JP3268554B2 - ヒューズ構造及びその形成方法 - Google Patents
ヒューズ構造及びその形成方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、半導体素
子内のヒューズに関し、より詳細には、ゲート・スタッ
ク導体ヒューズの周りに空洞を有する構造及びその形成
方法に関する。
子内のヒューズに関し、より詳細には、ゲート・スタッ
ク導体ヒューズの周りに空洞を有する構造及びその形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(IC)とその製造技術
は周知である。典型的な集積回路では、シリコン基板上
に多数の半導体素子を作製することができる。所望の機
能を達成するために、一般に、複数の導体を設けて選択
した素子を互いに結合する。一部の集積回路では、導電
リンクをヒューズに結合し、このヒューズは作製後にレ
ーザや過剰電流/電圧を使用して切断または溶断させる
ことができる。
は周知である。典型的な集積回路では、シリコン基板上
に多数の半導体素子を作製することができる。所望の機
能を達成するために、一般に、複数の導体を設けて選択
した素子を互いに結合する。一部の集積回路では、導電
リンクをヒューズに結合し、このヒューズは作製後にレ
ーザや過剰電流/電圧を使用して切断または溶断させる
ことができる。
【0003】ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ(DRAM)回路では、たとえば、トランジスタのゲ
ート・スタックの一部を不慮の電荷の蓄積による破壊か
ら保護するために、製造中にヒューズを使用することが
ある。ICの製造が実質上完了した後に、ヒューズを溶
断または切断して、保護電流経路が存在しなかったかの
ようにDRAM回路を動作させることができる。
リ(DRAM)回路では、たとえば、トランジスタのゲ
ート・スタックの一部を不慮の電荷の蓄積による破壊か
ら保護するために、製造中にヒューズを使用することが
ある。ICの製造が実質上完了した後に、ヒューズを溶
断または切断して、保護電流経路が存在しなかったかの
ようにDRAM回路を動作させることができる。
【0004】可融リンクは一般に、過剰なエネルギーを
加えてリンク材料の一部分を蒸発または溶融させること
によって爆発的に溶断することができる金属線を含む。
一般に、可融リンクは、細く、アルミニウムまたはポリ
シリコンで作られる。あるいは、ヒューズ・リンクは、
チップ導体と同じ金属で作ることもある。
加えてリンク材料の一部分を蒸発または溶融させること
によって爆発的に溶断することができる金属線を含む。
一般に、可融リンクは、細く、アルミニウムまたはポリ
シリコンで作られる。あるいは、ヒューズ・リンクは、
チップ導体と同じ金属で作ることもある。
【0005】このような可融リンク材料の背景となる原
動力は、論理チップの速度要件がますます高くなってき
たことである。より一般的には、DRAM回路内の冗長
アレイ要素のイネーブル・ビットとアドレス・ビットを
設定するためにヒューズを使用することがある。
動力は、論理チップの速度要件がますます高くなってき
たことである。より一般的には、DRAM回路内の冗長
アレイ要素のイネーブル・ビットとアドレス・ビットを
設定するためにヒューズを使用することがある。
【0006】図1は、主メモリ・アレイ102を有する
典型的なダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ集
積回路を示す。主メモリ・アレイ102の欠陥のある主
アレイ要素の取り換えを容易にするために、図のような
冗長アレイ104が設けられている。冗長アレイ104
には、ヒューズ・ラッチ・アレイ108とヒューズ・デ
コーダ回路110を介してヒューズ・アレイ106の複
数のヒューズが結合されている。欠陥のある主メモリ・
アレイ要素を取り換えるには、ヒューズ・アレイ106
の個々のヒューズを溶断または切断して、その値をデコ
ーダ回路によって必要とされる「1」または「0」に設
定することができる。
典型的なダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ集
積回路を示す。主メモリ・アレイ102の欠陥のある主
アレイ要素の取り換えを容易にするために、図のような
冗長アレイ104が設けられている。冗長アレイ104
には、ヒューズ・ラッチ・アレイ108とヒューズ・デ
コーダ回路110を介してヒューズ・アレイ106の複
数のヒューズが結合されている。欠陥のある主メモリ・
アレイ要素を取り換えるには、ヒューズ・アレイ106
の個々のヒューズを溶断または切断して、その値をデコ
ーダ回路によって必要とされる「1」または「0」に設
定することができる。
【0007】動作中に、一般に、ヒューズ・アレイ10
6のヒューズの値が、電源投入時にヒューズ・ラッチ・
アレイ108にロードされる。次に、実行時間中に、そ
れらの値が、ヒューズ・デコーダ回路110によってデ
コードされ、それにより、特定の欠陥のある主メモリ・
アレイ要素を、冗長アレイ104の特定の冗長要素と取
り換えることが容易になる。欠陥のある主メモリ・アレ
イ要素を冗長アレイ要素と取り換える技術は、当技術分
野では周知であり、本明細書では詳しく考察しない。
6のヒューズの値が、電源投入時にヒューズ・ラッチ・
アレイ108にロードされる。次に、実行時間中に、そ
れらの値が、ヒューズ・デコーダ回路110によってデ
コードされ、それにより、特定の欠陥のある主メモリ・
アレイ要素を、冗長アレイ104の特定の冗長要素と取
り換えることが容易になる。欠陥のある主メモリ・アレ
イ要素を冗長アレイ要素と取り換える技術は、当技術分
野では周知であり、本明細書では詳しく考察しない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ヒュー
ズ・アレイ106のヒューズ・リンクは、レーザ光線ま
たは過剰な電流/電圧により選択的に溶断または切断す
ることができる。ヒューズは、溶断された後、高導電状
態から高抵抗(すなわち、非導通)状態に変化する。溶
断されたヒューズは、電流がその中を流れるのを阻止
し、電流経路にとって開路となる。図2を参照すると、
ヒューズ・アレイ要素106のヒューズ・リンク20
2、204、206、208が、溶断されていない(す
なわち、導通)状態で示されている。図3では、ヒュー
ズ・リンク204が溶断され(「開路され」)、それに
よりその中を通る電流の流れが阻止される。
ズ・アレイ106のヒューズ・リンクは、レーザ光線ま
たは過剰な電流/電圧により選択的に溶断または切断す
ることができる。ヒューズは、溶断された後、高導電状
態から高抵抗(すなわち、非導通)状態に変化する。溶
断されたヒューズは、電流がその中を流れるのを阻止
し、電流経路にとって開路となる。図2を参照すると、
ヒューズ・アレイ要素106のヒューズ・リンク20
2、204、206、208が、溶断されていない(す
なわち、導通)状態で示されている。図3では、ヒュー
ズ・リンク204が溶断され(「開路され」)、それに
よりその中を通る電流の流れが阻止される。
【0009】しかし、ヒューズ・リンク材料が、周辺部
分に十分に分散しない場合、ヒューズ・リンクは、理論
的に溶断された後でも導通経路となることがある。換言
すると、特に電気的に溶断したヒューズの場合、ヒュー
ズの溶断は信頼性が低い場合がある。したがって、溶融
し蒸発した材料が分散する場所を提供するために、ヒュ
ーズ・リンク材料の近くに空洞または吸着材料の領域が
しばしば配置される。
分に十分に分散しない場合、ヒューズ・リンクは、理論
的に溶断された後でも導通経路となることがある。換言
すると、特に電気的に溶断したヒューズの場合、ヒュー
ズの溶断は信頼性が低い場合がある。したがって、溶融
し蒸発した材料が分散する場所を提供するために、ヒュ
ーズ・リンク材料の近くに空洞または吸着材料の領域が
しばしば配置される。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ゲート
導体スタックの上に空洞ヒューズを作成する構造および
方法を提供することである。この方法は、浅いトレンチ
分離領域上にゲート導体スタックを有する半導体基板を
提供する段階と、ゲート導体スタックの周りの基板上に
酸化物層を形成する段階と、酸化物層を貫通して基板ま
で電気コンタクト孔をエッチングする段階と、電気コン
タクト孔を第1の導電材料で充填して、ゲート導体スタ
ックとの電気接触を確立する段階と、酸化物層の最上部
の酸化物層にパターンをエッチングする段階と、酸化物
層と電気的コンタクトの上に第2の導電材料の導電層を
付着させる段階と、導電材料が前記パターンで残るよう
に導電層を平面化する段階と、酸化物層を異方性エッチ
ングして、酸化物層を貫通し浅いトレンチ分離領域まで
少なくとも1つのエッチング孔を形成する段階と、酸化
物層の少なくともエッチング孔の周りの部分を等方性エ
ッチングする段階とを含み、それにより導電層パターン
の少なくとも一部分の下に空洞を形成し、ゲート導体ス
タックがヒューズを含む。
導体スタックの上に空洞ヒューズを作成する構造および
方法を提供することである。この方法は、浅いトレンチ
分離領域上にゲート導体スタックを有する半導体基板を
提供する段階と、ゲート導体スタックの周りの基板上に
酸化物層を形成する段階と、酸化物層を貫通して基板ま
で電気コンタクト孔をエッチングする段階と、電気コン
タクト孔を第1の導電材料で充填して、ゲート導体スタ
ックとの電気接触を確立する段階と、酸化物層の最上部
の酸化物層にパターンをエッチングする段階と、酸化物
層と電気的コンタクトの上に第2の導電材料の導電層を
付着させる段階と、導電材料が前記パターンで残るよう
に導電層を平面化する段階と、酸化物層を異方性エッチ
ングして、酸化物層を貫通し浅いトレンチ分離領域まで
少なくとも1つのエッチング孔を形成する段階と、酸化
物層の少なくともエッチング孔の周りの部分を等方性エ
ッチングする段階とを含み、それにより導電層パターン
の少なくとも一部分の下に空洞を形成し、ゲート導体ス
タックがヒューズを含む。
【0011】異方性エッチングは、ドライ・エッチング
であることが好ましく、等方性エッチングは、ウェット
・エッチングであることが好ましい。さらに、等方性エ
ッチングは、酸化物層を、半導体基板、ゲート導体スタ
ック、第1の導電材料、または第2の導電材料をエッチ
ングするよりも速い速度でエッチングする。したがっ
て、空洞は、半導体基板、第1の導電材料、および第2
の導電材料によって境界を画される。換言すると、等方
性エッチングは、ゲート導体スタックを完全に囲むよう
に空洞を形成し、その、結果ゲート導体スタックは、空
洞内の半導体基板のある部分から半導体基板の別の部分
まで懸架される。
であることが好ましく、等方性エッチングは、ウェット
・エッチングであることが好ましい。さらに、等方性エ
ッチングは、酸化物層を、半導体基板、ゲート導体スタ
ック、第1の導電材料、または第2の導電材料をエッチ
ングするよりも速い速度でエッチングする。したがっ
て、空洞は、半導体基板、第1の導電材料、および第2
の導電材料によって境界を画される。換言すると、等方
性エッチングは、ゲート導体スタックを完全に囲むよう
に空洞を形成し、その、結果ゲート導体スタックは、空
洞内の半導体基板のある部分から半導体基板の別の部分
まで懸架される。
【0012】等方性エッチングの後、エッチング孔を封
止するために第2の導電層の上に絶縁体を付着する。さ
らに、酸化物層は、BPSG層またはTEOS層あるい
はその両方でよい。また、第1の導体は、ポリシリコン
であり、第2の導体は、タングステンでよい。
止するために第2の導電層の上に絶縁体を付着する。さ
らに、酸化物層は、BPSG層またはTEOS層あるい
はその両方でよい。また、第1の導体は、ポリシリコン
であり、第2の導体は、タングステンでよい。
【0013】本発明のもう1つの実施形態は、ヒューズ
を形成する方法であって、基板上にヒューズ要素を形成
する段階と、基板および導体上に少なくとも1つの絶縁
体を形成する段階と、絶縁体の上に封止部を形成する段
階と、封止部と絶縁体を貫通する少なくとも1つの開口
部を形成する段階と、開口部を通して絶縁体をエッチン
グしてヒューズ要素に隣接して空洞を形成する段階とを
含み、空洞は、基板と封止部によって境界を画される。
を形成する方法であって、基板上にヒューズ要素を形成
する段階と、基板および導体上に少なくとも1つの絶縁
体を形成する段階と、絶縁体の上に封止部を形成する段
階と、封止部と絶縁体を貫通する少なくとも1つの開口
部を形成する段階と、開口部を通して絶縁体をエッチン
グしてヒューズ要素に隣接して空洞を形成する段階とを
含み、空洞は、基板と封止部によって境界を画される。
【0014】この方法は、また、絶縁体中に少なくとも
1つのコンタクト開口部を形成し、コンタクト開口部を
導体で充填し、その結果、導体がヒューズ要素と電気接
触する段階を含む。封止部の形成は、絶縁体の上にパタ
ーン形成された導電層を形成し、その結果、パターン形
成された導体層が、導体に電気的に接続される段階を含
む。導体とパターン形成された導電層が、封止部を構成
する。したがって、基板と封止があいまってヒューズ要
素を囲み、その結果エッチングが、基板と封止部を残し
て空洞を形成する。
1つのコンタクト開口部を形成し、コンタクト開口部を
導体で充填し、その結果、導体がヒューズ要素と電気接
触する段階を含む。封止部の形成は、絶縁体の上にパタ
ーン形成された導電層を形成し、その結果、パターン形
成された導体層が、導体に電気的に接続される段階を含
む。導体とパターン形成された導電層が、封止部を構成
する。したがって、基板と封止があいまってヒューズ要
素を囲み、その結果エッチングが、基板と封止部を残し
て空洞を形成する。
【0015】ヒューズ要素は、基板内の浅いトレンチ分
離領域の上のゲート導体でよい。エッチングは、浅いト
レンチ分離領域を除去して、ゲート導体を完全に取り囲
む空洞を形成し、その結果、空洞内の基板のある部分か
ら基板の別の部分までゲート導体が懸架される。
離領域の上のゲート導体でよい。エッチングは、浅いト
レンチ分離領域を除去して、ゲート導体を完全に取り囲
む空洞を形成し、その結果、空洞内の基板のある部分か
ら基板の別の部分までゲート導体が懸架される。
【0016】開口部の形成は、ドライ・エッチングを含
み、絶縁体のエッチングは、ウェット・エッチングを含
む。エッチングは、絶縁体を、基板、ヒューズ要素、封
止部をエッチングするよりも速い速度でエッチングし、
その結果、空洞が、基板と封止部によって境界を画され
る。エッチングの後、開口部を封止するために封止部の
上に第2の絶縁体を付着させる。
み、絶縁体のエッチングは、ウェット・エッチングを含
む。エッチングは、絶縁体を、基板、ヒューズ要素、封
止部をエッチングするよりも速い速度でエッチングし、
その結果、空洞が、基板と封止部によって境界を画され
る。エッチングの後、開口部を封止するために封止部の
上に第2の絶縁体を付着させる。
【0017】本発明のもう1つの実施形態は、基板と、
基板の上のゲート導体スタックと、基板上の少なくとも
1つの導電コンタクトと、ゲート導体スタックの上にあ
り導電コンタクトに接続された導電パターンと、基板、
導電体コンタクト、および導電パターンによって境界を
画されたゲート導体スタックを囲む空洞とを含み、導電
パターンは、空洞を形成するための少なくとも1つのエ
ッチング開口部を含むヒューズ構造である。
基板の上のゲート導体スタックと、基板上の少なくとも
1つの導電コンタクトと、ゲート導体スタックの上にあ
り導電コンタクトに接続された導電パターンと、基板、
導電体コンタクト、および導電パターンによって境界を
画されたゲート導体スタックを囲む空洞とを含み、導電
パターンは、空洞を形成するための少なくとも1つのエ
ッチング開口部を含むヒューズ構造である。
【0018】空洞は、基板内に拡がり、その結果、ゲー
ト導体が、空洞内の基板のある部分から基板の別の部分
まで懸架される。この構造は、また、開口部を封止する
絶縁体を含むことができる。
ト導体が、空洞内の基板のある部分から基板の別の部分
まで懸架される。この構造は、また、開口部を封止する
絶縁体を含むことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に詳細に説明する発明は、ゲ
ート導体スタック(ヒューズ・リンクとして使用され
る)の周りの空洞、および関連する独特の構造物を形成
する独特の方法を含む。より具体的には、本発明によれ
ば、空洞領域の上面の穴を通して、ヒューズ・リンクの
周りの絶縁層のウェット・エッチングが行われる。この
方法は、空洞形成プロセスを簡略化し、きわめて小さい
集積回路フィーチャ(ヒューズ・リンクとして利用され
るゲート・スタック構造など)が空洞を含むことを可能
にする。
ート導体スタック(ヒューズ・リンクとして使用され
る)の周りの空洞、および関連する独特の構造物を形成
する独特の方法を含む。より具体的には、本発明によれ
ば、空洞領域の上面の穴を通して、ヒューズ・リンクの
周りの絶縁層のウェット・エッチングが行われる。この
方法は、空洞形成プロセスを簡略化し、きわめて小さい
集積回路フィーチャ(ヒューズ・リンクとして利用され
るゲート・スタック構造など)が空洞を含むことを可能
にする。
【0020】次に、図4ないし図9を参照し、本発明の
方法と構造を詳細に説明する。より具体的には、図4
は、浅いトレンチ分離(STI)領域31が形成された
基板30を示す。基板30は、シリコン基板など任意の
標準的な基板を含むことができ、同様に、浅いトレンチ
分離領域31は、当業者に周知のオルトケイ酸テトラエ
チル(TEOS)など任意の従来の分離材料を含むこと
ができる。
方法と構造を詳細に説明する。より具体的には、図4
は、浅いトレンチ分離(STI)領域31が形成された
基板30を示す。基板30は、シリコン基板など任意の
標準的な基板を含むことができ、同様に、浅いトレンチ
分離領域31は、当業者に周知のオルトケイ酸テトラエ
チル(TEOS)など任意の従来の分離材料を含むこと
ができる。
【0021】ゲート・スタック32は、浅いトレンチ分
離領域31の上に形成され、たとえば当技術分野で周知
の一連の絶縁層と導電層を含むことができる。絶縁層
は、たとえば、酸化物材料と窒化物材料を含むことがで
き、導電層は、金属、合金、ポリシリコン、その他の周
知の導体を含むことができる。
離領域31の上に形成され、たとえば当技術分野で周知
の一連の絶縁層と導電層を含むことができる。絶縁層
は、たとえば、酸化物材料と窒化物材料を含むことがで
き、導電層は、金属、合金、ポリシリコン、その他の周
知の導体を含むことができる。
【0022】浅いトレンチ分離領域31とゲート・スタ
ック32は、当業者に周知の化学的気相付着(CVD)
やスパッタリングなどの様々な付着方法、ならびに等方
性および異方性のウェットおよびドライ・エッチングを
含むリソグラフィ・マスキングやエッチングなど多くの
パターン形成方法およびエッチング方法を含めて周知の
従来の方法を使用して形成される。
ック32は、当業者に周知の化学的気相付着(CVD)
やスパッタリングなどの様々な付着方法、ならびに等方
性および異方性のウェットおよびドライ・エッチングを
含むリソグラフィ・マスキングやエッチングなど多くの
パターン形成方法およびエッチング方法を含めて周知の
従来の方法を使用して形成される。
【0023】基板/ゲートスタック構造30〜32の上
に、1つまたは複数の絶縁層33、34を形成する。た
とえば、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)層33とT
EOS層34を、図4に示した基板/ゲート構造30〜
32の上に形成することができる。化学的気相付着(C
VD)と、化学機械研磨(CMP)などの一般的な平面
化技術を使用して、図4に示した絶縁体33、34を付
着し平面化することができる。
に、1つまたは複数の絶縁層33、34を形成する。た
とえば、ホウリンケイ酸ガラス(BPSG)層33とT
EOS層34を、図4に示した基板/ゲート構造30〜
32の上に形成することができる。化学的気相付着(C
VD)と、化学機械研磨(CMP)などの一般的な平面
化技術を使用して、図4に示した絶縁体33、34を付
着し平面化することができる。
【0024】次に、図5を参照すると、コンタクト線4
0が、絶縁層33、34内に開けられ、導電材料で充填
される。図8により詳細に示したように、コンタクト線
40は、ゲート・スタック32の一部分の周りに箱形ま
たは開放立方体構造を形成する。コンタクト40は、図
8の破断図により明瞭に示したように、基板30および
ゲート・スタック32と電気接触する。コンタクト40
に使用される材料は、金属、合金、ポリシリコンなど任
意の導電材料を含むことができ、好ましい実施形態で
は、CVD法を使用して付着させたポリシリコンを含
む。
0が、絶縁層33、34内に開けられ、導電材料で充填
される。図8により詳細に示したように、コンタクト線
40は、ゲート・スタック32の一部分の周りに箱形ま
たは開放立方体構造を形成する。コンタクト40は、図
8の破断図により明瞭に示したように、基板30および
ゲート・スタック32と電気接触する。コンタクト40
に使用される材料は、金属、合金、ポリシリコンなど任
意の導電材料を含むことができ、好ましい実施形態で
は、CVD法を使用して付着させたポリシリコンを含
む。
【0025】次に、導電層41が構造物の上に形成さ
れ、開口部42を含むようにパターン形成される。導電
層41は、コンタクト40を介してゲート・スタック構
造30〜32と電気接触する。導電層41は、前述のよ
うな任意の標準的な導体を含むことができ、好ましい実
施形態では、スパッタリング法を使用して付着させたタ
ングステンを含む。
れ、開口部42を含むようにパターン形成される。導電
層41は、コンタクト40を介してゲート・スタック構
造30〜32と電気接触する。導電層41は、前述のよ
うな任意の標準的な導体を含むことができ、好ましい実
施形態では、スパッタリング法を使用して付着させたタ
ングステンを含む。
【0026】図6に示したように、カラム開口部50
が、絶縁層33、34を貫通して、浅いトレンチ分離領
域31中まで形成される。カラム開口部50は、開口部
42の真下に形成され、本開示を読めば当業者には周知
のいくつかの従来の方法を使用して形成することができ
る。たとえば、カラム開口部50は、開口部42を通し
て供給したC4F8および酸素ガスを使用するドライ・エ
ッチングで形成することができる。図8により明瞭に示
すように、カラム開口部50は、絶縁層33、34と浅
いトレンチ分離領域31内に小さくかつ細いカラムを含
む。
が、絶縁層33、34を貫通して、浅いトレンチ分離領
域31中まで形成される。カラム開口部50は、開口部
42の真下に形成され、本開示を読めば当業者には周知
のいくつかの従来の方法を使用して形成することができ
る。たとえば、カラム開口部50は、開口部42を通し
て供給したC4F8および酸素ガスを使用するドライ・エ
ッチングで形成することができる。図8により明瞭に示
すように、カラム開口部50は、絶縁層33、34と浅
いトレンチ分離領域31内に小さくかつ細いカラムを含
む。
【0027】図7に示したように、緩衝HF(または希
釈HF)溶液を使用するウェット・エッチングなど異な
るエッチングを、カラム開口部50から絶縁層33、3
4と浅いトレンチ分離領域31に施す。開口部42、5
0を介したウェット・エッチングでは、ゲート導体スタ
ック32の周りに空洞60が生成する。この追加のウェ
ット・エッチングは、必要なアンダーカット(たとえ
ば、タングステン板の下でかつゲート導体線の上の空
洞)を作成するために必要である。空洞がない場合は、
次の付着プロセスで、開口部50が再充填される。
釈HF)溶液を使用するウェット・エッチングなど異な
るエッチングを、カラム開口部50から絶縁層33、3
4と浅いトレンチ分離領域31に施す。開口部42、5
0を介したウェット・エッチングでは、ゲート導体スタ
ック32の周りに空洞60が生成する。この追加のウェ
ット・エッチングは、必要なアンダーカット(たとえ
ば、タングステン板の下でかつゲート導体線の上の空
洞)を作成するために必要である。空洞がない場合は、
次の付着プロセスで、開口部50が再充填される。
【0028】図8により明瞭に示したように、ゲート導
体スタック32は、空洞60内に懸架され、基板30の
部分と浅いトレンチ分離領域31の部分の縁部に乗る。
体スタック32は、空洞60内に懸架され、基板30の
部分と浅いトレンチ分離領域31の部分の縁部に乗る。
【0029】コンタクト40と導電層41は、基板30
とあいまって、空洞60を形成する枠を形成する。した
がって、コンタクト40と導電層41は、開口部42を
通したウェット・エッチングによって除去される絶縁体
30、31の量を制限する遮蔽として働く。
とあいまって、空洞60を形成する枠を形成する。した
がって、コンタクト40と導電層41は、開口部42を
通したウェット・エッチングによって除去される絶縁体
30、31の量を制限する遮蔽として働く。
【0030】空洞60が形成された後、導電層41の上
に絶縁体61を付着させることによって、開口部42が
封止される。たとえば、この絶縁体61は、シランまた
はホウリンケイ酸ガラスを含むことができる。
に絶縁体61を付着させることによって、開口部42が
封止される。たとえば、この絶縁体61は、シランまた
はホウリンケイ酸ガラスを含むことができる。
【0031】本発明の前述の実施形態は、可融リンクと
して利用されるゲート導体スタック構造に関して説明し
たが、本開示を読めば当業者によって知られているよう
に、本発明は、任意の可融構造に適用可能である。たと
えば、本発明は、任意の形態の基板の上のパターン形成
された導電配線構造にも同様に適用可能である。
して利用されるゲート導体スタック構造に関して説明し
たが、本開示を読めば当業者によって知られているよう
に、本発明は、任意の可融構造に適用可能である。たと
えば、本発明は、任意の形態の基板の上のパターン形成
された導電配線構造にも同様に適用可能である。
【0032】図9に、本発明を表すフローチャートを示
す。最初に、項目80に示すように、可融リンク32と
基板30の上に絶縁体33、34を形成する。次に、項
目81に示すように、空洞60になる領域の周りに保護
封止部/障壁40、41を形成する。構造物の上部と絶
縁体33、34内に開口部42とカラム50を形成す
る。項目83で、前述のようにウェット・エッチングを
使用して空洞60を除去する。最後に、項目84に示す
ように、開口部42を封止61する。
す。最初に、項目80に示すように、可融リンク32と
基板30の上に絶縁体33、34を形成する。次に、項
目81に示すように、空洞60になる領域の周りに保護
封止部/障壁40、41を形成する。構造物の上部と絶
縁体33、34内に開口部42とカラム50を形成す
る。項目83で、前述のようにウェット・エッチングを
使用して空洞60を除去する。最後に、項目84に示す
ように、開口部42を封止61する。
【0033】本発明によれば、ヒューズ・リンクの周り
の絶縁層のウェット・エッチングは、空洞領域の上面の
開口部を通して行われる。この方法は、空洞形成プロセ
スを簡略化し、かなり小さい集積回路フィーチャ(ヒュ
ーズ・リンクとして利用されるゲート・スタック構造な
ど)が空洞を含むことを可能にする。そのような小さい
構造が空洞を含むことにより、ヒューズ切断操作の信頼
性は、従来の構造に比べて大幅に向上する。
の絶縁層のウェット・エッチングは、空洞領域の上面の
開口部を通して行われる。この方法は、空洞形成プロセ
スを簡略化し、かなり小さい集積回路フィーチャ(ヒュ
ーズ・リンクとして利用されるゲート・スタック構造な
ど)が空洞を含むことを可能にする。そのような小さい
構造が空洞を含むことにより、ヒューズ切断操作の信頼
性は、従来の構造に比べて大幅に向上する。
【0034】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【0035】 (1)ゲート導体スタックの上に空洞ヒューズ構造を作
成する方法であって、 (a)浅いトレンチ分離領域の上にゲート導体スタック
を有する半導体基板を提供する段階と、 (b)前記基板上の前記ゲート導体スタックの周りに酸
化物層を形成する段階と、 (c)前記酸化物層を貫通して前記基板まで電気コンタ
クト孔をエッチングする段階と、 (d)前記電気コンタクト孔を第1の導電材料で充填し
て、前記ゲート導体スタックとの電気接触を確立する段
階と、 (e)前記酸化物層の最上部の酸化物層にパターンをエ
ッチングする段階と、 (f)前記酸化物層と前記電気的コンタクトの上に第2
の導電材料の導電層を付着させる段階と、 (g)前記導電材料が前記パターン内でのみ残るように
前記導電層を平面化する段階と、 (h)前記酸化物層を異方性エッチングして、前記酸化
物層を貫通し前記浅いトレンチ分離領域まで少なくとも
1つのエッチング孔を形成する段階と、 (i)前記酸化物層の少なくとも前記エッチング孔の周
りの部分を等方性エッチングする段階とを含み、それに
より前記導電層パターンの少なくとも一部分の下に空洞
が形成され、前記ゲート導体スタックがヒューズを含む
方法。 (2)前記異方性エッチングが、ドライ・エッチングを
含み、前記等方性エッチングがウェット・エッチングを
含む、上記(1)に記載の方法。 (3)前記異方性エッチングが、前記酸化物層を、前記
半導体基板、前記ゲート導体スタック、前記第1の導電
材料、または前記第2の導電材料よりも速い速度でエッ
チングし、その結果、前記空洞が、前記半導体基板、前
記第1の導電材料、および前記第2の導電材料によって
境界を画される、上記(1)に記載の方法。 (4)前記等方性エッチングが、前記ゲート導体スタッ
クを完全に囲むように前記空洞を形成し、その結果、前
記ゲート導体スタックが、前記空洞内で、前記半導体基
板のある部分から前記半導体基板の別の部分まで懸架さ
れる、上記(1)に記載の方法。 (5)前記等方性エッチングの後で、前記第2の導電層
の上に絶縁体を付着させる段階をさらに含み、前記絶縁
体が前記エッチング孔を封止する、上記(1)に記載の
方法。 (6)前記酸化物層を形成する前記段階が、BPSG層
とTEOS層を形成する段階を含み、前記第1の導体が
ポリシリコンを含み、前記第2の導体がタングステンを
含む、上記(1)に記載の方法。 (7)ヒューズを形成する方法であって、基板上にヒュ
ーズ要素を形成する段階と、前記基板および前記ヒュー
ズ要素上に少なくとも1つの絶縁体を形成する段階と、
空洞となる領域の周りに封止部を形成する段階と、前記
封止部と該封止部内の前記絶縁体を貫通する少なくとも
1つの開口部を形成する段階と、前記開口部を通して前
記絶縁体をエッチングして前記ヒューズ要素に隣接して
前記空洞を形成する段階とを含み、前記空洞が、前記絶
縁体内に形成され、前記基板と前記封止部によって境界
を画される方法。 (8)前記絶縁体中に少なくとも1つのコンタクト孔を
形成し、前記コンタクト孔を導体で充填し、その結果、
前記導体が前記ヒューズ要素と電気接触する段階をさら
に含む、上記(7)に記載の方法。 (9)前記封止部を形成する前記段階が、前記絶縁体の
上にパターン形成された導電層を形成し、その結果、前
記パターン形成された導電層が、前記導体と電気接続す
る段階を含む、上記(8)に記載の方法。 (10)前記導体と前記パターン形成された導電層が、
前記封止部を含む、上記(9)に記載の方法。 (11)前記基板と前記封止部とが前記ヒューズ要素と
ともに該ヒューズ要素の周りの前記絶縁体を囲み、その
結果、前記エッチングによって残された、前記基板およ
び前記封止部が前記空洞を形成する、上記(7)に記載
の方法。 (12)前記ヒューズ要素が、前記基板内の浅いトレン
チ分離領域の上にゲート導体を含み、前記エッチング
が、前記浅いトレンチ分離領域を除去し、前記ゲート導
体を完全に囲むように前記空洞を形成し、その結果、前
記ゲート導体が、前記空洞内の前記基板のある部分から
前記基板の別の部分まで懸架される、上記(7)に記載
の方法。 (13)前記開口部の前記形成がドライ・エッチングを
含み、前記絶縁体の前記エッチングがウェット・エッチ
ングを含む上記(7)に記載の方法。 (14)前記エッチングが、前記絶縁体を、前記基板、
前記ヒューズ要素または前記封止部をエッチングするよ
りも速い速度でエッチングし、その結果、前記空洞が、
前記基板と前記封止部によって境界を画される、上記
(7)に記載の方法。 (15)前記エッチング後に、前記封止部の上に第2の
絶縁体を付着させる段階をさらに含み、前記第2の絶縁
体が前記開口部を封止する、上記(7)に記載の方法。 (16)前記絶縁体の前記形成が、BPSG層とTEO
S層を形成する段階を含み、前記封止部が、ポリシリコ
ンの接点と上部のタングステン層を含む、上記(7)に
記載の方法。 (17)基板と、前記基板の上にあるゲート導体スタッ
クと、前記基板上の少なくとも1つの導電コンタクト
と、前記ゲート導体スタックの上にあり、前記導電コン
タクトに接続された導電パターンと、前記基板、前記導
電コンタクト、および前記導電パターンによって境界を
画された前記ゲート導体スタックを囲む空洞とを含み、
前記導電パターンが、前記空洞を形成するための少なく
とも1つのエッチング開口部を含む、ヒューズ構造。 (18)前記空洞が前記基板内に、前記ゲート導体が前
記空洞内の前記基板のある部分から前記基板の別の部分
まで懸架されるように延びる、上記(17)に記載のヒ
ューズ構造。 (19)前記開口部を封止する絶縁体をさらに含む、上
記(17)に記載のヒューズ構造。 (20)前記基板がシリコン基板を含み、前記導電体コ
ンタクトがポリシリコンを含み、前記導電パターンがタ
ングステンを含む、上記(17)に記載のヒューズ構
造。
成する方法であって、 (a)浅いトレンチ分離領域の上にゲート導体スタック
を有する半導体基板を提供する段階と、 (b)前記基板上の前記ゲート導体スタックの周りに酸
化物層を形成する段階と、 (c)前記酸化物層を貫通して前記基板まで電気コンタ
クト孔をエッチングする段階と、 (d)前記電気コンタクト孔を第1の導電材料で充填し
て、前記ゲート導体スタックとの電気接触を確立する段
階と、 (e)前記酸化物層の最上部の酸化物層にパターンをエ
ッチングする段階と、 (f)前記酸化物層と前記電気的コンタクトの上に第2
の導電材料の導電層を付着させる段階と、 (g)前記導電材料が前記パターン内でのみ残るように
前記導電層を平面化する段階と、 (h)前記酸化物層を異方性エッチングして、前記酸化
物層を貫通し前記浅いトレンチ分離領域まで少なくとも
1つのエッチング孔を形成する段階と、 (i)前記酸化物層の少なくとも前記エッチング孔の周
りの部分を等方性エッチングする段階とを含み、それに
より前記導電層パターンの少なくとも一部分の下に空洞
が形成され、前記ゲート導体スタックがヒューズを含む
方法。 (2)前記異方性エッチングが、ドライ・エッチングを
含み、前記等方性エッチングがウェット・エッチングを
含む、上記(1)に記載の方法。 (3)前記異方性エッチングが、前記酸化物層を、前記
半導体基板、前記ゲート導体スタック、前記第1の導電
材料、または前記第2の導電材料よりも速い速度でエッ
チングし、その結果、前記空洞が、前記半導体基板、前
記第1の導電材料、および前記第2の導電材料によって
境界を画される、上記(1)に記載の方法。 (4)前記等方性エッチングが、前記ゲート導体スタッ
クを完全に囲むように前記空洞を形成し、その結果、前
記ゲート導体スタックが、前記空洞内で、前記半導体基
板のある部分から前記半導体基板の別の部分まで懸架さ
れる、上記(1)に記載の方法。 (5)前記等方性エッチングの後で、前記第2の導電層
の上に絶縁体を付着させる段階をさらに含み、前記絶縁
体が前記エッチング孔を封止する、上記(1)に記載の
方法。 (6)前記酸化物層を形成する前記段階が、BPSG層
とTEOS層を形成する段階を含み、前記第1の導体が
ポリシリコンを含み、前記第2の導体がタングステンを
含む、上記(1)に記載の方法。 (7)ヒューズを形成する方法であって、基板上にヒュ
ーズ要素を形成する段階と、前記基板および前記ヒュー
ズ要素上に少なくとも1つの絶縁体を形成する段階と、
空洞となる領域の周りに封止部を形成する段階と、前記
封止部と該封止部内の前記絶縁体を貫通する少なくとも
1つの開口部を形成する段階と、前記開口部を通して前
記絶縁体をエッチングして前記ヒューズ要素に隣接して
前記空洞を形成する段階とを含み、前記空洞が、前記絶
縁体内に形成され、前記基板と前記封止部によって境界
を画される方法。 (8)前記絶縁体中に少なくとも1つのコンタクト孔を
形成し、前記コンタクト孔を導体で充填し、その結果、
前記導体が前記ヒューズ要素と電気接触する段階をさら
に含む、上記(7)に記載の方法。 (9)前記封止部を形成する前記段階が、前記絶縁体の
上にパターン形成された導電層を形成し、その結果、前
記パターン形成された導電層が、前記導体と電気接続す
る段階を含む、上記(8)に記載の方法。 (10)前記導体と前記パターン形成された導電層が、
前記封止部を含む、上記(9)に記載の方法。 (11)前記基板と前記封止部とが前記ヒューズ要素と
ともに該ヒューズ要素の周りの前記絶縁体を囲み、その
結果、前記エッチングによって残された、前記基板およ
び前記封止部が前記空洞を形成する、上記(7)に記載
の方法。 (12)前記ヒューズ要素が、前記基板内の浅いトレン
チ分離領域の上にゲート導体を含み、前記エッチング
が、前記浅いトレンチ分離領域を除去し、前記ゲート導
体を完全に囲むように前記空洞を形成し、その結果、前
記ゲート導体が、前記空洞内の前記基板のある部分から
前記基板の別の部分まで懸架される、上記(7)に記載
の方法。 (13)前記開口部の前記形成がドライ・エッチングを
含み、前記絶縁体の前記エッチングがウェット・エッチ
ングを含む上記(7)に記載の方法。 (14)前記エッチングが、前記絶縁体を、前記基板、
前記ヒューズ要素または前記封止部をエッチングするよ
りも速い速度でエッチングし、その結果、前記空洞が、
前記基板と前記封止部によって境界を画される、上記
(7)に記載の方法。 (15)前記エッチング後に、前記封止部の上に第2の
絶縁体を付着させる段階をさらに含み、前記第2の絶縁
体が前記開口部を封止する、上記(7)に記載の方法。 (16)前記絶縁体の前記形成が、BPSG層とTEO
S層を形成する段階を含み、前記封止部が、ポリシリコ
ンの接点と上部のタングステン層を含む、上記(7)に
記載の方法。 (17)基板と、前記基板の上にあるゲート導体スタッ
クと、前記基板上の少なくとも1つの導電コンタクト
と、前記ゲート導体スタックの上にあり、前記導電コン
タクトに接続された導電パターンと、前記基板、前記導
電コンタクト、および前記導電パターンによって境界を
画された前記ゲート導体スタックを囲む空洞とを含み、
前記導電パターンが、前記空洞を形成するための少なく
とも1つのエッチング開口部を含む、ヒューズ構造。 (18)前記空洞が前記基板内に、前記ゲート導体が前
記空洞内の前記基板のある部分から前記基板の別の部分
まで懸架されるように延びる、上記(17)に記載のヒ
ューズ構造。 (19)前記開口部を封止する絶縁体をさらに含む、上
記(17)に記載のヒューズ構造。 (20)前記基板がシリコン基板を含み、前記導電体コ
ンタクトがポリシリコンを含み、前記導電パターンがタ
ングステンを含む、上記(17)に記載のヒューズ構
造。
【図1】メモリ・アレイおよび関連する構成要素の概略
図である。
図である。
【図2】ヒューズ・リンクの概略図である。
【図3】ヒューズ・リンクの概略図である。
【図4】本発明による部分的に完成したヒューズ構造の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図5】本発明による部分的に完成したヒューズ構造の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図6】本発明による部分的に完成したヒューズ構造の
概略断面図である。
概略断面図である。
【図7】本発明による完成したヒューズ構造の概略断面
図である。
図である。
【図8】本発明による完成したヒューズ構造の概略上面
図である。
図である。
【図9】本発明の一実施形態を示すフローチャートであ
る。
る。
30 基板 31 トレンチ分離領域 32 ゲート導体スタック 33 絶縁層 34 絶縁層 40 コンタクト 41 導電層 42 開口部 50 カラム開口部 60 空洞 61 絶縁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 399035836 インフィニオン テクノロジーズ ノー ス アメリカ コーポレイション Infineon Technolog ies North America Corp アメリカ合衆国 カリフォルニア サン ホセ ノース ファースト ストリー ト 1730 1730 North First Str eet、San Jose、CA、US A (72)発明者 ケニス・シー・アーント アメリカ合衆国12524 ニューヨーク州 フィッシュキル バーニック・コート 10 (72)発明者 アクセル・シー・ブリンツィンガー アメリカ合衆国12524 ニューヨーク州 フィッシュキル アスペン・コート 20 (72)発明者 リチャード・エイ・コンティ アメリカ合衆国10549 ニューヨーク州 マウント・キスコ フォックスウッド・ サークル 47 (72)発明者 ドンナ・アール・コート アメリカ合衆国12603 ニューヨーク州 ポーキープシー トロッター・レーン 18 (72)発明者 チャンドラセカル・ナラーヤン アメリカ合衆国12533 ニューヨーク州 ホープウェル・ジャンクション ケンジ ントン・ドライブ 62 (72)発明者 ラヴィクマル・ラーマチャンドラン アメリカ合衆国12508 ニューヨーク州 ビーコン ハドソン・ビュー・ドライブ 9 (72)発明者 トマス・エス・ルップ アメリカ合衆国12582 ニューヨーク州 ストームヴィル サニー・レーン 109 (72)発明者 センティル・ケイ・スリーニヴァサン アメリカ合衆国12590 ニューヨーク州 ワッピンガーズ・フォールズ タウン・ ビュー・ドライブ 345 (56)参考文献 特開 昭60−134437(JP,A) 特開 平11−317394(JP,A) 特開 昭63−307758(JP,A) 欧州特許出願公開903784(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/82 H01L 21/8242 H01L 27/108
Claims (20)
- 【請求項1】ゲート導体スタックの上に空洞ヒューズ構
造を作成する方法であって、(a)浅いトレンチ分離領
域の上にゲート導体スタックを有する半導体基板を提供
する段階と、(b)前記基板上の前記ゲート導体スタッ
クの周りに酸化物層を形成する段階と、(c)前記酸化
物層を貫通して前記基板まで電気コンタクト孔をエッチ
ングする段階と、(d)前記電気コンタクト孔を第1の
導電材料で充填して、前記ゲート導体スタックとの電気
接触を確立する段階と、(e)前記酸化物層の最上部の
酸化物層にパターンをエッチングする段階と、(f)前
記酸化物層と前記電気的コンタクトの上に第2の導電材
料の導電層を付着させる段階と、(g)前記導電材料が
前記パターン内でのみ残るように前記導電層を平面化す
る段階と、(h)前記酸化物層を異方性エッチングし
て、前記酸化物層を貫通し前記浅いトレンチ分離領域ま
で少なくとも1つのエッチング孔を形成する段階と、
(i)前記酸化物層の少なくとも前記エッチング孔の周
りの部分を等方性エッチングする段階とを含み、それに
より前記導電層パターンの少なくとも一部分の下に空洞
が形成され、前記ゲート導体スタックがヒューズを含む
方法。 - 【請求項2】前記異方性エッチングが、ドライ・エッチ
ングを含み、前記等方性エッチングがウェット・エッチ
ングを含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】前記異方性エッチングが、前記酸化物層
を、前記半導体基板、前記ゲート導体スタック、前記第
1の導電材料、または前記第2の導電材料よりも速い速
度でエッチングし、その結果、前記空洞が、前記半導体
基板、前記第1の導電材料、および前記第2の導電材料
によって境界を画される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】前記等方性エッチングが、前記ゲート導体
スタックを完全に囲むように前記空洞を形成し、その結
果、前記ゲート導体スタックが、前記空洞内で、前記半
導体基板のある部分から前記半導体基板の別の部分まで
懸架される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】前記等方性エッチングの後で、前記第2の
導電層の上に絶縁体を付着させる段階をさらに含み、前
記絶縁体が前記エッチング孔を封止する、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項6】前記酸化物層を形成する前記段階が、BP
SG層とTEOS層を形成する段階を含み、前記第1の
導体がポリシリコンを含み、前記第2の導体がタングス
テンを含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】ヒューズを形成する方法であって、 基板上にヒューズ要素を形成する段階と、 前記基板および前記ヒューズ要素上に少なくとも1つの
絶縁体を形成する段階と、空洞となる領域の周りに 封止部を形成する段階と、 前記封止部と該封止部内の前記絶縁体を貫通する少なく
とも1つの開口部を形成する段階と、 前記開口部を通して前記絶縁体をエッチングして前記ヒ
ューズ要素に隣接して前記空洞を形成する段階とを含
み、前記空洞が、前記絶縁体内に形成され、前記基板と
前記封止部によって境界を画される方法。 - 【請求項8】前記絶縁体中に少なくとも1つのコンタク
ト孔を形成し、前記コンタクト孔を導体で充填し、その
結果、前記導体が前記ヒューズ要素と電気接触する段階
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】前記封止部を形成する前記段階が、前記絶
縁体の上にパターン形成された導電層を形成し、その結
果、前記パターン形成された導電層が、前記導体と電気
接続する段階を含む、請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】前記導体と前記パターン形成された導電
層が、前記封止部を含む、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】前記基板と前記封止部とが前記ヒューズ
要素とともに該ヒューズ要素の周りの前記絶縁体を囲
み、その結果、前記エッチングによって残された、前記
基板および前記封止部が前記空洞を形成する、請求項7
に記載の方法。 - 【請求項12】前記ヒューズ要素が、前記基板内の浅い
トレンチ分離領域の上にゲート導体を含み、前記エッチ
ングが、前記浅いトレンチ分離領域を除去し、前記ゲー
ト導体を完全に囲むように前記空洞を形成し、その結
果、前記ゲート導体が、前記空洞内の前記基板のある部
分から前記基板の別の部分まで懸架される、請求項7に
記載の方法。 - 【請求項13】前記開口部の前記形成がドライ・エッチ
ングを含み、前記絶縁体の前記エッチングがウェット・
エッチングを含む請求項7に記載の方法。 - 【請求項14】前記エッチングが、前記絶縁体を、前記
基板、前記ヒューズ要素または前記封止部をエッチング
するよりも速い速度でエッチングし、その結果、前記空
洞が、前記基板と前記封止部によって境界を画される、
請求項7に記載の方法。 - 【請求項15】前記エッチング後に、前記封止部の上に
第2の絶縁体を付着させる段階をさらに含み、前記第2
の絶縁体が前記開口部を封止する、請求項7に記載の方
法。 - 【請求項16】前記絶縁体の前記形成が、BPSG層と
TEOS層を形成する段階を含み、前記封止部が、ポリ
シリコンの接点と上部のタングステン層を含む、請求項
7に記載の方法。 - 【請求項17】基板と、 前記基板の上にあるゲート導体スタックと、 前記基板上の少なくとも1つの導電コンタクトと、 前記ゲート導体スタックの上にあり、前記導電コンタク
トに接続された導電パターンと、 前記基板、前記導電コンタクト、および前記導電パター
ンによって境界を画された前記ゲート導体スタックを囲
む空洞とを含み、 前記導電パターンが、前記空洞を形成するための少なく
とも1つのエッチング開口部を含む、ヒューズ構造。 - 【請求項18】前記空洞が前記基板内に、前記ゲート導
体が前記空洞内の前記基板のある部分から前記基板の別
の部分まで懸架されるように延びる、請求項17に記載
のヒューズ構造。 - 【請求項19】前記開口部を封止する絶縁体をさらに含
む、請求項17に記載のヒューズ構造。 - 【請求項20】前記基板がシリコン基板を含み、前記導
電体コンタクトがポリシリコンを含み、前記導電パター
ンがタングステンを含む、請求項17に記載のヒューズ
構造。
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