(57)【要約】【課題】電気溶断ヒューズの溶断不良による製品歩留りの低下を抑制する【解決手段】本発明による半導体装置は、電気的に溶断される切断領域を有する溶断部を具備し、溶断部に連続的に接続される領域において、切断領域から所定の距離だけ離れた領域に流出孔を有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に溶断される切断領域を有する溶断部を具備し、
前記溶断部と同一のトリミング材料によって形成され、前記溶断部に連続的に接続される領域において、前記切断領域から所定の距離だけ離れた領域に流出孔を有する
を具備する
半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記流出孔に接続される空洞部が形成された層間絶縁膜を更に具備する
半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記溶断部に連続的に延設され、前記流出孔を有する流出路を具備する
半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記流出路の延設方向と、前記溶断部におけるトリミング材の移動方向とのなす角度が９０度以内である
半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記溶断部に接続され、前記流出孔を有するパッドを具備する
半導体装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記溶断部において、前記切断領域から所定の距離だけ離れた領域に前記流出孔を有する
半導体装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記流出孔の上層はバリアメタルにより閉塞される
半導体装置。
【請求項８】
トリミング材料を成膜するステップと、
前記トリミング材料をエッチングすることで、電気的に溶断される切断領域を有する溶断部、及び流出孔を形成するステップと
を具備し、
前記流出孔は、前記溶断部に連続的に接続される領域のうち、前記切断領域から所定の距離だけ離れた領域に形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記流出孔を介したエッチングにより、前記トリミング材料の下層における層間絶縁膜に、前記流出孔に接続された空洞部を形成するステップを更に具備する
半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記トリミング材料の上層の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成するエッチングによって、前記空洞部が形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記溶断部及び流出孔を形成するステップは、
前記溶断部に連続的に延設され、前記流出孔を有する流出路を形成するステップを備える
半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記溶断部及び前記流出孔を形成するステップは、
前記溶断部に接続され、前記流出孔を有するパッドを形成するステップを備える
半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記流出孔は、前記溶断部において、前記切断領域から所定の距離だけ離れた領域に形成される
半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記流出孔の上層をバリアメタルにより閉塞するステップを更に具備する
半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
トランジスタのゲート電極を形成するエッチングによって、前記溶断部及び前記流出孔が形成される
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気溶断によってノード間の電気的接続を切断するヒューズ素子を備える半導体装置、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子破壊によってノード間の電気的接続を制御する電流制御素子として、ヒューズ素子やアンチヒューズ素子が知られている。ヒューズ素子としては、例えば、供給される電気エネルギーによって導電体を破壊することで、ノード間の電気的接続を切断する電気溶断ヒューズ（ｅ−ＦＵＳＥ）が知られている。
【０００３】
アナログ製品など、特性精度を要求されている製品において、回路特性をセンタリングするために電気溶断ヒューズを利用したトリミング処理が行われる。トリミング処理は、ウエハ処理工程における拡散プロセス後やパッケージング工程後（組立後）に行われる。このようなトリミング処理において電気溶断ヒューズに溶断不良が発生すると、製品歩留が低下することがある。このため、ヒューズの溶断不良を防止する技術が求められている。
【０００４】
図１Ａ、図１Ｂは、電気溶断ヒューズの構造の一例を示す図である。図２は図１Ａに示すＡ−Ａ’断面の構造の一例を示す断面図である。図１Ａ及び図２を参照して、電気溶断ヒューズは、基板上の素子分離領域４００（例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）やＬＯＣＯＳ（ｌｏｃａｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌｉｃｏｎ））上に形成されたトリミング配線１００を具備する。トリミング配線１００は、アルミや銅で形成され、電流が供給又は排出されるパッド部１０１、１０２と、パッド１０１とパッド１０２とを接続し、電流の電流経路及び溶断箇所を形成する溶断部２００を備える。パッド部１０１、１０２は複数のコンタクト３００（例えばＴｉ／ＴｉＮ／Ｗ）を介して上部電極６００に接続される。上部電極６００は、図示しない外部電源に接続され、電流が供給又は排出される。
【０００５】
パッド１０１、１０２は、溶断部６００へ流れる電流量を大きくするため（電流効率を良くするため）、複数のコンタクト３００に接続された大面積の導体によって形成される。この際、溶断部６００の抵抗が大きくなるよう溶断部６００の配線幅は、パッド１０１、１０２の幅に対して小さいことが好ましい。又、図１Ｂに示すように、溶断部２００に対する抵抗が急激に上昇することを抑制するためパッド１０１、１０２の幅は、溶断部２００に向かって徐々に狭くなることが好ましい。
【０００６】
図３及び図４は、電気溶断されたトリミング配線１００の構造を示す図である。図３及び図４を参照して、溶断部２００を介してパッド１０１、１０２間に過電流が流れることで、溶断部２００は加熱され膨張する。ここで、トリミング配線１００の周囲は、層間絶縁膜５００によって覆われている。トリミング材料の熱膨張による圧力に対する応力は、層間絶縁膜５００の方がトリミング配線１００よりも相対的に強い。このため、溶断部２００の中心付近２０１からパッド１０１、１０２に向かう方向Ｘ１、Ｘ２に圧力が集中し、トリミング配線１００の材料は外方向Ｘ１、Ｘ２へ圧縮される。この際、外方向Ｘ１、Ｘ２への圧力と、圧力の加わったトリミング材料の圧縮度により、トリミング材料が溶断端部２０２、２０３まで移動し、切断幅ＷＬが決まる。この切断幅ＷＬは、ヒューズ溶断後の溶断性（リーク量）や、組立応力、ＨＨＢＴ（Ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｈｉｇｈ  ｈｕｍｉｄｉｔｙ  Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ  Ｔｅｓｔ）における外的負荷が加わった後の溶断性（リーク量）の変動等に影響する。このため、更なる歩留向上や信頼性向上のため、切断幅ＷＬを広げることが求められる。
【０００７】
トリミング材料の流出領域を設けることでヒューズの切断幅ＷＬを広く確保する技術が、例えば、特開２００７−３０５６９３（特許文献１参照）、特開平９−６９５７０（特許文献２参照）に記載されている。
【０００８】
特許文献１には、層間膜にヒューズ切断加熱時に生じるクラックを発生させ、そのクラック部にトリミング材料を流出させて切断幅を広くする方法が記載されている。特許文献１の方法では、トリミング材料を流出させる位置を所望の位置にコントロールすることは難しい。又、流出したトリミング材料（導電体）がブリッジしてリーク（切断不良）しないよう、切断箇所と流出箇所が異なる配線層に形成され、溶断部が多層配線間を接続する箇所に設けられる必要がある。
【０００９】
特許文献２には、溶断時に飛散するトリミング材料の受容部となる空洞が、トリミング配線の下部領域に設けられた半導体装置が記載されている。図５は、特許文献２に記載のヒューズ素子の平面構造を示す平面図である。図６は、特許文献２に記載のヒューズ素子の断面構造（Ｃ−Ｃ’断面）を示す断面図である。
【００１０】
図５及び図６を参照して、特許文献２に記載のヒューズ素子は、両端（パッド部）がコンタクト７０を介して電極２０に接続されたトリミング配線３０を備える。トリミング配線３０において溶断箇所となり得る領域の下層領域には、中空部６０が設けられる。トリミング配線３０の上層には、層間絶縁膜４０及び保護膜１が形成されているため、トリミング配線３０が溶断される際、トリミング材料は上側に飛散できない。しかし、特許文献２に記載のヒューズ素子では、溶解したトリミング材料が中空部６０に飛散されるため、パッド間の電気的接続を切断可能な程度に溶断部の切断幅を確保することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−３０５６９３
【特許文献２】特開平９−６９５７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献２に記載のヒューズ素子では、切断幅が確保されたとしても、中空部６０に飛散（流出）したトリミング材料（導電体）が中空部６０の表面を覆うことで切断端部間がブリッジされ、これを経路としてリーク電流が発生する恐れがある。このため、切断不良を起こさない切断幅を確保しながら、溶解導電体によるリーク電流の発生を防止できる電気溶断型のヒューズ素子の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本実施の形態における半導体装置は、電気的に溶断される切断領域を有する溶断部を具備し、溶断部に連続的に接続される領域において、切断領域から所定の距離だけ離れた領域に流出孔を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電気溶断ヒューズの溶断不良による製品歩留りの低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】図１Ａは、電気溶断ヒューズの平面構造の一例を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、電気溶断ヒューズの平面構造の他の一例を示す平面図である。
【図２】図２は、図１Ａに示すＡ−Ａ’断面の構造の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、電気溶断されたトリミング配線の平面構造を示す図である。
【図４】図４は、図３に示すＢ−Ｂ’断面の構造の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、特許文献２に記載のヒューズ素子の平面構造を示す平面図である。
【図６】図６は、特許文献２に記載のヒューズ素子の断面構造（Ｃ−Ｃ’断面）を示す断面図である。
【図７】図７は、本実施の形態による半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の平面構造の一例を示す平面図である。
【図９】図９は、図８に示すＤ−Ｄ’断面の構造の一例を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の切断メカニズムを示す平面図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の切断メカニズムを示す断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１２Ｆ】図１２Ｆは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１２Ｇ】図１２Ｇは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）におけるトリミング材料の流出路及び空洞部の配置例を示す平面図である。
【図１４】図１４は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）におけるトリミング材料の流出路及び空洞部の他の配置例を示す平面図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）におけるトリミング材料の流出路及び空洞部の更に他の配置例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）におけるトリミング材料の流出路及び空洞部の更に他の配置例を示す平面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｅ】図１７Ｅは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｆ】図１７Ｆは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｇ】図１７Ａは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｈ】図１７Ｈは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｉ】図１７Ｉは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｊ】図１７Ｊは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｋ】図１７Ｋは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｌ】図１７Ｌは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｍ】図１７Ｍは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｎ】図１７Ｎは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｏ】図１７Ｏは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｐ】図１７Ｐは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｑ】図１７Ｑは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｒ】図１７Ｒは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｓ】図１７Ｓは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｔ】図１７Ｔは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【図１７Ｕ】図１７Ｕは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）の製造工程の他の一例を示す図である。
【図１７Ｖ】図１７Ｖは、本実施の形態によるトリミング部（ヒューズ素子）とともに作成されるＭＯＳトランジスタの製造工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図面において同一、又は類似の参照符号は、同一、類似、又は等価な構成要素を示している。
【００１７】
（構成）
図７を参照して、本実施の形態による半導体装置は、トリミング部１、ドライバ回路２、ドライバセレクタ３、及び判定回路４を具備する。トリミング部１は、ドライバ回路２を介して、ノードＮ１とノードＮ２との間に設けられる。ドライバ回路２は、ＭＯＳトランジスタに例示されるスイッチング素子が好適に用いられ、ドライバセレクタ３からの制御信号に応じて、トリミング部１とノードＮ２との接続を制御する。図示しないがトリミング部１及びドライバ回路２は、半導体装置に複数設けられる。ドライバセレクタ３は、溶断したいトリミング部１に接続されたドライバ回路２をオンにすることで、外部電源５から当該トリミング部１へ電流、電圧が供給される。これにより、所望のトリミング部１が溶断される。判定回路４は、ノードＮ１とノードＮ２との間に供給される電流又は電圧を検出し、当該ノード間が接続されているか否かを判定する。判定結果に基づき、トリミング部１が溶断されたか否かを確認することができる。
【００１８】
図８及び図９を参照して、本実施の形態におけるトリミング部１（ヒューズ素子とも称す）の構造の詳細を説明する。図８は、本実施の形態によるトリミング部１（ヒューズ素子）の平面構造の一例を示す平面図である。図９は、図８に示すＤ−Ｄ’断面の構造の一例を示す断面図である。
【００１９】
図８を参照して、トリミング部１は、パッド１１、溶断部１２、流出路１３、上部電極１４、ダミー電極１５を備える。パッド１１は、図示しないコンタクトを介して上部電極１４に接続される。２つの上部電極１４の一方は、図７に示すノードＮ１に接続され、他方は、ノードＮ２に接続される。２つのパッド１１間は、溶断部１２を介して接続される。パッド１１は、溶断部１２へ流れる電流量を大きくするため（電流効率を良くするため）、図示しない複数のコンタクトに接続された大面積の導体によって形成される。この際、溶断部１２の抵抗が大きくなるよう溶断部１２の配線幅Ｗは、パッド１０１、１０２の幅に対して小さいことが好ましい。又、溶断性を高くするため、溶断部１２は長細い形状の導電体（例示：ポリシリコン、Ａｌ配線、又はＣｕ配線）であることが好ましい。例えば、溶断部１２の幅をＷ、長さをＬとするとＬ／Ｗ＝６／２ｕｍ、あるいは、Ｌ／Ｗ＝２／０．２ｕｍの導電体が溶断部１２として構成される。
【００２０】
溶断部１２には、流出路１３が接続されている。流出路１３は、溶断部１２において、溶断箇所（２つのパッド１１間の電気的接続が切断される箇所）となり得る領域（以下、切断領域１０と称す）から所定の距離だけ離れた位置から延設される。流出路１３の延設方向や延設位置（溶断部１２との接続位置）、あるいはその数は、切断領域１０からトリミング材が流出し易くなることを考慮して決定されることが好ましい。図８に示す一例では、溶断部１２において切断領域１０から所定の距離離れたパッド１１近傍に２本の流出路１３が設けられている。ここでは、溶断部１２の長手方向に対し直角な同一方向を長手方向とした２つの流出路１３が、２つのパッド１１のそれぞれの近傍に設けられる。尚、流出路１３の配線幅は、半導体装置の製造プロセスに応じた幅（例えば溶断部１２と同じ幅）であることが好ましい。
【００２１】
図９を参照して、流出路１３には流出孔１７が設けられ、流出孔１７の下層には空洞部２０が設けられる。詳細には、基板５０上の層間絶縁膜１６（ＳＴＩ：素子分離領域）に空洞部２０が設けられる。層間絶縁膜１６上には、流出孔１７を有する流出路１３が設けられる。流出孔１７上の層間絶縁膜１９には、バリアメタル２１（例示：Ｔｉ／ＴｉＮ膜）及びコンタクトプラグ２２（例示：タングステン）が設けられる。又、層間絶縁膜１９及びコンタクトプラグ２２上には、他の配線に接続されないダミー電極１５が設けられる。
【００２２】
図１０及び図１１を参照して、本実施の形態におけるトリミング部１（ヒューズ素子）の切断メカニズムと、流出路１３、流出孔１７、及び空洞部２０による切断領域１０の拡張効果について説明する。
【００２３】
図１０は、本実施の形態によるトリミング部１（ヒューズ素子）の切断メカニズムを示す平面図である。図１１は、本実施の形態によるトリミング部１（ヒューズ素子）の切断メカニズムを示すＥ−Ｅ’断面図である。
【００２４】
図１０を参照して、トリミング材料の熱膨張により、溶断部１２の中心付近からパッド１１に向かう方向に圧力が集中する。これにより、溶断部１２の中心付近のトリミング材料は、パッド１１に向かう方向に圧縮される。ここで、流出路１３の終端領域は、流出孔１７を介して空洞部２０に接続されている。すなわち、流出路１３の終端領域のうち流出孔１７や空洞部２０に接する部分は開放されているため、トリミング材は、流出路１３を移動し、流出孔１７を介して空洞部２０に流出する。流出孔１７と流出路１３との境界の少なくとも一部には、バリアメタル２１が形成されているが、流出路１３（トリミング材）を被覆しているバリアメタル２１の厚さが薄い部分、あるいは、バリアメタル２１が被覆されていない部分から、空洞部２０にトリミング材が流出され得る。
【００２５】
トリミング材が空洞部２０に流出するため、切断領域１０からパッド１１側に移動するトリミング材の量は増大する。このため、従来技術に比べて、切断領域１０の幅が広がり切断不良率が減少する。又、又、本実施の形態によるトリミング部１（ヒューズ素子）では、後述する製造方法により、流出孔１７や空洞部２０を選択的に最適な場所へ設けることができるため、コントロール性良く空洞へトリミング材料を流出させることが可能となる。すなわち、本実施の形態では、切断領域１０から所定の距離だけ離れた位置にトリミング材が流出するため、溶断後は、特許文献２のように、流出（飛散）したトリミング材のブリッジングによってパッド間が短絡されることはない。
【００２６】
（製造方法）
図１２Ａから図１２Ｇを参照して、本実施の形態におけるトリミング部１（ヒューズ素子）の製造方法の一例を説明する。図１２Ａから図１２Ｇのそれぞれの（ａ）は、製造工程におけるトリミング部１（ヒューズ素子）の平面構造を示し、（ｂ）は同工程におけるトリミング部（ヒューズ素子）のＦ−Ｆ’断面構造を示す。
【００２７】
図１２Ａを参照して、先ず、シリコン基板５０上に層間絶縁膜１６（例えば膜厚３００ｎｍのＳＴＩ）が形成される（製造工程１）。図１２Ｂを参照して、層間絶縁膜１６上にトリミング材料（ここではポリシリコン電極４０）が例えば１３５ｎｍの膜厚で成膜される（製造工程２）。図１２Ｃを参照して、ポリシリコン電極４０上がレジストによりマスクされ、エッチング加工によりパッド１１、溶断部１２及び流出路１３が形成（パターニング）される。又、同工程におけるマスキング及びエッチング加工により、流出路１３の所定の位置（終端領域が好ましい）に流出孔１７が形成される（製造工程３）。例えば、フッ素系ガスによるドライエッチングにより径１００〜２００ｎｍの流出孔１７が形成される。ここでは、ポリシリコン電極に流出孔１７を形成するため、塩素系又はフッ素系ガス（ＣＦ４、ＣＣｌ４、ＳＦ６等）が用いられるが、トリミング材料（パッド１１、溶断部１２及び流出路１３）がアルミや銅で形成されている場合、塩素系ガス（ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＣＣｌ４）が用いられることが好ましい。
【００２８】
図１２Ｄを参照して、ポリシリコン電極（パッド１１、溶断部１２、流出路１３）の上層をコバルト金属によりシリサイド化して、シリサイド層１８が形成される。露出しているシリサイド層１８及び層間絶縁膜１６上に例えば膜厚６００ｎｍの層間絶縁膜１９が形成される（製造工程４）。ポリシリコン電極をシリサイド化する材料はコバルト金属に限らず、モリブテン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）等が利用され得る。
【００２９】
続いて、図１２Ｅを参照して、レジストパターニング及びエッチングによりコンタクトホール２４及びダミーコンタクトホール２３が形成される（製造工程５）。詳細には、外部電源５（ノードＮ１）やドライバ回路２に接続するためのコンタクトがパッド１１上の層間絶縁膜１９にパターニングされるとともに、ダミーコンタクトが、流出孔１７上の層間絶縁膜１９にパターニングされる。ダミーコンタクトの開口径は、流出孔１７の開口径よりも大きいことが好ましい。例えば、開口径２００〜４００ｎｍのダミーコンタクトが流出孔１７上の層間絶縁膜１９にパターニングされる。その後、プラズマエッチングにより層間絶縁膜１９がエッチングされ、パッド１１上に複数のコンタクトホール２４が形成されるとともに、流出孔１７上にダミーコンタクトホール２３が形成される。ダミーコンタクトホール２３が形成される際、流出孔１７を介して層間絶縁膜１６もエッチングされるため、流出孔１７の下層に空洞部２０が形成される。空洞部２０の開口径は、プラズマのまわり込みによるサイドエッチングにより、流出孔１７の径より大きくなる。又、これにより流出路１３の下部領域におけるトリミング材が空洞部２０に露出することとなる。空洞部２０の深さは、エッチングにより調整可能であるが、切断領域１０の幅を拡張するために必要なトリミング材の流出量を考慮すると、流出路１３の下部領域（流出孔１７の下部）から約３０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。尚、この空洞部２０の径や深さは、空洞部２０の数や位置、あるいは切断領域１０の拡張量に応じて任意に決められる。
【００３０】
図１２Ｆを参照して、パッド１１上及び流出孔１７上にコンタクトプラグが形成される（製造工程６）。詳細には、コンタクトホール２４及びダミーコンタクトホール２３内にバリアメタル（例えばＴＩ／ＴＩＮ）がスパッタリングにより成膜され、コンタクトプラグ２５、２２（例えばタングステン）が埋設される。ダミーコンタクトホール２３に成膜されたバリアメタル２１により、流出孔１７の上方開口部（少なくとも空洞部２０の開口部）が閉塞される。これにより、コンタクトプラグ２２が少なくとも空洞部２０に埋設されることなく流出孔１７の上層に形成され得る。この結果、流出孔１７の一部を含む空洞部２０内には、コンタクトプラグ２２が埋設されない空間が形成される。バリアメタル２１によって流出孔１７の上方開口部を閉塞するためには、例えば、バリアメタル２１としてスパッタリングされるＴＩ／ＴＩＮ膜の膜厚を５０〜１００ｎｍ／５０〜１００ｎｍとすることが好適である。開口部を閉塞させるためには、流出孔１７の開口部の径を小さくすることが好ましい。尚、流出孔１７の上方開口部はバリアメタル２１によって完全に密閉される必要はなく、少なくともコンタクトプラグ２２によって空洞部２０が埋設されない程度の空隙が存在していても構わない。
【００３１】
図１２Ｅを参照して、層間絶縁膜１９上に上部電極（例示：アルミ）がスパッタリングにより形成され、レジスタパタンが塗布された後、エッチングにより上部電極１４及びダミー電極１５が形成される。この際、図示しないメタル配線も形成される。上部電極１４は、コンタクトプラグ２５上に形成され、図示しないメタル配線を介して外部電源５（ノードＮ１）又はドライバ回路２に接続される。ダミー電極１５は、コンタクトプラグ２５上に形成される。上部電極１４及びダミー電極１５の膜厚は、製造プロセスに従い、例えば４５０ｎｍのアルミが上部電極１４及びダミー電極１５として形成される。
【００３２】
以上のような製造工程を経て、流出路１３、流出孔１７、及び空洞部２０を有するトリミング部１（ヒューズ素子）が形成される。流出路１３、流出孔１７、空洞部２０の数、位置、形状は、切断領域１０の幅を拡張できれば、任意に設定できる。例えば、図１３に示すように、流出路１３の延設方向（溶断部１２との接続位置から流出孔１７へ向かう方向）と、溶断部１２におけるトリミング材の移動方向（切断領域１０からパッド１１へ向かう方向）とのなす角度が９０度以内であることが好ましい。この場合、トリミング材がスムーズに流出孔１７及び空洞部２０に移動することができる。流出路１３と溶断部１２との接続位置は、図８に示すように切断領域１０から離れた位置（切断領域１０に対してパッド１１側に近い位置）でも、図１３に示すように切断領域１０に近い位置でもどちらでも構わない。又、図８では、２本の流出路１３が溶断部１２に対して片側に設けられているが、これに限らず図１３のように切断領域１０を介して対向する位置に設けられてもよい。
【００３３】
図８及び図１３に示す一例では、流出孔１７及び空洞部２０を有する流出路１３が２つ設けられているが、更に多くの流出路１３が設けられてもよい。例えば、溶断部１２を介して対向する位置に１組（２本）の流出路１３（流出孔１７及び空洞部２０を含む）が、２つのパッド１１のそれぞれの近傍に設けられてもよい（この場合、計４本の流出路１３が設けられる）。又、図１４に示すように、溶断部１２を空洞部２０に至る流出路として活用することで、図８や図１３に示すような流出路１３を省略することも可能である。例えば、図１４に示すように、溶断部１２において切断領域１０から離れたパッド１１側の領域に流出孔１７及び空洞部２０が設けられる。あるいは、図１５に示すように、パッド１１において溶断部１２の近傍に流出孔１７及び空洞部２０が設けられる。これらの場合も、上述と同様に流出孔１７を介して空洞部２０にトリミング材が流れ込むことで、切断領域１０におけるトリミング材が効率的に移動し、切断幅が拡張される効果がある。
【００３４】
又、流出路１３、溶断部１２、あるいは、パッド１１に設けられる流出孔１７や空洞部２０の数は１つに限らず、図１５に示すように複数設けられてもよい。ただし、溶断部１２やパッド１１に流出孔１７を設ける場合、溶断部１２を切断可能な溶断電流を確保できる程度に流出孔１７の数や位置を設定する必要がある。
【００３５】
上述では、発熱や膨張による溶断を切断メカニズムとしたヒューズ素子について説明したが、他の切断メカニズムを利用したヒューズ素子にも適用できる。例えば、シリサイド等のトリミング材を溶断部１２として利用したトリミング部１（ヒューズ素子）ではエレクトロマイグレーションによる原子の移動がきっかけとなって切断が開始される。このようなヒューズ素子においては、図１６に示すように外部電源側の片側に空孔（流出孔１７及び空洞部２０）を設けることにより、切断幅を広くする効果を得ることができる。
【００３６】
図８、図１３から図１６に示す流出路１３、流出孔１７、及び空洞部２０の数、位置、形状は技術的矛盾のない範囲内で組み合わせて適用され得る。
【００３７】
本実施の形態におけるトリミング部１は、ドライバ回路２に例示されるトランジスタと同工程にて形成され得る。図１７Ａから図１７Ｖを参照して、トランジスタと同工程にて作成されるトリミング部１（ヒューズ素子）の製造方法の一例について説明する。図１７Ａ、図１７Ｃ、図１７Ｅ、図１７Ｇ、図１７Ｉ、図１７Ｋ、図１７Ｍ、図１７Ｏ、図１７Ｑ、図１７Ｓ、図１７Ｕのそれぞれの（ａ）は、製造工程におけるトリミング部１（ヒューズ素子）の平面構造を示し、（ｂ）は同工程におけるトリミング部（ヒューズ素子）のＧ−Ｇ’断面構造を示す。図１７Ｂ、図１７Ｄ、図１７Ｆ、図１７Ｈ、図１７Ｊ、図１７Ｌ、図１７Ｎ、図１７Ｐ、図１７Ｒ、図１７Ｔ、図１７Ｖのそれぞれの（ａ）は、製造工程におけるトランジスタの平面構造を示し、（ｂ）は同工程におけるトランジスタのＧ−Ｇ’断面構造を示す。
【００３８】
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照して、先ず、シリコン基板５０上に層間絶縁膜１６（例えば膜厚３００ｎｍのＳＴＩ）が形成される（製造工程１）。この際、トランジスタが形成される領域は、例えばＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により表面が平坦化される。これにより、トランジスタが形成される領域のシリコン基板５０が露出する。図１７Ｃ及び図１７Ｄを参照して、層間絶縁膜１６及び露出した基板５０上にトリミング材料となるポリシリコン電極４０が例えば１３５ｎｍの膜厚で成膜される（製造工程２）。図１７Ｅを参照して、ポリシリコン電極４０上がレジストによりマスクされ、エッチング加工によりパッド１１、溶断部１２及び流出路１３が形成（パターニング）される。又、同工程におけるマスキング及びエッチング加工により、流出路１３の所定の位置（終端領域が好ましい）に流出孔１７が形成される（製造工程３）。更に、同工程におけるマスキング及びエッチング加工により、ゲート電極６１が形成される。流出孔１７の径のサイズは上述の製造工程と同様である。
【００３９】
図１７Ｇ及び図１７Ｈを参照して、流出路１３及びゲート電極６１を含むポリシリコン電極や露出している層間絶縁膜１６上に所定の厚さ（例えば２００ｎｍ）の酸化膜５５が成膜される（製造工程４）。続いて、図１７Ｉ及び図１７Ｊに示すようにエッチングにより酸化膜５５の一部が除去され、サイドウォールが形成される。ここでは流出路１３を形成するポリシリコン電極の周囲にサイドウォール５２が形成され、ゲート電極６１の周囲にサイドウォール６２が形成される（製造工程５）。この際、流出孔１７は、酸化膜５１によって埋設される。
【００４０】
図１７Ｋ及び図１７Ｌを参照して、ポリシリコン電極（パッド１１、溶断部１２、流出路１３）の上層をコバルト金属によりシリサイド化して、シリサイド層１８が形成される。この際、ゲート電極６１及び基板５０の表面もシリサイド化されシリサイド層６３、６４が形成される。続いて、露出しているシリサイド層１８、６３、６４、層間絶縁膜１６、基板５０、酸化膜５１、サイドウォール５２上に、窒化膜５３が形成される（製造工程６）。窒化膜５３は、後述するコンタクトを形成するときのエッチングに対するストッパ層として機能するため、例えば５０ｎｍの膜厚であることが好ましい。
【００４１】
図１７Ｍ及び図１７Ｎを参照して、レジストパターニングにより流出孔１７の上部に形成された窒化膜５３が除去され、流出孔１７に埋設された酸化膜５１が開口部５４を介して露出される（製造工程７）。続いて図１７Ｏ及び図１７Ｐに示すように、窒化膜５３及び開口部５４上に、例えば膜厚６００ｎｍの層間絶縁膜１９が形成される（製造工程８）。
【００４２】
尚、本実施の形態では、ストッパ層を必要としたプロセスについて説明したが、ストッパ層としての窒化膜５３を必要としないプロセスによってトランジスタが形成される場合、上述の窒化膜の成膜工程や除去工程は省略されることは言うまでもない。
【００４３】
続いて、図１７Ｑ及び図１７Ｒを参照して、レジストパターニング及びエッチングによりコンタクトホール２４、６５及びダミーコンタクトホール２３が形成される（製造工程９）。詳細には、外部電源５（ノードＮ１）やドライバ回路２に接続するためのコンタクトがパッド１１上の層間絶縁膜１９にパターニングされるとともに、ダミーコンタクトが、流出孔１７上の層間絶縁膜１９にパターニングされる。この際、シリサイド層６４上の層間絶縁膜１９に、トランジスタにおけるドレイン電極及びソース電極がパターニングされる。ダミーコンタクトの開口径は、流出孔１７の開口径よりも大きいことが好ましい。例えば、開口径２００〜４００ｎｍのダミーコンタクトが流出孔１７上の層間絶縁膜１９にパターニングされる。その後、プラズマエッチングにより層間絶縁膜１９がエッチングされ、パッド１１上に複数のコンタクトホール２４が形成されるとともに、流出孔１７上にダミーコンタクトホール２３が形成される。又、同工程においてソース電極及びドレイン電極のためのコンタクトホール６５が形成される。
【００４４】
ダミーコンタクトホール２３が形成される際、流出孔１７を介して層間絶縁膜１６もエッチングされるため、流出孔１７の下層に空洞部２０が形成される。空洞部２０の開口径は、プラズマのまわり込みによるサイドエッチングにより、流出孔１７の径より大きくなる。又、これにより流出路１３の下部領域におけるトリミング材が空洞部２０に露出することとなる。空洞部２０の深さは、エッチングにより調整可能であるが、切断領域１０の幅を拡張するために必要なトリミング材の流出量を考慮すると、流出路１３の下部領域（流出孔１７の下部）から約３０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。尚、この空洞部２０の径や深さは、空洞部２０の数や位置、あるいは切断領域１０の拡張量に応じて任意に決められる。
【００４５】
図１７Ｓ及び図１７Ｔを参照して、パッド１１上及び流出孔１７上にコンタクトプラグが形成されるとともに、ソース電極及びドレイン電極が形成される（製造工程１０）。詳細には、コンタクトホール２４、６５及びダミーコンタクトホール２３内にバリアメタル（例えばＴＩ／ＴＩＮ）がスパッタリングにより成膜され、コンタクトプラグ２５、２２、６７（例えばタングステン）が埋設される。ダミーコンタクトホール２３に成膜されたバリアメタル２１により、流出孔１７の上方開口部（少なくとも空洞部２０の開口部）が閉塞される。これにより、コンタクトプラグ２２が少なくとも空洞部２０に埋設されることなく流出孔１７の上層に形成され得る。この結果、流出孔１７の一部を含む空洞部２０内には、コンタクトプラグ２２が埋設されない空間が形成される。バリアメタル２１によって流出孔１７の上方開口部を閉塞するためには、例えば、バリアメタル２１としてスパッタリングされるＴＩ／ＴＩＮ膜の膜厚を５０〜１００ｎｍ／５０〜１００ｎｍとすることが好適である。開口部を閉塞させるためには、流出孔１７の開口部の径を小さくすることが好ましい。尚、流出孔１７の上方開口部はバリアメタル２１によって完全に密閉される必要はなく、少なくともコンタクトプラグ２２によって空洞部２０が埋設されない程度の空隙が存在していても構わない。一方、ダミーコンタクトホール２３には、バリアメタル６６が成膜されるとともにコンタクトプラグ６７が埋設されることで、トランジスタのソース電極及びドレイン電極が形成される。
【００４６】
図１７Ｕ及び図１７Ｖを参照して、層間絶縁膜１９上に上部電極（例示：アルミ）がスパッタリングにより形成され、レジスタパタンが塗布された後、エッチングにより上部電極１４、ダミー電極１５、ソース電極６８、及びドレイン電極６９が形成される。この際、図示しないメタル配線も形成される。上部電極１４は、コンタクトプラグ２５上に形成され、図示しないメタル配線を介して外部電源５（ノードＮ１）又はドライバ回路２に接続される。ダミー電極１５は、コンタクトプラグ２５上に形成される。上部電極１４、ダミー電極１５、ソース電極６８、及びドレイン電極６９の膜厚は、製造プロセスに従い、例えば４５０ｎｍのアルミが上部電極１４、ダミー電極１５、ソース電極６８、及びドレイン電極６９として形成される。
【００４７】
以上のような製造工程を経て、流出路１３、流出孔１７、及び空洞部２０を有するトリミング部１（ヒューズ素子）が、トランジスタと同時に形成される。流出路１３、流出孔１７、空洞部２０の数、位置、形状は、切断領域１０の幅を拡張できれば、図１３から図１６を参照して説明したように任意に設定できる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態におけるトリミング部１（ヒューズ素子）では、切断領域１０から所定の距離だけ離れた領域に空隙（流出孔１７又は空洞部２０）が設けられているため、当該空隙に流出したトリミング材によって、切断された溶断部１２が再接続される可能性は低くなる。移動したトリミング材による再接続を防止する観点から、空隙（流出孔１７又は空洞部２０）の位置や、溶断部１２と流出路１３との接続位置は、少なくとも切断領域１０の端部よりもパッド１１側に離隔した位置であることが好ましい。又、溶断部１２から連続的に延設された溶断部１２と同一材料の流出路１３、又は溶断部１２そのものに、空洞部２０に通じる流出孔１７が設けられている。このため、膨張したトリミング材は、流出路１３又は溶断部１２を移動し、流出孔１７を介して直接空洞部２０に流れ込む。すなわち、切断領域１０におけるトリミング材は、周囲の構造（例えば層間絶縁膜）を破壊することなく、空洞部２０に移動することができる。以上のことから、本実施の形態によるトリミング部１（ヒューズ素子）は、切断幅を効率的に拡張することができ、電気溶断ヒューズの溶断不良による製品歩留りの低下を抑制することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。本実施の形態では、空洞部２０にトリミング材を流出させることで溶断幅を拡張可能なトリミング部１について説明したがこれに限らず、空洞部２０を設けない構造でもよい。この場合、トリミング材の流出先は流出孔１７に限定されるため、溶断幅の拡張効果は本実施の形態で例示したトリミング部１に比べて小さいが、流出孔１７を設けない場合に比べてトリミング材の移動量は大きくなるため溶断幅の拡張効果を得ることができる。すなわち、少なくとも、溶断部１２又は流出路１３に流出孔１７を有していれば、溶断幅を拡張することが可能となる。尚、流出孔１７を設ける際、意図せずとも空洞部２０が形成される場合があることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５０】
１        ：トリミング部
２        ：ドライバ回路
３        ：ドライバセレクタ
４        ：判定回路
５        ：外部電源
１０      ：切断領域
１１      ：パッド
１２      ：溶断部
１３      ：流出路
１４      ：上部電極
１５      ：ダミー電極
１６      ：層間絶縁膜
１７      ：流出孔
１８      ：シリサイド層
１９      ：層間絶縁膜
２０      ：空洞部
２１      ：バリアメタル
２２      ：コンタクトプラグ
２３      ：ダミーコンタクトホール
２４      ：コンタクトホール
２５      ：コンタクトプラグ
４０      ：ポリシリコン電極
５０      ：基板
５１      ：酸化膜
５２      ：サイドウォール
５３      ：窒化膜
５４      ：開口部
５５      ：酸化膜
６１      ：ゲート電極
６２      ：サイドウォール
６３      ：シリサイド層
６４      ：シリサイド層
６５      ：コンタクトホール
６６      ：バリアメタル
６７      ：コンタクトプラグ
６８      ：ソース電極
６９      ：ドレイン電極
【図１Ａ】
2014078592.tif 000003
【図１Ｂ】
2014078592.tif 000004
【図２】
2014078592.tif 000005
【図３】
2014078592.tif 000006
【図４】
2014078592.tif 000007
【図５】
2014078592.tif 000008
【図６】
2014078592.tif 000009
【図７】
2014078592.tif 000010
【図８】
2014078592.tif 000011
【図９】
2014078592.tif 000012
【図１０】
2014078592.tif 000013
【図１１】
2014078592.tif 000014
【図１２Ａ】
2014078592.tif 000015
【図１２Ｂ】
2014078592.tif 000016
【図１２Ｃ】
2014078592.tif 000017
【図１２Ｄ】
2014078592.tif 000018
【図１２Ｅ】
2014078592.tif 000019
【図１２Ｆ】
2014078592.tif 000020
【図１２Ｇ】
2014078592.tif 000021
【図１３】
2014078592.tif 000022
【図１４】
2014078592.tif 000023
【図１５】
2014078592.tif 000024
【図１６】
2014078592.tif 000025
【図１７Ａ】
2014078592.tif 000026
【図１７Ｂ】
2014078592.tif 000027
【図１７Ｃ】
2014078592.tif 000028
【図１７Ｄ】
2014078592.tif 000029
【図１７Ｅ】
2014078592.tif 000030
【図１７Ｆ】
2014078592.tif 000031
【図１７Ｇ】
2014078592.tif 000032
【図１７Ｈ】
2014078592.tif 000033
【図１７Ｉ】
2014078592.tif 000034
【図１７Ｊ】
2014078592.tif 000035
【図１７Ｋ】
2014078592.tif 000036
【図１７Ｌ】
2014078592.tif 000037
【図１７Ｍ】
2014078592.tif 000038
【図１７Ｎ】
2014078592.tif 000039
【図１７Ｏ】
2014078592.tif 000040
【図１７Ｐ】
2014078592.tif 000041
【図１７Ｑ】
2014078592.tif 000042
【図１７Ｒ】
2014078592.tif 000043
【図１７Ｓ】
2014078592.tif 000044
【図１７Ｔ】
2014078592.tif 000045
【図１７Ｕ】
2014078592.tif 000046
【図１７Ｖ】
2014078592.tif 000047