(57)【要約】【課題】信頼性を確保しつつヒューズ素子の集積度を高めることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】レーザビームの照射により切断可能な複数のヒューズ素子１０１〜１０９と、ヒューズ素子１０１〜１０９よりも下層に位置する下層配線１１１〜１２３と、ヒューズ素子１０１〜１０９と下層配線１１１〜１２３とを接続する複数のスルーホール電極１３１〜１３９とを備える。スルーホール電極１３１〜１３９は、ヒューズ素子１０１〜１０９の長手方向の両端にそれぞれ設けられており、複数のヒューズ素子が長手方向であるＡ方向にほぼ一直線上に配置されている。これにより、所定のヒューズ素子を切断する場合、このヒューズ素子に接続されたスルーホール電極が影となって、レーザビームの不要なエネルギーが他のスルーホール電極に直接照射されることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームの照射により切断可能な複数のヒューズ素子と、前記ヒューズ素子よりも下層に位置する下層配線と、前記複数のヒューズ素子と前記下層配線とを接続する複数のスルーホール電極とを備え、
前記スルーホール電極は、前記ヒューズ素子の第１の方向における両端にそれぞれ設けられており、前記複数のヒューズ素子は、前記第１の方向にほぼ一直線上に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ヒューズ素子の前記第１の方向における長さよりも、前記第１の方向に隣接するヒューズ素子間の距離の方が短い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】
前記スルーホール電極は、前記ヒューズ素子の前記第１の方向におけるの両端にそれぞれ複数個設けられており、これら複数個のスルーホール電極の少なくとも２つは、ほぼ前記第１の方向に配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記下層配線は、前記第１の方向に対して所定の角度を持った第２の方向に延在する複数の平行な配線パターンを含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の平行な配線パターンのうち隣接する２つの配線パターンは、前記第１の方向に隣接する２つのヒューズ素子の一端にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記２つのヒューズ素子の他端は、前記下層配線を介して短絡されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
平面的に見て前記複数のヒューズ素子間に位置し、前記レーザビームを減衰可能な減衰部材をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記減衰部材は、前記複数のヒューズ素子よりも半導体基板側に位置していることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記減衰部材は、前記半導体基板に対して略垂直方向に延在する柱状体を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記柱状体の少なくとも一部は、前記スルーホール電極と同一層に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記柱状体は、前記スルーホール電極と同じ導電材料によって構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記柱状体は、内部に空洞を有する筒状体であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記柱状体は、少なくとも前記下層配線に対して絶縁されていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記柱状体の径は、前記スルーホール電極の径よりも小さいことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記柱状体の径は、前記レーザビームの波長よりも小さいことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に、レーザビームの照射によって切断可能なヒューズ素子を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）に代表される半導体記憶装置の記憶容量は、微細加工技術の進歩により年々増大しているが、微細化が進むに連れ、１チップ当たりに含まれる欠陥メモリセルの数もますます増大しているというのが実情である。このような欠陥メモリセルは、通常、冗長メモリセルに置き換えられ、これによって欠陥のあるアドレスが救済される。
【０００３】
一般に、欠陥のあるアドレスは、複数のヒューズ素子を含むプログラム回路に記憶される。そして、欠陥のあるアドレスに対してアクセスが要求されると、上記プログラム回路によってこれが検出され、その結果、欠陥メモリセルではなく冗長メモリセルに対して代替アクセスが行われることになる。プログラム回路の構成としては、特許文献１に記載されているように、記憶すべきアドレスを構成する各ビットに対して一対（２つ）のヒューズ素子を割り当て、そのいずれか一方を切断することによって所望のアドレスを記憶する方式が知られている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されているように、記憶すべきアドレスを構成する各ビットに対して１つのヒューズ素子を割り当てる方式も知られている。この方式では、一つのヒューズ素子を切断するか否かによって１ビットを記憶することができるため、ヒューズ素子の数を大幅に削減することが可能となる。
【０００５】
ヒューズ素子の切断方法としては、大きく分けて、大電流によって溶断する方法（特許文献３，４参照）と、レーザビームの照射によって破壊する方法（特許文献５，６参照）の２通りの方法が知られている。前者の方法は、レーザートリマーなどの高価な装置が不要であるとともに、ヒューズ素子が正しく切断されたか否かを簡単に自己診断できるなどの利点を有している。しかしながら、この方法を用いるためには、半導体装置の内部にヒューズ切断回路や診断回路を組み込んでおく必要があり、これによりチップ面積の増大をもたらすという問題がある。
【０００６】
これに対し、レーザビームの照射によって破壊する方法は、半導体装置の内部にヒューズ切断回路などを組み込んでおく必要がないため、チップ面積を縮小することができる。
【０００７】
図１３は、一般的なヒューズ素子をレーザビームの照射によって切断する方法を説明するための模式的な断面図である。
【０００８】
図１３に示すヒューズ素子１０は、下層配線１１よりも上層に位置しており、その両端がスルーホール電極１２を介して下層配線１１に接続された構造を有している。このような構造を有するヒューズ素子１０を切断する場合、レーザビームＬをヒューズ素子１０の上方から照射する。この時、レーザビームＬの焦点深度内にヒューズ素子１０が含まれるよう集束させることにより、ヒューズ素子１０に熱エネルギーが集中し、切断される。
【０００９】
ヒューズ素子１０を切断する前の状態においては、図１３に示す２つの下層配線１１が導通状態であるが、ヒューズ素子１０を切断するとこれら２つの下層配線１１が絶縁状態となる。このように、ヒューズ素子１０を用いることにより下層配線１１の接続状態を不可逆的に変化させることができることから、これによって欠陥のあるアドレスなどを恒久的に記憶することが可能となる。
【００１０】
欠陥アドレスなどを記憶させるためには、このようなヒューズ素子１０を多数配置する必要がある。このため、レーザビームの照射によって所定のヒューズ素子を切断する際には、隣接するヒューズ素子やその周辺に与える影響を考慮する必要がある。
【００１１】
図１４及び図１５は、レーザビームが他のヒューズ素子やその周辺に与える影響を説明するための図であり、図１４は平面図、図１５は図１４に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。
【００１２】
図１４に示す例では、平行な下層配線１１ａ〜１１ｅがＹ方向に延在しており、そのＸ方向における配列ピッチはＸｐに設定されている。また、下層配線１１ａ〜１１ｅに接続されたヒューズ素子１０ａ〜１０ｅは千鳥状に配置されており、これによりＸ方向に隣接する２つのヒューズ素子間の距離を確保している。また、ヒューズ素子１０ａ〜１０ｅを介した下層配線１１ａ〜１１ｅの一端は、図示しないプログラム回路の一部に接続されており、ヒューズ素子１０ａ〜１０ｅを介した下層配線１１ａ〜１１ｅの他端は、グランド配線２０に接続されている。
【００１３】
図１４及び図１５に示すように、レーザビームＬによって所定のヒューズ素子１０ｃを切断する場合、レーザビームＬのビームスポットはヒューズ素子１０ｃにて最小限に絞られ、その径はＤ１である。しかしながら、レーザビームＬのエネルギーがヒューズ素子１０ｃに全て吸収されるわけではないことから、レーザビームＬの一部はヒューズ素子１０ｃよりも半導体基板側へも漏れ出す。ここで、レーザビームＬのビームスポットはヒューズ素子１０ｃにて最小限に絞られていることから、ヒューズ素子１０ｃよりも半導体基板側においては、レーザビームＬのビームスポットはＤ１よりも大きくなる。
【００１４】
このため、Ｘ方向に隣接するヒューズ素子１０ａ，１０ｃの平面的な距離が近い場合、図１４及び図１５に示すように、レーザビームＬがヒューズ素子１０ａの周辺回路に照射される。図１４及び図１５に示す例では、レーザビームＬのビームスポットが約２Ｘｐ（＝Ｄ２）まで広がることにより、スルーホール電極１２ａにレーザビームＬが照射されることになる。ヒューズ素子１０ｅについても同様であり、レーザビームＬのビームスポットが約２Ｘｐ（＝Ｄ２）まで広がることにより、スルーホール電極１２ｅにレーザビームＬが照射されることになる。
【００１５】
ビームスポットが広がった状態ではレーザビームＬのエネルギー密度は低いものの、条件によっては隣接するスルーホール電極１２ａ，１２ｅが大きなダメージを受ける可能性がある。例えば、スルーホール電極１２ａ，１２ｅがシリコン窒化膜のように光吸収率の高い絶縁層を一部貫通している場合、この部分においてスルーホール電極１２ａ，１２ｅが破壊されるおそれがある。略Ｙ方向に隣接するヒューズ素子１０ｂ，１０ｄについても同様であり、レーザビームＬのビームスポットが広がることにより、スルーホール電極１２ｂ，１２ｄにレーザビームＬが照射されることになる。
【００１６】
このため、下層配線１１ａ〜１１ｅのＸ方向における配列ピッチＸｐや、Ｘ方向に隣接するヒューズ素子間のＹ方向における距離Ｙｂを短くすると、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。このような問題を防止するためには、Ｘ方向における配列ピッチＸｐやＹ方向における距離Ｙｂを広く設定すればよいが、この場合は単位面積当たり配置可能なヒューズ素子数が減ってしまう。
【特許文献１】特開平９−６９２９９号公報
【特許文献２】特開平６−１１９７９６号公報
【特許文献３】特開２００５−１３６０６０号公報
【特許文献４】特表２００３−５０１８３５号公報
【特許文献５】特開平７−７４２５４号公報
【特許文献６】特開平９−３６２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
このように、レーザビームの照射によってヒューズ素子を破壊する方法においては、配列ピッチＸｐや距離Ｙｂを短くすると信頼性が低下し、これらを広くすると集積度が低下するという問題があった。
【００１８】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、レーザビームの照射によって切断可能なヒューズ素子を有する改良された半導体装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、信頼性を確保しつつヒューズ素子の集積度を高めることが可能な半導体装置を提供することである。
【００２０】
また、本発明のさらに他の目的は、所定のヒューズ素子を切断する場合に、隣接するヒューズ素子やその周辺に与える影響が低減された半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明による半導体装置は、レーザビームの照射により切断可能な複数のヒューズ素子と、前記ヒューズ素子よりも下層に位置する下層配線と、前記複数のヒューズ素子と前記下層配線とを接続する複数のスルーホール電極とを備え、前記スルーホール電極は、前記ヒューズ素子の第１の方向における両端にそれぞれ設けられており、前記複数のヒューズ素子は、前記第１の方向にほぼ一直線上に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明による半導体装置は、平面的に見て前記複数のヒューズ素子間に位置し、前記レーザビームを減衰可能な減衰部材をさらに備えることが好ましい。この場合、減衰部材は、ヒューズ素子よりも半導体基板側に位置していることが好ましい。また、減衰部材は、半導体基板に対して略垂直方向に延在する柱状体を含んでいることが好ましい。ここで、「柱状体」とは、円柱や角柱のほか、内部に空洞を有する筒状体をも含む概念である。また、柱状体の径については、軸方向に一定である必要はない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、所定のヒューズ素子を切断する場合、このヒューズ素子に接続されたスルーホール電極が影となって、レーザビームの不要なエネルギーが他のスルーホール電極に直接照射されることを防止することができる。このため、信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチを狭くすることが可能となり、例えば、ヒューズ素子の第１の方向における長さよりも、第１の方向に隣接するヒューズ素子間の距離を短く設定することも可能となる。
【００２４】
また、スルーホール電極をヒューズ素子の第１の方向の両端にそれぞれ複数個設け、これら複数個のスルーホール電極の少なくとも２つをほぼ第１の方向に配列すれば、第１の方向（つまり、隣接する他のスルーホール電極）に対するレーザビームの遮断をより確実に行うことが可能となる。
【００２５】
さらに、平面的に見て前記複数のヒューズ素子間に減衰部材を配置すれば、レーザビームの不要なエネルギーをより効果的に減衰させることが可能となる。この場合、減衰部材として半導体基板に対して略垂直方向に延在する柱状体を用いれば、この柱状体自体によってレーザビームのエネルギーを吸収できるだけでなく、フレネル回折によってレーザビームを散乱させることも可能となる。このため、柱状体が過度のエネルギーを吸収することによって絶縁膜にクラックなどが生じることがなく、効率的にレーザビームを減衰させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の好ましい第１の実施形態による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。また、図２は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態による半導体装置は、マトリクス状に配列された複数のヒューズ素子１０１〜１０９を有している。これらヒューズ素子１０１〜１０９の一端は、Ｙ方向に延在する平行な下層配線１１１〜１１９にそれぞれ接続されている。また、ヒューズ素子１０１〜１０９の他端は、下層配線１２１、１２２又は１２３を介して、固定電位（例えばグランド電位）が与えられる下層配線１２０に共通接続されている。
【００２９】
図１に示すように、ヒューズ素子１０１〜１０３は長手方向であるＡ方向にほぼ一直線上に配置されている。同様に、ヒューズ素子１０４〜１０６もＡ方向にほぼ一直線上に配置されており、ヒューズ素子１０７〜１０９もＡ方向にほぼ一直線上に配置されている。ここで、Ａ方向とは、図１に示すように、下層配線１１１〜１１９の延在方向であるＹ方向に対して所定の角度θを持った方向である。このような配置により、例えば中央のヒューズ素子１０５に着目すると、Ａ方向においてはヒューズ素子１０４，１０６と隣接し、Ｘ方向においてはヒューズ素子１０２，１０８と隣接することになる。
【００３０】
ヒューズ素子１０１〜１０９の一端と下層配線１１１〜１１９との接続は、それぞれスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａを介して行われる。一方、ヒューズ素子１０１〜１０９の他端と下層配線１２１、１２２又は１２３との接続は、それぞれスルーホール電極１３１ｂ〜１３９ｂを介して行われる。図１に示すように、いずれのヒューズ素子１０１〜１０９も、一端及び他端にそれぞれ２つのスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂが割り当てられ、これにより、１つのヒューズ素子当たり合計４つのスルーホール電極が用いられている。これは、製造時におけるプロセスばらつきによって導通不良が生じるのを防止するためである。したがって、本発明においてヒューズ素子１０１〜１０９の一端及び他端にそれぞれ２つのスルーホール電極を割り当てることは必須でない。
【００３１】
また、本実施形態では、２つのスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂはＡ方向に配列されている。これは、後述するように、Ａ方向に隣接するスルーホール電極に対するレーザビームの遮断をより確実に行うためである。
【００３２】
スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂは、図２に示すように、絶縁膜１４２を貫通して設けられている。絶縁膜１４２は、下層配線１１１〜１２３とヒューズ素子１０１〜１０９とを分離するための層間絶縁膜であり、１層の絶縁膜によって構成されていても構わないし、複数の絶縁膜の積層体であっても構わない。その他、半導体基板１４０の上面には、下層配線１１１〜１２３の形成面となる絶縁膜１４１や、ヒューズ素子１０１〜１０９を覆う絶縁膜１４３が形成されている。これらについても、１層の絶縁膜によって構成されていても構わないし、複数の絶縁膜の積層体であっても構わない。
【００３３】
本実施形態による半導体装置においても、ヒューズ素子１０１〜１０９を切断する前の状態においては、対応する下層配線１１１〜１１９と下層配線１２０がそれぞれ導通状態であるが、ヒューズ素子１０１〜１０９を切断すると、対応する下層配線１１１〜１１９と下層配線１２０が絶縁状態となる。これにより、下層配線１１１〜１１９の接続状態を不可逆的に変化させることができることから、欠陥のあるアドレスなどを恒久的に記憶することが可能となる。
【００３４】
本実施形態による半導体装置においては、図２に示すように、ヒューズ素子の長手方向における長さＥ１よりも、Ａ方向に隣接するヒューズ素子間の距離Ｅ２の方が短い。このように、本実施形態による半導体装置ではヒューズ素子が高密度に配置されている。
【００３５】
次に、ヒューズ素子の切断方法について説明する。
【００３６】
本実施形態において、ヒューズ素子１０１〜１０９の切断はレーザビームの照射によって行う。
【００３７】
図３は、ヒューズ素子１０５を切断する場合に照射するレーザビームＬのビームスポットの位置を示す略平面図である。また、図４は、図３に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。
【００３８】
図３及び図４に示すように、ヒューズ素子１０５を切断する場合、レーザビームＬをヒューズ素子１０５の上方から照射する。この時、図示しない光学レンズを用いてレーザビームＬを収束させ、焦点深度内に切断すべきヒューズ素子１０５が含まれるように調整する。焦点深度内においては、レーザビームＬのビームスポットが最も小さくなる（＝Ｄ１１）。これにより、レーザビームＬのエネルギーの多くがヒューズ素子１０５に吸収されることから、ヒューズ素子１０５に熱エネルギーが集中し、切断される。
【００３９】
但し、既に説明したとおり、レーザビームＬのエネルギーがヒューズ素子１０５に全て吸収されるわけではないことから、レーザビームＬの一部はヒューズ素子１０５よりも半導体基板１４０側へ漏れ出す。上述の通り、レーザビームＬのビームスポットはヒューズ素子１０５にて最小限に絞られていることから、ヒューズ素子１０５よりも半導体基板側においては、レーザビームＬのビームスポットはＤ１１よりも大きくなる。
【００４０】
ヒューズ素子１０５よりも半導体基板１４０側（光学レンズから離れる側）に漏れ出したレーザビームＬは、ビームスポットの径がＤ１２まで広がることにより内側のスルーホール電極１３５ａ，１３５ｂに照射される。これにより、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーの一部がこれらスルーホール電極１３５ａ，１３５ｂに吸収される。さらに、ビームスポットの径がＤ１３まで広がると、レーザビームＬは外側のスルーホール電極１３５ａ，１３５ｂに照射される。これにより、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーの他の一部がこれらスルーホール電極１３５ａ，１３５ｂに吸収される。
【００４１】
そして、レーザビームＬのビームスポットの径がＤ１４以上に広がると、本来であれば、Ａ方向に隣接するスルーホール電極１３４ｂ，１３６ａにレーザビームＬが直接照射されることになる。しかしながら、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーのうち、Ａ方向に漏れ出した成分はスルーホール電極１３５ａ，１３５ｂに吸収されているため、スルーホール電極１３４ｂ，１３６ａに加わるエネルギーは非常に小さくなる。つまり、スルーホール電極１３４ｂ，１３６ａは、レーザビームＬに対してスルーホール電極１３５ａ，１３５ｂの影の位置となるため、漏れ出したレーザビームＬがスルーホール電極１３４ｂ，１３６ａに直接照射されることが無くなる。但し、スルーホール電極１３５ａ，１３５ｂによってフレネル回折が生じるため、スルーホール電極１３４ｂ，１３６ａに照射されるレーザビームＬのエネルギーはゼロではない。
【００４２】
このように、本実施形態では、切断対象であるヒューズ素子に接続されたスルーホール電極がＡ方向に隣接するスルーホール電極に対して影を形成することから、隣接するスルーホール電極が受けるダメージは従来に比べて非常に小さい。このことは、従来に比べて、信頼性を確保しつつヒューズ素子のＡ方向における距離Ｅ２を短くすることが可能であることを意味する。具体的には、ヒューズ素子の長手方向における長さＥ１よりも、Ａ方向に隣接するヒューズ素子間の距離Ｅ２を短く設定することが可能となる。
【００４３】
しかも、スルーホール電極によって影となる領域は、フレネル回折による干渉によってレーザビームＬのエネルギーが弱め合う領域であり、この領域に照射されるエネルギーは、他の領域に照射されるエネルギーよりもかなり小さくなる。
【００４４】
つまり、図５（ａ）に示すように、柱状体１４８に一方向からレーザビームＬを照射すると、柱状体１４８の径がレーザビームＬの波長よりも十分に小さい場合、柱状体１４８の裏側に位置する平面１４９には、回折によって干渉縞が現れる。図５（ｂ）は、平面１４９上の直線１４９ａに現れるレーザビームＬのエネルギー分布を示す模式的なグラフである。図５（ｂ）においては、柱状体１４８が存在しない場合のレーザビームＬの強度を１００％と表記している。
【００４５】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、柱状体１４８の影となる領域１４９ｂでは、フレネル回折による干渉によってエネルギーが弱め合うことになる。このため、この領域１４９ｂ内では、レーザビームＬの強度が非常に低くなる。
【００４６】
上述の通り、本実施形態では、スルーホール電極がＡ方向に一列に並んで配列されていることから、一方のスルーホール電極が作る影に、必ず他方のスルーホール電極が位置することになる。つまり、一方のスルーホール電極が他方のスルーホール電極を保護する結果となり、フレネル回折による干渉をうまく利用することが可能となる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、信頼性を確保しつつヒューズ素子のＡ方向における距離Ｅ２を短くすることができることから、Ｙ方向における距離Ｙｂを狭くすることが可能となる。これにより、本実施形態によれば、信頼性を確保しつつ、ヒューズ素子を高密度に配置することが可能となる。
【００４８】
ここで、下層配線１１１〜１１９のＸ方向における配列ピッチＸｐや、Ｙ方向における距離Ｙｂについては、Ａ方向とＸ方向のなす角度θによって調整することが可能である。具体的には、角度θを小さくすれば、配列ピッチＸｐが狭くなる一方、距離Ｙｂが長くなる。逆に、角度θを大きくすれば、配列ピッチＸｐが広くなる一方、距離Ｙｂが短くなる。したがって、ヒューズ素子の長さＥ１や、スルーホール電極の高さなどの諸条件に応じて、角度θを適宜調整することによって、信頼性を確保しつつ、ヒューズ素子の形成密度を最大化すればよい。
【００４９】
尚、本実施形態では、Ｙ方向に対して所定の角度θを持ったＡ方向にヒューズ素子を配列しているが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、下層配線１１１〜１１９の延在方向と同じＹ方向にこれらヒューズ素子を配列しても構わない。
【００５０】
しかしながら、ヒューズ素子をＹ方向に配列すると、下層配線１１１〜１１９と下層配線１２１〜１２３との干渉を避けるために、下層配線をある程度引き回す必要が生じる。これに対し、本実施形態のようにＹ方向に対して斜めにヒューズ素子を配列し、隣接する２つの下層配線（例えば下層配線１１１と下層配線１１２）を、Ａ方向に隣接する２つのヒューズ素子（例えばヒューズ素子１０１とヒューズ素子１０２）の一端にそれぞれ接続すれば、下層配線を引き回すことなく干渉を避けることできる。このため、本実施形態のようにＹ方向に対して斜めにヒューズ素子を配列すれば、ヒューズ素子をＹ方向に配列した場合と比べて占有面積を低減することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、２つのスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂがＡ方向に配列されていることから、Ａ方向に隣接するスルーホール電極に対するレーザビームの遮断をより確実に行うことが可能となる。図６は、２つのスルーホール電極１３５ａの一方が形成不良である場合において、レーザビームＬをヒューズ素子１０５に照射した状態を示す略断面図である。
【００５２】
図６に示す例では、２つのスルーホール電極１３５ａのうち、内側に位置するスルーホール電極が形成不良であり、このためスルーホール電極の存在しない空洞Ｆが形成されている。このような場合、当該スルーホール電極によるレーザビームＬの減衰は不十分となるが、本実施形態では、Ａ方向にもう一つのスルーホール電極が配置されていることから、隣接するスルーホール電極１３４ｂに照射されるレーザビームＬのエネルギーを十分に低減することが可能となる。つまり、２つのスルーホール電極を用いることにより、導通不良に対するバックアップ効果が得られるだけでなく、これらをＡ方向に配列することにより、レーザビームＬの遮断に対するバックアップ効果を得ることも可能となる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
図７は、本発明の好ましい第２の実施形態による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。また、図８は、図７に示すＧ−Ｇ線に沿った略断面図である。
【００５５】
図７に示すように、本実施形態による半導体装置は、平面的に見てヒューズ素子１０１〜１０９の周囲にレーザビームを減衰可能な減衰部材１５０が配置されている点において、第１の実施形態による半導体装置と相違する。その他の点については、第１の実施形態による半導体装置と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ここで、「平面的に見て」とは、「半導体基板１４０の主面に対して略垂直な方向から見て」の意である。
【００５６】
本実施形態においては減衰部材１５０が複数の柱状体によって構成されている。図８に示すように、減衰部材１５０を構成する柱状体は、絶縁膜１４２に埋め込まれており、半導体基板１４０に対して略垂直方向に延在している。このように、減衰部材１５０はスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂと同一層に設けられており、これにより、減衰部材１５０はヒューズ素子１０１〜１０９よりも全体的に半導体基板１４０側に位置することになる。また、減衰部材１５０を構成する柱状体は、スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂと同じ導電材料（例えばタングステン）によって構成されている。減衰部材１５０を構成する柱状体とスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂとが同じ導電材料である必要はないが、これらが同じ導電材料であれば、これらを同一プロセスで作製することが可能となる。
【００５７】
図８に示すように、減衰部材１５０を構成する柱状体の長さ（高さ）は、スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂよりも短い。このため、下層配線１１１〜１２３の直上に配置された柱状体であっても、下層配線１１１〜１２３とは接触しておらず、これらは絶縁されている。本実施形態では、どの導電パターンとも減衰部材１５０は接触しておらず、したがって電気的にはフローティング状態である。
【００５８】
減衰部材１５０を構成する柱状体の径φ１は、スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂの径φ２よりも小さく設定されている。これは、絶縁膜１４２のエッチングによってスルーホールを形成する際、減衰部材１５０を埋め込むためのスルーホールの径を小さくことにより、スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂを形成するためのスルーホールよりも深さを浅くすることができる（高さを短くすることができる）からである。このように、減衰部材１５０を埋め込むためのスルーホールや、スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂを形成するためのスルーホールは、絶縁膜１４２をエッチングすることにより形成されるため、上方ほど径が大きく、下方ほど径が小さくなる。したがって、柱状体の径φ１とスルーホール電極の径φ２の大小比較は、高さ方向における略中心部にて判断すればよい。
【００５９】
図７に示すように、減衰部材１５０を構成する柱状体は、Ａ方向に隣接するヒューズ素子間に配置されているとともに、Ｘ方向に隣接するヒューズ素子間にも配置されている。
【００６０】
図９は、ヒューズ素子１０５を切断する場合に照射するレーザビームＬのビームスポットの位置を示す略断面図である。本図は、第１の実施形態においてビームスポットの位置を示す図４に対応している。
【００６１】
本実施形態においては、隣接するヒューズ素子間に減衰部材１５０が配置されていることから、レーザビームＬのビームスポットの径がＤ２０まで広がることにより、レーザビームＬが減衰部材１５０に照射されることになる。つまり、平面的に見てＡ方向に広がるレーザビームＬのエネルギーは、スルーホール電極１３５ａ，１３５ｂのみならず、減衰部材１５０によっても吸収される。このため、Ａ方向に隣接するスルーホール電極１３４ｂ，１３６ａに加わるエネルギーは、よりいっそう小さくなる。
【００６２】
また、減衰部材１５０はヒューズ素子からみてＸ方向にも配置されていることから、切断対象となるヒューズ素子からみてＸ方向に隣接するスルーホール電極に加わるエネルギーについても小さくなる。
【００６３】
これにより、隣接するスルーホール電極が受けるダメージをより低減することができるとともに、ヒューズ素子の形成密度をより高めることが可能となる。
【００６４】
ここで、減衰部材１５０として柱状体を用いる利点について説明する。
【００６５】
ヒューズ素子よりも半導体基板１４０側に漏れ出すレーザビームＬをより効果的に減衰させるためには、減衰部材１５０として図１０に示すような板状体を用いればよい。しかしながら、減衰部材１５０として柱状体を用いると、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーのほとんどが減衰部材１５０に吸収されるため、場合によっては減衰部材１５０が過熱により膨張し、その結果、周囲の絶縁膜が破壊されてしまうおそれがある。
【００６６】
上述の通り、減衰部材１５０はどの導電パターンとも接続されておらず、電気的にはフローティング状態であることから、減衰部材１５０自体は破壊されても構わない。しかしながら、減衰部材１５０が膨張し絶縁膜にクラックが入ると、絶縁不良を引き起こしたり、水分が侵入したりする可能性があることから、デバイスの信頼性が低下する。
【００６７】
これに対し、本実施形態のように減衰部材１５０として柱状体を用いれば、このようなリスクが軽減される。つまり、減衰部材１５０として柱状体を用いれば、吸収されるレーザビームＬのエネルギーが低減されることから、絶縁膜の破壊を防止しつつ、レーザビームＬを効果的に遮蔽することが可能となる。
【００６８】
また、絶縁膜の破壊をより効果的に防止するためには、柱状体の内部に空洞を持たせておくことが特に好ましい。つまり、減衰部材１５０を筒状体によって構成することが好ましい。
【００６９】
図１１は、減衰部材１５０を構成する筒状体の構造を示す略断面図であり、（ａ）はレーザビームＬが照射される前の状態を示し、（ｂ）はレーザビームＬの照射によって変形した状態を示している。
【００７０】
図１１（ａ）に示すように、減衰部材１５０を筒状体によって構成すれば、減衰部材１５０に囲まれた空洞１５０ａが存在することになる。この空洞１５０ａは、レーザビームＬが照射された際の膨張エネルギーを吸収する役割を果たす。つまり、筒状体である減衰部材１５０にレーザビームＬが照射されると、図１１（ｂ）に示すように、減衰部材１５０は絶縁膜を破壊することなく、スルーホールの内部で膨張・変形する。このように、減衰部材１５０を筒状体によって構成すれば、レーザビームＬのエネルギーによって減衰部材１５０が膨張・変形しても、絶縁膜へのダメージを低減することが可能となる。
【００７１】
このような筒状体は、絶縁膜１４２にスルーホールを形成した後、カバレッジの低いプロセスによって減衰部材１５０を堆積させることによって形成することができる。また、カバレッジの高いプロセスを用いた場合であっても、スルーホールのアスペクト比が大きい場合には不可避的に空洞が残ることがあり、これを利用して筒状体を作成しても構わない。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態による半導体装置は、平面的に見て隣接するヒューズ素子間に複数の柱状体からなる減衰部材１５０を配置していることから、破壊すべきヒューズ素子の下方に漏れ出したレーザビームＬを吸収・散乱することが可能となる。これにより、所定のヒューズ素子を切断する場合に、隣接するヒューズ素子及びその周辺に与える影響が低減されることから、信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチを狭くすることが可能となる。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００７４】
例えば、上記第２の実施形態では、柱状体である減衰部材１５０の径φ１をスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂの径φ２よりも小さく設定しているが、これらを同じ径としても構わない。上述の通り、減衰部材１５０の径φ１をスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂの径φ２よりも小さく設定しているのは、減衰部材１５０と下層配線１１１〜１２３との接触を防止するためであるから、他の方法によって接触を防止できれば、減衰部材１５０の径を小さくする必要はない。
【００７５】
例えば、図１２に示すように、ヒューズ素子１０１〜１０９と下層配線１１１〜１２３との間に中間配線１６０を設け、スルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂに対応する部分には中間配線１６０と下層配線１１１〜１２３を接続するスルーホール電極１７０を形成する一方、減衰部材１５０に対応する部分についてはこのようなスルーホール電極を省略した構造を採用すればよい。
【００７６】
さらに、上記第２の実施形態では、隣接するヒューズ素子１０１〜１０９間に減衰部材１５０を構成する柱状体を１つ又は１列に配置しているが、隣接するヒューズ素子１０１〜１０９間に減衰部材１５０を構成する柱状体を分散配置しても構わない。減衰部材１５０を構成する柱状体を分散配置すれば、吸収されなかったレーザビームＬがフレネル回折によって細かく散乱されることから、絶縁膜の破壊を防止しつつ、レーザビームＬを効果的に遮蔽することが可能となる。
【００７７】
絶縁膜の破壊を防止しつつ、フレネル回折による散乱効果を十分に得るためには、柱状体の径φ１をレーザビームＬの波長よりも小さく設定することが好ましい。一例として、レーザビームＬの波長が約１０００ｎｍであれば、柱状体の径φ１を約２００ｎｍに設定すればよい。
【００７８】
さらに、上記第２の実施形態では、減衰部材１５０の材料としてスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂと同じ導電材料を用いているが、減衰部材１５０の材料がこれに限定されるものではなく、絶縁膜１４２よりも光吸収率の高い材料であれば他の材料を選択することも可能である。したがって、減衰部材１５０の材料が導電材料であることも必須でなく、光吸収率の高い絶縁材料（例えば窒化シリコン）であっても構わない。但し、上記第２の実施形態のように、減衰部材１５０の材料としてスルーホール電極１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂと同じ導電材料を用いれば、これらを同一プロセスで作製することができるため、コスト増がほとんど生じない。
【００７９】
さらに、上記各実施形態では、ヒューズ素子の長手方向が配列方向であるＡ方向と一致しているが、本発明においてこの点は必須でなく、例えば、ヒューズ素子の平面形状が正方形であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の好ましい第１の実施形態による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。
【図２】図１に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。
【図３】ヒューズ素子１０５を切断する場合に照射するレーザビームＬのビームスポットの位置を示す略平面図である。
【図４】図３に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。
【図５】（ａ）は、柱状体１４８に一方向からレーザビームＬを照射した状態を示す模式図であり、（ｂ）は、平面１４９上の直線１４９ａに現れるレーザビームＬのエネルギー分布を示す模式的なグラフである。
【図６】２つのスルーホール電極１３５ａの一方が形成不良である場合において、レーザビームＬをヒューズ素子１０５に照射した状態を示す略断面図である。
【図７】本発明の好ましい第２の実施形態による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。
【図８】図７に示すＧ−Ｇ線に沿った略断面図である。
【図９】ヒューズ素子１０５を切断する場合に照射するレーザビームＬのビームスポットの位置を示す略断面図である。
【図１０】減衰部材１５０として板状体を用いた例を示す模式図である。
【図１１】減衰部材１５０を構成する筒状体の構造を示す略断面図であり、（ａ）はレーザビームＬが照射される前の状態を示し、（ｂ）はレーザビームＬの照射によって変形した状態を示している。
【図１２】変形例による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。
【図１３】一般的なヒューズ素子をレーザビームの照射によって切断する方法を説明するための模式的な断面図である。
【図１４】レーザビームが他のヒューズ素子やその周辺に与える影響を説明するための平面図である。
【図１５】図１４に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０１〜１０９      ヒューズ素子
１１１〜１２３      下層配線
１３１ａ〜１３９ａ，１３１ｂ〜１３９ｂ      スルーホール電極
１４０      半導体基板
１４１〜１４３      絶縁膜
１４８      柱状体
１４９      平面
１４９ａ    直線
１４９ｂ    フレネル回折による干渉によってエネルギーを弱め合う領域
１５０      減衰部材
１５０ａ    空洞
１６０      中間配線
１７０      スルーホール電極
Ｌ          レーザビーム
【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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