(57)【要約】【課題】電気フューズでの切り離しが不十分となるような不具合が生じるのを抑制する。【解決手段】第１配線（２）と、層間膜（６）を介して第１配線（２）の上に設けられた第２配線（３）と、層間膜（６）を貫通して第１配線（２）と第２配線（３）とを接続し、第２配線（３）から供給される電力に応答して第１配線（２）と第２配線（３）との接続を遮断するフューズ素子（１）とを具備する半導体集積回路を構成する。そして、フューズ素子（１）の本体部分（４）は、第１側面（１４）と、第１側面（１４）の反対の位置に対応する第２側面（１５）とを含むものとする。第１側面（１４）を含む面と下側界面との角度は、直角以上の第１角度（θ１）であり、第２側面（１５）を含む面と下側界面との角度は、第１角度（θ１）より大きい第２角度（θ２）であることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配線と、
層間膜を介して前記第１配線の上に設けられた第２配線と、
前記層間膜を貫通して前記第１配線と前記第２配線とを接続し、前記第２配線から供給される電力に応答して前記第１配線と前記第２配線との接続を遮断するフューズ素子と
を具備し、
前記フューズ素子は、
下側界面を介して前記第１配線に接続する接続領域と、
前記第２配線と前記接続領域とを接続する本体部分と
を備え、
前記本体部分は、
前記接続領域から上方に向かって設けられる第１側面と、
前記第１側面の反対の位置に対応する第２側面と
を含み、
前記第１側面を含む面と前記下側界面との角度は、
直角以上の第１角度であり、
前記第２側面を含む面と前記下側界面との角度は、
前記第１角度より大きい第２角度である
半導体集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路において、
前記フューズ素子は、バリアメタルを備え、
前記バリアメタルの前記第１側面の膜厚は、
前記バリアメタルの前記第２側面の膜厚より薄い
半導体集積回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体集積回路において、
前記第１配線は、
前記下側界面を含む平面に交差する第１配線端と、
前記第１配線端と前記接続領域との間に位置する第１配線上面と
を備える
半導体集積回路。
【請求項４】
第１配線と第２配線との間に設けられた層間膜を貫通して前記第１配線と前記第２配線とを接続し、前記第２配線から供給される電力に応答して前記第１配線と前記第２配線との接続を遮断するフューズ素子であって、
前記フューズ素子は、
下側界面を介して前記第１配線に接続する接続領域と、
前記第２配線と前記接続領域とを接続する本体部分と
を備え、
前記本体部分は、
前記接続領域から上方に向かって設けられる第１側面と、
前記第１側面の反対の位置に対応する第２側面と
を含み、
前記第１側面を含む面と前記下側界面との角度は、
直角以上の第１角度であり、
前記第２側面を含む面と前記下側界面との角度は、
前記第１角度より大きい第２角度である
フューズ素子。
【請求項５】
請求項４に記載のフューズ素子において、さらに、
バリアメタルを備え、
前記バリアメタルの前記第１側面の膜厚は、
前記バリアメタルの前記第２側面の膜厚より薄い
フューズ素子。
【請求項６】
（ａ）回路パターンの上に第１層間絶縁膜を介して第１配線バリアメタルを有する第１配線層を形成した後、その上層にストッパ膜を介して開口部を有する第２層間絶縁膜を形成するステップと、
（ｂ）第１レジストで前記開口部を埋めるとともに、前記第１レジストに第２配線層の配線パターンに対応する第２レジストを形成するステップと、
（ｃ）前記第２レジストをマスクに前記第２配線層を形成するためのパターンを有するバッファ膜を形成するステップと、
（ｄ）前記バッファ膜をマスクに、前記第２配線層を形成するための溝を第２層間絶縁膜に設けるステップと、
（ｅ）露出しているストッパ膜を選択的に除去することにより、前記第１配線層の表面を露出した後、第２配線バリアメタルを形成するステップと
を具備し、
前記（ｄ）ステップは、
前記バッファ膜と前記第１レジストとで覆われていない前記第２層間絶縁膜の側面を、覆われている側面より多く削るように、前記第２配線層を形成するための溝を第２層間絶縁膜に設けるステップを含む
フューズ素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のフューズ素子の製造方法において、
前記（ｄ）ステップは、
前記開口部の第１側面に対応する部分と、第２側面に対応する部分とで、異なるテーパ角になるように、前記第２配線層を形成するための溝を第２層間絶縁膜に設けるステップを含む
フューズ素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のフューズ素子の製造方法において、
前記（ｅ）ステップは、
傾斜が急な前記開口部の側面における前記第２配線バリアメタルの膜厚を、傾斜が緩い前記開口部の側面における前記第２配線バリアメタルの膜厚より薄くなるように形成するステップを含む
フューズ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路に関し、特にフューズ素子を有する半導体集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路にフューズを搭載し、そのフューズを切断することにより半導体集積回路の不良素子を切り離して正常素子に置き換える等の技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。近年の半導体集積回路の高集積化や大規模化に伴って、搭載しなければならないフューズの数が増大し、そのためフューズが占有する回路の面積が大きくなる。
【０００３】
フューズが使用する面積を縮小するために、多層配線の半導体集積回路において、上下に積層された配線を電気的に接続するビアを電気フューズとして用いる技術が知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。電気フューズを備えた半導体集積回路は、その電気フューズを切断することにより、不良素子を正常な素子へ電気的に置き換えることができる。
【０００４】
特許文献２（特開２００１−２４０６３号公報）には、半導体デバイス用の垂直に配置したフューズ構造部に関する技術が記載されている。また、特許文献３（特開平６−５７０７号公報）には、半導体集積回路のフューズ素子を切断するための電流量を低減し、切断が容易に行える技術が開示されている。特許文献３のフューズ素子は、半導体基板上に形成される第１の金属配線層と第２の金属配線層を、小面積のコンタクト孔により電気的に接続することによって構成されている。
【０００５】
また、特許文献４（特開２００７−３０５６９３号公報）には、切断された電気フューズの切断状態を良好に保つための技術が開示されている。特許文献４に開示されている電気フューズは、切断前状態において、それぞれ異なる層に形成された第１の配線と、その第１の配線に接続されたビアと、そのビアに接続された第２の配線とを含んでいる。そして、切断状態において、その電気フューズを構成する導電体が、その第２の配線から外方に流出してなる流出部が形成されると共に、その第１の配線とそのビアとの間、またはそのビアに空隙部が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７７０９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０６３号公報
【特許文献３】特開平６−５７０７号公報
【特許文献４】特開２００７−３０５６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積層された配線の間に設けられたビアを電気フューズとして用いる技術において、電気フューズが適切に切断されることによって、不具合が生じている箇所を回路から切り離すことが可能となる。しかしながら、一旦切断を実行した場合であっても、再付着などに起因して、その電気フューズによる切り離しが不十分になってしまう場合がある。例えば、電気フューズを構成するビアを溶断したとき、溶融したメタルが予期せぬ箇所で配線に接触してしまうなどの不具合が生じた場合、その電気フューズによる切り離しが不十分になってしまう。電気的な切断を適切に実行できる電気フューズが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
上記の課題を解決するために、第１配線（２）と、層間膜（６）を介して前記第１配線（２）の上に設けられた第２配線（３）と、前記層間膜（６）を貫通して前記第１配線（２）と前記第２配線（３）とを接続し、前記第２配線（３）から供給される電力に応答して前記第１配線（２）と前記第２配線（３）との接続を遮断するフューズ素子（１）とを具備する半導体集積回路を構成する。ここにおいて、前記第２配線（３）は、延伸する方向に沿った線に交差する端面（１３）を含むことが好ましい。そして、前記フューズ素子（１）は、下側界面を介して前記第１配線（２）に接続する接続領域（１８）と、前記層間膜（６）を貫通して前記第２配線（３）と前記接続領域（１８）とを接続する本体部分（４）とを備えることが好ましい。
そのうえで、前記本体部分（４）は、前記本体部分（４）の前記端面（１３）側の位置に対応し、接続領域から上方に向かって設けられる第１側面（１４）と、前記第１側面（１４）の反対の位置に対応する第２側面（１５）とを含むものとする。そして、前記第１側面（１４）を含む面と前記下側界面との角度は、直角以上の第１角度（θ１）であり、前記第２側面（１５）を含む面と前記下側界面との角度は、前記第１角度（θ１）より大きい第２角度（θ２）であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、電気フューズの電気的な切断を実行したときに、切り離しが不十分となるような不具合が生じるのを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態のフューズ素子１の構成を例示する平面図である。
【図２】図２は、本実施形態のフューズ素子１の構成を例示する断面図である。
【図３】図３は、本実施形態のフューズ素子１の動作を例示する断面図である。
【図４】図４は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第１工程の状態を例示する断面図である。
【図５】図５は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第２工程の状態を例示する断面図である。
【図６】図６は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第３工程の状態を例示する断面図である。
【図７】図７は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第４工程の状態を例示する断面図である。
【図８】図８は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第５工程の状態を例示する断面図である。
【図９】図９は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第６工程の状態を例示する断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本実施形態のフューズ素子１の製造方法において、第２レジスト２５に目ズレが生じた場合の工程を例示する断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本実施形態のフューズ素子１の製造方法において、第２レジスト２５に目ズレが生じた場合の工程を例示する断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本実施形態のフューズ素子１の製造方法において、第２レジスト２５に目ズレが生じた場合の他の工程を例示する断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本実施形態のフューズ素子１の製造方法において、第２レジスト２５に目ズレが生じた場合の他の工程を例示する断面図である。
【図１２】図１２は、本実施形態のフューズ素子１と異なる構造の電気フューズの構成を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
図１は、本実施形態のフューズ素子１の構成を例示する平面図である。フューズ素子１は、多層配線で構成されている。フューズ素子１は、第１配線層２と、第２配線層３と、ビア４とを含んでいる。第１配線層２と第２配線層３は、異なる配線層に設けられている。また、第１配線層２と第２配線層３との間には、第２層間絶縁膜６が設けられ、そのビア４は、その第２層間絶縁膜６を貫通するように設けられている。また、第２配線層３の上には、第３層間絶縁膜８（図示されず）が設けられている。
【００１４】
図２は、本実施形態のフューズ素子１の構成を例示する断面図である。図２の断面図は、上述の図１に例示したＡ−Ａ’断面を例示している。上述したように、フューズ素子１は、多層配線層に対応して構成されている。図２を参照すると、フューズ素子１は、第１配線層２と、第２配線層３と、ビア４と、第１層間絶縁膜５と、第２層間絶縁膜６と、ストッパ膜７と、第３層間絶縁膜８と、第１バリアメタル１１と、第２バリアメタル１２とを含んでいる。
【００１５】
第１配線層２と第２配線層３とは、例えば銅配線で構成され、ビア４を介して接続されている。そのビア４は、接続領域１８において、第１配線層２に接続されている。また、第１配線層２の側面と下面とのは、第２バリアメタル１２が設けられている。第１配線層２は、第１配線端１６を有している。第１配線層２は、上述の接続領域１８と第１配線端１６との間に、第１配線上面１７を有するように形成されている。
【００１６】
第１配線層２の周囲に形成されている第１層間絶縁膜５は、第１配線層２と、その第１配線層２の下層の配線とを電気的に絶縁している。第１層間絶縁膜５の上には、ストッパ膜７が設けられている。第２層間絶縁膜６は、そのストッパ膜７の上に設けられ、第１配線層２と第２配線層３とを電気的に絶縁している。第２配線層３の上には第３層間絶縁膜８が設けられている。第３層間絶縁膜８は、第２配線層３とその第２配線層３の上層の配線とを電気的に絶縁している。第２配線層３と第２層間絶縁膜６との間には第１バリアメタル１１が設けられている。
【００１７】
ビア４は、第２配線層３に接続するように、第２配線層３から連続的に形成されている。ビア４は、ビア第１側面１４とビア第２側面１５とを有している。また、第２配線層３は、第２配線端１３を有し、ビア第１側面１４は、その第２配線端１３から連続的に形成されている。ビア４は、接続領域１８において、第１バリアメタル１１を介して第１配線層２に接続されている。その第１バリアメタル１１と第１配線層２との界面は、第１配線層２の上面に概ね平行の形成されている。
【００１８】
図２に示されているように、ビア４のビア第１側面１４を含む面は、その界面に対し第１角度θ１になるように形成されている。また、ビア４のビア第２側面１５を含む面は、その界面に対し第２角度θ２になるように形成されている。
【００１９】
ここにおいて、本実施形態のフューズ素子１のビア４は、第１角度θ１より大きい第２角度θ２を備えている。これによって、本実施形態のフューズ素子１におけるビア第２側面１５の第１バリアメタル１１の膜厚（以下、バリアメタル第２膜厚Ｗ２と記載する）は、ビア第１側面１４（または第２配線端１３）の第１バリアメタル１１の膜厚（バリアメタル第１膜厚Ｗ１と記載する）より厚くなる。ビア４の周囲の第１バリアメタル１１に、膜厚の薄い部分を設けると、その部分は、フューズ素子１の切断時に溶融したメタルが噴出しやすくなる。本実施形態のフューズ素子１は、第１角度θ１と第２角度θ２とを異なる角度にすることで、第１バリアメタル１１の膜厚を制御し、メタルを噴出させたい部分を特定させている。
【００２０】
図３は、本実施形態のフューズ素子１の動作を例示する断面図である。図３の（ａ）は、切断前のフューズ素子１を例示している。図３の（ｂ）は、切断状態のフューズ素子１を例示している。図３に示されているように、本実施形態のフューズ素子１は、切断を実行したとき、ビア第１側面１４（または第２配線端１３）側の第２層間絶縁膜６に、メタルを噴出させることが可能となる。
【００２１】
以下に、図面を参照して本実施形態のフューズ素子１の製造方法について説明を行う。図４は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第１工程の状態を例示する断面図である。図４に例示される断面図では、第１層間絶縁膜５の下層の配線や回路部分を省略している。その第１工程において、回路パターンなどの形成が終了した後、それらの上に第１層間絶縁膜５を形成する、その後、その第１層間絶縁膜５に、第１配線層２の配線パターンに対応する溝を形成する。形成した溝に第２バリアメタル１２と第１配線層２とを形成した後、その上層にストッパ膜７と第２層間絶縁膜６とを積層する。そして、その第２層間絶縁膜６に、ビア４を形成するための開口２１を設ける。
【００２２】
図５は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第２工程の状態を例示する断面図である。その第２工程において、開口２１を埋める第１レジスト２２を形成する。このとき、その第１レジスト２２によって、第２層間絶縁膜６の表面を覆う。その後、その第１レジスト２２の上に、バッファ膜２３とＡＲＣ（Anti Reflective Coating）膜２４とを積層する。そして、そのＡＲＣ（Anti  Reflective  Coating）膜２４の上に、第２配線層３の配線パターンに対応する第２レジスト２５を形成する。
【００２３】
図６は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第３工程の状態を例示する断面図である。その第３工程において、第２レジスト２５をマスクにＡＲＣ（Anti Reflective Coating）膜２４とバッファ膜２３と第１レジスト２２を除去する。その後、第２レジスト２５とＡＲＣ（Anti Reflective Coating）膜２４を除去することで、第２配線層３を形成するためのパターンを有するバッファ膜２３を構成する。
【００２４】
図７は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第４工程の状態を例示する断面図である。その第４工程において、バッファ膜２３をマスクに、第２配線層３を形成するための溝を第２層間絶縁膜６に設ける。その後、バッファ膜２３と第１レジスト２２とを除去して、覆われていた第２層間絶縁膜６の表面とストッパ膜７の表面とを露出する。図７に示されているように、その第４工程において、第２配線層３を形成するための溝を形成するとき、バッファ膜２３と第１レジスト２２とで覆われていない第２層間絶縁膜６の側面は、覆われている側面より多く削られる。そのため、ビア第１側面１４に対応する部分と、ビア第２側面１５に対応する部分とで、異なるテーパ角になる。
【００２５】
図８は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第５工程の状態を例示する断面図である。その第５工程において、露出しているストッパ膜７を選択的に除去する。これにより、接続領域１８に対応する箇所の第１配線層２の表面を露出する。
【００２６】
図９は、本実施形態のフューズ素子１を製造するための第６工程の状態を例示する断面図である。その第６工程において、第１バリアメタル１１を形成する。露出している第２層間絶縁膜６の表面と、接続領域１８に対応する部分の第１配線層２の表面とを覆うように形成される。このとき、第１配線層２の表面に対する傾斜が急な第２層間絶縁膜６の側面では、第１バリアメタル１１の膜厚が薄くなる。また、第１配線層２の表面に対する傾斜が緩い第２層間絶縁膜６の側面では、第１バリアメタル１１の膜厚が厚くなる。
【００２７】
その後、第２配線層３を形成した後、その上に第３層間絶縁膜８を形成する。上述の製造方法で本実施形態のフューズ素子１を製造することで、製造工程での第１バリアメタル１１の膜厚の制御が可能となる。
【００２８】
図１０Ａ、図１０Ｂは、本実施形態のフューズ素子１の製造方法において、第２レジスト２５に目ズレが生じた場合の工程を例示する断面図である。図１０Ａの（ａ）は、上述の第２工程に対応している。図１０Ａの（ｂ）は、上述の第３工程に対応している。図１０Ｂの（ｃ）は、上述の第４工程に対応している。図１０Ｂの（ｄ）は、上述の第５工程に対応している。
【００２９】
図１０Ａ、図１０Ｂには、本実施形態のフューズ素子１の製造の第２工程において、第２レジスト２５が、開口２１の側面に重なるように形成されてしまった場合を例示している。この場合において、本実施形態のフューズ素子１は、上述の製造工程と同様に、ビア第１側面１４に対応する部分と、ビア第２側面１５に対応する部分とが異なるテーパ角の開口部を形成することができる。
【００３０】
図１１Ａ、図１１Ｂは、本実施形態のフューズ素子１の製造方法において、第２レジスト２５に目ズレが生じた場合の他の工程を例示する断面図である。図１１Ａの（ａ）は、上述の第２工程に対応している。図１１Ａの（ｂ）は、上述の第３工程に対応している。図１１Ｂの（ｃ）は、上述の第４工程に対応している。図１１Ｂの（ｄ）は、上述の第５工程に対応している。
【００３１】
図１１Ａ、図１１Ｂには、本実施形態のフューズ素子１の製造の第２工程において、第２レジスト２５が、開口２１の側面から離れた位置に形成されてしまった場合を例示している。この場合において、本実施形態のフューズ素子１は、上述の製造工程と同様に、ビア第１側面１４に対応する部分に傾斜が形成される。図１１Ｂの（ｄ）に示されているように、その傾斜に対応する第３角度θ３と、ビア第２側面１５の傾斜に対応する第４角度θ４とが、
θ３＜θ４
となるテーパ角の開口部が形成されている。
【００３２】
そのため、以降の工程において、第１バリアメタル１１を形成する場合に、第１角度θ１に対応する傾斜の第２層間絶縁膜６の側面では、第１バリアメタル１１の膜厚が薄くなる。また、第２角度θ２の傾斜に対応する第２層間絶縁膜６の側面では、第１バリアメタル１１の膜厚が厚くなる。
【００３３】
［比較例］
以下に、本願発明の理解を容易にするための比較例について説明を行う。図１２は、本実施形態のフューズ素子１と異なる構造の電気フューズの構成を例示する断面図である。図１２の（ａ）は、切断されていない電気フューズ１０１の構成を例示している。図１２の（ｂ）は、切断状態の電気フューズ１０１の構成を例示している。図１２の（ａ）に示されているように、電気フューズ１０１のビアの側面は、端面側と配線側とで、概ね同じ角度で構成されている、そのため、そのバリアメタルは、バリアメタル第３膜厚Ｗ３とバリアメタル第４膜厚Ｗ４とが概ね同じ膜厚である。
【００３４】
図１２の（ｂ）に示されているように、本実施形態のフューズ素子１と異なる構造の電気フューズ１０１は、切断時に、ボイド１３１が形成される。上述のように、バリアメタル第３膜厚Ｗ３とバリアメタル第４膜厚Ｗ４とが概ね同じ膜厚であり、また、概ね同じ角度で構成されているため、溶融したメタルがメタル噴出領域１３２またはメタル噴出領域１３３で、第１配線層２の方向に噴出してしまう場合がある。これによって、第２配線層３や第１バリアメタル１１が第１配線層２に接続されてしまい、切り離しが不十分になってしまうことがある。
【００３５】
上述してきた実施形態のフューズ素子１は、バリアメタル第１膜厚Ｗ１とバリアメタル第２膜厚Ｗ２とが異なるように構成されている。その場合、第１バリアメタル１１が薄い箇所（第２配線端１３、ビア第１側面１４）のほうが、厚い箇所（ビア第２側面１５）よりも機械的強度が弱い。そのため、溶融した金属配線は、配線が延伸する方向に沿うように、第２配線端１３やビア第１側面１４から噴出する。これによって、本実施形態のフューズ素子１は、そのフューズ素子１を切断させたにもかかわらず、第１配線層２と第２配線層３とがショートするという不具合を抑制することが可能となる。
【００３６】
以上、本願発明の実施の形態を具体的に説明した。本願発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１…フューズ素子
２…第１配線層
３…第２配線層
４…ビア
５…第１層間絶縁膜
６…第２層間絶縁膜
７…ストッパ膜
８…第３層間絶縁膜
１１…第１バリアメタル
１２…第２バリアメタル
１３…第２配線端
１４…ビア第１側面
１５…ビア第２側面
１６…第１配線端
１７…第１配線上面
１８…接続領域
２１…開口
２２…第１レジスト
２３…バッファ膜
２４…ＡＲＣ（Anti Reflective Coating）膜
２５…第２レジスト
３１…ボイド
３２…メタル噴出領域
θ１…第１角度
θ２…第２角度
θ３…第３角度
θ４…第４角度
Ｗ１…バリアメタル第１膜厚
Ｗ２…バリアメタル第２膜厚
Ｗ３…バリアメタル第３膜厚
Ｗ４…バリアメタル第４膜厚
１０１…電気フューズ
１３１…ボイド
１３２…メタル噴出領域
１３３…メタル噴出領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010161287.tif 000010
【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
2010161287.tif 000014
【図１１Ｂ】
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【図１２】
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