(57)【要約】【課題】接地用配線を設けずに半導体素子の破壊を確実に防止して、集束イオンビーム加工により集積回路の導電体を切断する。【解決手段】  複数のＭＯＳＦＥＴ(41,42)を設けた半導体基板(10)上に形成された導電体に互いに離間する一対の接地端子(31,32)を電気的に接続し、一対の接地端子(31,32)の間に延伸する導電体にスパッタリングイオン(33)を照射して、第４の配線導体(4)に供給されるスパッタリングイオン(33)を一対の接地端子(31,32)の各々を介してグランドに流出させながら、スパッタリングイオン(33)により第４の配線導体(4)を切断する。スパッタリングを行う際に、スパッタリングイオン(33)は、一対の接地端子(31,32)の各々を通り第４の配線導体(4)からグランドに排出されるため、ＭＯＳＦＥＴ(41,42)に流入するスパッタリングイオン(33)を回避して、ＭＯＳＦＥＴ(41,42)の破壊又は損傷を確実に防止することができる。【選択図】図１
2006032520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子を設けた半導体基板上に形成された導電体の上面に互いに離間する一対の接地端子を電気的に接続する過程と、
一対の前記接地端子の間に延伸する前記導電体にスパッタリングイオンを照射する過程と、
前記導電体に供給される前記スパッタリングイオンを一対の前記接地端子の少なくとも一方を介してグランドに流出させながら、前記スパッタリングイオンにより前記導電体を切断する過程とを含むことを特徴とする導電体切断法。
【請求項２】
複数の半導体素子を設けた半導体基板上に形成された導電体の上面に互いに離間する一対の接地端子を電気的に接続する工程と、
一対の前記接地端子の間に延伸する前記導電体にスパッタリングイオンを照射する工程と、
前記導電体に供給される前記スパッタリングイオンを一対の前記接地端子の少なくとも一方を介してグランドに流出させながら、前記スパッタリングイオンにより前記導電体を切断する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製法。
【請求項３】
前記導電体は、複数の半導体素子に電気的に接続されている請求項２記載の半導体装置の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成された導電体にスパッタリングイオンを照射して、前記導電体を切断する導電体切断法及び導電体切断法を使用する半導体装置の製法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
約０.１μm程度の直径に集束されたガリウム（Ｇａ）等のイオンビームを試料に照射して、試料の断面加工を行う集束イオンビーム（Forced Ion Beam又はＦＩＢ）加工法では、試料にイオンを照射して、試料を形成する原子又は分子を叩き出すスパッタリング現象を利用する。例えば、下記特許文献１は、集束イオンビーム加工法によって集積回路の保護膜及び配線導体を切断した後、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて所定の予備配線と論理ゲートとの間に導体パターンを選択的に形成（デポジション）する技術を開示する。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１２９４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
集束イオンビーム加工法は、加速し且つ集束させたガリウムイオンによって被加工領域を形成する絶縁膜又は配線導体にスパッタリング加工を行うため、集積回路に形成された特定の半導体素子に集束イオンビーム加工を施すと、この配線導体に電気的に接続された別の半導体素子にガリウムイオン（正の電荷）が流れ込み、その半導体素子を破壊する虞があった。特に、絶縁ゲート型半導体素子（ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ）やこれらの半導体素子を集積した半導体集積回路（ＣＭＯＳＩＣなど）に集束イオンビーム加工を施す際には、半導体基板とゲート電極との間に形成された極薄のゲート酸化膜が破壊されやすい。
そこで、上記特許文献１では、集束イオンビーム加工装置内に設けた電子シャワー装置から照射される電子によりガリウムイオンを中和して、ゲート酸化膜の破壊を防止する方法を使用するが、この方法では、電子シャワー装置を別途設ける必要がある上、電子シャワー装置を適正な中和度に制御することが難しく、半導体素子の破壊を完全に防止することは不可能であった。
【０００５】
また、特許文献１では、集束イオンビーム加工を施す配線導体（被加工配線導体）に電気的に接続された接地導体を設け、被加工配線導体に集束イオンビーム加工を行うときに、接地導体を介してガリウムイオンを排出させるが、この方法でも、一部のガリウムイオンが他の半導体素子に流れ込む虞があり、半導体素子の破壊を完全に防止することは不可能であった。また、このような接地導体を半導体素子内に作りこむことは、半導体素子の集積度の向上又は素子サイズの小型化を阻害するため望ましくない。
【０００６】
そこで、本発明は、イオン排出用の接地導体を半導体基板内に設けずに半導体素子の破壊を確実に防止して、集束イオンビーム加工により集積回路の配線導体等を切断する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このような切断法を使用する半導体装置の製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による導電体切断法は、複数の半導体素子(41,42)を設けた半導体基板(10)上に形成された導電体(4)の上面に互いに離間する一対の接地端子(31,32)を電気的に接続する過程と、一対の接地端子(31,32)の間に延伸する導電体(4)にスパッタリングイオン(33)を照射する過程と、導電体(4)に供給されるスパッタリングイオン(33)を一対の接地端子(31,32)の少なくとも一方を介してグランドに流出させながら、スパッタリングイオン(33)により導電体(4)を切断する過程とを含む。スパッタリングを行う際に、一対の接地端子(31,32)を導電体(4)に接続するため、スパッタリングイオン(33)は、一対の接地端子(31,32)の各々を通り導電体(4)からグランドに排出されるため、半導体素子(41,42)に流入するスパッタリングイオン(33)を回避して、半導体素子(41,42)の破壊又は損傷を確実に防止することができる。
【０００８】
本発明による半導体装置の製法は、複数の半導体素子(41,42)を設けた半導体基板(10)上に形成された導電体(4)の上面に互いに離間する一対の接地端子(31,32)を電気的に接続する工程と、一対の接地端子(31,32)の間に延伸する導電体(4)にスパッタリングイオン(33)を照射する工程と、導電体(4)に供給されるスパッタリングイオン(33)を一対の接地端子(31,32)の少なくとも一方を介してグランドに流出させながら、スパッタリングイオン(33)により前記導電体(4)を切断する工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
電子シャワー装置を使用せずに、一対の接地端子を導電体の上面に接続させる簡単な手段で、集束イオンビーム加工による半導体装置の製造歩留まりを向上し、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、複数の半導体素子を集積した半導体集積回路としてバルク形ＣＭＯＳＩＣの製法に適用した本発明による導電体切断法を図１〜図３について説明する。
【００１１】
図２に示す半導体集積回路は、Ｎ型領域を構成する半導体基板(10)と、半導体基板(10)の上面に形成された第１のＰ型領域（Ｐ＋）(11)と、第１のＰ型領域(11)から離間して半導体基板(10)の上面に形成された第２のＰ型領域（Ｐ＋）(12)と、第１のＰ型領域(11)及び第２のＰ型領域(12)の何れからも離間して半導体基板(10)の上面に形成されたＰ型ウエル領域(13)と、Ｐ型ウエル領域(13)内に互いに離間して形成された第１のＮ型領域（Ｎ＋）(14)及び第２のＮ型領域（Ｎ＋）(15)とを備えている。半導体基板(10)の一方の主面(10a)には、二酸化珪素（SiO2）等の絶縁物から成る絶縁層(20)が形成される。半導体基板(10)の他方の主面(10b)は、図示しない支持体に固着される。
【００１２】
絶縁層(20)は、第１の絶縁層(21)と、第２の絶縁層(22)と、第３の絶縁層(23)と、第４の絶縁層(24)と、第５の絶縁層(25)とを有する。第１の絶縁層(21)は、半導体基板(10)の一方の主面(10a)と第２のＰ型領域(12)の一部とを被覆する。第２の絶縁層(22)は、第１のＰ型領域(11)と、第２のＰ型領域(12)と、第１のＰ型領域(11)と第２のＰ型領域(12)との間に形成された半導体基板(10)の一方の主面(10a)とを覆う。第２の絶縁層(22)は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲ−ト絶縁膜(22a)と、この上に形成されたゲ−ト電極(4a)を被覆する保護膜(22b)とから構成される。第３の絶縁層(23)は、第１のＰ型領域(11)と、第１のＮ型領域(14)と、第１のＰ型領域(11)と第１のＮ型領域(14)との間に形成された半導体基板(10)の一方の主面(10a)とＰ型ウエル領域(13)とを覆う。第４の絶縁層(24)は、第１のＮ型領域(14)と、第２のＮ型領域(15)と、第１のＮ型領域(14)と第２のＮ型領域(15)との間に形成されたＰ型ウエル領域(13)とを覆う。第４の絶縁層(24)は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのゲ−ト絶縁膜(24a)と、この上に形成されたゲ−ト電極(4b)を被覆する保護膜(24b)とから構成される。第５の絶縁層(25)は、第２のＮ型領域(15)と、半導体基板(10)の一方の主面(10a)と、第２のＮ型領域(15)と半導体基板(10)の一方の主面(10a)との間に形成されたＰ型ウエル領域(13)とを覆う。
【００１３】
第１の配線電極(1)は、絶縁層(20)に形成された第１の開孔(26)を通じて第２のＰ型領域(12)に電気的に接続される。図示の例では、第１の配線電極(1)は電源(VDD)に接続されて、電源電圧が印加される。第４の配線電極(4)は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲ−ト電極(4a)と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのゲ−ト電極(4b)と、ゲ−ト電極(4a)とゲ−ト電極(4b)とを電気的に接続するゲ−ト電極接続部(4c)とを有する。第２の配線電極(2)は、絶縁層(20)に形成された第２の開孔(27)及び第３の開孔(28)を通じて第１のＰ型領域(11)及び第１のＮ型領域(14)に電気的に接続され、第１のＰ型領域(11)と第１のＮ型領域(14)とを電気的に接続する。また、第２の配線電極(2)は、出力端子（Vout）に電気的に接続される。第３の配線電極(3)は、絶縁層(20)に形成された第４の開孔(29)を通じて第２のＮ型領域(15)に電気的に接続されると共に、グランド(VSS)に接続される。
【００１４】
ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)は、半導体基板(10)、第１のＰ型領域(11)及び第２のＰ型領域(12)により構成され、第１の配線電極(1)は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)の一方の主端子を構成する。また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)は、Ｐ型ウエル領域(13)、第１のＮ型領域(14)及び第２のＮ型領域(15)により構成され、第３の配線電極(3)は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)の一方の主端子を構成する。また、第２の配線電極(2)は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)の他方の主端子を兼ね、出力端子(Vout)に接続される。第４の配線電極(4)は、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)のゲート端子を構成し、入力端子(VIN)に接続される。図２に示すように、一対のＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)とにより同一の半導体基板(10)内に集積されたＣＭＯＳ構造を構成するが、実際のＩＣには、前記ＣＭＯＳ以外の図示しない他の半導体素子も集積される。図３は、ＣＭＯＳ部分の等価回路を示す。
【００１５】
ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)とを設けた半導体基板(10)上に形成された導電体を構成する第４の配線電極(4)を集束イオンビーム加工により切断する際に、図示のように、何れもグランドに接続される一対の接地端子(31,32)を互いに離間させて、配線電極(4)に電気的に接続する。なお、このグランドは第３の配線電極(3)の接続されるグランド(VSS)と別のものであり、一対の接地端子(31,32)に独自に設けられた接地端子であることが望ましい。また、一対の接地端子(31,32)を個別に又は途中の接続点で電気的に接続させてグランドに接続することができる。
【００１６】
次に、一対の接地端子(31,32)の間に延伸する第４の配線電極(4)にガリウムイオン(33)を照射して、第４の配線電極(4)に供給されるガリウムイオン(33)を一対の接地端子(31,32)を介してグランドに流出させながら、ガリウムイオン(33)により第４の配線電極(4)を切断する。このように、本実施の形態では、スパッタリングを行う際に、一対の接地端子(31,32)を第４の配線電極(4)の上面に接続するため、第４の配線電極(4)に照射されたガリウムイオン(33)は、一対の接地端子(31,32)の少なくとも一方を通ってグランドに排出されるため、第４の配線電極(4)を通じてＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)にガリウムイオン(33)が流入することを防止して、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)の破壊又は損傷を確実に防止することができる。ゲ−ト電極(4a,4b)を構成する第４の配線導体(4)に照射されたイオン(33)がゲ−ト絶縁膜(22a,24a)の近傍に流れ込むと、ゲ−ト絶縁膜(22a,24a)が破壊され易い。
【００１７】
本実施の形態では、ガリウムイオン(33)がゲ−ト絶縁膜(22a,24a)の近傍に流れ込まないので、ゲ−ト絶縁膜(22a,24a)の破壊を完全に防止できる。従って、電子シャワー装置を使用したり、ガリウムイオン(33)を排出するための接地用配線をＩＣ内に設ける必要がなく、一対の接地端子(31,32)を第４の配線電極(4)の上面に接続させる簡単な手段で、第４の配線電極(4)を切断できるので、回路配線が複雑化したり、半導体集積回路の平面サイズが大型化、換言すれば集積度が低下しない。また、集束イオンビーム加工による半導体装置の製造歩留まりを向上し、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。第４の配線電極(4)を切断することにより、電気的に分離されたＰチャネルＭＯＳＦＥＴ(41)とＮチャネルＭＯＳＦＥＴ(42)との電気的特性を個別に検査することができる。
【００１８】
本発明では、「半導体装置の製法」とは、複数の半導体素子を集積した半導体集積回路に集束イオンビーム加工を施して、その配線導体の一部を切断する半導体素子加工工程全般を意味する。即ち、複数の半導体素子を集積した半導体集積回路に集束イオンビーム加工を施して、その配線導体を部分的に切断して、所望の電気的配線接続パターンを形成する半導体集積回路を構築する場合、所望の電気的配線接続パターンを既に形成した半導体集積回路に集束イオンビーム加工を施して特定の半導体素子を他の半導体素子から電気的に分離して、半導体素子の電気的特性を検査する場合、更に配線導体を切断した後に金属を付着（デポジション）させて導電パターンを選択的に形成する場合及びジャンパー線を形成する場合も含む。なお、切断した配線導体に金属を付着させるときにも、金属を付着させる両端に形成された配線導体の上面に一対の接地端子を接続してＦＩＢ加工を施すのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、ゲート電極やこれに接続された配線導体に集束イオンビーム加工を施す場合に特に有効であるが、その他の電極又は配線導体に集束イオンビーム加工を施す場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の導電体切断法を適用するバルク形ＣＭＯＳＩＣの平面図
【図２】図１に示すバルク形ＣＭＯＳＩＣの断面図
【図３】図２に示すバルク形ＣＭＯＳＩＣの等価回路図
【符号の説明】
【００２１】
(1)・・第１の配線導体、  (2)・・第２の配線導体  (3)・・第３の配線導体、  (4)・・第４の配線導体（導電体）、  (10)・・半導体基板、  (31,32)・・接地端子、  (33)・・ガリウムイオン（スパッタリングイオン）、  (41)・・ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体素子）、  (42)・・ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（半導体素子）、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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