JPH0316169A - プラズマメタルエッチングを可能とする書込み可能リンク構成体 - 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】 技術分野 本発明は、大略、集積回路装置に関するものであって、
更に詳細には、集積回路装置内に溶融可能リンクを形成
する方法及びその結果得られる溶融可能リンク構成体に
関するものである。

従来技術 溶融可能リンクを使用する集積回路は従来公知である。

この様な溶融可能リンクは、例えば、装置を製造し且つ
製造者によってアッセンブルし且つ顧客に配送した後に
、フィールドにおいてプログラミング即ち書込みを行な
うために有用である。

例えば、プログラマプル（書込み可能）リードオンリー
メモリ　（ＦＲＯＭ）及びフィールドプログラマブルロ
ジックアレイ（ＦＰＬＡ）は、集積回路製造者による製
造の期間中に装置のプログラム即ち書込みを行なうため
に高価で且つ時間のかかる一組のマスクを製造すること
を必要とする代わりに、顧客が装置に電気的な書込みを
行なうことを可能とするための溶融可能リンクを使用し
ている。

溶融可能リンクを製造するために多数の技術が使用され
ている。例えば、多結晶シリコン、タングステン（Ｗ）
、チタンタングステン（ＴｉＷ）及びニクロムが、集積
回路における溶融可能リンク物質として使用されている
。

最近の溶融可能リンク構成体においては、アルミニウム
メタリゼーションとシリコンとの不所望の合金化が発生
することを回避するために、ヒューズリンク及びメタリ
ゼーションバリヤの両方として作用する単一層のＴｉＷ
を使用している。実際上、アルミニウムなどのメタリゼ
ーション層は、溶融可能物質からなる層の上に形成され
、且つ適宜のマスキング技術を使用して、そのメタリゼ
ーション層はパターン形成されて、所望の電気的配線パ
ターンを形成する。その後に、別のマスクを使用して、
溶融可能物質からなる層の露出した部分をエッチングし
て、個別的な溶融可能リンクを形成する。タングステン
及びチタンタングステン゛ノ両方とも、適宜のウエット
エッチング技術を使用してエッチングし、溶融可能物質
からなる層を個別的な溶融可能リンクへパターン形成す
ると共に、良好なエッチング選択性を与えることが可能
である。即ち、タングステン又はチタンタングステンを
良好な速度でエッチングし、且つメタリゼーションを余
りエッチングすることはない。同様に、アルミニウムな
どのメタリゼーション層は、溶融可能物質をほとんどエ
ッチングすることなしに、メタリゼーション層を所望の
電気配線パターンへパターン形成するために、例えば燐
酸を使用してウェットエッチングすることが可能である
。

溶融可能物質に対するメタリゼーションに関して良好な
エッチング選択性が得られるので、電気的配線パターン
及び個別溶融可能リンクを形成するためにメタリゼーシ
ョン及びヒューズ物質のウエットエッチングの別々のス
テップが使用されていた。

集積回路の集積度が一層向上すると、ウエットエッチン
グの代わりにプラズマエッチングが使用されることとな
った。なぜならば、プラズマエッチングの場合には、ア
ンダーカッティング及び横方向エッチングをほとんど発
生することなしにより小型の幾何学的形状をエッチング
することを可能とするからである。しかしながら、例え
ばＣｆｌ２．ｃｃｆ）ａ又はこれらの組合わせなどのア
ルミニウムをエッチングするのに適したプラズマ環境は
、タングステンとチタンタングステンのエッチングに関
して良好な選択性を提供するものではない。従って、プ
ラズマエッチングは、溶融可能リンク構成体を形成する
ために容易に適応可能なものではなく、メタリゼーショ
ンの第一層及び溶融可能物質の層をパターン形成する場
合にはウエットエッチング技術を使用することが常套手
段であった。１従来技術においては、下側に存在する溶
融可能物質をエッチングするのには不十分な時間の間ア
ルミニウム層をエッチングするために第−プラズマエッ
チングステップを使用しており、且つ下側に存在する溶
融可能物質をパターン形成するために爾後にウェットエ
ッチングステップを使用している。この従来技術は、ア
ルミニウムメタリゼーションのエッチングと下側に存在
する溶融可能物質との間に所望の選択性を理論的に提供
するものではあるが、それは二つのステップからなるプ
ロセスであり、且つ実施上困難性が伴う。

なぜならば、プラズマエッチングが過剰である場合には
、アルミニウムばかりではなく、下側に存在するヒュー
ズ物質の不所望のエッチングを発生させるからである。

典型的な従来のヒューズ装置及びその製造方法を第１ａ
図乃至第ＩＣ図に示してある。第１ａ図に示した如く、
半導体基板１０は、トランジスタなどの活性区域を有し
ている。基板１０の上表面上には、約７０ＯＡの厚さに
チタンタングステン層１１が形成されている。次いで、
チタンタングステン層１１上にアルミニウムメタリゼー
ション層１２が形成され、且つ例えば、アルミニウム層
１２をエッチングするが下側に存在するチタンタングス
テン層１１をほとんど侵食することのない燐酸を使用し
て所望のメタリゼーション配線パターンへパターン形成
させる。第１ａ図に示した如く、後に形成すべきヒュー
ズ１４（第１ｃ図）の各端部は、メタリゼーション層１
２の別々の部分に電気的に接触しており、それらの部分
の間にギャップ１５が形成されている。

第１ｂ図を参照すると、アルミニウムメタリゼーション
層１２の残存部分によって被覆されない領域内に残存し
従って個別的ヒューズとして作用するチタンタングステ
ン層１１の部分を画定するために、ホトレジストなどの
マスキング層１３を形成する。

第１Ｃ図を参照すると、次いでチタンタングステン層１
１の露出部分を、例えば、アルミニウムメタリゼーショ
ン層１２の残存部分をほとんど侵食することのない例え
ばＨ２０２などのウエットエッチングによって除去する
。次いで、マスキング物質１３を除去し、蝶ネクタイ形
状のヒューズ１４が形成され、その各端部はパターン形
成したメタリゼーション配線層１２の一部と電気的に接
触している。

重要なことであるが、メタリゼーション配線層１２及び
ヒューズ１４を具備する第１ａ図乃至第１ｃ図の従来の
構成体は、ウエットエッチングを使用して製造されねば
ならない。なぜならば、アルミニウム層１２を所望のパ
ターンへエッチングするために使用することが可能なプ
ラズマ雰囲気は、チタンタングステン層１１も不所望に
エッチングすることがあり、又その逆も真であるからで
ある。勿論、溶融可能物質層１１のエッチング期間中に
保護のためにホトレジスト層１３でアルミニウム層１２
のそのまま残存すべき部分を被覆することが可能である
。しかしながら、このことは、非常に厳密なアライメン
トを必要とし、又はマスキング層１３とアルミニウムメ
タリゼーション層１２との間の不整合を許容するために
最終的に形成されるヒューズの究極的寸法をより大きな
ものに設定せねばならない。

しかしながら、上側に存在するアルミニウムが除去され
ると、下側に存在するチタンタングステン層ｌ１の部分
に対してほとんど損傷を与えることなしに、アルミニウ
ムメタリゼーション層１２の所望部分をプラズマエッチ
ングから信頼性を持って保護することは不可能である。

第１ａ図乃至第１ｃ図に示した従来技術に関連する別の
問題は、チタンタングステン層１１は、ヒューズ物質と
して作川するのみならず、基板ｌｏ内におけるアルミニ
ウムメタリゼーション層１２と拡散領域との間において
電気的短絡を発生する合金化を防止するためのバリヤ物
質としても作用することである。

このことは、チタンタングステン層１１の厚さは、合金
化を防止するのに十分なものでなければならず、且つプ
ログラミング即ち書込み期間中にヒューズ１４を開放即
ち切断させるのに必要とされる電流及び電圧を減少する
ために所望されるこの厚さよりも薄い厚さに減少させる
ことが不可能であることを意味する。

この従来技術の更に別の欠点は、ホトレジスト層１３の
パターン形成期間中アルミニウム層１２の側壁からの反
射であり、それはヒューズとじてハー（矩形形状）ヒュ
ーズではなく蝶ネクタイ形状を使用することを必要とす
る。従来公知の如く、この様なアルミニウム層■２の側
壁からの反射は、第１ｄ図に示した如く、この様な反射
に起因してホトレジスト層の一部を過露光が起こるため
にヒューズ１４に不所望のノッチ１７を発生させる。

この様なノッチは、ヒューズ１４への電気的接続部とし
て作用するメタリゼーション層１２の非常に近接した部
分に発生する。書込み期間中、ヒューズの端部ではなく
ヒューズの中央部近くにおいてヒューズが切断されるこ
とが望ましい。しかしながら、第１ｄ図に示したノッチ
に関する問題は、書込み朋間中にメタリゼーション層１
２の近傍でヒューズが切断され、信頼性に関する問題を
発生する。

目　　的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、集積回路装置内に改
良した溶融可能リンクを形成する方法及び改良した溶融
可能リンクを有する集積回路購或体を提供することを目
的とする。

構成 本発明によれば、新規なヒューズ構成体及びその製造方
法が提供され、それは、ヒューズ物質を不本意にエッチ
ングすることなしにメタリゼーション物質のプラズマエ
ッチングを使用することを可能としている。本発明の一
実施形態においては、ヒューズ要素にパターン形成され
るタングステンなどのヒューズ物質の層を基板表面上に
形成する。

ヒューズ区域において、マスキング層を形成し且つパタ
ーン形成して、後に形成されるべきヒューズ要素を画定
し、且つその後に、チタンタングステンなどのバリヤ物
質を装置の全表面上に形成して、爾後に形成されるアル
ミニウムメタリゼーションと基板との間のバリヤメタル
として作用させる。次いで、本装置の全表面上にメタリ
ゼーション層を形成する。次いで、本装置の上にメタル
マスクを形成し、且つメタリゼーション層の不所望部分
を除去して、所望のメタリゼーション配線パターンを残
存させる。同時的に、メタリゼーション層の残存部分に
よって又は所望のヒューズを被覆するマスキング層によ
って保護されていない区域においてヒューズ物質の層を
部分的に除去する。

このマスキング層は、メタリゼーションのプラズマエッ
チング期間中、エッチャントバリヤとして作用し、その
際にヒューズ要素をプラズマエッチャントからマスクす
る。

本発明の別の実施形態においては、前述したタングステ
ン層を、ヒューズ要素及びバリヤメタルの両方として作
用するチタンタングステンの層で置換する。この実施形
態においては、爾後のチタンタングステン層は必要とは
されない。

実施例 以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。

第２ａ図乃至第２ｅ図は、本発明に基づいて構成される
溶融可能リンク構成体の一実施例及び、この様な構成体
を製造する方法の一実施例を示している。第２ａ図に示
した如く、基板２０は、例えばトランジスタなどの要素
を具備する１個以上の活性区域を有している。基板２０
上には、例えばタングステン、チタンタングステン又は
ニクロムなどの溶融可能物質からなる層２１を形成する
。

第２ａ図乃至第２ｅ図には示してないが、基板２０は、
溶融可能物質からなる層２１が、絶縁層によって下側の
半導体物質から絶縁されるように、その上に絶縁層が形
成されている半導体層を有している。層２１は、典型的
には、例えば、公知のスパッタリング技術によって、約
２００Ａ乃至８００人の範囲内の厚さに形成する。当然
、使用される溶融可能物質のタイプ、その厚さ、又はそ
の形成方法に拘らず、同様に適用可能なものであること
を理解すべきである。

第２ａ図を参照すると、例えば、酸化物、窒化物、又は
それらの組合わせからなるマスキング物質の層２２を、
ヒューズを形成すべき区域内において層２１上に形成す
る。本発明の一実施例においては、マスキング層２２を
、約１０００Ａ乃至２００ＯＡの範囲内の厚さに、酸化
物のＣＶＤによって形成する。定義のホトリソグラフィ
技術及びエッチング技術を使用して、マスキング層２２
を第２ａ図に示した如くパターン形成して、ヒューズと
して残存すべき層２１の部分を保護する。

第２ｂ図を参照すると、バリヤ層２３を本装置の表面上
に形成する。バリヤ層２３は、約１０００Å乃至２００
０Ａの範囲内の厚さにスパッタリングさせたチタンタン
グステンから形成する。当然、任意のその他の適宜のバ
リヤ物質、厚さ及び形成方法を使用することが可能であ
り、又所望により、バリヤ物質の層を省略することも可
能である。

第２ｃ図を参照すると、次いで、本装置の表面上にメタ
リゼーション層２４を形成する。メタリゼーション層２
４は、典型的には、アルミニウム、アルミニウム合金、
又は反射防止被覆として作用する最終層を具備する多層
溝或体から形成する。

メタリゼーション層２４は、典型的には、例えば、スパ
ッタリング技術によって、約５０００Ａ乃至１５００Ｏ
Ａの範囲内の厚さに形成する。

第２ｄ図を参照すると、次いで、例えばホトレジストな
どのマスキング物質層２５をメタリゼーション層２４上
に形成して、基板２０内の種々の活性区域、後に形成さ
れるべきヒューズ、及びより高いレベルの電気的配線（
不図示）との間に電気的配線を与えるための所望パター
ンをメタリゼーション層２４によって発生させるために
除去されるべきメタリゼーション層２４の部分を露出さ
せる。第２ｄ図に示した如く、パターン形成用マスキン
グ物質２５は、後に形成されるべきヒューズ装置２つの
上方に開口２６を残存させ、且つ除去されるべきメタリ
ゼーション層２４のその他の区域を露出させる。

第２ｅ図を参照すると、次いで、例えば、ＣＤ２．ＣＣ
Ｑ４．又はそれらの組合わせの雰囲気中でプラズマエッ
チングによりメタリゼーション層２４のマスクされてい
ない部分を除去する。メタリゼーション層２４のマスク
されていない部分を除去することに加えて、このエッチ
ングは、溝２７を形成し、それはヒューズ装置２つ上方
に存在するバリヤ層２３の部分を介してエッチングし、
且つ、マスキング層２８のエッチング特性に依存して、
マスキング層２８全部を介してではないがその中に多少
切れ込んでエッチングが行なわれる。

マスキング層２２は、メタリゼーション層２４、バリヤ
層２３、及び層２１の溶融可能物質を形成する物質に関
して比較的高いエッチング選択性があるために、この期
間中にほとんどエッチングされることはない。このエッ
チングは、更に、バリヤ層２３の不所望部分及びヒュー
ズ区域の外側の溶融可能物質層２１が上側に存在するメ
タリゼーションを除去することによって露出されている
場合には、これらの部分を除去する。このように、メタ
リゼーション層２４のメタリゼーション物質、バリヤ層
２３のバリヤ物質、及びヒューズ層２１のヒューズ物質
に関して選択性がないエッチングを使用して、これら三
つの層の各々の不所望部分を同時的に除去し、一方メタ
リゼーション層２４の所望部分はマスキング層２５によ
って保護されており且つ例えばヒューズ装置２９などの
ヒューズ層２１の所望部分はマスキング層２８によって
保護されている。

本発明によれば、第２ｅ図の実施例は、別体のバリヤ層
２３が任意の厚さで使用されるので、メタリゼーション
層２４と基板２０との間に不所望の合金化を発生するこ
となしに、ヒューズ層２１の厚さを、実際的に可能な可
及的に薄い厚さ、例えば２００人乃至５０ＯＡの範囲内
の厚さとすることを可能としている。ヒューズ物質層２
１を実際的に可能な可及的に薄い厚さとすることを可能
とすることにより、プログラミング即ち書込み期間中に
必要とされる溶融用電圧及び電流を低下させることが可
能である。

第３図に示した如く、本発明の別の実施例においては、
単一層３１を、タングステンなどの溶融可能物質からな
る層として、又は例えばチタンタングステンなどの溶融
物質及びバリヤメタルの両方として作用する層の何れか
として使用する。この実施例においては、第２ｅ図の層
２３のような別の層は必要とされない。

本発明によれば、第２ｅ図の構成又は第３図の構或の何
れかを、第１ｃ図の蝶ネクタイ形状のヒューズではなく
平面図において矩形形状を持ったバー形状のヒューズを
形成するために使用することが可能である。本発明によ
れば、ヒューズパターンは、メタリゼーション層２４を
パターン形成する前に、マスキング層２２内に画定され
、従って、ヒューズ層を画定するために使用されるホト
レジスト層は、メタリゼーション層からの歪又は反射に
よって影響を受けることはない。従って、本発明は、従
来において可能であったものよりもより高い信頼性を持
ったより小型のヒューズを形成することを可能としてい
る。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
ではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図乃至第ＩＣ図は典型的な従来技術によるヒュー
ズ要素及びその製造方法を示した各説明図、第１ｄ図は
メタリゼーション層の側壁からの反射に起因するノッチ
発生の問題を示した説明図、第２ａ図乃至第２ｅ図は本
発明の一実施例に基づいてヒューズ要素を製造する方法
を示した各段階における各説明図、第３図は本発明の別
の実施例に基づいて構成されるヒューズ要素を示した説
明図、である。 （符号の説明） ２０　： ２１　： ２２　： ２３　： ２４　： ２７　＝ ２９　； 基板 溶融物質層 マスキング物質層 バリヤ層 メタリゼーション層 構 ヒューズ装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、集積回路においてヒューズを形成する方法において
   、基板表面上に溶融可能な物質からなる層を形成し、ヒ
   ューズとして作用するために前記溶融可能な物質からな
   る層の残存すべき部分の上にマスキング物質からなるパ
   ターン形成した層を形成し、該装置の表面上にメタリゼ
   ーション層を形成し、エッチャントで除去されるべき前
   記メタリゼーション層の部分を露出させその際に前記メ
   タリゼーション層の不所望部分を除去する、上記各ステ
   ップを有しており、前記エッチャントが前記マスキング
   物質からなる層を介してエッチングすることがないこと
   を特徴とする方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記溶融可能物質
   からなる層が、タングステン又はチタンタングステンを
   有することを特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記マスキング物
   質からなる層が、酸化物、窒化物又は酸化物と窒化物と
   の組合わせを有していることを特徴とする方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記メタリゼーシ
   ョン層が、アルミニウム、アルミニウム合金、又は反射
   防止被覆を具備する多層構成体を有していることを特徴
   とする方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記エッチャント
   が、著しい選択性なしに、前記メタリゼーション及び前
   記溶融可能物質をエッチングすることが可能であること
   を特徴とする方法。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記エッチャント
   がプラズマであることを特徴とする方法。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記プラズマが、
   Ｃｌ＿２、ＣＣｌ＿４、又はそれらの組合わせを有して
   いることを特徴とする方法。 ８、特許請求の範囲第１項において、前記溶融可能物質
   からなる層が、約２００Å乃至５００Åの範囲内の厚さ
   に形成されたタングステンを有していることを特徴とす
   る方法。 ９、特許請求の範囲第１項において、前記溶融可能物質
   からなる層が、約２００Å乃至５００Åの範囲内の厚さ
   に形成されたチタンタングステンを有していることを特
   徴とする方法。 １０、特許請求の範囲第１項において、更に、前記溶融
   可能物質からなる層及び前記マスキング物質からなるパ
   ターン形成された層の表面上にバリヤ物質からなる層を
   形成するステップを有することを特徴とする方法。 １１、特許請求の範囲第１０項において、前記マスキン
   グ物質からなる層が、酸化物、窒化物、又は酸化物及び
   窒化物の組合わせを有することを特徴とする方法。 １２、特許請求の範囲第１０項において、前記メタリゼ
   ーション層が、アルミニウム、アルミニウム合金、又は
   反射防止被覆を具備する多層構成体を有することを特徴
   とする方法。 １３、特許請求の範囲第１０項において、前記エッチャ
   ントが、前記メタリゼーション、前記溶融可能物質、及
   び前記バリヤ物質を著しい選択性なしにエッチングする
   ことが可能であることを特徴とする方法。 １４、特許請求の範囲第１３項において、前記エッチャ
   ントがプラズマであることを特徴とする方法。 １５、特許請求の範囲第１３項において、前記プラズマ
   がＣｌ＿２、ＣＣｌ＿４、又はそれらの組合わせを有す
   ることを特徴とする方法。 １６、特許請求の範囲第１３項において、前記溶融可能
   物質からなる層が、タングステンを有しており、且つ前
   記バリヤ物質からなる層がチタンタングステンを有して
   いることを特徴とする方法。 １７、特許請求の範囲第１６項において、前記タングス
   テンの層が、約２００Å乃至５００Åの範囲内の厚さに
   形成されることを特徴とする方法。 １８、特許請求の範囲第１６項において、前記チタンタ
   ングステンの層が、約１０００Å乃至２０００Åの範囲
   内の厚さに形成されることを特徴とする方法。 １９、特許請求の範囲第１項において、前記ヒューズが
   平面図において実質的に矩形形状であることを特徴とす
   る方法。 ２０、集積回路構成体において、上表面を持った半導体
   基板、前記基板の前記上表面上に形成された溶融可能物
   質からなる層、１個又はそれ以上のヒューズの位置を画
   定するパターンで前記溶融可能物質からなる層の上に形
   成したマスキング物質からなる層、前記基板の前記上表
   面と前記溶融可能物質からなる層と前記マスキング物質
   からなる層の上に形成したメタリゼーション層、を有し
   ており、前記メタリゼーション層が所望の電気配線パタ
   ーンにパターン形成されていることを特徴とする集積回
   路構成体。 ２１、特許請求の範囲第２０項において、前記溶融可能
   物質からなる層が、タングステン又はチタンタングステ
   ンを有していることを特徴とする集積回路構成体。 ２２、特許請求の範囲第２０項において、前記マスキン
   グ物質からなる層が、酸化物、窒化物、又は酸化物及び
   窒化物の組合わせを有していることを特徴とする集積回
   路構成体。 ２３、特許請求の範囲第２０項において、前記メタリゼ
   ーション層が、アルミニウム、アルミニウム合金、又は
   反射防止被覆を具備する多層構成体を有することを特徴
   とする集積回路構成体。 ２４、特許請求の範囲第２０項において、前記溶融可能
   物質からなる層が、約２００Å乃至５００Åの範囲内の
   厚さに形成されているタングステンを有することを特徴
   とする集積回路構成体。 ２５、特許請求の範囲第２０項において、前記溶融可能
   物質からなる層が、約２００Å乃至５００Åの範囲内の
   厚さに形成されているチタンタングステンを有すること
   を特徴とする集積回路構成体。 ２６、特許請求の範囲第２０項において、更に、前記メ
   タリゼーション層と前記溶融可能物質からなる層及びマ
   スキング物質からなるパターン形成された層との間に形
   成されたバリヤ物質からなる層を有することを特徴とす
   る集積回路構成体。 ２７、特許請求の範囲第２６項において、前記マスキン
   グ物質からなる層が、酸化物、窒化物、又は酸化物及び
   窒化物の組合わせを有することを特徴とする集積回路構
   成体。 ２８、特許請求の範囲第２６項において、前記メタリゼ
   ーション層が、アルミニウム、アルミニウム合金、又は
   反射防止被覆を具備する多層構成体を有することを特徴
   とする集積回路構成体。 ２９、特許請求の範囲第２６項において、前記溶融可能
   物質からなる層が、タングステンを有しており、且つ前
   記バリヤ物質からなる層がチタンタングステンを有して
   いることを特徴とする集積回路構成体。 ３０、特許請求の範囲第２９項において、前記タングス
   テン層が、約２００Å乃至５００Åの範囲内の厚さに形
   成されていることを特徴とする集積回路構成体。 ３１、特許請求の範囲第２９項において、前記チタンタ
   ングステン層が、約１０００Å乃至２０００Åの範囲内
   の厚さに形成されていることを特徴とする集積回路構成
   体。