专利名称：用于切割在半导体衬底上形成的导线的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过聚焦离子束扫描导线以切割在半导体衬底上形成的导线的方法和装置。
背景技术：
近年来，半导体集成电路(例如LSI)已变得高度集成化并且已提供更高的功能。当开发一种LSI时，用于很多电路的逻辑必须是正确的。特别地是，当由于逻辑错误或布线错误引起电路失效时，进行聚焦离子束处理以切割出现错误的位置的导线。存在一种技术上的需要以确保采用聚焦离子束切割导线。
采用聚焦离子束切割在半导体衬底上形成的导线的装置(FIB装置)在现有技术中是公知的。在互联网上(URL，http//www6.ibm.com/jp/chips/v5_1/mn51011.html)由IBM在1999年6月23日公开的一篇题为“使用聚焦离子束技术实现带有电路校正功能的快速设计调试(Achieving Quick DesignDebugging With Circuit Correction Function Using Focused Ion BeamTechnique)”的在线文章描述了这样一种FIB装置的实例(于2003年9月16日检索获得)。
参考图1和图2，一FIB装置采用一聚焦离子束扫描一半导体衬底1上的导线2，形成与该导线2交叉延伸的矩形的图形。扫描期间，在切割导线2时产生的杂散材料2a被放射状地散开并附着在处理部分3的壁上。这可导致导线之间意外的短路。为了防止这种短路，上述文章中描述了一种采用含卤素的气体或气体辅助刻蚀(GAE)的清洁技术。在此技术中，将含卤素的气体朝向半导体衬底的表面注入。杂散材料2a在含卤素的气体中与气体分子反应并形成挥发性产物。这减少了杂散材料2a对处理部分3的附着。
当采用FIB装置切割LSI的铝导线时，粉状的杂散材料附着在处理部分的壁上。于是，导线问的意外短路很少发生。
发明内容
然而近年来，经常采用铜作为导线的材料。当采用FIB装置切割铜导线时，杂散材料是有粘性的。因此，杂散材料可导致不希望有的短路。为防止这种短路必须进行气体辅助刻蚀。然而，当通过气体辅助刻蚀切割导线时，需要这样的实际知识，如怎样根据导线厚度、导线宽度及导线周围的状况进行气体辅助刻蚀。这增加了切割导线所需要的处理操作的数量。
本发明提供了一种确保采用少量的处理操作切割导线的方法及装置。
本发明提供了一种用于切割在半导体衬底上形成的导线的方法。该方法包括通过采用一聚焦离子束扫描该半导体衬底形成一切割部分以切割该导线；以及采用该聚焦离子束扫描该半导体衬底形成从该切割部分连续的、没有来自该导线的杂散材料的一清洁区域。
本发明的另一方案为一种用于切割在半导体衬底上形成的导线的方法。该方法包括通过采用一聚焦离子束扫描该半导体衬底形成一切割部分以切割该导线；以及形成从该切割部分连续的一冗余部分，用以防止来自该导线的杂散材料沿该切割部分连续地形成。
本发明的再一方案为一种用于切割在半导体衬底上形成的导线的方法。该方法包括根据该导线的材料设置该导线的一切割模式；通过采用一聚焦离子束扫描该半导体衬底形成一切割部分以切割该导线；以及当一预定的切割模式被设置时，通过采用该聚焦离子束扫描该半导体衬底形成从该切割部分连续的、没有来自该导线的杂散材料的一清洁区域。
本发明的又一方案为一种用于切割在半导体衬底上形成的导线的装置。该装置包括一处理器，用以通过采用一聚焦离子束扫描该半导体衬底切割导线；以及一与该处理器连接的控制器，用以控制该聚焦离子束的扫描。该控制器控制该处理器通过切割该导线形成一切割部分并形成从该切割部分连续的、没有来自该导线的杂散材料的一清洁区域。
下面结合附图对本发明原理的实例进行描述，本发明的其它方案和优点可变得更为明显。
通过参考下述优选实施例的详细说明及附图可更好地理解本发明以及本发明的目的和优点，其中图1为现有技术中处理图形的俯视图；图2为现有技术中处理图形的透视图；图3为根据本发明的优选实施例的FIB装置的示意框图；图4为在优选实施例中H形的处理图形的俯视图；图5为图4的处理图形的透视图；图6为在优选实施例中离子束的扫描方向的俯视图；图7为图6的离子束的扫描方向的透视图；图8为优选实施例中一导线切割处理的流程图；图9为电压和漏电流之间关系的曲线图；图10为在现有技术中一处理图形的俯视图；及图11为本发明的另一个实施例中另一处理图形的俯视图。
具体实施例方式
在附图中，相同的标号始终用于表示相同的元件。
现在通过参考图3至图9来论述根据本发明的优选实施例的方法和装置。
图3为聚焦离子束处理装置(FIB装置)11的示意框图，该装置切割在半导体衬底18上形成的导线。
FIB装置11包括一真空室12。该真空室12容纳一处理器，该处理器包括一离子源13、一电子系统14、一光圈15、一偏导装置16及一工作台17。在FIB装置11中，离子源13发射一离子束B1。电子系统14施加一预定的加速电压到离子束B1以聚焦该离子束B1。离子束B1当通过光圈15时被进一步聚焦。然后，偏导装置(扫描偏导装置)16使离子束B1偏转，向设于工作台17上的样品(其上形成有待切割的导线的半导体衬底18)发射离子束B1。偏导装置16根据来自FIB装置11的控制器21的扫描控制信号调整离子束B1的发射位置。
控制器21包括一控制部分22、一存储器23、一输入部分24及一输出部分25。控制部分22由公知的中央处理单元(CPU)构成，并根据存储在存储器23中的控制程序执行各种控制。除了所述控制程序之外，存储器23存储对应离子束B1的处理图形的图形数据。
使用者使用包括一操作面板(未示出)的输入部分24以产生一请求或指示。例如，使用者使用该输入部分24以使控制部分22执行一控制程序或输入各种参数。根据控制部分22提供的图形数据，该输出部分25根据相应的处理图形产生扫描控制信号并将该扫描控制信号提供给偏导装置16。偏导装置16根据该扫描控制信号调整离子束B1的扫描方向和扫描数量。以这种方式，发射该离子束B1到半导体衬底18上以切割导线。
如图4和图5所示，FIB装置11以H形的处理图形切割在半导体衬底18上形成的铜导线19。即当切割该铜导线19时，离子束B1的发射形成从上看为H形的处理部分30。该处理部分30包括在切割位置与铜导线19交叉延伸的矩形第一腔(切割部分)31，及与第一腔31垂直延伸的矩形第二腔和第三腔(冗余部分)32和33。该第二腔和第三腔32和33通过切割绝缘层区域(其中未形成铜导线19的区域)从该第一腔31连续地形成。
根据待切割的铜导线19的宽度X将每一个腔31至33的尺寸(宽度X1和X2及长度X3和X4)设置为适当的值。半导体衬底18的导线19具有一预定的深度。因此，该处理部分30的深度X5根据导线19设置。每个腔31至33具有相同的深度X5。
采用离子束B1放射状的扫描散开该导线19的杂散材料19a。因此，所述杂散材料19a附着在该处理部分30的壁上，如图4的状态所示。在此状态，H形的处理部分30包括无杂散材料19a的清洁区域32a。该清洁区域32a位于从第一腔31在相反方向延伸的第二腔32的两个壁上，以及在该第二腔32中从各个壁延伸的端壁。该处理部分30还包括无杂散材料19a的清洁区域33a。该清洁区域33a位于从第一腔31在相反方向延伸的第三腔33的两个壁上，以及在该第三腔33中从各个壁延伸的端壁。换句话说，在H形的处理部分30中，杂散材料19a附着在第一腔31的两个相对的壁上及在第二和第三腔32和33中与该第一腔31隔开的部分壁上。清洁区域32a和33a防止可能由杂散材料19a引起的电短路。
图6和图7用箭头示出了优选实施例中离子束B1的扫描方向。参考图6，FIB装置11以离子束B1扫描半导体衬底18切掉H形的处理部分30的预定深度。然后，参考图7，FIB装置11以离子束B1扫描半导体衬底18以逐渐增加切割深度直到完成该三维处理部分30。在优选实施例中，FIB装置11控制偏导装置16使得离子束B1的扫描方向平行于导线19延伸的方向。然而，这仅为离子束B1扫描方向的一个实例，其扫描方向可以垂直于图6和图7中所示的扫描方向。
图8示出了在优选实施例中导线19的切割过程的流程图。使用者操作控制器21的输入部分24(操作面板)启动控制程序。在激活该控制程序之后，使用者操作输入部分24设定参数，如表示导线19的切割模式或者导线19的切割位置的参数。根据导线19的材料(例如铜和铝)可从多个切割模式中选择切割模式。通过例如在使用者希望切割导线19的位置处，在导线19对面的两点设置切割位置。在该优选实施例中，这两点位于沿第一腔31的侧面，如图4中通过A1表示的三角形。
在步骤100中，当使用者操作输入部分24时控制部分22接收一操作信号。然后控制部分22在存储器23中暂存根据操作信号设置的数据(例如切割模式、切割位置、导线19的宽度、处理部分30的深度)。
在步骤110中，控制部分22确定已由使用者设置的切割模式。当切割模式设置为铜导线时，该控制部分22进行步骤120，当切割模式设置为其它类型的导线例如铝导线时，则进行步骤130。
在步骤120中，控制部分22从存储器23中读取对应于H形的处理图形的图形数据。例如，选择考虑到导线19的宽度或者处理部分30的深度的处理图形，并且读取对应于选择的处理图形的图形数据。然后控制部分22将图形数据和切割位置数据提供给输出部分25。输出部分25将相应于该数据的扫描控制信号提供给偏导装置16。根据该扫描控制信号，偏导装置16调整进行扫描的离子束B1。这样，FIB装置11以H形的处理图形切割铜导线19。
当切割模式设置为铝导线时，在步骤130中，控制部分22从存储器23中读取相应于矩形(图1中所示的现有技术的形状)的图形数据。该控制部分22将图形数据和切割位置数据提供给输出部分25。输出部分25将对应于该数据的扫描控制信号提供给偏导装置16。根据该扫描控制信号，偏导装置16调整进行扫描的离子束B1切割导线19。
当正在进行离子束处理以切割铜导线19时，离子束发射将加热铜导线19和附着在处理部分30壁上的被拉长(纤维化)的熔化的杂散材料19a。当该被纤维化的杂散材料19a连续连接时，在铜导线19中可能发生电短路。为了防止这种电短路，在本优选实施例中的铜导线19以H形的处理图形被切割。此外，铝是一种比铜更硬的材料。因此，当切割铝导线时，杂散材料的细小微粒被散开，并附着在处理部分30的壁上。然而，杂散材料的微粒具有很高的电阻并阻止了电短路。由此，是以现有技术的矩形的处理图形来切割铝导线的。
图9示出了当以H形的处理图形切割铜导线19时和当以现有技术的矩形的处理图形切割铜导线19时，漏电流的测量结果。为了测量处理部分30中的漏电流，在随后切割的导线之间施加一预定电压。
如在图9中所示，当以矩形的处理图形切割铜导线19时，随施加电压的增加漏电流增加。在施加几伏特的电压期间，测量的漏电流为微微安培数量级。比较当以H形的处理图形切割铜导线19时，即使增加施加电压，该漏电流也不改变并保持在一无法测出的水平。换句话说，H形的处理图形防止由杂散材料19a引起的电短路并确保铜导线19的切割。
优选实施例的FIB装置11具有如下所述的优点。
(1)离子束B1切掉一H形部分并由此形成清洁区域32a和33a，在其中杂散材料19a不会附着在处理部分30的壁上。因此，防止了由杂散材料19a引起的电短路并确保了铜导线19的切割，而不必进行需要复杂的实际知识的气体辅助刻蚀。
(2)由于不需要进行气体辅助刻蚀时需要的用于供给气体的装置，该FIB装置并不昂贵。此外，不使用特殊气体如卤素气体，这防止了通过这种气体以不希望有的形式影响环境。
(3)使用者操作控制器21的输入部分24以设置导线19的切割位置(位于第一腔31对边的两点A1)。然后，进行离子束B1的自动扫描以形成H形的处理图形。即使用者仅设置两点的位置作为导线19的切割位置，以切掉H形的处理图形。由此，使用者很容易操作用于切割导线19的设置。
(4)控制器21的存储器23存储对应于处理图形的图形数据。由此，FIB装置11使用该图形数据以H形的处理图形准确切割导线19。
(5)FIB装置11以H形的处理图形切割铜导线19，并以现有技术的矩形的形状切割铝导线。这样，以对于导线材料最佳的处理图形来切割导线。
本发明可以以许多其它具体形式实施而不脱离本发明的构思或范围，这对于本领域的普通技术人员是显而易见的。尤其可被理解的是，本发明可以以下述方式实施。
在优选实施例中，FIB装置11以H形的处理图形切割铜导线19。此外，还可以以U形或Z形的处理图形切割铜导线19。在此仅要求处理部分30具有无杂散材料19a的一清洁区域。
当以多个处理图形切割导线时，如一H形的图形和一Z形的图形，存储器23可存储对应于各处理图形的图形数据。这使得当切割导线19时可根据导线19的布局从各种图形中选择最佳的处理图形。
在优选实施例中，通过两点A1设置铜导线19的切割位置，如图4中所示。然而，该切割位置不要求必须以这种方式设置。例如，可通过设置两点A2在半导体衬底18上形成处理部分30，如图4中以A2指示的圆表示。
在优选实施例中，使用者操作输入部分24以在FIB装置11中输入铜导线19的切割位置。可以这样构成该FIB装置11以使得使用者可以设置腔31至33的尺寸X1至X5和/或位置。
以上所述的FIB装置11仅切割一条铜导线19。然而，在本发明中不限制被切割的导线数量。当同时切割多条彼此相近设置的导线19时，也可采用本发明。例如，如图10所示，当以矩形的图形切割两条铜导线19时，杂散材料19a完全附着在矩形处理部分35的壁上。这在各导线19中可引起短路。在本发明中，如图11所示，以部分重叠的H形的处理图形切割两铜导线19形成清洁区域36a，其中杂散材料19a未附着在处理部分36的壁上。
该FIB装置11可设置气体供给装置。在此结构中，当以H形的处理图形切割导线时进行气体辅助刻蚀。该气体辅助刻蚀确保了铜导线19的切割。
所述实例和实施方式仅用于说明而并非是限制性的，并且本发明不限于在此所述的详细情况，而在所附的权利要求的范围及等同情况下可对其进行修改。
权利要求
1.一种用于切割在半导体衬底(18)上形成的导线(19)的方法，该方法包括通过采用一聚焦离子束(B1)扫描该半导体衬底形成一切割部分(31)以切割该导线；该方法的特征在于通过采用该聚集离子束扫描该半导体衬底形成从该切割部分连续的、没有来自该导线的杂散材料(19a)的一清洁区域(32a，33a)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成一切割部分包括通过采用该聚焦离子束扫描该半导体衬底形成切割该导线的一第一腔，并且所述形成一清洁区域包括形成在该导线的相对侧与该第一腔相交的一第二腔(32)和一第三腔(33)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于该第一、第二及第三腔结合时形成一H形的图形。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于设置位于该切割部分相对端的两点的位置；其中，所述形成一切割部分包括根据该两点的位置形成该第一腔，并且所述形成一清洁区域包括根据该两点的位置形成与该第一腔连续的该第二腔和第三腔。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于该导线由铜制成。
6.一种用于切割在半导体衬底(18)上形成的导线(19)的方法，该方法包括通过采用一聚焦离子束(B1)扫描该半导体衬底形成一切割部分(31)以切割该导线；该方法的特征在于形成从该切割部分连续的一冗余部分(32，33)，用以防止来自该导线的杂散材料沿该切割部分连续地形成。
7.一种用于切割在半导体衬底(18)上形成的导线(19)的方法，该方法的特征在于根据该导线的材料设置该导线的一切割模式；通过采用一聚焦离子束(B1)扫描该半导体衬底形成一切割部分(31)以切割该导线；以及当一预定的切割模式被设置时，通过采用该聚焦离子束扫描该半导体衬底形成从该切割部分连续的、没有来自该导线的杂散材料(19a)的一清洁区域(32a，33a)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述形成该切割部分包括通过采用该聚焦离子束扫描该半导体衬底形成切割该导线的一第一腔，并且所述形成该清洁区域包括形成一第二腔(32)和一第三腔(33)，使得该第一，第二和第三腔结合时形成一H形的图形。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于该预定的切割模式是用于铜导线的一切割模式。
10.一种用于切割在半导体衬底(18)上形成的导线(19)的装置(11)，该装置包括一处理器，用以通过采用一聚焦离子束(B1)扫描该半导体衬底切割导线；以及一与该处理器连接的控制器(21)，用以控制该聚焦离子束的扫描，其特征在于该控制器控制该处理器通过切割该导线形成一切割部分(31)并形成从该切割部分连续的、没有来自该导线的杂散材料(19a)的一清洁区域(32a，33a)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于该控制器控制该处理器形成切割该导线的一第一腔和在该导线的相对侧与该第一腔相交的一第二腔(32)和一第三腔(33)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于该控制器控制该处理器使得该第一、第二及第三腔结合时形成一H形的图形。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于通过用以启动位于该切割部分相对端的两点的位置的一输入部分(24)进行设置。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于该控制器控制该处理器以根据所述两设置点的位置形成该第一，第二及第三腔。
15.如权利要求10至12中任一项所述的装置，其特征在于该控制器包括一存储器(23)，用以存储至少一个在该半导体衬底上形成的处理图形的图形数据，该控制器采用该图形数据控制该处理器。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于该存储器存储对应各种类型导线材料的多个图形数据，并且该控制器根据多个存储在该存储器中的图形数据改变该处理图形。
全文摘要
具有少量处理操作的用于切割导线(19)的方法和装置。该方法包括通过采用一聚焦离子束(B1)扫描半导体衬底(18)形成一切割部分(31)以切割该导线。该方法还包括通过采用该聚焦离子束扫描该半导体衬底形成从该切割部分(31)连续的一清洁区域(32a，33a)。该清洁区域没有来自该导线的杂散材料(19a)。
文档编号H01L21/3205GK1610067SQ20041003144
公开日2005年4月27日 申请日期2004年3月31日 优先权日2003年10月21日
发明者丸田由纪雄, 水野金一 申请人:富士通株式会社