JPH09306911A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及び半導体装置

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JPH09306911A
JPH09306911A JP8119307A JP11930796A JPH09306911A JP H09306911 A JPH09306911 A JP H09306911A JP 8119307 A JP8119307 A JP 8119307A JP 11930796 A JP11930796 A JP 11930796A JP H09306911 A JPH09306911 A JP H09306911A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一旦形成した配線を変更することのできる半
導体装置の製造方法および半導体装置に関し、同一層内
での分離された配線を容易に接続する事のできる半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 同一層内で互いに近接配置され、かつ電
気的に分離された一対の配線と、一対の配線と同一層内
で一対の配線に近接配置された導電体のパターンとを有
する配線構造を備えた半導体装置構造を準備する工程
と、導電体パターンに導電体を溶融、蒸発させるのに十
分な強度の光を照射し、導電体を溶融、蒸発させ、堆積
した飛散物によって一対の配線を短絡する工程とを有す
る半導体装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法および半導体装置に関し、特に一旦形成した配線を変
更することのできる半導体装置の製造方法および半導体
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の配線は、製造すべき回路の
配線に応じて種々に変化する。しかし、回路構成が決ま
ってから半導体集積回路装置の設計を始めるとユーザー
の依頼から製品到達までのターンアラウンドタイムは長
くなる。
【0003】ところで、半導体集積回路の基本構成は、
種々の回路に対し共通である場合が多い。だから、半導
体装置の配線を、製造すべき回路に合わせて種々に変更
することができれば、半導体装置のターンアラウンドタ
イムを短縮でき、製造者にとってもユーザーにとっても
利益が大きい。
【0004】一旦製造した配線を切断する技術として
は、過電流を流すことによってヒューズを切断する技術
や、レーザーなどのエネルギビームを照射することによ
り、一旦製造した配線を切断する技術が知られている。
【0005】例えば、集束イオンビーム(フォーカスト
イオンビーム、FIB)による微細加工は、真空中で試
料表面にイオンビームを照射し、その結果生じるスパッ
タリング現象を利用する。この現象を利用して配線およ
び配線保護膜の切断、開口形成を行うことができる。
【0006】また、真空容器内で原料ガスを試料表面に
吹きつけつつ、イオンビームを照射することにより、金
属膜を形成し、電気的に分離されていた配線を接続する
ことも可能である。
【0007】また、絶縁膜をはさんで二層の金属配線を
重なり合うように形成しておき、その重なり部分にレー
ザー光を照射して分離されていた二層の金属配線を接続
する方法も知られている(特開平6−112321号公
報)。
【0008】これらの技術の内、電気的に分離されてい
る配線を接続する場合を考慮すると、上述の第1の方法
は、同一層内の配線を接続することが可能であるが、真
空雰囲気と、加工領域に原料ガスを供給すること、とが
必要である。また、第2の方法によれば、接続すべき二
つの配線を、異なる二層に形成することが必要である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】FIB法によって電気
的に分離されていた配線を接続しようとする場合には、
真空中で開口、原料ガスの吹きつけ、イオンビームの照
射を行うことが必要であった。
【0010】また、重なり合った二層を接続する特開平
6−112321号公報の方法では、配線層が一層で形
成できる場合であっても、配線の可変性を与えるために
は、重なり部分を設けるために二層配線にする必要があ
った。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、同一層
内での分離された配線を容易に接続する事のできる半導
体装置の製造方法を提供することである。
【0012】本発明の他の目的は、同一層内に形成され
た配線を、必要に応じて接続することも可能な半導体装
置を提供することである。本発明のさらに他の目的は、
同一層内に形成された配線の一方を切断するとともに、
他方を接続することのできる半導体装置の製造方法を提
供することである。
【0013】本発明の他の目的によれば、同一層内に形
成された配線の一方を切断し他方を接続することのでき
る半導体装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、同一層内で互いに近接配置され、かつ電気的に分離
された一対の配線と、前記一対の配線と同一層内で前記
一対の配線に近接配置された導電体のパターンとを有す
る配線構造を備えた半導体装置構造を準備する工程と、
前記導電体パターンに導電体を溶融、蒸発させるのに十
分な強度の光を照射し、導電体を溶融、蒸発させ、堆積
した飛散物によって前記一対の配線を短絡する工程とを
有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0015】電気的に分離された一対の配線の近傍に形
成された導電体パターンを、十分な強度の光照射によっ
て溶融、蒸発させ、蒸発の飛散物の堆積によって該一対
の配線を接続することにより、電気的に分離された一対
の配線を接続することが可能である。
【0016】この際、蒸発する導電体パターンが一対の
配線とは電気的に分離された他の配線を形成する場合、
この他の配線を切断し、一対の配線を接続することによ
り、配線の切断と接続とが同時に行える。
【0017】本発明の他の観点によれば、同一層内に配
置され、それぞれが互いに近接配置された複数対の配線
と、前記複数対の配線の一部において、前記対の配線間
を短絡する不定形の導電体堆積物と、前記複数対の配線
と同一層内に配置され、対応する対の配線に近接配置さ
れた複数の導電体パターンとを有する配線構造を備えた
半導体装置が提供される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図1は、本発明の実施例による回路及
びその一部の平面形状を示す平面図である。
【0019】図1(A)は、変更前の回路図である。オ
ペアンプ7の入力端子には、入力抵抗5を介して、スイ
ッチ部4の出力端子3が接続されている。オペアンプ7
の出力端子8は、帰還抵抗6を介して、入力端子にも接
続されている。
【0020】スイッチ部4は2つの入力端子1、2を有
する。入力端子1には、入力信号bが印加され、入力端
子2には、入力信号cが印加されている。図示の状態に
おいては、スイッチ部の出力端子3は入力端子1に接続
されている。この結果、オペアンプ7の入力端子に入力
される信号aは、入力信号bである。
【0021】図1(B)は、図1(A)に示すスイッチ
部4の具体的構成例を示す。配線1aは、図中横方向に
延在し、配線3aに連続する。この状態は、図1(A)
の回路においてスイッチ部の入力端子1が出力端子3に
接続されている状態に相当する。他方の配線2aは、図
中横方向に延在したのち、下方向に折り曲げられ、加工
対象部2bを形成している。また、出力端子を形成する
配線3aから分岐した配線3cは、配線2b近傍まで引
き出された後、加工対象部2bに平行に配置された加工
対象部3bを形成している。
【0022】スイッチ部4内に配置された配線1aの部
分1bは、配線1aの加工対象部を形成する。図1
(A),(B)の回路は、入力端子1が出力端子3に接
続され入力端子2は出力端子3からは切り離された状態
であるが、このスイッチに変更を加え、入力端子1を出
力端子3から切り離し、同時に入力端子2を出力端子3
に接続する。
【0023】図1(C)は、変更後の回路図を示す。ス
イッチ部4において入力端子2が出力端子3に接続さ
れ、入力端子1は出力端子3からは切り離されている。
その他の構成は図1(A)と同様である。
【0024】図1(D)は、図1(C)のスイッチ部4
の構成例を示す。スイッチ部4において、配線1aの加
工対象部1bが消滅し、配線1aは配線3aと電気的に
分離されている。一方、配線2aおよび3cの加工対象
部2b,3bは、新たに形成された接続部Fによって互
いに接続されている。
【0025】このように、一方の配線を切断するととも
に、他方の配線を接続することにより、回路構成を変更
することができる。図2は、図1に示すようなスイッチ
部を有する半導体装置の断面構成例を示す。
【0026】例えばp型Siの基板10の表面には、L
OCOSによって形成されたフィールド酸化膜12のパ
ターンが形成され、活性領域を画定している。活性領域
内には、MOSトランジスタが形成されている。このよ
うなMOSトランジスタを用い、図1に示すオペアンプ
が構成される。
【0027】活性領域表面に、熱酸化により薄いゲート
酸化膜14が形成され、その上に多結晶シリコン又は多
結晶シリコンとシリサイドの積層で構成されるポリサイ
ドのゲート電極16gが形成されている。
【0028】ゲート電極の側壁には、サイドウォールオ
キサイド17が形成され、絶縁ゲート電極及びサイドウ
ォールオキサイドをマスクとして用いたイオン注入によ
ってLDD構造のソース/ドレイン領域18、20が形
成されている。ソース/ドレイン領域18、20はn+
型にドープされている。
【0029】ゲート電極を覆って第1層間絶縁膜28が
形成されている。第1層間絶縁膜28には、接続孔が形
成され、MOSトランジスタのソース/ドレイン領域1
8、20およびゲート電極16gが露出される。
【0030】これらの接続孔を埋め込むようにソース/
ドレイン電極26s,26dおよびゲート引出し電極2
6gが形成されている。また、フィールド酸化膜12上
方には、これらの電極と同一材料で形成されたダミー電
極パターン32が形成される。以下、この電極層を第1
金属層と呼ぶ。
【0031】第1金属層の表面を覆って第2層間絶縁膜
38が形成されている。第2層間絶縁膜の表面上には、
スイッチ部40の加工対象部を構成する金属パターン4
4が形成されている。また、図中左方には、同一金属材
料で形成されたダミー電極パターン42が形成されてい
る。以下、この金属層を第2金属層と呼ぶ。
【0032】第2金属層を覆って第3層間絶縁膜48が
形成されている。第3層間絶縁膜48の表面上には、ス
イッチ部50の加工対象部を構成する金属パターン54
が形成されている。以下、この金属層を第3金属層と呼
ぶ。第3金属層を覆って、パッシベーション膜58が形
成されている。
【0033】図の構成においては、第2金属層で形成さ
れたスイッチ部40と、第3金属層で形成されたスイッ
チ部50が形成されているが、基板上の他の領域では同
一金属層を用いて任意の配線パターンが形成される。各
スイッチ部には、下層金属層で形成されたダミー電極パ
ターンが配されている。ダミー配線パターンは照射レー
ザ光が下方に漏れてもそれを遮断し、それよりも下方の
素子構造等を保護する。
【0034】スイッチ部の変更工程においては、スイッ
チ部40もスイッチ部50も同等に取り扱うことができ
る。以下の説明においては、スイッチ部40を例として
あげるが、スイッチ部50の加工も同様に行うことがで
きる。
【0035】図3は図2に示すようなスイッチ部をどの
様に加工するかを示す概略図である。例としてスイッチ
部40を用いて説明する。図3(AA),(BA),
(CA)はスイッチ部の上面図であり、図3(AB),
(BB),(CB)は断面図である。
【0036】図3(AA),(AB)は、加工前のスイ
ッチ部の状態を示す。ダミー電極パターン32の上に、
層間絶縁膜を介して第2金属層による電極パターン44
A,44B,44Cが形成されている。図(AB)は図
(AA)の破線AB−ABに沿う断面図を示す。ダミー
電極パターン32は、第1層間絶縁膜28上に形成さ
れ、第2層間絶縁膜38によって覆われている。第2層
間絶縁膜38上に形成された電極パターン44は第3層
間絶縁膜48及びパッシベーション膜58によって覆わ
れている。
【0037】図3(BB)に示すように、パッシベーシ
ョン膜58及び第3層間絶縁膜48に開口46を形成
し、スイッチ部の電極パターン44を露出させる。図3
(BA)に示すように、開口46はダミー電極パターン
32の領域内に形成されることが好ましい。
【0038】図3(CB)に示すように、露出された電
極パターン44の加工対象部にレーザ光60を照射す
る。レーザ光は、電極パターンを加熱し、溶融、蒸発、
飛散させることのできる(十分な強度の)ものであれ
ば、波長種類は限定されない。
【0039】図3(CA)に示すように、レーザ光の照
射領域62には、電極44Aの一部を含み、かつ電極4
4B,44Cの先端に配置された加工対象部を含むよう
に選定される。
【0040】レーザ光の照射により、照射領域内に含ま
れる金属パターンは、ほとんど溶融、蒸発し、消滅す
る。この時、蒸発した金属が、周辺部に飛散する。図4
(DA)及び(DB)は、レーザ光照射後のスイッチ部
の構成例を示す。図4(DA)に示すように、照射領域
62内の電極が溶融、蒸発することにより、配線44A
の中央部分が消滅し、配線44Aが電気的に分離された
2つの部分44Aaと44Abに変更されている。ま
た、蒸発により飛散した金属堆積物Fにより、電極44
Bと電極44Cが電気的に接続されている。このように
して、一つの配線を切断するとともに、他の配線を接続
し、新たな回路構成が実現される。
【0041】蒸発部分と短絡部分は、なるべく近くに配
置することが好ましいであろう。たとえば、配線加工の
最小線幅分のみ離して配置する。その後、図4(EB)
に示すように、スイッチ部を覆って新たな保護膜59を
形成する。
【0042】なお、スイッチ部の加工対象部を露出させ
るエッチングに於いて、選択性を付与するためには、下
層に配置される層間絶縁膜表面に、上層の層間絶縁膜と
エッチング特性の異なる絶縁膜を配置してもよい。例え
ば、層間絶縁膜38、48をSiO2 、PSG、BPS
Gなどのシリコン酸化物膜と、その表面に形成したシリ
コン窒化物またはシリコン酸化窒化物との積層構造とし
ても良い。
【0043】金属配線は、アルミニウム、アルミニウム
合金及び銅、銅合金等によって形成することができる。
半導体集積回路装置の他の部分に用いる金属層と同一層
から作成することができる。
【0044】図5は、このようなレーザ加工により、平
行配置された2本の配線が、金属堆積物により短絡され
た状態を示す。なお、試料の配線幅は約800nmであ
り、用いたレーザはYAGレーザ(印加電圧970V)
であった。
【0045】なお、以上の実施例においては平行配置さ
れた電極を用いたが、蒸発による金属堆積物でより効率
的に短絡を生じさせるためには種々の電極形状を採用す
ることができる。
【0046】図6は電極の平面形状を示す。図6(A)
において、上下方向に平行に配置されている電極E1
a,E1bは、スイッチを構成する領域で互いに近接す
る方向に幅を増大し、間隙部D1a,D1bを介して対
向する。例えばレーザ光を、照射領域L1に照射する
と、この領域内の電極E1a,E1bが蒸発し、周辺部
に飛散する。この飛散した金属堆積物によって照射領域
L1近傍の間隙部D1a,D1bを充填し、電極E1
a,E1bを短絡する。
【0047】照射領域L1は、その面積の大部分が電極
E1a,E1b内に存在しているため、レーザ光を照射
した際に、より多くの金属を周辺部に飛散させることが
可能となり、間隙部をより効率よく充填することができ
る。このため、より高い確率、より低い抵抗で電極を短
絡することができる。
【0048】ところで、上述のレーザ加工は大気中で行
う事ができる。そのため、照射領域から周辺に金属が飛
散する現象は気流を伴っているであろう。だとすると照
射領域の中央部から放射状に飛散する成分が存在する。
この点を考慮すると照射領域の近傍を金属堆積物で充填
させるためには、照射領域中央部から短絡しようとする
方向に沿ってなるべく広い面積で電極が存在することが
望ましい。
【0049】図6(B)は、電極E2a,E2bの対向
する間隙部をクランク状に配した構成例を示す。例え
ば、レーザ照射領域L2にレーザ光を照射し、その領域
内の電極E2a,E2bを蒸発、飛散させ、照射領域L
2の近傍の間隙部D2aを金属堆積物によって充填し、
電極E2a,E2bを短絡する。
【0050】照射領域L2内の中央部から間隙部D2a
に向かう方向の照射領域内には、電極部F2aが存在し
ているため、間隙部D2aに効率よく金属堆積物を充填
し、電極E2a,E2bを短絡することが可能となる。
【0051】図6(C)は、電極の対向部分が構成する
クランク状の部分をさらに増大させた構成例を示す。電
極E3a,E3bが対向し、その間に4ヵ所の屈曲部を
有する間隙部を構成している。例えば、レーザ照射領域
L3にレーザ光を照射し、その領域内の電極を蒸発、飛
散させ、間隙部D3a及びD3bに金属堆積物を充填
し、電極E3a,E3bを短絡する。
【0052】照射領域L3の中央部から間隙部D3a,
D3bに向かう方向の照射領域内には、電極部F3a,
F3bが配されているため、間隙部D3a,D3bに効
率よく金属堆積物を充填し、電極E3a,E3bを短絡
することが可能となる。
【0053】図6(D)は、短絡すべき電極を加工領域
において分岐させた構成例を示す。電極E4a,E4b
は、共に加工領域において2つに分岐し、4本の電極が
平行に配置されている。レーザ照射領域L4にレーザ光
を照射し、その領域内の電極を蒸発させることにより、
電極E4a,E4bを短絡する事ができる。なお、この
構成において電気的短絡は隣接する平行配置された電極
のいずれの部分で生じてもよい。
【0054】図6(E)は、電極の切断と接続を同時に
行う電極構成例を示す。電極E5aは図中横方向に延在
する。その下方に電極E5bが近接して平行配置されて
いる。レーザ照射領域L5にレーザ光を照射し、照射領
域内の電極を蒸発させることにより、電極E5aは切断
され、その右方領域に残存する電極と、その下に配置さ
れた電極E5bとが接続される。
【0055】図6(F)は、接続と切断を同時に行う他
の電極構成例を示す。電極E6aは左方から右方に延在
する電極であり、その中間にクランク部を構成してい
る。このクランク部において、電極E6bが電極E6a
に近接配置されている。レーザ照射領域L6にレーザ光
を照射してこの領域内の電極を蒸発させると、連続して
いた電極E6aは切断され、飛散物により電極E6aの
右部分とその下方に配置されたE6bとが短絡される。
【0056】なお、スイッチ部を構成する電極構成例お
よびレーザ光照射領域はこれらに限らない。また、切断
のみを行う電極を併せて用いてもよい。電極材料もA
l、Cu、これらの合金のみには限定されない。
【0057】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば種々
の変更点、改良点、組合せが可能なことは等業者に自明
であろう。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一層に配置された電極パターンを用い、接続可能なス
イッチが提供される。
【0059】また、電極配置により、一方を切断し他方
を接続するスイッチが提供される。このようなスイッチ
を用いることにより、種々の回路構成の半導体装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を説明するための回路図及び
概略平面図である。
【図2】 図1のスイッチ部を構成する半導体装置の概
略断面図である。
【図3】 図1、2に示すスイッチの加工工程を説明す
るための平面図及び断面図である。
【図4】 図1、2に示すスイッチの加工工程を説明す
るための平面図及び断面図である。
【図5】 試作したサンプルの基板上に形成された微細
なパターンを表す顕微鏡写真である。
【図6】 スイッチ部を構成する電極形状の例を示す平
面図である。
【符号の説明】
1、2 入力端子、 3 出力端子、 4 スイッ
チ部、 5 入力抵抗、 6 帰還抵抗、 7
オペアンプ、 8 出力端子、 10 Si基板、
12 フィールド酸化膜、 14 ゲート酸化
膜、 16g ゲート電極、 18、20 ソース
/ドレイン領域、 26s、26d ソース/ドレイ
ン電極、 26g ゲート引出し電極、 28、3
8、48 層間絶縁膜、 58 パッシベーション
膜、 32、42 ダミー金属配線、44、54 電
極の加工対象部、 60 レーザ光、 62 レー
ザ光照射領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一層内で互いに近接配置され、かつ電
    気的に分離された一対の配線と、前記一対の配線と同一
    層内で前記一対の配線に近接配置された導電体のパター
    ンとを有する配線構造を備えた半導体装置構造を準備す
    る工程と、 前記導電体パターンに導電体を溶融、蒸発させるのに十
    分な強度の光を照射し、導電体を溶融、蒸発させ、堆積
    した飛散物によって前記一対の配線を短絡する工程とを
    有する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記導電体パターンが、前記一対の配線
    の少なくとも一方の延長部分である請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記導電体パターンが、前記一対の配線
    とは電気的に分離された他の配線を含み、前記短絡工程
    において前記他の配線が切断される請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記光を照射し、一対の配線を短絡する
    工程が大気あるいは不活性ガス雰囲気中で行われる請求
    項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 同一層内に配置され、それぞれが互いに
    近接配置された複数対の配線と、 前記複数対の配線の一部において、前記対の配線間を短
    絡する不定形の導電体堆積物と、 前記複数対の配線と同一層内に配置され、対応する対の
    配線に近接配置された複数の導電体パターンとを有する
    配線構造を備えた半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記導電体パターンが前記対の配線の少
    なくとも一方の延長部分あるいは他の導電体パターンを
    含む請求項5記載の半導体装置。
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