(57)【要約】【課題】ヒューズ素子の溶断を安定して行え、かつ溝の位置がずれてもヒューズ素子が溝から露出することを抑制できるようにする。【解決手段】ヒューズ素子４００は絶縁膜１００に覆われている。溝１０２は、絶縁膜１００に形成されており、平面視でヒューズ素子４００の隣に位置している。溝１０２は、底部がヒューズ素子４００の底部より下に位置している。そして平面視で、溝１０２のうちヒューズ素子４００に面する側の側面からヒューズ素子４００までの第１距離ｄ１は、ヒューズ素子が延伸する第１方向Ｙに沿って変化している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に覆われた第１ヒューズ素子と、
前記絶縁膜に形成され、平面視で前記第１ヒューズ素子の隣に位置し、底部が前記第１ヒューズ素子の底部より下に位置する第１溝と、
を備え、
平面視で、前記第１溝のうち前記第１ヒューズ素子に面する側の側面から前記第１ヒューズ素子までの第１距離は、前記第１ヒューズ素子が延伸する第１方向に沿って変化している半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１距離は、前記第１方向に沿って連続的に変化している半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記絶縁膜に形成され、平面視において前記第１ヒューズ素子を介して前記第１溝に対向している第２溝と、
平面視において前記第２溝を介して前記第１ヒューズ素子に対向している第２ヒューズ素子と、
を備え、
前記第２溝は、底部が前記第２ヒューズ素子の底部より下に位置しており、
前記第２溝のうち前記第１ヒューズ素子に面する側の側面から前記第１ヒューズ素子までの第２距離は、いずれの部分における前記第１距離よりも大きい半導体装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記第１ヒューズ素子の隣に位置している第２ヒューズ素子と、
前記絶縁膜に形成され、平面視で前記第２ヒューズ素子の隣に位置し、底部が前記第２ヒューズ素子の底部より下に位置する第２溝と、
を備え、
前記第１溝及び前記第２溝は、前記第１ヒューズ素子と前記第２ヒューズ素子の間に位置している半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
平面視で、
前記第１ヒューズ素子及び前記第２ヒューズ素子は互いに平行であり、
前記第１溝のうち前記第１ヒューズ素子に対向している側面と、前記第２溝のうち前記第２ヒューズ素子に対向している側面とは平行であり、
前記第１溝の幅及び前記第２溝の幅は、前記第１ヒューズ素子及び前記第２ヒューズ素子が延伸している方向に沿って変化していない半導体装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の半導体装置において、
前記第１ヒューズ素子の隣に位置している第２ヒューズ素子と、
前記絶縁膜に形成され、平面視で前記第２ヒューズ素子の隣に位置し、底部が前記第２ヒューズ素子の底部より下に位置する第２溝と、
を備え、
前記第１ヒューズ素子の延伸方向に沿って見た場合、前記第２溝のうち前記第２ヒューズ素子に面する側の側面から前記第２ヒューズ素子までの第２距離は、前記第１距離とは逆方向に変化している半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第１距離のうち最も長い部分と短い部分との差が０．１μｍ以上１．２μｍ以下である半導体装置。
【請求項８】
基板上に第１ヒューズ素子を形成し、かつ前記第１ヒューズ素子を絶縁膜で覆う工程と、
前記絶縁膜に、平面視で前記第１ヒューズ素子の隣に位置し、底部が前記第１ヒューズ素子の底部より下に位置する第１溝を形成する工程と、
光を照射することにより前記第１ヒューズ素子を溶断する工程と、
を備え、
前記第１溝を形成する工程において、平面視で、前記第１溝のうち前記第１ヒューズ素子に面する側の側面から前記第１ヒューズ素子までの第１距離を、前記第１ヒューズ素子が延伸する第１方向に沿って変化するように、前記第１溝を形成し、
前記第１ヒューズ素子を溶断する工程において、前記光を、前記第１距離が短くなる方向に前記第１ヒューズ素子に沿って移動させる半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光を用いて溶断されるヒューズ素子を有する半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯機器向け用途などにおいて、アナログ回路を搭載した半導体装置の需要が高まってきている。これらにはアナログ回路としてオペアンプや出力トランジスタなどが搭載されており、その精度を高めるためにトリミング用のヒューズ素子が使われている。トリミング用のヒューズ素子は、電流を流して切断するタイプとレーザー照射によって切断するタイプのふたつに大別できる。これらのうちレーザー照射によって切断するタイプは、市販のレーザートリマーの能力が高く、一度に多数のトリミングを行うことが可能であるため、半導体装置に広く採用されている。
【０００３】
一方、このような半導体装置では、トリミングの成否によってチップの歩留まりが決まるため、所望のヒューズを確実に溶断することが重要である。
【０００４】
例えば特許文献１に記載の技術は、ヒューズ素子を覆う絶縁膜の一部をエッチングすることにより、ヒューズ素子の側方に位置する開口部を設けることが開示されている。この技術によれば、ヒューズ素子の側面と開口部の間に位置する絶縁膜の膜厚を薄くできるため、上方からレーザー光が照射されると、ヒューズ素子の側面部分において絶縁膜が飛散し、これによってヒューズ素子の切断を安定して行える、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５-２２３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁膜に溝を設ける場合、その溝には必ずフォトリソグラフィ工程に起因した位置ずれが生じる。ヒューズ素子の側面と溝の間に位置する絶縁膜の膜厚を薄くした場合、溝の位置がずれると、ヒューズ素子が溝から露出する可能性がある。ヒューズ素子が完全に露出すると、ヒューズ素子を溶断できない場合が出てくる。このため、溝の位置がずれても、ヒューズ素子が溝から完全には露出しないようにすることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、基板と、
前記基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜に覆われた第１ヒューズ素子と、
前記絶縁膜に形成され、平面視で前記第１ヒューズ素子の隣に位置し、底部が前記第１ヒューズ素子の底部より下に位置する第１溝と、
を備え、
平面視で、前記第１溝のうち前記第１ヒューズ素子に面する側の側面から前記第１ヒューズ素子までの第１距離は、前記第１ヒューズ素子が延伸する第１方向に沿って変化している半導体装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、第１溝のうち第１ヒューズ素子に面する側の側面から第１ヒューズ素子までの第１距離は、第１ヒューズ素子が延伸する第１方向に沿って変化している。このため、第１ヒューズ素子を溶断するための光の照射位置を、第１方向に沿って第１距離が薄くなる方向に移動させた場合、いずれかの位置において絶縁膜が破れ、溶融した第１ヒューズ素子が蒸発する。このため、第１距離の最小値を大きくしても、必ずいずれかの位置において第１距離すなわち絶縁膜の厚さを第１ヒューズ素子が溶断するために最適な厚さにすることができる。また第１距離の最大値を大きくすることにより、溝の位置がずれても第１ヒューズ素子が溝から完全には露出しないようにすることができる。この場合、露出していない部分において第１ヒューズ素子の溶断を行うことができる。従って、第１ヒューズ素子の溶断を安定して行え、かつ溝の位置がずれても第１ヒューズ素子が溝から完全に露出することを抑制できる。
【０００９】
本発明によれば、基板上に第１ヒューズ素子を形成し、かつ前記第１ヒューズ素子を絶縁膜で覆う工程と、
前記絶縁膜に、平面視で前記第１ヒューズ素子の隣に位置し、底部が前記第１ヒューズ素子の底部より下に位置する第１溝を形成する工程と、
光を照射することにより前記第１ヒューズ素子を溶断する工程と、
を備え、
前記第１溝を形成する工程において、平面視で、前記第１溝のうち前記第１ヒューズ素子に面する側の側面から前記第１ヒューズ素子までの第１距離を、前記第１ヒューズ素子が延伸する第１方向に沿って変化するように、前記第１溝を形成し、
前記第１ヒューズ素子を溶断する工程において、前記光を、前記第１距離が短くなる方向に前記第１ヒューズ素子に沿って移動させる半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ヒューズ素子の溶断を安定して行え、かつ溝の位置がずれてもヒューズ素子が溝から完全に露出することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】図２は図１に示した半導体装置の断面図である。
【図３】第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図４】第４の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。図２は図１に示した半導体装置の断面図である。図２が示す断面は、図１のＡ−Ａ´断面を含んでいる。この半導体装置は、基板１０、絶縁膜１００、ヒューズ素子４００、および溝１０２を備えている。基板１０は例えばシリコン基板などの半導体基板である。絶縁膜１００は基板１０上に形成されている。ヒューズ素子４００は絶縁膜１００に覆われている。溝１０２は、絶縁膜１００に形成されており、平面視でヒューズ素子４００の隣に位置している。溝１０２は、底部がヒューズ素子４００の底部より下に位置している。そして平面視で、溝１０２のうちヒューズ素子４００に面する側の側面からヒューズ素子４００までの第１距離ｄ１は、ヒューズ素子が延伸する第１方向Ｙに沿って変化している。以下、詳細に説明する。
【００１３】
図２に示すように、絶縁膜１００は、多層配線を形成するために、複数の絶縁膜を積層した構造を有している。本図に示す例では絶縁膜１００は、絶縁膜１１０，１２０，１３０，１４０をこの順に積層した構成を有している。そして絶縁膜１００上にはパッシベーション膜２００が形成されている。ただし絶縁膜１００の構成は図２に示す例に限られない。
【００１４】
絶縁膜１００内には、第１の配線層に位置する配線３１０、第２の配線層に位置する配線３２０、及び最上層の配線層に位置する電極パッド３３０が形成されている。配線３１０と配線３２０は、絶縁膜１２０内に埋め込まれたビア３１２を介して互いに接続しており、配線３２０と電極パッド３３０は、絶縁層１３０に埋め込まれたビア３２２を介して互いに接続している。電極パッド３３０の上には、絶縁層１４０及びパッシベーション膜２００の開口部２１０が形成されている。そしてヒューズ素子４００は、最上層の配線層に形成されている。ただしヒューズ素子４００は、最上層以外の配線層に形成されても良い。またヒューズ素子４００は、図１に示したビア４１０を介して、他の配線層に形成された配線に接続している。またヒューズ素子１００が形成されている配線層は、ダマシン法により絶縁膜に埋め込まれていてもよいし、絶縁膜上に形成されていても良い。
【００１５】
本図に示す例では、ヒューズ素子４００と溝１０２の組み合わせが繰り返し配置されている。複数のヒューズ素子４００は、互いに平行である。そしてこれらが配置されている領域の上方には、パッシベーション膜２００の開口部２２０が形成されている。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態では、第１距離ｄ１は第１方向Ｙに沿って連続的に変化している。第１距離ｄ１の最大値は、溝１０２の位置ずれが生じてもヒューズ素子４００のいずれかの部分が絶縁膜１００に覆われているようにする、という観点から、溝１０２の最大の位置ずれ量ｘよりも大きくする必要がある。この最大の位置ずれ量ｘは、例えば０．０５μｍ以上０．４μｍ以下に収まる場合がほとんどである。そして溶融したヒューズ素子４００が絶縁膜１００を破って蒸発するために最適な絶縁膜１００の厚さをＤとした場合、第１距離ｄ１は必ずいずれかの部分でＤになる必要がある。以上を考慮すると、第１距離ｄ１の最大値を（Ｄ＋ｘ）以上として、最小値を、（Ｄ−ｘ）以下にすればよい。なお、Ｄが未知の場合、Ｄの推定値にマージンαを持たせた上で、第１距離ｄ１の最大値を（Ｄ＋ｘ＋α）以上として、最小値を、（Ｄ−ｘ−α）以下にすればよい。αは、例えば０．２μｍ程度とることになる場合がある。この結果、第１距離ｄ１の最大値と最小値の差Ａの最小値は、（Ｄ＋ｘ）−（Ｄ−ｘ）＝２ｘ＝２×０．０５μｍ＝０．１μｍとなる。またこの差Ａの最大値は、（Ｄ＋ｘ＋α）−（Ｄ−ｘ−α）＝２ｘ＋２α＝２×０．４＋２×０．２＝１．２μｍとなる。従って、差Ａは０．１μｍ以上１．２μｍ以下が適当になる場合がある。
【００１７】
また溝１０２は、対となっていないヒューズ素子４００（第２ヒューズ素子）に対向している側面からこのヒューズ素子４００までの距離ｄ２が、いずれの部分における第１距離ｄ１よりも大きくなっている。本図に示す例において溝１０２は平面視で台形を有しており、対となっていないヒューズ素子４００に対向している側面は、このヒューズ素子４００と平行になっている。
【００１８】
次に、このヒューズ素子４００を有する半導体装置の製造方法について説明する。まず、基板１０上にトランジスタ（図示せず）を形成する。ついで、このトランジスタ上に絶縁膜１００を形成する。このとき、各配線が形成される。またヒューズ素子４００も形成され、かつヒューズ素子４００が絶縁膜１００で覆われる。
【００１９】
ついで、絶縁膜１００上にレジスト膜（図示せず）を形成する。次いで、露光装置を用いてこのレジスト膜を露光し、その後現像する。これにより絶縁膜１００上にはレジストパターンが形成される。ついでこのレジストパターンをマスクとして絶縁膜１００をエッチングし、溝１０２を形成する。
【００２０】
ついで、絶縁膜１００上にパッシベーション膜２００を形成し、パッシベーション膜２００に開口２１０，２２０を形成する。
【００２１】
その後、半導体装置を検査し、いずれのヒューズ素子４００を溶断するかを決定する。そして溶断すべきヒューズ素子４００にレーザー光を照射する。このとき、第１距離ｄ１が短くなる方向に、レーザー光を移動させる。そしていずれかの位置において第１距離ｄ１すなわち絶縁膜１００の厚さが、絶縁膜１００が破れて溶融したヒューズ素子４００が絶縁膜１００を突き破って蒸発するために十分な薄さになる。この部分で溶融したヒューズ素子４００は絶縁膜１００を突き破って蒸発し、これによってヒューズ素子４００は溶断する。
【００２２】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、溝１０２のうちヒューズ素子４００に面する側の側面からヒューズ素子４００までの第１距離ｄ１は、ヒューズ素子４００が延伸する第１方向Ｙに沿って変化している。このため、第１距離ｄ１の最小値及び最大値を適切な値に設定することにより、溝１０２の位置がずれた場合においても、第１距離ｄ１すなわち絶縁膜１００の厚さは、必ずいずれかの位置においてヒューズ素子４００が溶断するために最適な厚さになる。また、溝の位置がずれても第１ヒューズ素子が溝から完全には露出しないようにすることができる。従って、ヒューズ素子４００の溶断を安定して行える。
【００２３】
また、溝１０２は、対となっていないヒューズ素子４００に対向している側面からこのヒューズ素子４００までの距離ｄ２が、いずれの部分における第１距離ｄ１よりも大きくなっている。このため、ヒューズ素子４００を溶断するときに、対となっていない溝１０２との間の部分に位置する絶縁膜１００を突き破ってヒューズ素子４００が蒸発することを抑制できる。
【００２４】
図３は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本実施形態に係る半導体装置は、溝１０２の形状及びレイアウトを除いて、第１の実施形態と同様である。以下、第１の実施形態と異なる点を除いて説明を省略する。
【００２５】
本実施形態において、第１のヒューズ素子４００ａ（４００）とこれに対応する第１の溝１０２ａ（１０２）と、第２のヒューズ素子４００ｂ（４００）とこれに対応する第２の溝１０２ｂ（１０２）が、１対のヒューズ素子群として設けられている。そしてヒューズ素子群の相互間においては溝１０２が設けられておらず、ヒューズ素子４００が互いに対向している。
【００２６】
このヒューズ素子群において、第１の溝１０２ａと第２の溝１０２ｂは、第１のヒューズ素子４００ａと第２のヒューズ素子４００ｂの間に位置している。具体的には、第１のヒューズ素子４００ａ、第１の溝１０２ａ、第２の溝１０２ｂ、及び第２のヒューズ素子４００ｂの順に配列されている。そしてヒューズ素子４００の延伸方向で見た場合、第２の溝１０２ｂのうち第２のヒューズ素子４００ｂに面する側の側面から第２のヒューズ素子４００ｂまでの距離ｄ１ｂは、第１の溝１０２ａのうち第１のヒューズ素子４００ａに面する側の側面から第１のヒューズ素子４００ａまでの距離ｄ１ａとは逆方向に変化している。
【００２７】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また以下に示すように、複数のヒューズ素子４００及び溝１０２を配置するために必要な面積を小さくすることができる。すなわち第１の実施形態では、互いに隣り合うヒューズ素子４００の間隔として、［（距離ｄ１）＋（溝１０２の幅）＋（加熱されたヒューズ素子４００によって突き破られない程度の絶縁膜１００の厚さ）］が必要だったのに対し、本実施形態では、［（距離ｄ１）＋（溝１０２の幅）＋｛（溝１０２の間隔）＋（加熱されたヒューズ素子４００によって突き破られない程度の絶縁膜１００の厚さ）｝／２］  が必要になる。そして、溝１０２の間隔は０．１μｍ〜０．２μｍ程度、加熱されたヒューズ素子４００によって突き破られない程度の絶縁膜１００の厚さは１．０μｍ以上である。従って、（溝１０２の間隔）は、加熱されたヒューズ素子４００によって突き破られない程度の絶縁膜１００の厚さよりも薄く設定できる。従って、ヒューズ素子４００の間隔を狭くすることができ、その結果、複数のヒューズ素子４００及び溝１０２を配置するために必要な面積を小さくすることができる。
【００２８】
また平面視で、距離ｄ１ｂは距離ｄ１ａとは逆方向に変化している。このため、第１のヒューズ素子４００ａを溶断してから引き続き第２のヒューズ素子４００ｂを溶断する必要がある場合、第１のヒューズ素子４００ａを溶断してから第２のヒューズ素子４００ｂの溶断を開始するまでに必要なレーザー光の移動距離を短くすることができる。
【００２９】
図４は、第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。本実施形態に係る半導体装置は、溝１０２の形状を除いて、第２の実施形態と同様である。以下、第２の実施形態と異なる点を除いて、説明を省略する。
【００３０】
本実施形態において溝１０２の平面形状は平行四辺形となっており、互いに同じ向きに配置されている。すなわち平面視で、第１の溝１０２ａのうち第１のヒューズ素子４００ａに対向している側面と、第２の溝１０２ｂのうち第２のヒューズ素子４００ｂに対向している側面とは平行である。そして第１の溝１０２ａの幅及び第２の溝１０２ｂの幅は、第１のヒューズ素子４００ａ及び第２のヒューズ素子４００ｂが延伸している方向に沿って変化しておらず、一定となっている。
【００３１】
本実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また以下に示すように、複数のヒューズ素子４００及び溝１０２を配置するために必要な面積をさらに小さくすることができる。すなわち第２の実施形態では、溝１０２を間に有する２つのヒューズ素子４００の間隔は、［｛(Ｄ＋ｘ)＋(溝１０２の最小幅) ｝×２＋(溝１０２の間隔)］である。これに対して本実施形態では、この２つのヒューズ素子４００の間隔は、［(Ｄ＋ｘ)＋(Ｄ−ｘ)＋(溝１０２の最小幅)×２＋(溝１０２の間隔)］＝[｛Ｄ＋(溝１０２の最小幅)｝×２＋(溝１０２の間隔)]となり、２つのヒューズ素子４００の距離が２ｘだけ削減されることになる。なおＤ及びｘは、第１の実施形態で定義した通りである。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば上記した実施形態では、距離ｄ１はヒューズ素子４００が延伸する方向に連続的に変化していたが、階段状に変化していてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０   基板
１００   絶縁膜
１０２   溝
１０２ａ  溝
１０２ｂ  溝
１１０   絶縁膜
１２０   絶縁膜
１３０   絶縁膜
１４０   絶縁膜
２００   パッシベーション膜
２１０   開口部
２２０   開口部
３１０   配線
３１２   ビア
３２０   配線
３２２   ビア
３３０   電極パッド
４００   ヒューズ素子
４００ａ  ヒューズ素子
４００ｂ  ヒューズ素子
４１０   ビア
【図１】
2011216781.tif 000003
【図２】
2011216781.tif 000004
【図３】
2011216781.tif 000005
【図４】
2011216781.tif 000006