JPH02244740A - イオンビームによる配線の切断および接続に適した半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、イオンビームによる配線の切断および接続
に適した半導体装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、例えば半導体メモリには、この半導体メモリの高
密度化、および大規模化に伴う歩留りの低下を補うため
に、冗長回路（ＲｅｄｕｎｄａｎｔＣ１ｒｃｕｌｔ）が
組み込まれている。例えば、半導体メモリデバイス内に
、あらかじめ、予備の行、および列のメモリセルを形成
しておき、テストの終了時、本体に何等かの異常が発見
された場合、フユーズを切断することによって働く上記
冗長回路により、本体の代わりに上記予備のメモリセル
に置換えるというものである。

以下、図面を参照して、従来技術による上記フユーズの
切断について説明する。

第３図（ａ）は、従来技術によるフユーズ部分の平面図
、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）に示すＣ−Ｃ’線に沿
う断面図である。

第３図（ａ、　）および第３図（ｂ）に示すように、シ
リコン基板４上には、絶縁膜（通常シリコン酸化膜）５
が形成されている。この絶縁膜５内には、ポリシリコン
フユーズ１が形成されている。このポリシリコンフユー
ズ１の両端には、コンタクト孔２を介して、アルミニウ
ム配線３が接続されている。このアルミニウム配線３、
およびポリシリコンフユーズ１上には、絶縁膜（通常シ
リコン酸化膜）６が形成されている。

このように、フユーズの材料には、通常、ポリシリコン
が用いられ、その切断には、Ｙ　Ａ、　Ｇレーザが用い
られている。このＹＡＧレーザによるポリシリコンフユ
ーズ１の切断は、ＹＡＧレーザを、例えば０，３μＪ、
２００ｎｓｅｅ間、上記ポリシリコンフユーズ１に照射
すると、このポリシリコンフユーズ１が溶融蒸発し切断
されることによる。

しかしながら、このようなＹＡＧレーザによるポリシリ
コンフユーズ１の切断によると、エネルギ源としてレー
ザを用いるために、アルミニウム（ＡＩ）や・、モリブ
デン（Ｍ　ｏ　）のようなメタルだと、レーザ光を吸収
できず、溶融蒸発、すなわち、切断させることができな
い。したがって、フユーズ部分に用いる材料は、レーザ
光を吸収できるが高抵抗である、例えばポリシリコンの
ような材料に限定されてしまう。このように、フユーズ
材料が高抵抗の材料に限定されてしまうので、上記冗長
回路の性能が落ちてしまう。また、上記フユーズ材料の
溶融蒸発は瞬時におき、いわば、爆発状態となるため、
フユーズ周囲の絶縁膜、特にフユーズ１の下方の、絶縁
膜６が破壊され、シリコン基板４が露出してしまう。こ
のように、シリコン基板４が露出してしまうと、例えば
この露出部分から装置内に不純物が侵入する、すなわち
、装置が汚染されてしまう等により、半導体装置の特性
が劣化してしまう。さらに、フユーズ上の絶縁膜、図中
では絶縁Ｈ６の膜厚を、レーザ光の干渉が生じないよう
に設定しないと、“このレーザ光がフユーズ１に吸収さ
れず、このフユーズ１を切断することができなくなる。

したがって、フユーズ１上の絶縁膜６の組成、および膜
厚には、高精度の制御を必要とし、歩留りを落とすこと
が多い。

以上説明したような、ＹＡＧし〜ザによるフユーズの切
断の欠点を除くために、現在、集束イオンビームによっ
てフユーズを切断する方法が提案されている。（例えば
”Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔ
ｈ　ａ　Ｆｏｃｕｓｅｄ　Ｉｏｒ＋　Ｂｅａｍ　’　Ｈ
，Ｋｏｍａｎｏ　ｅｔ　ａｔ、　。

５ＰＩＥ’ｓ　１９８９　Ｓｙｍｐ、　ｏｎ　Ｍｌｅｒ
ｏｌｌｔｈｏｇｒａｐｈｙ　）この集束イオンビームに
よるフユーズの切断の原理は、ガリウム（Ｇ　ａ、　）
イオン（陽イオン）を、イオン光学系で集束、移動させ
、フユーズをスパッタによって切断するというものであ
る。

このような、集束イオンビームによるフユーズの切断に
よれば、スパッタによる切断であるので材料の組成は問
われない。したがって、従来、レーザ光を吸収できなか
った低抵抗のアルミニウムや、モリブデン等のメタルを
、フユーズ部分に用いることが可能となるので、冗長回
路の性能は劣化することがない。また、スパッタ条件を
変更することにより、エツチングの深さの制御ができ、
任意の深さの切断が可能である。しかも半導体基板を露
出させることなく、フユーズを切断することができるの
で、半導体装置の特性劣化は生じない。さらに、レーザ
光のように、干渉も起こらないので、フユーズ上の絶縁
膜の組成、および膜厚の条件に対するマージンが広くな
り、歩留りが向上する。

しかしながら、このような集束イオンビームによるフユ
ーズの切断によると、イオン（通常陽イオン）、すなわ
ち、荷電粒子を多量に半導体装置に照射することになる
ので、半導体装置の一部がチャージアップを起こし、そ
の放電によって、絶縁膜を破壊することがあり、半導体
装置が故障してしまう欠点を持っていた。

（発明が解決しようとする課題） この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、イオ
ンビームによる配線の切断および接続において、イオン
ビームによって配線を切断、あるいは接続しても、半導
体装置のチャージアップによる故障を起こすことがない
、イオンビームによる配線の切断および接続に適した半
導体装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明によるイオンビームによる配線の切断および接
続に適した半導体装置によれば、イオンビームにより切
断、あるいは接続されることを予定される配線の近傍に
、少なくとも２つの、あるいは１つのｐｎ接合を形成し
、この少なくとも２つの、あるいは１つのｐｎ接合と、
上記配線とが電気的に接続されていることを特徴とする
。

（作用） 上記のようなイオンビームによる配線の切断および接続
に適した半導体装置にあっては、上記イオンビームによ
り配線内に電荷が蓄積されても、イオンビームにより切
断、あるいは接続されることを予定される配線の近傍に
形成されたｐｎ接合が非破壊ブレークダウンを起こすこ
とにより、上記配線内に蓄積された電荷を逃がすことが
できる。

したがって、上記配線が接続されている半導体装置がチ
ャージアップを起こすことがない。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例に係わるイオ
ンビームによる配線の切断および接続に適した半導体装
置について説明する。

（１１第１図（ａ）、および第１図（ｂ）を参照して、
この発明の第１の実施例に係わるイオンビームによる配
線の切断に適した半導体装置について説明する。

第１図（ａ）は、この発明の第１の実施例に係わるイオ
ンビームによる配線の切断に適した半導体装置の平面図
、第１図（ｂ）は、第１図中に示すＡ−Ａ’線に沿う断
面図である。

この第１の実施例は、ＭＯＳ型半導体メモリの冗長回路
に用いたフユーズを例にとっている。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）に示すように、例えば
ｐ型シリコン基板１１内に、通常のシリコンＬＳＩ形成
工程にて、ヒ素（Ａｓ）、およびリン（Ｐ）を拡散させ
ることにより、ｎ型領域１２−１、および１２−２を形
成する。このｎ型領域１２−１、および１２−２が形成
されることにより、このｎ型領域１２−１、および１２
−２と、ｐ型シリコン基板１１との間に、所定の間隔を
持ってｐｎ接合が形成される。次に、通常のシリコンＬ
ＳＩの形成工程にて、絶縁膜（通常シリコン酸化膜）１
４を形成する。次に、この絶縁膜１４を通して、上記ｎ
型領域１２−１、および１２−２に対し、コンタクト孔
１６を開孔する。

次に、このコンタクト孔１６を介して、上記ｎ型領域１
２−１、および１２−２に接続されるように、例えばア
ルミニウム、またはアルミニウム合金による配線１３を
、例えば８０００人程度形成する。この時、上記ｎ型領
域１２−１および１２−２との間に存在する配線１３に
は、同図（ａ）に示すように、幅の狭い領域を形成する
ことにより、上記冗長回路のフユーズが設けられている
。次に、このフユーズが設けられた配線１３上に絶縁膜
（通常シリコン酸化膜）１５を形成する。以上のような
所定の間隔を持って形成されたｐｎ接合が接続されてい
る、フユーズを含む配線１３を有するＭＯＳ！１２半導
体メモリの構造は、通常の、例えばＭＯＳ型半導体メモ
リの製造工程によって形成される。

このような構造を持つ半導体装置において、上記フユー
ズを切断するには、例えばガリウムをソースとした集束
イオンビーム（陽イオン）を、加速電圧２０ＫｅＶ　Ｓ
ｌ　〜９０Ａ／ｃｇ２の条件でフユーズ、すなわち、同
図（ａ）、および（ｂ）に示すスパッタ予定部Ｓに対し
照射する。この時、電荷が上記配線１３に蓄積され、配
線１３の電位が上昇する。しかしながら、この配線１３
の電位の上昇にともない、この配線１３に接続されてい
るｎ型領域１２−１、および１２−２と、ｐ型のシリコ
ン基板１］との間のｐｎ接合が非破壊ブレークダウンを
起こすことにより、上記配線１３内に蓄積された電荷が
ｐ型シリコン基板１１に放電される。したがって、この
配線１３が接続される半導体装置において、この半導体
装置がチャージアップを起こすことはなくなり、絶縁膜
を破壊することもない。よって、イオンビームによって
フユーズを切断しても、半導体装置が故障することはな
くなる。また、上記フユーズを、例えばアルミニウム、
あるはアルミニウム合金で形成できることから、冗長回
路の性能の劣化もない。

（２）次に、第２図（ａ）、および第２図（ｂ）を参照
して、この発明の第２の実施例に係わるイオンビームに
よる配線の接続に適した半導体装置について説明する。

第２図（ａ）は、この発明の第２の実施例に係わるイオ
ンビームによる配線の接続に適した半導体装置の平面図
、第２図（ｂ）は、第２図中に示すＢ−Ｂ’線に沿う断
面図である。

第２図（ａ）および第２図（ｂ、　） に示すように、 第１の実施例同様、例えばｐ型シリコン基板２１内に、
ｎ型領域２２−１、および２２−２が形成されている。

このｎ型領域２２−１、および２２−２が形成されでい
ることにより、この１１型領域２２−１、および２２−
２と、ｐ型シリコン基板２１との間に、所定の間隔を持
ってｐｒｘ接合が形成される。このｎ型領域２２−１、
および２２−２が形成されたｐ型シリコン基板２１上に
は、絶縁膜（通常シリコン酸化膜）２４が形成されてい
る。この絶縁膜２４内には、これを通１．て、上記ｒｌ
型領域２２−１、および２２−２に対し、コンタクト孔
２６が開孔されている。このコンタクト孔２６内には、
これを介して、上記口型領域２２−１に接続されるよう
に、例えばアルミニウム、またはアルミニウム合金によ
る配線２３が形成されている。一方、同様に、上記ｎ型
領域２２−２に接続されるように、例えばアルミニウム
、またはアルミニウム合金による配線２３′が形成され
ている。これらの配線２３、および２］３′上には、接
続Ｐ走部Ｖを残して絶縁膜（通常シリコン酸化膜）２５
が形成されている。

以上のような、所定の間隔を持って形成されたｐｎ、接
合が接続されている、配ｆｉ１２３、および２３′をａ
する半導体装置の構造は、第１の実施例同様、通常の、
例えばＭＯ８型半導体装置の製造上程によって形成され
る。

このような構造を持つ半導体装置において、配線２３と
、配線２３′とを接続するには、第１の実施例に示した
ような、集束イオンビーム（陽イオン）を照射する際、
例えばＷＦ６ガスのような、メタルを含むガスを吹付け
ることにより、配線２３と、配線２３′との間のタング
ステン蒸着予定部（接続ｒ宇部）■に、タングステン膜
を蒸着させて接続する。この時も、電荷が上記配置２３
、あるいは２３′に蓄積され、配線２３、あるいは２３
′の電位が上昇する。しかしながら、この配線２３、あ
るいは２３′の電位の上昇にともない、この配線２３に
接続されているｎ型領域２２−１、あるいは配線２３′
に接続されているｎ型領域２２−２と、ｐ型シリコン基
板２］との間のｐｎ接合が非破功ブレークダウンを起こ
すことにより、上記配線２３、あるいは２３′内に蓄積
された電荷がｐ型シリコン基板１１に放電される。した
がって、この配線２３、および２３′が接続される半導
体装置において、この半導体装置がチャージアップを起
こすことはなくなり、絶縁膜を破壊することもない。よ
って、イオンビームによって異なる配線同士を接続して
も、半導体装置が故障することはなくなる。

尚、本節２の実施例において、異なる配線同士を接続す
るメタルの蒸むを、一方の配線から蒸着させるように限
定した場合、基板との間にｐｎ接合を形成するためのｎ
型領域は、イオンビームが照射される一方の配線にのみ
接続されるように形成し７でもよい。例えば第２の実施
例において、タングステンを、配線２３から、配線２３
′へと蒸着させる場合、ｐ　Ｉｉ接帛を形成するための
口型領域２２−１のみ形成すればよい。

また、第１の実施例では、ＭＯ８型半導体メモリの冗長
回路に用いたフユーズを例にとって説明したが、あらか
じめ、配線に切断、あるいは接続を予定し、この配線を
切断、あるいは接続することにより、半導体装置を完成
とするＬＳＩであれば、この発明が有効であることは言
うまでもない。

さらに、切断、あるいは接続される配線の材料として、
アルミニウム、あるいはアルミニウム合金としたが、イ
オンビームにより配線を切断、あるいは接続が行なわれ
ることから、その他の低抵抗のメタル、例えばモリブデ
ン、チタン（Ｔ１）、コバルト（Ｃｏ）　　タングステ
ン、タンタル（Ｔａ）等を、切断、あるいは接続される
配線の材料としてもよい。また、ポリシリコン、および
メタルシリサイド、または、それらの積層構造、例えば
メタルと、ポリシリコンとの積層構造を、切断、あるい
は接続される配線の材料としてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、イオンビームに
よる配線の切断および接続において、このイオンビーム
により配線を切断、あるいは接続しても、半導体装置が
チャージアップを起こすことがなくなる。したがって、
半導体装置のチャージアップによる故障のない、信頼性
に優れたイオンビームによる配線の切断および接続に適
した半導体装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の第１の実施例に係わる半導体
装置の平面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）に示すＡ−
Ａ’線に沿う断面図、第２図（ａ）はこの発明の第２の
実施例に係わる半導体装置の平面図、第２図（ｂ）は第
２図（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿う断面図、第３図（ａ
）は従来技術による半導体装置の平面図、第３図（ｂ）
は第３図（ａ）に示すｃ−ｃ’線に沿う断面図である。 １・・・ポリシリコンフユーズ、２・・・コンタクト孔
、３・・・配線、４・・・シリコン基板、５・・・絶縁
膜、６・・・絶縁膜、１１．２１・・・ｐ型シリコン基
板、１２−１．１２−２．２２−１．２２−２・・・ｎ
型領域、１３．２３．２３’　・・・配線、１４．２４
・・・絶縁膜、１５．２５・・・絶縁膜、１６．２６・
・・コンタクト孔。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１　図（ｂ） タングステン蒸着予定部Ｖ 第 図（ａ） 第 図（ｂ） 第 図（ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームにより切断されることを予定される
   配線の両側の近傍位置に、少なくとも２つのｐｎ接合を
   所定の間隔をもって形成し、この少なくとも２つのｐｎ
   接合と、上記配線とが電気的に接続されていることを特
   徴とするイオンビームによる配線の切断に適した半導体
   装置。
2. （２）イオンビームにより接続されることを予定される
   互いに近接した２つの配線のうち、少なくともイオンビ
   ームが照射される側の配線が、あらかじめｐｎ接合と電
   気的に接続されていることを特徴とするイオンビームに
   よる配線の接続に適した半導体装置。
3. （３）前記イオンビームが、集束イオンビームであるこ
   とを特徴とする請求項（１）または（２）記載のイオン
   ビームによる配線の切断および接続に適した半導体装置
   。
4. （４）前記配線が、ポリシリコン、メタル、メタル合金
   、高融点メタルシリサイド、あるいはそれらの積層構造
   であることを特徴とする請求項（１）または（２）記載
   のイオンビームによる配線の切断および接続に適した半
   導体装置。