(57)【要約】【課題】  ヒューズ溶断時におけるヒューズ下層の配線へのダメージ、あるいは、隣接ヒューズへのダメージを抑えて、ヒューズを溶断できるような構造の半導体装置を得る。【解決手段】  基板と、基板主面に形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に形成され、第１絶縁膜に接して配置された第２絶縁膜と、第２絶縁膜上に形成された複数のヒューズとを備える半導体装置に、更に、遮断層を形成する。この遮断層は、第１絶縁膜及び第２絶縁膜中であって、かつ、基板主面から見た場合に、複数のヒューズが形成される領域と重なる位置に配置され、ヒューズが溶断される際に照射されるレーザ光を反射する材料で形成される。あるいは、半導体装置中のヒューズを、少なくとも２層以上に積層された絶縁膜中に形成する【選択図】      図１
2006100634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板主面に形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜に接して配置された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に形成された複数のヒューズと、
前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜中であって、かつ、前記基板主面から見た場合に、前記複数のヒューズが形成される領域と重なる位置に配置され、前記ヒューズが溶断される際に照射されるレーザ光を反射する材料で形成された遮断層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記遮断層と前記基板との間に、実配線を有する少なくとも１以上の配線層を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ヒューズは、前記第２絶縁膜上に積層された少なくとも２層以上の絶縁膜中に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記遮断層は、銅により形成された層を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に形成された第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜上に、前記第３絶縁膜に接して配置された第４絶縁膜と、
前記第３絶縁膜及び前記第４絶縁膜中に配置された複数のヒューズと、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
ヒューズを有する半導体装置の製造方法であって、
基板主面に、第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、
前記第１絶縁膜上に、前記第１絶縁膜に接する第２絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、
前記第１絶縁膜及び第２層間絶縁膜中の、前記基板主面から見た場合に前記複数のヒューズが形成される領域と重なる位置に、ヒューズが溶断される際に照射されるレーザ光を反射する遮断層を形成する遮断層形成工程と、
前記遮断層が形成された第２絶縁膜上に、ヒューズ形成層の絶縁膜となるヒューズ用絶縁膜を形成するヒューズ用絶縁膜形成工程と、
前記ヒューズ用絶縁膜中に、ヒューズを形成するヒューズ形成工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ヒューズ用絶縁膜形成において形成されるヒューズ用絶縁膜は、
少なくとも第３絶縁膜と第４絶縁膜との２層の絶縁膜を有し、
前記ヒューズは、前記第３絶縁膜及び前記第４絶縁膜中に形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板主面上に、第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、
前記第３絶縁膜上に、第３絶縁膜に接する第４絶縁膜を形成する第４絶縁膜形成工程と、
前記第３絶縁膜及び第４絶縁膜中にヒューズを形成するヒューズ形成工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。更に、具体的には、ヒューズを含む冗長回路を備えた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化、大容量化、高速化に伴い、半導体装置に形成される素子の数が増加し、素子不良部が製造歩留まりに与える影響が大きくなっている。従って、製造歩留まり確保のため、メモリセル内に、複数の予備のメモリセルを設ける冗長回路構成が広く用いられている。
【０００３】
そして、メモリセル内に不良ビットが発見された場合、不良ビットと、予め設けておいた予備のメモリセルを置換することにより半導体装置を救済する。ここで、不良ビットと予備のメモリセルとを置換する方法としては、配線層をヒューズとして利用して、このヒューズをレーザ光で切断することによりプログラミングを行う、レーザトリミング方式が広く用いられている。
【０００４】
レーザトリミング方式を用いる場合、ヒューズ下層に、信号線や電源線等の配線や、トランジスタ等の素子が形成されていると、レーザ光によるヒューズ溶断により、これらの素子が損傷を受けることが考えられる。従って、半導体装置の、ヒューズ直下の領域やその近傍には、これらの素子を配置せず、ヒューズのみが存在するように構成されている場合が多い。
【０００５】
また、レーザトリミングにおけるヒューズの切断不良を防止するため、多層構造のヒューズ配線に対して、波長の異なる複数のレーザ光を照射して、ヒューズを切断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３４６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述のように、ヒューズ直下あるいは近傍の領域に素子を配置しないような構造では、ヒューズを形成する領域直下部分は素子の形成には利用できず、半導体装置内にヒューズ形成のためだけの領域が必要となる。従って、半導体装置の微細化においては、制限となることが考えられる。このため、ヒューズが形成されている領域直下に、ヒューズ切断時におけるレーザ光を遮断する遮断層を設けることが考えられている。この遮断層により、レーザ光が遮断されるため、遮断層より下方の領域を、素子の配置に利用することができる。
【０００８】
ところで、ヒューズは、一般に、その層に形成される配線と同時に形成される。従って、配線の材料である銅等が、ヒューズの材料として用いられることが考えられる。しかし、銅は、レーザ光の吸収が小さい。このように、レーザ光への吸収率が小さい銅等の材料により形成されたヒューズは、その切断の際には、高いエネルギーのレーザ光を必要とする。そして、高エネルギーのレーザ光を照射する場合、遮断層が形成されていても、その遮断層が融解し、遮断層の下の層にまで、レーザ光が照射してしまう場合がある。
【０００９】
また、微細化する半導体装置においては、ヒューズとヒューズとの間の距離も小さくなっている。従って、レーザ照射時においては、隣接ヒューズが切断されないようにする必要がある。また、ヒューズ切断時の開口部分が、隣接ヒューズにまで到達することにより、隣接ヒューズ上の酸化膜や隣接ヒューズ自体が露出することが考えられる。しかし、隣接ヒューズが露出した場合、ヒューズの金属腐食が起こり、この部分が、電気的に切断された状態となってしまう場合がある。
【００１０】
従って、この発明は、以上のような問題を解決し、半導体装置の微細化を図りつつ、レーザトリミングをより確実に行うことができるように改良した半導体装置及びその製造方法について提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の半導体装置は、基板と、前記基板主面に形成された第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に形成され、前記第１絶縁膜に接して配置された第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に形成された複数のヒューズと、前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜中であって、かつ、前記基板主面から見た場合に、前記複数のヒューズが形成される領域と重なる位置に配置され、前記ヒューズが溶断される際に照射されるレーザ光を反射する材料で形成された遮断層と、を備える。
【００１２】
あるいは、この発明の半導体装置は、基板と、前記基板上に形成された第３絶縁膜と、前記第３絶縁膜上に、前記第３絶縁膜に接して配置された第４絶縁膜と、前記第３絶縁膜及び前記第４絶縁膜中に配置された複数のヒューズと、を備える。
【００１３】
また、この発明の半導体装置の製造方法は、ヒューズを有する半導体装置の製造方法であって、基板主面に、第１絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、前記第１絶縁膜上に、前記第１絶縁膜に接する第２絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、前記第１絶縁膜及び第２層間絶縁膜中の、前記基板主面から見た場合に前記複数のヒューズが形成される領域と重なる位置に、ヒューズが溶断される際に照射されるレーザ光を反射する遮断層を形成する遮断層形成工程と、前記遮断層が形成された第２絶縁膜上に、ヒューズ形成層の絶縁膜となるヒューズ用絶縁膜を形成するヒューズ用絶縁膜形成工程と、前記ヒューズ用絶縁膜中に、ヒューズを形成するヒューズ形成工程と、を備える。
【００１４】
あるいは、この発明の半導体装置の製造方法は、基板主面上に、第３絶縁膜を形成する第３絶縁膜形成工程と、前記第３絶縁膜上に、第３絶縁膜に接する第４絶縁膜を形成する第４絶縁膜形成工程と、前記第３絶縁膜及び第４絶縁膜中にヒューズを形成するヒューズ形成工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
この発明において、ヒューズが形成された領域下方に、遮断膜を有するものにおいては、この遮断層は、２層以上の絶縁膜を跨いで形成されている。従って、遮断層は、遮断層が形成された層の、他の部分に形成された配線よりも厚く形成することができ、レーザトリミングにおけるレーザ光が、遮断層より下方に照射されるのを抑えることができる。従って、ヒューズ領域下方の領域を有効に利用し、半導体装置の微細化を図ることができる。
【００１６】
また、この発明において、ヒューズが、２層以上の絶縁膜を跨いで形成されているものについては、ヒューズが形成された絶縁膜のうちの１層の、他の部分に形成された配線よりも、ヒューズを厚くすることができる。従って、ヒューズの切断における開口の径を小さくし、狭い領域で切断することができる。これにより、レーザトリミングにおいて、ヒューズ溶断の開口部が隣接ヒューズ付近にまで広がり、この隣接ヒューズが露出するのを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
また、以下の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及する場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、実施の形態において説明する構造や、方法におけるステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１における半導体装置を説明するための模式図である。図１、図２においては、共に、半導体装置のヒューズ領域付近を拡大して表しており、図１は、Ｓｉ基板表面に対して垂直方向の断面を表し、図２は、銅ヒューズと銅リフレクタのみを、上面から透視した状態を表す。
【００１９】
図１を参照して、Ｓｉ基板２上には、複数の多層配線層が形成されている。具体的には、Ｓｉ基板２上には、層間絶縁膜４ａ〜４ｄが積層され、その各層にそれぞれ、銅配６ａ〜６ｄが形成されている。更に、最上部の層間絶縁膜４ｄ上には、層間絶縁膜４ｅが形成されている。層間絶縁膜４ｅの、少なくとも図１に示すヒューズ領域下方に位置する部分には、配線は形成されていない。
【００２０】
また、層間絶縁膜４ｅ上には、３層に積層された絶縁膜８が形成されている。具体的に、絶縁膜８は、シリコン窒化膜８ａ、シリコン酸化膜８ｂ、シリコン窒化膜８ｃ、シリコン酸化膜８ｄが順に積層されて構成されている。シリコン窒化膜８ａ、シリコン酸化膜８ｂ、シリコン窒化膜８ｃ、シリコン酸化膜８ｄの膜厚は、例えば、それぞれ、５０nm、２００nm、５０nm、２００nmである。
【００２１】
絶縁膜８、即ち、シリコン酸化膜８ａ、シリコン窒化膜８ｂ、シリコン酸化膜８ｃを貫通して形成された開口に、銅リフレクタ１０が形成されている。銅リフレクタ１０は、バリア膜１０ａと接続層１０ｂ、銅配線１０ｃとにより構成されている。銅リフレクタ１０の膜厚は、例えば、全体で、５００nmである。
【００２２】
バリア膜１０ａは、絶縁膜８に形成された、銅リフレクタ形成用の開口の内壁に接するように形成された薄膜である。バリア膜１０ａは、例えば、窒化タンタルとタンタルとの積層膜、あるいは窒化タンタルにより形成される。
【００２３】
接続層１０ｂは、シリコン窒化膜８ａ、シリコン酸化膜８ｂに形成された部分であり、シリコン窒化膜８ａとシリコン酸化膜８ｂとの開口部内に、バリア膜１０ａを介して埋め込まれた銅により構成されている。
【００２４】
銅配線１０ｃは、接続層１０ｂに接し、シリコン窒化膜８ｃ及びシリコン酸化膜８ｄに形成された部分であり、シリコン酸化膜８ｃ及びシリコン窒化膜８ｄの開口部分に、シリコン窒化膜８ｃ又はシリコン酸化膜８ｂと接する部分においてはバリア膜１０ａを介して、埋め込まれた銅により構成されている。
【００２５】
銅リフレクタ１０が形成された絶縁膜８の上には、拡散防止膜１２が形成されている。拡散防止膜１２は、銅リフレクタ１０からの銅の拡散を防止する膜であり、ここでは、例えば、シリコン窒化膜、又は、炭素ドープシリコン窒化膜等の絶縁膜を用いる。
【００２６】
拡散防止膜１２上には、ヒューズ下絶縁膜１４が形成されている。ヒューズ下絶縁膜１４の全体の膜厚は、例えば、２００nmである。
また、図２を参照して、銅リフレクタ１０上方に位置する、ヒューズ下絶縁膜１４の表面部分には、平行に配置された４つの開口が形成され、この開口に、バリア膜１６ａを介して、銅１６ｂが埋め込まれることにより、銅ヒューズ１６が形成されている。
銅ヒューズ１６が形成されたヒューズ下絶縁膜１４上には、更に、ヒューズ上絶縁膜１８が形成されている。ヒューズ上絶縁膜１８は、シリコン窒化膜により構成されている。
【００２７】
以上のように構成された半導体装置において、銅ヒューズ１６のレーザトリミングを行う場合、近赤外波長である１.０μm〜１.３μm程度の波長のレーザ光を使用することが多い。この波長のレーザ光に対する銅の反射率は、９９%以上であり、ほとんどの光が、銅リフレクタ１０表面で反射される。
【００２８】
しかし、実施の形態１の半導体装置のように、ヒューズが、銅により構成されている場合、レーザトリミングにより確実に、ヒューズを溶断するためには、高い光強度が必要となる。
例えば、銅リフレクタ１０が、シリコン窒化膜８ｃ及びシリコン酸化膜８ｄの他の領域に形成される配線層と同様に一層のみの薄い層で形成されているものである場合（即ち、銅リフレクタが、銅配線１０ｃのみで構成されるような場合）、高エネルギーのレーザ光が照射されると、銅リフレクタが僅かにこの光を吸収することで加熱されて融解し、下層に配置された銅配線６ｄ〜６ａを融解させてしまうことが考えられる。
【００２９】
しかし、実施の形態１における銅リフレクタ１０は、銅配線１０ｃの下の絶縁膜８（即ち、シリコン窒化膜８ａ及びシリコン酸化膜８ｂにも接続層１０ｂを形成することで、銅リフレクタ１０の全体の膜厚が厚くなっている。これにより、銅リフレクタ１０の熱容量を大きくすることができ、銅リフレクタ１０の融解が抑えられる。従って、実施の形態１の半導体装置においては、上述したように、ヒューズ領域下方の、銅リフレクタ１０より下方には、多層配線層６ａ〜６ｄのような信号線等の役割を持つ配線や、トランジスタ（図示せず）等の素子を形成することができるようになっている。
【００３０】
図３は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法について説明するためのフロー図である。また、図４〜図９は、実施の形態１の半導体装置の、製造過程における状態を説明するための断面模式図である。なお、図４〜図９における断面は、図１に対応する部分を表している。
【００３１】
まず、Ｓｉ基板２上に必要な素子、例えば、層間絶縁膜４ａ〜４ｄと銅配線６ａ〜６ｄとを形成し、更に、層間絶縁膜４ｅを形成する（ステップＳ１０２）。その後、層間絶縁膜４ｅ上に、シリコン窒化膜８ａ、シリコン酸化膜８ｂ、シリコン窒化膜８ｃ、シリコン酸化膜８ｄを順に形成する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
次に、図４に示すように、シリコン酸化膜８ｄの上に、マスクとして、リフレクタ層の銅配線１０ｃの幅に合わせて、シリコン窒化膜１９を形成する（ステップＳ１０６）。具体的には、シリコン窒化膜を形成した後、これをエッチングして、銅配線１０ｃの幅に合わせた開口を形成する。この開口は、リソグラフィ技術とエッチングとにより形成することができる。エッチングにおいては、下層のシリコン酸化膜８ｄに対して、十分なエッチング選択比を取ることができる条件でエッチングを行う。
【００３３】
次に、図５に示すように、シリコン酸化膜８ｄの上に、シリコン窒化膜１９を埋め込んで、レジストマスク２０を形成する（ステップＳ１０８）。レジストマスク２０は、接続層１０ｂに対応する位置に開口を有するマスクであり、リソグラフィ技術等により形成することができる。
【００３４】
次に、図６に示すように、レジストマスク２０をマスクとして、シリコン酸化膜８ｄ、シリコン窒化膜８ｃ及びシリコン酸化膜８ｂのエッチングを行う（ステップＳ１１０）。ここで、下側のシリコン酸化膜８ｂをエッチングする際には、シリコン窒化膜８ａとのエッチング選択比を十分に確保できる条件で行い、シリコン窒化膜８ａの上部で、エッチングをストップする。その後、レジストマスク２０は除去する（ステップＳ１１２）。
【００３５】
次に、図７に示すように、シリコン窒化膜１９をマスクとして、シリコン酸化膜８ｄ、８ｂのエッチングを行う（ステップＳ１１４）。シリコン酸化膜８ｄ、８ｂのエッチングは、シリコン窒化膜８ａ、８ｃに対して、十分にエッチング選択比を取れる条件で行う。従って、シリコン酸化膜８ｄのエッチングが終了し、シリコン酸化膜８ｂのエッチングが行われる際には、シリコン窒化膜１９及びシリコン窒化膜８ｃがマスクとなる。
【００３６】
次に、シリコン窒化膜１９及びシリコン窒化膜８ｃ、８ａの表面が露出している部分を除去する（ステップＳ１１６）。これにより、絶縁膜８を深さ方向に貫通する銅リフレクタを形成する開口が形成される。
【００３７】
次に、この開口の表面に、バリア膜１０ａを形成する（ステップＳ１１８）。バリア膜１０ａは、窒化タンタル等を用いて形成する。
その後、図８に示すように、少なくとも開口内に銅１０ｄを埋め込む（ステップＳ１２０）。更に、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により、少なくともシリコン酸化膜８ｃの表面が露呈するように、平坦化を行う（ステップＳ１２２）。
これにより、銅リフレクタ１０が形成される。また、このとき同時に、他の領域に、必要な銅配線及び接続層が形成される。
【００３８】
次に、図９を参照して、拡散防止膜１２として、シリコン窒化膜を形成する（ステップＳ１２４）。更に、拡散防止膜１２上に、ヒューズ下絶縁膜１４として、シリコン酸化膜を形成する（ステップＳ１２６）。
【００３９】
次に、ヒューズ下絶縁膜１４の、銅ヒューズ１６を形成する位置に、ヒューズ形成用の開口を形成する（ステップＳ１２８）。ここでは、従来の方法同様に、リソグラフィ及び現像工程等によりレジストマスクを形成し、これをマスクとして、ヒューズ下絶縁膜１４のエッチングを行う。エッチングは、必要な銅ヒューズの深さとなった時点で停止する。
【００４０】
次に、開口内壁を含めて、表面に露呈する部分に、バリア膜１６ａを形成する（ステップＳ１３０）。更に、少なくとも開口内部を銅１６ｂで埋め込む（ステップＳ１３２）。その後、ヒューズ下絶縁膜１４の表面が露呈するまで、ＣＭＰによる平坦化を行う（ステップＳ１３４）。これにより、ヒューズ下絶縁膜１４表面付近に、銅ヒューズ１６が形成される。
【００４１】
次に、ヒューズ下絶縁膜１４上に、銅ヒューズ１６表面を覆って、ヒューズ上絶縁膜１８を形成する（ステップＳ１３６）。ヒューズ上絶縁膜は、シリコン酸化膜とする。
以上のようにして、図１に示す半導体装置が形成される。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態１においては、銅ヒューズ１６が形成された領域直下に、銅リフレクタ１０を形成する。また、ここで、銅リフレクタ１０は、シリコン酸化膜１０ｃからシリコン酸化膜１０ａまで、３層に積層された絶縁膜８を深さ方向に貫通して形成されている。従って、銅リフレクタ１０は、ある程度の膜厚が確保されており、１層の場合に比べ、熱容量が大きくなっている。従って、銅ヒューズ１６を溶断する場合において、照射された高エネルギーのレーザ光の一部が、銅リフレクタ１０に吸収されても、銅リフレクタ１０が融解されるのを抑えることができる。また、同時に、銅リフレクタ１０は、レーザ光を９９%反射できるものであるから、レーザ光照射時の、下層配線４ｄ〜４ａへのレーザ光照射の影響を抑えつつ、同時に、銅リフレクタ１０溶解による下層配線４ｄ〜４ａの融解を抑えることができる。従って、デバイスの信頼性を落とすことなくヒューズを溶断させることができ、半導体装置の製造における歩留まりを向上させることができる。
【００４３】
なお、実施の形態１において、銅リフレクタ１０を形成する部分は、３層の絶縁膜８とした。しかし、この発明は、これに限るものではなく、銅リフレクタが、２層以上の絶縁膜に渡るもの、即ち、銅配線部分と接続部分を有する配線であればよい。
銅配線１０ｃ部分は、他の領域の実配線である銅配線の形成と同時に形成されるため、膜厚が、実配線の膜厚により決定されてしまい、比較的薄いものとなる。しかし、銅リフレクタ１０は、この銅配線１０ｃの下に接続層１０ｂを設けて、２層以上の絶縁膜に跨るものとすることにより、必要な膜厚を確保できるようになっている。即ち、銅リフレクタの膜厚を厚く確保できるものであれば、銅リフレクタは、実施の形態１のように、３層の絶縁膜８に跨るものに限らず、２層、あるいは、４層以上の絶縁膜に形成されるものであっても良い。
【００４４】
また、実施の形態１においては、シリコン酸化膜８ｄ上に、シリコン窒化膜１９からなるマスクを形成し、更に、レジストマスク２０を形成し、レジストマスク２０を用いて、シリコン酸化膜８ｄ、シリコン窒化膜８ｃ、シリコン酸化膜８ｂをエッチングした後、シリコン窒化膜１９をマスクとして、シリコン酸化膜８ｄ、８ｂのエッチングを行う方法により、銅リフレクタ１０形成用の開口を形成する場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、他の方法により開口を形成するものであってもよい。
また、実施の形態１のように、開口に銅を一度に埋め込む、いわゆるデュアルダマシンのような方法により、銅リフレクタ１０を形成するものに限るものでもない。例えば、シングルダマシンのように、シリコン酸化膜８ｂ、シリコン窒化膜８ａに、まず接続層１０ｂ用の開口を形成して、この開口に銅を埋め込んで、接続層１０ｂを形成した後、上部に、シリコン窒化膜８ｂ及びシリコン酸化膜８ｄを形成し、ここに、銅配線１０ｃ用の開口を形成する。そして、この開口に銅を埋め込む等の方法により、銅リフレクタ１０を形成するものであってもよい。
【００４５】
実施の形態２．
図１０、図１１は、この発明の実施の形態２における半導体装置を説明するための模式図である。図１０は、Ｓｉ基板表面に対して垂直方向の断面であり、半導体装置のヒューズ領域付近のみを拡大して表している。また、図１１は、銅ヒューズのみを上面からみた状態を表している。
【００４６】
図１０、図１１に示すように、実施の形態２の半導体装置においては、基板２２上に絶縁膜２４、シリコン窒化膜２６、シリコン酸化膜２８が順に積層されている。絶縁膜２４は、シリコン窒化膜２４ａ、シリコン酸化膜２４ｂ、シリコン窒化膜２４ｃ、シリコン酸化膜２４ｄが積層されて構成されている。また、シリコン酸化膜２４、シリコン窒化膜２６、シリコン酸化膜２８の膜厚は、例えば、それぞれ、２．５μm、５０nm、２００nmである。また、基板２２上には、図示されていないが、多層配線やトランジスタ等の素子が形成されている。
【００４７】
また、シリコン酸化膜２８、シリコン窒化膜２６、シリコン酸化膜２４中には、銅ヒューズ３０が形成されている。銅ヒューズ３０は、シリコン酸化膜２８、シリコン窒化膜２６を貫通し、シリコン酸化膜２４内にまで至るように形成された開口内壁に、バリア膜３０ａを介して、銅が埋め込まれて形成されている。この銅ヒューズ３０のうちシリコン酸化膜２４とシリコン窒化膜２６内の部分が、接続層３０ｂであり、シリコン酸化膜２８を深さ方向に貫通する部分が銅配線３０ｃである。例えば、接続層３０ｂの膜厚は２５０nmであり、銅配線の膜厚は２５０nmである。なお、銅配線３０ｃが形成されている層、即ち、シリコン酸化膜２８の、図示しない他の領域には、銅ヒューズ３０形成と同時に実配線が形成される。
また、隣接する銅ヒューズ３０の、短手方向（即ち、図１０、１１における横方向）における長さは、０．６μmであり、隣り合う銅ヒューズ３０間の間隔は、３．４μmである。即ち、銅ヒューズ３０のピッチは、４．０μmである。
銅ヒューズ３０が形成されたシリコン酸化膜２８上には、絶縁膜３２が形成されている。
【００４８】
以上のように構成された半導体装置において、銅ヒューズ３０は、他の領域の配線層と同一の層に形成される部分である銅配線３０ｃの下方に、更に、シリコン酸化膜２４ｄ及びシリコン窒化膜２４ｃに跨って形成された部分である接続層３０ｂを有する。このように、銅ヒューズ３０を、複数の絶縁膜に跨って深さ方向に厚い構造とすることにより、銅ヒューズ３０が溶断される際の爆発の開口が、隣接する銅ヒューズ３０にまで広がらないようになっている。
【００４９】
即ち、ヒューズの膜厚が薄く、例えば、通常の銅配線と同程度の２５０nm程度の場合、ヒューズ爆発時における上部への圧力と横方向への圧力とは同程度となり、方向性を持たずに爆発する。従って、爆発時の開口は、横方向に広がってしまう。
【００５０】
しかし、図１０に示すように、実施の形態２における銅ヒューズ３０は、接続層３０ｂと銅配線３０ｃとの２層に形成され、深さ方向に、全体の膜厚が５００nmと、厚くなっている。このように銅ヒューズの膜厚を厚くした場合、爆発の上部方向への圧力が、横方向への圧力に比較して大きくなると考えられる。従って、このように２層にヒューズを厚くして形成することにより、爆発の圧力を上方向に向けることができ、爆発時の開口の横方向への広がりを小さくすることができるようになっている。従って、この半導体装置のヒューズ領域においては、銅ヒューズ３０が４μm程度のピッチで形成されているが、このような場合にも、該当する銅ヒューズ３０のみを溶断することができるような構造となっている。
【００５１】
図１２は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法について説明するためのフロー図である。また、図１３〜図１６は、実施の形態２における半導体装置の製造工程における状態を説明するための模式図である。
以下、図１２〜図１６を用いて、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、図１３に示すように、必要なトランジスタや多層配線層等を形成した基板２２上に、シリコン窒化膜２４ａ、シリコン酸化膜２４ｂ、シリコン窒化膜２４ｃ、シリコン酸化膜２４ｄの順に積層して、絶縁膜２４を形成し、更に、シリコン窒化膜２６、シリコン酸化膜２８を形成する（ステップＳＳ２０２）。
【００５３】
次に、図１４に示すように、シリコン酸化膜２８上に、シリコン窒化膜３４からなるマスク及びレジストマスク３６を形成する（ステップＳ２０４）。ここでは、リソグラフィ技術により、銅ヒューズ３０を形成する位置に対応する部分に開口を有するレジストマスク３６を形成した後、これをマスクとして、シリコン窒化膜３４をエッチングすることにより、シリコン窒化膜からなるマスク３４を形成すればよい。
【００５４】
次に、レジストマスク３６及びシリコン窒化膜３４をマスクとして、シリコン酸化膜２８、シリコン窒化膜２６、及びシリコン酸化膜２４ｄのエッチングを行う（ステップＳ２０６）。シリコン酸化膜２４ｄのエッチングの際には、シリコン窒化膜２４ｃに対するエッチング選択比を十分に確保できる条件でおこない、シリコン窒化膜２４ｃでエッチングが停止するようにする。
【００５５】
その後、レジストマスク３６を除去し（ステップＳ２０８）、更に、表面に露出すりシリコン窒化膜３４及びシリコン窒化膜２４ｃを除去する（ステップＳ２１０）。これにより、銅ヒューズ３０を形成するための開口が形成される。
【００５６】
次に、まず、ヒューズ形成用の開口に、バリア膜３０ａをスパッタ法により形成する（ステップＳ２１２）。更に、図１５に示すように、バリア膜３０ａ上に、少なくとも開口内全部を埋め込むように、銅３０ｄの埋め込みを行う（ステップＳ２１４）。その後、ＣＭＰにより、少なくともシリコン酸化膜２８の表面が露出するまで、平坦化を行う（ステップＳ２１６）。
その後、銅ヒューズ３０が形成されたシリコン酸化膜２８上に、絶縁膜３２を形成する（ステップＳ２１８）。これにより、図１０、１１に示すような半導体装置が形成される。
【００５７】
以上説明したように、実施の形態２において、銅ヒューズ３０は、通常の銅配線が形成されるシリコン酸化膜２８だけでなく、更に、その下層のシリコン窒化膜２６を貫通し、シリコン酸化膜２４の途中にまで至る。即ち、銅ヒューズ３０の膜厚は、他の領域に形成される配線よりも厚くなっている。このように、ヒューズ３０の膜厚を厚くすることにより、ヒューズ溶断時における爆発の圧力を上方向に向けることができるため、銅ヒューズ３０溶断の際の爆発で形成される開口を小さくすることができる。従って、溶断する対象となる銅ヒューズ３０のみを確実に溶断することができ、銅ヒューズ３０の溶断において、溶断の開口が広がることにより隣接する銅ヒューズ３０表面が露出するのを抑えることができる。従って、デバイス特性の良好な半導体装置を得ることができる。
【００５８】
なお、実施の形態２においては、絶縁膜２４、シリコン窒化膜２６、シリコン酸化膜２８を順に積層して、開口を形成した後に、一度に銅を埋め込む場合について説明した。しかし、この発明において銅ヒューズ３０の形成手順はこれに限るものではない。銅ヒューズの形成方法としては、まず、下層の絶縁膜に、接続層３０ｂを形成した後、上層の絶縁膜を形成し、この絶縁膜中に、銅配線３０ａを形成することにより、接続層３０ｂ、銅配線３０ｃからなる銅ヒューズ３０を形成する等、他の方法を用いてもよい。
【００５９】
また、ここでは、銅ヒューズ３０が、銅配線３０ｃと接続層３０ｂの２層で構成されている場合について説明した。しかし、この発明は、銅ヒューズ３０が複数の絶縁膜に渡って、厚く形成されているものであれば、その効果を得ることができ、従って、複数の絶縁膜に渡って、３層以上に構成されたものであってもよい。
【００６０】
また、実施の形態２においては、ヒューズが銅である場合について説明した。しかし、この発明はこれに限るものではなく、他の材料に適用することもできる。ヒューズに用いる材料は、他の領域に形成される実配線等を考慮して、適宜決定すればよい。
【００６１】
また、実施の形態２においては、ヒューズ下層は、通常の多層配線層が形成されている場合について説明した。しかしこの発明においては、これに限るものではなく、この領域には、配線や素子等を形成しないものであっても良い。また、実施の形態１において説明したような銅リフレクタ１０を、ヒューズ３０が形成された領域に形成するものであっても良い。これによって、銅配線を溶断するときのレーザ光を反射することができ、溶断における下層へのダメージを抑えることができる。銅リフレクタ１０を形成するような場合、例えば、実施の形態１における絶縁膜８を、実施の形態２における絶縁膜２４に該当させ、絶縁膜２４に銅リフレクタ１０を形成するとよい。更に、具体的には、接続層１０ｂを、シリコン窒化膜２４ａ、シリコン酸化膜２４ｂに形成し、銅配線１０ｃを、シリコン窒化膜２４ｃ、シリコン酸化膜２４ｄに形成するとよい。
【００６２】
なお、例えば、実施の形態１におけるＳｉ基板２、銅ヒューズ１６、リフレクタ層１０は、それぞれ、この発明の「基板」、「ヒューズ」、「遮断層」に該当し、シリコン窒化膜８ａ及びシリコン酸化膜８ｂは、「第１絶縁膜」に該当し、シリコン窒化膜８ｃ及びシリコン酸化膜８ｄは、「第２絶縁膜」に該当する。
また、例えば、実施の形態２における基板２２、シリコン酸化膜２４、シリコン酸化膜２８、銅ヒューズ３０は、それぞれ、この発明の「基板」、「第３絶縁膜」、「第４絶縁膜」、「ヒューズ」に該当する。
【００６３】
また、例えば、実施の形態１において、ステップＳ１０４を実行することにより、この発明の「第１絶縁膜形成工程」及び「第２絶縁膜形成工程」が実行され、ステップＳ１０６〜Ｓ１２２を実行することにより、「遮断層形成工程」が実行され、ステップＳ１２４〜Ｓ１３４を実行することにより「ヒューズ形成工程」が実行される。
【００６４】
また、例えば、実施の形態２において、ステップＳ２０２を実行することにより、この発明の「第３絶縁膜形成工程」及び「第４絶縁膜形成工程」が実行され、ステップＳ２０４〜Ｓ２１６を実行することにより、「ヒューズ形成工程」が実行される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における半導体装置を説明するための上面模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図４】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における半導体装置を説明するための断面模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における半導体装置を説明するための上面模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明するためのフロー図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造過程における状態を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
２  Ｓｉ基板
４ａ〜４ｅ  層間絶縁膜
６ａ〜６ｄ  銅配線
８  絶縁膜
８ａ  シリコン窒化膜
８ｂ  シリコン酸化膜
８ｃ  シリコン窒化膜
８ｄ  シリコン酸化膜
１０  銅リフレクタ
１０ａ  バリア膜
１０ｂ  接続層
１０ｃ  銅配線
１２  拡散防止層
１４  ヒューズ下絶縁膜
１６  銅ヒューズ
１６ａ  バリア膜
１６ｂ  銅
１８  ヒューズ上絶縁膜
１９  シリコン窒化膜
２０  レジストマスク
２２  基板
２４  絶縁膜
２４ａ  シリコン窒化膜
２４ｂ  シリコン酸化膜
２４ｃ  シリコン窒化膜
２４ｄ  シリコン酸化膜
２６  シリコン窒化膜
２８  シリコン酸化膜
３０  銅ヒューズ
３０ａ  バリア膜
３０ｂ  接続層
３０ｃ  銅配線
３０ｄ  銅
３２  ヒューズ上絶縁膜
３４  シリコン窒化膜
３６  レジストマスク
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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