JPS63110747A - 半導体集積回路装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光照射によりプログラムや回路変更を行
えるようにした半導体集積回路装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体集積回路をプログラム（回路変更）する方
法として、配線の切断によるものが一般的である。この
切断にあたっては、電流でヒユーズを溶断する方法や、
レーザパルスの光学的エネルギーで配線を溶融飛散する
方法、配線接続にレーザ照射によって不純物を拡散し高
抵抗を低抵抗化する方法等がある。このうち、レーザに
よる配線切断の方法の１つとして、プロシーディング・
オプ・ナショナル・エレクトロン・コンファレンス、第
３６号（１９８２年）第３８５〜第３８９頁（Ｐｒｏｃ
ｅ−ｅｄｉｎｇ　ｏｆ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　３６（１９８２’）ｐ
ｐ３８５−３８９）において論じられている方法がある
。

これは、第２図に示すように、Ｓｉ基板１上に５ｉ０２
層２の絶縁膜を介してｐｏｌＪ−３ｉ配線６が形成され
、その上をリンガラス層７が覆う構造のプログラム配線
部をＹＡＧレーザ（波長１．０６４μｍ）のパルス光８
で照射し、ｐｏｌｙ−８１配線３を切断するものである
。パルス光８を照射すると、リンガラス層７はパルス光
８を透過し、ｐｏｌ：＋’−８ｉ配線６でのみ吸収され
る。そしてｐｏｌ７−３ｉ配線３はレーザパルス光のエ
ネルギーで溶融し、圧力によってリンガラス層７を破シ
、飛散除去してＰＯ１７−８ｉ配線３が切断される。こ
のときレーザパルス光８のスポット径は位置決め精度、
ビーム径変化などを考慮して配線幅よシ大きくとられて
いるが、レーザパルス光８の強度が最適釦なっていると
周辺にダメージを与えることなく、ｐｏｌｙ−ｓｉ配線
３のみが除去される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術においては、ｐｏｌｉ−Ｓｉ配線３を切
断する際にレーザパルス光８が照射されるが、配線３の
保護膜がレーザ光を透過してしまうため、その保護膜は
配線３が溶融飛散する際の圧力で除去されていた。

したがって、レーザパルス光８０強度が強くなると、リ
ンガラス層７を破る圧力が大きくなシ、レーザパルス光
８のビーム径が配線幅に等しいときでも、ｐｏｌｙ−ｓ
ｉ配線３の真上にないリンガラス層も吹き飛ばすように
なる。このため除去されたリンガラス層７の切断面は滑
らかでなくな漫、クラックあるいははがれが生じ、素子
の信頼性能上好ましくない。クラック等が時間の経過に
ともなって広が）、そこから汚染が始まるためである。

したがって、配線切断は周辺にダメージを与えることな
く、必要箇所のみ行う必要がある。

またレーザパルス光８のスポット径が配線幅より大きい
ときには８１基板１にダメージを与える程度のエネルギ
ーが残存する。この傾向はレーザパルス光８の波長が可
視光の場合に顕著である。

一方レーザパルス光８の強度が小さいと、Ｐｏｌｙ−９
ｉ配線３が溶融したのみで、リンガラス層７は除去され
ず、　ｐｏｌｙ−ｓｉ配線３は切断されない。したがっ
て、ｐｏｌ）’−３ｉ配線３が最適に切断されるレーザ
パルス光８のパワー範囲は小さくならざるを得ない。

本発明の目的は、保護膜下の配線をレーザ光により切断
する際に、当該保護膜にクラックやはがれを発生させず
又、配線下の半導体基板にも損傷を与えずに、プログラ
ムや回路変更を可能とじた半導体集積回路装置を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はｐｏｌｙ−３ｉ等の配線を保護する５１０２の
保護膜中にレーザ光の吸収を増加させ、しかも保護膜と
しての性能を低下させない程度の不純物（例えばＣｅＯ
□５）をドープした半導体集積回路装置である。即ち、
保護膜の５１０２層に可視域近辺（波長３１４ｎｍ以上
の近紫外域、波長１．３μｍ以下の近赤外域を含む）の
レーザ光を吸収する物質を不純物としてドープすること
によシ達成される。

〔作用〕

保護膜、本発明の場合、Ｓｉ　０２膜中に不純物がドー
ピングされていないと、５ｉＯ７鳥は波長２０Ｄｎｍよ
シ長波長の光を透過する。しかし不純物がドーピングさ
れていれはレーザ光の吸収が生ずる。吸収されたエネル
ギーは熱エネルギーにかえられ、不純物入りのＳｉ　０
２層を飛散除去する。したがって照射するレーザパルス
光の数を増やすことによって保護膜のＳｉＯ□層を上か
ら順に加工していき、最終的にｐｏｌｙ−９ｉ配線まで
加工することができる。

一方、保護膜の８１０２Ｎに不純物がドープされていな
い場合、　ｐｏｌｙ−３ｉ配線は、レーザパルス光のエ
ネルギで溶融蒸発し、その圧力によって保護膜のＳｌ　
０２層を除去し、ｐｏｌ：）’−９ｉ配線を切断する。

そのため、レーザパルス光の強度が大きいと、保護膜で
ある５ｉ０２肩はレーザ照射エリアより大きく除去され
る、あるいは、クラック、はがれ等が発生する恐れがあ
ったか、保護膜の８１０２層に不純物がドープされてい
る場合、保護膜の５ｉ０２Ｎも上から順に加工していく
ため、このような問題は発生しない。

ｔ　タ、保ａｇｏ　ｓｉ　０２層に不純物がドープされ
ていない場合、レーザパルス光の強度が小さいと、ｐｏ
ｌ７−３ｉ配線は溶融したのみで、保護膜である８１０
２Ｎは除去されず％ｐｏｌ）’−３ｉ配線は切断されな
い。しかし、保護膜のＳｉＯ□層に不純物がドープされ
ていると、８１０□層が上から順に加工されていくため
、圧力によって保護膜の５ｉ０２Ｎを除去する必要がな
く、レーザパルス光の強度が小さくてもｐｏｌｙ−３ｉ
配線を加工することが可能となる。

更にレーザパルス光のビーム径が、配線切断するｐｏｌ
ｙ−９ｉ配線の幅より大きい場合、保護膜である８１０
２層に不純物がドープされていないと、レーザパルス光
は、保護膜である５ｉ０２層を透過し、下層の絶縁層で
あるＳｉＯ□層を透過して、Ｓｉ基板にダメージを与え
る恐れがある。しかし、保護膜であるＳｉ　０２層に不
純物をドープすると、レーザパルス光は、保護膜の８１
０２層に大部分吸収され、下層の絶縁膜であるＳｉ　０
２層を透過してＳｉ基板に達するものはわずかとなる。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例にもとづいて詳細に説明す
る。

まず、第１図に本発明の一実施例である半導体集積回路
装置におけるプログラム配線部の構成を示す。第１図（
ａ）に示すように８１基板１に厚さおよそ５０００Ｘの
５ｉ０２層２によって電気的に絶縁され、厚さおよそ２
ｏｏｏＸ　、幅２μｍのｐｏｌ７−８ｉ配線３が形成さ
れている。この上に厚さ例えばおよそ４０００ス、不純
物として希土類元素であって有色イオンのＣｅイオンが
酸化物Ｃｅ　０２５の形でドープされた５ｉＯ７層４が
形成されている。Ｃｅは波長３８０〜３９０ｎｍ以上の
光を透過し、これ以下の波長の光を吸収する。不純物Ｃ
ｅ　０２５がドープされた８１０２層４の形成は、例え
ばスパッタ成膜によって行う。

第１図（ａ）の構成のプログラム配線部に対し、ＹＡＧ
レーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ　）のレーザパル
ス光６を照射すると、不純物Ｃｅ０２５のＣｅは価電子
の内側の電子軌道の遷移によってレーザ光を吸収し、吸
収したエネルギーは熱エネルギーに変換され、不純物Ｃ
ｅ　０２５がドープされた５ｉ０２層を飛散除去する。

レーザパルス光６を１〜数パルス照射することにより、
５１０２層４は除去される。そして続けてレーザパルス
光６を照射することによってｐｏｌｙ−３ｉ配線３が、
第１図（ｂ）に示すように除去され、配線切断を行うこ
とができる。このように５ｉｎ２Ｎ４の加工をｐｏ１３
’−６ｉ配線３が蒸発する際の圧力によらずに行うため
、８１０２層４に、クラック、はがれ等が生じない。ま
たレーザパルス光の強度が小さくても、配線切断可能と
なる。

次に、第１図（ａ）のプログラム配線部を切断する方法
を第３図によシ説明する。ＹＡＧのレーザ発振器９から
発振したレーザ光１０（波長１．０６４μｍ）は第３高
調波発生器１１によって近紫外のレーザ光１２（波長３
５５ｎｍ）に変換され、ビームエキスパンダ１３によっ
てビーム径が拡大される。ビーム径が拡大された平行レ
ーザ光はダイクロイックミラー１７（Ｃよって光路が変
更される。ダイクロイックミラー１７は、レーザ光の波
長は反射し、干渉フィルタ１６によって可視光の特定波
長にする参照光源４の参照光は透過する分光特性をもっ
ている。レーザ光と参照光は矩形開口スリット１８によ
って所定の寸法パターンに成形され、／・−７ミラー１
９．２１を透過し、投影レンズ２４によって、ウェハ２
５上のチップのプログラム配線部に、矩形開口スリット
１８のパターンが結像される。

結像面ではレーザ光のエネルギによシ、ｐｏｌｙ−８ｉ
配線の切断が行なわれる。参照光による矩形開口スリッ
トのパターンは位置合せに使用される。この位置合せは
、接眼レンズ２０で照明光源２３によるプログラム配線
部の像を観察し、パターンが切断箇所と一致するようＸ
Ｙテーブル２６を動かすことによって行う。

次に第１図及び第３図を用いてレーザパルス光乙の照射
エリアと切断の対象となるＰＯｌｙ−８ｉ配線３の幅に
ついて述べる。矩形開口スリット１８の寸法を変化させ
ることによって、レーザパルス光６の照射エリアの寸法
を変化できる。通常、位置決め精度の関係からレーザパ
ルス光の照射エリアの寸法はｐｏｌｙ−３ｉ配線６の幅
よシ大きくとっである。ｐｏｌ）’−８ｉ配線３の線幅
が２μｍのとき、例えば、５平方μｍとなるように設定
する。このときＳｉＯ□層４に不純物５がドープされて
いないとすると、レーザパルス光６は、Ｓｉ　０２層４
及び、ＳｉＳ１０２Ｊを透過し、８１基板１に達し、８
１基板１にダメージを与える恐れがある。しかし、Ｓｉ
　０２層４に不純物５がドープされているとレーザパル
ス光６は不純物に吸収され、下層のＳｉＯ□層２に到達
しない。このため８１基板１にもダメージを与える虞れ
がなくなる。Ｓｉ　０２層４に不純物５がドープされて
いない場合、レーザパルス光を最適値にすることが必要
で、とのレーザパルス光の照射によシｐｏｌｙ−３ｉ配
線３及びその上部のみのＳｉＯ□層４が除去されるが、
一方、ＳｉＯ□層４に不純物５がドブされていると、レ
ーザパルス光６の照射エリアの寸法、すなわちｐａｌ）
’−９ｉ配線３の幅よシ犬きく、ＳｉＯ□層４が除去さ
れる。この際の除去された５ｉ０２層４の切断面は滑ら
かでクラック等は発生しない。

次に、本実施例の応用例を第４図によシ説明する。

第１図（ａ）に示すような半導体集積回路では、このま
まの形で最終製品となる場合もあるが、第４図に示すよ
うに、８１０□層４の上に最終パシベーション膜として
ＳｉＮ　＃　２７を形成する場合が多い。

このとき工程が複雑になることを嫌ってＳｉＮ層を形成
してから配線切断が行われる。この場合、８１８層２７
の厚さは約１μｍあシ、機械的強度が強いため、又、干
渉によるレーザ光の反射率が増加するため、通常は第４
図に示すように８１８層２７にエツチングによってプロ
グラム配線部に窓２８をあけてからレーザ光の照射が行
われる。第４図ではＳｉ基板１に絶縁［ｓｉ　０２層２
を介してｐｏｌ）’−Ｓｉ配線３から形成され、その上
に不純物Ｃｅ０７５がドープされた５ｉ０２　）ｆｉｔ
　４が形成された構造となっている。そして最終パンペ
ージ言ン膜として８１８層２７が形成されている。８１
８層２７は、プログラム配線部がエツチングにより窓２
８を設けている。

このプログラム配線部に、ＹＡＧの第３高調波（波長３
５５ｎｍ）のレーザパルス光６を照射すると、不純物Ｃ
ｏはレーザ光を吸収し、吸収したエネルギによって、不
純物Ｃｅ　０２５がドープされたＳｉＯ□層４を除去す
る。１〜数パルスによって当該Ｓｉ　０２層を上から順
に除去し、最終パルスでｐｏｌ）’−８ｉ配線６を除去
して配線切断を行う。このとき、Ｓｉ　０２層４にクラ
ックやはがれが発生しないのは第１図の実施例と同様で
ある。

次に、本発明の他の実施例を第５図によシ説明する。第
５図に示すプログラム配線部の構成は、第４図とほぼ同
一であるが、プログラム配線部の５ｉＮＮ２７に窓あけ
をしていない場合である。８１８層２７は近赤外光や可
視光は透過するが、形成した条件の違いによυ透過率の
違いがあるが近紫外光は透過せず吸収する特性をもって
いる。そこで、第５図に示すプログラム配線部にＹＡＧ
の第３高調波（波長３５５ｎｍ　）のレーザパルス光６
を照射することによって、８１８層２７を除去し、ｐ　
ｏ　１ｙ−３ｉ配線３を切断しようとするものである。

ＳｉＮ層の除去は、レーザ照射のパルス数を増やすこと
によって上から順に行っていき、Ｓｉ　ｏ２層４に到達
した点で、第２の実施例と同一のプロセスで５ｉ０２　
ｒ＠　４を除去し、ｐｏｌｙ−８ｉ配線３を切断する。

ところで、第１図の第１の実施例、及び、第４図のその
応用例では、Ｓｉ　０２層４にドープする不純物の種類
を変えることによって、可視光、あるいは近赤外光のレ
ーザによって、配線切断することが可能である。例えば
、レーザパルス光としてＹＡＧの基本波（波長１．０６
４μｍ）を用いる場合、不純物としてＦｅ２Ｏ２を使用
する。

また有色イオンのかわυにレーザ光を吸収する元素を含
むコロイドを混入しても同様の効果を得ることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、保護膜の５ｉ０２
＃にレーザ光を吸収する物質を不純物として混入するこ
とによシブログラム配線部のｐｏｌ）’−８１配線の切
断を行う際、保護膜の除去された部分がレーザ照射エリ
アよシ大きくなることがなく、クラックやはがれも発生
せず、配線切断可能なパワー範囲を大きくとれるという
効果がある。またレーザの照射エリアが配線幅よシ大き
い場合、レーザパルス光を前記保護膜で吸収するため、
下の８１基板にダメージを与えることが少ないという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のプログラム配線部の構
成図、第２図は従来のプログラム配線部の構成図、第３
図は第１図の実施例に適用されるレーザ修正装置の構成
図、第４図は第１の実施例の応用例を示すプログラム配
線部の構成図、第５図は本発明の第２の実施例のプログ
ラム配線部の構成図である。 １・・・Ｓｉ基板。 ２・・・８１０２層７ ３−−・ｐａｌ）’−３ｉ配線。 ４・・・８１０２層。 ５・・・不純物。 ２７・・・ＳｉＮ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体集積回路において、配線を覆うＳｉＯ＿２の
   保護膜にレーザ光を吸収する不純物を混入させたことを
   特徴とする半導体集積回路装置。 ２、不純物として布土類を含む遷移元素であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体集積回路装
   置。 ３、遷移元素としてＦｅであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の半導体集積回路装置。 ４、遷移元素としてＣｅであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の半導体集積回路装置。