(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のヒューズと複数個のプローブ・パッドとを備えた金属相互接続体層を半導体ボディの上に作成する段階と、
複数個の前記ヒューズのコーナの上に厚さが１５００オングストローム迄の範囲内にある第１酸化物層を前記金属相互接続体層の上に沈着する段階と、
前記第１酸化物層と複数個の前記プローブ・パッドとの上に第２酸化物層を整合して沈着する段階と、
少なくとも前記第２酸化物層の中にひび割れを作成するために複数個の前記ヒューズの選定された部分組に向けてレーザ・パルスを照射する段階と、
ヒューズの選定された前記部分組を除去するために湿式エッチングを行う段階と、
を有する集積回路を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体的に言えば、半導体処理工程の分野に関する。さらに詳細に言えば、本発明は金属ヒューズの処理工程に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
集積回路によっては、歩留まりを高めるために、選択することができるまた別の相互接続路が作成される。例えばＳＲＡＭ回路では、最終の相互接続レベルが作成された後、デバイスの機能度が計測される。欠陥のある相互接続路は切断され、そしてそれに代わるまた別の相互接続路によって置き換えられる。欠陥のある相互接続路を切断することは、ヒューズを「破断」することによって行われる。この処理工程の期間中、除去することが必要であるヒューズに大きなパワーのレーザが照射される。その結果、大きなパワーのレーザ・パルスによってヒューズの大部分が蒸発する。その後、湿式エッチングを行うことによって、破断されたヒューズ接続線路の残っているすべてのヒューズ材料と破断工程の期間中にヒューズ材料から表面の上に再沈着したものとが除去される。
【０００３】
図１Ａ〜図１Ｄは、１つの先行技術によるヒューズ処理工程を示した図である。頂部金属相互接続体層を用いて、ヒューズ３０のようなヒューズとプローブ・パッド４０のようなプローブ・パッドとの両方が作成される。頂部金属相互接続体は、上側にＴｉＮの障壁層４４を備えたアルミニウムで構成される。高密度プラズマ（ＨＤＰ（high density plasma））処理工程を用いて、厚さが８０００オングストロームの酸化物５２が沈着される。図１Ａに示されているように、レジストのパターン体５４が作成されて、ヒューズとプローブ・パッドとの両方の上の酸化物５２の領域が露出される。図１Ｂに示されているように、１回のエッチングを行うことによって、ヒューズ３０とプローブ・パッド４０とが露出される。酸化物とＴｉＮとの両方をエッチングするエッチング化学作用が用いられる。ウエハにわたって必要なすべての面積領域が清浄化されことが確実に得るのに必要なエッチングおよび過剰エッチングの結果、ヒューズ接続体３０が分解する。
【０００４】
その後、欠陥のある回路を固定するのにどのヒューズ接続体を破断するべきであるかを決定するために、この回路が探査される。
【０００５】
次に、図１Ｃに示されているように、厚さが３０００オングストロームの整合した酸化物層５６がこの構造体の上に沈着される。層５６は露出したヒューズ３０を完全に被覆し、およびプローブ・パッド４０の露出したアルミニウムに対して保護を提供する。その後、除去することが必要であるヒューズに向けて、レーザ・パルスの照射が行われる。図１Ｄに示されているように、ヒューズ３０はその最も弱い点においてひび割れするまたは破壊する。次に、湿式エッチングが行われて、破壊されたヒューズおよび屑の残っているすべての残骸が洗い流され、および整合した酸化物の中のひび割れを通してなお取り付いている可能性のあるヒューズ接続体を溶解される。
【０００６】
不幸なことに、正しくひび割れしないで破断したヒューズは、なお必要である隣接するヒューズに危険を及ぼすことがある。その結果、この処理工程は劣化したヒューズをもたらすことがあり、またはヒューズを失うことさえある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明により、頂部相互接続体の上にさらに薄い（例えば、厚さ６０００オングストロームの）酸化物を用いた金属ヒューズ処理工程が得られる。ヒューズの上側コーナでは酸化物が薄いために、レーザ・パルスの照射の期間中にこの酸化物はヒューズの上でひび割れを生ずる。その後、湿式エッチングが行われて、露出したヒューズが溶解される。
【０００８】
本発明の１つの利点は、ヒューズの過剰エッチングを避けることによって、歩留まりが改良された金属ヒューズ処理工程が得られることである。
【０００９】
添付図面を参照しての下記説明により、当業者はこの利点およびその他の利点を容易に理解することができるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
アルミニウムの頂部相互接続体のための結合ヒューズ・エッチおよびプローブ・パッド開口のための結合処理工程に関連して本発明を説明する。当業者には容易に分かるように、本発明は他のヒューズ処理工程に応用することができる。
【００１１】
本発明は、頂部相互接続体の上に薄い酸化物を用いる。薄い酸化物が原因となって、ヒューズの上側コーナに弱い点ができることがある。これらの弱い点は、レーザ・パルスが加えられた時にひび割れを起こし、そして破壊することがある。その時、ヒューズは全面的にまたはひび割れを通してのいずれかで湿式エッチングにさらされ、それによりヒューズが除去される。この処理工程を用いる時、最小デザイン・ルール・スペーシングが用いられる時でも、隣接するヒューズを危険にさらすことなくヒューズを除去することができる。
【００１２】
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の１つの実施例に従うヒューズ・エッチングおよびプローブ・パッド開口処理工程を示した図である。半導体ボディ１００には、頂部金属相互接続体１０２を通して処理が行われる。半導体ボディ１００は、トランジスタや分離構造体およびその中におよび／またはその上に作成されたコンデンサのような他の素子を備えたシリコン基板であるのが典型的な場合である。多重の金属相互接続体層は、典型的には、基板の上に作成される。金属相互接続体１０２は最も上の相互接続体層である。金属相互接続体１０２は、適切な上側障壁層と適切な下側障壁層とを備えたアルミニウムのような金属で構成される。適切な障壁体の例としてはＴｉ、ＴｉＮ、ＴｉとＴｉＮとの組み合わせ、およびＴａＮが含まれる。好ましい実施例では、金属相互接続体１０２はＴｉＮの上側障壁層を備えたアルミニウムで構成される。
【００１３】
金属相互接続体１０２を用いて、種々のヒューズ１０４およびプローブ・パッド１０６を作成することができる。ヒューズは、歩留まりを高くするために用いられる。例えば、ＳＲＡＭ回路では、最終の相互接続のレベルが作成された後、デバイスの機能度が計測される。この機能度を決定するために、プローブ・パッド１０６を用いてデバイスと通信を行う。欠陥のある相互接続路は、ヒューズを破断（除去）することによって切断される。この欠陥のある相互接続路はそれに代わるまた別の相互接続路でもって後で置き換えられる。
【００１４】
ヒューズのまた別の利用は、個別のダイを識別することである。欠陥のある経路をなくするのではなくダイＩＤを作成するために、選定されたヒューズが破断される。ダイＩＤは個別のダイを追跡しそして後で識別するために用いられる。破断されたこれらのヒューズは、それに代わるまた別の相互接続路でもって後で置き換えられない。
【００１５】
頂部相互接続体１０２の上に酸化物層１０８が作成される。酸化物層１０８は、ヒューズ１０４のコーナがわずかに被覆されるまたはわずかに露出されるような厚さに沈着される。ヒューズのコーナの上の酸化物１０８の厚さは、０オングストロームないし１５００オングストロームの範囲内にある。１つの例として、厚さが５４００オングストローム（１２５オングストロームＴｉ＋５０００オングストロームＡｌＣｕ＋２７５オングストロームＴｉＮ）の頂部相互接続体に対して、厚さが６０００オングストロームの酸化物層１０８を用いることができる。同じ高さの相互接続体に対して先行技術では、約８０００オングストロームのもっと厚い酸化物が用いられていた。
【００１６】
好ましい実施例では、酸化物層１０８を作成するためにＨＤＰ処理工程が用いられる。ＨＤＰ処理工程は、ヒューズ１０６の上に「頂部帽子」部分を作成する効果を有する。この「頂部帽子」は、ＨＤＰ処理工程の同時の沈着成分とエッチング成分との結果として作成される。ＨＤＰ処理工程を用いることにより、ヒューズの中央の上よりもコーナにおいて薄い材料が作成されるという利点が付加して得られる。コーナにおけるこの薄い材料によって従来の弱点が得られ、したがってレーザ・パルスの期間中に破壊される点をその属性からさらによく予測することができる。
【００１７】
図２Ａに示されているように、酸化物層１０８の上にパターン体１１０が作成される。パターン体１１０は、フォトレジストのパターン体であるのが典型的な場合である。パターン体１１０は、プローブ・パッド１０６が配置されている場所を除いた酸化物層１０８を被覆する。ヒューズ１０４はパターン体１１０によって被覆される。このことは、プローブ・パッドとヒューズとの両方が露出される先行技術の場合と異なる。
【００１８】
図２Ｂに示されているように、パターン体１１０を用いて、プローブ・パッド１０６の上の酸化物層１０８の露出した部分が除去される。好ましい実施例では、酸化物とＴｉＮとの両方をエッチングすることができるエッチング化学作用が用いられる。このエッチングは酸化物１０８を清浄化し、そして図２Ｃに示されているように、頂部相互接続体１０２の上側障壁体をまた除去するまでエッチングが継続される。酸化物と上側障壁層材料とにエッチングを行うための適切なエッチング剤またはエッチング剤の適切な組合わせは、当業者にはよく知られている。その後、パターン体１１０が除去される。
【００１９】
この時点において、デバイスの機能度を決定するためにプローブ・パッド１０６を用いてデバイスを探査することが行われる。欠陥路の位置が定められ、そしてそれに付随するヒューズ１０４が識別される。これらの付随するヒューズ１０４は、「破断」または除去されるヒューズである。
【００２０】
本発明のまた別の実施例では、ＨＤＰ酸化物沈着段階の前に、ウエハを探査することにより、どのヒューズを破断すべきであるかを決定する。このことにより、このパターン作成段階およびエッチング段階を省略することができる。１つのマスキング段階を省略することができることにより、コストの節約が得られる。これは好ましい実施例ではない。それは、露出された金属を用いて探査を行うことは、その探査工程によって生ずる粒子のために歩留まりが低下することが分かっているからである。
【００２１】
図２Ｄに示されているように、整合した酸化物層１１２がこの構造体の上に沈着される。整合した酸化物層１１２は、プローブ・パッドをヒューズ・エッチング処理工程から保護するために用いられる。除去されることが予定されていないヒューズはまた、整合した酸化物１１２によって保護される。ヒューズのコーナが酸化物１０８によって露出される時、このことは重要である。整合した酸化物層１１２に対して用いることができる厚さは、約８００オングストロームないし１２００オングストロームである。プラズマで増強されたテトラエチルオキシシラン（ＰＥＴＥＯＳ）処理工程を用いて、整合した酸化物層１１２を配置することができる。
【００２２】
整合した酸化物層１１２が沈着された後、除去されるべきヒューズ１０４に対してレーザ・パルス１１４が照射される。レーザ・パルス１１４の照射のために、最も弱い点においてひび割れが生ずる。酸化物層１０８を作成するためにＨＤＰ処理工程が用いられる時、この最も弱い点は上側コーナであるのが典型的な場合である。典型的には上側コーナのひび割れが原因となって、図２Ｅに示されているように、ヒューズ１０４の上の酸化物層１０８および１１２の部分が破壊される。
【００２３】
それとは対照的に、先行技術の処理工程が原因となって、厚い酸化物を通してヒューズの下側コーナにひび割れが生じる。先行技術の処理工程を用いた場合、隣接するヒューズにまで広がった大きなひび割れが生ずることがあり、その結果隣接するヒューズが失われることがある。本発明の処理工程を用いた場合、破断したヒューズ位置のまわりにだけ小さなひび割れが生ずることが分かっている。したがって、隣接するヒューズを危険にさらすことなく、ヒューズに対して最小デザイン・ルール・スペーシングに従いながら本発明の処理工程を用いることができる。
【００２４】
次に、露出したヒューズを溶解しそして残骸を洗い流すために、湿式エッチングが用いられる。たとえ酸化物層１０８および１１２の部分が破壊されなくてもヒューズの上に十分なひび割れが作成され、湿式エッチングによりヒューズを溶解することができる。このための適切な湿式エッチングの化学作用は、当業者には周知である。例えば、９０秒間のサーフ（Surf）＋６６０秒間のＳＣ１＋１５秒間のＨＦのエッチング化学作用を用いることができる。
【００２５】
この後、また別の相互接続路と保護被覆体とパッケージングとを作成するために、処理工程が継続される。
【００２６】
本発明が例示された実施例を参照して説明されたが、この説明は本発明の範囲がこれらの実施例とその説明に限定されることを意味するものではない。例示された実施例を種々に変更した実施例および種々に組合わせた実施例および本発明のその他の実施例が可能であることは、前記説明を参照すれば当業者には容易に分かるであろう。したがって、本発明はこのような変更実施例またはその他の実施例をすべて包含するものと理解しなければならない。
【００２７】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）  複数個のヒューズと複数個のプローブ・パッドとを備えた金属相互接続体層を半導体ボディの上に作成する段階と、
複数個の前記ヒューズのコーナの上に厚さが１５００オングストローム迄の範囲内にある第１酸化物層を前記金属相互接続体層の上に沈着する段階と、
前記第１酸化物層と複数個の前記プローブ・パッドとの上に第２酸化物層を整合して沈着する段階と、
少なくとも前記第２酸化物層の中にひび割れを作成するために複数個の前記ヒューズの選定された部分組に向けてレーザ・パルスを照射する段階と、
ヒューズの選定された前記部分組を除去するために湿式エッチングを行う段階と、
を有する集積回路を製造する方法。
（２）  第１項記載の方法において、前記ヒューズのおのおのの中央におけるよりも前記ヒューズのおのおのの前記コーナにおいて前記第１酸化物層が薄いような高密度プラズマ（ＨＤＰ）酸化物沈着を前記第１酸化物層の沈着の前記段階が有する方法。
（３）  第１項記載の方法において、
複数個の前記ヒューズを被覆しおよび複数個の前記プローブ・パッドの上の前記第１酸化物層の部分を露出するパターンを前記第１酸化物層の上に作成する段階と、前記第２酸化物を整合して沈着する前記段階の前に前記第１酸化物層の前記露出された部分を除去する段階と、
をさらに有する方法。
（４）  第３項記載の方法において、前記第１酸化物層の前記露出された部分を除去する前記段階がまた前記プローブ・パッドの上の前記頂部相互接続体の上側障壁層を除去する方法。
（５）  第１項記載の方法において、ヒューズの選定された前記部分組の上の前記第１酸化物層および前記第２酸化物層の一部分がレーザ・パルスを照射する前記段階の期間中に破壊される方法。
（６）  第１項記載の方法において、前記第１酸化物層が約前記金属層の厚さプラス５００オングストロームの厚さを有する方法。
（７）  第１項記載の方法において、前記第２整合酸化物層が約８００オングストロームないし１２００オングストロームの厚さを有する方法。
（８）  第１項記載の方法において、前記ひび割れが前記第１酸化物層の中にまた作成される方法。
【００２８】
（９）  複数個のヒューズと複数個のプローブ・パッドとを備えた金属相互接続体層を半導体ボディの表面の上に作成する段階と、
前記半導体ボディの前記表面の上に約６０００オングストロームの厚さを有する第１酸化物層を前記金属相互接続体層と前記半導体ボディの前記表面との上に高密度プラズマ（ＨＤＰ）処理工程を用いて沈着する段階と、
複数個の前記ヒューズを被覆しおよび複数個の前記プローブ・パッドの上の前記第１酸化物層の一部分を露出するパターンを前記第１酸化物層の上に作成する段階と、
前記第１酸化物層の前記露出された部分を除去する段階と、
前記第１酸化物層と複数個の前記プローブ・パッドとの上に第２酸化物層を整合して沈着する段階と、
少なくとも前記第２酸化物層の中にひび割れを作成するために複数個の前記ヒューズの選定された部分組に向けてレーザ・パルスを照射する段階と、
ヒューズの選定された前記部分組を除去するために湿式エッチングを行う段階と、
を有する集積回路を製造する方法。
（１０）  第８項記載の方法において、前記第１酸化物層が複数個のヒューズのコーナを露出する方法。
（１１）  第８項記載の方法において、前記第１酸化物層の前記露出された部分を除去する前記段階がまた前記プローブ・パッドの上の前記頂部相互接続体の上側障壁層を除去する方法。
（１２）  第８項記載の方法において、ヒューズの選定された前記部分組の上の前記第１酸化物層および前記第２酸化物層の一部分がレーザ・パルスを照射する前記段階の期間中に破壊される方法。
（１３）  第８項記載の方法において、前記第２酸化物層が約１０００オングストロームの厚さを有する方法。
【００２９】
（１４）  頂部相互接続体１０２の上に薄い（厚さが約６０００オングストロームの）酸化物を用いた金属ヒューズ処理工程が提供される。酸化物１０８が検査のためにプローブ・パッド１０６の上から除去されるが、しかしヒューズ１０４の上からは除去されない。ヒューズ１０４の上側コーナにおいて酸化物１０８が薄いために、酸化物１０８はレーザ・パルス１１４の照射の期間中にヒューズ１０４の上でひび割れを起こす。その後、湿式エッチングを用いて露出したヒューズ１０４が溶解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術に従うヒューズ処理工程の種々の段階の横断面図であって、Ａは初期の段階の図、ＢはＡの次の段階の図、ＣはＢの次の段階の図、ＤはＣの次の段階の図。
【図２】本発明に従うヒューズ処理工程の種々の段階の横断面図であって、Ａは初期の段階の図、ＢはＡの次の段階の図、ＣはＢの次の段階の図、ＤはＣの次の段階の図、ＥはＤの次の段階の図。
【符号の説明】
１００  半導体ボディ
１０２  金属相互接続体層
１０４  ヒューズ
１０６  プローブ・パッド
１０８  第１酸化物層
１１２  第２酸化物層、整合した酸化物層
１１４  レーザ・パルス
【図１】
0004118044.tif 000002
【図２】
0004118044.tif 000003