(57)【要約】【課題】電圧を印加することなく配線を接続することのできるアンチヒューズを有する半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に配置された配線と、前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向し、前記間隔に導電部材を配置することにより導通可能な第１および第２の接続端部を有した第１および第２のアンチヒューズ配線と、を有する。【選択図】図１
2008159801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中に配置された配線と、
前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向し、前記間隔に導電部材を配置することにより導通可能な第１および第２の接続端部を有した第１および第２のアンチヒューズ配線と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中に配置された配線と、
前記配線に接続され、対向した第１および第２の接続端部を導電部材によって接続された第１および第２のアンチヒューズ配線と、
前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向した第３および第４の接続端部を有した第３および第４のアンチヒューズ配線と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記導電部材は、ボールバンプであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導電部材は、前記第１および第２の接続端部の少なくともいずれか一方を溶融して変形させることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体基板と、前記半導体基板上に形成された配線を含む層間絶縁膜と、前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向した第１および第２の接続端部を有するアンチヒューズ配線と、を用意する工程と、
前記絶縁可能な間隔に導電部材を配置して前記アンチヒューズ配線を導通させる工程と、
を含むことを特徴とす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、アンチヒューズ配線を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置として、アンチヒューズを備えた半導体装置が知られている（例えば、特許文献１）。アンチヒューズは、通常は絶縁状態にあり、書き込み電圧を加えることにより、接続状態になるヒューズである。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された下層配線層と、前記下層配線層の上に形成されたアンチヒューズ用の非晶質半導体層と、前記絶縁層および前記非晶質半導体層の上に形成されかつ前記非晶質半導体層に達するコンタクトホールを有する層間絶縁層と、前記層間絶縁層の上に形成されかつ前記コンタクトホールを介して前記非晶質半導体層に接続された上層配線層と、からなる。
【０００４】
この特許文献１等に記載の半導体装置によれば、上層配線層と下層配線層の間に電圧を印加することによりジュール熱を発生させる。それにより非晶質半導体層の一部を多結晶に変えて抵抗値を下げ、上層配線層と下層配線層とを導通させることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１等に記載の半導体装置によれば、アンチヒューズ領域の近くに素子領域があった場合、上層配線層と下層配線層の間に印加する電圧により、素子の構成部材（例えばゲート絶縁膜）が損傷を受けるおそれがある。また、この素子の構成部材の損傷を抑えるために、通常アンチヒューズ領域は素子領域から隔離して形成されるが、このような構成は半導体装置の微細化の妨げになる。
【特許文献１】特開平５−１９８６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、電圧を印加することなく配線を接続することのできるアンチヒューズを有する半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に配置された配線と、前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向し、前記間隔に導電部材を配置することにより導通可能な第１および第２の接続端部を有した第１および第２のアンチヒューズ配線と、を有することを特徴とする半導体装置を提供する。
【０００８】
本発明の他の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜中に配置された配線と、前記配線に接続され、対向した第１および第２の接続端部を導電部材によって接続された第１および第２のアンチヒューズ配線と、前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向した第３および第４の接続端部を有した第３および第４のアンチヒューズ配線と、を有することを特徴とする半導体装置を提供する。
【０００９】
本発明の他の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された配線を含む層間絶縁膜と、前記配線に接続され、電気的に絶縁可能な間隔を有して対向した第１および第２の接続端部を有するアンチヒューズ配線と、を用意する工程と、前記絶縁可能な間隔に導電部材を配置して前記アンチヒューズ配線を導通させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電圧を印加することなく配線を接続することのできるアンチヒューズを有する半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置のアンチヒューズ領域周辺の上面図である。また、図２は、図１に示した半導体装置の切断線ＡＡにおける断面図である。
【００１２】
この半導体装置１は、複数のアンチヒューズ配線３を有する。各アンチヒューズ配線３は、保護絶縁膜４内に形成され、アンチヒューズ領域２においてその表面を露出している。また、各アンチヒューズ配線３は、層間絶縁膜６内に形成された配線５にそれぞれ接続されている。なお、図１においては、アンチヒューズ領域２内のアンチヒューズ配線３の数を４つとして示すが、実際には４つに限られない。
【００１３】
アンチヒューズ配線３は、アンチヒューズ領域２内において間隙部３ａによって電気的に絶縁された２つの配線（図１においては左右の配線）からなる。これらのうち、特定のアンチヒューズ配線３（図１中の上から１、３、４番目のアンチヒューズ配線３）はボールバンプ３ｂによって間隙部３ａが埋められ、２つの配線が導通されている。例えば、図１中の上から１、３、４番目のアンチヒューズ配線３は、正常に動作する回路に繋がり、ボールバンプ３ｂが接続されていない上から２番目のアンチヒューズ配線３は、不良回路に接続されている。
【００１４】
アンチヒューズ配線３は、Ａｌ等の導電性材料からなる。
【００１５】
配線５は、Ｃｕ等の導電性材料からなる。
【００１６】
ボールバンプ３ｂは、はんだ、Ａｕ、Ｃｕ、またはこれらを含む合金等の導電性材料からなる。なお、ボールバンプ３ｂは、融点が２４０℃以上の材料からなることが好ましい。融点が低すぎると、半導体装置１の製造工程に含まれる加熱工程（例えば、トランジスタ領域に注入した不純物を活性化させるための加熱工程）において溶融してしまうおそれがあるからである。また、ボールバンプ３ｂの代わりに、板状等の他の形状を有する同じ材料からなるバンプ用部材を用いてもよい。
【００１７】
保護絶縁膜４は、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）、ＳｉＮ、ポリイミド等の絶縁材料からなる。特に、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ等の吸湿性の低い材料が好ましい。
【００１８】
層間絶縁膜６は、メチルシロキサン等の比誘電率の低い絶縁材料からなる。
【００１９】
次に、半導体装置１のアンチヒューズ領域２にボールバンプ３ｂを設置する工程について説明する。ここでは、半導体装置１上の複数の回路の動作テストの結果、図１の上から２番目のアンチヒューズ配線３に繋がる回路が不良であり、それ以外のアンチヒューズ配線３に繋がる回路は正常であったとする。そこで、正常な回路に繋がるアンチヒューズ配線３にのみボールバンプ３ｂを接続し、図１の上から２番目の不良回路に繋がるアンチヒューズ配線３にはボールバンプ３ｂを接続せずに、絶縁させたままにする。
【００２０】
図３（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置のアンチヒューズ領域にボールバンプを設置する工程を示す断面図である。
【００２１】
まず、図３（ａ）に示すように、ボールバンプ３ｂが設置されていない半導体装置１を用意する。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示すように、アンチヒューズ領域２内の正常な回路に繋がるアンチヒューズ配線３の間隙部３ａにボールバンプ３ｂを設置する。
【００２３】
次に、図３（ｃ）に示すように、熱処理を施してボールバンプ３ｂを溶融させてアンチヒューズ配線３に接続し、アンチヒューズ配線３を導通させる。
【００２４】
なお、具体的なボールバンプ３ｂのアンチヒューズ配線３への接続方法としては、ボンディングヘッドを用いてボールバンプ３ｂを熱圧着する方法や、インクジェット方式によりボールバンプ３ｂを設置した後に熱処理を行う方法を用いることができる。
【００２５】
また、本実施の形態においては、正常な回路に繋がるアンチヒューズ配線３にボールバンプ３ｂを接続し、不良回路に繋がるアンチヒューズ配線３にボールバンプ３ｂを接続しないという方法を用いたが、予め全てのアンチヒューズ配線３にボールバンプ３ｂを接続し、後から不良回路に繋がるアンチヒューズ配線３からボールバンプ３ｂを取り除く方法を用いてもよい。この場合は、例えば、設置したボールバンプ３ｂを溶融させる熱処理工程において、溶融したボールバンプ３ｂをはんだ吸取り器や、はんだ吸取り線で吸い取ることにより除去する。
【００２６】
（第１の実施の形態の効果）
この本発明の第１の実施の形態によれば、電圧を印可することなくアンチヒューズ配線に繋がる配線を導通させることができるため、周囲の素子等に印加電圧による損傷を与えることがない。そのため、アンチヒューズ領域の周辺に素子領域を配置することが可能であり、半導体装置の微細化に貢献することができる。
【００２７】
〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態は、ボールバンプを用いずに、アンチヒューズ配線の接続端部を溶融させて導通させる点において第１の実施の形態と異なる。なお、他の部分の構成等、第１の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
【００２８】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置のアンチヒューズ領域周辺の上面図である。また、図５は、図４に示した半導体装置の切断線ＢＢにおける断面図である。
【００２９】
この半導体装置１０は、複数のアンチヒューズ配線７を有する。各アンチヒューズ配線７は、保護絶縁膜４内に形成され、アンチヒューズ領域２においてその表面を露出している。また、各アンチヒューズ配線７は、層間絶縁膜６内に形成された配線５にそれぞれ接続されている。なお、図４においては、アンチヒューズ領域２内のアンチヒューズ配線７の数を４つとして示すが、実際には４つに限られない。
【００３０】
アンチヒューズ配線７は、アンチヒューズ領域２内において間隙部７ａによって電気的に絶縁された２つの配線（図４においては左右の配線）からなる。これらのうち、特定のアンチヒューズ配線７（図４中の上から１、３、４番目のアンチヒューズ配線７）は接続部７ｂによって間隙部７ａが埋められ、２つの配線が導通されている。例えば、図４中の上から１、３、４番目のアンチヒューズ配線７は、正常に動作する回路に繋がり、接続部７ｂにより導通していない上から２番目のアンチヒューズ配線７は、不良回路に接続されている。
【００３１】
アンチヒューズ配線７は、少なくとも、間隙部７ａを挟んで位置する接続端部７ｃが、はんだ等のレーザー光の照射等により溶融させることのできる導電性材料からなる。特に、融点が２４０℃以上の材料からなることが好ましい。融点が低すぎると、半導体装置１０の製造工程に含まれる加熱工程（例えば、トランジスタ領域に注入した不純物を活性化させるための加熱工程）において溶融してしまうおそれがあるからである。
【００３２】
配線５は、Ｃｕ等の導電性材料からなる。
【００３３】
保護絶縁膜４は、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）、ＳｉＮ、ポリイミド等の絶縁材料からなる。特に、ＴＥＯＳ、ＳｉＮ等の吸湿性の低い材料が好ましい。
【００３４】
層間絶縁膜６は、メチルシロキサン等の比誘電率の低い絶縁材料からなる。
【００３５】
次に、半導体装置１０のアンチヒューズ配線７を接続部７ｂを介して接続する工程について説明する。ここでは、半導体装置１０上の複数の回路の動作テストの結果、図４の上から２番目のアンチヒューズ配線７に繋がる回路が不良であり、それ以外のアンチヒューズ配線７に繋がる回路は正常であったとする。そこで、正常な回路に繋がるアンチヒューズ配線７のみ接続部７ｂを介して接続させ、図４の上から２番目の不良回路に繋がるアンチヒューズ配線７は接続せずに絶縁させたままにする。
【００３６】
図６（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置のアンチヒューズ配線を接続部を介して接続する工程を示す断面図である。
【００３７】
まず、図６（ａ）に示すように、全てのアンチヒューズ配線７が間隙部７ａにより絶縁されている半導体装置１０を用意する。
【００３８】
次に、図６（ｂ）に示すように、アンチヒューズ領域２内の正常な回路に繋がるアンチヒューズ配線７の接続端部７ｃをレーザー光等を用いて局所的に加熱し、溶融させる。
【００３９】
次に、図６（ｃ）に示すように、接続端部７ｃの加熱を続けると、溶融が進んで間隙部７ａが埋められ、接続部７ｂとなる。これにより、アンチヒューズ配線７が導通する。
【００４０】
なお、レーザー光はアンチヒューズ配線７の接続端部７ｃの加熱に用いられ、アンチヒューズ配線７の下層まで達しないため、アンチヒューズ配線７の下層が損傷を受けるおそれはない。
【００４１】
また、左右どちらか一方の接続端部７ｃを溶融させ、間隙部７ａを接続してもよい。この場合、少なくとも溶融させる方の接続端部７ｃがレーザー光の照射等により溶融させることのできる導電性材料からなるものであればよい。
【００４２】
（第２の実施の形態の効果）
この本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、電圧を印可することなくアンチヒューズ配線に繋がる配線を導通させることができるため、周囲の素子等に印加電圧による損傷を与えることがない。そのため、アンチヒューズ領域の周辺に素子領域を配置することが可能であり、半導体装置の微細化に貢献することができる。
【００４３】
また、第１の実施の形態と比較した場合、アンチヒューズ配線を接続するボールバンプを設置する工程を省くことができる。
【００４４】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置のアンチヒューズ領域周辺の上面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の図１に示した切断線ＡＡにおける断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置のアンチヒューズ領域にボールバンプを設置する工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置のアンチヒューズ領域周辺の上面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の図４に示した切断線ＢＢにおける断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置のアンチヒューズ配線を接続部を介して接続する工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０    半導体装置
３、７    アンチヒューズ配線
３ａ、７ａ    間隙部
３ｂ    ボールバンプ
５    配線
６    層間絶縁膜
７ｂ    接続部
７ｃ    接続端部
【図１】
2008159801.tif 000003
【図２】
2008159801.tif 000004
【図３】
2008159801.tif 000005
【図４】
2008159801.tif 000006
【図５】
2008159801.tif 000007
【図６】
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