(57)【要約】【課題】半導体装置の内部回路に使用する銅配線と同時に形成可能な銅配線を備え、半導体基板にダメージを与えることなくヒューズの切断が可能であり、しかも、ヒューズ用配線間の間隔を十分に狭くでき、小面積に配置できるヒューズ素子構造を提供する。【解決手段】各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断される切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８とを備え、切断用ヒューズ配線と銅配線とが接続され、切断用ヒューズ配線と平面視で重なり合わない銅配線上に位置するレーザー反射領域２と、銅配線と平面視で重なり合わない切断用ヒューズ配線上に位置する切断配線領域３とを有し、中央ヒューズ配線１ｃでは、切断配線領域３の両側に隣り合うヒューズ配線１ｂ、１ｄのレーザー反射領域２が配置されているヒューズ素子構造１０とする。【選択図】図１
2008288417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３列のヒューズ配線を有するヒューズ素子構造であって、
各ヒューズ配線が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断される切断用ヒューズ配線と、
前記切断用ヒューズ配線の上層に層間絶縁膜を介して配置された銅配線とを備え、
前記切断用ヒューズ配線と前記銅配線とが平面視で重なり合うオーバーラップ領域において、前記層間絶縁膜を貫通するコンタクトプラグを介して前記切断用ヒューズ配線と銅配線とが接続され、
前記切断用ヒューズ配線と平面視で重なり合わない前記銅配線上に位置するレーザー反射領域と、前記銅配線と平面視で重なり合わない前記切断用ヒューズ配線上に位置する切断配線領域とを有し、
前記少なくとも３列のヒューズ配線のうち両側に他のヒューズ配線が配置されている中央ヒューズ配線では、前記切断配線領域の両側に隣り合うヒューズ配線の前記レーザー反射領域が配置されていることを特徴とするヒューズ素子構造。
【請求項２】
前記銅配線の側面および底面がバリアメタルで被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ素子構造。
【請求項３】
前記銅配線上に上層間絶縁膜が設けられ、
前記上層間絶縁膜は、少なくとも前記切断配線領域を含む領域と平面視で重なる部分に設けられた薄膜領域と、前記薄膜領域よりも膜厚の厚い厚膜領域とを有し、
前記厚膜領域上に、表面保護膜が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒューズ素子構造。
【請求項４】
前記切断配線領域の両端部に、オーバーラップ領域が配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のヒューズ素子構造。
【請求項５】
半導体基板上に請求項１〜請求項４のいずれかに記載のヒューズ素子構造を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上に請求項１〜請求項３のいずれかに記載のヒューズ素子構造を備えた半導体装置であって、
前記切断用ヒューズ配線の一方の端部が、前記半導体基板に設けられた拡散層と、前記拡散層上に設けられた下層間絶縁膜を貫通する第１接続プラグを介して接続され、
前記切断用ヒューズ配線の一方の端部と平面視で対向する前記銅配線の端部が、前記拡散層と、前記下層間絶縁膜および前記層間絶縁膜を貫通する第２接続プラグを介して接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記第１接続プラグの前記切断用ヒューズ配線との接続部分が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒューズ素子構造および半導体装置に関し、特に、半導体装置の内部回路に使用する銅配線と同時に形成可能な銅配線を備え、半導体基板にダメージを与えることなくヒューズの切断が可能であり、しかも、小面積に配置できるヒューズ素子構造およびそのヒューズ素子構造を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等のメモリセルを有するデバイスなどの半導体装置では、回路動作上問題のあるメモリセルが製造工程において発生した場合、正常に動作する予備のメモリセル（冗長セル）に置き換えることが一般的に行われている。メモリセルを置き換える代表的な方法として、通常は導通状態にあるヒューズ用配線を、レーザー光線を照射することにより加熱して切断し、置き換え用の特定の機能を有する回路（冗長回路）を動作させる手法がある。
【０００３】
ヒューズ用配線としては、デバイスの上部に位置するアルミニウム(Ａｌ)を主成分とした配線（以下「アルミ配線」と言う。）が多く用いられている。また、切断用のレーザー光線としては、波長１μｍ程度の赤外波長領域のレーザー光線が多く用いられている。
アルミニウム膜は、赤外波長領域のレーザー光線に対する反射率が高い。したがって、アルミニウム膜単層からなる配線は、赤外波長領域のレーザー光線による切断が困難である。このため、一般に、半導体デバイスのヒューズ用配線としてアルミニウムを使用する場合には、赤外波長領域のレーザー光線による切断を容易とするために、アルミニウム膜の表面に窒化チタン(ＴｉＮ)やチタン(Ｔｉ)等の反射防止膜が設けられている。
【０００４】
また、従来のメモリ系デバイスでは、アルミ配線が一般に使用されていたが、近年、デバイスの微細化および高速化等の観点から、アルミ配線に変えて銅(Ｃｕ)を主成分とした銅配線を使用することが検討されている。銅配線は、ロジック品等では既に広く用いられている。銅配線は、ドライエッチングを用いて形成することが困難であるため、一般に、溝部に銅を充填する手法（ダマシン法）を用いて形成されている。
【０００５】
図１２は、ダマシン法を用いて形成した銅配線の断面図である。図１２に示すように、層間絶縁膜１０１に形成された配線溝１０２の側面及び底面に沿ってバリアメタル１０３が形成され、側面及び底面にバリアメタル１０３の形成された配線溝１０２の内部を埋め込むように銅配線１０４が形成されている。また、図１２に示すように、ダマシン法で形成された銅配線１０４は、側面および底面がバリアメタル１０３で被覆され、上面に銅膜が露出されたものとなる。
【０００６】
図１２に示す銅配線１０４は、例えば、以下に示す方法で形成される。まず、半導体基板（図示せず）上に形成された層間絶縁膜１０１を、フォトリソグラフィ膜を用いてパターニングして配線溝１０２を形成する。次いで、層間絶縁膜１０１上および配線溝１０２上に、層間絶縁膜１０１と銅配線１０４との反応を抑制するためのバリアメタル１０３となるタンタル(Ｔａ)などからなる金属膜を形成する。このことにより、配線溝１０２の側面及び底面に沿って金属膜が形成される。その後、この金属膜上に銅配線１０４となる銅（Ｃｕ）膜を形成し、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法を用いて、層間絶縁膜１０１表面の銅膜と金属膜とを除去する。このことにより、側面及び底面にバリアメタル１０３の形成された配線溝１０２の内部を埋め込むように、銅配線１０４が形成される。
【０００７】
このような銅配線を使用した半導体デバイスでは、ヒューズ用配線を銅配線で形成すると、次のような問題点が発生する。すなわち、銅が、ヒューズ用配線の切断に通常使用される赤外波長領域のレーザー光線に対する反射率の高い材料であるため、ヒューズ用配線の上表面が銅で形成されていると、ヒューズ用配線の加熱がうまくできず、容易にヒューズ用配線の切断ができなかった。
【０００８】
この問題を解決する一案として、銅配線に対して特別な加工を行う方法がある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、銅配線の側面及び底面を被覆するバリアメタルの少なくとも側面部分に、レーザー光線に対する光吸収率の高い光吸収部材を形成する技術が提案されている。
しかしながら、バリアメタルの周りに光吸収部材を形成する場合、光吸収部材を形成するための製造工程が新たに増えるため、工程が複雑になると言う問題がある。また、一般に、ヒューズ用配線として使用する配線は、半導体装置を構成する他の内部回路に使用される配線と兼用するため、ヒューズ用配線の下層に存在する配線との接続方法等にも、光吸収部材を形成することによる影響が及んでしまうと言う問題がある。加えて、銅配線を側面部から加熱する必要があるため、レーザー光線の照射方法にも変更が必要となると言う問題もある。 
【０００９】
また、ヒューズ用配線を銅配線で形成した場合に、ヒューズ用配線の切断を容易にする別の方法として、銅配線の上層部にレーザー光線に対する光吸収率の大きい材料からなる部材を積層する方法も考えられる。しかし、ダマシン法を用いて銅配線を形成する際に、ＣＭＰ法による研磨を行なうことを考慮すると、銅配線の表面部分に光吸収率の大きい材料からなる部材を設けるための製造工程はかなり複雑なものとなってしまう。
このように、光吸収率の大きい部材を銅配線に付加する方法は、製造プロセスが増加したり、製造プロセスを大幅に変更する必要が生じたりするため、コスト的に問題がある。
【００１０】
また、ヒューズ用配線を銅配線で形成した場合に、ヒューズ用配線の切断を容易にする別の方法として、レーザー光線の波長域を０．８μｍ以下の可視波長領域とする方法も考えられる。レーザー光線として、可視波長領域のレーザー光線を用いた場合、銅に対する光吸収率が上昇するので、銅配線を直接加熱して切断することが可能となる。しかし、レーザー光線を赤外波長領域から可視波長領域に変更すると、シリコン基板に対する光吸収率も上昇してしまう。このため、ヒューズ用配線の切断の際に、レーザー光線がシリコン基板に到達すると、シリコン基板にダメージが発生してしまう。
【００１１】
また、ヒューズ用配線の切断の際に、レーザー光線がシリコン基板に到達する問題を解決するためには、ヒューズ用配線の幅をレーザー光線のスポット径と同程度まで広げて、ヒューズ用配線より下にレーザー光線が到達しないようにする方法が考えられる。ヒューズ用配線を切断する際に照射するレーザー光線は、一般に、直径２μｍ程度のスポット径まで絞ることができる。しかしながら、メモリデバイスのように多数のヒューズ用配線を配置する必要がある場合、ヒューズ用配線の幅をレーザー光線のスポット径と同程度まで広げると、ヒューズ用配線を配置するのに必要な面積が大きくなりすぎて、実用的では無い。したがって、レーザー光線として可視波長領域のレーザー光線を使用することは困難であった。 
【００１２】
また、アルミ配線を用いたヒューズ用配線を、赤外波長領域のレーザー光線を用いて切断する場合の問題について、図面を用いて説明する。
図１３は、従来のヒューズ用配線の一例を示した平面図である。図１３に示すように、ヒューズ用配線を構成する３本のアルミ配線１０５、１０６、１０７が、平行に配置されている。隣接するアルミ配線間の間隔Ｓ１は、全て等しくなっている。
【００１３】
例えば、図１３において中央に配置されたアルミ配線１０６のみを切断する場合には、レーザー光線のスポット１０８を中央のアルミ配線１０６にのみ照射する。レーザー光線のスポット径は、直径２μｍ程度以下に絞ることは困難である。また、レーザー光線は、アライメントに際して位置ずれが生じる場合がある。このため、アルミ配線１０５、１０６、１０７を配置する際には、レーザー光線のスポット径とレーザー光線のアライメントの位置ずれとを考慮して、アルミ配線間の間隔Ｓ１を十分に長くなるようにし、中央のアルミ配線１０６に隣接するアルミ配線１０５、１０７の誤切断を防止する必要があった。
したがって、図１３に示すヒューズ用配線では、ヒューズ配置領域として広い面積が必要であり、ヒューズ配置領域の面積を縮小させることが要求されていた。特に、多数のヒューズ用配線を配置する場合には、半導体チップサイズの縮小に対する阻害要因となるため、問題となっていた。
【００１４】
ヒューズ用配線間の間隔を狭くする方法として、ヒューズ用配線の一部上に保護層を設ける技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。ここで、ヒューズ用配線の一部上に保護層が設けられたヒューズ配線について、図面を参照して説明する。
図１４は、ヒューズ用配線の一部上に保護層が設けられたヒューズ用配線を有するヒューズ素子構造の一例を示した図面であって、図１４（ａ）は平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ’部における断面図である。
【００１５】
図１４に示すヒューズ素子構造では、図１４（ｂ）に示すように、半導体基板（図示せず）上に設けられた層間絶縁膜１２４上に、アルミ配線からなる３本のヒューズ用配線１２０、１２１、１２２が平行に配置されている。図１４（ａ）に示すように、隣接するヒューズ用配線間の間隔Ｓ２は、全て等しくなっている。また、ヒューズ用配線１２０、１２１、１２２上には、層間絶縁膜１２５が形成され、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、層間絶縁膜１２５上には、レーザー光線を反射するための保護層１２０ａ、１２１ａ、１２２ａが各ヒューズ用配線１２０、１２１、１２２の一部を覆うように形成されている。図１４（ａ）に示すように、中央に配置されたヒューズ配線１２１上に配置された保護層１２１ａは、ヒューズ用配線１２１の両側に配置されたヒューズ用配線１２０、１２２上にそれぞれ位置する保護層１２０ａ、１２２ａと、ヒューズ用配線の長さ方向における異なる位置に配置されている。
【００１６】
例えば、図１４に示すヒューズ素子構造において、中央のヒューズ用配線１２１を切断する場合、レーザー光線のスポットを図１４（ａ）において符号１２３で示す位置に照射することによって行なう。この際、中央のヒューズ用配線１２１の両側の切断しないヒューズ用配線１２０、１２２が、保護層１２０ａ、１２２ａによって覆われているため、レーザー光線によるヒューズ用配線１２０、１２２へのダメージが防止され、誤切断が防がれる。したがって、保護層を設けない場合の隣接するヒューズ用配線間の間隔（例えば、図１３おける間隔Ｓ１）と比較して、ヒューズ用配線間の間隔Ｓ２を小さくすることができる。 
【００１７】
また、図１５は、図１４に示すヒューズ素子構造における中央のヒューズ用配線１２１を切断した後の図１４（ａ）のＡ−Ａ’部における断面図である。図１５に示すように、切断された中央のヒューズ用配線１２１の存在していた場所では、切断されたヒューズ用配線１２１を構成していたアルミ等の材料が、レーザー光線による加熱により気化して体積が膨張したので、切断されたヒューズ用配線１２１上に配置されていた層間絶縁膜１２５が吹き飛ばされ、空洞１３０が形成されている。また、図１５に示すように、空洞１３０の形成された際の衝撃によって、切断したヒューズ用配線１２１の近傍の層間絶縁膜１２５から切断したヒューズ用配線１２１に隣接するヒューズ用配線１２０に向かって、クラック１３１が形成されている。図１５に示すように、クラック１３１が、切断しなかったヒューズ用配線１２０に到達すると、ヒューズ用配線１２０にダメージが及び、ヒューズ用配線１２０が半切断状態となってしまう。
【００１８】
図１４および図１５に示すヒューズ素子構造において、ヒューズ用配線１２１の切断に伴って発生するクラック１３１に起因する問題を回避するには、隣接するヒューズ用配線間の間隔Ｓ２を十分広くとり、切断したヒューズ用配線１２１近傍の層間絶縁膜１２５にクラック１３１が発生しても、切断したヒューズ用配線１２１に隣接するヒューズ用配線１２０にクラック１３１が到達しないようにする必要がある。
このように、ヒューズ用配線の一部上に保護層を設けた場合、切断されたヒューズ用配線１２１の両側の切断しないヒューズ用配線１２０、１２２に、レーザー光線が直接照射されることを防止することはできるものの、切断時に発生するクラック１３１に起因する問題を回避するために、隣接するヒューズ用配線間の間隔Ｓ２を十分に確保しなければならず、ヒューズ用配線間の間隔を十分に狭くすることはできなかった。
【００１９】
また、レーザー光線により切断されるヒューズ用配線として、ヒューズを断線するためにレーザー光線を照射する時に隣接するヒューズの損傷がなく、稠密なピッチのヒューズを得る技術（例えば、特許文献３参照）が提案されている。
また、レーザー光線により切断されるヒューズ用配線としては、上記の他、切断時にヒューズ下方の絶縁膜へのダメージを軽減する技術（例えば、特許文献４参照）や、ヒューズ配線上の層間絶縁膜の残膜制御を容易にする技術（例えば、特許文献５参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００４-９６０６４号公報
【特許文献２】特開平１１-７４３６４号公報
【特許文献３】特開２００３-２２４１８７号公報
【特許文献４】特開２００３-１７５７２号公報
【特許文献５】特開平１０-２６１７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上述した従来の技術は、いずれも半導体装置の内部回路に使用する銅配線と同時に形成可能な銅配線を備え、半導体基板にダメージを与えることなくヒューズの切断可能なヒューズとした場合に、ヒューズ用配線間の間隔を十分に狭くできるものではなかった。
【００２１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、半導体装置の内部回路に使用する銅配線と同時に形成可能な銅配線を備え、半導体基板にダメージを与えることなくヒューズの切断が可能であり、しかも、ヒューズ用配線間の間隔を十分に狭くでき、小面積に配置できるヒューズ素子構造を提供することを目的とする。
また、小面積に配置されたヒューズ素子構造を備える半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者は、上記問題を解決するために鋭意検討し、本発明を完成した。即ち、本発明は以下に関する。
本発明のヒューズ素子構造は、少なくとも３列のヒューズ配線を有するヒューズ素子構造であって、各ヒューズ配線が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断される切断用ヒューズ配線と、前記切断用ヒューズ配線の上層に層間絶縁膜を介して配置された銅配線とを備え、前記切断用ヒューズ配線と前記銅配線とが平面視で重なり合うオーバーラップ領域において、前記層間絶縁膜を貫通するコンタクトプラグを介して前記切断用ヒューズ配線と銅配線とが接続され、前記切断用ヒューズ配線と平面視で重なり合わない前記銅配線上に位置するレーザー反射領域と、前記銅配線と平面視で重なり合わない前記切断用ヒューズ配線上に位置する切断配線領域とを有し、前記少なくとも３列のヒューズ配線のうち両側に他のヒューズ配線が配置されている中央ヒューズ配線では、前記切断配線領域の両側に隣り合うヒューズ配線の前記レーザー反射領域が配置されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明のヒューズ素子構造においては、前記銅配線の側面および底面がバリアメタルで被覆されているものとすることができる。
【００２４】
本発明のヒューズ素子構造においては、前記銅配線上に上層間絶縁膜が設けられ、前記上層間絶縁膜は、少なくとも前記切断配線領域を含む領域と平面視で重なる部分に設けられた薄膜領域と、前記薄膜領域よりも膜厚の厚い厚膜領域とを有し、前記厚膜領域上に、表面保護膜が設けられているものとすることができる。
【００２５】
本発明のヒューズ素子構造においては、前記切断配線領域の両端部に、オーバーラップ領域が配置されているものとすることができる。
【００２６】
本発明の半導体装置は、上記のいずれかに記載のヒューズ素子構造を備えたことを特徴とするものとすることができる。
【００２７】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板上に上記のヒューズ素子構造を備えた半導体装置であって、前記切断用ヒューズ配線の一方の端部が、前記半導体基板に設けられた拡散層と、前記拡散層上に設けられた下層間絶縁膜を貫通する第１接続プラグを介して接続され、前記切断用ヒューズ配線の一方の端部と平面視で対向する前記銅配線の端部が、前記拡散層と、前記下層間絶縁膜および前記層間絶縁膜を貫通する第２接続プラグを介して接続されていることを特徴とするものとすることができる。
【００２８】
また、上記の半導体装置は、前記第１接続プラグの前記切断用ヒューズ配線との接続部分が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものとすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のヒューズ素子構造は、少なくとも３列のヒューズ配線を有するヒューズ素子構造であって、各ヒューズ配線が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断される切断用ヒューズ配線と、前記切断用ヒューズ配線の上層に層間絶縁膜を介して配置された銅配線とを備え、前記切断用ヒューズ配線と前記銅配線とが平面視で重なり合うオーバーラップ領域において、前記層間絶縁膜を貫通するコンタクトプラグを介して前記切断用ヒューズ配線と銅配線とが接続され、前記切断用ヒューズ配線と平面視で重なり合わない前記銅配線上に位置するレーザー反射領域と、前記銅配線と平面視で重なり合わない前記切断用ヒューズ配線上に位置する切断配線領域とを有し、前記少なくとも３列のヒューズ配線のうち両側に他のヒューズ配線が配置されている中央ヒューズ配線では、前記切断配線領域の両側に隣り合うヒューズ配線の前記レーザー反射領域が配置されているので、以下に示すように、小面積に配置できる。
【００３０】
すなわち、本発明のヒューズ素子構造では、中央ヒューズ配線の切断配線領域の切断用ヒューズ配線を切断するために、赤外波長領域のレーザー光線を切断配線領域に照射した場合、切断される切断用ヒューズ配線の配置された中央ヒューズ配線の切断配線領域の両側に、隣り合うヒューズ配線のレーザー反射領域が配置されており、レーザー反射領域が切断用ヒューズ配線と平面視で重なり合わないものであるので、切断される中央ヒューズ配線の切断配線領域を構成する切断用ヒューズ配線と、切断されない他のヒューズ配線の切断用ヒューズ配線との距離が十分に確保される。
【００３１】
したがって、本発明のヒューズ素子構造では、中央ヒューズ配線の切断配線領域に赤外波長領域のレーザー光線を照射して切断用ヒューズ配線を切断しても、中央ヒューズ配線の両側に配置された他のヒューズ配線の切断用ヒューズ配線がダメージを受けにくく、他のヒューズ配線の誤切断が防がれる。
【００３２】
また、本発明のヒューズ素子構造では、切断される切断用ヒューズ配線の配置された切断配線領域の両側に、隣り合うヒューズ配線のレーザー反射領域が配置されているので、切断される切断用ヒューズ配線と、切断される切断用ヒューズ配線の隣に位置する切断用ヒューズ配線との間には、レーザー反射領域が配置されていることになる。したがって、切断される切断用ヒューズ配線の隣に位置する切断用ヒューズ配線とは、中央ヒューズ配線の両側に配置された他のヒューズ配線の切断用ヒューズ配線ではなく、中央ヒューズ配線の隣に配置された他のヒューズ配線よりもさらに離れた位置に配置されたヒューズ配線の切断用ヒューズ配線となる。このため、切断される切断用ヒューズ配線とその隣に位置する切断用ヒューズ配線との間の距離が、十分に広いものとなる。よって、中央ヒューズ配線の切断用ヒューズ配線を切断しても、中央ヒューズ配線の切断用ヒューズ配線の隣に位置する切断用ヒューズ配線がダメージを受けにくく、誤切断が防がれる。
【００３３】
また、本発明のヒューズ素子構造では、切断される切断用ヒューズ配線の配置された切断配線領域の両側に、隣り合うヒューズ配線のレーザー反射領域が配置されているので、切断される切断用ヒューズ配線の隣に位置する切断用ヒューズ配線との間には、レーザー反射領域が配置されていることになる。したがって、切断される切断用ヒューズ配線とその隣に位置する切断用ヒューズ配線との間の距離が、十分に広いものとなる。よって、中央ヒューズ配線の切断用ヒューズ配線を切断しても、中央ヒューズ配線の切断用ヒューズ配線の隣に位置する切断用ヒューズ配線がダメージを受けにくく、誤切断が防がれる。
【００３４】
また、本発明のヒューズ素子構造では、中央ヒューズ配線の切断配線領域の切断用ヒューズ配線を切断することにより、切断した中央ヒューズ配線の切断用ヒューズ配線の近傍の層間絶縁膜にクラックが形成されたとしても、切断した中央ヒューズ配線の切断用ヒューズ配線と、切断されなかった他のヒューズ配線の切断用ヒューズ配線との距離が十分に確保されているので、切断されなかった他のヒューズ配線の切断用ヒューズ配線にクラックが到達しにくいものとなる。
このように、本発明のヒューズ素子構造では、他のヒューズ配線の誤切断を防止でき、ヒューズ配線の切断時に発生するクラックに起因する問題が生じにくいので、ヒューズ配線間の距離を狭くすることができ、小面積に配置できる。
【００３５】
また、本発明のヒューズ素子構造では、切断用ヒューズ配線が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであるので、例えば、切断用ヒューズ配線を銅配線からなるものとした場合のように、銅配線に対して特別な加工を行う必要がなく、半導体装置の内部回路に使用される銅配線をそのままヒューズ配線を構成する銅配線として使用できる。したがって、本発明のヒューズ素子構造を構成する銅配線は、製造プロセスを増加させたり、製造プロセスを大幅に変更したりすることなく、半導体装置の内部回路に使用する銅配線と同時に形成可能なものとなる。
【００３６】
また、本発明のヒューズ素子構造では、切断用ヒューズ配線が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであるので、半導体基板にダメージを与えることなくヒューズ配線の切断が可能である。
【００３７】
また、本発明のヒューズ素子構造において、前記銅配線の側面および底面がバリアメタルで被覆されている場合には、層間絶縁膜と銅配線との反応による銅の拡散が抑制されるので、高品質な銅配線を有するものとなる。
【００３８】
また、本発明のヒューズ素子構造において、前記銅配線上に上層間絶縁膜が設けられ、前記上層間絶縁膜が、少なくとも前記切断配線領域を含む領域と平面視で重なる部分に設けられた薄膜領域と、前記薄膜領域よりも膜厚の厚い厚膜領域とを有し、前記厚膜領域上に、表面保護膜が設けられているものとした場合、膜厚の厚い上層間絶縁膜と表面保護膜とが設けられている厚膜領域に、切断用ヒューズ配線の切断を行うレーザー光線が照射されることによって生じる悪影響を防止できる。しかも、薄膜領域上に、表面保護膜が設けられていないので、表面保護膜が、切断配線領域の切断用ヒューズ配線の切断に支障を来たすことはない。さらに、薄膜領域が、少なくとも前記切断配線領域と平面視で重なる部分とされているので、薄膜領域を構成する上層間絶縁膜が、切断配線領域の切断用ヒューズ配線の切断に支障を来たしにくいものとなる。
【００３９】
また、本発明のヒューズ素子構造において、切断配線領域の両端部に、オーバーラップ領域が配置されているものである場合、平面視したときに、中央ヒューズ配線の切断配線領域の両側および両端部が銅配線に囲まれた状態となる。このため、レーザー光線の照射時にアライメントの位置ずれが生じたとしても、正確に切断配線領域において切断用ヒューズ配線の切断を行うことができる。
【００４０】
また、本発明の半導体装置は、上記のいずれかに記載のヒューズ素子構造を備えたものであるので、小面積に配置されたヒューズ素子構造を備えるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
「第１実施形態」
本発明の第１実施形態である半導体装置およびヒューズ素子構造について、図面を用いて説明する。
図１〜図３は、本発明の半導体装置の一例の一部を拡大して示した図であって、本発明の半導体装置に備えられた本発明のヒューズ素子構造を説明するための図である。図１は本発明のヒューズ素子構造の平面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図であり、図３は図１のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【００４２】
図１において、符号１０はヒューズ素子構造を示している。図１に示すように、ヒューズ素子構造１０は、図１における上下方向に延在する４列のヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有している。各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、図１〜図３に示すように、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８とを備えたものであり、隣接するヒューズ配線間の間隔Ｓ３が一定となるように並列に配置されている。
【００４３】
また、本実施形態では、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを構成する切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８との配置が、隣接するヒューズ配線において逆向きになるように配置されている。より詳細には、ヒューズ配線１ａ、１ｃの切断用ヒューズ配線２０１、２０３は、図１において銅配線２０５、２０７の上方に配置され、ヒューズ配線１ｂ、１ｄの切断用ヒューズ配線２０２、２０４は、図１において銅配線２０６、２０８の下方に配置されており、並列に配置されたヒューズ配線１本毎に図１における上下の配置が異なっている。
【００４４】
切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４は、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであり、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、ポリシリコン、窒化チタン（ＴｉＮ）から選ばれる材料からなる単層または２層以上積層した積層膜などからなるものである。
【００４５】
銅配線２０５、２０６、２０７、２０８は、図１および図３に示すように、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４の配線幅よりも広い配線幅を有するものである。  また、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８は、ダマシン法を用いて形成されたものであり、図２および図３に示す（図１においては図示略）ように、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８の側面および底面は、層間絶縁膜２１６および上層間絶縁膜２１７と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８との反応による銅の拡散を抑制するためのバリアメタル２０６ａ、２０７ａ、２０８ａで被覆されている。バリアメタル２０６ａ、２０７ａ、２０８ａは、タンタル(Ｔａ)などの金属膜からなる。
【００４６】
また、図１〜図３に示すように、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４は、半導体装置を構成するシリコン基板上に設けられた酸化シリコン膜等からなる下層間絶縁膜２１５上に設けられており、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４の上層には酸化シリコン膜等からなる層間絶縁膜２１６を介して銅配線２０５、２０６、２０７、２０８が設けられている。
【００４７】
また、図１および図２に示すように、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８とが平面視で重なり合うオーバーラップ領域が設けられている。オーバーラップ領域には、層間絶縁膜２１６を貫通するコンタクトプラグ２０９が設けられている。コンタクトプラグ２０９は、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの設置面積を十分に小さくするために、オーバーラップ領域内の銅配線２０５、２０６、２０７、２０８が延在して行く方向寄りの端部に設けられている。コンタクトプラグ２０９は、タングステン（Ｗ）や、リンをドープしたポリシリコン等の導電材料からなる。そして、コンタクトプラグ２０９を介して、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを構成する切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８とがそれぞれ接続されている。
【００４８】
オーバーラップ領域の長さＬ１は、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４や層間絶縁膜２１６、上層間絶縁膜２１７の材料、膜厚等に応じて最適となるように設定され、コンタクトプラグ２０９と切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４側のオーバーラップ領域の縁部との距離Ｌ２が０．５〜２．０μｍの範囲とされることが好ましい。距離Ｌ２が０．５μｍ未満であると、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの切断時の衝撃の影響がコンタクトプラグ２０９に及ぶことを十分に防止できない場合があるため好ましくない。また、距離Ｌ２が２．０μｍを超えると、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの設置面積を十分に小さくできなくなるため、好ましくない。
【００４９】
また、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８上には、酸化シリコン膜等からなる上層間絶縁膜２１７が設けられている。本実施形態においては、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８がダマシン法を用いて形成されたものであるので、上層間絶縁膜２１７は、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８と同じ膜厚の第１層間絶縁膜と、第１層間絶縁膜に銅配線２０５、２０６、２０７、２０８を埋め込んでから形成された第２層間絶縁膜との２層構造（図示略）となっている。
また、本実施形態においては、上層間絶縁膜２１７は、図１〜図３に示すように、切断配線領域３を含む領域と平面視で重なる部分を含む領域に設けられた薄膜領域２２０と、薄膜領域２２０よりも膜厚の厚い厚膜領域２２０ａとを有している。薄膜領域２２０を構成する上層間絶縁膜２１７は、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８の表面が露出しない範囲で、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４の切断に支障を来たすことのないように薄く形成されている。また、上層間絶縁膜２１７の厚膜領域２２０ａ上には、図２および図３に示すように、酸窒化シリコン(ＳｉＯＮ)やポリイミド等からなる表面保護膜２１８が設けられている。
【００５０】
また、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、図１および図２に示すように、レーザー反射領域２と、切断配線領域３とを有している。レーザー反射領域２は、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と平面視で重なり合わない銅配線２０５、２０６、２０７、２０８上に位置する領域である。また、切断配線領域３は、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８と平面視で重なり合わない切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４上に位置する領域である。ここで、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８と切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４が平面視で重なり合うオーバーラップ領域（図１、図２においてＬ１で示した領域）は、上層が銅配線であるからレーザー光線を反射する機能を有しているが、説明の明確化のためにレーザー反射領域２の中には含めないこととする。
【００５１】
そして、本実施形態においては、図１に示すように、４列のヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのうち両側に他のヒューズ配線が配置されている中央ヒューズ配線１ｂ、１ｃでは、切断配線領域３の両側に隣り合うヒューズ配線のレーザー反射領域２が配置されているだけで、切断配線領域３は配置されていない。したがって、図１および図３に示すように、ヒューズ配線１ａの切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２０１と、ヒューズ配線１ｃの切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２０３との間隔や、ヒューズ配線１ｂの切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２０２と、ヒューズ配線１ｄの切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２０４との間隔が、十分に広いものとなっている。
【００５２】
また、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ両端は、それぞれ半導体装置のトランジスタを備えた内部回路や、電源配線、接地電位（ＧＮＤ）配線等に接続されている。そして、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、初期状態では導通状態とされており、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが切断されることにより、置き換え用の特定の機能を有する回路（冗長回路）が動作されるようになっている。
【００５３】
図１〜図３に示すヒューズ素子構造は、例えば以下のようにして製造することができる。
まず、半導体装置を構成するシリコン基板上に設けられた下層間絶縁膜２１５上に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を用いて切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４を形成する。その後、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４上に、層間絶縁膜２１６を形成し、ＣＭＰ法を用いて層間絶縁膜２１６の表面を平坦化する。
続いて、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８とが平面視で重なり合うオーバーラップ領域となる領域に、公知の手段でコンタクトホールを開口し、コンタクトホール内に導電材料を充填することにより、コンタクトプラグ２０９を形成する。
【００５４】
続いて、層間絶縁膜２１６上に、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８と同じ膜厚の第１層間絶縁膜を形成する。その後、ダマシン法を用いて銅配線を形成する。すなわち、第１層間絶縁膜に溝を設け、側面および底面がバリアメタル２０６ａ、２０７ａ、２０８ａで被覆された銅配線２０５、２０６、２０７、２０８を、第１層間絶縁膜中に埋め込むように形成する。続いて、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８上に第２層間絶縁膜を形成する。このようにして、第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜との２層構造（図示略）を有する上層間絶縁膜２１７が形成される。
その後、上層間絶縁膜２１７上に表面保護膜２１８を形成し、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を用いて、薄膜領域２２０の表面保護膜２１８を除去した後に、引き続き、薄膜領域２２０の上層間絶縁膜２１７を、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８の表面が露出しない範囲で除去する。このことにより、薄膜領域２２０と厚膜領域２２０ａとを有する上層間絶縁膜２１７と、厚膜領域２２０ａ上にのみ設けられた表面保護膜２１８とを形成する。
以上の工程により、図１〜図３に示すヒューズ素子構造が得られる。
【００５５】
次に、図１〜図３に示すヒューズ素子構造を構成するヒューズ配線を切断する場合の動作について図４〜図６を用いて説明する。
図４は、ヒューズ素子構造を構成するヒューズ配線を切断するために照射されるレーザー光線のスポット位置の一例を説明するための平面図である。図５は、ヒューズ配線を切断した後の状態を説明するための図であって、図４のＤ−Ｄ’線（図１のＢ−Ｂ’線に対応する）に沿う断面図である。図６は、ヒューズ配線を切断した後の状態を説明するための図であって、図４のＥ−Ｅ’線（図１のＣ−Ｃ’線に対応する）に沿う断面図である。
【００５６】
本実施形態においては、４列のヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのうち両側に他のヒューズ配線が配置されている右から２番目のヒューズ配線１ｃを切断する場合を例に挙げて説明する。
本実施形態においては、ヒューズ配線１ｃの切断は、図４に示すように、ヒューズ配線１ｃの切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２０３に、赤外波長領域のレーザー光線のスポット２３０を照射することによって行なわれる。切断用ヒューズ配線２０３に赤外波長領域のレーザー光線が照射されると、切断用ヒューズ配線２０３を構成するタングステンシリサイド（ＷＳｉ）などの材料がレーザー光線を吸収して加熱され、気化される。その結果、ヒューズ配線１ｃが切断される。
【００５７】
このとき、レーザー光線が照射された切断用ヒューズ配線２０３の近傍では、切断用ヒューズ配線２０３を構成する材料が気化する際の体積膨張によって、図５および図６に示すように、気化された切断用ヒューズ配線２０３の上部に存在する層間絶縁膜２１６および上層間絶縁膜２１７が吹き飛ばされ、空洞２３１が形成される。
【００５８】
本実施形態のヒューズ素子構造１０では、ヒューズ配線１ｃの切断配線領域３の切断用ヒューズ配線２０３を切断するために、赤外波長領域のレーザー光線を照射した場合、切断される切断用ヒューズ配線２０３の配置されたヒューズ配線１ｃの切断配線領域３の両側に、隣り合うヒューズ配線１ｂ、１ｄのレーザー反射領域２が配置されており、図４および図６に示すように、ヒューズ配線１ｂ、１ｄのレーザー反射領域２がヒューズ配線１ｂ、１ｄの切断用ヒューズ配線２０２、２０４と平面視で重なり合わないものである。すなわち、レーザー反射領域の下層部には切断用のヒューズ配線が配置されていないので、切断される切断用ヒューズ配線２０３と切断されない切断用ヒューズ配線２０２、２０４との距離が十分に確保される。
【００５９】
したがって、本実施形態のヒューズ素子構造１０では、ヒューズ配線１ｃの切断配線領域３に赤外波長領域のレーザー光線を照射して切断用ヒューズ配線２０３を切断しても、ヒューズ配線１ｃの両側に配置されたヒューズ配線１ｂおよびヒューズ配線１ｄの切断用ヒューズ配線２０２、２０４がダメージを受けにくく、切断用ヒューズ配線２０２、２０４の誤切断が防がれる。
【００６０】
また、本実施形態のヒューズ素子構造１０では、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを構成する切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４と銅配線２０５、２０６、２０７、２０８との配置が、隣接するヒューズ配線において逆向きになるように配置され、切断される切断用ヒューズ配線２０３の配置された切断配線領域３の両側に、隣り合うヒューズ配線１ｂ、１ｄのレーザー反射領域２が配置されているので、図４および図６に示すように、切断されるヒューズ配線１ｃの切断用ヒューズ配線２０３と、その隣に位置する切断用ヒューズ配線であるヒューズ配線１ａの切断用ヒューズ配線２０１との間には、ヒューズ配線１ｂのレーザー反射領域２が配置されていることになる。
【００６１】
すなわち、本実施形態のヒューズ素子構造１０では、切断される切断用ヒューズ配線２０３の隣に位置する切断用ヒューズ配線とは、切断されるヒューズ配線１ｃの両側に配置されたヒューズ配線１ｂ、１ｄの切断用ヒューズ配線２０２、２０４ではなく、切断されるヒューズ配線１ｃの隣に配置されたヒューズ配線１ｂ、１ｄよりもさらに離れた位置に配置されたヒューズ配線１ａの切断用ヒューズ配線２０１となる。このため、本実施形態のヒューズ素子構造１０では、切断される切断用ヒューズ配線２０３とその隣に位置する切断用ヒューズ配線２０１との間が、ヒューズ配線１ｂの幅と、２つ分の隣接するヒューズ配線間の間隔Ｓ３の長さとを合わせた寸法分離れていることになり、切断される切断用ヒューズ配線２０３とその隣に位置する切断用ヒューズ配線２０１との距離が、十分に広いものとなる。よって、ヒューズ配線１ｃの切断用ヒューズ配線２０３を切断しても、切断用ヒューズ配線２０３の隣に位置するヒューズ配線１ａの切断用ヒューズ配線２０１がダメージを受けにくく、切断用ヒューズ配線２０１の誤切断が防がれる。
【００６２】
また、本実施形態のヒューズ素子構造１０においても、空洞２３１が形成される際の衝撃で、図６に示すように、層間絶縁膜２１６にクラック２３２が生じる場合がある。しかし、本実施形態のヒューズ素子構造１０では、ヒューズ配線１ｃの切断用ヒューズ配線２０３を切断することにより、切断した切断用ヒューズ配線２０３の近傍の層間絶縁膜２１６にクラック２３２が形成されたとしても、切断した切断用ヒューズ配線２０３と、切断用ヒューズ配線２０３の隣に位置する切断されなかった切断用ヒューズ配線２０１との距離が十分に確保されているので、クラック２３２が切断用ヒューズ配線２０１に到達しにくいものとなる。
【００６３】
このように、本実施形態のヒューズ素子構造１０では、ヒューズ配線１ｃを切断する際におけるヒューズ配線１ｃの両側に配置されたヒューズ配線１ｂ、１ｄの誤切断を防止でき、ヒューズ配線１ｃの切断時に発生するクラック２３２に起因する問題が生じにくいので、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ間の距離Ｓ３を十分に狭くすることができ、小面積に配置できる。
【００６４】
また、図４に示すように、本実施形態のヒューズ素子構造１０において、切断用ヒューズ配線２０３を切断する際には、銅配線２０６、２０７、２０８にも赤外波長領域のレーザー光線が照射される。しかし、銅配線２０６、２０７、２０８は、赤外波長領域のレーザー光線に対して極めて高い反射率を有するものであるため、照射されたレーザー光線は銅配線２０６、２０７、２０８の表面で反射される。したがって、照射されたレーザー光線が銅配線２０６、２０７、２０８にダメージを与えることはない。よって、隣接するヒューズ配線間の間隔Ｓ３を従来よりも狭くして、切断されるヒューズ配線１ｃに隣接するヒューズ配線１ｂおよびヒューズ配線１ｄを構成する銅配線２０６、２０８にレーザー光線が照射されたとしても、ヒューズ配線１ｂおよびヒューズ配線１ｄに対してダメージが与えられることはない。
【００６５】
また、レーザー光線のスポット２３０内において、切断用ヒューズ配線２０３および銅配線２０６、２０７、２０８の配置されていない領域では、照射されたレーザー光線が半導体装置を構成するシリコン基板にまで到達することになる。しかし、本実施形態においては、レーザー光線として赤外波長領域のレーザー光線を用いているので、シリコン基板にダメージが与えられることはない。
【００６６】
また、本実施形態のヒューズ素子構造１０においては、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを構成する切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４が、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであるので、例えば、切断用ヒューズ配線を銅配線からなるものとした場合のように、銅配線に対して特別な加工を行う必要がない。このため、各ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを構成する切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４や銅配線２０５、２０６、２０７、２０８は、ヒューズ以外の部分の回路を構成する素子と兼用する事が可能である。すなわち、ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極あるいは、ＤＲＡＭのビット線や、キャパシターの電極を形成する配線層等と同じ層を用いてヒューズ配線を形成することが可能である。したがって、本実施形態のヒューズ素子構造１０を構成する切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４や銅配線２０５、２０６、２０７、２０８は、半導体装置の内部回路に使用する配線と同時に形成可能なものとなる。
【００６７】
また、本実施形態においては、銅配線２０５、２０６、２０７、２０８の配線幅が、切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４の配線幅よりも広いものであるので、平面視したときに、中央ヒューズ配線１ｂ、１ｃの切断配線領域３の両側が幅広いレーザー反射領域２に挟まれた状態となる。このため、レーザー光線の照射時にアライメントの位置ずれが生じたとしても、切断しないヒューズ配線の切断用ヒューズ配線への影響を効果的に防止できるとともに、所定のヒューズ配線の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線の切断をより確実に行うことができる。
【００６８】
また、本実施形態においては、コンタクトプラグ２０９と切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４側のオーバーラップ領域の縁部との距離Ｌ２が０．５〜２．０μｍの範囲とされているので、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの切断時の衝撃の影響がコンタクトプラグ２０９に及ぶことを防止でき、しかも、ヒューズ配線１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの設置面積を十分に小さくできる。
これに対し、例えば、コンタクトプラグ２０９と切断用ヒューズ配線２０１、２０２、２０３、２０４側のオーバーラップ領域の縁部との距離Ｌ２が上記範囲よりも短いと、例えば、切断用ヒューズ配線２０３を切断した場合におけるコンタクトプラグ２０９と図５に示す空洞２３１との距離が近くなるので、切断用ヒューズ配線２０３の切断に伴う空洞２３１形成時の衝撃による影響が、コンタクトプラグ２０９に及ぶことがある。具体的には、空洞２３１形成時にコンタクトプラグ２０９が中途半端に破壊されて、破壊時に発生した破断片が、切断した切断用ヒューズ配線２０３の両端部間に付着して、切断した切断用ヒューズ配線２０３を再度導通させてしまうことがある。
【００６９】
「第２実施形態」
次に、本発明の第２実施形態である半導体装置およびヒューズ素子構造について、図面を用いて説明する。
図７および図８は、本発明の半導体装置の他の例の一部を拡大して示した図であって、本発明の半導体装置に備えられた本発明のヒューズ素子構造を説明するための図である。図７は本発明のヒューズ素子構造の平面図であり、図８は図７のＦ−Ｆ’線に沿う断面図である。
【００７０】
図７において、符号２０はヒューズ素子構造を示している。図７に示すように、ヒューズ素子構造２０は、図７における上下方向に延在する４列のヒューズ配線２１、２２、２３、２４を有している。各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４は、図７および図８に示すように、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄと、第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、２４４ｂおよび第２銅配線２４１ｃ、２４２ｃ、２４３ｃ、２４４ｃとを備えたものであり、隣接するヒューズ配線間の間隔が一定となるように並列に配置されている。
【００７１】
また、本実施形態では、各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４の配置が、隣接するヒューズ配線において逆向きになるように配置されている。このことにより、ヒューズ配線２１、２３の切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４３ｄは、図７においてヒューズ配線２２、２４の切断用ヒューズ配線２４２ｄ、２４４ｄよりも上方に配置され、ヒューズ配線２１、２３では第１銅配線２４１ｂ、２４３ｂの長さが第２銅配線２４１ｃ、２４３ｃよりも長く、ヒューズ配線２２、２４では第１銅配線２４２ｂ、２４４ｂの長さが第２銅配線２４２ｃ、２４４ｃよりも短くなっている。このように、本実施形態では、並列に配置されたヒューズ配線１本毎に図７における上下の配置が異なっており、ヒューズ配線１本ごとに切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄの位置が互い違いにずらされている。
【００７２】
第１実施形態と同様に、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄは、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであり、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、ポリシリコン、窒化チタン（ＴｉＮ）から選ばれる材料からなる単層または２層以上積層した積層膜などからなるものである。
【００７３】
また、第１銅配線および第２銅配線は、図７に示すように、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄの配線幅よりも広い配線幅を有するものである。また、第１銅配線および第２銅配線は、第１実施形態の銅配線と同様に、ダマシン法を用いて形成されたものであり、図８に示す（図７においては図示略）ように、側面および底面がバリアメタル２４３ａで被覆されたものである。
【００７４】
また、図８に示すように、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄは、半導体装置を構成するシリコン基板上に設けられた酸化シリコン膜等からなる下層間絶縁膜２５２上に設けられており、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄの上層には酸化シリコン膜等からなる層間絶縁膜２５３を介して第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、２４４ｂおよび第２銅配線２４１ｃ、２４２ｃ、２４３ｃ、２４４ｃが設けられている。
【００７５】
また、図７および図８に示すように、各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４には、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄと第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、２４４ｂとが平面視で重なり合う第１オーバーラップ領域５１と、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄと第２銅配線２４１ｃ、２４２ｃ、２４３ｃ、２４４ｃとが平面視で重なり合う第２オーバーラップ領域５２とが設けられている。第１オーバーラップ領域５１には、層間絶縁膜２５３を貫通するコンタクトプラグ２５１が設けられ、第２オーバーラップ領域５２には、層間絶縁膜２５３を貫通するコンタクトプラグ２５０が設けられている。
【００７６】
コンタクトプラグ２５０は、ヒューズ配線２１、２２、２３、２４の設置面積を十分に小さくするために、第２オーバーラップ領域５２内の第２銅配線が延在して行く方向寄りの端部に設けられ、コンタクトプラグ２５１は、ヒューズ配線２１、２２、２３、２４の設置面積を十分に小さくするために、第１オーバーラップ領域５１内の第１銅配線側が延在して行く方向寄りの端部に設けられている。コンタクトプラグ２５０、２５１は、第１実施形態の銅配線と同様に、タングステン（Ｗ）や、リンをドープしたポリシリコン等の導電材料からなる。そして、コンタクトプラグ２５０を介して、各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４を構成する切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄと第２銅配線２４１ｃ、２４２ｃ、２４３ｃ、２４４ｃとが接続され、コンタクトプラグ２５１を介して、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄと第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、２４４ｂとが接続されている。なお、第１オーバーラップ領域５１および第２オーバーラップ領域５２の長さＬ３は、第１実施形態と同様に好ましい寸法とされている。
【００７７】
また、図８に示すように、第１銅配線および第２銅配線上には、酸化シリコン膜等からなる上層間絶縁膜２５４が設けられている。上層間絶縁膜２５４は、第１実施形態と同様に、第１銅配線および第２銅配線と同じ膜厚の第１層間絶縁膜と、第１層間絶縁膜に第１銅配線および第２銅配線を埋め込んでから形成された第２層間絶縁膜との２層構造（図示略）となっている。
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、上層間絶縁膜２５４は、図７および図８に示すように、切断配線領域３を含む領域と平面視で重なる部分を含む領域に設けられた薄膜領域２４０と、薄膜領域２４０よりも膜厚の厚い厚膜領域２４０ａとを有している。また、上層間絶縁膜２５４の厚膜領域２４０ａ上には、図８に示すように、酸窒化シリコン(ＳｉＯＮ)やポリイミド等からなる表面保護膜２５５が設けられている。
【００７８】
また、各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４は、図７および図８に示すように、レーザー反射領域２と、切断配線領域３とを有している。レーザー反射領域２は、切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄと平面視で重なり合わない第１銅配線および第２銅配線上に位置する領域である。また、切断配線領域３は、第１銅配線および第２銅配線と平面視で重なり合わない切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄ上に位置する領域である。
本実施形態においては、第１実施形態と異なり、図７および図８に示すように、切断配線領域３の一端には第１オーバーラップ領域５１が配置されており、切断配線領域３の他端には第２オーバーラップ領域５２が配置されており、切断配線領域３の両端部に、オーバーラップ領域が配置されている。ここで、第1銅配線および第２銅配線と切断用ヒューズ配線が平面視で重なり合うオーバーラップ領域（図７、図８おいてＬ３で示した領域）は、上層が銅配線であるからレーザー光線を反射する機能を有しているが、説明の明確化のためにレーザー反射領域２の中には含めないこととする。
【００７９】
そして、本実施形態においては、図７に示すように、４列のヒューズ配線２１、２２、２３、２４のうち両側に他のヒューズ配線が配置されている中央ヒューズ配線２２、２３では、切断配線領域３の両側に隣り合うヒューズ配線のレーザー反射領域２が配置されている。したがって、図７および図８に示すように、ヒューズ配線２１の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２４１ｄと、ヒューズ配線２３の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２４３ｄとの間隔や、ヒューズ配線２２の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２４２ｄと、ヒューズ配線２４の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２４４ｄとの間隔が、十分に広いものとなっている。
【００８０】
また、第１実施形態と同様に、各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４両端は、それぞれ半導体装置のトランジスタを備えた内部回路や、電源配線、接地電位（ＧＮＤ）配線等に接続されている。そして、各ヒューズ配線２１、２２、２３、２４は、初期状態では導通状態とされており、ヒューズ配線２１、２２、２３、２４が切断されることにより、置き換え用の特定の機能を有する回路（冗長回路）が動作されるようになっている。
また、図７および図８に示すヒューズ素子構造は、第１実施形態と同様にして製造できる。
【００８１】
次に、図７および図８に示すヒューズ素子構造を構成するヒューズ配線を切断する場合の動作について説明する。
本実施形態においては、４列のヒューズ配線２１、２２、２３、２４のうち両側に他のヒューズ配線が配置されている左から２番目のヒューズ配線２２を切断する場合を例に挙げて説明する。
本実施形態においては、ヒューズ配線２２の切断は、第１実施形態と同様に、ヒューズ配線２２の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２４２ｄに、赤外波長領域のレーザー光線のスポット２５９を照射することによって行なわれる。
このとき、第１実施形態と同様に、レーザー光線が照射された切断用ヒューズ配線２４２ｄの近傍では、切断用ヒューズ配線２４２ｄを構成する材料が気化する際の体積膨張によって、気化された切断用ヒューズ配線２４２ｄの上部に存在する層間絶縁膜２２３および上層間絶縁膜２５４が吹き飛ばされ、空洞が形成される。
【００８２】
本実施形態のヒューズ素子構造２０では、ヒューズ配線２２の切断配線領域３の切断用ヒューズ配線２４２ｄを切断するために、赤外波長領域のレーザー光線を切断配線領域３に照射した場合、切断される切断用ヒューズ配線２４２ｄの配置されたヒューズ配線２２の切断配線領域３の両側に、隣り合うヒューズ配線２１、２３のレーザー反射領域２が配置されており、図７および図８に示すように、ヒューズ配線２１、２３のレーザー反射領域２が、ヒューズ配線２１、２３の切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４３ｄと平面視で重なり合わないものである。すなわち、レーザー反射領域の下層部には切断用のヒューズ配線が配置されていないので、切断される切断用ヒューズ配線２４２ｄと切断されない切断用ヒューズ配線２４１ｄ、２４３ｄとの距離が十分に確保される。
【００８３】
また、本実施形態のヒューズ素子構造２０では、切断される切断用ヒューズ配線２４２ｄの配置された切断配線領域３の両側に、隣り合うヒューズ配線２１、２３のレーザー反射領域２が配置されているので、図７および図８に示すように、切断される切断用ヒューズ配線２４２ｄと、その隣に位置する切断用ヒューズ配線であるヒューズ配線２４の切断用ヒューズ配線２４４ｄとの間には、レーザー反射領域２が配置されていることになる。したがって、切断される切断用ヒューズ配線２４２ｄとその隣に位置する切断用ヒューズ配線２４４ｄとの距離が、十分に広いものとなる。よって、ヒューズ配線２２の切断用ヒューズ配線２４２ｄを切断しても、切断用ヒューズ配線２４２ｄの隣に位置するヒューズ配線２１の切断用ヒューズ配線２４４ｄがダメージを受けにくく、切断用ヒューズ配線２４４ｄの誤切断が防がれる。
【００８４】
また、本実施形態のヒューズ素子構造２０において、切断した切断用ヒューズ配線２４２ｄの近傍の層間絶縁膜２５３にクラックが形成されたとしても、切断した切断用ヒューズ配線２４２ｄと、切断用ヒューズ配線２４２ｄの隣に位置する切断されなかった切断用ヒューズ配線２４４ｄとの距離が十分に確保されているので、切断用ヒューズ配線２４４ｄにクラックが到達しにくいものとなる。
【００８５】
このように、本実施形態のヒューズ素子構造２０では、ヒューズ配線２２を切断する際におけるヒューズ配線２２の両側に配置されたヒューズ配線２１、２３の誤切断を防止でき、ヒューズ配線２２の切断時に発生するクラックに起因する問題が生じにくいので、ヒューズ配線２１、２２、２３、２４間の距離を十分に狭くすることができ、小面積に配置できる。
【００８６】
また、本実施形態のヒューズ素子構造２０において、切断用ヒューズ配線２４２ｄを切断する際には、第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、第２銅配線２４２ｃにも赤外波長領域のレーザー光線が照射される。しかし、照射されたレーザー光線は第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、第２銅配線２４２ｃの表面で反射される。よって、切断されるヒューズ配線２２に隣接するヒューズ配線２１、２３を構成する第１銅配線２４１ｂ、２４３ｂにレーザー光線が照射されたとしても、ヒューズ配線２１、２３に対してダメージが与えられることはない。
【００８７】
また、本実施形態のヒューズ素子構造２０では、切断配線領域３の一端には第１オーバーラップ領域５１が配置され、切断配線領域３の他端には第２オーバーラップ領域５２されているので、ヒューズ配線２１、２２、２３、２４の切断配線領域３は、両側および両端部が平面視したときに第１銅配線および第２銅配線に囲まれた状態となる。例えば、ヒューズ配線２２の切断配線領域３の両側および両端部は、平面視したときに、図７に示すように、第１銅配線２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂおよび第２銅配線２４２ｃに囲まれた状態となっている。このため、本実施形態のヒューズ素子構造２０では、レーザー光線の照射時に、レーザー光線のスポット２５９内に切断領域３が含まれる範囲内でアライメントの位置ずれが生じたとしても、切断領域３のみをレーザー光線で加熱することができるため、正確に切断配線領域３においてヒューズ配線２１、２２、２３、２４の切断を行うことができる。
【００８８】
「第３実施形態」
次に、本発明の第３実施形態である半導体装置およびヒューズ素子構造について、図面を用いて説明する。
図９および図１０は、本発明の半導体装置の他の例の一部を拡大して示した図である。図９は本発明の半導体装置の平面図であり、図１０は図９のＧ−Ｇ’線に沿う断面図である。
【００８９】
図９および図１０に示す半導体装置３ａは、ヒューズ素子構造３０を有している。ヒューズ素子構造３０は、図９における上下方向に延在する４列のヒューズ配線３１、３２、３３、３４を有している。各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４は、図９および図１０に示すように、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄと、第１銅配線２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂおよび第２銅配線２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃとを備えたものであり、隣接するヒューズ配線間の間隔が一定となるように並列に配置されている。
【００９０】
また、本実施形態では、各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４の配置が、隣接するヒューズ配線において逆向きになるように配置されている。このことにより、ヒューズ配線３１、３３の切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６３ｄは、図９においてヒューズ配線３２、３４の切断用ヒューズ配線２６２ｄ、２６４ｄよりも上方に配置され、ヒューズ配線３１、３３では第１銅配線２６１ｂ、２６３ｂが第２銅配線２６１ｃ、２６３ｃよりも上方に配置され、ヒューズ配線３２、３４では第１銅配線２６２ｂ、２６４ｂが第２銅配線２６２ｃ、２６４ｃよりも下方に配置されている。このように、本実施形態では、並列に配置されたヒューズ配線１本毎に図９における上下の配置が異なっており、ヒューズ配線１本ごとに切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄの位置が互い違いにずらされている。
【００９１】
第１実施形態と同様に、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄは、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断されるものであり、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、ポリシリコン、窒化チタン（ＴｉＮ）から選ばれる材料からなる単層または２層以上積層した積層膜などからなるものである。
【００９２】
また、第１銅配線および第２銅配線は、図９に示すように、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄの配線幅よりも広い配線幅を有するものである。また、第１銅配線および第２銅配線は、第１実施形態の銅配線と同様に、ダマシン法を用いて形成されたものであり、図１０に示す（図９においては図示略）ように、側面および底面がバリアメタル２６３ａで被覆されたものである。
【００９３】
また、ヒューズ素子構造３０は、図１０に示すように、半導体基板２７９上に設けられている。半導体基板２７９は、Ｐ型のシリコンからなるものであり、絶縁膜を埋め込んでなる素子分離領域２７８と図９および図１０に示す拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅとが形成されたものである。拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅには、電気抵抗値を下げるために、リンまたはヒ素からなるＮ型不純物が導入されている。図１０に示すように、半導体基板２７９上には酸化シリコン膜等からなる下層間絶縁膜２７２が形成されている。下層間絶縁膜２７２上には、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄが設けられている。また、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄの上層には、酸化シリコン膜等からなる層間絶縁膜２７３を介して第１銅配線２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂおよび第２銅配線２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃが設けられている。
【００９４】
また、図９および図１０に示すように、各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４には、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄと第１銅配線２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂとが平面視で重なり合うオーバーラップ領域５３が設けられている。オーバーラップ領域５３には、層間絶縁膜２７３を貫通するコンタクトプラグ２７０が設けられている。
コンタクトプラグ２７０は、ヒューズ配線３１、３２、３３、３４の設置面積を十分に小さくするために、オーバーラップ領域５３内の第１銅配線２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂが延在して行く方向寄りの端部に設けられている。コンタクトプラグ２７０は、第１実施形態の銅配線と同様に、タングステン（Ｗ）や、リンをドープしたポリシリコン等の導電材料からなる。なお、オーバーラップ領域５３の長さＬ４は、第１実施形態と同様に好ましい寸法とされている。
【００９５】
また、各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４には、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄと拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅとが平面視で重なり合うオーバーラップ領域５４が設けられている。オーバーラップ領域５４には、下層間絶縁膜２７２を貫通する第１接続プラグ２７１が設けられている。第１接続プラグ２７１は、赤外波長領域のレーザー光線を照射することにより切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄとともに切断されるものである。
また、各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４には、第２銅配線２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃと拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅとが平面視で重なり合うオーバーラップ領域５５が設けられている。オーバーラップ領域５５には、層間絶縁膜２７３および下層間絶縁膜２７２を貫通する第２接続プラグ２８２が設けられている。
【００９６】
また、第１接続プラグ２７１および第２接続プラグ２８２は、タングステン（Ｗ）や、リンをドープしたポリシリコン等の導電材料からなる。なお、オーバーラップ領域５４、５５の長さは、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄや層間絶縁膜２７３および下層間絶縁膜２７２の材料、膜厚等に応じて最適となるように設定される。
【００９７】
そして、コンタクトプラグ２７０を介して、各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４を構成する切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄの一端と第１銅配線２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂとが接続され、第１接続プラグ２７１を介して、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄの他端と拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅとが接続され、第２接続プラグ２８２を介して、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄの他端と平面視で対向する第２銅配線２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃの端部と拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅとが接続されている。
【００９８】
また、図１０に示すように、第１銅配線および第２銅配線上には、酸化シリコン膜等からなる上層間絶縁膜２７４が設けられている。上層間絶縁膜２７４は、第１実施形態と同様に、第１銅配線および第２銅配線と同じ膜厚の第１層間絶縁膜と、第１層間絶縁膜に第１銅配線および第２銅配線を埋め込んでから形成された第２層間絶縁膜との２層構造（図示略）となっている。
また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、上層間絶縁膜２７４は、図９および図１０に示すように、切断配線領域３を含む領域と平面視で重なる部分を含む領域に設けられた薄膜領域２６０と、薄膜領域２６０よりも膜厚の厚い厚膜領域２６０ａとを有している。また、上層間絶縁膜２７４の厚膜領域２６０ａ上には、図１０に示すように、酸窒化シリコン(ＳｉＯＮ)やポリイミド等からなる表面保護膜２７５が設けられている。
【００９９】
また、各ヒューズ配線３１、３２、３３、３４は、図９および図１０に示すように、レーザー反射領域２と切断配線領域３とを有している。レーザー反射領域２は、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄと平面視で重なり合わない第１銅配線および第２銅配線上に位置する領域である。また、切断配線領域３は、第１銅配線および第２銅配線と平面視で重なり合わない切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄ上に位置する領域である。ここで、第１銅配線と切断用ヒューズ配線が平面視で重なり合うオーバーラップ領域（図９、図１０においてＬ４で示した領域）は、上層が銅配線であるからレーザー光線を反射する機能を有しているが、説明の明確化のためにレーザー反射領域の中には含めないこととする。
【０１００】
図９および図１０に示す半導体装置３ａは、例えば以下のようにして製造することができる。
まず、ＳＴＩ(Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ)法等を用いて絶縁膜を埋め込んでなる素子分離領域２７８と、リンまたはヒ素からなるＮ型不純物が導入された拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅとが形成されたＰ型のシリコンからなる半導体基板２７９を用意する。
【０１０１】
次いで、半導体基板２７９の素子分離領域２７８上および拡散層２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅ上に、図１０に示すように、下層間絶縁膜２７２を形成し、第１接続プラグ２７１および第２接続プラグ２８２の下部となるコンタクトホールを公知の手段により形成し、コンタクトホール内に導電材料を充填する。続いて、下層間絶縁膜２７２上に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を用いて切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄを形成する。その後、切断用ヒューズ配線２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄ上に、層間絶縁膜２７３を形成し、ＣＭＰ法で表面を平坦化する。その後、コンタクトプラグ２７０および第２接続プラグ２８２の上部となるコンタクトホールを公知の手段により形成し、コンタクトホール内に導電材料を充填する。
【０１０２】
続いて、層間絶縁膜２７３上に、第１銅配線および第２銅配線と同じ膜厚の第１層間絶縁膜を形成する。その後、ダマシン法を用いて、側面および底面がバリアメタルで被覆された第１銅配線および第２銅配線を第１層間絶縁膜中に埋め込むように形成する。続いて、第１銅配線および第２銅配線上に第２層間絶縁膜を形成する。このようにして、第１銅配線および第２銅配線と、第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜との２層構造（図示略）を有する上層間絶縁膜２７４とが形成される。
その後、上層間絶縁膜２７４上に第１実施形態と同様にして、薄膜領域２６０と厚膜領域２６０ａとを有する上層間絶縁膜２７４と、厚膜領域２６０ａ上にのみ設けられた表面保護膜２７５とを形成する。
以上の工程により、図９および図１０に示す半導体装置３ａが得られる。
【０１０３】
なお、本実施形態においては、下層間絶縁膜２７２と層間絶縁膜２７３とを貫通する第２接続プラグ２８２を、下層間絶縁膜２７２を貫通する部分と層間絶縁膜２７３を貫通する部分とで２回に分けて形成したが、層間絶縁膜２７３まで形成した後に１回の加工で下層間絶縁膜２７２と層間絶縁膜２７３とを貫通するコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内に導電材料を充填してもよい。
【０１０４】
次に、図９および図１０に示す半導体装置３ａに備えられたヒューズ素子構造を構成するヒューズ配線を切断する場合の動作について図面を用いて説明する。
図１１は、図９に示すヒューズ素子構造の切断用ヒューズ配線を切断した後の状態を説明するための図であって、図９のＧ−Ｇ’線に沿う断面図である。
【０１０５】
本実施形態においては、４列のヒューズ配線３１、３２、３３、３４のうち両側に他のヒューズ配線が配置されている右から２番目のヒューズ配線３３を切断する場合を例に挙げて説明する。
本実施形態において、ヒューズ配線３３の切断は、図９に示すように、ヒューズ配線３３の切断配線領域３を構成する切断用ヒューズ配線２６３ｄおよび第１接続プラグ２７１に、赤外波長領域のレーザー光線のスポット２７９を照射することによって行なわれる。
【０１０６】
切断用ヒューズ配線２６３ｄおよび第１接続プラグ２７１に赤外波長領域のレーザー光線が照射されると、第１接続プラグ２７１の切断用ヒューズ配線２６２ｄとの接続部分を構成する材料と、切断用ヒューズ配線２６３ｄを構成する材料とがレーザー光線を吸収して加熱され、気化される。このとき、本実施形態においても、図１１に示すように、レーザー光線が照射された切断用ヒューズ配線２６３ｄの近傍では、気化された切断用ヒューズ配線２６２ｄの上部に存在する層間絶縁膜２７３および上層間絶縁膜２４４が吹き飛ばされ、空洞２８０が形成される。なお、第１接続プラグ２７１は、一部が切断用ヒューズ配線２６３ｄと同時に加熱されて蒸発するが、拡散層２６３ｅとの接続部分は残存する。また、本実施形態においては、切断用ヒューズ配線２６３ｄが２つに切断されるのでは無く、切断用ヒューズ配線２６３ｄと第１接続プラグ２７１との接続部分が切断されることにより、ヒューズ配線３３が切断される。
【０１０７】
本実施形態の半導体装置３ａに備えられたヒューズ素子構造３０では、ヒューズ配線３３を切断するために赤外波長領域のレーザー光線を、ヒューズ配線３３の切断配線領域３の切断用ヒューズ配線２６３ｄおよび第１接続プラグ２７１に照射した場合、切断される切断用ヒューズ配線２６３ｄおよび第１接続プラグ２７１の配置されたヒューズ配線３３の切断配線領域３の両側に、隣り合うヒューズ配線３２、３４のレーザー反射領域２が配置されているので、図９および図１０に示すように、切断される切断用ヒューズ配線２６３ｄと切断されない切断用ヒューズ配線２６２ｄ、２６４ｄとの距離が十分に確保される。
【０１０８】
また、本実施形態のヒューズ素子構造３０では、赤外波長領域のレーザー光線の照射されるヒューズ配線３３の切断配線領域３の両側に、隣り合うヒューズ配線３２、３４のレーザー反射領域２が配置されているので、図９および図１０に示すように、切断される切断用ヒューズ配線２６３ｄと、その隣に位置する切断用ヒューズ配線であるヒューズ配線３１の切断用ヒューズ配線２６１ｄとの間には、レーザー反射領域２が配置されていることになる。したがって、切断される切断用ヒューズ配線２６３ｄとその隣に位置する切断用ヒューズ配線２６１ｄとの距離が、十分に広いものとなる。よって、ヒューズ配線３３の切断用ヒューズ配線２６３ｄを切断しても、切断用ヒューズ配線２６３ｄの隣に位置するヒューズ配線３１の切断用ヒューズ配線２６１ｄがダメージを受けにくく、切断用ヒューズ配線２６１ｄの誤切断が防がれる。
【０１０９】
また、本実施形態のヒューズ素子構造３０において、切断した切断用ヒューズ配線２６３ｄの近傍の層間絶縁膜２７３にクラックが形成されたとしても、切断した切断用ヒューズ配線２６３ｄと、切断用ヒューズ配線２６３ｄの隣に位置する切断されなかった切断用ヒューズ配線２６１ｄとの距離が十分に確保されているので、切断用ヒューズ配線２６１ｄにクラックが到達しにくいものとなる。
【０１１０】
このように、本実施形態のヒューズ素子構造３０では、ヒューズ配線３３を切断する際におけるヒューズ配線３３の両側に配置されたヒューズ配線３２、３４の誤切断を防止でき、ヒューズ配線３３の切断時に発生するクラックに起因する問題が生じにくいので、ヒューズ配線３１、３２、３３、３４間の距離を十分に狭くすることができ、小面積に配置できる。
【０１１１】
また、本実施形態のヒューズ素子構造３０において、ヒューズ配線３３の切断用ヒューズ配線２６３ｄと第１接続プラグ２７１との接続部分を切断する際には、図９に示すように、第１銅配線２６３ｂ、第２銅配線２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃにも赤外波長領域のレーザー光線が照射される。しかし、照射されたレーザー光線は第１銅配線２６３ｂ、第２銅配線２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃの表面で反射される。よって、切断されるヒューズ配線３３に隣接するヒューズ配線３２、３４を構成する第２銅配線２６２ｃ、２６４ｃにレーザー光線が照射されたとしても、ヒューズ配線３２、３４に対してダメージが与えられることはない。
【０１１２】
また、レーザー光線のスポット２７９内において、切断用ヒューズ配線２６３ｄ、第１銅配線２６３ｂ、第２銅配線２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃの配置されていない領域では、照射されたレーザー光線が半導体装置３ａを構成する半導体基板２７９に到達することになる。しかし、本実施形態においては、レーザー光線として赤外波長領域のレーザー光線を用いているので、拡散層２６３ｅの形成されている半導体基板２７９にダメージが与えられることはない。
【０１１３】
また、本実施形態の半導体装置３ａは、図９に示したように、ヒューズ配線の平面視において、第１銅配線と切断用ヒューズ配線のオーバーラップ領域から露出している切断用ヒューズ配線の部分（切断領域３）のみが、レーザー光線照射で切断されるものである。従って、第２実施形態の場合と同様に、レーザー光線のスポット２７９内に切断領域３が含まれる範囲内でアライメントの位置ずれが生じたとしても、切断領域３のみをレーザー光線で加熱することができるため、正確に切断配線領域３においてヒューズ配線２１、２２、２３、２４の切断を行うことができる。さらに、本実施形態においては、第１接続プラグ２７１と切断用ヒューズ配線２６２ｄとの接触部分のみが、赤外波長領域のレーザー光線の照射により導通しない状態になればよいので、先の実施形態のように配線そのものを完全に切断する場合に比べて、レーザー光線の照射パワーの低い側に対する余裕度が向上すると言う効果を有している。すなわちヒューズ形成領域の層間絶縁膜の膜厚ばらつき等によって、ヒューズ部に到達するレーザー光線のパワーが減衰しても、確実にヒューズの切断を行うことが可能となる。
【０１１４】
本発明の活用例としては、特定の機能を有する内部回路を動作させるためのヒューズ素子構造を備えた半導体デバイスなどの半導体装置が挙げられる。さらに、本発明のヒューズ素子構造は、ＤＲＡＭやフラッシュメモリ等の記憶装置への適用に限定されるものではなく、メモリセルを有しないロジック・デバイス等であっても、レーザー光線で切断するヒューズを使用するデバイスであれば適用可能である。 
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】図１は本発明のヒューズ素子構造の平面図である。
【図２】図２は図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図３】図３は図１のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図４】図４は、ヒューズ素子構造を構成するヒューズ配線を切断するために照射されるレーザー光線のスポット位置の一例を説明するための平面図である。
【図５】図５は、ヒューズ配線を切断した後の状態を説明するための図であって、図４のＤ−Ｄ’線（図１のＢ−Ｂ’線に対応する）に沿う断面図である。
【図６】図６は、ヒューズ配線を切断した後の状態を説明するための図であって、図４のＥ−Ｅ’線（図１のＣ−Ｃ’線に対応する）に沿う断面図である。
【図７】図７は本発明のヒューズ素子構造の平面図である。
【図８】図８は図７のＦ−Ｆ’線に沿う断面図である。
【図９】図９は本発明の半導体装置の平面図である。
【図１０】図１０は図９のＧ−Ｇ’線に沿う断面図である。
【図１１】図１１は、図９に示すヒューズ素子構造の切断用ヒューズ配線を切断した後の状態を説明するための図であって、図９のＧ−Ｇ’線に沿う断面図である。
【図１２】図１２は、ダマシン法を用いて形成した銅配線の断面図である。
【図１３】図１３は、従来のヒューズ用配線の一例を示した平面図である。
【図１４】図１４は、ヒューズ用配線の一部上に保護層が設けられたヒューズ用配線を有するヒューズ素子構造の一例を示した図面であって、図１４（ａ）は平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ’部における断面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示すヒューズ素子構造における中央のヒューズ用配線を切断した後の図１４（ａ）のＡ−Ａ’部における断面図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４…ヒューズ配線、２…レーザー反射領域、３…切断配線領域、３ａ…半導体装置、１０、２０、３０…ヒューズ素子構造、５１…第１オーバーラップ領域、５２…第２オーバーラップ領域、５３、５４、５５…オーバーラップ領域、１０１、１２４、１２５、２１６、２５３、２７３…層間絶縁膜、１０２…配線溝、１０３、２０６ａ、２０７ａ、２０８ａ、２４３ａ、２６３ａ…バリアメタル、１０４、２０５、２０６、２０７、２０８…銅配線、１０５、１０６、１０７…アルミ配線、１０８、２５９、２７９…スポット、１２０、１２１、１２２…ヒューズ用配線、１２０ａ、１２１ａ、１２２ａ…保護層、１３０、２３１、２８０…空洞、１３１、２３２…クラック、２０１、２０２、２０３、２０４、２４１ｄ、２４２ｄ、２４３ｄ、２４４ｄ、２６１ｄ、２６２ｄ、２６３ｄ、２６４ｄ…切断用ヒューズ配線、２０９、２５０、２５１、２７０…コンタクトプラグ、２１７、２５４、２７４…上層間絶縁膜、２１５、２５２、２７２…下層間絶縁膜、２１８、２５５、２７５…表面保護膜、２２０、２４０、２６０…薄膜領域、２２０ａ、２４０ａ、２６０ａ…厚膜領域、２４１ｂ、２４２ｂ、２４３ｂ、２４４ｂ、２６１ｂ、２６２ｂ、２６３ｂ、２６４ｂ…第１銅配線、２４１ｃ、２４２ｃ、２４３ｃ、２４４ｃ、２６１ｃ、２６２ｃ、２６３ｃ、２６４ｃ…第２銅配線、２７９…半導体基板、２７８…分離領域、２６１ｅ、２６２ｅ、２６３ｅ、２６４ｅ…拡散層、２７１…第１接続プラグ、２８２…第２接続プラグ。
【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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