JPH03116755A - 集積回路装置とその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザー照射により切断するに適した導電パ
スを有する集積回路装置とその製造方法に関する。

（従来技術） 集積回路装置の製造において、導電パスあるいは導電リ
ンクは、１つまたは複数の導電層の形で一般的に提供さ
れ、この導電層は、マスクの存在下でエツチングにより
パターン化され、形成される。多くの例に於いて、集積
回路装置の機能に関して冗長性を与える為に、例えば、
集積回路装置の構造上で実行されるテストの結果に依存
して切断されたり、溶融されたりするリンクを具備する
のが好ましい。この点に関し、ＣＭＯ３装置（米国特許
第４５９０３８８号を参照のこと）については特に、導
電パスは、レーザー照射（レーザープログラミング）ま
たは、このパスを通過する適当な電流パルスにより切断
される。−船釣に、導電パスは、大きな断面積を有する
ので、切断するには、大きなエネルギが必要である。更
に大きなエネルギが、導電パスが誘電体層にカバーされ
ているときには、必要であるが、一方、そのような層が
存在しない場合は、「スプラッシュ（ｓｐｌａｓｈ）（
はね）」に起因する集積回路装置の損傷のおそれがある
。このスプラッシュとは、リンク材料が除去され、それ
が集積回路装置表面に再度堆積することをいう。更に、
誘電体が平面化エツチングをうけると、誘電体の厚さは
、集積回路素子チップにわたり変化し、リンクを切断す
るに必要なエネルギ量が、旨く決定できない。レーザー
プログラミングするために、レーザーエネルギ量が多す
ぎたり、少なすぎたりする結果、集積回路装置の損傷ま
たは、導電パスの不完全な切断につながる。

こののような観点から、レーザー照射または電流パルス
により容易に切断される導電パス部位を提供することが
望ましい。

（発明の概要） 本発明の集積回路のレーザープログラマブルまたは電流
プログラマブル・リンクは、幅は同一で、厚さを局部的
に減少することにより、導電パスの断面積を局部的に減
少させる。

本発明の集積回路の製造方法は、誘電体上に導電材料層
を堆積するステップ、厚さを減少させた１個または数箇
所の領域の形成のために、局部的エツチングをするステ
ップ、導電パスパターンエツチングをするステップを含
む。この局部的エツチングは、十分な層厚を確保するた
めに、時間で管理するか、あるいは、好ましくは、以下
のような、２段階プロセスが、堆積とバターニングのた
めに、使用される。導電材料の第１導電層は、誘電体表
面に堆積され、この層の厚さは、意図した（最終の）導
電パスの厚さ以下である。この堆積層は、局部的にエツ
チングされ、凹部を形成し、この凹部は、下層の誘電体
を露出させる穴あるいはウィンドウの形状である。かく
して、この誘電体は、エッチストップ層として機能する
。その後、導電材料の第２導電層が堆積され、所望の導
電パスを形成するよう、エツチングされる。この場合、
第１導電層がエツチングされた場所では、パスの厚さは
第２導電層の厚さにより規定され、他の場所では、パス
の厚さは第１導電層と第２導電層の厚さの合計で規定さ
れる。

（実施例の説明） 第１図に、集積回路装置チップ上の誘電体１０が示され
ている。誘電体１０は、導電層から半導体基板を分離す
るため、および、導電層同士を分離するために、複数の
分離した堆積層を有している。誘電体層は、ＣＶＤ法で
堆積され、シリカ・ベースのガラス（例ニホウ珪酸塩ガ
ラス、ホウ素リン珪酸塩ガラス（ｂｏｒｏｐｈｏｓｐｈ
ｏｓｌｌｌｃａｔｅ）　）から形成されている。第１図
によれば、導電層１１は、部位１１１でプログラミング
用にエツチングされている。（標準的には、ポジ型の活
性光リングラフ処理がこのために使用される。）　好ま
しくは、エツチングは、導電層１１の全体の厚さにわた
って行われ、誘電体材料１０は、この点に関して、エッ
チストップ層として機能する。これにより、エツチング
間隔のタイミングの必要性が除かれる。

−船釣に、導電層１１は、例えば、アルミ、タングステ
ン（これは有望な代替材料である）のような材料である
。アルミの場合は、低温ＣＶＤが堆積のために使用され
、タングステンの場合は、スパッタリングが通常使用さ
れる。

第１，２図によれば、更に、導電層１２が堆積され、こ
の導電層１２は、導電層１１と同一の材料から構成され
る。導電材料としてアルミが用いられている場合は、バ
ック−スパッタリングプロセスが導電層１２の堆積に先
行して行われるのが好ましい。このステップは、例えば
、表面酸化物層を除去するために用いられ、これにより
、導電層１２の材料の付着を強める。

第３図によれば、導電層１１．１２の組合わせは、部位
１１１で減少した厚さを有する導電パスまたはリンク構
造を形成するのに、パターン化される。

第１，２図の導電層１１．１２には、同一の半導体材料
で形成されるのが一般的であるが、異なる材料の使用を
排除するものではない。例えば、導電層１１には、アル
ミが、導電層１２には、ポリシリコンが使用されてもよ
い。

ＣＭＯ３の例では、導電パスは、アルミ「ランナー」の
形をとる。この例では、ランナーが、約１６２５マイク
ロメーターの幅があるとすると、ランナーの厚さは、約
１．０マイクロメーターである。プログラマブル位置で
の減少厚さは、　約０．３５マイクロメーターである。

この実施例の好ましい処理は、まず、アルミ製の約０．
６５マイクロメーター厚の層を堆積し、その後、部位１
１１をエツチングした後、アルミ製の約０．３５マイク
ロメーター厚の追加層を堆積する。

より一般的には、プログラマブル・リンクの厚さは、プ
ログラミングのしやすさ、集積回路装置動作の電流密度
、エレクトロマイグレーションの観点から選択される。

実際には、プログラマブル・リンクの厚さから得られる
利点を実現する観点から、この厚さ（部位１１１におけ
る）は、導電パスの他の場所の厚さの２／３を越えない
。

以下の特徴が本発明の装置と方法の利点に加えられる。

導電パスのパターンの形成後に、保護層が構造全体に堆
積されてもよい（例えば、二酸化シリコンあるいはチッ
化シリコンのような誘電体の形で）。十分薄い場合は、
そのような保護層は、レーザープログラミングとは干渉
せず、残留導電材料の不本意な再堆積、または、プログ
ラミングの間のくずに起因する有害な影響に対して、集
積回路装置表面の保護を提供する。この場合、プログラ
ミングの前に、光りソグラフィのステップとエッチング
のステップが、集積回路装置のボンドパッドを剥がすた
めに行われる。その後、プログラミングの後、「キャッ
プ」保護層が堆積され、ボンドパッドの除去が行われる
。これは、同一の光リングラフィ・マスクの再使用によ
り行われる。

エツチングされたウィンドウは、テーパーのついたエツ
ジを有する（第１図）。これにより、ウィンドウ・エツ
チング後、堆積された第２導電層の連続性（ステップカ
バレッジ）が可能になる。

この点に関しては、Ｃ１とＣＨＦ３のプラズマ中のドラ
イエツチングが好ましい。

導電層１１中にエツチングされたウィンドウは、最終ラ
ンナーより幅が広い。これにより、ウィンドウエッチパ
ターンに比較してランナーエツチングに使用されるマス
クパターンの不整合のマージンがとれる。ランナーの幅
は、第２エツチングステツプで形成されたままで、厚さ
が減少した領域は、ランナーと自己整合する。ウィンド
ウが広くなり大きくなることは、ウィンドウエツチング
の容易さと均一性の観点から好ましい。

ウィンドウエツチングが、エッチされた表面の残留エッ
チ物の堆積（側壁ビルドアップ）になるので、クリーニ
ングステップは、金属堆積の前に選択的に導入される。

市販の側壁エッチャントがこのために使用される。

第２のエツチング操作（第２図から第３図）において、
部位１１１の除去される材料の厚さは、エツチングされ
るランナーの残りに比較して、薄いので、下層の誘電体
材料の幾らかは、部位１１１でエツチングで取り除かれ
るが、一方、他の場所では導電層１１が除去される。そ
の結果、「ペデスタル構造」が、第４図に示されるよう
形成され、誘電体部位１０１上の導体１２は、誘電体部
位１０１の両側面の誘電体表面１０２，１０３の上に位
置する。このような構造は、プログラミングの間、導体
材料の厚さの減少した部分からのプルバックを容易にす
る。更に、この構造の有利な点は、保護カバー層１３が
ある場合、導電パス上でより均一な薄いカバー層が可能
になる点である。

この利点は、導体−誘電体境界面は、コーナー１０４（
ここでは、保護カバー材料の厚さが増加する）から離間
していることに起因する。均一で薄くカバーすることは
、レーザープログラミングの間、溶融の容易さと均一性
を得やすくなる。これらの利点は、本発明のリンクの切
断と溶融をリンクを経由した適当な電流パルス（レーザ
ー照射と組合わせてもよ（りにより実現することによっ
て得られる。

本発明のように、導電パスの厚さを局部的に減少させる
ことにより、溶融可能なリンクの両側面の全厚さ、溶融
の間の局部的過熱、溶融導電材料のプルバック、ロール
パックを阻止しながら、熱的、機械的バッファーが実現
できる。また、本発明のように、露出したリンク表面に
比較して、導電パスの厚さを減少させることにより、表
面照射による過熱は、リンクの厚さ全体にわたって、よ
り均一になる。その結果、リンク材料は、溶融の間、完
全に排除され、破片の形成は最小化される。

減少したリンク断面積は、溶融がより少ないエネルギレ
ベルおよびより広いエネルギ範囲で実施でき、これによ
り、現在採用されているレーザーフユーズ装置の利用範
囲が広がる。

好ましくは、本発明の溶融可能リンクは、最上部の金属
化に含まれ、これにより、半導体活性領域が溶融可能リ
ンクから誘電体材料のかなりの厚さにより、分離されと
きに、熱的バッファーの役目をする。最上部レベルで溶
融リンクを施行することは、このリンクの配置が自由に
なり、より低レベルの相互接続層の配置に対する制限が
少なくなる。更に、上位レベルの誘電体材料は、ボロン
および／またはリンのような成分を含有する。溶融可能
リンク下にこれらが存在することにより、これらの成分
は、レーザープログラミングの後でかつＲＲパッシベー
ションの前に意図せずに導入されたイオン汚染物質に対
するゲッタリング材（除去材）として機能する。

［具体的事例］ ＣＭＯ３装置において、プログラマブルリンクは、アル
ミ製ランナー（幅が約１．２５マイクロメーター、厚さ
が約１，０５マイクロメーター）に含有された。プログ
ラマブルリンクの減少した厚さ、約０．３５マイクロメ
ーターである。このような減少した厚さは、上記の２つ
のステップ（層の堆積とエツチングの第１，２ステツプ
）により生成される。第１エツチングステツプにより生
成されたウィンドウは、ランナーの方向に、約１０マイ
クロメーターで、横断方向に８マイクロメーターである
。

Ｎｄ−ＹＡＧレーザ−（約５マイクロメーターのビーム
径を有する）が、プログラマブルリンクの場所でランナ
ーを切断するのに使用された。比較のため、このリンク
から離れた点でも切断された。後者の場合、切断に要し
たエネルギは、約１．２マイクロジユールであった。前
者の場合、約０．９マイクロジユールで十分であった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、プログラマブル
リンクを均一かつ一定のエネルギで容易に切断可能にな
る。

上記の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この
技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例が考
え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲の包含
される。

尚、特許請求の範囲に記載された要素番号は、発明の容
易なる理解のためで、その範囲を制限するよう、解釈さ
れるべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例による製造工
程の異なる段階における集積回路装置チップの斜視図、 第４図は、本発明の一実施例による導電パスの厚さが減
少した場所における断面図である。 出　願　人：アメリカン　テレフォン　アンドＦＩＧ。 ＦＩＧ、　３ ２ ＦＩＧ、　４ ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）プログラマブルリンク（１１１）を有する誘電体
   （１０）支持の導電パスを具備する集積回路装置におい
   て、 プログラマブルリンクから離間した位置での導電パスは
   、第１厚さ（１１と１２）を有し、プログラマブルリン
   クの位置では導電パスは、第２厚さ（１２）を有し、第
   ２厚さは、第１厚さより薄いことを特徴とする集積回路
   装置。 （２）第２厚さは、第１厚さの２／３以下であることを
   特徴とする請求項１記載の装置。 （３）導電パスは、全体が同一材料で形成されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の装置。 （４）導電パスは、誘電体上の第１導電層 （１１）と、プログラマブルリンクから離間した位置で
   は第１導電層上にありプログラマブルリンクの位置では
   誘電体（１０）上にある第２導電層（１２）とを含むこ
   とを特徴とする請求項１記載の装置。 （５）プログラマブルリンクは、誘電体の第１部位と、
   第１部位と第１レベルのプログラマブルリンクとの間の
   インターフェース（１０１）と、共通第２レベルに表面
   を有する前記第１部位に隣接する誘電体の第２部位（１
   ０２）と第３部位（１０３）により、支持され、 第１レベルは、第２レベルの上に位置する ことを特徴とする請求項１記載の装置。 （６）プログラマブルリンクを有する誘電体支持の導電
   パスを有する集積回路の製造方法において、 誘電体（１０）上に第１導電層（１１）を堆積するステ
   ップ、 第１導電層の厚さを部分的に減少させるよう、エッチン
   グするステップ、 導電パスを形成するよう、エッチングするステップ からなり、 導電パスは、プログラマブルリンクに適するよう、厚さ
   が部分的に減少していることを特徴とする集積回路装置
   の製造方法。 （７）第１導電層の厚さを部分的に減少させるよう、エ
   ッチングするステップの後に、 第２導電層（１１）を堆積するステップを有することを
   特徴とする請求項６記載の方法。 （８）第１導電層の厚さを部分的に減少させるよう、エ
   ッチングするステップは、誘電体の部分的露出を行うこ
   とを特徴とする請求項７記載の方法。 （９）第１導電層の厚さを部分的に減少させるよう、エ
   ッチングするステップは、傾斜壁を形成することを特徴
   とする請求項７記載の方法。 （１０）第１導電層（１１）と第２導電層 （１２）とは、実質的に同一材料で形成されることを特
   徴とする請求項７記載の方法。 （１１）第１導電層（１１）と第２導電層 （１２）の少なくとも１つは、アルミを含むことを特徴
   とする請求項７記載の方法。 （１２）誘電体上の導電パスを切断する集積回路装置の
   製造方法において、 導電パスの厚さが減少された位置（１１１）にエネルギ
   を供給するステップを有することを特徴とする集積回路
   装置の製造方法。 （１３）エネルギは、レーザー照射により供給されるこ
   とを特徴とする請求項１２記載の方法。 （１４）エネルギは、導電パスを流れる電流パルスによ
   り供給されることを特徴とする請求項１２記載の方法。