Schichtzwischenverbindung (120), die auf dem Substrat ausgebildet ist; ein Kontaktloch (130), das auf der unteren Schichtzwischenverbindung (120) so ausgebildet ist, dass es mit der unteren Schichtzwischenverbindung (120) verbunden ist; und eine obere Schichtzwischenverbindung (110), die auf dem Kontaktloch (130) so ausgebildet ist, dass sie mit dem Kontaktloch (130) verbunden ist, wobei die elektrische Sicherung in einem Zustand nachdem sie geschnitten ist durch Ausbildung eines Ausfließteils geschnitten ist, der Ausfließteil ausgebildet wird, wenn ein elektrischer Leiter, der die obere Schichtzwischenverbindung (110) bildet, aus der oberen Schichtzwischenverbindung (110) fließt; und eine obere Schutzschichtzwischenverbindung (152) (leitfähiges wärmeabsorbierendes Element) in wenigstens derselben Schicht wie die obere Schichtzwischenverbindung (110) ausgebildet ist, um die in der oberen Schichtzwischenverbindung (110) erzeugte Wärme zu absorbieren.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und insbesondere eine Halbvorrichtung mit einer elektrischen Sicherung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlicherweise ist eine Technologie bekannt, bei der eine Sicherung auf einer Halbleitervorrichtung montiert ist, wodurch beispielsweise die elektrische Sicherung geschnitten (unterbrochen) wird, um einen Widerstandswert einzustellen, der in der Halbleitervorrichtung verwendet wird, oder um ein defektes Element zu trennen und durch ein normales Element zu ersetzen.
Als ein Verfahren zum Schneiden einer Sicherung wird ein System zum Schneiden der Sicherung durch Bestrahlen eines Teils der Sicherung mit einem Laserstrahl oder ein System zum Schneiden der Sicherung durch Anlegen von Strom verwendet.
Die JP 2005-39220 A , JP 2005-57186 A und JP 2006-253237 A offenbaren jeweils eine elektrische Sicherung, die unter Verwendung eines Phänomens geschnitten wird, bei dem ein die Sicherung bildendes Material durch Elektromigration wandert.
Die JP 2005-39220 A offenbart die Sicherung, welche mit einem geringeren Strom geschnitten werden kann. In der JP 2005-39220 A ist ein elektrischer Leiter, der die Sicherung bildet in einer Form ausgebildet, bei der der elektrische Leiter mehrere Male zurückgefaltet ist. Ferner beschreibt die JP 2005-57186 A eine Struktur, bei der untere und obere Teile eines Sicherungsabschmelzteils mit einer Platte abgedeckt sind und Seitenteile derselben mit Kontaktlochstöpseln abgedeckt sind.
Die JP 2006-253237 A beschreibt ein Sicherungselement mit einer ersten Verbindung, einem Isolierfilm, der oberhalb der ersten Verbindung ausgebildet ist, einer zweiten Verbindung, die oberhalb des Isolierfilms ausgebildet ist und einem ersten Kontaktloch, das in dem Isolierfilm so ausgebildet ist, dass es die erste Verbindung mit der zweiten Verbindung verbindet. In diesem Fall ist der Hauptteil des ersten Kontaktlochs aus einem Material gebildet, das verglichen mit dem Hauptteiles der ersten Verbindung und der zweiten Verbindung wahrscheinlicher eine Elektromigration verursacht. Die JP 2006-253237 A beschreibt auch eine Struktur, bei der eine Heizverdrahtung zum Heizen des Kontaktloches am Umfang des Kontaktloches vorgesehen ist. Demgemäß ist es beabsichtigt, dass eine Temperatur am Umfang des Kontaktloches erhöht werden kann, wenn das Kontaktloch geschnitten wird, wodurch das Kontaktloch effizient geschnitten werden kann.
Die vorliegenden Erfinder haben das Folgende erkannt. Wie in der JP 2005-39220 A , JP 2005-57186 A und JP 2006-253237 A beschrieben wird, wird indem Fall, bei dem die Sicherung unter Verwendung des Phänomens, bei dem die Sicherung bildendes Material durch Elektromigration wandert, geschnitten wird, beispielsweise eine Wärmebehandlung an der Halbleitervorrichtung durchgeführt, nachdem die Sicherung geschnitten ist, oder die Halbleitervorrichtung selbst wird in ihrem tatsächlichen Betrieb erzeugter Wärme ausgesetzt, wodurch das Material wandert. Demgemäß ist es zu erwarten, dass eine Wiederverbindung an einem Schnittpunkt auftreten kann. Wenn die Wiederverbindung wie vorstehend beschrieben auftritt, können, selbst wenn die zu schneidende elektrische Sicherung im voraus geschnitten worden ist, keine korrekten Ergebnisse im Fall erzielt werden, dass detektiert werden soll, ob die elektrische Sicherung geschnitten ist oder nicht. Die Gefahr, dass wie vorstehend beschrieben die Wiederverbindung auftreten kann, ist gering, und somit wird davon ausgegangen, dass während des Normalbetriebes kein Problem auftritt. In einem Fall jedoch, bei dem beispielsweise ein extrem hoher Grad an Zuverlässigkeit für die Halbleitervorrichtung erforderlich ist oder die Halbleitervorrichtung unter extremen Bedingungen verwendet wird, ist es notwendig, eine Bei behaltungscharakteristik, dass die geschnittene elektrische Sicherung einen Status nach dem Schneiden aufrechterhält, weiterhin zu verbessern.
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, ist in den zurückliegenden Jahren ein neues Verfahren zum Schneiden einer elektrischen Sicherung vorgeschlagen worden, das als rissunterstützter Vorgang bezeichnet wird, wie dies in der JP 2007-305693 A (Referenznummer: 74120620, Japanische Patentanmeldungsnummer 2008-104277 , Anmeldedatum: 14. April 2008) beschrieben worden ist. In diesem Verfahren werden beispielsweise eine Struktur einer elektrischen Sicherung und eines Spannungsanlegeverfahrens für die elektrische Sicherung gesteuert, wodurch ein Teil des elektrischen Leiters, welcher die elektrische Sicherung bildet, dazu gezwungen wird, aus der elektrischen Sicherung zu fließen, d. h. in einen Isolierfilm zu fließen, der am Umfang des elektrischen Leiters vorgesehen ist, wenn die elektrische Sicherung geschnitten wird. Dann wird ein Gleichgewicht zwischen einer Wanderung und einer Zufuhr eines Materials gestört, um dadurch einen Schnittpunkt mit größerem Hohlraum in einem anderen Teil zu bilden. Als Ergebnis kann die Gefahr, dass die geschnittene elektrische Sicherung wieder verbunden wird, signifikant verringert werden und daher kann ein ausgezeichneter Zustand nach dem Schneiden aufrechterhalten werden.
Die Fließmenge des elektrischen Leiters, die in der elektrischen Sicherung durch das vorstehend genannte Verfahren geschnitten wird, ist jedoch erhöht und daher ist es notwendig, einen fließenden Teil des elektrischen Leiters und die Wanderung des fließenden elektrischen Leiters zu steuern.
Zusammenfassung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung geschaffen mit:
einem Substrat;
einer elektrischen Sicherung mit,
einer unteren Schichtzwischenverbindung, die auf dem Substrat ausgebildet ist;
einem Kontaktloch, das auf der unteren Schichtzwischenverbindung vorgesehen ist, um mit der unteren Schichtzwischenverbindung verbunden zu werden;
einer oberen Schichtzwischenverbindung, die auf dem Kontaktloch so vorgesehen ist, dass sie mit dem Kontaktloch verbunden ist,
wobei die elektrische Sicherung, in einem Zustand, nachdem sie geschnitten wurde, durch Ausbilden eines Ausfließteils geschnitten (unterbrochen) wird, wobei der Ausfließteil gebildet wird, wenn ein elektrischer Leiter, welcher die obere Schichtzwischenverbindung bildet, aus der oberen Schichtzwischenverbindung fließt; und
einem leitfähigen, wärmeabsorbierenden Element, das in wenigstens der gleichen Schicht wie der oberen Schichtzwischenverbindung ausgebildet ist, um Wärme zu absorbieren, die in der oberen Schichtzwischenverbindung erzeugt wird.
Anzumerken ist, dass die elektrische Sicherung gemäß der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit dem folgenden Vorgang geschnitten werden kann.
An den beiden Enden (untere Schichtzwischenverbindungsseite und obere Schichtzwischenverbindungsseite) der elektrischen Sicherung wird eine vorbestimmte Spannung angelegt und es wird bewirkt, dass ein Strom durch die elektrische Sicherung fließt. Dann wird die Selbsterhitzung des durch den elektrischen Leiter, welcher die elektrische Sicherung bildet, fließenden Stroms dazu verwendet, den elektrischen Leiter auszudehnen. Der elektrische Leiter dehnt sich, verglichen mit dem Isolierfilm, der an seinem Umfang ausgebildet ist, stärker aus, mit dem Ergebnis, dass ein Riss in dem Isolierfilm erzeugt wird und es wird bewirkt, dass der elektrische Leiter aus der oberen Schichtzwischenverbindung nach außen fließt, um den Riss auszufüllen. Darüber hinaus wandert ein elektrischer Leiter im Inneren des Kontaktlochs in Richtung auf den Ausfließteil nach außen und somit wird in dem Kontaktlochteil ein Hohlraum ausgebildet, der ein Abschneiden verursacht. Gemäß der Studie der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde offenbart, dass der Ausfließteil häufiger unter der oberen Schichtzwischenverbindung erzeugt wird, wenn der elektrische Leiter, welcher die obere Schichtzwischenverbindung bildet, eine extrem hohe Temperatur erreicht. Zusätzlich wurde offenbart, dass der Ausfließteil, der unterhalb der oberen Schichtzwischenverbindung gebildet wird, mit der unteren Schichtzwischenverbindung elektrisch verbunden werden kann, was einen Kurzschluss verursacht. Wie vorstehend beschrieben, ist das leitende, wärmeabsorbierende Element in der Nähe der oberen Schichtzwischenverbindung vorgesehen, um dadurch eine übermäßige Erhitzung zu unterdrücken, die in der oberen Schichtzwi schenverbindung zum Zeitpunkt des Schneides auftritt. Demgemäß ist es möglich, zu verhindern, dass der elektrische Leiter unbeabsichtigt nach außen fließt, was ebenfalls dazu führt, den Kurzschluss zu verhindern, der in der elektrischen Sicherung nach dem Schneiden auftritt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Zustand nach dem Schneiden der elektrischen Sicherung ausgezeichnet aufrechterhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der vorliegenden Beschreibung gewisser bevorzugter Ausführungsformen anhand der begleitenden Zeichnungen im einzelnen hervor, in welchen zeigt:
1 eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines Beispieles einer Struktur einer Halbleitervorrichtung, die eine elektrische Sicherung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
2 ist eine Ansicht im Schnitt der 1;
3 ist eine weitere Schnittansicht aus 1;
4 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels der Struktur der Halbleitervorrichtung, die die elektrische Sicherung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
5 eine Schnittansicht der 4
6A und 6B sind eine weitere Schnittansicht und noch eine weitere Schnittansicht der 4;
7 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer Struktur der entsprechenden Schichten;
8 ist eine weitere Draufsicht zur Erläuterung der Struktur der entsprechenden Schichten;
9 ist eine weitere Draufsicht zur Erläuterung der Struktur der entsprechenden Schichten;
10 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Struktur der elektrischen Sicherung;
11A und 11B sind Schnittansichten zum Beschreiben der Funktionsweise, wenn die elektrische Sicherung durch einen rissunterstützten Vorgang geschnitten wird;
12A bis 12C sind weitere Schnittansichten zum Beschreiben der Funktionsweise, wenn die elektrische Sicherung durch den rissunterstützten Vorgang geschnitten wird;
13A bis 13C sind weitere Schnittansichten zum Beschreiben der Funktionsweise, wenn die elektrische Sicherung durch den rissunterstützten Vorgang geschnitten wird;
14 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung von experimentellen Ergebnissen;
15 ist eine weitere graphische Darstellung der experimentellen Ergebnisse; und
16 ist eine weitere graphische Darstellung zur Erläuterung von experimentellen Ergebnissen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In der folgenden Ausführungsform sind ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet und Beschreibungen derselben werden, wenn zweckmäßig, weggelassen.
Bei dieser Ausführungsform wird eine elektrische Sicherung durch einen rissunterstützten Vorgang geschnitten. Der Vorgang zum Schneiden der elektrischen Sicherung durch den rissunterstützten Vorgang ist wie folgt.

(1) An die elektrische Sicherung wird eine geeignete Leistung angelegt und es wird eine übermäßige Menge von Elektronen von beispielsweise einer oberen Schichtzwischenverbindung injiziert, wodurch eine Zwischenverbindung und ein Kontaktloch erhitzt werden.
(2) Ein elektrischer Leiter, der die erhitzte Zwischenverbindung und das Kontaktloch bildet, dehnt sich aus und somit treten in einem umgebenden Isolierfilm und einem Sperrmetallfilm Risse auf. In diesem Fall treten die Risse an einem Umfang der Zwischenverbindung mit einer größeren Fläche in einer Hauptebenenrichtung des Halbleitersubstrats auf (d. h. die Zwischenverbindung hat ein größeres Volumen)
(3) Der elektrische Leiter fließt in die Risse des Isolierfilms und des Sperrmetallfilms, wodurch die Dichte des elektrischen Leiters, welcher die elektrische Sicherung bildet, reduziert wird.
(4) Dementsprechend wird der elektrische Leiter, der in einem Kontaktlochteil liegt, welcher in einer Richtung der Ebene des Halbleitersubstrats eine kleinere Fläche hat (d. h. der Kontaktlochteil hat ein kleineres Volumen), in einer Richtung absorbiert, in welcher der elektrische Leiter herausgeflossen ist, um die reduzierte Dichte zu kompensieren. Demgemäß tritt in dem Kontaktlochteil ein Schneidpunkt auf, und dann ist die elektrische Sicherung geschnitten (unterbrochen).

Bezug nehmend auf die 11a und 11b wird eine Funktionsweise für den Fall des Schneides der elektrischen Sicherung mittels des rissunterstützten Vorganges beschrieben. 11A und 11B sind Ansichten im Schnitt zur Erläuterung der Struktur einer Halbleitervorrichtung 1100, die eine elektrische Sicherung 1200 enthält. Die 11A und 11B zeigen einen Zustand bevor die elektrische Sicherung 1200 geschnitten ist, bzw. ein Zustand, nachdem die elektrische Sicherung 1200 geschnitten ist. Hier wird ein Beispiel, bei dem eine Zwischenverbindungsstruktur eine Dual-Damaszier-Struktur ist, dargestellt.
Die Halbleitervorrichtung 1100 hat ein Halbleitersubstrat (nicht dargestellt) und einen Ätzstoppfilm 1102, einen Zwischenisolierfilm 1104, einen Schutzfilm 1106, einen Ätzstoppfilm 1108, einen Zwischenisolierfilm 1110, einen Ätzstoppfilm 1112, einen Zwischenisolierfilm 1114, einen Schutzfilm 1116 und einen Ätzstoppfilm 1118, die auf dem Halbleitersubstrat in der genannten Reihenfolge ausgebildet sind.
Wie in der 11A dargestellt, hat in dem Zustand vor dem Schneiden die elektrische Sicherung 1200 eine untere Schichtzwischenverbindung 1122 und ein Kontaktloch 1151 und eine obere Schichtzwischenverbindung 1152, die auf der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 ausgebildet sind. Hierbei sind das Kontaktloch 1151 und die obere Schichtzwischenverbindung 1152 einstückig als eine Dual-Damaszier-Zwischenverbindung 1154 ausgebildet.
Die untere Schichtzwischenverbindung 1122 ist in dem Ätzstoppfilm 1102, dem Zwischenisolierfilm 1104 und dem Schutzfilm 1106 ausgebildet. Das Kontaktloch 1151 ist in dem Ätzstoppfilm 1108, dem Zwischenisolierfilm 1110 und dem Ätzstoppfilm 1112 ausgebildet. Die obere Schichtzwischenverbindung 1152 ist in dem Ätzstoppfilm 1112 dem Zwischenisolierfilm 1114 und dem Schutzfilm 1116 ausgebildet.
Die untere Schichtzwischenverbindung 1122, das Kontaktloch 1151 und die obere Schichtzwischenverbindung 1152 sind aus einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem kupferhaltigen Metallfilm gebildet, der Kupfer als Hauptbestandteil enthält. Der kupferhaltige Metallfilm kann Silber enthalten. Ferner kann der kupferhaltige Metallfilm eine Zusammensetzung enthalten, die ein oder mehrere unterschiedliche Elemente enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Al, Au, Pt, Cr, Mo, W, Mg, Be, Zn, Pd, Cd, Hg, Si, Zr, Ti und Sn. Der kupferhaltige Metallfilm kann beispielsweise durch ein Platierverfahren ausgebildet sein. Ferner kann eine Oberfläche des kupferhaltigen Metallfilms mit beispielsweise einem darauf ausgebildeten Silizidfilm versehen sein.
Ferner ist auf einer Seitenfläche und auf einer Bodenfläche der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 ein Sperrmetallfilm 1120 vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass er mit der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 in Kontakt gebracht ist und diese abdeckt. Ein Sperrmetallfilm 1150, der so ausgebildet ist, dass er die Dual-Damaszier-Zwischenverbindung 1154 kontaktiert und abdeckt, ist auf einer Seitenfläche und auf einer Bodenfläche der Dual-Damaszier-Zwischenverbindung 1154 ausgebildet. Der Sperrmetallfilm kann so konfiguriert sein, dass er hochschmelzendes Metall enthält. Der Sperrmetallfilm kann beispielsweise aus Ta, TaN, Ti, TiN, W, WN oder dergleichen bestehen.
Anders ausgedrückt, in dem Zustand vor dem Schneiden ist der Sperrmetallfilm 1150 zwischen der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 und dem Kontaktloch 1151 vorgesehen, um mit diesen in Kontakt gebracht zu sein.
Der Zwischenisolierfilm 1104 und der Zwischenisolierfilm 1114 können aus einem Film mit niedriger Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise SiOC bestehen. Der Zwischenisolierfilm 1104 und der Zwischenisolierfilm 1114 können aus dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien bestehen.
Ferner kann der Zwischenisolierfilm 1110 aus einem Material ähnlich den vorstehend für den Zwischenisolierfilm 1104 und den Zwischenisolierfilm 1114 genannten Materialien bestehen.
Auch in diesem Fall ist die Struktur so ausgebildet, dass ein Riss oder dergleichen selektiv in einem Teil der Zwischenverbindung auftritt, weil die Fläche des Kontaktloches 1151 in der Richtung der Ebene des Halbleitersubstrats extrem kleiner als diejenige der Zwischenverbindung ist.
Der Ätzstoppfilm 1108 und der Ätzstoppfilm 1118 dienen als Ätzstoppfilme, wenn ein Kontaktloch oder eine Zwischenverbindungsnut ausgebildet werden und dienen auch dazu, eine Diffusion von Kupfer, aus dem die untere Schichtzwischenverbindung 1122 und die obere Schichtzwischenverbindung 1152 bestehen, zu verhindern. Zusätzlich dient bei dieser Ausführungsform der Ätzstoppfilm 1108 und der Ätzstoppfilm 1118 als Beschichtungsfilm für die elektrische Sicherung 1200. Der Ätzstoppfilm 1108 und der Ätzstoppfilm 1118 können aus einem Material bestehen, das härter als das Material des Zwischenisolierfilms 1104 und des Zwischenisolierfilms 1114 ist. Der Ätzstoppfilm 1108 und der Ätzstoppfilm 1118 können aus einem Material bestehen, das verglichen mit dem Zwischenisolierfilm 1104 und dem Zwischenisolierfilm 1114 einen höheren Elastizitätsmodul hat. Der Ätzstoppfilm 1108 und der Ätzstoppfilm 1118 können beispielsweise aus SiCN, SiN, SiC, SiOF, SiON oder dergleichen bestehen.
Der Schutzfilm 1106 und der Schutzfilm 1116 haben die Funktion, den Zwischenisolierfilm 1104 und den Zwischenisolierfilm 1114 zu schützen, wenn die untere Schichtzwischenverbindung 1122 und die obere Schichtzwischenverbindung 1152 durch chemisch mechanisches Polieren (CMP) poliert werden. Der Schutzfilm 1106 und der Schutzfilm 1116 können beispielsweise aus einem SiO₂-Film bestehen.
Der Ätzstoppfilm 1102 und der Ätzstoppfilm 1112 können beispielsweise aus Materialien ähnlich wie diejenigen des Ätzstoppfilms 1108 und des Ätzstoppfilms 1118 bestehen. Ferner können der Ätzstoppfilm 1102 und der Ätzstoppfilm 1112 aus einem laminierten Film (nicht dargestellt), gebildet aus einem ersten Isolierfilm und einem zweiten Isolierfilm, bestehen. Der erste Isolierfilm ist aus einem Material ähnlich wie Materialien des Ätzstoppfilms 1108 und des Ätzstoppfilms 1118 gebildet und der zweite Isolierfilm ist auf dem ersten Isolierfilm gebildet und besteht aus einem Material ähnlich den Materialien des Schutzfilms 1106 und des Schutzfilms 1116.
Anzumerken ist, dass die untere Zwischenverbindung 1122 das Kontaktloch 1151, die obere Zwischenverbindung 1152, und dergleichen, die die vorstehend beschriebene Struktur haben, in den Schritten gebildet sein können, die ähnlich wie jene für eine gewöhnliche Mehrschicht-Zwischen-Verbindungsstruktur sind. Demgemäß kann die elektrische Sicherung 1200 ohne einen zusätzlichen speziellen Schritt gebildet werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann beispielsweise eine Struktur vorgesehen sein, bei der ein Umfang der Dual-Damaszier-Zwischenverbindung 1154 mit Beschichtungsfilmen, wie beispielsweise dem Sperrmetallfilm 1150 und dem Ätzstoppfilm 1118 abgedeckt ist, und der Zwischenisolierfilm 1114, der aus einem weicheren Material als die Beschichtungsfilm besteht, ist weiterhin an einem Umfang desselben ausgebildet. Die obere Schichtzwischenverbindung 1152 ist so ausgebildet, dass sie verglichen mit dem Kontaktloch 1151 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 in der Richtung der Ebene des Halbleitersubstrats eine größere Fläche hat.
Als nächstes wird ein Vorgang zum Schneiden (Unterbrechen) der elektrischen Sicherung 1200 mit der vorstehend beschriebenen Struktur beschrieben.
Zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 wird eine vorbestimmte Spannung angelegt, um an die elektrische Sicherung 1200 eine geeignete Leistung anzulegen, wodurch der elektri sche Leiter, welcher die obere Schichtzwischenverbindung 1152 und die elektrische Sicherung 1200 bildet, sich ausdehnt. Im Laufe der Ausdehnung des elektrischen Leiters tritt in dem Sperrmetallfilm 1150, dem Ätzstoppfilm 1118 und dergleichen ein Riss auf und somit fließt der die obere Schichtzwischenverbindung 1152 bildende elektrische Leiter von dem Riss in einen Umfangsfilm. Im Einzelnen fließt der elektrische Leiter, der die obere Schichtzwischenverbindung 1152 bildet, nach außen in eine Zwischenverbindungsnut. Demgemäß wird, wie in der 11B dargestellt, ein Ausfließteil 1142 gebildet.
Ferner wandert der elektrische Leiter abrupt in eine Richtung des Ausfließteils 1142, wodurch der elektrische Leiter an einem Punkt geschnitten wird, an welchem die Wanderung des elektrischen Leiters nicht mit dem gewanderten elektrischen Leiter aufrechterhalten geblieben ist. Bei dieser Ausführungsform ist der elektrische Leiter an dem Teil des Kontaktloches 1151 geschnitten, wodurch ein Hohlraumteil 1140 gebildet ist. Durch den vorstehend beschriebenen Mechanismus wird an einem Punkt, der von dem Ausfließteil 1142 einen gewissen Abstand aufweist, der große Hohlraumteil 1140 gebildet.
Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform der Sperrmetallfilm 1150 zwischen dem Kontaktloch 1151 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 vorgesehen und daher ist es wahrscheinlich, dass der Sperrmetallfilm 1150 sich von der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 abschält. Demgemäß ist es wahrscheinlicher, dass der Hohlraumteil 1140 zwischen dem Sperrmetallfilm 1150 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 gebildet wird.
In dem Zustand nach dem Schneiden, wandert ferner der elektrische Leiter, welcher das Kontaktloch 1151 bildet, zusammen mit dem Sperrmetallfilm 1150, wodurch der Hohlraumteil 1140 zwischen dem Sperrmetallfilm 1150 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 gebildet wird. Aus diesem Grund kann, selbst wenn in dem darauffolgenden Schritt eine Wärmebehandlung oder dergleichen durchgeführt wird, verhindert werden, dass sich der Sperrmetallfilm 1150 und der elektrische Leiter, der aus dem kupferhaltigen Metallfilm besteht, mit der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 mittels erneuter Wanderung wieder verbinden. Als Ergebnis kann der Wärmewiderstand der Halbleitervorrichtung 1150 verbessert werden.
Die elektrische Sicherung 1200 wird durch den rissunterstützten Vorgang mit dem Mechanismus wie vorstehend beschrieben geschnitten, wodurch der Hohlraumteil 1140 notwendigerweise in einem anderen Bereich als der des Ausfließteils 1142 gebildet wird. Als Ergebnis kann die Wiederverbindung der elektrischen Sicherung 1200 verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben kann die Steuerung beispielsweise so erfolgen, dass das Auftreten eines Risses leichter am Umfang der oberen Schichtzwischenverbindung erfolgt, indem die Fläche der oberen Schichtzwischenverbindung größer als diejenige der unteren Schichtzwischenverbindung ausgeführt wird, um zu bewirken, dass der elektrische Leiter, welcher die obere Schichtzwischenverbindung bildet, ausfließt. Es war jedoch schwierig, einen Punkt in der oberen Schichtzwischenverbindung, eine Richtung und ein Ausmaß der Menge mit Bezug auf den elektrischen Leiter, der zum Ausfließen gebracht werden soll, zu steuern.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Mechanismus ausgiebig untersucht, bei dem der elektrische Leiter, welcher die elektrische Sicherung bildet, bei Schneiden der elektrischen Sicherung, welche die Struktur wie vorstehend beschrieben hat, durch den rissunterstützten Vorgang ausfließt. Die 12A bis 12C und die 13A bis 13C sind Querschnittansichten, die schematisch den Mechanismus veranschaulichen. Hierbei zeigen die 12A bis 12C und die 13A bis 13C einen Zwischenisolierfilm 1119, der auf der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 zusätzlich zu der in den 11a und 11b gezeigten Struktur ausgebildet ist. Anzumerken ist, das der Ätzstoppfilm 1118, wie in 11a und 11b dargestellt, zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 und dem Zwischenisolierfilm 1119 existiert, die Beschreibung desselben jedoch weggelassen ist. Zusätzlich ist die Beschreibung des Sperrmetallfilms, des Ätzstoppfilms und des Schutzfilms hier teilweise weggelassen.
12A zeigt einen Zustand vor dem Schneiden. Wenn eine vorbestimmte Spannung zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 angelegt wird, um eine geeignete Leistung an die elektrische Sicherung 1200 in einem derartigen Zustand anzulegen, dehnt sich die obere Schichtzwischenverbindung 1152 aus, wodurch am Umfang derselben ein Riss auftritt. Die 11a und 11b zeigen ein Beispiel, bei dem der elektrische Leiter in den Zwischenisolierfilm 1114 fließt. Wie in der 12b jedoch dargestellt, wird gezeigt, dass der elektrische Leiter wahrscheinlicher in den Zwischenisolierfilm 1119, der auf der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 ausgebildet ist, fließt. Aus diesem Grund ist der Ausfließteil 1142 in dem Zwischenisolierfilm 1119 gebildet. Der elektrische Leiter wandert abrupt in Richtung des Ausfließteils 1142 (12C), und daher wird der elektrische Leiter an dem Teil des Kontaktloches 1151 geschnitten, um dadurch den Hohlraumteil 1140 zu bilden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass in einigen Fällen, wenn die obere Schichtzwischenverbindung 1152 übermäßig erhitzt wird und sich ausdehnt, der elektrische Leiter nicht nur nach oberhalb der oberen Schichtzwischenverbindung 1152, sondern auch in den Zwischenisolierfilm 1110 fließt, der unterhalb der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 gebildet ist, um einen zweiten Ausfließteil 1144 zu bilden. Zusätzlich hat sich in einigen Fällen gezeigt, dass der Ätzstoppfilm 1108, der an einer Seite des Kontaktloches 1152 liegt, verloren geht (13A). Wenn in diesem Zustand eine Wärmebelastung beaufschlagt wird, verbreitet sich der zweite Ausfließteil 1144 bis zu einem Teil, in welchem der Ätzstoppfilm 1108 verloren ist, um den zweiten Ausfließteil 1144 mit der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 zu verbinden (13B und 13C). Insbesondere hat sich auch gezeigt, dass der Ätzstoppfilm 1108 wahrscheinlich in dem Fall verloren geht, in welchem der Ätzstoppfilm 1108 aus einem isolierenden Film, der Kohlenstoff und S1 enthält, wie beispielsweise SiCN, besteht. Wenn dies auftritt, bildet sich ein neuer Pfad (siehe Pfeillinie in 13C) zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122. Demgemäß wird die elektrische Sicherung 1200, die geschnitten werden soll und einen höheren Widerstand haben soll, in dem Zustand elektrisch verbunden und hat somit einen niedrigeren Widerstand. Als Ergebnis kann der geschnittene Zustand der elektrischen Sicherung nicht exakt bestimmt werden.
Nach der Untersuchung bezüglich der Ursache hierfür haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass der elektrische Leiter, welcher die obere Schichtzwischenverbindung 1152 bildet, eine äußerst hohe Temperatur beim Schneiden erreicht, wodurch beispielsweise der Ätzstoppfilm 1108 verloren wird, oder der zweite Ausfließteil 1144, wie vorstehend beschrieben, unerwünschter Weise durch Ausfließen aus der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 austritt. Darüber hinaus haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass infolge von thermischer Belastung, die in diesem Zustand beaufschlagt wird, zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 und der unteren Schichtzwischenverbindung 1122 der elektrischen Sicherung 1200 bei Schneiden derselben ein Kurzschluß auftritt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben das Ziel, den Temperaturanstieg der oberen Schichtzwischenverbindung 1152, der eine Ursache für den Kurzschluss ist, wie vorstehend beschrieben, zu steuern, um dadurch die vorliegende Erfindung zu erreichen.
In dieser Ausführungsform hat die Halbleitervorrichtung eine elektrische Sicherung mit einer unteren Schichtzwischenverbindung, einem Kontaktloch, das in der unteren Schichtzwischenverbindung so ausgebildet ist, dass es mit dieser in Kontakt gebracht wird, und eine obere Schichtzwischenverbindung, die auf dem Kontaktloch so vorgesehen ist, dass sie mit diesem in Kontakt gebracht ist, wie dies bei der elektrischen Sicherung 1200 der Fall ist, und ein leitfähiges wärmeabsorbierenden Element, das wenigstens in der gleichen Schicht wie die obere Schichtzwischenverbindung ausgebildet ist und die Wärme absorbiert, welche in der oberen Schichtverbindung erzeugt wird. Das Vorsehen des leitfähigen wärmeabsorbierenden Elements, wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es, zu verhindern, dass der zweite Ausfließteil 1144, wie vorstehend beschrieben, erzeugt wird, um zu verhindern, das die elektrische Sicherung nach dem Schneiden ihren Widerstand verringert.
Im Folgenden wird eine Struktur einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Die Halbleitervorrichtung 200 hat eine elektrische Sicherung 100, die auf einem Halbleitersubstrat (Substrat nicht dargestellt) wie beispielsweise einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist. 1 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines Beispiels einer Struktur der elektrischen Sicherung 100 gemäß dieser Ausführungsform. 2 und 3 sind Schnittansichten der 1. 2 ist die Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 1 und 3 ist die Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B' der 1.
Die elektrische Sicherung 100 hat eine obere Schichtzwischenverbindung 110, eine untere Schichtzwischenverbindung 120 und ein Kontaktloch 130 zum Verbinden der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der unteren Schichtzwischenverbindung 120. In dieser Ausführungsform kann die Halbleitervorrichtung 200 eine ähnliche Struktur wie diejenige der elektrischen Sicherung 1200, wie anhand der 11A und 11B beschrieben, aufweisen. Beispielsweise können die untere Schichtzwischenverbindung 120, das Kontaktloch 130 und obere Schichtzwischenverbindung 110 eine ähnliche Struktur wie diejenige der unteren Schichtzwischenverbindung 112, des Kontaktloches 1151 und der oberen Schichtzwischenverbindung 1152 aufweisen. Im Einzelnen können die untere Schichtzwischenverbindung 120 und die obere Schichtzwischenverbindung 110 aus dem kupferhaltigen metallischen Film bestehen. Zusätzlich, obwohl hier nicht dargestellt, können die Seitenflächen, die unteren Flächen der unteren Schichtzwischenverbindung 120, des Kontaktlochs 130 und der oberen Schichtzwischenverbindung 110 mit einem Sperrmetallfilm versehen sein, was ähnlich dem Sperrmetallfilm 1120 und dem Sperrmetallfilm 1150 ist.
Ferner erfolgt bei dieser Ausführungsform die Steuerung so, dass sich die obere Schichtzwischenverbindung 110 mehr ausdehnt als die untere Schichtzwischenverbindung 120, um zu bewirken, dass der elektrische Leiter in der oberen Schichtzwischenverbindung 110 ausfließt. Demgemäß ist die obere Schichtzwischenverbindung 110 so vorgesehen, dass sie hier ein größeres Volumen als die untere Schichtzwischenverbindung 120 hat. Beispielsweise kann in einem Teil, in welchem die obere Schichtzwischenverbindung 110 und die untere Schichtzwischenverbindung 120 jeweils mit dem Kontaktloch 130 verbunden sind, und der enger als andere Teile ist, die obere Schichtzwischenverbindung 110 länger als die untere Schichtzwischenverbindung 120 bemessen sein. Anzumerken ist, dass die vorstehend beschriebene Struktur ein Beispiel ist, und das irgendeine Struktur möglich ist, solange die obere Schichtzwischenverbindung 110 sich wahrscheinlicher ausdehnt als die untere Schichtzwischenverbindung 120. Demgemäß kann beim Schneiden der elektrischen Sicherung 100 bewirkt werden, dass ein Riss am Umfang der oberen Schichtzwischenverbindung 110 leicht auftritt. Anzumerken ist, dass die obere Schichtzwischenverbindung 110 an einen oberen Schichtanschluss 111 angeschlossen ist, der in derselben Schicht wie diese ausgebildet ist, und die untere Schichtzwischenverbindung 120 an einen unteren Schichtanschluss 121 angeschlossen, der in derselben Schicht wie diese selbst ausgebildet ist. Der obere Schichtanschluss 111 und der untere Schichtanschluss 121 können ebenfalls aus den gleichen Materialien wie die obere Schichtzwischenverbindung 110 bzw. die untere Schichtzwischenverbindung 120 bestehen.
Ferner ist in dieser Ausführungsform die elektrische Sicherung 100 in der Halbleitervorrichtung 200 vorgesehen. Die Halbleitervorrichtung 200 hat eine Struktur, bei der ein Zwischenisolierfilm 202, ein Ätzstoppfilm 204, ein Zwischenisolierfilm 206, ein Zwischenisolierfilm 208 und ein Zwischenisolierfilm 210 in der genannten Reihenfolge laminiert sind. In diesem Fall sind ein Schutzfilm und ein Ätzfilm teilweise weggelassen, und ein laminierter Film desselben kann der gleiche wie der laminierte Film sein, wie er anhand der 11A, 11B beschrieben ist.
Die untere Schichtzwischenverbindung 120 ist in dem Zwischenisolierfilm 202 vorgesehen. Das Kontaktloch 130 ist in dem Ätzstoppfilm 204 und dem Zwischenisolierfilm 206 vorgesehen. Die obere Schichtzwischenverbindung 110 ist in dem Zwischenisolierfilm 208 vorgesehen. In diesem Fall sind das Kontaktloch 130 und die obere Schichtzwischenverbindung 110 separat voneinander dargestellt, aber sie können ähnlich wie die Dual-Damaszier-Zwischenverbindung 1154, wie in den 11A und 11B dargestellt, ebenfalls die Dual-Damaszier-Struktur haben.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem in den 11A und 11B dargestellten Beispiel dadurch, dass am Umfang der elektrischen Sicherung 100 ein Schutzteil 150 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform dient der Schutzteil 150 als das leitfähige wärmeabsorbierende Element. Der Schutzteil 150 hat eine untere Schutzschichtzwischenverbindung 154, die in der gleichen Schicht wie die untere Schichtzwischenverbindung 120 vorgesehen ist, ein unteres Schutzschichtkontaktloch 153, das in derselben Schicht wie das Kontaktloch 130 vorgesehen ist, eine obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, die in der gleichen Schicht wie die obere Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen ist, ein oberes Schutzschichtkontaktloch 151, das an der Oberseite der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152 vorgesehen ist, und eine obere Platte 156, die an der Oberseite des oberen Schutzschichtkontaktloches 151 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform kann der Schutzteil 150 in einem potentialfreiem Zustand ausgebildet sein, so dass er nicht mit einem anderen Element oder dergleichen elektrisch verbunden ist. Anzumerken ist, dass in dieser Ausführungsform der Schutzteil 150 in der Draufsicht linear vorgesehen ist. Zusätzlich ist der Schutzteil 150 in dieser Ausführungsform im Wesentlichen parallel zu der oberen Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen.
Der Schutzteil 150 hat zwei Kombinationen laminierter Strukturen, die das obere Schutzschichtkontaktloch 151, die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, das untere Schutzschichtkontaktloch 153 und die untere Schutzschichtzwischenverbindung 154 umfassen, und die Kombinationen sind jeweils an beiden Seiten der elektrischen Sicherung 100 platziert. Die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, das untere Schutzschichtkontaktloch 153 und die untere Schutzschichtzwischenverbindung 154 des Schutzteils 150, die übereinander laminiert sind, sind fortlaufend durch die Schicht gebildet, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist, die Schicht, in welcher das Kontaktloch 130 ausgebildet ist, und die Schicht, in welcher die untere Schichtzwischenverbindung 120 ausgebildet ist. Ferner sind in dieser Ausführungsform die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, das untere Schutzschichtkontaktloch 153 und die untere Schutzschichtzwischenverbindung 154 des Schutzteils 150, die aufeinander laminiert sind, in derselben Form, in der Draufsicht gesehen, ausgebildet.
Hierbei ist in der Schicht, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist, ein Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, vorzugsweise so bemessen, dass er gleich dem oder kleiner als das sechsfache eines Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches 130 ist (Durchmesser des Kontaktloches). Hierbei kann der Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, in einer Richtung rechtwinkelig zu der Streckungsrichtung der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die im wesentli chen parallel zu einander vorgesehen sind, auf einen Abstand gesetzt sein. Vorzugsweise kann in der Schicht, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist, der Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, gleich dem oder kleiner als das vierfache des Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches 130 bemessen sein. Hierbei kann unter Betrachtung der Größen, wie beispielsweise des Kontaktlochdurchmessers und des Abstandes zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, ein gestalteter Wert als eine Referenz für jeden derselben bemessen sein. Der Kontaktlochdurchmesser variiert in Übereinstimmung mit der Erzeugung eines angewandten Vorganges oder dergleichen, und der Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches 130 kann so bemessen sein, dass er beispielsweise bei dieser Ausführungsform ungefähr 90 nm beträgt. Anzumerken ist, dass in dieser Ausführungsform der Kontaktlochdurchmesser des Kontaktloches 130 so bemessen ist, dass er im wesentlichen gleich einer Zwischenverbindungsbreite der oberen Schichtzwischenverbindung 110 ist. Im einzelnen kann in dieser Ausführungsform der Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, vorzugsweise gleich dem oder kleiner als das sechsfache und insbesondere gleich dem oder kleiner als das vierfache der Breite der oberen Schichtzwischenverbindung 110 gesetzt sein. Die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152 ist an einer Position um einen solchen Abstand wie vorstehend beschrieben, näher zu der oberen Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen. Als Ergebnis, dient, wenn die elektrische Sicherung 100 geschnitten wird, die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152 als ein Kühlkörper und absorbiert Wärme, die in der oberen Schichtzwischenverbindung 110 erzeugt wird, um dadurch einen übermäßigen Temperaturanstieg der oberen Schichtzwischenverbindung 110 zu verhindern. Demgemäß kann die Erzeugung des zweiten Ausfließteils 1144, wie vorstehend beschrieben, vermieden werden, um zu verhindern, dass die elektrische Sicherung nach dem Schneiden einen niedrigeren Widerstand hat.
4 ist eine schematische Draufsicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels der Struktur der Halbleitervorrichtung mit der elektrischen Sicherung 100 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 und die 6A und 6B sind Schnittansichten der 4. Die Schnittansicht entlang der Linie A-A' der 4 ist ähnlich wie diejenige der 2. 5 ist die Schnittansicht entlang der Linie B-B' in 4. 6A entspricht der Schnittansicht entlang der Linie C-C' in 4 und 6B entspricht der Schnittansicht entlang der Linie D-D' in 4.
7 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer Struktur einer Schicht, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist. 8 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer Struktur, in welcher das Kontaktloch 130 ausgebildet ist. 9 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer Struktur einer Schicht, in welcher die untere Schichtzwischenverbindung 120 ausgebildet ist.
Auch in diesem Beispiel sind die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, das untere Schutzschichtkontaktloch 153 und die untere Schutzschichtzwischenverbindung 154 des Schutzteils 150, die aufeinander laminiert sind, in derselben Form in der Draufsicht gebildet. Darüber hinaus ist auch in diesem Beispiel der Schutzteil 150 im wesentlich parallel zu der oberen Schutzzwischenverbindung 110 in einem Bereich in der Nähe des Punktes vorgesehen, an welchen die obere Schichtzwischenverbindung 110 und das Kontaktloch 130 miteinander verbunden sind.
Auch in diesem Fall kann der Abstand zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152 die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, vorzugsweise gleich dem oder kleiner als das sechsfache des Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches 130 in einer Schicht bemessen sein, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist, wie dies in der 7 dargestellt ist. Hierbei kann der Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, in dem Bereich in der Nähe des Punktes, an welchem die obere Schichtzwischenverbindung 110 und das Kontaktloch 130 miteinander verbunden sind, auf einen Abstand in einer Richtung rechtwinkelig zu der Erstreckungsrichtung der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die im wesentlichen parallel zu der oberen Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen sind, gesetzt sein. Vorzugsweise kann in der Schicht, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist, der Abstand zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, gleich dem oder kleiner als das vierfache des Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches 130 bemessen. Die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152 ist an einer Position um eine solchen Abstand, wie vorstehend beschrieben, näher zu der oberen Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen. Als Ergebnis dient, auch wenn die elektrische Sicherung 100 geschnitten ist, die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152 als der Kühlkörper und absorbiert die in der oberen Schichtzwischenverbindung 110 erzeugte Wärme, um dadurch einen übermäßigen Temperaturanstieg der oberen Schichtzwischenverbindung 110 zu verhindern. Demgemäß kann die Erzeugung des zweiten Ausfließteils 1144, wie vorstehend beschrieben, vermieden werden, um zu verhindern, dass die elektrische Sicherung nach dem Schneiden einen niedrigeren Widerstand hat.
Anzumerken ist, dass in dieser Ausführungsform der Schutzteil 150 in einem Gleitzustand ist, wodurch der Widerstand der elektrischen Sicherung 100 sich selbst dann nicht ändert, wenn die obere Schichtzwischenverbindung 110 mit dem Schutzteil 150 in Kontakt gebracht ist, was die Bestimmung des geschnittenen Zustandes der elektrischen Sicherung 100 nicht beeinträchtigt. Wenn andererseits die obere Schichtzwischenverbindung 110 und die untere Schichtzwischenverbindung 120 mit dem Schutzteil 150 nach dem Schneiden der elektrischen Sicherung 100 in Kontakt gebracht sind, sind die obere Schichtzwischenverbindung 110 und die untere Schichtzwischenverbindung 120 miteinander durch den Schutzteil 150 elektrisch verbunden. Daher besteht die Gefahr, dass der geschnittene Zustand der elektrischen Sicherung 100 fehlerhaft bestimmt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als das leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, und der oberen Schichtzwischenverbindung 110 in der Schicht, in welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 ausgebildet ist, enger ist, als ein Abstand zwischen der unteren Schutzschichtzwischenverbindung 154, die als leitfähige wärmeabsorbierende Element dient, und der unteren Schichtzwischenverbindung 120 in der Schicht, in welcher die untere Schichtzwischenverbindung 120 ausgebildet ist.
Wie in den 7 und 9 dargestellt, sind die obere Schichtzwischenverbindung 110 und die untere Schichtzwischenverbindung 120 so platziert, dass in einem anderen Teil als dem Punkt, an welchem die obere Schichtzwischenverbindung 110 und die untere Schichtzwischenverbindung 120 miteinander durch das Kontaktloch 130 in der Draufsichtebene verbunden sind, nicht überlappen. Die zwei Schutzteile 150 sind an beiden Seiten der elektrischen Sicherung 100 platziert, und im Wesentlichen linear in der Draufsicht ausgebildet, um die elektrische Sicherung 100 zwischen sich einzuschließen. In dieser Ausführungsform sind die zwei Schutzteile 150 nicht linear ausgebildet und haben eine gekrümmte Form in dem Teil, in welchem die obere Schichtzwischenverbindung 110 in der Draufsicht so ausgebildet ist, dass sie an einer Position näher zu der elektrischen Sicherung 100 als die anderen Regionen platziert ist. Wie in den 6A und 6B, 7 und der 9 dargestellt, ist der Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152 enger als ein Abstand S2 zwischen der unteren Schichtzwischenverbindung 120 und der unteren Schutzschichtzwischenverbindung 154.
Bei der vorstehend beschriebenen Struktur ist die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152 in der Nähe der oberen Schichtzwischenverbindung 110 platziert und es wird bewirkt, dass sie als der Kühlkörper für die obere Schichtzwischenverbindung 110 dient, und der Abstand zwischen der unteren Schichtzwischenverbindung 120 und der unteren Schutzschichtzwischenverbindung 154 ist groß ausgebildet. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass die untere Schichtzwischenverbindung 120 mit der unteren Schutzschichtzwischenverbindung 154 selbst dann in Kontakt gebracht wird, wenn in der unteren Schichtzwischenverbindung 120 ein Riss auftritt und der elektrische Leiter, welcher die untere Schichtzwischenverbindung 120 bildet, ausfließt. Demgemäß kann das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der unteren Schichtzwischenverbindung 120 über den Schutzteil 150 verhindert werden.
Als nächstes wird ein Vorgang zum Schneiden der elektrischen Sicherung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Eine vorbestimmte Spannung wird zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der unteren Schicht zwischenverbindung 120 angelegt, um an die elektrische Sicherung 100 eine geeignete Leistung anzulegen. Der Zustand des Vorstehenden ist in der 10 dargestellt. Obwohl keine spezifische Begrenzung besteht, wird beispielsweise eine hohe Spannung (Vdd) an den unteren Schichtanschluss 121 der unteren Schichtzwischenverbindung 120 angelegt und der obere Schichtanschluss 111 der oberen Schichtzwischenverbindung 110 ist an Masse gelegt, wodurch an die elektrische Sicherung 110 eine geeignete Leistung angelegt wird.
Als Ergebnis dehnt sich der elektrische Leiter, welcher die elektrische Sicherung 100 bildet, aus. Im Laufe der Ausdehnung des elektrischen Leiters tritt in einem oberen Teil der oberen Schichtzwischenverbindung 110, die ein großes Volumen hat, ein Riss auf und somit fließt der elektrische Leiter, welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 bildet, nach oben in den Zwischenisolierfilm 210, ausgehend von dem Riss. Demgemäß wird oberhalb der oberen Schichtzwischenverbindung 110 ein Ausfließteil gebildet. Ferner wandert der elektrische Leiter abrupt in einer Richtung des Ausfließteils und somit wird der elektrische Leiter an einem Punkt geschnitten, an welchem die Wanderung des elektrischen Leiters nicht mit dem gewanderten elektrischen Leiter Schritt gehalten hat. In dieser Ausführungsform ist der elektrische Leiter an einem Teil des Kontaktloches 130 geschnitten, um einen Hohlraumteil zu bilden. In dieser Ausführungsform ist die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, die als der Kühlkörper dient, in der Nähe der oberen Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen. Aus diesem Grund wird ein übermäßiger Temperaturanstieg der oberen Schichtzwischenverbindung 110 unterdrückt und daher kann die Erzeugung eines Risses in einer anderen unbeabsichtigten Richtung als der Richtung nach oben vermieden werden. Als Ergebnis wird, selbst infolge von thermischer Belastung nach dem Schneidvorgang, kein Pfad, der um den Schneidpunkt herum verläuft und die obere Schichtzwischenverbindung 110 und die untere Schichtzwischenverbindung 120 verbindet, ausgebildet, mit dem Ergebnis, dass die elektrische Sicherung 100 ausreichend den hohen Widerstand aufrechterhalten kann.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Halbleitervorrichtung 200 gemäß dieser Ausführungsform die elektrische Sicherung 100 durch den rissunterstützten Vorgang geschnitten. Daher kann der Schneidpunkt groß ausgeführt werden, um dadurch eine Wiederverbindung am Schneidpunkt zu verhindert. Ferner dient das leitfähige wärmeabsorbierende Element als der Kühlkörper, wie beispielsweise die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, das in der Nähe der elektrischen Sicherung 100 vorgesehen ist, und somit kann der Ausfließteil des elektrischen Leiters, welcher die obere Schichtzwischenverbindung 110 bildet, gesteuert werden und es kann auch das Auftreten eines Kurzschlusses in der elektrischen Sicherung 100 über den ausfließenden elektrischen Leiter verhindert werden. Demgemäß kann eine elektrische Sicherung mit einer hohen Zuverlässigkeit erzielt werden.
Anzumerken ist, dass wenn beispielsweise die Sicherung unter Verwendung der Elektromigration geschnitten wird, wie dies in der JP 206-253237 A beschrieben ist, um die Sicherung effizient zu schneiden, es erforderlich ist, den Schneidteil der Sicherung zu erhitzen, um die Elektromigration zu induzieren. Die elektrische Sicherung 100 gemäß dieser Ausführungsform wird durch den rissunterstützten Vorgang geschnitten und daher muss die Sicherung nicht wie vorstehend beschrieben, erhitzt werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, dass der Ausfließteil durch Steuerung der in der Sicherung erzeugten Wärme gesteuert werden kann.
(Beispiel)
Um die Eigenschaften der elektrischen Sicherung, die durch den rissunterstützten Vorgang geschnitten worden ist, zu untersuchen, wurden Versuche unter extrem harten Bedingungen durchgeführt.
(Beispiel 1)
Die Halbleitervorrichtung 200 mit der vorstehend beschriebenen Struktur wurde hergestellt und durch den rissunterstützten Vorgang geschnitten, dann wurden die Widerstandswerte der elektrischen Sicherung, die in der Halbleitervorrichtung 200 enthalten war, vor dem Schneiden, unmittelbar nach dem Schneiden, nach einer Zeit von 24 Stunden bei 300° Celsius, nach einer Zeit von 72 Stunden bei 300° Celsius und nach einer Zeit von 168 Stunden bei 300° Celsius, gemessen. In diesem Fall betrug der Kontaktlochdurchmesser 90 nm und ((Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152)/Kontaktlochdurchmesser) = 2. Die Messung wurde an 9000 elektrischen Sicherungen durchgeführt. Die Ergebnisse derselben sind in der 14 gezeigt. In der 14 repräsentiert „pre”, „post”, 24 h”, „72 h” und „168 h” vor dem Schneiden, unmittelbar nach dem Schneiden, nach dem Ablauf von 24 Stunden, nach dem Ablauf von 72 Stunden bzw. nach dem Ablauf von 168 Stunden. Die Horizontalachse und die Vertikalachse der 14 zeigen die Widerstandswerte bzw. ihre normale Wahrscheinlichkeit. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Widerstand der elektrischen Sicherung nach dem Schneiden selbst dann nicht variiert, wenn die thermische Belastung von 300° Celsius für 168 Stunden beaufschlagt wurde.
(Beispiel 2)
Es wurde eine Halbleitervorrichtung mit einer ähnlichen Struktur wie die diejenige der Halbleitervorrichtung 200 hergestellt, bei der ((Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152)/Kontaktlochdurchmesser) = 6,5 betrug, und die durch den rissgestützten Vorgang geschnitten wurde. Dann wurden die Widerstandswerte einer elektrischen Sicherung die in der Halbleitervorrichtung enthalten war, vor dem Schneiden, unmittelbar nach dem Schneiden, nach dem Belassen von 24 Stunden bei 300° Celsius nach dem Belassen auf 300° Celsius für 24 Stunden und nach dem Belassen auf 300° Celsius für 168 Stunden gemessen. In diesem Fall betrug der Kontaktlochdurchmesser 190 nm und die Messung wurde an 9000 elektrischen Sicherungen durchgeführt. Die Ergebnisse desselben sind der 15 gezeigt. In der 15 repräsentieren „pre”, „post”, „72 h” und „168 h” vor dem Schneiden, unmittelbar nach dem Schneiden, nach dem Ablauf von 72 Stunden bzw. nach dem Ablauf von 168 Stunden. Diese Ergebnisse zeigten, dass, wenn die elektrische Sicherung, deren Widerstand um weniger als 1 MΩ reduziert ist, als defekt bestimmt wurde, ungefähr 35% der elektrischen Sicherungen zu dem Zeitpunkt, zu welchem eine thermische Belastung für 72 Stunden auf 300° Celsius beaufschlagt wurde, als defekt betrachtet wurden und das Verhältnis (Ausbeute), bei dem ein normaler Widerstand aufrechterhalten worden ist, 65% betrug.
Wie in der 14 und der 15 dargestellt, zeigen bei der Struktur des Beispieles 2, bei dem der Schutzteil 150 von der elektrischen Sicherung entfernt vorgesehen ist, alle Sicherungen, unmittelbar nachdem sie geschnitten sind, einen hohen Widerstand. Es gibt jedoch einige elektrische Sicherungen, deren Widerstand sich nach dem Ablauf von 72 Stunden signifikant verringert hat. Andererseits zeigen bei der Struktur des Beispieles 1, bei dem der Schutzteil 150 in der Nähe der elektrischen Sicherung vorgesehen ist, die elektrischen Sicherungen ausreichend hohen Widerstand, unmittelbar nachdem sie geschnitten sind, und der Widerstand hat sich kaum nach dem Ablauf von 168 Stunden reduziert. Die Zustände der elektrischen Sicherung 100 des Beispiels 1 und des Beispieles 2, nachdem sie geschnitten worden sind, wurden durch Aufnehmen einer Querschnittsfotographie überprüft. Dann wurde bei Beispiel 2 herausgefunden, dass der elektrische Leiter unter die obere Schichtzwischenverbindung 110 geflossen war und der Ätzstoppfilm 204 aus SiCN verloren gegangen war. Dagegen wurde beim Beispiel 1 herausgefunden, dass der Ätzstoppfilm 204 nicht verloren war und der elektrische Leiter nicht unter die obere Schichtzwischenverbindung 110 geflossen war.
16 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen ((Abstand S1 zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung 110 und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung 152)/Kontaktlochdurchmesser) und der Ausbeute zeigt.
Wie in der 16 gezeigt, ist der Abstand S1 gleich oder kleiner als das sechsfache des Kontaktlochdurchmessers gemacht, wodurch die Ausbeute gleich oder größer als 70% erzielt wird. Ferner ist der Abstand S1 gleich oder kleiner als das vierfache des Kontaktlochdurchmessers gemacht, wodurch die Ausbeute gleich oder größer als 98% erzielt wird. Anzumerken ist, dass auch in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 und Beispiel 2 gestaltete Werte als Referenz für die Größen, wie beispielsweise des Kontaktlochdurchmessers und des Abstandes zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung und der oberen Schutzschichtzwischenverbindung verwendet werden.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist anhand der Zeichnungen beschrieben worden. Das vorstehende ist jedoch ein Beispiel der vorliegenden Erfin dung und verschiedene andere Strukturen als die vorstehend beschriebene Struktur können ebenfalls angewandt werden.
Ein Fall, bei dem das leitfähige wärmeabsorbierende Element ein Teil des Schutzteils 150 ist, wurde als ein Beispiel in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch ausreichend, dass das leitfähige wärmeabsorbierende Element in der Nähe der oberen Schichtzwischenverbindung 110 wenigstens in der gleichen Schicht wie die obere Schichtzwischenverbindung 110 vorgesehen ist. Beispielsweise ist die Struktur so ausgebildet, dass die untere Schutzschichtzwischenverbindung 154, in derselben Schicht wie die untere Schichtzwischenverbindung 120 vorgesehen, nicht enthalten ist.
Ferner ist in der vorstehend beschrieben Ausführungsform das Beispiel beschrieben worden, bei dem die obere Schutzschichtzwischenverbindung 152, das untere Schutzschichtkontaktloch 153 und die untere Schutzschichtzwischenverbindung 153 und die untere Schutzschichtzwischenverbindung 154 des Schutzteils 150 in derselben Form in der Draufsicht beschrieben sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt, und die obere Schicht und die untere Schicht können voneinander unterschiedliche Formen haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-39220 A [0004, 0005, 0005, 0007]
- JP 2005-57186 A [0004, 0005, 0007]
- JP 2006-253237 A [0004, 0006, 0006, 0007]
- JP 2007-305693 A [0008]
- JP 2008-104277 [0008]
- JP 206-253237 A [0079]

Claims

Halbleitervorrichtung mit: einem Substrat; einer elektrischen Sicherung mit: einer unteren Schichtzwischenverbindung, die auf dem Substrat ausgebildet ist; einem Kontaktloch, das in der unteren Schichtzwischenverbindung vorgesehen ist, um mit der unteren Schichtzwischenverbindung verbunden zu sein; einer oberen Schichtzwischenverbindung, die auf dem Kontaktloch so ausgebildet ist, dass sie mit dem Kontaktloch verbunden ist, wobei die elektrische Sicherung unterbrochen ist, in einem Zustand nach dem Unterbrechen, durch Ausbildung eines Ausfließteils, wobei der Ausfließteil ausgebildet wird, wenn ein elektrischer Leiter, der die obere Schichtzwischenverbindung bildet, aus der oberen Schichtzwischenverbindung herausfließt; und ein leitfähiges wärmeabsorbierendes Element in wenigstens derselben Schicht wie die obere Schichtzwischenverbindung ausgebildet ist, um die in der oberen Schichtzwischenverbindung erzeugte Wärme zu absorbieren.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Sicherung einen Unterbrechungspunkt aufweist, der an einem Punkt zwischen der unteren Schichtzwischenverbindung und dem Kontaktloch und in dem Kontaktloch ausgebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in der Schicht, die die obere Schichtzwischenverbindung darin ausgebildet aufweist, ein Abstand zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung und dem leitfähigen wärmeabsorbierenden Element gleich dem oder kleiner als das sechsfache eines Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in der Schicht, die die darin ausgebildete obere Schichtzwischenverbindung enthält, ein Abstand zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung und dem leitfähigen wärmeabsorbierenden Element gleich dem oder kleiner als das vierfache eines Kontaktlochdurchmessers des Kontaktloches ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das leitfähige wärmeabsorbierende Element ebenfalls in einer Schicht, die das Kontaktloch darin ausgebildet hat, und einer Schicht, die die untere Schichtzwischenverbindung darin ausgebildet hat, vorgesehen ist, um kontinuierlich über die Schicht, welche die darin ausgebildete untere Schichtzwischenverbindung enthält, die Schicht, welche das Kontaktloch darin ausgebildet enthält, und die Schicht, welche die darin ausgebildete obere Schichtzwischenverbindung enthält, fortlaufend ausgebildet ist; und ein Abstand zwischen der oberen Schichtzwischenverbindung und dem in der Schicht, welche die darin ausgebildete obere Schichtzwischenverbindung enthält, ausgebildeten leitfähigen wärmeabsorbierenden Element enger als ein Abstand zwischen der unteren Schichtzwischenverbindung und dem in der Schicht, die die darin ausgebildete untere Schichtzwischenverbindung enthält, ausgebildeten leitfähigen wärmeabsorbierenden Element, ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ausfließteil in der oberen Schichtzwischenverbindung ausgebildet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitfähige wärmeabsorbierende Element so ausgebildet ist, dass es die in der oberen Schichtzwischenverbindung erzeugte Wärme absorbiert, um zu verhindern, dass der elektrische Leiter, der die obere Schichtzwischenverbindung bildet, unter die obere Schichtzwischenverbindung fließt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die obere Schichtzwischenverbindung der elektrischen Sicherung ein größeres Volumen als die untere Schichtzwischenverbindung derselben hat.