JPH1167770A - 半導体素子の配線形成方法 - Google Patents
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Abstract
ると同時に、微細線幅の素子でもFPGAに適用し得る
半導体素子の配線形成方法を提供すること。 【解決手段】 本発明による半導体素子の配線形成方法
は、半導体基板41上に複数個の配線43を形成する工
程と、前記配線43を含んだ半導体基板41の全面にシ
リサイド化の可能な第1伝導性物質45を蒸着する工程
と、配線43が互いに連結される部位に相応する第1伝
導性物質45にレーザービームを照射して第2伝導性物
質45aを形成する工程と、前記第2伝導性物質45a
を除いて、第1伝導性物質45を除去する工程とを含ん
でいる。
Description
特にゲートアレイの形成時にターンアラウンドタイムT
AT(Turn Around Time)の短縮に好適であり、かつ、マ
スクを新たに追加することなく、工程を簡略化するのに
適した半導体素子の配線形成方法に関する。
れた複数個のゲートを、配線を通じて選択的に接続する
ことにより、動作させられる。
かなる素子としてゲートアレイを動作させるかが決定さ
れる。既存のスタンダードセルでは、素子及び配線構造
を予め決定してチップを製造する方式が使用されるのに
対し、ゲートアレイでは、並列的に接続し得るゲート及
び素子を予め形成した後、チップが装着される製品の仕
様に合わせて、配線を決定する方式が用いられる。
添付図面を参照して説明する。従来技術による半導体素
子の配線形成方法によれば、予め素子形成工程まで完了
した後、顧客の要求があるまで、以後の全ての工程は待
機状態となる。 即ち、素子形成工程を完了してから、
素子と配線を接続するコンタクトホールを形成する前
に、互いに異なる配線レイアウトについての顧客の要求
に応ずるために、一旦、工程の進行を中断した後、顧客
の要求を待つ。
層間絶縁膜の形成以後からである。このような従来の半
導体素子の配線形成方法を図1a乃至図1dに示す。図
1a乃至図1dは第1の従来例による半導体素子の配線
形成方法を説明するための断面図である。
ェーハ11上に第1金属層を形成した後、第1金属層上
にフォトレジスト( 図示せず) を塗布する。その後、露
光及び現像工程でフォトレジストをパターニングした
後、パターニングされたフォトレジストをマスクとして
第1金属層を選択的に除去することにより、複数個の第
1金属配線13を形成する。
13を含んだウェハ11全面に第1層間絶縁層15を形
成する。この工程が完了した時点で、工程を中断し、顧
客の要求を待ってから、顧客から提供された配線レイア
ウトに応じて、前記第1層間絶縁層15を選択的に除去
する。即ち、複数個の第1金属配線13のなかで、任意
の第1金属配線13の表面が露出されるように第1層間
絶縁層15を選択的に除去する。ここで、任意の第1金
属配線というのは、顧客の要求を満足するための配線形
成に要求される金属配線のことである。露出された第1
金属配線13を含んだウェハ全面に第1タングステン1
7を蒸着した後にエッチバックする。
ステン17及び第1層間絶縁層15を含んだ全面に第2
金属層を形成した後、これを選択的に除去して第2金属
配線19を形成する。この時、第2金属配線19のいず
れか一つと前記任意の第1金属配線13とは、第1タン
グステン17によって互いに電気的に接続される。
19を含んだウェハ全面に第2層間絶縁層21を形成す
る。そして、第2金属配線19のいずれか一つの表面が
露出されるように第2層間絶縁層21を選択的に除去す
る。この時にも顧客の要求によっていずれ一つの第2金
属配線19を選択する。以後、露出された第2金属配線
19及び第2層間絶縁層21を含んだウェハ全面に第2
タングステン23を蒸着した後にエッチバックする。
層の金属配線が形成される。一方、図2は第2の従来例
による半導体素子の配線形成方法を示す図であって、こ
れは米国のライトスピード社によって提示されたフィー
ルドプログラマブルゲートアレイFPGA(Field Progr
ammable Gate Array) の一例を示したものである。
ば、配線工程を行うに際して、一対の配線33,37間
がレーザービームを利用して直接接続される。即ち、下
部配線31と、その上部に層間絶縁層( 図示せず) を介
在させて形成された上部の配線33とを電気的に接続す
るために、バイアコンタクトホール35を形成する。そ
して、配線工程時に、バイアコンタクトホール35と接
続された金属37を前記上部の配線33に接続する。こ
の時、両配線33,37を連結すべき部位( 点線で表
示) に、レーザービームを照射して、両配線33,37
を直接接続する。
た後、レーザを利用した配線工程を行うことによって、
第1の従来例に比して、TATを短縮させようとしたも
のである。
属配線形成方法には次のような問題点があった。まず、
第1の従来例によれば、素子形成工程が完了した以後に
顧客の要求があるまでは以後の工程を進行させ得ないの
で、最初の工程から一つのチップを完成させるまでに要
する時間( TAT) が長くなる。
直接接続されているため、両金属間に接触不良が生じる
おそれがあり、素子の信頼性が低下する。更に、第1の
従来例によれば、7〜12Vでプログラムがなされるの
で、0.5μm以下、即ち0.35μm,0.25μm
などの微細線幅を持つ素子では高電圧によるジャンクシ
ョンブレークダウン( 接続破壊) が生じる。また、0.
5μm以下の線幅を有する素子ではFPGAチップとし
て用いることができない。
めのもので、TATを短縮させ、素子の信頼性を向上さ
せると同時に、微細線幅の素子でもFPGAに適用し得
る半導体素子の配線形成方法を提供することをその目的
とする。
に、請求項1に記載の半導体素子の配線形成方法は、半
導体基板上に複数個の配線を形成する工程と、前記配線
を含んだ半導体基板の全面にシリサイド化の可能な第1
物質を蒸着する工程と、前記配線が互いに連結される部
位に相応する第1物質にレーザービームを照射して伝導
性物質を形成する工程と、前記伝導性物質以外の第1物
質を除去する工程とを含むことを特徴とする。
れば、前記第1物質はα−シリコン或いはポリシリコン
からなる。請求項3の半導体素子の配線形成方法によれ
ば、前記配線はチタニウム( Ti) 、タングステン(
W) 、チタニウムナイトライド( TiN) 、及びチタニ
ウムタングステン( TiW) からなるグループから選択
された材料から形成されたものである。
配線形成方法を添付図面を参照して説明する。 図3は
本発明による半導体素子の配線構造を示す平面図であ
る。
は、一側が屈曲したパターンを持って形成された第1配
線(又は金属配線)43と、前記第1配線43の屈曲し
た部分において同様に屈曲され、その第1配線43と対
称的に形成された第2配線(又は金属配線)43aと、
前記第1,第2配線43,43aの屈曲した部分におい
て両配線43,43aを電気的に接続させるシリサイド
45aとを含んでいる。
配線形成方法は次の通りである。図4a乃至図4dは本
発明による半導体素子の配線形成方法を説明するための
工程断面図である。
ハ)41上に配線を形成するための金属材料を蒸着す
る。ここで、金属材料としては、チタニウム( Ti) 、
タングステン( W) 、チタニウムナイトライド( Ti
N) 、及びチタニウムタングステン( TiW) からなる
グループからいずれか一つを選択して用いる。次に、金
属材料の蒸着層を含んだウェーハ41の全面にフォトレ
ジスト( 図示せず)を塗布した後、露光及び現像工程を
利用して前記フォトレジストをパターニングする。その
後、パターニングされたフォトレジストをマスクとした
エッチング工程を通じて、金属蒸着層を選択的に除去し
て複数個の配線43を形成する。
配線間の電気伝導度を極大化させるためのデザインが必
要とされる。即ち、図3に示すように、それぞれの配線
43,43aの一側を屈曲するようにパターニングし
て、、屈曲した部分が互いに向き合うように形成する
と、両金属が全体的に互いに平行にパターニングされた
ときよりも、両金属配線間の電気伝導度を向上させるこ
とができる。
ための金属間のパターニングの別の実施形態を示す。図
5に示すように、第1配線43と第2配線43aとを互
いに接続する部分に凸凹形状を持つようにパターニング
する。そして、前記第1配線43と第1配線43aとの
接続部分間に、図3の実施形態と同様にシリサイド(図
5では図示略)を形成する。
要求に応じて配線工程を行う。配線工程は次のようにな
される。即ち、図4bに示すように、複数個の配線4
3,43aを含んだ半導体基板41の全面にシリサイド
化の可能な第1物質45を蒸着する。ここで、前記シリ
サイド化の可能な物質45というのは、広い意味ではア
ンチヒューズ用物質を含んでいる。一般にヒューズは外
部的な信号によって両金属配線間の電気的な接続を断絶
させる役割を果たすが、アンチヒューズは外部的な信号
によって両金属配線を互いに接続する役割を果たす。こ
のような意味でアンチヒューズ用物質はシリサイド化の
可能な物質を含む。
に連結させようとする部位に相応する第1物質45を選
択的に露出させる。ここで、前記第1物質45としては
α−シリコン(非晶質シリコン)或いはポリシリコンのい
ずれかを選択して用いる。
ービームを照射する。例えば、ESIN9300(装置
名)を用いて、レーザーのエネルギー(最大3.0μ
J)を調節し、かつスポットサイズを2.5〜6.5μ
m( 直径基準) に調節して、レーザービームを第1物質
45に照射する。レーザービームが第1物質45に照射
されるに従って、前記第1物質45は前記配線43と反
応して、図4cに示すように、伝導性物質45aを形成
する。ここで、伝導性物質45aはシリサイド(silicid
e)であり、その面積は約4.5×4.5μm2 である。
このようなシリサイドは直接レーザービームを利用して
金属と金属を接触させるときよりも、両金属間の結合力
を向上させる。
ームの照射に従って形成された伝導性物質45aを除い
た残りの第1物質45を除去すると、本発明による半導
体素子の配線工程が完了する。
体素子の配線形成方法は次のような効果を奏する。
配線との間に、金属との結合力に優れた伝導性物質をレ
ーザービームの照射によって形成することにより、素子
の信頼性を向上させると共に、TATを短縮させること
ができる。
いはポリシリコンはレーザービームによって手軽くシリ
サイド化が可能である。請求項3の発明によれば、チタ
ニウム、タングステン、チタニウムナイトライドあるい
はチタニウムタングステンを金属配線として用いると、
α−シリコン或いはポリシリコンと容易に反応して優れ
たシリサイドが形成される。
素子の配線形成方法を説明するための工程断面図。
を説明するためのレイアウト図。
図。
形成方法を説明するための工程図。
施形態を示す平面図。
ンタクトホール、41:ウェハ、43:配線、45:第
1伝導性物質、45a:第2伝導性物質。
に、請求項1に記載の半導体素子の配線形成方法は、半
導体基板上において複数の配線の各々の一側を屈曲さ
せ、屈曲した部分が互いに向き合うように同配線を形成
する工程と、前記配線を含んだ半導体基板の全面にシリ
サイド化の可能な第1物質を蒸着する工程と、前記配線
が互いに連結される部位に相応する第1物質にレーザー
ビームを照射して伝導性物質を形成する工程と、前記伝
導性物質以外の第1物質を除去する工程とを含むことを
特徴とする。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に複数個の配線を形成する
工程と、 前記配線を含んだ半導体基板の全面にシリサイド化の可
能な第1物質を蒸着する工程と、 前記配線が互いに接続される部位に相応する第1物質に
レーザービームを照射して前記配線を互いに接続させる
伝導性物質を形成する工程と、 前記伝導性物質以外の第1物質を除去する工程とを含む
ことを特徴とする半導体素子の配線形成方法。 - 【請求項2】 前記第1物質はα−シリコン或いはポリ
シリコンからなることを特徴とする請求項1記載の半導
体素子の配線形成方法。 - 【請求項3】 前記配線はチタニウム( Ti) 、タング
ステン( W) 、チタニウムナイトライド( TiN) 、及
びチタニウムタングステン( TiW) からなるグループ
から選択された材料から形成されたものであることを特
徴とする請求項1記載の半導体素子の配線形成方法。
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