JPH061793B2 - 集積回路の相互接続配線網を形成する多層配線導体間をレ−ザプログラミングにより接続する方法およびこの方法を応用して得られる集積回路 - Google Patents
集積回路の相互接続配線網を形成する多層配線導体間をレ−ザプログラミングにより接続する方法およびこの方法を応用して得られる集積回路Info
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- JPH061793B2 JPH061793B2 JP62172728A JP17272887A JPH061793B2 JP H061793 B2 JPH061793 B2 JP H061793B2 JP 62172728 A JP62172728 A JP 62172728A JP 17272887 A JP17272887 A JP 17272887A JP H061793 B2 JPH061793 B2 JP H061793B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、集積回路の相互接続配線網として２つの積層
された配線導体をレーザプログラミング方式により互い
に接続する方法と、この方法を応用して得られるチップ
と呼ばれる集積回路に関するものである。
された配線導体をレーザプログラミング方式により互い
に接続する方法と、この方法を応用して得られるチップ
と呼ばれる集積回路に関するものである。
従来の技術 集積回路は、複数の電子素子とこれら電子素子の相互接
続配線網とを備える基板を主構成要素とする。一般に、
相互接続配線網は複数の配線導体層で構成されている。
各配線導体層は一般に誘電体層を介して互いに隔てられ
ており、この誘電体層を貫通するスルーホールが何個所
かに設けられて配線導体層間が接続される。各配線導体
層には、多数の互いに平行な配線導体が、隣接する配線
導体層内の配線導体の方向と直交するように配置されて
いる。通常は配線導体は帯の形態であり、アルミニウム
製のことが多い。しかし、配線導体を形成する材料とし
てはタングステン、ケイ化チタン、ケイ化タンタル等が
用いられるようになっている。
続配線網とを備える基板を主構成要素とする。一般に、
相互接続配線網は複数の配線導体層で構成されている。
各配線導体層は一般に誘電体層を介して互いに隔てられ
ており、この誘電体層を貫通するスルーホールが何個所
かに設けられて配線導体層間が接続される。各配線導体
層には、多数の互いに平行な配線導体が、隣接する配線
導体層内の配線導体の方向と直交するように配置されて
いる。通常は配線導体は帯の形態であり、アルミニウム
製のことが多い。しかし、配線導体を形成する材料とし
てはタングステン、ケイ化チタン、ケイ化タンタル等が
用いられるようになっている。
本発明は、相互接続配線網を構成する帯状金属配線の上
部と下部をこの帯状金属配線を形成する金属よりも融点
が実質的に高い材料からなる膜で覆った集積回路に関す
る。この膜を形成する材料としては現在チタン−タング
ステンが用いられている。上部配線導体層はパシベーシ
ョン用絶縁体層で被覆されている。このための材料とし
ては一般に窒化ケイ素(Si3N4)が用いられる。一般に、
このパシベーション用絶縁体層は、その下に接する集積
回路を機械的、化学的、電気的に保護する機能がある。
部と下部をこの帯状金属配線を形成する金属よりも融点
が実質的に高い材料からなる膜で覆った集積回路に関す
る。この膜を形成する材料としては現在チタン−タング
ステンが用いられている。上部配線導体層はパシベーシ
ョン用絶縁体層で被覆されている。このための材料とし
ては一般に窒化ケイ素(Si3N4)が用いられる。一般に、
このパシベーション用絶縁体層は、その下に接する集積
回路を機械的、化学的、電気的に保護する機能がある。
ところで、相互接続配線網を形成する積層した２つの配
線導体をレーザプログラミング方式を用いて互いに接続
する方法が現在試みられている。この接続をプログラム
するのは、チップ上の予備ビットへの切換えによる冗長
構成法に従って欠陥が発生した集積回路を再構成したり
欠陥のある集積回路の代わりに予備の集積回路に接続す
るためである。
線導体をレーザプログラミング方式を用いて互いに接続
する方法が現在試みられている。この接続をプログラム
するのは、チップ上の予備ビットへの切換えによる冗長
構成法に従って欠陥が発生した集積回路を再構成したり
欠陥のある集積回路の代わりに予備の集積回路に接続す
るためである。
本発明は、集積回路の相互接続配線網を形成する配線導
体層に垂直にレーザビームを照射することにより、絶縁
体層と上部配線導体層と誘電体層と少なくとも一部分の
下部配線導体層とに貫通開口部を設け、この貫通開口部
内に上部配線導体層と下部配線導体層とを電気的に接続
する部分を形成する方法に関するものである。
体層に垂直にレーザビームを照射することにより、絶縁
体層と上部配線導体層と誘電体層と少なくとも一部分の
下部配線導体層とに貫通開口部を設け、この貫通開口部
内に上部配線導体層と下部配線導体層とを電気的に接続
する部分を形成する方法に関するものである。
積層した２つの配線導体をレーザプログラミング方式を
用いて接続するこのような方法としては、特に、「ジャ
ーナル オブ アプライド フィジックス(Journal of
Applied Physics)」第47巻、第５号、1976年５月、2120
〜2128ページに掲載されたエヌ．エス．プラタキス(N.
S.Platakis)の論文に記載された方法がある。この方法
は、接続部を形成したい場所にレーザビームを出力、ビ
ーム径、パルス数、およびパルス幅を制御して照射して
上部配線導体に徐々に開口部を形成し、誘電体層を蒸発
させて除去し、下部配線導体を形成する材料を溶融させ
て上部配線導体の位置まで飛ばすことにより両配線導体
を接続する方法である。従って、２つの配線導体は、金
属で覆われた穴の形状を有する開口部の壁面上にこの吹
き飛ばされた金属が固化することにより互いに接続され
る。しかし、同じ条件でレーザビームを照射しても下部
配線導体からこの導体材料が飛び出す状態を制御するこ
とはできないため、開口部ごとに上部配線導体と下部配
線導体の接続の状態が異なる。この結果、この方法を用
いて常に同じ条件で上部配線導体と下部配線導体の接続
部を形成しても各接続部の電気的特性がそれぞれ異なる
ようになる。実際にこの方法を実施したところ、再現性
と信頼性に問題があることがわかった。
用いて接続するこのような方法としては、特に、「ジャ
ーナル オブ アプライド フィジックス(Journal of
Applied Physics)」第47巻、第５号、1976年５月、2120
〜2128ページに掲載されたエヌ．エス．プラタキス(N.
S.Platakis)の論文に記載された方法がある。この方法
は、接続部を形成したい場所にレーザビームを出力、ビ
ーム径、パルス数、およびパルス幅を制御して照射して
上部配線導体に徐々に開口部を形成し、誘電体層を蒸発
させて除去し、下部配線導体を形成する材料を溶融させ
て上部配線導体の位置まで飛ばすことにより両配線導体
を接続する方法である。従って、２つの配線導体は、金
属で覆われた穴の形状を有する開口部の壁面上にこの吹
き飛ばされた金属が固化することにより互いに接続され
る。しかし、同じ条件でレーザビームを照射しても下部
配線導体からこの導体材料が飛び出す状態を制御するこ
とはできないため、開口部ごとに上部配線導体と下部配
線導体の接続の状態が異なる。この結果、この方法を用
いて常に同じ条件で上部配線導体と下部配線導体の接続
部を形成しても各接続部の電気的特性がそれぞれ異なる
ようになる。実際にこの方法を実施したところ、再現性
と信頼性に問題があることがわかった。
積層した２つの配線導体をレーザプログラミング方式を
用いて接続する別の方法としては、特に、「再構成可能
なＶＬＳＩのためのレーザプログラミング式スルーホー
ル(Laser Programmed Vias for Restructurable VLS
I)」という題で「電子デバイス国際会議論文集(Technic
al Digest of the International Electron Devices Me
eting)1980」132〜135ページに掲載されたジェイ．ア
イ．ラッフェル(J.I.Raffel)他の論文に記載された方法
がある。この方法は、上部と下部の配線導体が接続され
ている位置にある誘電体層内にアモルファスシリコンを
用いることを特徴とする。この誘電体層内の所定の場所
にアモルファスシリコンを配置する場合には集積回路の
製造が複雑になり、レーザによる接続のプログラミング
がこの場所以外ではできなくなるという欠点がある。
用いて接続する別の方法としては、特に、「再構成可能
なＶＬＳＩのためのレーザプログラミング式スルーホー
ル(Laser Programmed Vias for Restructurable VLS
I)」という題で「電子デバイス国際会議論文集(Technic
al Digest of the International Electron Devices Me
eting)1980」132〜135ページに掲載されたジェイ．ア
イ．ラッフェル(J.I.Raffel)他の論文に記載された方法
がある。この方法は、上部と下部の配線導体が接続され
ている位置にある誘電体層内にアモルファスシリコンを
用いることを特徴とする。この誘電体層内の所定の場所
にアモルファスシリコンを配置する場合には集積回路の
製造が複雑になり、レーザによる接続のプログラミング
がこの場所以外ではできなくなるという欠点がある。
本発明は、下部配線導体と、パシベーション用絶縁体層
で被覆された上部配線導体とが上記の膜をそれぞれ上部
と下部に備えた状態で互いに積層された構成の２つの配
線導体が交差する任意の点で両者の接続をプログラムす
ることのできる効果的で信頼性の高い方法を提供するも
のである。
で被覆された上部配線導体とが上記の膜をそれぞれ上部
と下部に備えた状態で互いに積層された構成の２つの配
線導体が交差する任意の点で両者の接続をプログラムす
ることのできる効果的で信頼性の高い方法を提供するも
のである。
問題点を解決するための手段 本発明に従うと、層間絶縁体層を介して積層された下部
配線導体および上部配線導体を具備する多層配線構造を
半導体基板上に形成する工程と、レーザビームを用い、
該レーザビームの出力、ビーム径、照射回数、およびパ
ルス幅を制御して上部配線導体と層間絶縁体層と下部配
線導体の少なくとも一部とに形成された開口部に接続部
を形成し、下部配線導体および上部配線導体を接続する
接続工程と、を含む集積回路の形成方法において、前記
上部配線導体および下部配線導体をそれぞれ形成する工
程が、下部膜、帯状金属および上部膜を連続して形成す
る工程を含み、上部膜および下部膜には帯状金属の金属
よりも融点が実質的に高い材料を使用し、前記方法が、
さらに上部配線導体上にパシベーション用絶縁体層を形
成する工程を含み、前記接続工程が、レーザビームを使
用してパシベーション用絶縁体層に開口部を形成し、下
部配線導体と上部配線導体とを融解してそれぞれ盛り上
がり部を開口部内に発生させ、融合させて接続部を形成
することを特徴とする方法が提供される。
配線導体および上部配線導体を具備する多層配線構造を
半導体基板上に形成する工程と、レーザビームを用い、
該レーザビームの出力、ビーム径、照射回数、およびパ
ルス幅を制御して上部配線導体と層間絶縁体層と下部配
線導体の少なくとも一部とに形成された開口部に接続部
を形成し、下部配線導体および上部配線導体を接続する
接続工程と、を含む集積回路の形成方法において、前記
上部配線導体および下部配線導体をそれぞれ形成する工
程が、下部膜、帯状金属および上部膜を連続して形成す
る工程を含み、上部膜および下部膜には帯状金属の金属
よりも融点が実質的に高い材料を使用し、前記方法が、
さらに上部配線導体上にパシベーション用絶縁体層を形
成する工程を含み、前記接続工程が、レーザビームを使
用してパシベーション用絶縁体層に開口部を形成し、下
部配線導体と上部配線導体とを融解してそれぞれ盛り上
がり部を開口部内に発生させ、融合させて接続部を形成
することを特徴とする方法が提供される。
また、本発明においては、半導体基板と、層間絶縁体層
を介して積層された下部配線導体および上部配線導体を
含む半導体基板上に形成された多層配線構造とを備え、
下部配線導体および上部配線導体が、層間開口部内に形
成された下部配線導体および上部配線導体の融合部から
なる接続部で互いに接続されている集積回路において、
前記下部配線導体および上部配線導体が、それぞれ上部
膜および下部膜を上部および下部に備えた帯状金属で構
成され、上部膜および下部膜が、帯状金属の金属よりも
融点が実質的に高い材料で構成され、前記多層配線構造
が、さらに上部配線導体上にパシベーション用絶縁体層
を備え、前記開口部が、パシベーション用絶縁体層、上
部配線導体、層間絶縁体層および少なくとも下部配線導
体の一部を貫通し、前記接続部が、開口部内で下部配線
導体および上部配線導体からそれぞれ形成された２つの
盛り上がり部が結合されて形成されていることを特徴と
する集積回路が提供される。
を介して積層された下部配線導体および上部配線導体を
含む半導体基板上に形成された多層配線構造とを備え、
下部配線導体および上部配線導体が、層間開口部内に形
成された下部配線導体および上部配線導体の融合部から
なる接続部で互いに接続されている集積回路において、
前記下部配線導体および上部配線導体が、それぞれ上部
膜および下部膜を上部および下部に備えた帯状金属で構
成され、上部膜および下部膜が、帯状金属の金属よりも
融点が実質的に高い材料で構成され、前記多層配線構造
が、さらに上部配線導体上にパシベーション用絶縁体層
を備え、前記開口部が、パシベーション用絶縁体層、上
部配線導体、層間絶縁体層および少なくとも下部配線導
体の一部を貫通し、前記接続部が、開口部内で下部配線
導体および上部配線導体からそれぞれ形成された２つの
盛り上がり部が結合されて形成されていることを特徴と
する集積回路が提供される。
本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照した以下
の説明により明らかになろう。
の説明により明らかになろう。
実施例 第１Ａ図は、本発明の方法を適用して製造した集積回路
10の部分断面図である。この集積回路10は、一方の面に
複数の電子素子12とこれら電子素子12の多層配線構造13
とを備える半導体基板11を主構成要素とする。多層配線
構造13は絶縁体層17を介して半導体基板11上に延在して
いる。この多層配線構造13は、層間絶縁体層16を介して
互いに隔てられた少なくとも２つの導体層内に配置され
た複数の配線導体14、15で構成されている。同一の導体
層内の配線導体は互いに平行であり、隣接する導体層内
の配線導体とは方向が直交している。第１Ａ図は、下部
配線導体14に沿った方向かつ上部配線導体15の方向とは
直交する方向からの断面図である。
10の部分断面図である。この集積回路10は、一方の面に
複数の電子素子12とこれら電子素子12の多層配線構造13
とを備える半導体基板11を主構成要素とする。多層配線
構造13は絶縁体層17を介して半導体基板11上に延在して
いる。この多層配線構造13は、層間絶縁体層16を介して
互いに隔てられた少なくとも２つの導体層内に配置され
た複数の配線導体14、15で構成されている。同一の導体
層内の配線導体は互いに平行であり、隣接する導体層内
の配線導体とは方向が直交している。第１Ａ図は、下部
配線導体14に沿った方向かつ上部配線導体15の方向とは
直交する方向からの断面図である。
本発明においては、２つの導体層の配線導体14、15はそ
れぞれ帯状金属18であり、その上部と下部にはこの帯状
金属18を形成する金属よりも融点がかなり高い材料から
なる上部膜19と下部膜20をそれぞれ備えている。上部導
体層内の全配線導体15はパシベーション用絶縁体層21で
覆われている。このパシベーション用絶縁体層21は例え
ば窒化ケイ素(Si3N4)で形成されている。
れぞれ帯状金属18であり、その上部と下部にはこの帯状
金属18を形成する金属よりも融点がかなり高い材料から
なる上部膜19と下部膜20をそれぞれ備えている。上部導
体層内の全配線導体15はパシベーション用絶縁体層21で
覆われている。このパシベーション用絶縁体層21は例え
ば窒化ケイ素(Si3N4)で形成されている。
実際に上記の集積回路を製造する際には帯状金属18はた
いていの場合アルミニウムで形成し、その厚さは約500
〜800nmにする。また、上記の膜19と20はチタン−タン
グステンで形成し、その厚さは帯状金属18よりもかなり
薄くして約10〜150nmにする。さらに、絶縁体層16、17は
通常二酸化ケイ素(Si2O)で形成し、その厚さは約800nm
にする。
いていの場合アルミニウムで形成し、その厚さは約500
〜800nmにする。また、上記の膜19と20はチタン−タン
グステンで形成し、その厚さは帯状金属18よりもかなり
薄くして約10〜150nmにする。さらに、絶縁体層16、17は
通常二酸化ケイ素(Si2O)で形成し、その厚さは約800nm
にする。
本発明の方法を適用して製造した集積回路においては、
帯状金属はアルミニウムと銅４％とケイ素１％との合金
を用いて形成した。下部導体層の配線導体14を形成する
帯状金属18の厚さは500nmであり、上部導体層の配線導
体15を形成する帯状金属18の厚さは650nmである。ま
た、上部膜19の厚さは30nmであり、下部膜の厚さは100n
mである。さらに、絶縁体層17とパシベーション用絶縁
体層21の厚さはそれぞれ800nmであり、層間絶縁体層16
の厚さは730nmである。一方、下部配線導体14の幅は60
μｍであり、上部配線導体15の幅は107μｍである。
帯状金属はアルミニウムと銅４％とケイ素１％との合金
を用いて形成した。下部導体層の配線導体14を形成する
帯状金属18の厚さは500nmであり、上部導体層の配線導
体15を形成する帯状金属18の厚さは650nmである。ま
た、上部膜19の厚さは30nmであり、下部膜の厚さは100n
mである。さらに、絶縁体層17とパシベーション用絶縁
体層21の厚さはそれぞれ800nmであり、層間絶縁体層16
の厚さは730nmである。一方、下部配線導体14の幅は60
μｍであり、上部配線導体15の幅は107μｍである。
第１Ｂ図と第１Ｃ図は、本発明の方法を実施している状
態を示す図である。第１Ｂ図には、パルス状レーザビー
ム22を出力、ビーム径、パルス幅を制御して照射するこ
とによりパシベーション用絶縁体層21と上部配線導体15
とに開口部23を形成した様子が示されている。一般に、
開口部は上部配線導体15の一部分に設けるだけでよい。
第１Ｃ図には、第２のパルス状レーザビーム22を出力、
ビーム径、パルス幅を制御して照射することにより層間
絶縁体層16と下部配線導体14を貫通して開口部24を設
け、さらに、この開口部24内に２つの配線導体14と15か
らそれぞれ盛り上がり部25を形成して互いに接続するこ
とにより所望の接続部26を形成した状態が示されてい
る。一般に、開口部は下部配線導体14の一部分に設ける
だけでよい。
態を示す図である。第１Ｂ図には、パルス状レーザビー
ム22を出力、ビーム径、パルス幅を制御して照射するこ
とによりパシベーション用絶縁体層21と上部配線導体15
とに開口部23を形成した様子が示されている。一般に、
開口部は上部配線導体15の一部分に設けるだけでよい。
第１Ｃ図には、第２のパルス状レーザビーム22を出力、
ビーム径、パルス幅を制御して照射することにより層間
絶縁体層16と下部配線導体14を貫通して開口部24を設
け、さらに、この開口部24内に２つの配線導体14と15か
らそれぞれ盛り上がり部25を形成して互いに接続するこ
とにより所望の接続部26を形成した状態が示されてい
る。一般に、開口部は下部配線導体14の一部分に設ける
だけでよい。
概述するならば、第１のパルス状レーザビーム22は、第
１Ｂ図に示すように、上部配線導体１５に開口部23を形
成し、上部配線導体15の物理的構造を変化させて、第１
Ｃ図に示すような盛り上がり部25を成長させ始める。こ
の段階で形成される盛り上がり部25は、上部配線導体15
を構成する帯状金属18、上部膜19、下部膜20などの混合
物と考えられる。
１Ｂ図に示すように、上部配線導体１５に開口部23を形
成し、上部配線導体15の物理的構造を変化させて、第１
Ｃ図に示すような盛り上がり部25を成長させ始める。こ
の段階で形成される盛り上がり部25は、上部配線導体15
を構成する帯状金属18、上部膜19、下部膜20などの混合
物と考えられる。
次いで、第２のパルス状レーザビーム22を照射すると、
レーザビームにより与えられる熱によりまず層間絶縁体
層16と下部配線導体14が溶融して混合する。次いで第１
Ｃ図に示すように、盛り上がり部25が上記配線導体15お
よび下部配線導体14ごとに形成され、かつ相互に接続さ
れる。
レーザビームにより与えられる熱によりまず層間絶縁体
層16と下部配線導体14が溶融して混合する。次いで第１
Ｃ図に示すように、盛り上がり部25が上記配線導体15お
よび下部配線導体14ごとに形成され、かつ相互に接続さ
れる。
これら２つの盛り上がり部25は、上部配線導体15と下部
配線導体14とを構成している導電材料に層間絶縁体層16
の構成材料を一部含む混合物で形成されていると考えら
れる。しかし、盛り上がり部25が余りに薄いことなどの
理由によりこの部分を正確には分析できないため、組成
を詳細には特定できない。
配線導体14とを構成している導電材料に層間絶縁体層16
の構成材料を一部含む混合物で形成されていると考えら
れる。しかし、盛り上がり部25が余りに薄いことなどの
理由によりこの部分を正確には分析できないため、組成
を詳細には特定できない。
かくして、パルス状レーザビームのパワーにより物理的
・熱的・化学的現象が生じ、上部配線導体15と下部配線
導体14と層間絶縁体層16を構成している様々な材料の混
合物が形成されてさらに粘性のある状態にされ、最終的
に盛り上がり部25が形成される。
・熱的・化学的現象が生じ、上部配線導体15と下部配線
導体14と層間絶縁体層16を構成している様々な材料の混
合物が形成されてさらに粘性のある状態にされ、最終的
に盛り上がり部25が形成される。
第２図は、上記の構成の集積回路10に対してビーム径が
５μｍのパルス状レーザビーム22を２つ照射する場合の
各レーザパルスに対する出力とパルス幅を示すグラフで
ある。このグラフの横軸は、パルス幅ｔ（単位は秒）を
対数スケールで表している。これに対してこのグラフの
縦軸は、レーザビームの出力Ｐ（単位はワット）をパシ
ベーション用絶縁体層21のすぐ上の位置で測定した値を
リニアスケールで表している。本発明の方法を実施する
のに適した領域27がこのグラフ上に斜線で示されてい
る。２つのレーザパルスのどちらについても最小パルス
幅ｔ１が約50μｓ、最大パルス幅ｔ２が約0.2msであ
り、最小出力Ｐ１が１ワット、最大出力Ｐ２が2.5ワッ
トとなっている必要がある。
５μｍのパルス状レーザビーム22を２つ照射する場合の
各レーザパルスに対する出力とパルス幅を示すグラフで
ある。このグラフの横軸は、パルス幅ｔ（単位は秒）を
対数スケールで表している。これに対してこのグラフの
縦軸は、レーザビームの出力Ｐ（単位はワット）をパシ
ベーション用絶縁体層21のすぐ上の位置で測定した値を
リニアスケールで表している。本発明の方法を実施する
のに適した領域27がこのグラフ上に斜線で示されてい
る。２つのレーザパルスのどちらについても最小パルス
幅ｔ１が約50μｓ、最大パルス幅ｔ２が約0.2msであ
り、最小出力Ｐ１が１ワット、最大出力Ｐ２が2.5ワッ
トとなっている必要がある。
上記の値は以下のようにして決定する。レーザビームの
最小出力Ｐ１の値は接続部26を形成するのに必要とされ
る物理的・熱的・化学的現象を起こさせることのできる
出力ということで決まる。従って、レーザビームの出力
が最小出力Ｐ１より低いと、上記した各層の構成材料を
取り去り、しかも一体に溶融するのに十分な加熱パワー
が得られない。
最小出力Ｐ１の値は接続部26を形成するのに必要とされ
る物理的・熱的・化学的現象を起こさせることのできる
出力ということで決まる。従って、レーザビームの出力
が最小出力Ｐ１より低いと、上記した各層の構成材料を
取り去り、しかも一体に溶融するのに十分な加熱パワー
が得られない。
最小パルス幅ｔ１は、この物理的・熱的・化学的現象を
起こさせるのに必要な時間である。盛り上がり部25を形
成するには、材料がまず粘稠な状態になってからまとま
る必要がある。しかし、パルス幅が余りに短いと、レー
ザビームの照射終了までに盛り上がり部25が形成されな
い。
起こさせるのに必要な時間である。盛り上がり部25を形
成するには、材料がまず粘稠な状態になってからまとま
る必要がある。しかし、パルス幅が余りに短いと、レー
ザビームの照射終了までに盛り上がり部25が形成されな
い。
パルス幅がｔ２よりも長くなると、加熱過剰となって配
線導体14と15との間の相互接続部が融け落ちるおそれが
ある。さらに、相互接続部の酸化などの好ましくない反
応が起こって接続部の品質が低下する。
線導体14と15との間の相互接続部が融け落ちるおそれが
ある。さらに、相互接続部の酸化などの好ましくない反
応が起こって接続部の品質が低下する。
レーザビームの出力がＰ２を越えると、配線導体14およ
び15が非常に急速に蒸発してしまう。すなわち、配線導
体14および15が飛散してしまい、配線導体14と15との間
に欠陥のない良好な相互接続が形成されにくくなる。こ
れに加えて、接続部26の下方の絶縁体層17が破損した
り、この絶縁体層17により実現される電気的絶縁の状態
が変化する可能性がある。
び15が非常に急速に蒸発してしまう。すなわち、配線導
体14および15が飛散してしまい、配線導体14と15との間
に欠陥のない良好な相互接続が形成されにくくなる。こ
れに加えて、接続部26の下方の絶縁体層17が破損した
り、この絶縁体層17により実現される電気的絶縁の状態
が変化する可能性がある。
レーザビームのパワーおよび時間を領域27内に維持する
ことにより、良好な相互接続が実現できる。
ことにより、良好な相互接続が実現できる。
なお、レーザビームのビーム径は、エネルギを集中して
良好なパワー密度を得るために十分に小さくしなければ
ならない。レーザビームの適切なビーム径は上記したレ
ーザビームのパワーにも関係する。さらに、相互接続部
は非常に小さくすることが望ましい。というのは、パワ
ー密度が各層への熱の分配、すなわち各層の溶融にとっ
て重要な意味をもつからである。
良好なパワー密度を得るために十分に小さくしなければ
ならない。レーザビームの適切なビーム径は上記したレ
ーザビームのパワーにも関係する。さらに、相互接続部
は非常に小さくすることが望ましい。というのは、パワ
ー密度が各層への熱の分配、すなわち各層の溶融にとっ
て重要な意味をもつからである。
上記の実施例ではレーザパルスを２個使用したが、パル
ス数を２以外にして本発明の方法を適用することにより
効率よく信頼性のある接続部26を形成することももちろ
んできる。実験によると、レーザパルスは１個のみで十
分である。しかし、パルス照射の際の出力−パルス幅の
領域は第２図に示した領域27よりも小さいことがわかっ
た。パルス１個の場合はこのパルスが接続部26を形成す
るのに必要な条件をすべて満たしている必要がある。
ス数を２以外にして本発明の方法を適用することにより
効率よく信頼性のある接続部26を形成することももちろ
んできる。実験によると、レーザパルスは１個のみで十
分である。しかし、パルス照射の際の出力−パルス幅の
領域は第２図に示した領域27よりも小さいことがわかっ
た。パルス１個の場合はこのパルスが接続部26を形成す
るのに必要な条件をすべて満たしている必要がある。
これに対して上記の実施例においては２つのパルスのお
のおのが所定の条件を満たしていればよかった。すなわ
ち、第１のパルスが孔を形成し、第２のパルスが相互接
続部を形成する。従って、パルスを２個用いると領域27
をより広くとることができるので高品質の接続部を形成
することができる。
のおのが所定の条件を満たしていればよかった。すなわ
ち、第１のパルスが孔を形成し、第２のパルスが相互接
続部を形成する。従って、パルスを２個用いると領域27
をより広くとることができるので高品質の接続部を形成
することができる。
パルス数が３個以上の場合には、各パルスのエネルギが
蓄積されるため絶縁体層17の状態が変わってしまう。ま
た、余りにパルスの数が多いと、相互接続部自体も破壊
されてしまう。従って、レーザパルスを２つ用いた上記
の実施例は本発明の最も好ましい実施例である。
蓄積されるため絶縁体層17の状態が変わってしまう。ま
た、余りにパルスの数が多いと、相互接続部自体も破壊
されてしまう。従って、レーザパルスを２つ用いた上記
の実施例は本発明の最も好ましい実施例である。
発明の効果 一般に、現在までに本発明の方法を実施して得られた結
果として、レーザビーム22のパルスの最小出力Ｐ１を接
続部26を形成するのに望ましい物理的・熱的・化学的現
象を起こさせるのに十分な大きさとして、最小パルス幅
ｔ１をこの物理的・熱的・化学的現象が起こるのに十分
な長さとし、最大パルス幅ｔ２を好ましくない物理的・
熱的・化学的現象が起こらない長さとし、さらに、パル
ス数と各パルスの最大出力を接続部26の下方の絶縁体層
17が変化しない大きさに決めることによって、この方法
を十分満足のゆく程度に実施可能であることがわかって
いる。
果として、レーザビーム22のパルスの最小出力Ｐ１を接
続部26を形成するのに望ましい物理的・熱的・化学的現
象を起こさせるのに十分な大きさとして、最小パルス幅
ｔ１をこの物理的・熱的・化学的現象が起こるのに十分
な長さとし、最大パルス幅ｔ２を好ましくない物理的・
熱的・化学的現象が起こらない長さとし、さらに、パル
ス数と各パルスの最大出力を接続部26の下方の絶縁体層
17が変化しない大きさに決めることによって、この方法
を十分満足のゆく程度に実施可能であることがわかって
いる。
結論として、本発明の方法によれば、出力の小さいレー
ザビームを用いて高品質で信頼性のある接続部を容易に
形成することができる。本発明の別の利点は、パシベー
ション用絶縁層21の存在下でも本方法が実施可能である
という点である。それどころか、このパシベーション用
絶縁層が接続部を形成するのに非常に重要な役割を果た
すことがわかった。このパシベーション絶縁層の役割と
いうのは、上部配線導体15の表面張力を大きくして盛り
上がり部25を形成するのに寄与することであろう。
ザビームを用いて高品質で信頼性のある接続部を容易に
形成することができる。本発明の別の利点は、パシベー
ション用絶縁層21の存在下でも本方法が実施可能である
という点である。それどころか、このパシベーション用
絶縁層が接続部を形成するのに非常に重要な役割を果た
すことがわかった。このパシベーション絶縁層の役割と
いうのは、上部配線導体15の表面張力を大きくして盛り
上がり部25を形成するのに寄与することであろう。
第１Ａ図は、本発明の方法を適用して製造した集積回路
の部分断面図であり、 第１Ｂ図と第１Ｃ図は、第１Ａ図と同じ集積回路に本発
明の方法を実施している２つの段階をそれぞれ示す図で
あり、 第２図は、本発明の方法を実施するために使用するレー
ザビームのパラメータを決定する一方法を示すグラフで
ある。 （主な参照番号） 10・・集積回路、 11・・半導体基板、 12・・電子素子、 13・・相互接続配線網、 14・・下部配線導体、 15・・上部配線導体、 16・・層間絶縁体層、 17・・絶縁体層、 18・・帯状金属、 19,20・・膜、 21・・パシベーション用絶縁体層、 22・・レーザビーム、 23,24・・開口部、 25・・盛り上がり部、 26・・接続部
の部分断面図であり、 第１Ｂ図と第１Ｃ図は、第１Ａ図と同じ集積回路に本発
明の方法を実施している２つの段階をそれぞれ示す図で
あり、 第２図は、本発明の方法を実施するために使用するレー
ザビームのパラメータを決定する一方法を示すグラフで
ある。 （主な参照番号） 10・・集積回路、 11・・半導体基板、 12・・電子素子、 13・・相互接続配線網、 14・・下部配線導体、 15・・上部配線導体、 16・・層間絶縁体層、 17・・絶縁体層、 18・・帯状金属、 19,20・・膜、 21・・パシベーション用絶縁体層、 22・・レーザビーム、 23,24・・開口部、 25・・盛り上がり部、 26・・接続部
Claims (9)
- 【請求項１】層間絶縁体層(16)を介して積層された下部
配線導体(14)および上部配線導体(15)を具備する多層配
線構造(13)を半導体基板(11)上に形成する工程と、 レーザビーム(22)を用い、該レーザビーム(22)の出力、
ビーム径、照射回数、およびパルス幅を制御して上部配
線導体(15)と層間絶縁体層(16)と下部配線導体(14)の少
なくとも一部とに形成された開口部(24)に接続部(26)を
形成し、下部配線導体(14)および上部配線導体(15)を接
続する接続工程と、 を含む集積回路(10)の形成方法において、 前記上部配線導体および下部配線導体をそれぞれ形成す
る工程が、下部膜(20)、帯状金属(18)および上部膜(19)
を連続して形成する工程を含み、上部膜(19)および下部
膜(20)には帯状金属(18)の金属よりも融点が実質的に高
い材料を使用し、 前記方法が、さらに上部配線導体(15)上にパシベーショ
ン用絶縁体層(21)を形成する工程を含み、 前記接続工程が、レーザビーム(22)を使用してパシベー
ション用絶縁体層(21)に開口部(24)を形成し、下部配線
導体(14)と上部配線導体(15)とを融解してそれぞれ盛り
上がり部(25)を開口部(24)内に発生させ、融合させて接
続部(26)を形成することを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記レーザビームの各パルスの最小出力(P
1)が、前記接続部(26)を形成するための所望の効果を起
こすように定められ、最小幅(t1)をこの効果が発生する
のに必要な長さとし、最大幅(t2)を望ましくない効果が
起こらない長さとし、前記多層配線構造(13)において、
前記下部配線導体(14)が下部絶縁体層(17)上に配置さ
れ、パルスの数および各パルスの最大出力を下部絶縁体
層(17)を変化させない大きさにすることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】前記帯状金属(18)を形成する金属が、主と
してアルミニウムからなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項に記載の方法。 - 【請求項４】前記上部膜(19)と下部膜(20)とが、チタン
およびタングステンの合金からなることを特徴とする特
許請求の範囲第１〜３項のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項５】前記層間絶縁体層(16)が、窒化ケイ素(Si3
N4)を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項
のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】半導体基板(11)と、 層間絶縁体層(16)を介して積層された下部配線導体(14)
および上部配線導体(15)を含む半導体基板(11)上に形成
された多層配線構造(13)と、 を備え、 下部配線導体(14)および上部配線導体(15)が、層間開口
部(24)内に形成された下部配線導体(14)および上部配線
導体(15)の融合部からなる接続部(26)で互いに接続され
ている集積回路(10)において、 前記下部配線導体(14)および上部配線導体(15)が、それ
ぞれ上部膜(19)および下部膜(20)を上部および下部に備
えた帯状金属(18)で構成され、上部膜(19)および下部膜
(20)が、帯状金属(18)の金属よりも融点が実質的に高い
材料で構成され、 前記多層配線構造(13)が、さらに上部配線導体(15)上に
パシベーション用絶縁体層(21)を備え、 前記開口部(24)が、パシベーション用絶縁体層(21)、上
部配線導体(15)、層間絶縁体層(16)および少なくとも下
部配線導体(14)の一部を貫通し、 前記接続部(26)が、開口部(24)内で下部配線導体(14)お
よび上部配線導体(15)からそれぞれ形成された２つの盛
り上がり部(25)が結合されて形成されていることを特徴
とする集積回路。 - 【請求項７】前記帯状金属(18)を形成する金属が、主と
してアルミニウムからなることを特徴とする特許請求の
範囲第６項に記載の集積回路。 - 【請求項８】前記上部膜(19)および下部膜(20)が、チタ
ンおよびタングステンの合金からなることを特徴とする
特許請求の範囲第６項または第７項に記載の集積回路。 - 【請求項９】前記層間絶縁体層(16)が、窒化ケイ素(Si3
N4)を含むことを特徴とする特許請求の範囲第６〜８項
のいずれか１項に記載の集積回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8610205 | 1986-07-11 | ||
| FR8610205A FR2601500B1 (fr) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | Procede de liaison programmable par laser de deux conducteurs superposes du reseau d'interconnexion d'un circuit integre, et circuit integre en resultant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6329955A JPS6329955A (ja) | 1988-02-08 |
| JPH061793B2 true JPH061793B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=9337389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62172728A Expired - Lifetime JPH061793B2 (ja) | 1986-07-11 | 1987-07-10 | 集積回路の相互接続配線網を形成する多層配線導体間をレ−ザプログラミングにより接続する方法およびこの方法を応用して得られる集積回路 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4916809A (ja) |
| EP (1) | EP0252814B1 (ja) |
| JP (1) | JPH061793B2 (ja) |
| DE (1) | DE3764892D1 (ja) |
| ES (1) | ES2017735B3 (ja) |
| FR (1) | FR2601500B1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2617637B1 (fr) * | 1987-07-02 | 1989-10-27 | Bull Sa | Procede de commande de l'etat de conduction d'un transistor mos et circuit integre mettant en oeuvre le procede |
| US5281553A (en) * | 1987-07-02 | 1994-01-25 | Bull, S.A. | Method for controlling the state of conduction of an MOS transistor of an integrated circuit |
| US5223735A (en) * | 1988-09-30 | 1993-06-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor integrated circuit device in which circuit functions can be remedied or changed and the method for producing the same |
| US5780323A (en) * | 1990-04-12 | 1998-07-14 | Actel Corporation | Fabrication method for metal-to-metal antifuses incorporating a tungsten via plug |
| US5614756A (en) * | 1990-04-12 | 1997-03-25 | Actel Corporation | Metal-to-metal antifuse with conductive |
| US5166556A (en) * | 1991-01-22 | 1992-11-24 | Myson Technology, Inc. | Programmable antifuse structure, process, logic cell and architecture for programmable integrated circuits |
| JP2695548B2 (ja) * | 1991-09-04 | 1997-12-24 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| JP3272028B2 (ja) * | 1992-05-13 | 2002-04-08 | 株式会社東芝 | 電子回路 |
| IL103566A (en) * | 1992-10-27 | 1995-06-29 | Quick Tech Ltd | Active matrix of a display panel |
| US5459355A (en) * | 1992-12-09 | 1995-10-17 | Intel Corporation | Multiple layer programmable layout for version identification |
| US5316803A (en) * | 1992-12-10 | 1994-05-31 | International Business Machines Corporation | Method for forming electrical interconnections in laminated vias |
| US5485031A (en) * | 1993-11-22 | 1996-01-16 | Actel Corporation | Antifuse structure suitable for VLSI application |
| US5475246A (en) * | 1993-12-20 | 1995-12-12 | General Electric Company | Repair line structure for thin film electronic devices |
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