(57)【要約】【課題】  配線層に接続するメタルヒューズを容易に形成することができると共に、溶断後のメタルヒューズの溶断面が露出するようなことがなく、その溶断面露出に起因したヒューズの酸化を防止することができるヒューズ信頼性の高い半導体装置を得ることにある。【解決手段】  隣り合うメタルヒューズ３，４を有し、その一方のメタルヒューズ３が溶断された複数の配線層１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂを備える半導体装置において、前記メタルヒューズ３，４で接続すべき配線層１ａ，１ｂ間および２ａ，２ｂ間に跨って配置され、当該配線層間のヒューズ形成領域の両側にバリアメタル７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂを有する電極パッド５，６と、前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間に埋め込まれた埋め込み膜９と、この埋め込み膜９によって前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間のヒューズ形成領域で前記埋め込み膜９に形成された空洞１０とを備え、この空洞内１０にメタルヒューズ３，４を埋め込み形成したものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うメタルヒューズを有し、その一方のメタルヒューズが溶断された複数の配線層を備える半導体装置において、前記ヒューズで接続すべき配線層間に跨って配置され、当該配線層間のヒューズ形成領域の両側にバリアメタルを有する電極パッドと、前記バリアメタル間に埋め込まれた埋め込み膜と、この埋め込み膜によって前記バリアメタル間のヒューズ形成領域で前記埋め込み膜に形成された空洞とを備え、この空洞内にメタルヒューズが形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
配線層とメタルヒューズは異種金属からなっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
メタルヒューズは、ＣＶＤにより埋め込み膜の空洞内に形成された薄膜材料からなっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
隣り合うメタルヒューズにおける一方のメタルヒューズは、当該メタルヒューズ両端の配線層に電位差をかけて溶断されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
【請求項５】
埋め込み膜は被膜性が乏しい材料からなっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、隣り合うメタルヒューズを有し、その一方のメタルヒューズを溶断した構造の半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置において、ＩＣ等の集積回路製造時に使用する複数のメタルヒューズを有し、それらのメタルヒューズのうち、集積回路製造完了時に不要となるメタルヒューズを溶断するように構成したものは既に知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１の半導体装置は、配線層上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜に形成されて前記配線層に接続する接続ビアおよびこの接続ビアよりも深く且つそれぞれの深さが異なる複数のダミービアと、このダミービアを配線内に有するヒューズを配線の一部として有する上層配線とを備えた構成としている。すなわち、前記接続ビアと、この接続ビアより深い前記ダミービアとの深さの違いによってダミービアのアスペクト比を大きくし、そのダミービアを有するヒューズ配線とすることにより、低パワーのレーザーによるヒューズ溶断を可能としたものである。
【０００４】
特許文献２の半導体装置は、多層配線において、ヒューズとして用いる第１の配線層と、この第１の配線層よりもエレクトロマイグレーションの強い材料及び構造で形成された第２の配線層と、この第２の配線層間に介在させたヒューズとを備え、前記第１の配線層を溶断する構成としたものである。
【０００５】
特許文献３の図４には、隣り合うヒューズ間に形成されたヒューズバンクが開示され、そのヒューズバンク間のヒューズをレーザビームで溶断し、その溶断時に前記ヒューズバンクをクラック止めとして機能させるようにしたヒューズ構造が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１０８０４号公報（第３〜４頁、図１）
【特許文献２】特開２００３−２７３２２０号公報（第２〜３頁、図２）
【特許文献３】特開２０００−３２３５７８号公報（第４頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の半導体装置は以上のように構成されているので、特許文献１では、配線層に接続する接続ビアと、この接続ビアよりも深いダミービアとを連続形成した配線層構造としなければならず、また、そのビア形成時には、配線層の膜厚に対するダミービアの膜厚が薄くなるようにビア加工時のオーバーエッチング量やスパッタ時の基板とターゲット間の距離を制御しなければならないなど、成形加工が面倒で、かつレザーブローの条件出しが困難であると共に、レーザービームによるヒューズの溶断面が大気中に露出するため、そのヒューズ溶断面から酸化が進行して電気特性が変わり、ヒューズの信頼性が低下する可能性が高いという課題があった。また、特許文献２の場合、バリアメタルで囲まれて多層配線層間に介在させるヒューズを絶縁膜に形成しなければならず、そのヒューズの成形が面倒であるばかりか、第１の配線層と第２の配線層との融点の差を利用した電流によるヒューズ溶断しか行えないという課題があった。さらに、特許文献３の場合、ヒューズ溶断時のクラック止めとして機能するヒューズバンクを備えているが、ヒューズバンク間で溶断されたヒューズの溶断面は大気に晒されるため、前記特許文献１の場合と同様にヒューズ溶断面から酸化が進行して電気特性が変わり、ヒューズの信頼性が低下する可能性が高いという課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、配線層に接続するメタルヒューズを容易に形成することができると共に、溶断後のメタルヒューズの溶断面が露出するようなことがなく、その溶断面露出に起因したヒューズの酸化を防止することができるヒューズ信頼性の高い半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る半導体装置は、隣り合うメタルヒューズを有し、その一方のメタルヒューズが溶断された複数の配線層を備える半導体装置において、前記ヒューズで接続すべき配線層間に跨って配置され、当該配線層間のヒューズ形成領域の両側にバリアメタルを有する電極パッドと、前記バリアメタル間に埋め込まれた埋め込み膜と、この埋め込み膜によって前記バリアメタル間のヒューズ形成領域で前記埋め込み膜に形成された空洞とを備え、この空洞内にメタルヒューズを埋め込んだものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、配線層間のヒューズ形成領域の両側にバリアメタルを有する電極パッドを、ヒューズで接続すべき配線層間に跨って配置し、前記バリアメタル間に埋め込み膜を埋め込むことにより、当該埋め込み膜に形成された空洞内にメタルヒューズを埋め込むように構成したので、前記メタルヒューズ両端の配線層に電位差をかけて当該配線層間のメタルヒューズを溶断することができ、その溶断後のメタルヒューズは前記埋め込み膜の空洞内に封止された状態となって大気中には晒されないので、前記メタルヒューズ溶断面からの酸化進行を防止することができ、ヒューズの信頼性が向上するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による半導体装置を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
図に示す半導体装置は、隣り合うメタルヒューズ３，４で接続された配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂを備えており、それらの配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂには電極パッド５，６が接続されている。前記電極パッド５，６は、前記メタルヒューズ３，４の形成領域両側に配置されたバリアメタル７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂを一体に有している。ここで、前記バリアメタル７，８は、前記電極パッド５，６との接続端側が幅広く形成され、かつ中間部が幅狭平行状に形成されている。また、前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間には埋め込み膜９が埋め込み成形されている。その埋め込み膜９の埋め込み成形によって、当該埋め込み膜９における前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間には空洞（す）１０が形成されている。さらに、前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間の幅広部には下層配線に接続するためのホール１１が形成してある。
【００１２】
そして、前記空洞１０内には、前記配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂの相互を電気的に接続するメタルヒューズ３，４が埋め込み形成されており、それらのメタルヒューズ３，４はＣＶＤ法によって形成されている。このようにＣＶＤ法で前記空洞１０内に形成されたメタルヒューズ３，４は、前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間で埋め込み膜９に埋設された状態となる。その状態において、半導体装置製造後に不要となる一方のメタルヒューズ３は、当該メタルヒューズ３両端に配線層１ａ，１ｂに電位差をかけることで溶断されており、その溶断部を図１に符号３ａで示す。
【００１３】
以上において、前記配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂは、横幅よりも縦に長く形成されたアスペクト比の大きなパターンからなっている。また、前記配線層１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂと前記メタルヒューズ３，４は異種金属からなっている。例えば、配線層１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂはＣｕ、メタルヒューズ３，４はＷとする。また、埋め込み膜としては、被膜性に乏しい材料を適用することが望ましい。さらに、電極パッド５，６およびバリアメタル７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂはＡｌからなっている。
【００１４】
以上説明した実施の形態１によれば、配線層１ａ，１ｂ間および２ａ，２ｂ間におけるメタルヒューズ３，４の形成領域両側にバリアメタル７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂを有する電極パッド５，６を、前記メタルヒューズ３，４で接続すべき配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂに接続し、前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間に埋め込み膜９を埋め込むことで、その埋め込み膜９に形成された空洞１０内にメタルヒューズ３，４を埋め込むように構成したので、溶断対象となる一方のメタルヒューズ３両端の配線層１ａ，１ｂに電位差をかけて当該配線層１ａ，１ｂ間のメタルヒューズ３を溶断することができ、その溶断後のメタルヒューズ３は前記埋め込み膜９の空洞１０内に封入（埋設）された状態となって大気中には晒されないので、前記メタルヒューズ３の溶断面からの酸化進行を防止することができ、ヒューズの信頼性を向上できるという効果がある。
【００１５】
また、前記実施の形態１によれば、バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間に被膜性に乏しい埋め込み膜９を埋め込み成形するように構成したので、その埋め込み膜９の埋め込み成形時に生じる「す」によって当該埋め込み膜９における前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間に空洞１０を容易に形成できると共に、その空洞１０内にはＣＶＤ法によって前記埋め込み膜９に埋設状態のメタルヒューズ３，４を前記配線層１ａ，１Ｂおよび２ａ、２ｂと同層状に容易に形成できるという効果がある。さらには、配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂとメタルヒューズ３，４とを異種金属で形成するように構成したので、前記メタルヒューズ３，４の耐酸化性を期待できるという効果がある。さらに、レーザビームでヒューズブローした場合、そのブロー対象のメタルヒューズ３に隣接するバリアメタル７ａ，７ｂによって、隣のメタルヒューズ４に至るビッグホールを回避できるという効果がある。
【００１６】
実施の形態２．
図３（ａ）〜図３（ｃ）はこの発明の実施の形態２による半導体装置の製造方法を説明するための工程図、図４は図３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、図５は図３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、配線層１ａ，１ｂ間および２ａ，２ｂ間のヒューズ形成領域の両側に配置するバリアメタル７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂを有する電極パッド５，６をバリアメタル７ａ，７ｂおよび８ａ，８ｂのそれぞれに接続配置する。次いで、図３（ｂ）に示すように、被膜性に乏しい材料からなる埋め込み膜９を少なくとも前記バリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間に埋め込み成形する。その埋め込み成形によって、前記埋め込み膜９におけるバリアメタル７ａ，７ｂ間および８ａ，８ｂ間には空洞１０が形成される。その空洞１０は、図４に示すような前記埋め込み膜９の成形時に生じる「す」からなっている。また、前記空洞１０内の両端側には、前記各配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂと下層配線とを接続するためのホール１１を設ける。その後、ＣＶＤ法によって前記空洞１０内およびホール１１内にメタルヒューズ３，４を埋め込み形成する。このようにして、ＣＶＤ法で前記空洞１０内およびホール１１内に連続形成されたメタルヒューズ３，４は、前記埋め込み膜９に埋設された状態となる。その状態において、前記電極パッド５，６を介して前記空洞１０両端（ヒューズ形成領域両端）の配線層１ａ，１ｂおよび２ａ，２ｂに電位差をかけることにより、図１に示すように一方のメタルヒューズ３を溶断する。最後に、ＣＭＰ技術で図２に示すように埋め込み膜９を研削して平坦化したり、エッチバック技術で余分なＷ膜を除去することで製品化された半導体装置を得ることができる。
【００１７】
以上説明した実施の形態２によれば、前記空洞１０内に下層配線と接続するためのホール１１が設けられているものの、そのホール１１は前記空洞１０内に形成されたメタルヒューズ３，４で埋められるため、メタルヒューズ３の溶断端面が前記ホール１１を介して大気に晒されるようなことがなく、このため、前記メタルヒューズ３の溶断端面からの酸化進行を防止することができると共に、前記実施の形態１と同様の効果を奏する半導体装置を容易に得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１による半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による半導体装置の製造方法を説明するための工程図である。
【図４】図３（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図３（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂ  配線層、３，４  メタルヒューズ、３ａ  溶断部、５，６  電極パッド、７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂ  バリアメタル、９  埋め込み膜、１０  空洞、１１  ホール。
【図１】
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【図２】
2006040952.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006040952.tif 000006
【図５】
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