JPH0344062A - 改善された可溶性リンクを有する集積回路 - 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】 本発明の分野 本発明は改善された可溶性導電性リンクを有する集積回
路の作製技術に係る。

従来技術 集積回路はレーザエネルギーを加えることにより、非導
電性にする（すなわち″切断する”）ことのできる可溶
性導電性リンク（″ヒユーズ）をしばしば含む。たとえ
ば、ダイナミック又はスタティックメモリチップにおい
て、欠陥のあるメモリセルは、それに付随したヒユーズ
を切断し、やはりヒユーズを切断することによってでき
る予備のセルの列又は行を使用状態にして置きかえても
よい。論理回路はヒユーズを切断することにより、修理
するか再構成してもよい。たとえば多数の相互に接続さ
れた論理ゲートを有する包括的な論理チップを、まず最
初に作ることが知られている。次に、最終的なプロセス
工程において、論理回路を所望の回路に相互接続するよ
うヒユーズを溶解させることにより、不必要な論理要素
を切断することによって、所望の論理機能を果たすよう
、チップを注文にあわせる。ヒユーズのレーザ溶融の応
用も可能である。

ヒユーズを溶融させることの信頼性は重要で、特に集積
回路を適切に機能させるために、多数のヒユーズを確実
に溶融させなければならない時は重要である。確実にヒ
ユーズを溶融させる上での↓っの制約要因は、ヒユーズ
を溶融させるために必要な最小レーザエネルギーである
。すなわち、もしレーザエネルギーが十分高くないと、
溶融させるべきヒユーズのいくつかは実際には非導電性
とならない。ヒユーズの厚さや幅、１照射毎のレーザエ
ネルギーの変化は、ヒユーズ溶融の信頼性に影響を与え
うる。他方、リンクを確実に溶、５ 融させることにより生じる破片はそれ自身信頼性の問題
をひき起こす。すなわち、もし導電性リンク材料（典型
的な場合、ポリシリコン、金属シリサイド又は金属）が
、ヒユーズが溶融された後チップ上に再堆積すると、そ
れは信頼（４１を重視すべき領域」二に落ちることがあ
る。たとえば、溶融したリンク材料は、チップの同じレ
ベル又は異なるレベル上の２つの導電体を短絡させるよ
うに再堆積する可能性がある。

放射（たとえばレーザ）エネルギーでヒユーズを溶融さ
せることの信頼性を改善する１つの技術については、本
件と同じ出願人による米国特許出願番ｂｏ　７１０　ｓ
　４５３１に述べられている。その中で述べられている
ように、ヒユーズを被覆する誘電体材料は部分的にエッ
チして除去し、下の導電体レベル中に形成されたヒユー
ズ」二のその厚さを減少させる。これにより、厚さ全体
が残っている場合より、より容易に（すなわち、より低
いエネルギーレベルで）ヒユーズを溶融させることが可
能になる。

本発明の要約 固体デバイス中の金属ヒユーズを溶融させる信頼性を改
善する技術を発明した。一実施例において、ヒユーズを
被覆する誘電体Ｊｔ’ｌを。

ヒユーズを露出させるために選択的にエッチング除去す
る。次に、制御された厚さの保護誘電体材料を、ヒユー
ズを溶融させる前に、リンクを被覆するために形成する
。保護誘電体の厚さは、ヒユーズからエッチした誘電体
の厚さより小さい。別の実施例においては、保護誘電体
層を形成し、次に最終的なキャップ誘電体層を堆積させ
る前に、ヒユーズを溶融させる。

律葦」Ｉ正述 以下の詳細な記述は、集積回路ヒユーズを形成する改善
された技術に係る。第１図を参照すると、第１の実施例
はその上に誘電体層上１が形成されている半導体基板］
、Ｏを示す。基板はこの例ではシリコンで、誘電体層は
典型的な場合、成長させた二酸化シリコン又は堆積させ
た二酸化シリコンである。誘電体層上↓」二には、本発
明に関する限り必要に応じて設ければよいが、もし存在
する場合は典型的な場合、ドープされたポリシリコンで
ある第工の導電体が示されており、導電体上２の一部又
は全部に金属シリサイドを含んでもよい。導電体１２」
二に誘電体層１３が形成されており、典型的な場合ボロ
フォスフオシリケードガラス（ＢＩ）ＳＧ）のような流
動性ガラスである。層１３はスピンオンガラスか当業者
には周知の原理に従い、テトラエトキシシラン（ＴＥ０
１）又はシラン（Ｓ　ｉ　Ｈ４）を含む各種のプリカー
サガスから堆積させてもよい。誘電体層１３は典型的な
場合当業者には周知の方法で作ってよい、たとえばゲー
１へ、ソース及びトレインを含む能動デバイス領域の形
成に続いて形成される。

金属層を堆積させ、当業者には周知の技術− によりパターン形成することにより、［１３上に可溶性
リンク１４を形成する。金属は現在のシリコン技術では
アルミニウムであり、現在の■−■族技術では金であり
、耐熱性金属を含む他の金属も可能である。可溶性リン
クは残りのランナと同じ形状（＠及び高さ）の金属ラン
ナの目標領域でもよい。あるいは、可溶性リンクはレー
ザ照射による溶融を容易にするよう改善された減少した
断面積をもつ金属ランナの一部でもよい。可溶性リンク
部分中の金属ランナの高さを部分的に減らす１つの技術
は、通常の方式で、最初与えられた厚さの金属層を堆積
させることである。次に、ヒユーズを形成す八き領域の
金属層中に、窓をエッチする。次に、薄い金属層を堆積
させる。２つの金属層は両方の層を含む厚さを有する所
望の金属ランナを形成するようパターン形成され、一方
窓の領域中の減少した厚さの可溶性リンクは残る。この
必要に応じて行う溶融形成技術については、１９８９年
６月３０日同じ出願人によってなされた米国特許出願番
号０７／３７４，４２３中で更に述べられている。はと
んどの場合、金属はポリシリコン又は金属シリサイドよ
りレーザエネルギーを反射し、そのため金属リンクを確
実に溶融させるという問題は、これらの他の材料で形成
されたヒユーズを溶融させる場合より大きい。

可溶性リンクはその上に形成された誘電体層上５を有し
、それをここでは″レベル間”誘電体とよぶことにする
。Ｎ１５は典型的な場合、比較的低温で堆積された二酸
化シリコンで、ＴＥ０１又は他のプリカーサガスから堆
積させてもよい。実施例において、必要に応じて第２の
レベルの金属導電体が、堆積及びパターン形成により、
レベル間誘電体層工５上に形成される。これは第１のレ
ベルの金属の場合と同様に行ってよい。１．２５ミクロ
ンの最小線幅で形成されたＣＭＯ８集積回路に用いるプ
ロセスの例では、第１のレベルの金属ランナは５００ナ
ノメータ（５０００オングストローム）の厚さと１．７
５ミクロンの幅を有するアルミニウムである。レベル間
誘電体は可溶性リンク」二の６００ナノメータ（６００
０オングストローム）の厚さをイイするリンドープＴＥ
Ｏ８である。

第２図を参照すると、レベル間誘電体はパターン形成さ
れた可溶性リンク部１−４からエッチ除去されている。

この実施例において、エッチされた領域は可溶性リンク
の長さ方向（紙面に垂直方向）に１０ミクロン延び、横
方向に８ミクロン延びている。これは通常のリングラフ
ィ及びエッチング技術により行ってよい。たとえば、こ
の実施例において、↓ミクロンの厚さのフォトレジスト
Ｎ（図示されていない）をレベル間誘電体１５（及び第
２レベルの金属導電体１６及び１７　）　−にに堆積さ
せ、可溶性リンク１４を露出させるため、通常のりソグ
ラフィ技術によりパターン形成する。次に、当業者には
周知の反応性イオンエッチングを用いて、レベル間誘電
体は可溶性リンクからエッチ除去される。可溶性リンク
からレベル間誘電体を確実に除去するため、図示される
ように、約３００ナノメータ（３０００オンゲス１へロ
ーム）のガラス層１３も除去されるように、過剰エッチ
ングを行う。フォトレジストは可溶性リンクに隣接した
領域からレベル間誘電体が除去されるのを防止するため
のエッチマスクとして働くことに注意されたい。エッチ
ング後、通常の技術によりフォトレジストエッチマスク
により除去される。

第３図を参照すると、保護誘電体材料３０の層が集積回
路プリカーサの露出した最上表面上に（図示されるよう
に）形成されている。

保護誘電体は実施例のように、堆積により形成してもよ
い。従って、可溶性リンク１４の露出された部分、第２
のレベルの金属ランナ１６．１７、レベル間誘電体１５
、可溶性リンクに隣接したガラスＮ工３の部分が、保護
誘電体３０により被輩される。保護誘電体層の厚さは、
レベル間誘電体のそれより小さく、典型的な場合、１ノ
ベル間誘電体の厚さの２分の１より小さい。しかし、保
護誘電体層の厚さは適切な保護をさせるため、典型的な
場合少くとも］Ｏナノメータ（１００オングストローム
）である。実施例において、保護誘電体層は２００ナノ
メータ（２０００オングストローム）の厚さを右する低
温酸化物（ＴＥ０１）である。保護誘電体層は集積回路
の能動デバイス領域上に保持される。しかし、ボンドパ
ットへ作成すべき電気的接続を可能にするため、ボン１
〜パツドからはそれは標準的なリングラフィ及びエッチ
ング技術により、典型的な場合除去される。

（レベル間誘電体に比べ）厚さが減少した保護誘電体を
用いることにより、レベル間誘電体層１５の厚さ全体が
残っている場合より、可溶性リンクはより一貫してかつ
清浄に溶融される。これは可溶性リンク上に再堆積又は
成長させた保護誘電体層は、レベル間誘電体で典型的な
場合に可能であるより、厚さの制御性がはるかによいか
らである。すなわち、レベル間誘電体の形成プロセスは
、通常に堆積工程だけでなく、少くとも］−回のエッチ
バンク工程とそれに続くもう土回の堆積工程を含む。そ
の目的は比較的平坦な表面を有する空孔のないレベル間
誘電体を得ることである。しかし、エッチバック工程は
ウェハの表面上ではそれほど容易に制御はされず、多数
回の堆積で変化が加わり、レベル間誘電体の最終的な厚
さは、比較的広い範囲で変る。たとえば、厚さの変動は
典型的な場合プラス・マイナス２５パーセント以」二で
、０．９ミクロン技術におけるある２レベル金属プロセ
スでは、レベル間誘電体の厚さは名目」ニア００ナノメ
ータ（７０００オングストローム）の厚さの場合、約プ
ラス・マイナス５０パーセントである。一方、再堆積さ
せた保護誘電体は現在のプロセスでは、プラス・マイナ
スｉ、　Ｏバーセン１へ内で制御されるＰＪさをもつ。

成長させた誘電体も比較的よく制御された厚さをもつ。

本技術を用いることにより、誘電体層はより均一に除去
され、溶融（又は蒸発した）リンク材料はより一貫して
排出されるようになる。

第４図を参照すると、レーザエネルギーの印加により溶
融させた後の可溶性リンク領域が示されている。上で示
した可溶性リンクの場合、１０６４ナノメータの波長で
約１．２５マイクロジユールのエネルギー、４５ナノ秒
の半値幅（Ｆ　Ｗ　Ｉ（Ｍ　）パルスを用いたニオジウ
ｌｚ　　ＹＡＧレーザが、リンクを溶融させるのに十分
である。実施例で明らかなように、生じる可能性のある
破片４０−４２は、保護誘電体により、隣接した導電体
領域に接することが防止されている。そうでないと、破
片は各種の第１及び第２のレベルの金属導電体を、同し
レベル又は別の金属レベルと容易に短縮させてしまう可
能性のあることが明らかである。リンク溶融操作の後、
固着していない破片を除去するため、集積回路ウェハは
市販の清浄溶液（たとえばＰＲ３１０００）中で、望ま
しい方法で清浄化される。典型的な場合シリコン窒化物
又は二酸化シリコンである最終的な″キャップ′″層を
、当業者に周知の原理に従い、保護のため集積回路の表
面上に通常堆積させる。

先の実施例は、二金属レベル構造中の底部金属レベル中
の可溶性リンクを示したが、その場合ヒユーズから除去
される誘電体は″レベル間″誘電体である。しかし、ヒ
ユーズは通常比較的厚い二酸化シリコン又はシリコン窒
化物の″キャラプ層″（図示されていない）で被覆され
ている最上部金属レベル、たとえば１６．１７中に配置
してもよい。その場合、キャップ層はヒユーズを露出さ
せるため選択的にエッチしてもよく、ヒユーズの溶融操
作前に保護層を形成してもよい。もし必要ならばデバイ
スの保護を確実にするために、任意５ に最終キャンプ層を堆積させてもよい。あるいは、保護
誘電体層を最−に部金属層上に形成し、最終のキャップ
層堆積前に、ヒユーズの溶融を行ってもよい。その場合
、キャップ層の非選択性エッチングが必要である。任意
のパターン形成された金属レベル中に形Ｊ戊されたヒユ
ーズの場合に適用可能である本発明の技術に従う保護誘
電体を用いることにより、更に多くの金属レベルも可能
である。

上の実施例では、保護誘電体として二酸化シリコンにつ
いて述べたが、他の誘電体の使用も可能である。たとえ
ば、シリコン窒化物及びシリコンオキシナイトライドを
使ってもよい。（堆積の代りに）成長させた保護誘電体
を用いることも可能である。たとえば、所望の厚さのＡ
Ｑ２０１の保護誘電体表面層を得るため、アルミニウム
導電体はその表面を酸化してもよい。これはアルミニウ
ム層中にパターンをエッチするために先に用いたプラズ
マ生成装置（たとえば反応性イオンエラチャ６− ４゜ −）中に酸素を導入することにより都合よくできる。し
かし、成長させた誘電体はパターン形成した導電体レベ
ル、たとえば、１４゜１６及び１７の露出した表面（最
」二部及び側面）上にのみ形成され、レベル間誘電体」
二には形成されないことに注意されたい。可溶性リンク
を含むパターン形成された金属レベルを形成するため用
いるその他の金属は、酸化物、窒化物又はその」二に成
長させた他の誘電体層を含んでよい。

信頼性及びリンク溶融の容易さに関する上で述べた利点
に加え、保護誘電体を用いることにより、汚染が集積回
路基板」二の能動領域に及ぶのが防止される。これによ
り非清浄大気条件下でレーザプロセスを行うことが可能
になり、集積回路の破損を防止するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１１ン目ま多レベル金）、ＱＣ導゛屯体及びレベル間
誘電体を有する集積口路を示す図、 第２図は可溶性リンクからレベル間誘電体をエッチング
した後の集積回路を示す図、第３図は可溶性リンクを被
覆する保護誘電体を示す図、 第４図は可能性リンクを溶融させることから生じる破片
を示す図である。 ［主要部分の符号の説明］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、誘電体材料（たとえば１３）の第１ の層上に形成された少くとも１つの導電性可溶性リンク
   （たとえば１４）を含み、前記パターン形成された金属
   レベルを被覆する与えられた厚さの誘電体材料（たとえ
   ば１５）の第２の層を有するパターン形成された金属レ
   ベルを含む集積回路の製造方法において、 前記第２層を前記可溶性リンクからエッチ ングし、前記可溶性リンク上の前記与えられた厚さより
   小さな厚さを有する保護誘電体層（たとえば３０）を形
   成することが含まれることを特徴とする集積回路の製造
   方法。 ２、前記保護誘電体は堆積により形成さ れる請求項１記載の製造方法。 ３、前記保護誘電体は二酸化シリコンで ある請求項１記載の製造方法。 ４、前記保護誘電体は前記可溶性リンク 上に成長によって形成される請求項１記載の製造方法。 ５、前記可溶性リンクはアルミニウムで ある請求項１記載の製造方法。 ６、前記可溶性リンクは耐熱性金属であ る請求項１記載の製造方法。 ７、誘電体材料の前記第２の層上に、追 加してパターン形成した金属レベル（たとえば１６、１
   ７）を形成する工程を更に含み、誘電体材料の前記第２
   の層は、レベル間誘電体である請求項１記載の製造方法
   。 ８、前記少くとも１つの導電性可溶性リ ンクを含む前記パターン形成された金属レベルは、前記
   集積回路の最上部金属レベルである請求項１記載の製造
   方法。 ９、前記保護誘電体層は前記与えられた 厚さの２分の１より小さい厚さを有する請求項１記載の
   製造方法。 １０、前記保護誘電体層は少くとも１０ナ ノメータの厚さを有する請求項１記載の製造方法。