(57)【要約】【課題】、製造工程の複雑化、および製造コストの増大を生じることなく、耐湿性に優れたトリミングヒューズ構造とその形成方法、およびトリミング方法を提供する。【解決手段】基板１上に第１の絶縁膜３を介して形成された、ヒューズ部１１ａ、１１ｂを含む第１の配線層４と、第１の配線層４を覆う第２の絶縁膜５とを備えている。第２の絶縁膜５上には、第２の絶縁膜５上に堆積された共通の導電膜を加工することにより、外部との電気的な接続に用いられる電極パターン６ａ、およびヒューズ部１１ａ、１１ｂの直上に配設された被覆パターン６ｂを含む第２の配線層６が形成される。第２の配線層６上には、第２の配線層６を覆うとともに、電極パターン６ａ上および被覆パターン６ｂ上に開口部８ａ、８ｂを有する保護膜７が形成されている。【選択図】図２
2008192972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギービームにより溶断されるヒューズ部を含むトリミングヒューズ構造であって、
基板上に第１の絶縁膜を介して形成された、ヒューズ部を含む第１の配線層と、
前記第１の配線層を覆う第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上に堆積された共通の導電膜を加工することにより形成された、外部との電気的な接続に用いられる電極パターン、および前記ヒューズ部の直上に配設された被覆パターンを含む第２の配線層と、
前記第２の配線層を覆うとともに、前記電極パターン上および前記被覆パターン上に開口部を有する保護膜と、
を備えたことを特徴とする、トリミングヒューズ構造。
【請求項２】
前記被覆パターンが、電気的にフローティングである、請求項１記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項３】
前記被覆パターンが、前記ヒューズ部の一端に電気的に接続された、請求項１記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項４】
前記被覆パターンが、特定の電位に固定された、請求項１記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項５】
前記被覆パターン上の保護膜の開口部は、平面視において前記被覆パターンに内包される請求項１記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項６】
複数の前記ヒューズ部が、１つの前記被覆パターンに覆われた、請求項１に記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項７】
複数の前記ヒューズ部が、それぞれ１つの前記被覆パターンに覆われた請求項１に記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項８】
前記電極パターン上の開口部および前記被覆パターン上の開口部が、同一のエッチング工程で形成される、請求項１記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項９】
前記被覆パターンの主成分が、エネルギービーム照射により溶断する物質である請求項１記載のトリミングヒューズ構造。
【請求項１０】
エネルギービームにより溶断されるヒューズ部を含むトリミングヒューズ構造の形成方法であって、
基板上に、第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上にヒューズ部を含む第１の配線層を形成する工程と、
前記第１の配線層を被覆する第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜を加工することにより、外部との電気的な接続に用いられる電極パターンおよび前記ヒューズ部の直上に配設された被覆パターンを含む第２の配線層を形成する工程と、
前記第２の配線層を被覆する保護膜を形成する工程と、
前記電極パターン上および前記被覆パターン上の前記保護膜に開口部を形成する工程と、
を有することを特徴とする、トリミングヒューズ構造の形成方法。
【請求項１１】
エネルギービームにより溶断されるヒューズ部の直上に、絶縁膜を介して導電体からなる被覆パターンが配設されたトリミングヒューズ構造に対して適用されるトリミングヒューズのトリミング方法であって、
ヒューズ部とエネルギービーム照射位置とを位置合わせするステップと、
前記位置合わせがなされた状態で、複数回連続してエネルギービームを照射して、前記被覆パターンおよび前記ヒューズ部を溶断させ、前記ヒューズ部を断線状態とするステップと、
を有することを特徴とするトリミングヒューズのトリミング方法。
【請求項１２】
前記複数回のエネルギービーム照射が、全て同一の照射条件でなされる請求項１１記載のトリミングヒューズのトリミング方法。
【請求項１３】
前記複数回のエネルギービーム照射が、それぞれ異なるビーム径、もしくはそれぞれ異なるエネルギー強度でなされる請求項１１記載のトリミングヒューズのトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トリミングヒューズに関し、特に、半導体装置等の不良個所を修復し、製造歩留りを向上させるために設けられるヒューズ部を含むトリミングヒューズ構造とその形成方法、およびトリミングヒューズのトリミング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を一定の電気的条件下で作動させるため、半導体装置には電気的特性に関して所定の規格が設けられている。製造された半導体装置がこのような規格を満たすか否かを判定するため、製造工程が終了に近づいた時点で半導体装置の機能や性能が検査される。
【０００３】
ところで、半導体装置は、一般に、集積度が高くなるにつれて、所定の規格を外れるものが多くなり、製造歩留りが低下する。しかしながら、高集積度の半導体装置に対して、所定の規格を外れた全ての半導体装置を排斥した場合、半導体装置の製造コストが極端に上昇してしまう。所定の規格を外れた半導体装置の中には、一部の限られた箇所にのみ不良が存在するものも多い。そこで、半導体装置の製造工程では、このような一部の限られた箇所に発生した不良を削除または適正な値に調整して、半導体装置を所定の規格を満たす状態にするリペア処理が適用されている。このようなリペア処理を可能とするため、ヒューズ技術が一般的に使用されている。
【０００４】
このようなヒューズ技術の中で使用されるヒューズとして、トリミングヒューズがある。トリミングヒューズは、半導体装置の回路を構成する配線等からなるヒューズ部を備える。当該ヒューズ部は、レーザービーム等のエネルギービーム照射によりトリミングされる。この場合、トリミングは溶断（昇華）である。
【０００５】
半導体装置に搭載されるトリミングヒューズは、一般に、半導体装置の最上層として堆積される保護膜に開口部が設けられ、当該開口部の下方にヒューズ部が配置された構造を有している。当該開口部には、ヒューズ部を被覆する層間絶縁膜が露出している。層間絶縁膜は、配線に直接接する膜であるため、段差被覆性や誘電率などの特性が重視される。このため、層間絶縁膜は、保護膜に比べて耐湿性などの外気遮断能力が低くなっている。したがって、上述のトリミングヒューズ構造では、層間絶縁膜を浸透した外気雰囲気が、ヒューズ部周辺の金属配線と化学反応することによる腐食の発生頻度が増大する。これは、トリミングヒューズを設けた場合、トリミングヒューズを設けたことに起因する不良が発生する可能性があることを意味する。
【０００６】
また、近年、半導体装置の高集積化、特にメモリ装置の大容量化に伴い、半導体装置の配線構造の多層化が進んでいる。このような多層構造配線を備える半導体装置では、半導体基板上に堆積される層間絶縁膜等の総膜厚も増加している。このような、層間絶縁膜の膜厚の増加は、その下層に配置されるヒューズ部にエネルギービームを照射した際のヒューズ部の昇華を抑制し、ヒューズ部の溶断を阻害する。このため、多層配線を備える半導体装置では、半導体装置の比較的下層側の配線層として形成されるポリシリコンを主成分とする配線ではなく、より上層の配線、つまりアルミニウム、銅等を主成分とする金属系の配線がヒューズ部として、より使用されている。
【０００７】
上述した層間絶縁膜を通じた金属配線の腐食は、ヒューズ部が金属系の配線により構成された状況下では、トリミングする必要がなかったヒューズ部自体に発生する可能性がある。このような腐食が発生したヒューズ部に通電がなされると、ヒューズ部が断線する可能性もある。これは、製造工程終了時点で良品と判定された半導体装置の電気的特性が、出荷後に変動することであり、特に深刻な課題であった。
【０００８】
この課題を解決するために特許文献１では、図８に示すように、半導体装置の最上層に設けられる保護膜１０７を下層膜１０７ａと上層膜１０７ｂとを含む多層構造とし、ヒューズ部１１１上方の保護膜１０７の開口部１０８ｂでは、少なくとも最下層膜１０７ａを除去せずに残す手法が開示されている。この手法によれば、ヒューズ部１１１は、少なくとも層間絶縁膜１０５と最下層膜１０７ａとで被覆されているため、耐湿性の向上させることができるとされている。
【特許文献１】特開平６−２１２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、半導体装置では、外部との電気的な接続を行う電極パターン１０６上の保護膜１０７に、電極パターン１０６が底部に露出する開口部１０８ａを設ける必要がある。したがって、上記特許文献１に開示された手法では、保護膜１０７に、異なる構造の開口部１０８ａと開口部１０８ｂとを形成する必要がある。このため、特許文献１の手法では、ヒューズ部１１１上の開口部１０８ｂのみに、保護膜１０７の最下層膜１０７ａを残すための専用マスクが必要となる。また、当該マスクを用いたフォトリソグラフィ工程とエッチング工程も必要である。加えて、多層構造の保護膜１０７を形成する工程も必要である。すなわち、上記特許文献１に開示された技術は、製造工程が複雑化するという課題と、製造コストが上昇するという課題を有している。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み、製造工程の複雑化、および製造コストの増大を生じることなく、耐湿性に優れたトリミングヒューズ構造とその形成方法、およびトリミング方法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】
【００１１】
上述の課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。本発明に係るトリミングヒューズ構造は、エネルギービームにより溶断されるヒューズ部を含むトリミングヒューズ構造である。本トリミングヒューズ構造は、基板上に第１の絶縁膜を介して形成された、ヒューズ部を含む第１の配線層と、第１の配線層を覆う第２の絶縁膜とを備えている。第２の絶縁膜上には、第２の絶縁膜上に堆積された共通の導電膜を加工することにより、外部との電気的な接続に用いられる電極パターン、および上記ヒューズ部の直上に配設された被覆パターンを含む第２の配線層が形成される。第２の配線層上には、第２の配線層を覆うとともに、上記電極パターン上および上記被覆パターン上に開口部を有する保護膜が形成されている。
【００１２】
本構造では、ヒューズ部の上方にヒューズ部を覆う被覆パターンが配置されている。このため、ヒューズ部上の保護膜への開口部の形成を、電極パターン上の保護膜に開口部を形成する工程において、同時に行うことができる。また、本構造では、被覆パターンが形成されているため、ヒューズ部を被覆する層間絶縁膜が外気に露出することがない。このため、層間絶縁膜を浸透した外気雰囲気に起因する腐食の発生を抑制することができる。
【００１３】
上記構成において、被覆パターンは、電気的にフローティングにすることができる。また、被覆パターンは、上記ヒューズ部の一端に電気的に接続された構成であってもよい。さらに、被覆パターンは、特定の電位に固定することもできる。
【００１４】
また、被覆パターンは、複数のヒューズ部にわたって、１つのパターンが形成される構成であってもよく、複数のヒューズ部に対して、それぞれ１つの被覆パターンが形成される構成であってもよい。
【００１５】
上記被覆パターン上の保護膜の開口部は、平面視において被覆パターンに内包される構成であることが好ましい。また、電極上の開口部および被覆パターン上の開口部は、同一のエッチング工程で形成されることが好ましい。なお、被覆パターンの主成分は、レーザービーム等のエネルギービーム照射により溶断する物質であればよい。
【００１６】
一方、他の観点では、本発明は、エネルギービームにより溶断されるヒューズ部を含むトリミングヒューズ構造の形成方法を提供することができる。すなわち、本発明に係るトリミングヒューズ構造の形成方法は、まず、基板上に、第１の絶縁膜が形成される。次いで、第１の絶縁膜上に、ヒューズ部を含む第１の配線層が形成される。第１の配線層上には、第１の配線層を被覆する第２の絶縁膜が形成され、当該第２の絶縁膜上に、導電膜が形成される。そして、当該導電膜を加工することにより、外部との電気的な接続に用いられる電極および上記ヒューズ部の直上に配設された被覆パターンを含む第２の配線層が形成される。第２の配線層上には、第２の絶縁膜を被覆する保護膜が形成され、電極上および被覆パターン上の保護膜に開口部が形成される。
【００１７】
さらに、他の観点では、本発明は、エネルギービームにより溶断されるヒューズ部の直上に、絶縁膜を介して導電体からなる被覆パターンが配設されたトリミングヒューズ構造に対して適用されるトリミングヒューズのトリミング方法を提供することができる。すなわち、本発明に係るトリミングヒューズのトリミング方法では、まず、ヒューズ部とエネルギービーム照射位置との位置合わせが行われる。次いで、その位置合わせがなされた状態で、複数回連続してレーザービーム等のエネルギービームが照射される。当該エネルギービーム照射により、被覆パターンおよびヒューズ部が溶断され、ヒューズ部が断線状態になる。例えば、１回目の照射で、被覆パターンが溶断され、２回目の照射でヒューズ部が溶断される。
【００１８】
このトリミング方法において、複数回のエネルギービーム照射は、全て同一の照射条件で行うことができる。あるいは、複数回のエネルギービーム照射は、それぞれ異なるビーム径、もしくはそれぞれ異なるエネルギー強度で行うこともできる。
【００１９】
本トリミング方法によれば、ヒューズ部上に、被覆パターンが形成されている場合であっても、従来とほぼ同等の時間でヒューズ部のトリミングを行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ヒューズ部上の保護膜への開口部の形成を、電極パターン上の保護膜を形成する工程において行うことができる。すなわち、ヒューズ部上の保護膜に開口部を形成するために、専用の工程、あるいは、専用のマスクを要しない。したがって、低コストでトリミングヒューズ構造を実現することができる。また、本発明によれば、ヒューズ部を被覆する層間絶縁膜が外気に直接露出することがないため、ヒューズ部およびヒューズ部周辺の配線への腐食の発生を抑制することができる。このため、優れた信頼性を有するトリミングヒューズ構造を実現することができる。
【００２１】
また、上記トリミングヒューズ構造に対して、本発明のトリミング方法を適用することにより、従来と同様のトリミング時間で、トリミングヒューズをトリミングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態では、レーザービームにより溶断されるヒューズ部を含むトリミングヒューズ構造を半導体装置に適用した事例により本発明を具体化している。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるトリミングヒューズ構造およびレーザートリミングの過程を示す平面図である。また、図２は、図１中のＸ−Ｘ線における断面図である。なお、図１および図２では、外部との電気的な接続に用いられる電極部と、トリミングヒューズ構造とを並べて図示している。図１および図２において、右方がトリミングヒューズ構造１１であり、左方が電極部１２である。
【００２４】
図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、本実施形態のトリミングヒューズ構造１１は、シリコン等からなる半導体基板１において、トランジスタ等の半導体素子が形成されていない領域上に形成されている。また、半導体基板１上には、層間絶縁膜を介して２層の金属配線層が形成されている。すなわち、下層から第１の層間絶縁膜３、第１の配線層４、第２の層間絶縁膜５、第２の配線層６、および保護膜７が順に形成されている。第１の配線層４および第２の配線層６は、アルミニウム、銅、金、白金、タングステン等のレーザービーム照射により溶断（昇華）が可能な材質を主成分とする導電体で構成されている。なお、第１の配線層４および第２の配線層６の材質は、合金であってもよく、金属に限らず、不純物がドープされたポリシリコン等の導電体を使用することもできる。保護膜７のヒューズ部直上の位置には、従来と同様、ヒューズ部の溶断を容易とするために開口部８ｂが形成されている。
【００２５】
本実施形態のトリミングヒューズ構造１１は、ヒューズ部１１ａ、１１ｂが、第１の配線層４に属する配線４ａ、４ｂで構成されている。なお、図１（ａ）において、開口部８ｂ内に位置する配線４ａ、４ｂがヒューズ部１１ａ、１１ｂである。当該ヒューズ部１１ａ、１１ｂの直上には、層間絶縁膜５を介してヒューズ部１１ａ、１１ｂを被覆する被覆パターン６ｂが配設されている。被覆パターン６ｂは、第２の配線層６を構成する導電体からなる。また、図１（ａ）に示すように、開口部８ｂは、平面視において、被覆パターン６ｂに内包される状態で形成されている。
【００２６】
なお、電極部１２は、第２の配線層６を構成する導電体からなる電極パターン６ａを備える。電極パターン６ａの上面は、保護膜７に設けられた開口部８ａの底部に露出している。この露出した電極パターン６ａを介して、例えば、半導体基板１上に構成された半導体回路と外部との電気的な接続が実現される。
【００２７】
以上のような、トリミングヒューズ構造１１は、以下のようにして形成される。
まず、半導体基板１上に、熱酸化法等によりフィールド酸化膜２が形成される。図１および図２に示されていない半導体基板１表面の領域にトランジスタ等の半導体素子が形成された後、半導体基板１の全面に第１の層間絶縁膜３が形成される。ここでは、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、７００ｎｍ程度の膜厚を有するＢＰＳＧ（Boro-Phospho Silicate Glass）膜が第１の層間絶縁膜３として形成されている。第１の層間絶縁膜３上には、アルミニウム等の導電体を主成分とする第１の配線層４が形成される。第１の配線層４は、例えば、スパッタリング蒸着法等により、第１の層間絶縁膜３上に堆積された導電体膜に対して、周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を適用することで形成することができる。ここでは、第１の配線層４の膜厚は７００ｎｍ程度である。配線４ａ、４ｂは、当該工程において形成される。
【００２８】
第１の配線層４が形成されたシリコン基板１上には、第１の配線層４を被覆する第２の層間絶縁膜５が形成される。ここでは、ＣＶＤ法により、１μｍ程度の膜厚を有するＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）膜が第２の層間絶縁膜５として形成されている。第２の層間絶縁膜５上には、アルミニウム等の導電体を主成分とする第２の配線層６が形成される。第２の配線層６は、第１の配線層４と同様に、例えば、スパッタリング蒸着法等により、第２の層間絶縁膜５上に堆積されたアルミニウム等からなる導電体膜に対して、周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を適用することで形成することができる。ここでは、第２の配線層６の膜厚は８００ｎｍ程度である。また、上述の被覆パターン６ｂおよび電極パターン６ａは、当該工程において形成される。
【００２９】
第２の配線層６が形成されたシリコン基板１上には、第２の配線層６を被覆する保護膜７が形成される。ここでは、プラズマＣＶＤ法により、１μｍ程度の膜厚を有するシリコン窒化膜が保護膜７として形成されている。そして、電極パターン６ａ上および被覆パターン６ｂ上には、周知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を適用することで、開口部８ａ、８ｂが形成される。これにより、開口部８ａの底部には電極パターン６ａの上面が露出し、開口部８ｂの底部には被覆パターン６ｂの上面が露出する。図１（ａ）に示すように、開口部８ａは、平面視において電極パターン６ａに内包されている。同様に、開口部８ｂは、平面視において被覆パターン６ｂに内包されている。また、図２（ａ）に示すように、本実施形態のトリミングヒューズ構造１１は、被覆パターン６ｂを備えるため、第２の層間絶縁膜５よりも上層の構造が電極部１２と同一になっている。このため、電極パターン６ａ上の開口部８ａを形成するための条件と同一の条件により、被覆パターン６ｂ上の開口部８ｂを形成することができる。すなわち、開口部８ａの形成と開口部８ｂの形成とを同一の工程で同時に行うことができる。
【００３０】
なお、第１の層間絶縁膜３には、上述の半導体素子と第１の配線層４とを電気的に接続するためのコンタクト構造が形成されるが、本発明に直接関与しない内容であるのでここでの詳細な説明は省略している。同様に、第２の層間絶縁膜５には、第１の配線層４と第２の配線層６とを電気的に接続するコンタクト構造が形成されるが、ここでの詳細な説明は省略している。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、ヒューズ部１１ａ、１１ｂ直上の保護膜７を除去するために、専用の工程や専用のマスクを必要とせず、電極パターン６ａ上の保護膜７に開口部８ａを形成する工程において、ヒューズ部１１ａ、１１ｂ直上の保護膜７を除去することができる。また、ヒューズ部１１ａ、１１ｂ直上の開口部８ｂには、被覆パターン６ｂのみが露出しており、ヒューズ部１１ａ、１１ｂを被覆する層間絶縁膜５は露出していない。このため、層間絶縁膜５を透過した外気に起因する腐食の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、低コストで、優れた信頼性を有するトリミングヒューズ構造を実現することができる。
【００３２】
続いて、上述したトリミングヒューズ構造１１のトリミング方法について説明する。ここでは、ヒューズ部１１ａ、１１ｂのうちヒューズ部１１ａをトリミングする事例について説明する。なお、当該トリミングを実施するレーザートリミング装置は、公知のレーザートリミング装置と同一であるため、ここでの説明は省略する。
【００３３】
トリミングヒューズ構造１１のトリミングを行う場合、まず、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すようにヒューズ部１１ａを示す座標Ｐ１に基づいて、レーザートリミング装置のレーザービーム照射位置（レーザービームの中心）とヒューズ部１１ａとの位置合わせが行われる。位置合わせが完了すると、第１照射ステップとして、座標Ｐ１を中心とするレーザービーム径ｄ（ｄはレーザービーム直径）、エネルギー強度Ｅのレーザービームが照射される。例えば、ヒューズ部１１ａ（配線４ａ）の配線幅が１．０μｍである場合、レーザービーム径ｄは、４．０μｍ程度である。また、この場合、当該径のレーザービームのトータルエネルギー照射量であるエネルギー強度Ｅは、１．４μＪ程度とすることができる。これにより、図１（ｃ）、図２（ｃ）に示すように、座標Ｐ１を中心とする上記レーザービーム径ｄに対応する領域の被覆パターン６ｂが溶断して除去される。このとき、レーザービーム照射位置に第２の層間絶縁膜５が露出する。
【００３４】
次いで、図１（ｄ）、図２（ｄ）に示すように、レーザービーム照射位置を変更することなく、上記第１照射ステップと同一の条件で、第２照射ステップが実施される。すなわち、同一の座標Ｐ１を中心として、レーザービーム径ｄ＝４．０μｍ、エネルギー強度Ｅ＝１．４μＪの条件でレーザービームが照射される。これにより、図１（ｅ）、図２（ｅ）に示すように、座標Ｐ１を中心とする上記レーザービーム径ｄに対応する領域の第２の層間絶縁膜５、ヒューズ部１１ａ（配線４ａ）が溶断して除去され、第１の層間絶縁膜３が露出する。これにより、ヒューズ部１１ａが断線状態になる。
【００３５】
本実施形態では、ヒューズ部のトリミングをレーザービームを同一座標で２回照射することにより行っている。この場合、レーザートリミング工程としての手間、工数は増加せず、トリミングに要する処理時間も従来の１回照射の場合とほぼ同一である。これは、一般にレーザートリミング工程は、処理時間の大部分が、トリミング対象の半導体基板の搬送と、半導体基板上のチップごとの位置合わせで占められていることに起因する。すなわち、レーザービームの照射回数は処理時間にほとんど影響しない。例えば、直径およびチップ数が同一の半導体基板の場合、トリミング箇所が多い半導体基板（切断すべきヒューズ部が多く分布した半導体基板）の処理時間とトリミング箇所が少ない半導体基板（切断すべきヒューズがほとんどない半導体基板）の処理時間とを比較しても、各処理時間はほぼ同一である。したがって、本実施形態のように、同一の座標で複数回のレーザービームの照射を行う場合、レーザービームの照射回数が１回である場合と、ほぼ同等の処理時間でトリミングを行うことができ、結果的にコスト上昇は発生しない。なお、トリミングの際のレーザービーム照射回数は、２回に限定されるものではなく、３回以上の複数回であってもよい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、電極パターン６ａ上の保護膜７に開口部８ａを形成する工程において、ヒューズ部１１ａ、１１ｂ直上の保護膜７を同時に除去することができる。このため、ヒューズ部１１ａ、１１ｂ直上の保護膜７を除去するために、専用の工程や専用のマスクを必要とせず、トリミングヒューズ構造を実現することができる。また、従来法のように、保護膜７を多層構造とする必要もない。さらに、ヒューズ部１１ａ、１１ｂ直上の開口部８ｂには、被覆パターン６ｂのみが露出しており、ヒューズ部１１ａ、１１ｂを被覆する層間絶縁膜５は露出していない。このため、層間絶縁膜５を透過した外気に起因する腐食の発生を抑制することができる。この結果、低コストで優れた信頼性を有するトリミングヒューズ構造を実現することができる。
【００３７】
加えて、ヒューズ部のトリミングも、従来とほぼ同等の処理時間で行うことができるため、トリミングヒューズ構造のトリミング工程において、コストが増大することもない。
【００３８】
なお、上述の説明では、被覆パターン６ｂ上の開口部８ｂが、複数のヒューズ部１１ａ、１１ｂにわたって形成された構成とした。しかしながら、当該開口部は、各ヒューズ部１１ａ、１１ｂを構成する配線４ａ、４ｂ上に形成されていれば、その形状および数は特に限定されない。例えば、図３（ａ）に示すように、平面視において、被覆パターン６ｂに内包される状態であれば、開口部８ｃのように被覆パターン６ｂの中央部のみに形成されていてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、各ヒューズ部１１ａ、１１ｂ上に、それぞれ開口部８ｄ、８ｅを形成してもよい。いずれの構成であっても、上述の効果と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、上記では、被覆パターン６ｂが、他の導電体パターンに接続されていない電気的にフローティングの状態である事例について説明した。しかしながら、被覆パターン６ｂは、他の導電体パターンと電気的に接続することもできる。例えば、被覆パターン６ｂは、ヒューズ部１１ａの一端あるいはヒューズ部１１ｂの一端に接続されていてもよい。また、接地電位や電源電位が付与された他の導電体パターンに接続されていてもよい。さらに、被覆パターン６ｂは電極パターン６ａと一体のパターンであってもよい。いずれの構成であっても、ヒューズ部１１ａ、１１ｂは、第２の層間絶縁膜５と被覆パターン６ｂとで被覆されるため、外部からの水分等の侵入によるヒューズ部等の腐食は防止される。本構成は、例えば、トリミングヒューズ構造を備える回路の電気的特性が変動する等の理由により、電気的にフローティングの被覆パターンを配設できない場合等に有効である。
【００４０】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、複数のヒューズ部にわたって１つの被覆パターンを配設した事例を説明したが、被覆パターンは、ビューズ部ごとに配設することも可能である。図４は、本発明の第２の実施形態におけるトリミングヒューズ構造およびレーザートリミングの過程を示す平面図である。また、図５は、図４中のＹ−Ｙ線における断面図である。なお、図４および図５では、外部との電気的な接続に用いられる電極部と、トリミングヒューズ構造とを並べて図示している。図４および図５において、右方がトリミングヒューズ構造２１であり、左方が電極部１２である。また、図４および図５において、第１の実施形態で説明したトリミングヒューズ構造１１と同一の要素には、同一の符号を付している。
【００４１】
図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、本実施形態のトリミングヒューズ構造２１は、第１の実施形態の被覆パターン６ｂに代えて、各ヒューズ部１１ａ、１１ｂ上にそれぞれ被覆パターン１６ａ、１６ｂが配設されている。また、保護膜７には、平面視において、被覆パターン１６ａ、１６ｂにそれぞれ内包される開口部１８ａ、１８ｂが形成されている。
【００４２】
本構成は、第１の実施形態における第２の配線層をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程および保護膜７に開口部を形成するためのフォトリソグラフィ工程において使用されるマスク上のパターンが異なるだけであり、第１の実施形態と同様の工程にて形成することができる。したがって、電極パターン６ａ上の開口部８ａを形成する工程において、開口部１８ａ、１８ｂを同時に形成することができる。また、ヒューズ部１１ａ直上の開口部１８ａ、およびヒューズ部１１ｂ直上の開口部１８ｂには、それぞれ被覆パターン１６ａ、１６ｂのみが露出しており、ヒューズ部１１ａ、１１ｂを被覆する層間絶縁膜５は露出していない。このため、層間絶縁膜５を透過した外気に起因する腐食の発生を抑制することができる。したがって、本実施形態によっても、低コストで、優れた信頼性を有するトリミングヒューズ構造を実現することができる。
【００４３】
続いて、上述したトリミングヒューズ構造２１のトリミング方法について説明する。ここでは、ヒューズ部１１ａ、１１ｂのうちヒューズ部１１ａをトリミングする事例について説明する。なお、第１の実施形態と同様、当該トリミングを実施するレーザートリミング装置の説明は省略する。
【００４４】
トリミングヒューズ構造２１のトリミングを行う場合、まず、第１実施形態と同様の要領で、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すようにヒューズ部１１ａを示す座標Ｐ１に基づいて、レーザートリミング装置のレーザービーム照射位置とヒューズ部１１ａとの位置合わせが行われる。位置合わせが完了すると、第１照射ステップとして、座標Ｐ１を中心とするレーザービーム径ｄ、エネルギー強度Ｅのレーザービームが照射される。例えば、ヒューズ部１１ａ（配線４ａ）の配線幅が１．０μｍである場合、レーザービーム径ｄは、４．０μｍ程度である。また、この場合、当該径のレーザービームのトータルエネルギー照射量であるエネルギー強度Ｅは、１．４μＪ程度とすることができる。これにより、図４（ｃ）、図５（ｃ）に示すように、座標Ｐ１を中心とする上記レーザービーム径ｄに対応する領域の被覆パターン１６ａが溶断して除去される。このとき、レーザービーム照射位置に第２の層間絶縁膜５が露出する。
【００４５】
次いで、図４（ｄ）、図５（ｄ）に示すように、レーザービーム照射位置を変更することなく、上記第１照射ステップと同一の条件で、第２照射ステップが実施される。すなわち、同一の座標Ｐ１を中心として、レーザービーム径ｄ＝４．０μｍ、エネルギー強度Ｅ＝１．４μＪの条件でレーザービームが照射される。これにより、図４（ｅ）、図５（ｅ）に示すように、座標Ｐ１を中心とする上記レーザービーム径ｄに対応する領域の第２の層間絶縁膜５、ヒューズ部１１ａ（配線４ａ）が溶断して除去され、第１の層間絶縁膜３が露出する。これにより、ヒューズ部１１ａが断線状態になる。
【００４６】
本実施形態では、被覆パターン１６ａ、１６ｂが、ヒューズ部１１ａの直上、およびヒューズ部１１ｂの直上に、それぞれ配設されている。すなわち、被覆パターン１６ａと被覆パターン１６ｂとは、電気的に分離されている。例えば、レーザービーム照射条件に意図しない変動が生じた場合、第２照射ステップ実施後に、被覆パターン１６ａとヒューズ部１１ａとが、溶融した配線材料でショートする事態が生じうる。ヒューズ部１１ａとヒューズ部１１ｂとをともに溶断した場合に、このようなショートが発生すると、第１の実施形態の被覆パターン６ｂでは、被覆パターン６ｂを通じてヒューズ部１１ａとヒューズ部１１ｂとがショートすることになる。しかしながら、本実施形態では、被覆パターン１６ａと被覆パターン１６ｂとが電気的に分離されているため、被覆パターン１６ａとヒューズ部１１ａとの間のショート、および被覆パターン１６ｂとヒューズ部１１ｂとの間のショートが、同時に発生した場合であっても、ヒューズ部１１ａとヒューズ部１１ｂとがショートするという不具合の発生を防止することができる。この結果、第１の実施形態に比べて、レーザートリミングの歩留りをさらに向上させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態においても、ヒューズ部のトリミングをレーザービームを同一座標で２回照射することにより行っているが、第１の実施形態で説明したように、従来とほぼ同等の処理時間で行うことができるため、トリミングヒューズ構造のトリミング工程において、コストが増大することもない。また、トリミングの際のレーザービーム照射回数は、２回に限定されるものではなく、３回以上の複数回であってもよい。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、レーザートリミングの歩留りをより向上させることができるという効果を得ることができる。
【００４９】
なお、上記では、被覆パターン１６ａ、１６ｂが、他の導電体パターンに接続されていない電気的にフローティングの状態である事例について説明した。しかしながら、被覆パターン１６ａ、１６ｂは、他の導電体パターンと電気的に接続することもできる。例えば、被覆パターン１６ａは、ヒューズ部１１ａの一端に接続されていてもよい。同様に、被覆パターン１６ｂは、ヒューズ部１１ｂの一端に接続されていてもよい。また、接地電位や電源電位が付与された他の導電体パターンに接続されていてもよい。これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、トリミングヒューズ構造のトリミングを、同一条件で複数回のレーザービーム照射により実施する事例を説明した。しかしながら、異なる照射条件のレーザービーム照射を複数回実施することによりトリミングを行ってもよい。図６は、本発明の第３実施形態におけるレーザートリミングの過程を示す平面図である。また、図７は、図６中のＺ−Ｚ線における断面図である。なお、図６および図７では、第１の実施形態で説明したトリミングヒューズ構造１１に対するトリミングを説明するが、第２の実施形態で説明したトリミングヒューズ構造２１に対するトリミングにも適用することができる。また、図６および図７において、第１の実施形態で説明したトリミングヒューズ構造１１と同一の要素には、同一の符号を付している。
【００５１】
本実施形態のトリミング方法では、第１の実施形態と同様の容量で、図６（ａ）、図７（ａ）に示すようにヒューズ部１１ａを示す座標Ｐ１に基づいて、レーザートリミング装置のレーザービーム照射位置と、ヒューズ部１１ａとの位置合わせが行われる。位置合わせが完了すると、第１照射ステップとして座標Ｐ１を中心にレーザービーム径ｄ、エネルギー強度Ｅのレーザービームが照射９される。例えば、ヒューズ部１１ａ（配線４ａ）の配線幅が１．０μｍである場合、レーザービーム径ｄは、６．０μｍ程度である。また、この場合、エネルギー強度Ｅは、１．４μＪ程度とすることができる。これにより、図６（ｂ）、図７（ｂ）に示すように、座標Ｐ１を中心とする上記レーザービーム径ｄに対応する領域の被覆パターン６ｂが溶断して除去される。このとき、レーザービーム照射位置に第２の層間絶縁膜５が露出する。
【００５２】
次いで、図６（ｃ）、図７（ｃ）に示すように、レーザービーム照射位置を変更することなく、第２照射ステップが実施される。本実施形態では、第１照射ステップよりも径の小さいレーザービーム径ｄで第２の照射ステップを実施している。すなわち、同一の座標Ｐ１を中心として、レーザービーム径ｄ＝４．０μｍ、エネルギー強度Ｅ＝１．４μＪの条件でレーザービームが照射される。これにより、図６（ｄ）、図７（ｄ）に示すように、座標Ｐ１を中心とする上記レーザービーム径ｄに対応する領域の第２の層間絶縁膜５、ヒューズ部１１ａ（配線４ａ）が溶断して除去され、第１の層間絶縁膜３が露出する。これにより、ヒューズ部１１ａが断線状態になる。
【００５３】
本実施形態では、第１照射ステップと第２照射ステップとは異なる条件で実施している。つまり、エネルギー強度は同じで、第２照射ステップよりも第１照射ステップの方が、レーザービーム径が大きくなるようにレーザービーム径の大きさのみ変更している。このように、第１照射ステップのレーザービーム径を大きく設定することにより、第１照射ステップ後に露出する第２層間絶縁膜５の面積が大きくなる。この結果、同一座標Ｐ１で第２照射ステップを実施する際に、レーザートリミング装置の精度に起因する、レーザー照射位置のわずかな位置ズレが発生しても、ヒューズ部１１ａにレーザービームを到達させることができる。したがって、本実施形態によれば、第１および第２の実施形態で説明したトリミング方法に比べて、レーザートリミングの歩留りをさらに向上させることができる。
【００５４】
なお、本実施形態においても、ヒューズ部のトリミングをレーザービームを同一座標で２回照射することにより行っているが、上述したように、従来とほぼ同等の処理時間で行うことができるため、トリミングヒューズ構造のトリミング工程において、コストが増大することもない。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１あるいは第２の実施形態で説明した効果に加えて、レーザートリミングの歩留りをより向上させることができるという効果を得ることができる。
【００５６】
なお、本実施形態においては、第１照射ステップと第２照射ステップとで、レーザービーム径のみを変更した。しかしながら、１回目のレーザービーム照射が２回目、すなわちヒューズ配線に対するレーザービーム照射よりも大きな開口をもたらす照射条件であれば、任意の照射条件を採用することができる。例えば、第２照射ステップのエネルギー強度よりも第１照射ステップのエネルギー強度を大きくすることでも、同様の効果を得ることができる。また、トリミングの際のレーザービーム照射回数は、２回に限定されるものではなく、３回以上の複数回であってもよい。
【００５７】
以上説明したように、本発明によれば、ヒューズ部上の保護膜への開口部の形成を、電極パターン上の保護膜を形成する工程において行うことができる。すなわち、ヒューズ部上の保護膜に開口部を形成するために、専用の工程、あるいは、専用のマスクを要しない。したがって、低コストでトリミングヒューズ構造を実現することができる。また、本発明によれば、ヒューズ部を被覆する層間絶縁膜が外気に直接露出することがないため、ヒューズ部およびヒューズ部周辺の配線への腐食の発生を抑制することができる。このため、優れた信頼性を有するトリミングヒューズ構造を実現することができる。
【００５８】
また、上記トリミングヒューズ構造に対して、本発明のトリミング方法を適用することにより、従来と同様のトリミング時間で、トリミングヒューズをトリミングすることができる。
【００５９】
なお、本発明は、以上で説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、各実施形態では、ヒューズ部を溶断するエネルギービームとしてレーザービームを使用したが、ヒューズ部が溶断可能なエネルギービームであれば、任意のエネルギービームを使用することができる。例えば、レーザービームに代えてイオンビームを使用することもできる。
【００６０】
また、上記では、保護膜を単層構造としたが、例えば、下層がシリコン酸化膜、上層がシリコン窒化膜などの多層構造としてもよい。この場合においても、電極パターン上の保護膜に開口部を形成する工程において、被覆パターン上の開口部を同時に形成することができる。また、保護膜の層数だけでなく、保護膜の種類、材質、膜厚等が上述の構成と異なる場合であっても、電極パターン上の保護膜に開口部を形成する工程において、被覆パターンの開口部を同時に形成することができることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、低コストで、優れた信頼性を有するトリミングヒューズ構造を提供することができ、半導体集積回路装置等のトリミングヒューズ構造が必要なデバイスに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるトリミングヒューズ構造およびトリミングの過程を示す平面図
【図２】本発明の第１実施形態におけるトリミングヒューズ構造およびトリミングの過程を示す断面図
【図３】本発明の第１実施形態におけるトリミングヒューズ構造の変形例を示す平面図
【図４】本発明の第２実施形態におけるトリミングヒューズ構造およびトリミングの過程を示す平面図
【図５】本発明の第２実施形態におけるトリミングヒューズ構造およびトリミングの過程を示す断面図
【図６】本発明の第３実施形態におけるトリミングの過程を示す平面図
【図７】本発明の第３実施形態におけるトリミングの過程を示す断面図
【図８】従来のトリミングヒューズ構造およびトリミングの過程を示す断面図
【符号の説明】
【００６３】
１  半導体基板
２  フィールド酸化膜
３  第１の層間絶縁膜（第１の絶縁膜）
４  第１の配線層
４ａ、４ｂ  配線
５  第２の層間絶縁膜（第２の絶縁膜）
６  第２の配線層
６ｂ、１６ａ、１６ｂ  被覆パターン
７  保護膜
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、１８ａ、１８ｂ  開口部
９  レーザービーム（エネルギービーム）
１１、２１  トリミングヒューズ構造
１１ａ、１１ｂ  ヒューズ部
【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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