(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、前記半導体基板上方に形成された下地絶縁層と、前記下地絶縁層上に配置され、上方からの光照射に対して下方を保護することのできるダミー配線パターンと、ダミー配線パターンを覆う層間絶縁膜と、前記ダミー配線パターンの領域内で前記層間絶縁膜上の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対して、前記ダミー配線パターンの領域内で分離して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、
前記ダミー配線パターンの領域内で前記導電体の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、前記ダミー配線パターン下方は保護すると共に、導電体を溶融、蒸発させ、前記層間絶縁膜上に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。
【請求項２】
前記半導体装置構造が、前記配線構造を覆って前記層間絶縁膜上に形成された上部絶縁膜を備え、
前記上部絶縁膜に前記ダミー配線パターンの領域内で開口を形成し、前記層間絶縁膜上に前記一対の配線と前記導電体のパターンとを露出する工程を有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記光を照射し、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または２に記載の半導体装置の製造方法。
【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、半導体基板と、前記半導体基板上方に形成された下地絶縁層と、前記下地絶縁層上に配置され、上方からの光照射に対して下方を保護することのできるダミー配線パターンと、ダミー配線パターンを覆う層間絶縁膜と、前記ダミー配線パターンの領域内で前記層間絶縁膜上の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対して、前記ダミー配線パターンの領域内で分離して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、前記ダミー配線パターンの領域内で前記導電体の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、前記ダミー配線パターン下方は保護すると共に、導電体を溶融、蒸発させ、前記層間絶縁膜上に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】
本発明のさらに他の観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板上方に形成された下地絶縁層と、前記下地絶縁層の上に配置され、上方からの光照射に対して下方を保護することのできる複数のダミー配線パターンと、前記複数のダミー配線パターンを覆う層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上の同一層内に配置され、それぞれが前記ダミー配線パターンの１つの上方で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、前記ダミー配線パターンの他の上方で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、ＬＯＣＯＳ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１８、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２６ｇ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４４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４４Ａ，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。この工程は大気あるいは不活性ガス雰囲気中で行うことができる。
【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４４Ｂ，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４４Ｂ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、ＢＰＳＧ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Ｅ１ａ，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Ｅ１ａ，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Ｌ２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Ａｌ、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、３８、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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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