(57)【要約】【課題】レーザーにより切断可能なヒューズ素子において、耐腐食性を有する半導体装置を提供する。【解決手段】レーザーによって切断除去可能なヒューズ素子１１は、レーザースポット１３が照射される大断面積の広幅部（Ａ）と、その両側に隣接して設けられた小断面積の狭幅部（Ｂ）とからなり、レーザー照射により、広幅部（Ａ）は除去され、断面積の小さい狭幅部（Ｂ）が切断面となるため、切断されたヒューズ素子であっても水分の浸入が抑制される。【選択図】図１
2015144222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に設けられた絶縁膜の上に配置され、保護絶縁膜で被覆されたレーザー切断用のヒューズ素子を有する半導体装置であって、
前記ヒューズ素子は、
大断面積領域と、
前記大断面積領域の両側にそれぞれ隣接して接続されている小断面積領域と、
からなり、
前記大断面積領域の断面積は前記小断面積領域の断面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記大断面積領域が広幅部からなり、前記小断面積領域が狭幅部からなり、前記広幅部の幅は前記狭幅部の幅よりも広いことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記大断面積領域が厚膜部からなり、前記小断面積領域が薄膜部からなり、前記厚膜部の厚さは前記薄膜部の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記厚膜部が前記絶縁膜に設けられたトレンチ内に設けられていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記トレンチの幅が前記薄膜部の膜厚の２倍以下であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、切断することにより回路構成の変更を可能とするヒューズ素子を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、ウェハ製造工程が終了した後に、例えばレーザーを用いて、例えばポリシリコンやメタルを用いたヒューズ素子を切断することで回路構成の変更を行なう方法がある。本方法を用いることで、半導体装置の電気特性を測定した後に、抵抗の値を補正することで所望の特性を得ることができ、アナログ特性が重要視される半導体装置において特に有効な手法となっている。
【０００３】
この手法において、ヒューズ素子はレーザーにおいて安定的に切断ができること及び、耐腐食性が高いことが要求される。従来、半導体装置の上部には絶縁性の保護膜を形成しており、外部からの水分侵入等を防止する等の目的で例えばシリコン窒化膜が使用される。しかし、ヒューズ素子に関しては、後にレーザー照射により切断を行なうことを想定している為、レーザーを吸収してしまうシリコン窒化膜を配置することができず、ヒューズ素子上方の保護膜を除去するので、保護膜が開口された状態となる。その為、ヒューズ素子は水分進入の影響を受けやすい状態となり、耐腐食性を向上させることが必要となる。
【０００４】
特許文献１では、ヒューズ素子上に少なくとも側面、もしくは側面および側面よりも薄く上部にシリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜などの耐湿性絶縁膜を形成し、耐腐食性を向上させる方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述の従来の技術においては、以下の課題が挙げられる。基本的に水分はヒューズ素子上の保護膜が除去されている部分から進入するのに対し、耐湿性絶縁膜はヒューズ素子上部に配置しないもしくは薄く形成する方法となっている。その為、上部の保護が不十分である。さらに耐湿性絶縁膜として、シリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜を使用する為、照射されたレーザー光を吸収しヒューズ切断が困難となる。本方法では、耐湿性向上とレーザーによるヒューズ素子切断の安定性がトレードオフの関係にあり、両者を満たす条件を得るのが困難と考えられる。なによりも、本従来技術は未切断のヒューズ素子のみを念頭に置いており、レーザーによる切断を行なったヒューズ素子に関しては、まったく効果がない構成となる。なぜなら、切断されたヒューズ素子は断面にヒューズ素子が露出することになり、腐食が発生してしまうからである。切断面からヒューズ素子の腐食が発生し、ヒューズ素子が膨張することによって、ヒューズ素子上の絶縁膜に亀裂が入ることになる。さらに亀裂が水分の進入経路となり、腐食が半導体装置の内部へ進行するという問題が出てしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、ヒューズ素子を切断した部分からの腐食の進行を抑制することが可能となるヒューズ素子に関する半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、レーザーによる切断が可能なヒューズ素子において、レーザーが照射され除去されるヒューズ素子部分と、レーザー照射後も残るヒューズ素子部分の構造を変え、レーザー照射による切断面に露出するヒューズ素子の断面積が小さい構造を備えることを特徴とする半導体装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヒューズ素子のレーザーによる切断後も、切断面から露出するヒューズ素子の断面積が小さく、ヒューズ素子の露出部分が腐食されたとしても膨張する体積も小さくなり、ヒューズ保護絶縁膜にかかる応力を抑制し、ヒューズ保護絶縁膜に亀裂が発生しない為、新たな水分浸入経路を発生させないことで、半導体装置内部への水分侵入による腐食の進行が発生しないヒューズ素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の半導体装置の第一の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の半導体装置の第一の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の第二の実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の半導体装置の第二の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の第三の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の半導体装置の第三の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の様々な実施形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明における半導体装置の第一の実施形態を表す平面図である。複数のヒューズ素子１１が並列に配置され、ヒューズ素子１１の両端は端子１４ａ、１４ｂとなっている。この端子から各々のヒューズ素子は回路に接続される。回路は端子１４ａと１４ｂの間に電流が流れるか流れないかを判断する。切断されていないヒューズ素子１１では両端子１４ａと１４ｂの間に電流が流れるので、電流の流れに垂直な方向のヒューズ素子の寸法をヒューズ素子の幅と称する。図１では端子１４ａ、１４ｂを結ぶ方向に垂直な方向がヒューズ素子の幅となる。
【００１３】
ヒューズ素子１１の中心を含む領域はレーザーによる切断を行なう為に、保護膜開口領域１２が配置されている。保護膜開口領域１２は、半導体装置の上部に配置される例えばシリコン窒化膜のような保護膜が除去された領域となる。ここで、各々のヒューズ素子１１は図１の（Ａ）および（Ｂ）に示すように一様な幅を有しておらず、幅が異なる部分を有する構成となっている。以下では、ヒューズ素子１１の（Ａ）の領域を大断面積領域、（Ｂ）の領域を小断面積領域と称する。
【００１４】
大断面積領域（Ａ）は、ヒューズ素子１１の広幅部であって、レーザーによる切断を行なう際にレーザースポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃが照射される部分となる。レーザー照射は、レーザーのスポット径および合わせの精度により、合わせずれが発生する。例えば図１に示すレーザースポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃのようにスポットの位置がずれる可能性がある。この際にもヒューズ素子１１の大断面積領域（Ａ）は確実にレーザースポット１３内に収まるように設計する。大断面積領域（Ａ）の幅はレーザーのスポット径を加味して決定する。
【００１５】
また、小断面積領域（Ｂ）は、狭幅部であって、ヒューズ素子１１をレーザーによって切断した際に断面から露出する領域となる。切断面はヒューズ素子１１が露出する為、極力ヒューズ素子１１の露出面を少なくする為に大断面積領域（Ａ）と比較して細く設計する。
【００１６】
図２（ａ）は図１のＣ−Ｃ’の線における断面図を示しており、図２（ｂ）は図１のＤ−Ｄ’の線における断面図を示している。シリコン基板２１上に絶縁膜２２が配置されており、絶縁膜２２上にヒューズ素子１１が配置されている。また、ヒューズ素子１１の上部にはヒューズ保護絶縁膜２３が配置されている。ヒューズ保護絶縁膜２３は、上部からの水分浸入からヒューズ素子１１を保護する役割を果たす為、ある一定の厚さが必要となる。ヒューズ保護絶縁膜の厚さは、半導体装置が使用される環境や条件等を加味して設定する。
【００１７】
図２（ａ）のヒューズ素子１１の大断面積領域（Ａ）つまりレーザーによる切断領域はある程度の幅と厚さが必要となる。レーザーによる切断時は、レーザーを受けたヒューズ素子１１が熱により膨張することでヒューズ素子１１上部のヒューズ保護絶縁膜２３を吹き飛ばすことで開口し、ヒューズ素子１１はそのまま気化して消滅することで切断される。ヒューズ保護絶縁膜２３は水分浸入を防ぐ為にある程度の厚さにしなければならない為、レーザーによって切断される部分のヒューズ素子１１はある程度の体積がなければ、レーザー照射での爆発する力が弱く、ヒューズ保護絶縁膜２３を安定して吹き飛ばせない状態となるため、体積を稼ぐ為に大断面積領域（Ａ）はある程度の幅と厚さが必要となる。
【００１８】
また、小断面積領域（Ｂ）に関しては、レーザーによる切断後の露出面となる為、水分浸入に対して保護するものがない状態となる。切断面は腐食の影響を受け、ヒューズ素子１１が膨張し、ヒューズ保護絶縁膜２３に応力がかかり、ヒューズ保護絶縁膜２３の亀裂につながり、亀裂が水分の進入経路となることで、腐食の連鎖が発生するが、本発明においてはレーザーによる切断面となる小断面積領域（Ｂ）の幅を小さくすることにより、露出面積も小さくなり、露出部分の腐食起因の応力が弱い為、ヒューズ保護絶縁膜２３への亀裂が抑制され、半導体装置内部への新たな水分進入経路が形成されない為、腐食の進行を抑制することが可能となる。
【００１９】
以上より、本発明を用いることで、レーザーで切断可能なヒューズ素子において、レーザーによる切断面からの腐食の影響も抑制した半導体装置を提供することが可能となる。
【実施例２】
【００２０】
次に、本発明の半導体装置の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。
図３は、本発明における半導体装置の平面図である。ヒューズ素子１１が配置され、ヒューズ素子１１の中心はレーザーによる切断を行なう為に、保護膜開口領域１２が配置されている。保護膜開口領域１２は、半導体装置の上部に配置される例えばシリコン窒化膜のような保護膜が除去された領域となる。また、ヒューズ素子１１は図３の大断面積領域（Ａ）および小断面積領域（Ｂ）に示すように２つの領域から構成される。
【００２１】
大断面積領域（Ａ）は、厚膜部であって、レーザーによる切断を行なう際にレーザースポット１３が照射される部分となる。レーザー照射は、レーザーのスポット径および合わせの精度により、合わせずれが発生する。例えば図３に示すレーザースポット１３ａ、１３ｂ、１３ｃのようにスポットの位置がずれる可能性がある。この際にもヒューズ素子１１の大断面積領域（Ａ）は確実にレーザースポット１３内に収まるように設計する。大断面積領域（Ａ）部分の幅はレーザーのスポット径を加味して決定する。
【００２２】
また、小断面積領域（Ｂ）部分は、薄膜部であって、ヒューズ素子１１をレーザーによって切断した際に断面から露出する領域となる。切断面はヒューズ素子１１が露出する為、極力ヒューズ素子１１の露出面を少なくする為に大断面積領域（Ａ）部分と比較して薄く設計する。
【００２３】
図４（ａ）は図３のＣ−Ｃ’の線における断面図を示しており、図４（ｂ）は図３のＤ−Ｄ’の線における断面図を示している。シリコン基板２１上に絶縁膜２２が配置されており、絶縁膜２２上にヒューズ素子１１が配置されている。また、ヒューズ素子１１の上部にはヒューズ保護絶縁膜２３が配置されている。ヒューズ保護絶縁膜２３は、上部からの水分浸入からヒューズ素子１１を保護する役割を果たす為、ある一定の厚さが必要となる。ヒューズ保護絶縁膜の厚さは、半導体装置が使用される環境や条件等を加味して設定する。
【００２４】
図４（ａ）のヒューズ素子１１の大断面積領域（Ａ）つまりレーザーによる切断領域はある程度の幅と厚さが必要となる。レーザーによる切断時は、レーザーを受けたヒューズ素子１１が熱により膨張することでヒューズ素子１１上部のヒューズ保護絶縁膜２３を吹き飛ばすことで開口し、ヒューズ素子１１はそのまま気化して消滅することで切断される。ヒューズ保護絶縁膜２３は水分浸入を防ぐ為にある程度の厚さにしなければならない為、レーザーによって切断される部分のヒューズ素子１１はある程度の体積がなければ、レーザー照射での爆発する力が弱く、ヒューズ保護絶縁膜２３を安定して吹き飛ばせない状態となるため、体積を稼ぐ為に大断面積領域（Ａ）はある程度の幅と厚さが必要となる。
【００２５】
また、小断面積領域（Ｂ）に関しては、レーザーによる切断後の露出面となる為、水分浸入に対して保護するものがない状態となる。切断面は腐食の影響を受け、ヒューズ素子１１が膨張し、ヒューズ保護絶縁膜２３に応力がかかり、ヒューズ保護絶縁膜２３の亀裂につながり、亀裂が水分の進入経路となることで、腐食の連鎖が発生するが、本特許においてはレーザーによる切断面となる小断面積領域（Ｂ）の厚さを薄くすることにより、露出面積も小さくなり、露出部分の腐食起因の応力が弱い為、ヒューズ保護絶縁膜２３への亀裂が抑制され、半導体装置内部への新たな水分進入経路が形成されない為、腐食の進行を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００２６】
次に、本発明の半導体装置の第三の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態は第二の実施形態の変形例であって、図５に示すように、本発明における半導体装置の平面構造は図３と同じである。すなわち、厚膜部と薄膜部を有するヒューズ素子１１を有する半導体装置である。しかし、断面視的には図６に示すように第二の実施形態とは異なる構造である。
【００２７】
図６（ａ）は、図５のＣ−Ｃ’の線に沿った断面図で厚膜部を示している。シリコン基板１１には絶縁膜２２が設けられ、絶縁膜２２にはトレンチ２４が形成され、トレンチ２４には導電性膜が充填され、厚膜のヒューズ素子１１の一部を成している。なお、ヒューズ素子１１はトレンチから上方に突出して、その上面は絶縁膜２２の上面よりも上方に位置している。そして、ヒューズ素子１１の上方に突出した部分と絶縁膜２２の上部はヒューズ保護絶縁膜２３に被覆されている。
【００２８】
図６（ｂ）は、図５のＤ−Ｄ’の線に沿った断面図で薄膜部を示している。シリコン基板１１には絶縁膜２２が設けられ、絶縁膜２２の上には複数の薄膜のヒューズ素子１１が形成されている。そして、ヒューズ素子１１および絶縁膜２２の上部はヒューズ保護絶縁膜２３に被覆されている。
【００２９】
図６（ｃ）は、図５のＥ−Ｅ’の線に沿った断面図である。トレンチ２４内に導電性膜が充填されてなる厚膜部と両側の薄膜部とからなるヒューズ素子１１が図示されている。不純物を含有するポリシリコンなどからなる導電性膜の成膜には通常ＬＰＣＶＤが用いられる。厚膜部の幅であるトレンチ幅ｙと両側に隣接する薄膜部の導電性膜の膜厚ｘとが、ｙ≦２ｘを満足する構造とすることで、導電性膜はトレンチ内を十分に充填することが可能となり、図６に示すヒューズ素子１１が容易に形成できる。
【００３０】
ヒューズ保護絶縁膜２３は、上部からの水分浸入からヒューズ素子１１を保護する役割を果たす為、ある一定の厚さが必要となる。ヒューズ保護絶縁膜の厚さは、半導体装置が使用される環境や条件等を加味して設定する。
【００３１】
図６（ａ）のヒューズ素子１１の大断面積領域（Ａ）つまりレーザーによる切断領域はある程度の幅と厚さが必要となる。レーザーによる切断時は、レーザーを受けたヒューズ素子１１が熱により膨張することでヒューズ素子１１上部のヒューズ保護絶縁膜２３を吹き飛ばすことで開口し、ヒューズ素子１１はそのまま気化して消滅することで切断される。ヒューズ保護絶縁膜２３は水分浸入を防ぐ為にある程度の厚さにしなければならない為、レーザーによって切断される部分のヒューズ素子１１はある程度の体積がなければ、レーザー照射での爆発する力が弱く、ヒューズ保護絶縁膜２３を安定して吹き飛ばせない状態となるため、体積を稼ぐ為に大断面積領域（Ａ）はある程度の幅と厚さが必要となる。
【００３２】
また、小断面積領域（Ｂ）に関しては、レーザーによる切断後の露出面となる為、水分浸入に対して保護するものがない状態となる。切断面は腐食の影響を受け、ヒューズ素子１１が膨張し、ヒューズ保護絶縁膜２３に応力がかかり、ヒューズ保護絶縁膜２３の亀裂につながり、亀裂が水分の進入経路となることで、腐食の連鎖が発生するが、本特許においてはレーザーによる切断面となる小断面積領域（Ｂ）の厚さを薄くすることにより、露出面積も小さくなり、露出部分の腐食起因の応力が弱い為、ヒューズ保護絶縁膜２３への亀裂が抑制され、半導体装置内部への新たな水分進入経路が形成されない為、腐食の進行を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１１  ヒューズ素子
１２  保護膜開口領域
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  レーザースポット
１４ａ、１４ｂ  端子
２１  シリコン基板
２２  絶縁膜
２３  ヒューズ保護絶縁膜
２４  トレンチ
Ａ    大断面積領域（広幅部、厚膜部）
Ｂ    小断面積領域（狭幅部、薄膜部）
ｘ    薄膜部の膜厚
ｙ    トレンチ幅
【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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