(57)【要約】【課題】本発明は、集積回路装置を形成するための製造方法および対応する集積回路装置を提供する。【解決手段】集積回路装置を形成するための製造方法は、基板上に第１レベルを形成するステップと、第１レベル上に第２レベルを形成するステップと、第２レベル上にキャップ層を形成するステップであって、キャップ層が第２レベルの第１領域を被覆し、第２領域を被覆せずに残すステップと、第１領域の第１コンタクトホールと第２領域の第２コンタクトホールとを同時にエッチングするステップであって、エッチングは第２領域のキャップ層に対して選択的であり、第１領域のより深くまで進行するステップとを備える。【選択図】図２Ｄ
2009124137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路装置を形成するための製造方法であって、
基板上に第１レベルを形成するステップと、
前記第１レベル上に第２レベルを形成するステップと、
前記第２レベル上にキャップ層を形成するステップであって、前記キャップ層が前記第２レベルの第１領域を被覆し、第２領域を被覆せずに残すステップと、
前記第１領域の第１コンタクトホールと前記第２領域の第２コンタクトホールとを同時にエッチングするステップであって、前記エッチングは前記第２領域内で前記キャップ層に対して選択的であり、前記第１領域内でより深いレベルにまで進行するステップと
を備える方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、
前記第１レベルがヒューズからなるヒューズ領域を含む金属レベルであり、
前記第２レベルが接点パッドからなるパッド領域を含む金属レベルである製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法において、
前記キャップ層が、前記ヒューズ領域及び前記パッド領域に堆積され、
その後、前記ヒューズ領域から少なくとも部分的に除去される製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の製造方法において、
前記パッド領域のパッド上に前記キャップ層が選択的に成長される製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の製造方法は、更に
前記パッドから前記キャップ層の少なくとも一部を選択的に除去するステップを備える製造方法。
【請求項６】
請求項２記載の製造方法において、
第２絶縁層内に埋め込まれたＣｕ含有材料からなるパッドを含む別のＣｕダマシン層として、前記第２金属レベルが形成される製造方法。
【請求項７】
請求項２記載の製造方法において、
前記キャップ層が形成された後、前記エッチングステップの前に前記第２金属レベル上に少なくとも一つの保護層が形成される製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の製造方法において、
前記キャップ層が、炭化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の製造方法において、
前記キャップ層が、ＣｏＷＰ及びＮｉＰｄＡｕからなる群より選択される製造方法。
【請求項１０】
請求項１記載の製造方法において、
前記第１および第２レベルが構造化された導電体を含む金属レベルであり、
前記キャップ層が前記第２領域の少なくとも一つの導電体を被覆する製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の製造方法において、
前記キャップ層が、前記第１領域及び前記第２領域に堆積され、
その後、前記第１領域から少なくとも部分的に除去される製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の製造方法において、
第１絶縁層内に埋め込まれたＣｕ構成材料からなるヒューズを含むダマシン層として、前記第１レベルが形成される製造方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の製造方法において、
第２絶縁層内に埋め込まれたＣｕ構成材料からなるパッドを含むダマシン層として、前記第２レベルが形成される製造方法。
【請求項１４】
集積回路装置であって、
基板上に設けられ、ヒューズを有するヒューズ領域を含む第１金属レベルと、
前記第１金属レベル上に設けられ、接点パッドを有するパッド領域を含む第２金属レベルと、
前記第２金属レベル上に設けられ、前記パッド領域を被覆すると共に、前記ヒューズ領域を被覆せずに残すキャップ層と、
前記ヒューズ領域の第１コンタクトホールと、前記パッド領域の第２コンタクトホールとを備え、
前記第２コンタクトホールが前記パッド領域の前記キャップ層にまで延び、
前記第１コンタクトホールが前記ヒューズ領域でより深くにまで延びている集積回路装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の集積回路装置において、
前記第１金属レベルが、第１絶縁層内に埋め込まれたＣｕ含有材料からなるヒューズを含むＣｕダマシン層である集積回路装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の集積回路装置において、
前記第２金属レベルが、第２絶縁層内に埋め込まれたＣｕ含有材料からなるパッドを含む別のＣｕダマシン層である集積回路装置。
【請求項１７】
請求項１４記載の集積回路装置において、
前記第１金属レベル上に別のキャップ層が配置されている集積回路装置。
【請求項１８】
請求項１４記載の集積回路装置において、
前記キャップ層が、炭化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される集積回路装置。
【請求項１９】
請求項１４記載の集積回路装置において、
前記パッドのキャップ層が、ＣｏＷＰ及びＮｉＰｄＡｕからなる群より選択される集積回路装置。
【請求項２０】
集積回路装置であって、
基板上の第１レベルと、
前記第１レベル上の第２レベルと、
前記第２レベル上に設けられ、前記第２レベルの第１領域を被覆し、第２領域を被覆せずに残すキャップ層と、
前記第１領域の第１コンタクトホールと、前記第２領域の第２コンタクトホールとを備え、
前記第２コンタクトホールが前記第２領域の前記キャップ層にまで延び、
前記第１コンタクトホールが前記第１領域でより深くにまで延びている集積回路装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の集積回路装置において、
前記第１及び前記第２レベルが構造化された導電体を含む金属レベルであり、
前記キャップ層が前記第２領域の少なくとも一つの導電体を被覆する集積回路装置。
【請求項２２】
請求項２１記載の集積回路装置において、
前記第１レベルが、第１絶縁層内に埋め込まれたヒューズを含むＣｕダマシン層である集積回路装置。
【請求項２３】
請求項２１記載の集積回路装置において、
前記第２レベルが、第２絶縁層内に埋め込まれたパッドを含む別のＣｕダマシン層である集積回路装置。
【請求項２４】
請求項２０記載の集積回路装置において、
前記キャップ層が、炭化シリコンおよび窒化シリコンからなる群より選択される集積回路装置。
【請求項２５】
請求項２０記載の集積回路装置において、
前記パッドのキャップ層が、ＣｏＷＰ及びＮｉＰｄＡｕからなる群より選択される集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置を形成するための製造方法および対応する集積回路装置に関する。原理上は、任意の集積回路装置に適用可能であるが、次の発明および内在する問題は、シリコン技術の集積メモリ回路に関して説明される。
【背景技術】
【０００２】
現在のメモリ回路は、通常は、余分な素子を提供するためにヒューズを備える。ヒューズは、例えば、レーザーエネルギーの照射によって余分な素子を活性化するために用いられる。ヒューズは、接点パッドの金属レベルよりも低いプロセスレベルに配置することができる。ヒューズレベル及び接点パッドの金属レベルの両方に対して、製造プロセス中にコンタクトホールが形成される。
【０００３】
ヒューズ窓とパッドに対して、コンタクトホールを同時に開口することが試みられている。ヒューズがパッドの金属レベルよりも一つ低い層の金属レベルに配置されている場合、このような同時エッチングステップは、エッチ停止部として金属パッドを用いる。
【０００４】
銅含有材料または銅からなるパッドの場合、同時エッチングステップは、露出した銅のパッドに腐食をもたらす虞がある。さらに、銅ダマシン層は、通常は、銅の拡散を防止し、信頼性のために必要なエレクトロマイグレーションおよびストレスマイグレーション性能を実現するために、キャップ層（上部バリア）を有している。例えば、窒化シリコンまたは炭化シリコン膜が、キャップ層材料として用いられる。
【特許文献１】米国特許公開第２００７／０２５４４７０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒューズ窓および接点パッドを開口するエッチングステップは、パッド腐食の問題を伴わずに同時に実行できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の様々な形態は、独立請求項１、１４、２０に各々列挙されている。
別の形態は、各従属請求項に列挙されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図中の同じ部材番号は、同等な構成要素又は機能的に同等な構成要素を示す。
図１Ａ〜図Ｅは、本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図である。
【０００８】
図１Ａにおいて、部材番号１は、例えば、集積回路（図示せず）を含むウェハなどの集積回路基板を示す。第１金属レベルＭ１では、銅または銅を含む材料（例えば、ＡｌＣｕ）、特に、銅リッチな材料からなるヒューズＦ１、Ｆ２、Ｆ３は、第１絶縁層Ｉ１、例えば、酸化シリコン層内に埋め込まれている。第１金属レベルＭ１は、ダマシンプロセスによって形成される。銅ダマシンプロセスは、本技術分野ではよく知られており、ここで詳しく説明する必要はない。
【０００９】
ヒューズＦ１、Ｆ２、Ｆ３は、集積回路装置のヒューズ領域ＦＵ内に形成されている。第１金属レベルＭ１上には、炭化シリコンまたは窒化シリコンからなる選択的な第１キャップ層Ｃ１が堆積されている。
【００１０】
第１保護層Ｃ１上には、銅ダマシン技術により、第２金属レベルＭ２が形成されている。第２金属レベルＭ２は、パッド領域ＰＡにおいて、第２絶縁層Ｉ２、例えば、別の酸化シリコン層内に埋め込まれた銅含有材料または銅構成材料、特に銅リッチ材料からなる接点パッドＰ１を備えている。パッドは、金属レベルＭ１および／または他のレベル内の配線ライン（図示せず）に接続されている。
【００１１】
レベルＭ１、Ｍ２の間には、他の金属レベルを形成することもできる。
第２金属レベルＭ２の製造後、第２金属レベルＭ２上に第２キャップ層Ｃ２が堆積される。第２キャップ層Ｃ２は、炭化シリコンまたは窒化シリコンを備えてもよい。これにより、図１Ｂに示すプロセス状態がもたらされる。
【００１２】
図１Ｂを参照すると、第２キャップ層Ｃ２上に第１フォトレジストマスクが形成され、ヒューズ領域ＦＵに窓Ｏを含むようにする。窓Ｏは、ヒューズ領域ＦＵ内のヒューズＦ１、Ｆ２、Ｆ３上から第２キャップ層Ｃ２を除去可能にするように配置される。
【００１３】
窓Ｏ内の第２キャップ層Ｃ２の露出部を除去するための対応するエッチングステップ後、第１フォトレジストマスクＰＲ１が除去され、ヒューズ領域ＦＵとパッド領域ＰＡ上に第１保護層Ｓ１（酸化シリコンを含むことができる）と第２保護層Ｓ２（窒化シリコンを含むことができる）とが堆積される。これにより、図１Ｃに示すプロセス状態がもたらされる。
【００１４】
図１Ｄに示すように、第２保護層Ｓ２上には、両開口部Ｏ１，Ｏ２を示すように、第２フォトレジストマスクＰＲ２が形成される。開口部Ｏ１は、ヒューズ領域にエッチングされる第１コンタクトホールＣＬ１を形成する一方、開口部Ｏ２は、パッド領域にエッチングされる第２コンタクトホールＣＬ２を形成する。
【００１５】
第２フォトレジスト層ＰＲ２をマスクとして使用し、これらのコンタクトホールＣＬ１、ＣＬ２を形成するために、第２キャップ層Ｃ２の材料に対して窒化物および酸化物の選択的エッチングが行われる。
【００１６】
従って、エッチングステップは、ヒューズ領域ＦＵに第１コンタクトホールＣＬ１と、パッド領域ＰＡに第２コンタクトホールＣＬ２とを同時にエッチングする。しかしながら、パッド領域ＰＡのエッチングは、第２キャップ層Ｃ２上で停止され、ヒューズ領域ＦＵのエッチングはより深いレベルにまで進行し、酸化シリコンからなる第２絶縁層Ｉ２の所定の残存深さにおいて停止される。これは、エッチング時間を制御することによって実現できる。第１コンタクトホールＣＬ１内の第２絶縁層Ｉ２の残存深さは、ヒューズＦ１、Ｆ２、Ｆ３を破断する照射手順に従って決定される。
【００１７】
最後に、図１Ｅに示すように、第２コンタクトホールＣＬ２から第２キャップ層Ｃ２を少なくとも部分的に除去して、パッド領域ＰＡの接点パッドＰ１を露出させるために、別のエッチングステップが行われる。
【００１８】
上記の記述から明らかなように、第１実施形態は、ヒューズ領域ＦＵに第１コンタクトホールＣＬ１を開口するエッチングステップを含む。第１コンタクトホールＣＬ１は、第２キャップ層Ｃ２に対して位置合わせされた状態に保たれている。同時に、銅含有材料からなる接点パッドＰ１は、キャップ層Ｃ２によって保護されている。
【００１９】
場合によっては、図１Ｆに示すように、接点パッドＰ１上に、例えば、ＣｏＷＰまたはＮｉＰｄＡｕからなる第３キャップ層Ｃ３を選択的に形成することができる。
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第２実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図である。
【００２０】
図２Ａを参照すると、第２実施形態は、第２金属レベルＭ２の形成後に開始する。ここで、例えば、ＣｏＷＰまたはＮｉＰｄＡｕからなる第２キャップ層Ｃ２’は、構造の全体に亘って堆積されないが、銅含有材料または銅構成材料、特に、銅リッチ材料からなる接点パッドＰ１上において排他的、選択的に形成される。
【００２１】
図２Ｂに示すように、第１保護層Ｓ１（酸化シリコンを含むことができる）、及び第２保護層Ｓ２（窒化シリコンを含むことができる）は、ヒューズ領域ＦＵ及びパッド領域ＰＡの構造全体に亘って形成される。
【００２２】
その後、図２Ｃに示すように、第２保護層Ｓ２上には、開口部Ｏ１、Ｏ２を有する第２フォトレジスト層ＰＲ２が形成される。上記のように、開口部Ｏ１は、ヒューズ領域ＦＵの第１コンタクトホールＣＬ１に対応し、開口部Ｏ２は、パッド領域ＰＡの第２コンタクトホールＣＬ２に対応する。
【００２３】
第１および第２コンタクトホールＣＬ１、ＣＬ２のエッチングは、第１実施形態と同様に同時に行われ、特に、パッド領域ＰＡの接点パッドＰ１上に配置された第２キャップ層Ｃ２’上において停止される。ヒューズ領域ＦＵの場合、エッチングは、ヒューズＦ１、Ｆ２、Ｆ３上の第２絶縁層Ｉ２について上述したような所望の残存深さにまで進行する。
【００２４】
第１実施形態と比べると、第２キャップ層Ｃ２’は導電性である。従って、選択的に形成される第２キャップ層Ｃ２’は、ウェハ検査中に保護層として使用することができる。一方、第２キャップ層Ｃ２’は、図２Ｄに示すように、第２コンタクトホールＣＬ２から除去または部分的に除去することもできる。
【００２５】
第２キャップ層Ｃ２’が接点パッドＰ１上に残存している場合、ウェハプロービング後も依然として元のままであり、パッケージングまでの間、接点パッドＰ１の酸化／腐食保護を提供することができる。この場合に該当するか否かは、キャップ層の材料特性と層の厚さ、およびウェハ試験中のプロセスパラメータに依存している。第２キャップ層Ｃ２’がウェハ試験中に保持されている場合、自浄効果を備えた追加の針が要求される。
【００２６】
第２キャップ層Ｃ２’の材料は導電性であるため、窒化シリコンまたは炭化シリコンなどの一般的な誘電性キャップ材料がキャップ層材料よりも高い誘電定数を有しているとの理由により、隣接する金属ライン間の容量結合は低減される。
【００２７】
第１および第２実施形態によって、ヒューズ窓とパッド用のコンタクトホールとの同時エッチングが可能となり、プロセスの簡略化がもたらされる。
本発明について、特定の実施形態を参照しつつ記述してきたが、それらには限定されず、当業者にとって明らかな様々な形態に変更することができる。従って、本発明は、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【００２８】
特に、本発明は、上記の実施形態で言及した材料の組み合わせに限定されない。さらに、本発明は、ヒューズおよび接点パッドを用いる任意の種類の集積回路装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図１Ｄ】本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図１Ｅ】本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図１Ｆ】本発明の第１実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図２Ｃ】本発明の第２実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図２Ｄ】本発明の第２実施形態による集積回路装置の製造方法を示す概略図。
【図１Ａ】
2009124137.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2009124137.tif 000006
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
2009124137.tif 000008
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2009124137.tif 000010
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2009124137.tif 000012