(57)【要約】【課題】集束放射線（５２）によるヒューズ・リンク除去中に電気的構造体（２５）を保護するための構造および対応する形成方法を提供すること。【解決手段】構造体（１）は、ヒューズ要素（２）と、保護プレート（１０）と、第１誘電体層（１４）と、第２誘電体層（４）とを含む。構造体（１）は、半導体デバイス（５）内に形成される。保護プレート（１０）は、ダマシン・プロセスを使用して第１誘電体層（１４）内に形成される。第２誘電体層（４）は、保護プレート（１０）および第１誘電体層（１４）上に形成される。ヒューズ要素（２）は、第２誘電体層（４）上に形成される。ヒューズ要素（２）は、レーザビーム（５２）で切断されるように構成される。第２誘電体層（４）の誘電率は、第１誘電体層（１４）の誘電率より大きい。保護プレート（１０）は、第１誘電体層（１４）をレーザビーム（５２）のエネルギーから遮蔽するように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズ、保護プレート、第１誘電体層および第２誘電体層を含む電気的構造体であって、前記電気的構造体が半導体デバイス内に存在し、前記保護プレートが前記第１誘電体層内に存在し、前記第２誘電体層が前記保護プレートおよび前記第１誘電体層上に形成され、前記ヒューズが前記第２誘電体層上に形成され、前記ヒューズがレーザビームで切断されるように構成され、前記第２誘電体層の誘電率が前記第１誘電体層の誘電率より大きく、前記保護プレートが前記レーザビームのエネルギーから前記第１誘電体層を遮蔽するように構成される電気的構造体。
【請求項２】
前記第１誘電体層の下に第３誘電体層をさらに含み、少なくとも１つの構造が前記第３誘電体層内に存在し、前記第２誘電体層の誘電率が前記第３誘電体層の誘電率より大きく、前記保護プレートが前記第３誘電体層および少なくとも１つの構造体を前記レーザビームのエネルギーから遮蔽するように構成される、請求項１に記載の電気的構造体。
【請求項３】
少なくとも１つの構造体が導電線および電気部品から成る群から選択される、請求項２に記載の電気的構造体。
【請求項４】
前記ヒューズが第１材料を含み、前記保護プレートが第２材料を含み、前記第１材料および前記第２材料が同じ材料ではない、請求項１に記載の電気的構造体。
【請求項５】
前記第１材料の反射率と、熱容量と、熱伝導率との積である第１の積が、前記第２材料の反射率と、熱容量と、熱伝導率との積である第２の積より小さい、請求項４に記載の電気的構造体。
【請求項６】
前記第２の積対前記第１の積の比率が少なくとも２：１である、請求項５に記載の電気的構造体。
【請求項７】
前記第１材料がタングステンであり、前記第２材料が銅である、請求項４に記載の電気的構造体。
【請求項８】
前記第１誘電体層の誘電率が約１〜約４の範囲内である、請求項１に記載の電気的構造体。
【請求項９】
前記第２誘電体層が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、フッ素化シリケートガラス（ＦＳＧ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）から成る群から選択される材料を含む、請求項１に記載の電気的構造体。
【請求項１０】
前記第１誘電体層が、ＳｉＬＫ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の登録商標、以下同様なので略）、ＪＳＲ  Ｍｉｃｒｏ社が所有するスピンオン材料、ＳｉｗＣｘＯｙＨｚ、多孔性ガラス、多孔性ポリマー、ＯＬＥ＿ＬＩＮＫ１（Ｒ）および高フッ素化ポリマーから成る群から選択される材料を含む、請求項１に記載の電気的構造体。
【請求項１１】
電気的構造体を形成する方法であって、
半導体デバイス内に第１誘電体層を形成するステップと、
ダマシン・プロセスで、前記第１誘電体層内に保護プレートを形成するステップと、
前記保護プレートおよび前記第１誘電体層上に第２誘電体層を形成するステップと、
前記第２誘電体層上にヒューズ要素を形成するステップとを含み、
前記ヒューズ要素がレーザビームで切断されるように構成され、前記第２誘電体層の誘電率が前記第１誘電体層の誘電率より大きく、前記保護プレートが前記レーザビームのエネルギーから前記第１誘電体層を遮蔽するように構成される方法。
【請求項１２】
前記第１誘電体層の下に第３誘電体層を形成するステップと、
ダマシン・プロセスで、前記第３誘電体層内に少なくとも１つの構造体を形成するステップであって、前記第２誘電体層の誘電率が前記第３誘電体層の誘電率より大きく、前記保護プレートが前記少なくとも１つの構造体および前記第３誘電体層をレーザビームのエネルギーから遮蔽するようにさらに構成されるステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの構造体が導電線および電気部品から成る群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ヒューズ要素が第１材料を含み、前記保護プレートが第２材料を含み、前記第１材料および前記第２材料が同じ材料ではない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１材料の反射率と、熱容量と、熱伝導率との積である第１の積が、前記第２材料の反射率と、熱容量と、熱伝導率との積である第２の積より小さい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の積対前記第１の積の比率が少なくとも２：１である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１材料がタングステンであり、前記第２材料が銅である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１誘電体層の誘電率が約１〜約４の範囲内である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２誘電体層が、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、フッ素化シリケートガラス（ＦＳＧ）、およびテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）から成る群から選択される材料を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１誘電体層が、ＳｉＬＫ（Ｒ）、ＪＳＲ  Ｍｉｃｒｏ社が所有するスピンオン材料、ＳｉｗＣｘＯｙＨｚ、多孔性ガラス、多孔性ポリマー、および高フッ素化ポリマーから成る群から選択される材料を含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収束放射線によるヒューズ・リンク除去中に電気的構造体を保護するための構造体および対応する形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子的構造体内の回路経路を再配線すると、一般に、電子的構造体に損傷を生じる。電子的構造体の損傷によって電子的構造体が故障し、ひいては製造コストが増加する。したがって、回路経路を再配線する時の電子的構造体の損傷を減少させるための装置および方法は、業界で歓迎されるであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、回路経路を再配線する際の電子的構造体に対する損傷を減少させるための構造および対応する形成方法を有利に提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、電気的構造体であって、
ヒューズ、保護プレート、第１誘電体層および第２誘電体層を含み、電気的構造体が半導体デバイス内に存在し、保護プレートが第１誘電体層内に存在し、第２誘電体層が保護プレートおよび第１誘電体層上に形成され、ヒューズが第２誘電体層上に形成され、ヒューズがレーザビームで切断されるように構成され、第２誘電体層の誘電率が第１誘電体層の誘電率より大きく、保護プレートが、レーザビームのエネルギーから第１誘電体層を遮蔽するように構成される電気的構造体を提供する。
【０００５】
本発明は、電気的構造体を形成する方法であって、
半導体デバイス内に第１誘電体層を形成するステップと、
ダマシン・プロセスで、第１誘電体層内に保護プレートを形成するステップと、
保護プレートおよび第１誘電体層上に第２誘電体層を形成するステップと、
第２誘電体層上にヒューズ要素を形成するステップとを含み、ヒューズ要素が、レーザビームで切断されるように構成され、第２誘電体層の誘電率が第１誘電体層の誘電率より大きく、保護プレートが、レーザビームのエネルギーから第１誘電体層を遮蔽するように構成される方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の実施態様による半導体デバイス５内のダマシン構造１であって、半導体基板２４と、複数の誘電体層４、１４および１８と、以下ヒューズ２と記載するヒューズ要素２と、保護プレート１０と、少なくとも１つの電気的構造体２５とを含むダマシン構造１の断面図を示す。ヒューズ２は、導電線１２を導電線９に電気的に接続する。導電線１２は、導電バイア１５を使用して導電線１９、２１および２３に電気的に接続される。導電線９は、導電バイア１６を使用して導電線２５、２７および２９に電気的に接続される。ヒューズ２は、特に冗長回路、電子チップ識別、特定の構造体の起動などを提供するために、回路経路（つまり、導電線１９、２１、２３、２５、２７および２９）の再配線に使用される。ヒューズ２は、集束放射線（たとえば、レーザビーム５２）を使って切断される（つまり、ヒューズの連続性を途絶させ）、それによって導電線１２を導電線９から分離するように構成される。誘電体層４は、当業者が周知している任意の標準誘電体材料、たとえばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、フッ素化シリケートガラス（ＦＳＧ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む。誘電体層４は、約３．５〜約７の相対誘電率を有する。誘電体層１４および１８は、約１〜約４の相対誘電率を有する低ｋ誘電体で良い。低ｋ誘電体は、特に微小孔を有する多孔性誘電体、ポリマーベースの誘電体、無機誘電体などで良い。低ｋ誘電体は、特に、ＳｉＬＫ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の登録商標、以下同様なので略）、ＪＳＲ  Ｍｉｃｒｏが所有するスピンオン材料（つまり、ＬＫＤ−５１０９（Ｒ））、ＳｉｗＣｘＯｙＨｚ、多孔性ガラス（たとえば、ナノガラス）、多孔性ポリマー（たとえば、多孔性ＳｉＬＫ（Ｒ）、高フッ素化ポリマー（たとえば、Ｔｅｆｌｏｎ（ＤｕＰｏｎｔの登録商標））などを含む。ヒューズ２は、特にタングステンなどの耐熱性金属を含む。保護プレート１０は、特に銅、アルミニウムなどを含む。少なくとも１つの電気的構造体２５は、誘電体層１８内に形成される。少なくとも１つの電気的構造体２５は、特に導電線（つまり、ワイヤ）、電気部品などである。電気部品は、当業者が周知している何らかの電気部品であり、特にトランジスタ、抵抗器、キャパシタ、コイルなどが挙げられる。少なくとも１つの電気的構造体２５が導電線である場合、導電線は、ダマシン・プロセスを使用して形成される。当業者が周知している任意のダマシン・プロセスを使用することができ、特に単一ダマシン・プロセス、デュアルダマシン・プロセスなどが挙げられる。導電線は、特に、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ａｌ、Ｃｕ、ＴｉＷ、Ｗ、Ｃｒ、またはＡｕの１つまたは複数を含む。ヒューズ２が、レーザビーム５２により切断される場合、過剰なレーザエネルギーはヒューズ２の周囲に、または切断されたヒューズ２を通して漏洩し、低ｋ誘電体層１４および１８または少なくとも１つの電気的構造体２５、あるいはその両方を損傷する場合がある。保護プレート１０は、誘電体層１４内であって、ヒューズ２の作動部分（つまり、切断される部分）と誘電体層１４、誘電体層１８、少なくとも１つの電気的構造体２５との間に形成される。保護プレート１０を配置すると、低ｋ��電体層１４および１８または少なくとも１つの電気的構造体２５、あるいはその両方を過剰なレーザエネルギーから保護する。過剰なレーザエネルギーが、誘電体層１４および誘電体層１８によって直接吸収されると誘電体破壊が生じ、半導体デバイス５の性能および信頼性を損なう場合がある。ヒューズ５の材料（たとえば、タングステン）および保護プレート１０の材料（たとえば、銅）の反射率と、熱容量（ｃａｌ／ｇ℃）と、熱伝導率（ｗａｔｔ／ｃｍ℃）とは、平衡（バランス）していなければならない。本発明の好ましい実施態様では、ヒューズ５の材料は比較的低い反射率（つまり、約５０％未満）を有するため、レーザエネルギーを良く吸収し、比較的低い熱容量（つまり、約０．０８ｃａｌ／ｇ℃）を吸収し、その結果、迅速に加熱および膨張し、比較的低い熱伝導率（つまり、約２．５ｗａｔｔ／ｃｍ℃）を有するため、熱（つまり、過剰なレーザエネルギーからの）は迅速に散逸しない。保護プレート１０の材料は、比較的高反射率（つまり、約８０％を超える）、高熱容量（つまり、約０．１ｃａｌ／ｇ℃）、および高熱伝導率（つまり、約２．５ｗａｔｔ／ｃｍ℃を超える）を有する。ヒューズ５の材料（たとえば、タングステン）および保護プレート１０の材料（たとえば、銅）の反射率と、熱容量と、熱伝導率との間の単純な平衡状態を検査する簡単な方法は、ヒューズ５の材料および保護プレート１０の材料の反射率と、熱容量と、熱伝導率との積の比率（つまり、反射率×熱容量×熱伝導率）を検査することである。積の比率は２より大きいか、または２に等しくなければならない。たとえば、レーザビーム５２からの放射線が約１μｍの波長を含む場合、銅製保護プレート１０の反射率は約９５％であり、熱容量は約０．１（ｃａｌ／ｇ℃）であり、熱伝導率は約４（ｗａｔｔ／ｃｍ℃）であり、したがって、積（つまり、反射率×熱容量×熱伝導率）は０．３８である。同じ波長では、タングステン・ヒューズ２の反射率は約５０％であり、熱容量は約０．０４（ｃａｌ／ｇ℃）であり、熱伝導率は約１．８（ｗａｔｔ／ｃｍ℃）であり、したがって、積（つまり、反射率×熱容量×熱伝導率）は０．０３６である。銅製保護プレート１０およびタングステン・ヒューズ２の比率は、０．３８／０．０３６≒１０.１０は＞２である。したがって、銅製保護プレート１０およびタングステン・ヒューズ２の使用は、本発明の一実施態様である。保護プレート１０は、ダマシン・プロセスを使用して誘電体層内に形成される。当業者が周知している任意のダマシン・プロセスを使用することができ、特に単一ダマシン・プロセス、デュアルダマシン・プロセスなどが挙げられる。
【０００７】
本発明の実施態様について、具体的に示すために本明細書で説明してきたが、多くの修正および変更は当業者には明らかであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の精神および範囲内に含まれるこのようなすべての修正および変更を網羅することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施態様による、半導体デバイス内のダマシン構造の断面図を示す。
【図１】
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【国際調査報告】
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