JPS609142A - 余分のリンクを有する集積回路 - Google Patents

余分のリンクを有する集積回路

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JPS609142A
JPS609142A JP59119230A JP11923084A JPS609142A JP S609142 A JPS609142 A JP S609142A JP 59119230 A JP59119230 A JP 59119230A JP 11923084 A JP11923084 A JP 11923084A JP S609142 A JPS609142 A JP S609142A
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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】 本発明は集積回路(IC’s)、特にそれらの中に組み
込まれた余分の又はスペア容量(7g chbndαs
gy ’or 5pare capacity)を有す
るかかる回路に関する。
集積回路はよシ大きくなりそしてよシ複雑になるにつれ
て、慣用の製作方法が実用回路(work−ing c
ircuit ) を生産する確率は減少する。この問
題を克服する方法の1つは、ICの製作が完了した後に
メイン回路に選択的に連結して大きいICにおける不良
素子を取替えることができるオンチップ冗長回路菓子(
on−chip redrbndantcircrbi
t elements )−の使用である。1つの知ら
れた冗長性技術(redwxdancy techni
que)においては、金属ヒユーズを溶断する(blo
ming)ことによ多接続が絶たれる[ Fitzge
rald et(LLr ”A 2881Cb Dyf
Lamic RAM”、 proceed−4ngs 
1982 1EEE Interqational 5
olidState C1rcuit Confere
nce、 page 6B(1982)及びl5hih
ara et al’、” A 256KDynami
c MOS RAM 1aitんA L pha −1
mtnuneand Redundancy ” 、 
1bid、 pagtt 74 :l。
他の方法はレーザを使用してポリシリコンヒユーズを溶
断することに基づいている[ Benevitet a
l、 ” 256K Dynamic RandomA
ccess Memory ” 、proCeedin
gs l 982IEEE Internationa
l 5olid 5tateCircuit Co%f
erence、 page 7e andSmith 
et al、、 ”La5er programrna
bleRedundancy and Yield I
mprovement ina 64z DRAM”、
IEEE Journal ofSolid−5tat
tt C1rcuits、 5C−L6. p。
506、(1981)]。もつと最近では、電気的接続
を形成するのにレーザが使用された。レーザが孔をドリ
リングして金属が1つの層から他の層へ流れることを許
容する絶縁フィルムによって分離された2つの金属層間
の鉛直方向リンク(vertical 1inks )
が形成される( Raffetlat at、”La5
er programmed Vias forRes
trwctwrable VLSI″、IEI)M T
echnicall)igest、 page 132
 (1980)]。2ミクロンのギャップで分離された
2つの金属ラインケレーザ溶接して1オーム以下の抵抗
のリンクを生ぜしめることによっても横方向接続が形成
された[ Yasaitas et aL、” Low
 Re5istanceLaser Fortn、ed
 Lateral Links”、 IEEEElec
tron Device Letters、 EDL−
3,page184 (1982))。短かい区域が本
来のままの(intτ1nsic) 又は高い抵抗率の
ままに保たれるようにして強くドーピングされたポリシ
リコンによってもリンクが形成された[ Minato
 etaL、” A High−5peed Hi−0
MO5II 4fStatic RAM” 、IEEE
 Jo−wrnal of 5olidState C
1rcuits i 6、page449.(1981
)〕。この最後の方法においては、パルスレーザビーム
の適用によシ本米のままの領域及び隣接するドーピング
されたボ、リシリコンの一部を容融してドーパントが本
来のままの領域へと流れ込みそしてリンクを伝導性にす
る500オーム近くの各々は欠点を有する。二重金属レ
ベル(dalLb L gmetal Leυels 
)のため又はレーザ浴接のため必要とされる41if缶
なIJ トグラフィのために複雑な処理技術が必要とさ
れる。これらの技術は、溶融した金属が周囲の区域上に
はねかかる( splαtter )ことがめるのでや
は多面側である。土日己方法はレーザビームの非常に正
確な位置決め及びフォーカシング(focussing
 ) を必要とする。最後にポリシリコンリンクは多く
の用途に対する十分に低い抵抗を持たない。
リトグラフィー、レーザビーム位置決めもしくはフォー
カシングに対して厳しい要求を伴々わず且つ材料のはね
かかシの可能性々しに低抵抗ポリシリコン接続が形成さ
れることを許容する、上記の方法に対する改良が今回提
唱される。
本発明の1つの観点に従えば、集積回路製造方法におい
て余分のリンク(redundancy 1ink)を
形成する方法であって、基体上にポリシリコン(poL
ysilicon) の層をデポジションし、該余分ノ
リンクノ予定すレタ部位(1ntended 5ite
 )におけるポリシリコン層の領域上に反射防止コーテ
ィング(anti−reflective coati
ng)を形成し、そして該反射防止コーティングをマス
クとして使用し、前記領域に隣接したポリシリコン層の
部分の伝導度をドーパント(dopant )の導入に
よシ上昇せしめることを含み、前記リンクは、その後に
、前記ポリシリコンが前記反射防止層の下では溶融され
て前記隣接した高伝導度部分から前記領域へのドー/ぞ
ントの拡散を引起こして前記リンクを形成するが反射防
止層が前記ポリシリコンの上に乗っていないところでは
溶融されないような前記反射防止層に関連した波長を有
するレーザビームによシ前記集積回路を走査することに
よって伝導性にされ得るようにした方法が提供される。
゛上記ポリシリコンは好ましくは、低圧の化学的蒸着法
(low 7yressure dhemicαlτα
pourdeposition) (LPCVD)によ
シブポジションせしめられ、そして第1マスクレベルを
使用してフォトリトグラフィーによりノぐターン化され
て、場合によシ集積回路の他の素子と一緒に、上記製造
することができるリンク (makeαbte 1in
k)を形成する。
反射防止コーティングは好ましくは、LPCV法でデポ
ジションされた窒化ケイ素であル、これは第2マスクレ
ベルを使用してパターン化されてマスク/反射防止コー
ティングを形成する。ドーパントは拡散又はイオン注入
(ion tmplantα−tios) によってポ
リシリコン層に導入することができる。
前記領域に瞬接したポリシリコン層の部分の伝導度は、
リンの拡散全使用することによシ増加せしめて、本来の
ままのポリシリコン(1ntrinsicpolysi
lico%) の伝導度を約1ミリオーム−センチメー
トルのレベルに増加させることができる。
次いで集積回路は慣用のIC製造技術に付することかで
きる。たとえばパイロガラス<pyro−gtα88)
層をデポジションさせることができ、そしてポリシリコ
ンに対する接触窓(contactwindows )
 を開くのに第3マスクレベルを使用することができる
。その後、アルミニウムの層を上記構造体上に蒸着させ
ることができ、そして第4マスクレベルで/ぐターン化
されてポリシリコンに対する金属接点(metal c
ontacts )%規定することができる。最後にζ
ノセイロツクス(Pyroz)(商標)の簾を全体の集
積回路の上にデポジションさせることができる。
前記リンクを製造するべきレーザ処理は、アルゴンイオ
ンレーザの如き連続波レーザ(conti−n1Lox
s wave 1aser) を使用して行なうのが好
tLい。レーザビームは、形成することができるリンク
よりはるかに大きい面積に及ぶことができるけれども、
反射防止コーティングの領域の下でのみMsを引起こす
のに十分なレーザパワーが吸収される。レーザ走査は製
造することができるリンクに電流が流れるであろう方向
に平行力方向において、典型的には、50ミクロンの典
型的レーザビーム直径に対して逐次の走査量が10ミク
ロンステップで行なわれるべきである。満足すべき接続
のために必要なレーザ・そワーは、フィールド酸化物(
fieLd oxide ) 厚さ゛、レーザビーム幅
、走査速度、周囲の温度及び上に乗っている層の併わせ
だ厚さに依存する。
ポリシリコンリンクの本来のままの領域は、IC製造に
伴なう慣用の高温ステップ期間中、前記ドーピングされ
た領域からり/りの中心へのビー14ントの拡散がない
ように十分に長くなければならない。典型的には、リン
は高、温処理期間中約3ミクロンの距離拡散するので、
もし電流高温処理ステップが使用される場合には、ポリ
シリコンの本来のままの領域におけるリンクは少なくと
も10ミクロン長さであるべきである。
本発明の態様を添付図面を参照して例としてこれから説
明する。
添付図面を詳細に参照すると、第1図は集積回路の部分
断面図を示す。この回路はシリコン基体lOを有し、そ
の上にはフィールド酸化物層12、ポリシリコン層14
、窒化ケイ素層16及びガラス層18が形成されている
。窒化ケイ素層16は集積回路の例示された部分の中心
ゾーンのみの上に姑びている。その中心ゾーンの下では
、ポリシリコンは本来のまま(=tr=sic )であ
り、そして相対的に高い抵抗率でアシ、これに対して横
に隣接したゾーン22、Tシリシリコンは相対的に伝導
性が大きい。
本来のままの又は相対的に高い抵抗率のポリシリコンは
、2つの低抵抗領域22間に茜抵抗領域を形成し、かく
して2つの領域22間のポリシリコンリンクは本質的に
非伝導性である。領域20を高度に伝導性にして領域2
2間のリンクを形成するために、領域22内の不純物種
(impurityspecies )は窒化ケイ素層
16の下に拡散せしめられる。これは反射防止層重6の
厚さに関係した波長を有する連続波レーザを使用して達
成される。
上記成長と反射防止層の厚さとの間の関係は、レーザビ
ームが集積回路の全体にわたり走査されるとき、それが
反射防止層の下のシリコンを溶融するが残りのポリシリ
コンに対しては作用を及はさないような関係である。本
来のままのポリシリコン20が溶融するとき、領域22
からのビー/セントの拡散が起こって領域22間のリン
クを伝導性にする。
このようにして余分の又はスペア容量が集積回路中に組
込まれることができる。
典型的には、製造することができるリンクは上記回路の
制御部分(controlling part )及び
上記回路の複製部分(duplicated part
 )の間に延びるであろう。次いでもしその対応するも
との部分が不良であるチップ又はウェーハの部分が見出
されるならば、そのもとの部分は、たとえば本明細書の
始めの部分にお1勝て説明された如き溶融可能なリンク
 (fusible 1ink)を活性化することによ
って該回路から切シはすされ(crbt out of
)、そして複製回路部分は適当な製造することができる
リンクの連続波レーザ走査によシ上記回路内に持ち込ま
れる( brought 1nto )。
第2図の平面図及び第3図に示されたグロセスシーケン
スを参照すると、製造することができるリンク22はポ
リシリコンリンク14の中心部分において窒化ケイ素屑
布6の下に位置している。
上記平面図はシリコン集積回路内に形成されたリンクの
周囲の璧点(sv、rrounding featur
es)を示す。
第3図を参照すると、L45ミクロンのフィールド酸化
物層12がシリコン基体10上に熱的に成長せしめられ
る。第3α図。次に5 Q Q nmポリシリコンフィ
ルム14が625℃で低圧で化学的に蒸着されそして第
1マスクレベル■を使用してフォトリトグラフィーによ
りパターン化されて(photolithograph
i:cally patterned)リンク部位を形
成する。第3b図。
次いで窒化ケイ累の6Qnm層16が650°Cで低圧
で化学的に蒸着されそして第2マスクレベル■を使用し
てフォトリトグラフィーによシバターン化されて4化ケ
イ系の旭域16を形成し、これは拡散マスク及びその後
のレーザ処理のための反射防止コーティングの両方とし
て機能することになる。第3C図。次いでリンがポリシ
リコン中へ拡散すれて領域22における1ミリオーム−
センチメートルの抵抗率を達成する。第3d図。ウェー
ハの残りの部分は次いで比較的慣用の製造1栓を使用し
て処理される。/Jイロガラス層26がデポジションさ
れそして第3マスクレベル■がポリシリコンに対する接
触窓を開くのに使用される。
第3e図。次いでアルミニウムの層28が上記構造体上
へと蒸着せしめられそして第4マスクレベル■でパター
ン化されてポリシリコンに対する金属接点を規定する。
第3f図。最後にパイロツクス(、pyroz)の鳩が
全集積回路上にデポジションされる。第3g図。
次いで、もし余分のリンクの1つを電気的に製造するこ
とが決ボされる々らば、連続波アルゴンイオンレーザを
使用して、第3h図、約3ワツトのパワー出力32、約
50ミクロンのビーム直径及び秒当如50センチメート
ルの走査速度で集積回路の周囲の温度を300℃に保持
しながら、レーザ処理が行なわれる。レーザ走査は電流
が流れるであろう方向に平行な方向において仄の走査の
間の10ミクロンステップで行なわ扛る。電気的接続を
つくシ出すのに満足すべきドーパント拡散34に必要な
レーザノぐワーは、1.4’5ミクロンよシ薄いフィー
ルド「孜化物、より広いレーザビーム、よシ高い走査速
度、又はよシ低い周囲温度に対してはよシ太である。ノ
々イロガラス及びノ々イロツクス層26及び30はアル
コ9ンイメーンレーザの出力に対して本質的に透過性(
transparent ) であるけれども、レーザ
ノクワー侵求はこれらの層の併わせだ厚さに依存して+
/−1o%変わることもある。
先に示された如く、各ポリシリコン1ノンクの本来の1
まの領域は、集積回路製作に伴なう慣用の筒m スfツ
ブ期11」中、ドーピングされた領域力≧らリンクの中
心へのドーパントの拡散75酬ないように十分長くなけ
ればならない。リンy Aントに対して、この距離は約
3ミクロンでめす:それ故に本来のままの領域は少なく
とも10ミクロン長さであるべきである。他方、レーザ
で活性化された浴融したシリコンにおける拡散は、もし
リンク領域が約18ミクロンよシ長い場合には前記した
レーザ処理条件を使用して必要とされる最小抵抗率を得
るのに十分ではない。減少したレーザ走査速度はより長
いリンクを可能とするであろう。最善の結果を得るため
には、本来の壕まの又は高抵抗率領域は12ミクロン乃
至16ミクロンの範囲の長さを有する。リンクの電気的
抵抗はり/り幅36が増加するにつれて減少することに
留意すべきである。それ故に、可能な蚊も幅の広いリン
クは集積回路ウェーハ又はチップ上で利用できる空間と
19合って使用されるべきである。もしリンク幅が約2
5ミクロンの全リンク長さく金属接点間の)に等しいな
らば約20オームの抵抗が得られる。何故々らば、レー
ザでアニーリングされたポリシリコンの抵抗率は約0.
5ミリオーム−センチメートルに減少するからである。
低い抵抗は・ぐルスレーザよシはむしろ連続波レーザを
使用して相対重に速く達成される。何故ならば、より長
いm融時間はよシ大きいドー・ぐント拡散を許容するか
らである。
窒化ケイ素層16の厚さは約60nmでるる。
(3Qnmの奇数倍が同じ効果に対して使用され得るが
、より良好な厚さ制御は60nm層で可能である。
前記した特定の態様はリンクの各側におけるポリシリコ
ンの抵抗を減少させるのに拡散を使用している。拡散の
効果は、窒化物マスクをアンダーカットする(unct
ercut )ので拡散される領域が電気的リンクを形
成するのにその後にレーザ照射される領域と完全には整
列されないことである。
この観点において、特によシ短いリンクに対しそはドー
パントのイオン注入が好ましい。イオン注入が使用され
る場合には窒化ケイ素のフォトリトグラフィー・ぐター
ン化期間中4吏用されるフォトレジストは、不純物檻が
注入された後に除去される。
長さ2″Lmのオーダーのリンクがイオン注入を使用し
て炭造され得る。
他の高パワ°−Cwレーザ(たとえば、クリプトン)を
アルゴンイオンレーザの代わシに使用することができる
が、後者は□より効率が良くそして容易に入手可能であ
る。反射防止層の厚さd1該層の屈折率n及びレーザの
波長は下記式 6式% によシ関係づけられ、反射防止コーティング厚さにおい
てlO%許容i (tolerance )を許容する
【図面の簡単な説明】
第l凶は製造することができる′電気的伝導性リンクを
例示する本発明に従う集積回路の部分断面図である。 第2図はポリシリコンリンクの平面図である。 第3(α)図乃至第3 (/L)図は本発明に従う集積
回路を製造するだめのプロセスシーケンスを示す断面図
でおる。 図において、lO・・・シリコン基体、12・・・フィ
ールド酸化物層、14・・・ポリシリコン層、16・・
・窒化ケイ素層、18・・・ガラス層、20・・・本来
のままのポリシリコン、22・・・横方向隣接ゾーン(
低抵抗領域)、26・・・・ぐイロガラス層、28・・
・アルミニウムの層、30・・・・ぐイロツクス層、3
2・・・レーザでめる。 11−4 N出願人 ノーザン・テレコム・リミテッド
FIG、 I FIG、 2 FIG、 3a FIG、 3b FIG、 3c FIG、 3d

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、集積回路製造方法において余分のリンクを形成する
    方法であって、糸体上にポリシリコンの1−ラブポジシ
    ョンすること、前記余分のリンクの予定された部位にお
    けるぼりシリコン層の領域に隣接したポリシリコン増の
    部分の伝導度を、ドーノ(ントを導入することにより上
    昇させることを含み、その彼に、前記部位におけるポリ
    シリコンを溶融して、前記@接した伝導度の上昇しfc
    部分から前記領域へのドーパントの拡散を引起こすよう
    にレーザビームを尚てることによシ前記リンクを電気伝
    導性にし、それによって該リンクにおける電気的接続を
    生せしめる方法において、前記余分のリンクの部位(2
    0)において反射防止コーティング(16)を形成し、
    領域(20)に隣接したポリシリコン7@(14’)の
    部分(22)の伝導度を上昇させるためにドーパントを
    導入するためのマスクとしてコーティング(16)を使
    用し、前記レーザビーム(32)は、前記集積回路がレ
    ーザビーム(32)によシその後走査されるときポリシ
    リコン(14)は反射防止コーティング(16)’の下
    では浴融されて前記余分のリンクを伝導性にするが、反
    射防止コーティングがポリシリコン(14)の上に乗っ
    ていないところでは溶融され々いような、反射防止層(
    16)に関連した波長を有することを物像とする方法。 2 反射防止コーティング(16)が、窒化ケイ素を低
    圧で化学的蒸着することにより形成されることを更に特
    徴とする%許請求の範囲第1項記載の方法。 1 ポリシリコン層(14)のより高い伝導度の部分<
    22)はマスクとして反射防止コーティング(16)を
    イ(用してドーパントをポリシリコンJ@(14)中に
    拡散させることにより形成されることを更に特徴とする
    特許請求の範囲第1又は2項記載の方法。 屯 ポリシリコン層(14)のより昼い伝導度の部分(
    22)はマスクとして反射防止コーティング(16)を
    1史用してポリシリコン(14)中への不純物珈のイオ
    ン注入によp形成されるととを史に特徴とする特許請求
    の範囲第1−3埃の何れかに記載の方法。 5、 前記集積回路は、誘電体層(26)をデポジショ
    ンし、ポリシリコンに対する接触窓を開き、該窓を通し
    てメタル層(28)を蒸着させ、そして該集積回路上に
    更に誘゛亀体の層をデポジションすることにより処理さ
    れることを更に特徴とする特許請求の範囲第1−4項の
    何れかに記載の方法。 6、反射防止コーティング(16)の厚さは0゜06ミ
    クロンの奇数倍であり、それによす0.5ミクロンの出
    力波長を有するアルゴンイ芽ンレーザを使用して前記集
    積回路金前記余分のリンク(20)の選択的活性化に対
    して適応させることを更に特徴とする特許請求の範囲第
    1−5項の何れかに記載の方法。 7、余分のリンク會杢するシリコン集積回路であって、
    該集積回路は該余分リンクの部位において、シリコン基
    体、該基体の上に乗っている酸化物層、及び該酸化物層
    の上に乗っているポリシリコン層を肩し、ポリシリコン
    層の1つの領域は、相互に間隔を置いて配置さ・れてい
    るすぐ横に隣接したドーピングされた該ポリシリコン層
    の部分よル高い抵抗率を有し、それによシ該領域が該余
    分のリンクの部位においてレーザ放射でボンバードされ
    るときポリシリコンは溶融してドーピングされ九部分か
    ら前記より高い抵抗率領域へのビー/セントの拡散を許
    容して該余分のリンクを伝i性とするようにした集積回
    路において、反射防止コーティング(16)が前記1つ
    のポリシリコン領域(20)の上に乗っており、該コー
    ティングはドーピングされるべきポリシリコンの部分(
    22)をドーピングするためのマスクとして機能し、該
    コーティング(16)は、該集積回路が反射防止コーテ
    ィング(16)に関連した出力波長を有するレーザによ
    多走査されるときポリシリコン(14)はコーティング
    (16)の下でのみ済融されるような反射防止コーティ
    ングとしても機能することを特徴とする集積回路。 & 反射防止コーティング(16)が窒化ケイ素(S 
    i3.N、 )であることを更に特徴とする特許請求の
    範囲第7項記載の集積回路。 9、 該反射防止コーティング(16)の厚さdlその
    屈折率並及びレーザ放射(32)の波長λは式 d−λ
    / 4 n によシ関係づけられることを更に特徴とす
    る特許請求の範囲第7又は8項記載のシリコン集積回路
    。 t o、余りシリコン層(14)の領域(20)は12
    ミクロン乃至16ミクロンの部分(22)間の長さを有
    することを更に特徴とする特許請求の範囲第7〜9項の
    何れかに記載のシリコン集積回路。 11、ポリシリコン層(14)のよシ高い伝導度の部分
    (22)はその中に拡散されたリンドーパントを有する
    ことを更に特徴とする特許請求の範囲第7−9項の何れ
    かに記載のシリコン集積回路。
JP59119230A 1983-06-17 1984-06-12 余分のリンクを有する集積回路 Granted JPS609142A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA430698 1983-06-17
CA000430698A CA1186070A (en) 1983-06-17 1983-06-17 Laser activated polysilicon connections for redundancy

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