(57)【要約】【課題】メタルキャップ膜が電気ヒューズ上に設けられていると、当該電気ヒューズが切断されにくくなってしまう。【解決手段】半導体装置１は、配線１０、電気ヒューズ２０、およびメタルキャップ膜３０を備えている。配線１０および電気ヒューズ２０は、共にＣｕからなっている。これらの配線１０および電気ヒューズ２０は、配線層４０中の同一の層に設けられている。メタルキャップ膜３０は、配線１０および電気ヒューズ２０のうち配線１０上にのみ設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層中に設けられた、銅からなる配線と、
前記配線層中の前記配線と同一の層に設けられた、銅からなる電気ヒューズと、
前記配線および前記電気ヒューズのうち前記配線上にのみ設けられたメタルキャップ膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズの近傍領域のデータ率である第１のデータ率は、前記配線が設けられた領域のデータ率である第２のデータ率よりも小さい半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記第１のデータ率は５％以下であり、前記第２のデータ率は１０％以上である半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
前記配線と同一の層に設けられた導体のうち前記電気ヒューズに最近接のものと当該電気ヒューズとの間隔は、前記導体のうち前記配線に最近接のものと当該配線との間隔よりも大きい半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置において、
前記配線の近傍に設けられたダミー配線を備える半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズの端部と電気的に接続された端子を備え、
前記端子は、前記電気ヒューズよりも上層に設けられている半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置において、
前記端子上には、前記メタルキャップ膜が設けられている半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置において、
前記メタルキャップ膜は、ＣｏまたはＮｉを含む膜である半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の半導体装置において、
前記メタルキャップ膜は、ＣｏＷＰ膜である半導体装置。
【請求項１０】
配線層中に、配線を形成する工程と、
前記配線層中の前記配線と同一の層に、電気ヒューズを形成する工程と、
前記配線および前記電気ヒューズのうち前記配線上にのみ、メタルキャップ膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線および前記電気ヒューズは、同一の材料によって同時に形成される半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記メタルキャップ膜を形成する工程は、前記配線および前記電気ヒューズが露出する、前記層の表面に対して、めっき法を実行する工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記めっき法は、無電解めっき法であ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、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の半導体装置を示す斜視図である。半導体装置１００は、配線１０１、ダミー配線１０２および電気ヒューズ１０３を備えている。電気ヒューズ１０３は、配線１０１の一部として形成されている。これらの配線１０１、ダミー配線１０２および電気ヒューズ１０３は、銅（Ｃｕ）からなっている。また、配線１０１、ダミー配線１０２および電気ヒューズ１０３上には、メタルキャップ膜１０４が形成されている。
【０００３】
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、特許文献１〜３が挙げられる。
【特許文献１】特表２００５−５２２０５５号公報
【特許文献２】特開平９−６９６０７号公報
【特許文献３】特開２００５−７９１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにメタルキャップ膜１０４を設けることにより、配線１０１のエレクトロマイグレーション（ＥＭ）に対する耐性（以下、ＥＭ耐性という）が高まるため、当該配線１０１の信頼性を向上させることができる。しかしながら、このことは、電気ヒューズ１０３に対しては負の影響を及ぼす。すなわち、メタルキャップ膜１０４が電気ヒューズ１０３上に設けられていると、そのＥＭ耐性も高くなるため、当該電気ヒューズ１０３が切断されにくくなってしまうのである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による半導体装置は、配線層中に設けられた、銅からなる配線と、上記配線層中の上記配線と同一の層に設けられた、銅からなる電気ヒューズと、上記配線および上記電気ヒューズのうち上記配線上にのみ設けられたメタルキャップ膜と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、配線層中に、配線を形成する工程と、上記配線層中の上記配線と同一の層に、電気ヒューズを形成する工程と、上記配線および上記電気ヒューズのうち上記配線上にのみ、メタルキャップ膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、配線および電気ヒューズのうち配線上にのみメタルキャップ膜を設けている。つまり、電気ヒューズ上には、メタルキャップ膜を設けていない。これにより、電気ヒューズの切断し易さを損なうことなく、信頼性の高い配線を得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電気ヒューズの切断し易さを損なうことなく、信頼性の高い配線を得ることが可能な半導体装置およびその製造方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明による半導体装置の一実施形態を示す断面図である。半導体装置１は、配線１０、電気ヒューズ２０、およびメタルキャップ膜３０を備えている。配線１０および電気ヒューズ２０は、共にＣｕからなっている。これらの配線１０および電気ヒューズ２０は、配線層４０中の同一の層に設けられている。配線層４０は、シリコン基板等の半導体基板（図示せず）上に設けられている。
【００１１】
電気ヒューズ２０の近傍領域のデータ率（第１のデータ率）は、配線１０が設けられた領域のデータ率（第２のデータ率）よりも小さい。第１のデータ率は５％以下であり、第２のデータ率は１０％以上であることが好ましい。ここで、データ率とは、基板に平行な面内のある領域に占める導体の面積割合をいう。すなわち、ある領域中の導体の面積を当該領域全体の面積で除した値に１００を乗じたものが、データ率（％）である。
【００１２】
また、配線１０および電気ヒューズ２０と同一の層に設けられた導体のうち電気ヒューズ２０に最近接のものと当該電気ヒューズ２０との間隔は、上記導体のうち配線１０に最近接のものと配線１０との間隔よりも大きい。上記導体には、配線１０および電気ヒューズ２０の他に、後述するダミー配線５０も含まれる。
【００１３】
メタルキャップ膜３０は、配線１０および電気ヒューズ２０のうち配線１０上にのみ設けられている。つまり、配線１０の上面はメタルキャップ膜３０で覆われている一方で、電気ヒューズ２０の上面はメタルキャップ膜３０で覆われていない。メタルキャップ膜３０は、コバルト（Ｃｏ）またはニッケル（Ｎｉ）を含む膜であることが好ましい。Ｃｏを含む膜としては、ＣｏＷＰ、ＣｏＷ、ＣｏＰ、ＣｏＷＢおよびＣｏＢ等が挙げられる。また、Ｎｉを含む膜としては、ＮｉＷＰ、ＮｉＷ、ＮｉＰ、ＮｉＷＢおよびＮｉＢ等が挙げられる。中でも、ＣｏＷＰ膜は、メタルキャップ膜３０として特に好ましい。
【００１４】
図２は、半導体装置１の、図１とは別の断面を示す図である。配線１０の配置密度は場所によって相違するが、図２に示すように、比較的小さな密度で設けられた配線１０ａの近傍には、Ｃｕからなるダミー配線５０が設けられている。このダミー配線５０上にも、メタルキャップ膜３０が設けられている。
【００１５】
図３は、電気ヒューズ２０を示す斜視図である。電気ヒューズ２０の両端には、ビアプラグ６２を介して端子６０が接続されている。これにより、電気ヒューズ２０と端子６０とは、互いに電気的に接続されている。端子６０には、電気ヒューズ２０の切断時に、当該電気ヒューズ２０に電流を流すための電圧が印加される。端子６０は、配線層４０中の、電気ヒューズ２０よりも上層に設けられている。この端子６０上にも、メタルキャップ膜３０が設けられている。
【００１６】
続いて、本発明による半導体装置の一実施形態として、半導体装置１の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、配線層４０中に配線１０を形成する工程と、配線層４０中の配線１０と同一の層に電気ヒューズ２０を形成する工程と、配線１０および電気ヒューズ２０のうち配線１０上にのみメタルキャップ膜３０を形成する工程と、を含む。配線１０および電気ヒューズ２０は、同一の材料によって同時に形成される。つまり、配線１０を形成する工程と電気ヒューズ２０を形成する工程とは、同時に実行される。
【００１７】
メタルキャップ膜３０は、例えば、配線１０および電気ヒューズ２０が露出する、層（配線１０および電気ヒューズ２０が設けられた層）の表面に対して、めっき法を実行することによって形成することができる。当該めっき法は、無電解めっき法であることが好ましい。
【００１８】
本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、配線１０および電気ヒューズ２０のうち配線１０上にのみメタルキャップ膜３０を設けている。つまり、電気ヒューズ２０上には、メタルキャップ膜３０を設けていない。これにより、電気ヒューズ２０の切断し易さを損なうことなく、信頼性の高い配線１０を得ることができる。
【００１９】
電気ヒューズ２０の近傍領域のデータ率（第１のデータ率）は、配線１０が設けられた領域のデータ率（第２のデータ率）よりも小さい。これにより、配線１０および電気ヒューズ２０のうち配線１０上にのみメタルキャップ膜３０を容易に形成することができる。配線１０および電気ヒューズ２０が露出する、層の表面に対して無電解めっき法を実行したときに、電気ヒューズ２０上でのメタルキャップ膜３０の成長を抑えつつ配線１０上でのみメタルキャップ膜３０を成長させることが可能となるからである。かかる効果は、第１のデータ率が５％以下で且つ第２のデータ率が１０％以上である場合に顕著となる。
【００２０】
図４〜図６を参照しつつ、この点について説明する。図４は、データ率とメタルキャップ膜３０の膜厚との関係を調べた結果を示すグラフである。横軸がデータ率（％）を表し、縦軸が無電解めっきにより成長したメタルキャップ膜３０の膜厚（ｎｍ）を表している。ここでは、メタルキャップ膜３０としてＣｏＷＰ膜を用いた。また、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ラインアンドスペースのパターンを有する導体を対象とした。なお、図中の２．５μｍという長さは、図５（ａ）の導体の配列ピッチに等しい。
【００２１】
このようなパターンの導体の場合、各導体の幅を配列ピッチで除した値に１００を乗じることでデータ率を算出することができる。図５（ａ）について見ると、導体の幅が０．１２μｍ、配列ピッチが２．５μｍであるので、データ率は約５％となる。図５（ｂ）については、導体の幅が０．１２μｍ、配列ピッチが０．５μｍであるので、データ率は約５０％となる。図５（ａ）および図５（ｂ）に対応するＴＥＭ像を、それぞれ図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。
【００２２】
図４に示した結果からわかるように、データ率が５％以下の場合、ＣｏＷＰ膜の成長膜厚は０ｎｍとなる。一方、データ率が１０％以上の場合には、一定の膜厚でＣｏＷＰ膜が成長することがわかる。したがって、第１のデータ率を５％以下、第２のデータ率を１０％以上とすることにより、配線１０および電気ヒューズ２０のうち配線１０上にのみメタルキャップ膜３０を容易に形成することができるのである。なお、データ率が低い領域でＣｏＷＰ膜が成長しないのは、無電解めっき時に発生する電子の量が不足するためである。
【００２３】
また、図２に示したように、配線１０の配置密度が小さな領域に設けられた配線１０ａの近傍にダミー配線５０が設けられている。これにより、当該領域のデータ率を高くし、無電解めっき時に、配線１０ａ上にもメタルキャップ膜３０を成膜することができる。
【００２４】
端子６０は、電気ヒューズ２０よりも上層に設けられている。このように配線幅が比較的大きい上層に端子６０を形成し、配線幅が比較的小さい下層に電気ヒューズ２０を形成することにより、各々に最適なサイズで端子６０および電気ヒューズ２０を設計することができる。すなわち、端子６０を比較的大きな面積に設計するとともに、電気ヒューズ２０を細く設計することができる。電気ヒューズ２０が細ければ、より切断され易くなる。
【００２５】
ところで、特許文献１には、レーザーヒューズ上のＣｏＷＰ膜をリソグラフィー法によって除去することが開示されている。しかし、リソグラフィー法においてエッチングによりＣｏＷＰ膜を除去すると、Ｃｕ配線がダメージを受けてしまうという問題がある。また、ＣｏＷＰ膜を除去する工程の分だけ、製造工程数が増大してしまうという問題もある。この点、本実施形態においては、メタルキャップ膜３０を形成する時点で、当該メタルキャップ膜３０が電気ヒューズ２０上に成膜されないようにしている。したがって、電気ヒューズ２０上のメタルキャップ膜３０を除去する工程が不要であるため、これらの問題を回避することができる。
【００２６】
また、電気ヒューズ上にメタルキャップ膜が設けられていない構造を得るための手法としては、そもそもメタルキャップ膜が設けられない配線を含む層に、電気ヒューズを形成することも考えられる。しかし、かかる層は、配線層中の上層、すなわち配線幅が大きな層である。それゆえ、細い電気ヒューズを形成することが難しくなり、結局、切断されにくい電気ヒューズとなってしまう。
【００２７】
本発明による半導体装置およびその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。上記実施形態においては、配線および電気ヒューズの材料としてＣｕを例示した。しかし、当該材料は、アルミニウム（Ａｌ）等のその他の配線材料でもよい。
【００２８】
また、上記実施形態においては、データ率を調整することによって、配線上にのみ選択的にメタルキャップ膜を成長させる例を示した。しかし、例えば、電気ヒューズをマスクで覆った状態で無電解めっきを施すことによって、配線上にのみ選択的にメタルキャップ膜を成長させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による半導体装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の半導体装置の他の部分を示す断面図である。
【図３】電気ヒューズを示す斜視図である。
【図４】実施形態の効果を説明するためのグラフである。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、実施形態の効果を説明するための平面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、実施形態の効果を説明するためのＴＥＭ像である。
【図７】従来の半導体装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    半導体装置
１０    配線
２０    電気ヒューズ
３０    メタルキャップ膜
４０    配線層
５０    ダミー配線
６０    端子
６２    ビアプラグ
【図１】
2008108956.tif 000003
【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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