(57)【要約】【課題】チップ上層に形成されたヒューズを、赤外線領域のレーザー光で確実にレーザーブローすること。【解決手段】本発明における半導体集積回路は、半導体基板の主面側に形成された配線部材と、配線部材に接続されしかも所定の厚さを有する溶断性部材と、溶断性部材の底面と側面を被覆するバリア部材と、溶断性部材を被覆するバリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材と、配線部材、溶断性部材、バリア部材および光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、光吸収部材の複素誘電率は、溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有している。光吸収部材の厚みは、溶断性部材の溶断に用いられる光が最大吸収効率を示す厚さの５０％以上、３００％以下であることが望ましい。光吸収部材は窒化タンタル、窒化タングステンまたは窒化チタンなどで構成される。【選択図】　　　　図２
2004096064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面側に形成された配線部材と、前記配線部材に接続されしかも所定の厚さを有する溶断性部材と、前記溶断性部材の底面と側面を被覆する光吸収部材と、前記配線部材、前記溶断性部材および前記光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、前記光吸収部材の複素誘電率は、前記溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有する半導体集積回路。
【請求項２】
配線部材は、溶断性部材と同じく底面と側面を被覆する光吸収部材を有してなる請求項１記載の半導体集積回路。
【請求項３】
溶断性部材は銅を主成分とする金属から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体集積回路。
【請求項４】
光吸収部材は窒化タンタルまたは窒化チタンを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項５】
溶断性部材の厚さは、この溶断性部材と同層に形成されている配線部材の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項６】
半導体基板の主面側に形成された配線部材と、前記配線部材に接続されしかも所定の厚さを有する溶断性部材と、前記溶断性部材の底面と側面を被覆するバリア部材と、前記溶断性部材を被覆するバリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材と、前記配線部材、前記溶断性部材、前記バリア部材および前記光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、前記光吸収部材の複素誘電率は、前記溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有する半導体集積回路。
【請求項７】
配線部材は、溶断性部材と同じく、底面と側面を被覆するバリア部材と、前記バリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材を有してなる請求項６記載の半導体集積回路。
【請求項８】
溶断性部材は銅を主成分とする金属から構成されていることを特徴とする請求項６または７記載の半導体集積回路。
【請求項９】
光吸収部材は窒化タンタル、窒化タングステンまたは窒化チタンを有することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項１０】
光吸収部材の厚さは、溶断性部材の溶断に用いられる光が最大吸収効率を示す厚さの５０％以上、３００％以下であることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項１１】
光吸収部材の高さは、溶断性部材の溶断に用いられる光の半波長の整数倍を中心にして前記光の半波長のプラスマイナス３７％以内であることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項１２】
絶縁部材は、溶断性部材とほぼ同じ高さまで形成されている第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜を被覆する第２の絶縁膜を有してなる請求項６ないし１１のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項１３】
溶断性部材の底面よりも主面側に第２の絶縁膜よりも高屈折率を有する反射膜層が形成されていることを特徴とする請求項１２記載の半導体集積回路。
【請求項１４】
バリア部材は窒化タンタルまたは窒化チタンを有することを特徴とする請求項６ないし１３のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項１５】
溶断性部材の厚さは、この溶断性部材と同層に形成されている配線部材の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項６ないし１４のいずれか一項に記載の半導体集積回路。
【請求項１６】
半波長の整数倍を使って表現される光吸収部材の高さにおいて、整数は２または３であることを特徴とする請求項１１記載の半導体集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体集積回路に関し、特に、光を用いて溶断することが出来るヒューズを備えた半導体集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）やＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）に代表される半導体集積回路の集積度は飛躍的に向上し、製造工程で生ずる予測不可能な欠陥により歩留まりの低下が避けられなくなっている。それを回避する方法として、回路内に予め冗長回路を設け、メインメモリセル中の欠陥メモリセルをスペアメモリセルに置き換えることで、チップ全体を良品とする方法が実用化されている。この方法の一つがレーザーブローである。
【０００３】
レーザーブローではメインメモリをスペアメモリに切り替えるための素子としてヒューズが最も一般的に用いられる。図１３（ａ）は従来のアルミを主成分とするヒューズを真上から見た図で、図１３（ｂ）はその断面Ｂ−Ｂ’を表している。
【０００４】
図中、２はメタル部材３とシリコン基板１の間に位置する層間絶縁膜、４はメタル部材３の上方に配置されたパシベーション膜であり、これらの絶縁膜はシリコンの酸化物や窒化物などで形成されている。メタル部材３はアルミニウム銅で構成され、その上面および下面はＴｉ、ＴｉＮなどの材料から構成されるバリアメタル層９（上面は反射防止膜を兼ねている）で被覆されている。メタル部材３とバリアメタル層９でヒューズを構成している。
【０００５】
レーザーブローでは、一般的に波長が１．０μｍから１．４μｍまでの赤外線領域に属するレーザー光を用いる。レーザー光５をメタル部材３に照射すると、上下を覆うバリアメタル層９の内、メタル部材３の上面を被覆するバリアメタル部材９ａ（反射防止膜）がレーザー光５のエネルギーを主に吸収する。レーザー光５を吸収したバリアメタル部材９ａは急激に昇温し、バリアメタル層９からの熱伝導によりメタル部材３が加熱される。
【０００６】
メタル部材３は加熱されると、固体から液体をへて気体へと急激に変化し、この際に生じる急激な圧力変化によりパシベーション膜４が吹き飛ぶ。同時にメタル部材３が溶断し、ブロー現象が完了する。メタル部材３のブロー現象に関しては、特開２０００−２０８６３５号公報に詳細に述べられている。
【特許文献１】
特開２０００−２０８６３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
さて、半導体集積回路では駆動の高速化やシステムのワンチップ化が求められており、使用される配線部材の低抵抗化とチップの多層構造化が進展している。配線の低抵抗化の観点では、従来のアルミ配線に代わり銅配線が実用化されてきている。このような半導体集積回路の材料および構造上の変化がレーザーブローに及ぼす影響としては以下のようなことがあげられる。
【０００８】
まず、チップの多層構造化にともない、可能な限り上層に位置する配線層にヒューズを形成することが求められる。チップ上層部に位置する配線層は、配線ピッチのシュリンク化と動作周波数の高速化を両立するために、低抵抗化が必須事項となり、結果として厚膜化している。
【０００９】
このため上層に位置する配線層をヒューズ層として用いることはヒューズ材料の銅への変更だけでなくヒューズの厚膜化も意味する。ヒューズの厚膜化はレーザー光のヒューズへの伝達効率の低下を意味し、レーザーブローを困難化させる。
【００１０】
一方、例えばダマシン法で形成される銅ヒューズでは、アルミ配線層をヒューズにしたものと異なり、プロセスの都合上、銅部材の３面（２側面と底面）をバリアメタル層で覆う構造となっている。すなわち、通常の銅ヒューズではバリアメタル部材９ａがメタル部材３の上面に形成されていない。
【００１１】
従って、従来の銅ヒューズでは、レーザーブローのために照射されたレーザー光のほとんどがヒューズの表面の銅で反射されてしまうので、赤外線領域の波長のレーザー光を用いる限り、確実にレーザーブローすることは困難であった。
【００１２】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、チップ上層部に位置する銅配線層をヒューズ層として用いることを考えた場合でも、赤外線領域の波長を有するレーザー光で確実にヒューズをレーザーブローすることが可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明における半導体集積回路は、半導体基板の主面側に形成された配線部材と、配線部材に接続されしかも所定の厚さを有する溶断性部材と、溶断性部材の底面と側面を被覆する光吸収部材と、配線部材、溶断性部材および光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、光吸収部材の複素誘電率は、溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有するものである。
【００１４】
また、配線部材は、溶断性部材と同じく底面と側面を被覆する光吸収部材を有してなるものである。
【００１５】
また、溶断性部材は銅を主成分とする金属から構成されているものである。
【００１６】
また、光吸収部材は窒化タンタルまたは窒化チタンを有するものである。
【００１７】
また、溶断性部材の厚さは、この溶断性部材と同層に形成されている配線部材の厚さよりも薄いものである。
【００１８】
また、本発明における半導体集積回路は、半導体基板の主面側に形成された配線部材と、配線部材に接続ししかも所定の厚さを有する溶断性部材と、溶断性部材の底面と側面を被覆するバリア部材と、溶断性部材を被覆するバリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材と、配線部材、溶断性部材、バリア部材および光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、光吸収部材の複素誘電率は、溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有するものである。
【００１９】
また、配線部材は、溶断性部材と同じく、底面と側面を被覆するバリア部材と、バリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材を有してなるものである。
【００２０】
また、溶断性部材は銅を主成分とする金属から構成されているものである。
【００２１】
また、光吸収部材は窒化タンタル、窒化タングステンまたは窒化チタンを有するものである。
【００２２】
また、光吸収部材の厚さは、溶断性部材の溶断に用いられる光が最大吸収効率を示す厚さの５０％以上、３００％以下であるものである。
【００２３】
また、光吸収部材の高さは、溶断性部材の溶断に用いられる光の半波長の整数倍を中心にして光の半波長のプラスマイナス３７％以内であるものである。
【００２４】
また、絶縁部材は、溶断性部材とほぼ同じ高さまで形成されている第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜を被覆する第２の絶縁膜を有してなるものである。
【００２５】
また、溶断性部材の底面よりも主面側に第２の絶縁膜よりも高屈折率を有する反射膜層が形成されているものである。
【００２６】
また、バリア部材は窒化タンタルまたは窒化チタンを有するものである。
【００２７】
また、溶断性部材の厚さは、この溶断性部材と同層に形成されている配線部材の厚さよりも薄いものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
銅の赤外線領域の光に対する反射率は９８％以上（同波長領域におけるアルミの反射率は約９７％）と高いため、本発明ではレーザー光を効率的に吸収する光吸収部材を設けている。本発明の実施の形態においては、赤外線領域のレーザー光を用いて銅ヒューズをレーザーブローしているが、アルミニウムやタングステンなどのヒューズにも本発明の考え方は適用できる。
【００２９】
図１（ａ）は、本発明に関わるヒューズを横から見た状態を表す断面図、また図１（ｂ）は同じ領域を真上から見た状態を表している。同図において、２はシリコン（半導体）基板１の主面（回路等が形成されている面）側に形成された層間絶縁膜（第１の絶縁膜）である。層間絶縁膜２は一層であるかのように描かれているが、実際には配線とともに多層にわたって積層されている。メタル部材（溶断性部材）６は最上層に設けられている配線１０ｃと同じ層に形成されているが、回路の都合で、最上層よりも下層に設けられることも有る。
【００３０】
配線１０ａ、１０ｂはメタル部材６よりも一段下層に位置し、導電性のプラグ６ａ、６ｂを介してメタル部材６と接続している。メタル部材６がレーザー光５で溶断すると、配線１０ａと配線１０ｂの導通が絶たれ、メインメモリがスペアメモリに切り替わる。パシベーション膜（第２の絶縁膜）４はメタル部材６の上面と接触しており、配線を含む回路を保護するために最表面に設けられている。
【００３１】
図２は、銅を主成分とするヒューズの構成を説明するための図で、図１（ｂ）における断面Ａ−Ａ’に相当する。例えば厚さ１μｍのメタル部材６には、層間絶縁膜２との反応を抑制するために、膜厚２０ｎｍ程度のバリアメタル層９（例えばＴａＮなど）がメタル部材６の３面（２側面と底面）に形成されている。バリアメタル層９の内側にメタル部材６との密着性を高めるために、厚さ１５ｎｍ程度のメタル層（例えばＴａなど、図示せず）を設けることも有る。バリアメタル層９の外側には側壁部７ａと底部７ｂを有する吸収層７が設けられている。ヒューズはメタル部材６、バリアメタル層９および吸収層７で構成される。
【００３２】
吸収層７はレーザーブロー用の赤外線領域のレーザー光５を効率的に吸収する材料で構成されている。側壁部７ａと底部７ｂは同じ厚さを有している必要はなく、むしろ、レーザーブローによる残渣を減らすためには底部７ｂが側壁部７ａよりも薄いことが望ましい（図２参照）。極端に言えば、底部７ｂの厚さはゼロでもよい。
【００３３】
これは、底部７ｂにおけるレーザー光の吸収は側壁部７ａと比較して格段に少ないため、レーザーブロー時には側壁部７ａからの熱伝導およびメタル部材６からの熱伝導により吸収層７の底部７ｂが加熱溶断するからである。このため、ヒューズ下部に存在する吸収層７（底部７ｂ）は配線を形成する際に要求される必要最低限度の膜厚であればよい。
【００３４】
メタル部材６の膜厚は、図１（ａ）に示されるように、同層の配線１０ｃの膜厚と同一である。これは、同層の配線構造そのものをヒューズとして用いることで、ヒューズの作製を、コスト的にもプロセス的にも有利なものにするためである。しかし、今後、配線がさらに厚膜化した場合、物理的にレーザーブローが不可能となることが予想されるので、ヒューズを同一層内の配線部分の膜厚よりも薄膜化することが好ましい。
【００３５】
次に吸収層７の特徴を説明する。物質による光の吸収は、光が電磁波であることを考えると、複素誘電率εと関係付けられる。物質の複素誘電率εは、実数項εＲと虚数項εｉを使って次式で表される。
ε＝εＲ−ｉεｉ　　（　ｉ：虚数　）
複素誘電率の実数項εＲと虚数項εｉの間には次の関係が成立する。ここでｎは物質の屈折率、ｋは消衰係数である。
εＲ＝ｎ２−ｋ２
εｉ＝２ｎｋ
【００３６】
複素誘電率の実数項εＲと虚数項εｉの絶対値は、それぞれ、物質に対する光の入射の容易さと入射した光が物質内で吸収される程度を表す。吸収層７は、複素誘電率の実数項の絶対値εＲがメタル部材６の複素誘電率の実数項εＲの絶対値よりも小さく、かつ複素誘電率の虚数項の値εｉがメタル部材６の複素誘電率の虚数項の値εｉよりも大きいことが必要である。
【００３７】
図３に波長が１０４７ｎｍ（１．０４７μｍ）の場合の、タンタル、タンタル窒化物、チタン、チタン窒化物の複素屈折率と複素誘電率の値を示す。同図に示されている銅と比較すれば、以上で述べた４種類の材料はすべて上記条件を満足することがわかる。この他にもタングステン窒化物（ＷＮ）などをあげることができる。
【００３８】
吸収層７は、レーザー光を効率的に吸収するため、ある程度の厚さが必要であるが、必要以上に厚いと、レーザーブローの失敗が起こりやすくなる。例えば、吸収層７をタンタル窒化物（ＴａＮ）で形成した場合、波長１０４７ｎｍ（１．０４７μｍ）のレーザー光の吸収効率と吸収層７の膜厚の関係は図４のようになる。この図は積層無限平行平面モデルを利用して計算したものである。
【００３９】
同図はタンタル窒化物にレーザー光が入射した場合、タンタル窒化物の膜厚が約２５ｎｍ以上になるとエネルギー吸収効率は飽和することを示している。この膜厚を吸収効率最大膜厚と呼ぶことにする。
【００４０】
つまり、ある一定時間のレーザー照射を考えた場合、膜厚２５ｎｍ以上のタンタル窒化物では入射エネルギーの増加以上にレーザーブローしなければならない対象物の容量が増加し、レーザーブローを失敗する確率が高くなる。このことから、吸収層７の膜厚は、光吸収効率最大膜厚の５０％から３００％以内に納めることが望ましく、また５０％から２００％以内に納めればさらに望ましい。計算で求められた各物質の吸収効率最大膜厚を図５に示した。
【００４１】
吸収層７を設ける方法としては、例えば図６（ａ）〜（ｄ）に示すようなダマシン法によるものが考えられる。先ず、（ａ）シリコン基板１の上に層間絶縁膜２を形成し、（ｂ）エッチング等の手法により層間絶縁膜２に配線パターン溝を形成する。さらに、（ｃ）電解メッキを含むプロセスにより吸収層７ｃ、バリアメタル層９ｃ、配線層６ｃを成膜し、（ｄ）ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等に代表されるプロセスによって吸収層７ｃ、バリアメタル層９ｃ、配線層６ｃの余分な部分を除去してからパシベーション膜４を形成する。
【００４２】
図６（ａ）〜（ｄ）に示すような工程によれば、バリアメタル層９の形成前に吸収層７ｃを形成することによって、新たなマスク製版工程を追加することなく、図２のような断面構造を有するヒューズが実現できる。この方法で、同層の配線１０ｃを形成することもできる。こうすれば、配線には本来、吸収層７は不要であるが、ヒューズと配線を同じプロセスで作成することになるので、工程が簡略化される。
【００４３】
なお、吸収層７の底部７ｂを側壁部７ａよりも薄くするには、（ｃ）の段階で、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）等のエッチング法をもちいて底面部を除去すればよい。また、図２や図６ではバリアメタル層９と吸収層７を異なる層として示したが、吸収層７をバリアメタル層９の条件を満足する材料（例えばＴａＮやＴｉＮなど）で形成することで、バリアメタル層９を省くことも可能である。
【００４４】
メタル部材へ入射したレーザー光のエネルギー吸収分布は、特開平１１−２９７８３５号公報に示されているように、メタル部材の長手方向と照射する電場の方向との関係により大きく影響される。メタル部材６の長手方向に平行な成分の電場ベクトルを有するレーザー光を用いた場合、レーザー光の吸収はメタル部材６の表面と上部エッジ部分に集中する（図７（ａ）参照）。一方、メタル部材の長手方向に垂直な成分の電場ベクトルを有するレーザー光を用いた場合、表面と上部エッジだけでなく側面と下部エッジに吸収が分散する（図７（ｂ）参照）。
【００４５】
このことは、図１１（ｂ）に示すように、メタル部材３の上面にバリアメタル部材９ａが位置している場合は問題にならなかったが、メタル部材６では、バリアメタル層９がヒューズ表面ではなく側壁部及び底部に位置しているため、レーザー光の電場ベクトルを制御してブローを行うことが重要になる。すなわち、ヒューズを確実にレーザーブローするためには、少なくともヒューズの長手方向に垂直な成分の電場ベクトルを有するレーザー光を用いてブローを行うようレーザー光の電場ベクトルを制御することが有効である。
【００４６】
ヒューズ溶断に用いるレーザー光の電場ベクトルを制御することで吸収層７の側壁部７ａに効果的にエネルギーを集中できることを説明したが、実際には吸収層７の側壁部７ａは均一に加熱されるのではなく、図８に示すように吸収分布が存在する。
【００４７】
図８においてレーザー光の吸収が高い領域８は半円で示されている。この分布は使用するレーザー光の波長に依存したものであり、エネルギーの吸収効率の高い領域はヒューズ上部エッジを起点とし半波長の整数倍ごとに現れる。これは、図９に示されるように、光のエネルギー密度（実線）は、半波長ごとにピークが存在することと対応している。同図で、点線は参考のために示した振幅と位相の関係を表している。
【００４８】
従って、吸収層７の高さ（深さ）を半波長の整数倍近辺に制御することで、メタル部材６の膜厚が厚くなっても確実にヒューズ下層部分にレーザー光によるエネルギーを加えることが可能となり、レーザーブローの際のヒューズ底部分での切れ残りを抑制できる。吸収層７の高さは、図９に示すように、エネルギー値が最大エネルギー値の７０％以上の領域になる領域、レーザー光の半波長に言い換えると半波長の±３７％以内であることが望ましい。
【００４９】
以上のことを数式を使って表現すると、望ましい吸収層７の高さ（深さ）の範囲は次式で示される。
ｍλ／２−０．３７（λ／２）〜ｍλ／２＋０．３７（λ／２）
ここで、ｍは１以上の整数、λはレーザの波長である。ただし、波長λは吸収層７を囲む媒質の中における波長である。例えば、使用するレーザの波長が１．０４７μｍの場合、層間絶縁膜２（屈折率：１．４５）の中では、この波長は０．７２μｍに相当する。
【００５０】
図１０はヒューズに一定のエネルギーのレーザーを照射する際に、吸収層７に吸収されるレーザーのエネルギーを膜厚で規格化した値を示したものである。単位膜厚あたりに吸収されるレーザーエネルギーは、膜厚の増加に伴って周期的に変動し、図８で説明したようにエネルギー吸収効率の高いピークが半波長の整数倍ごとに現れる。このため、同一のエネルギーをヒューズに照射しても、上記条件式を満足するようにヒューズの膜厚を設計することによって、レーザーがヒューズに与えるエネルギーの効率は最大で１０％近く上昇する。ピークの高さは整数ｍが増えるに従って減少している（溶断しにくくなる）。
【００５１】
また図１０は、エネルギー効率にピークが現れる膜厚はレーザーの波長に依存することを示している。波長１．０μｍのレーザーを用いることで、同一膜厚のヒューズを波長１．３μｍ台のレーザを用いるよりも、より低エネルギーで溶断できることも解かる。
【００５２】
図１１は、ヒューズの高さと吸収層７に吸収される全レーザエネルギーの関係を表している。整数ｍが大きいほど、吸収層７に吸収される全エネルギーは増加することが解かる。しかも整数ｍが大きいほど配線抵抗が減少するため、信号のＲＣ遅延を少なくするうえでは、整数ｍは２以上が好ましい。ところが、整数ｍが増えるに従って吸収層７とメタル部材６の容積が増加し、図１０に示されるようにピークの高さが減少するため、レーザブローを失敗する可能性が高くなる。レーザブローの確実性を確保する上では整数ｍは３以下であることが好ましい。このため配線の低抵抗化とレーザブローの確実性を同時に考慮すると、整数ｍは２または３が最も望ましい。配線がさらに厚膜化するのであれば、ヒューズ領域の膜厚のみを、前記条件下で、同一層内に設けられる配線部分の膜厚よりも薄膜化することで、レーザブローの確実性を優先させることも考えられる。
【００５３】
なお、チップでは、アナログ回路やメモリ回路などの回路ブロック間を接続するためにチップ上層部に設けられるグローバル配線と、素子間を接続するために設けられるローカル配線の２種類が存在する。ローカル配線ではスケーリングによりＲＣ遅延を低減でき高周波数化を図れるが、グローバル配線ではチップ全体の面積が増加するために単純にシュリンクを行うと、世代が進むほど抵抗値が増加し、ＲＣ遅延が増大する。このため半導体集積化装置の高速化を図るうえで、グローバル配線の低抵抗化が特に緊急の課題となっている。
【００５４】
グローバル配線の抵抗を下げるための方法のひとつは配線の断面積を広げることである。ある一定の集積度を保持したうえで配線の断面積を拡大すると、配線の膜厚が増加する。仮にチップの拡大率を０％に抑えたとしても、グローバル配線は１．０μｍよりも厚くなる。本発明によれば、このような厚膜化したグローバル配線におけるヒューズに対しても、対応できる。
【００５５】
なお、図１２に示すように、ヒューズの底にパシベーション膜４よりも高い屈折率を有する高屈折率層１１（パシベーション膜４が酸化珪素の場合、例えばＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜など）を形成してもよい。この高屈折率層１１は必ずしも吸収層７の底部７ｂ（底部７ｂが無い場合はバリアメタル層９の底部）と接触している必要はない。レーザーブローのために照射したレーザー光の一部がパシベーション膜４で反射され再度、メタル部材６および吸収層７に入射することになるので、エネルギーの利用効率が高まる。その結果、シリコン基板１や隣接するヒューズ等の周辺部への影響の少ないレーザーブローが可能となる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明における半導体集積回路は、半導体基板の主面側に形成された配線部材と、配線部材に接続されしかも所定の厚さを有する溶断性部材と、溶断性部材の底面と側面を被覆する光吸収部材と、配線部材、溶断性部材および光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、光吸収部材の複素誘電率は、溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有することにより、溶断性部材をレーザーブローすることが容易になる。
【００５７】
また、配線部材は、溶断性部材と同じく底面と側面を被覆する光吸収部材を有していることにより、配線部材と溶断性部材の作製が容易に行える。
【００５８】
また、溶断性部材は銅を主成分とする金属から構成されていることにより、溶断性部材の低抵抗化がはかれる。
【００５９】
また、光吸収部材は窒化タンタルまたは窒化チタンを有することにより、バリア部材を省くことが出来きる。
【００６０】
また、溶断性部材の厚さは、この溶断性部材と同層に形成されている配線部材の厚さよりも薄いことにより、配線部材が厚膜化しても溶断性部材を容易にレーザーブローすることが出来る。
【００６１】
また、本発明における半導体集積回路は、半導体基板の主面側に形成された配線部材と、配線部材に接続されしかも所定の厚さを有する溶断性部材と、溶断性部材の底面と側面を被覆するバリア部材と、溶断性部材を被覆するバリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材と、配線部材、溶断性部材、バリア部材および光吸収部材を埋設する絶縁部材とを備え、光吸収部材の複素誘電率は、溶断性部材と比較して、実数項の絶対値が小さくかつ虚数項が大きい値を有することにより、溶断性部材をレーザーブローすることが容易になる。
【００６２】
また、配線部材は、溶断性部材と同じく、底面と側面を被覆するバリア部材と、バリア部材の少なくとも側面部分を被覆する光吸収部材を有していることにより配線部材、溶断性部材および光吸収部材の作製が容易に行える。
【００６３】
また、溶断性部材は銅を主成分とする金属から構成されていることにより、溶断性部材の低抵抗化をはかれる。
【００６４】
また、光吸収部材は窒化タンタル、窒化タングステンまたは窒化チタンを有することにより、溶断性部材をレーザーブローすることが容易になる。
【００６５】
また、光吸収部材の厚さは、溶断性部材の溶断に用いられる光が最大吸収効率を示す厚さの５０％以上、３００％以下であることにより溶断性部材をレーザーブローすることがより容易になる。
【００６６】
また、光吸収部材の高さは、溶断性部材の溶断に用いられる光の半波長の整数倍を中心にして光の半波長のプラスマイナス３７％以内であることにより溶断性部材をレーザーブローすることがさらに容易になる。
【００６７】
また、絶縁部材は、溶断性部材とほぼ同じ高さまで形成されている第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜を被覆する第２の絶縁膜を有していることにより、ダマシン法により溶断性部材を形成できる。
【００６８】
また、溶断性部材の底面よりも主面側に第２の絶縁膜よりも高屈折率を有する反射膜層が形成されていることにより溶断性部材をレーザーブローすることがより容易になる。
【００６９】
また、バリア部材は窒化タンタルまたは窒化チタンを有することにより溶断性部材と絶縁部材の反応を抑制することが出来る。
【００７０】
また、溶断性部材の厚さは、この溶断性部材と同層に形成されている配線部材の厚さよりも薄いことにより、配線部材が厚膜化しても溶断性部材を容易にレーザーブローすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかわるヒューズの全体的な構成を説明するための図で、断面図（ａ）と真上からみた図（ｂ）である。
【図２】本発明にかかわるヒューズの構成を説明するための断面図である。
【図３】吸収層に使用できる材料の複素屈折率と複素誘電率の値を示す表である。
【図４】波長１０４７ｎｍ（１．０４７μｍ）のレーザー光に対する、タンタル窒化物の吸収率と反射率の関係を説明するための図である。
【図５】各種材料の光吸収効率最大膜厚（ｎｍ）と波長の関係を説明するための図である。
【図６】本発明にかかわるヒューズの作成方法を説明するための図である。
【図７】レーザー光の電場ベクトルの方向とエネルギーの吸収の関係を説明するための図で、メタル部材の長手方向に電場ベクトルが平行なレーザー光が入射する場合（ａ）と垂直なレーザー光が入射する場合（ｂ）である。
【図８】吸収層にレーザー光が入射した際に生じるエネルギーの吸収分布を説明するための図である。
【図９】光の振幅とエネルギーの関係を示した図である。
【図１０】吸収層に吸収されるレーザ光のエネルギーの割合とヒューズの膜厚の関係を説明するための図で、エネルギーはヒューズの膜厚で規格化されている。
【図１１】吸収層に吸収されるレーザ光のエネルギーの割合とヒューズの膜厚の関係を説明するための図で、エネルギーは吸収層に吸収される全エネルギーを表している。
【図１２】ヒューズの下に高屈折率層を設けた半導体集積回路を説明するための図である。
【図１３】従来のヒューズの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１　シリコン基板、　２　層間絶縁膜、　３　メタル部材、　　４　パシベーション膜、　５　レーザー光、　６　メタル部材、　６ａ、６ｂ　プラグ、　７吸収層、　７ａ　側壁部、　７ｂ　底部、８　レーザー光の吸収が高い領域、　９　バリアメタル層、　１０ａ〜１０ｃ　配線、　１１　高屈折率層。
【図１】
2004096064.tif 000003
【図２】
2004096064.tif 000004
【図３】
2004096064.tif 000005
【図４】
2004096064.tif 000006
【図５】
2004096064.tif 000007
【図６】
2004096064.tif 000008
【図７】
2004096064.tif 000009
【図８】
2004096064.tif 000010
【図９】
2004096064.tif 000011
【図１０】
2004096064.tif 000012
【図１１】
2004096064.tif 000013
【図１２】
2004096064.tif 000014
【図１３】
2004096064.tif 000015