(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の絶縁膜上に金属配線膜を形成する配線膜形成ステップと、
前記金属配線膜上にレジストを形成するレジスト形成ステップと、
前記レジストをマスクとして前記金属配線膜をエッチングし、一対のパッド部及び前記一対のパッド部間に接続されたヒューズ部を形成し、同時に前記ヒューズ部を横断するように前記ヒューズ部内に溝部を形成するエッチングステップと、を含むことを特徴とするヒューズ構造の製造方法。
【請求項２】
前記レジストは、前記一対のパッド部の第１パッド部上のレジスト及び前記ヒューズ部の第１ヒューズ部上のレジストを含む第１レジストパターンと、前記一対のパッド部の第２パッド部上のレジスト及び前記ヒューズ部の第２ヒューズ部上のレジストを含む第２レジストパターンとからなり、
互いに対向する前記第１ヒューズ部上の前記レジスト及び前記第２ヒューズ部上の前記レジストに挟まれて前記溝部の幅に対応する距離は、前記エッチングステップにおいて、マイクロローディング効果によって前記溝部の深さが調節されるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ構造の製造方法。
【請求項３】
前記溝部の幅は、前記ヒューズ部の厚さの半分以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒューズ構造の製造方法。
【請求項４】
前記溝部の深さは、前記ヒューズ部の厚さの半分よりも深いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のヒューズ構造の製造方法。
【請求項５】
前記ヒューズ部の幅は、前記溝部において他の部分に比して狭くなっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のヒューズ構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置内の金属配線パターンに設けられて例えば回路パターンの抵抗値の調整や不良素子の切り離し等を行うためのヒューズ構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置内にヒューズ構造を設け、当該ヒューズ構造を切断することにより、当該半導体装置の例えば抵抗値の調整や不良素子の切り離しを行ういわゆるトリミング技術が知られている。ヒューズ構造は例えば特許文献１の図２に示されるような回路構成に適用され得る。ヒューズ構造の切断方法としては、レーザ照射よってヒューズの一部を切断する方法のほか、ヒューズ構造に比較的大きな電流を流すことによる抵抗加熱によって溶断する方法が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、電流供給すなわち通電による抵抗加熱によってヒューズ構造を溶断する場合のヒューズ構造であって、ヒューズ本体部の一部の厚さを薄くすることにより局所的に発熱量を大きくして確実に溶断を生ぜしめるために、当該ヒューズ本体部の中間部分における下地絶縁膜に段差を設けたヒューズ構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２１６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体装置のヒューズ構造としては、他の一般配線と共に絶縁膜上に形成された金属配線パターンを使用するのが通常である。ゆえに、厚い膜厚の配線膜を形成した場合、ヒューズ構造の厚さも厚くなる。特許文献１の段落００１３に記載されているようにヒューズ本体部の膜厚が例えば０．５μｍ程度の場合には、下地絶縁膜に設けた段差によってヒューズ構造の厚さを薄くし得ると思われる。
【０００６】
しかしながら、膜厚が例えば３μｍ程度の厚膜の金属配線をヒューズ構造として使用した場合には、特許文献１に開示されているヒューズ構造では、実際上、ヒューズ構造の厚さを十分に薄くすることが非常に困難であることが判った。当該ヒューズ構造におけるヒューズ本体部の一部の厚さを薄くしようとした場合、段差部分を高くしなければならないが、配線膜の上に保護膜や上層の配線膜を形成する関係上、段差部分を一定高さ以上に高くすることが困難である。また、高い段差部分を設けた場合にはその部分に局所的な応力が生じ、保護膜にクラックが生じるという問題もあり、従来技術においては、ヒューズ構造の厚さを十分に薄くすることができなかった。このような場合には、ヒューズ構造を切断するために大電流の供給を要するが、かかる大電流の生成及び供給は半導体装置における電気特性上限界があった。ゆえに、従来技術においては、厚膜の金属配線パターンの一部として形成されたヒューズ構造を電流供給によっては溶断困難な場合があるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記した如き問題点に鑑みてなされたものであって、電流供給による溶断特性において優れた半導体装置のヒューズ構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるヒューズ構造は、半導体基板上の絶縁膜上に形成された金属配線パターンの一部として形成されるヒューズ構造であって、一対のパッド部と、前記パッド部間に接続されたヒューズ部とからなり、前記ヒューズ部には前記金属配線パターンの厚さ方向に窪み且つ前記ヒューズ部を横断する溝部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によるヒューズ構造の製造方法は、上記のヒューズ構造を製造するヒューズ構造の製造方法であって、半導体基板上の絶縁膜上に金属配線膜を形成する配線膜形成ステップと、前記金属配線膜上にレジストを形成するレジスト形成ステップと、前記レジストをマスクとして前記金属配線膜をエッチングし、一対のパッド部及び前記一対のパッド部間に接続されたヒューズ部を形成し、同時に前記ヒューズ部を横断するように前記ヒューズ部内に溝部を形成するエッチングステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるヒューズ構造は、通電による抵抗加熱により確実に溶断する。また、本発明によるヒューズ構造の製造方法によれば、確実に溶断するヒューズ構造を半導体装置の本来機能部分の製造工程中で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、第１の実施例のである半導体装置のヒューズ構造を表す平面図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。
【図２】図１のヒューズ構造の各製造工程における断面図である。
【図３】図２の製造工程中のホトレジスト形成後における、最終的にヒューズ構造となる部分の平面図である。
【図４】（ａ）は、第２の実施例のヒューズ構造を示す平面図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ１−Ａ１線における断面図である。
【図５】図２の製造工程中のホトレジスト形成後における、最終的にヒューズ構造となる部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜第１の実施例＞
図１（ａ）は、本発明による半導体装置のヒューズ構造１を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ１線におけるヒューズ構造１の断面図である。
【００１３】
ヒューズ構造１は、半導体装置内に形成された例えば信号出力回路等の本来機能部を構成する金属配線パターンの一部として形成されたヒューズ構造であり、ヒューズ構造１を切断することにより例えば当該回路を構成する抵抗値の調整や不良素子の切り離しを行ういわゆるトリミング処理がなされる。
【００１４】
ヒューズ構造１は、例えばシリコンからなる半導体基板３０の表面に形成された例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜２０上に形成されている金属配線パターンの一部であり、他の一般配線と同層（配線膜１０）に形成されている。ヒューズ構造１は、絶縁膜２０上に形成された例えばアルミニウムなどの金属からなる配線膜１０をエッチングして形成されたものである。ヒューズ構造１は、例えば略均一幅の帯状の部分であるヒューズ部１１と、ヒューズ部１１の両端部にそれぞれヒューズ部１１と一体形成された例えば正方形状の電流供給用パッド部１２及び１３（以下、単にパッド部１２及び１３と称する）とからなる。ヒューズ部１１及びパッド部１２及び１３は例えばアルミニウムなどの金属からなる。なお、パッド部１２及び１３の平面形状は、円形、長方形など種々の形状をとり得る。
【００１５】
ヒューズ部１１には、厚さ方向に窪み且つヒューズ部１１を幅方向によぎるすなわち横断する溝部１４が形成されている。ここで、「厚さ方向」は、ヒューズ部１１の上面（図１（ａ）に示される面）に対して垂直な方向である。以下、帯状のヒューズ部１１の長手方向を縦方向とし、ヒューズ部１１の長手方向及び厚さ方向に垂直な方向を横方向とする。上記の「横断」はヒューズ部１１を横方向によぎることを意味する。更に、「ヒューズ部１１の幅」というときは、ヒューズ部１１の横方向の幅を意味する。詳細には、ヒューズ部１１の長さ方向の略中央部には、長さ方向に沿った断面（Ａ１−Ａ１線における断面）の形状が例えば略Ｕ字型の溝部１４が形成されている。溝部１４の横断面形状が均一である方が、溶断特性を溝部１４の底部の厚みによって調整するために好ましい。ヒューズ部１１の寸法の一例を挙げると、ヒューズ部１１の厚さＨ１は３．０μｍ、幅Ｗ１は１．５μｍ、溝部１４の幅Ｌ１（溝幅）は１．２μｍ、溝部１４の深さＤ１は２．７μｍである。
【００１６】
厚さＨ１と幅Ｌ１との関係は例えば以下の式（１）によって定義される。
【００１７】
(数１)
幅Ｌ１＝０．５×厚さＨ１−α  ・・・式（１）
ここで、α＝０．３〜０．５、Ｈ１≧２．０である。
【００１８】
換言すれば、幅Ｌ１は、厚さＨ１の半分以下の大きさである。式（１）においてα＝０．３とした場合、厚さＨ１が３．０μｍのときには、幅Ｌ１は１．２μｍとなる。
【００１９】
更に深さＤ１≧（１／２）・厚さＨ１であることが好ましい。なお、ヒューズ部１１は図示せぬ例えばシリコン窒化膜からなる保護膜で覆われることもできる。パッド部１２及び１３の各々の上面１２ａ及び１３ａは、かかる保護膜で覆われておらず、電流供給プローブ（図示せず）を直接、接触させ得る。なお、パッド部１２及び１３の各々は、例えば図示せぬ層間接続用ビアを介して、ヒューズ構造１の切断による例えば抵抗値等の調整対象となっている電気回路（図示せず）とも接続され得る。
【００２０】
ヒューズ部１１を溶断する場合には、パッド部１２及び１３の各々の上面１２ａ及び１３ａに図示せぬ電流供給プローブを接触させて、ヒューズ部１１に電流を流す。ヒューズ部１１のうちの厚さが薄い溝部１４における発熱量が、ヒューズ部１１の他の部分における発熱量よりも大きいので、ヒューズ部１１は溝部１４において溶断する。ゆえに、当該プローブからは、ヒューズ部１１が溝部１４において溶断するのに十分な大きさの電流値の電流を供給すれば足りる。このように、ヒューズ部１１にその表面から厚さ方向に窪んだ溝部１４を形成したことにより、優れた溶断特性を有するヒューズ構造１が得られる。
【００２１】
図２は、ヒューズ構造１の各製造工程における断面図である。以下、図２を参照しつつ、ヒューズ構造１の製造工程について説明する。
【００２２】
先ず、表面に例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜２０が形成され、更に、絶縁膜２０上に例えばアルミニウムからなる金属の配線膜１０が形成された例えばシリコンからなる半導体基板３０を用意する（図２（ａ））。絶縁膜２０は、例えば熱酸化処理によって半導体基板３０の表面に形成できる。また、配線膜１０は、例えばスパッタリング処理によって絶縁膜２０上に形成できる。
【００２３】
次に、配線膜１０のうちのエッチング処理後に金属配線パターンとして残したい部分の上に、ホトリソグラフィ処理によりホトレジスト４０を形成する（図２（ｂ））。図３は、ホトレジスト４０形成後における、最終的にヒューズ構造１となる部分の平面図である。配線膜１０の上面のうちの、パッド部１２及び１３（図１（ａ））の各々に対応する部分１２ｂ及び１３ｂにホトレジスト４２及び４３を形成する。同時に、配線膜１０の上面のうちの、ヒューズ部１１（図１（ａ））の一方の端部からヒューズ部１１上の第１位置Ｐ１までに対応する部分である第１部分１１−１にホトレジスト４１−１を形成する。同時に、配線膜１０の上面のうちの、ヒューズ部１１（図１（ａ））の他方の端部からヒューズ部１１上の第２位置Ｐ２までに対応する部分である第２部分１１−２にホトレジスト４１−２を形成する。第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とは間隔Ｌ１だけ離間している。ホトレジスト４１−１とホトレジスト４１−２の間も間隔Ｌ１だけ離間している。
【００２４】
当該離間している部分（以下、離間部分１４ａと称する）は、最終的にヒューズ構造１の溝部１４（図１（ｂ））に対応する部分である。このように、溝部１４に対応する部分には、ホトレジスト４０を形成しない。間隔Ｌ１は上記した式（１）によって求められる。すなわち、間隔Ｌ１は配線膜１０の厚さＨ１の半分以下の大きさである。配線膜１０の厚さＨ１が例えば３．０μｍのときには、間隔Ｌ１は１．２μｍとなる。
【００２５】
次に、ホトレジスト４０をマスクとしたエッチング処理により、ホトレジスト４０が形成されていない部分の配線膜１０を除去してヒューズ部１１、パッド部１２及び１３をエッチングにより形成するのと同時に、断面形状が略U字型の溝部１４を形成する（図２（ｃ））。溝部１４の深さＤ１は、厚さＨ１の例えば半分よりも深くするのが好ましい。例えば、厚さＨ１が３．０μｍの場合に、深さＤ１を例えば２．７μｍとする。溝部１４の幅Ｌ１は例えば１．２μｍであり、厚さＨ１（３．０μｍ）に比較して狭い。エッチング処理後、ホトレジスト４０を除去する。
【００２６】
このように、ヒューズ部１１は、パッド部１２からパッド部１３まで途切れずに形成され、その一部である溝部１４において薄く形成される。なお、半導体基板３０上には当該ヒューズ構造１と関連する主種の素子や回路が形成されるがこれらについては記述しない。
【００２７】
上記したように、本実施例によるヒューズ構造１には溝部１４が形成されており、配線膜１０が例えば３μｍ程度の厚膜であるにもかかわらず、ヒューズ部１１の一部すなわち溝部１４において薄く形成されている。ゆえに、その薄い部分を溶断するのに十分なだけの電流をヒューズ構造１に流すことにより、ヒューズ部１１を確実に溶断することができる。更に、溝部１４の溝幅（幅Ｌ１）を比較的狭くすることにより溶断し易くなる。
【００２８】
本実施例によるヒューズ構造１の製造方法によれば、溝部１４に対応する離間部分１４ａ（図３）の幅が比較的狭くなるようにホトレジストを形成する。そして、少なくともヒューズ部１１と溝部１４とを同一エッチング工程によって形成することにより、いわゆるマイクロローディング効果によって溝部１４のエッチングレートが低くなる。ゆえに、離間部分１４ａの配線膜１０が完全には除去されず、溝部１４の底部において金属配線パターンが残ることにより、ヒューズ部１１の一部を薄く形成することができる。
【００２９】
なお、溝部１４は、ヒューズ部１１の長さ方向に対して垂直であることに限定されず、当該長さ方向に対して斜めに形成されていても良く、また、蛇行していても良い。
＜第２の実施例＞
図４（ａ）は、本実施例のヒューズ構造２を表す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１−Ａ１線におけるヒューズ構造２の断面図である。
【００３０】
ヒューズ構造２の溝部１４における幅W２は、パッド部１２及び１３近傍部分における幅W１よりも狭くなっている。すなわち、溝部１４におけるヒューズ部１１の厚さを薄くしたのに加えて、溝部１４におけるヒューズ部１１の幅W２を狭くしたものである。幅W１が例えば１．５μｍの場合、幅W２は例えば０．５μｍである。
【００３１】
ヒューズ構造２の各製造工程は、ホトレジスト形成工程を除いて図２に示される工程と同じである。図５は、ホトレジスト４０形成後における、最終的にヒューズ構造１となる部分の平面図である。第１部分１１−１は、その所定位置１１ｃから第１位置Ｐ１にかけて幅が狭まる形状である。第２部分１１−２も、その所定位置１１ｄから第２位置Ｐ２にかけて幅が狭まる形状である。ホトレジスト４１−１が第１部分１１−１に、ホトレジスト４１−２が第２部分１１−２にそれぞれ形成される。その他の部分は、第１の実施例と同じである。間隔Ｌ１は例えば上述の式（１）によって定められる。
【００３２】
図５に示されるようにホトレジスト４１−１、４１−２、４２及び４３をホトリソグラフィ処理によって一体的に形成した後、これらのホトレジストをマスクとしてエッチングして、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるヒューズ構造２を形成する。
【００３３】
かかる方法によって形成されたヒューズ構造２のヒューズ部１１は溝部１４及びその近傍で幅が他の部分に比して狭くなっている。それゆえ、電流値の比較的小さい電流で、ヒューズ部１１をより確実に溶断することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１、２  ヒューズ構造
１０  配線膜
１１  ヒューズ部
１２、１３  パッド部（電流供給用パッド）
１４  溝部
２０  絶縁膜
３０  半導体基板
【図１】
0005600269.tif 000002
【図２】
0005600269.tif 000003
【図３】
0005600269.tif 000004
【図４】
0005600269.tif 000005
【図５】
0005600269.tif 000006