(57)【要約】【課題】メタルヒューズ素子において上方向へのメタル部材噴出を容易とし、高信頼性のヒューズ素子構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体集積回路における配線の層間絶縁膜１０が形成されている。この任意の層間絶縁膜１０上にメタルヒューズ素子１１が形成されている。メタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域上は層間絶縁膜１２、そして途中まで選択的にエッチングされた次層の層間絶縁膜１３が設けられている。レーザー照射によるブロー時において、メタルヒューズ素子１１はヒューズカット領域上のエッジ部方向にメタル部材の噴出力が集中する。そこで、破線部１４に示すようにメタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域上のエッジ部とこれを覆う層間絶縁膜１２，１３の積層界面との距離を他の部分に比べて最も小さくした。【選択図】　　図１
2004128392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路における配線の層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中のメタルヒューズ素子と、
を具備し、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域におけるエッジ部とこれを覆う層間絶縁膜の積層界面との距離を他の部分よりも小さくしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体集積回路における配線の層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中のメタルヒューズ素子と、
を具備し、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域におけるエッジ部またはその上方を覆う層間絶縁膜が他の層間絶縁膜よりも膜強度の小さい部材で構成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域の断面積を０．５μｍ２以上とし、レーザーによるブロー時に上方に前記層間絶縁膜を突き破る十分な噴出力を得ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
半導体基板上に構成される半導体集積回路に伴う任意の層間絶縁膜上にメタル配線と共にメタルヒューズ素子を形成する工程と、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域上に第１の層間絶縁膜及び第２の層間絶縁膜を形成する工程と、
を具備し、
前記第１の層間絶縁膜は少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域のエッジ部に関して薄く被覆されるか除かれる程度の膜厚を有するように形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域上は少なくとも前記第２の層間絶縁膜の途中まで選択的にエッチングされ、前記第１の層間絶縁膜が一部露出するか、前記第１の層間絶縁膜上に他の部分より薄い前記第２の層間絶縁膜が被覆される形態とすることを特徴とした請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
少なくとも前記第１の層間絶縁膜は高密度プラズマＣＶＤ法により形成されることを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
少なくとも前記第１の層間絶縁膜は高密度プラズマＣＶＤ法により形成され、前記第２の層間絶縁膜は前記第１の層間絶縁膜より膜強度が弱くなるようなＣＶＤ法で形成されることを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の層間絶縁膜はエッチバック工程を経ることを特徴とする請求項４〜７いずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体集積回路装置に係り、特に集積回路に特性調整用として組み入れられるヒューズ素子構造を有する半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置においてその製品特性、あるいは個々の出力信号レベル等を調整する目的で、ヒューズ回路が設けられているものがある。すなわち、ヒューズカットを実施することにより、回路を構成する所定の信号経路が変更でき、関係する回路ブロックの動作の調整化が図れる。
【０００３】
図３は、従来のヒューズ素子構造の一例としてメタルヒューズ素子を示す一部の断面図である。半導体集積回路における配線の層間絶縁膜３０が形成されている。この任意の層間絶縁膜３０上にメタルヒューズ素子３１が形成されている。メタルヒューズ素子３１のヒューズカット領域上を覆う層間絶縁膜３３は、選択的にエッチングされることによって他の層間絶縁膜領域より薄くなっている。すなわち、ヒューズ切断の容易性（ここではブロー可能なレーザー出力をある程度低く設定）を得るためである。
【０００４】
上記構成によれば、メタルヒューズ素子３１をブロー（切断）する時は、そのヒューズカット領域に適当なスポット径のレーザーを照射する。その結果、ヒューズカット領域上における層間絶縁膜３３はヒューズのメタル部材が噴出することにより部分的に破損する（穴が空く）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のヒューズ素子構造において、アルミニウムなどの低融点金属を用いている場合、レーザー照射によりアルミニウム部材が下部に向かって噴出するという現象が発生することがある（破線３４）。この結果、ヒューズとしての機能を果たさないばかりか、図示しない隣接の配線とのショートが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたもので、メタルヒューズ素子において上方向へのメタル部材噴出を容易とし、高信頼性のヒューズ素子構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る半導体装置は、
半導体集積回路における配線の層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中のメタルヒューズ素子と、
を具備し、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域におけるエッジ部とこれを覆う層間絶縁膜の積層界面との距離を他の部分よりも小さくしたことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係る半導体装置によれば、メタルヒューズ素子は、ブロー時にヒューズカット領域におけるエッジ部方向に噴出力が集中するので、その部分が破壊され易くなるよう層間絶縁膜を構成する。
【０００９】
また、本発明の［請求項２］に係る半導体装置は、
半導体集積回路における配線の層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中のメタルヒューズ素子と、
を具備し、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域におけるエッジ部またはその上方を覆う層間絶縁膜が他の層間絶縁膜よりも膜強度の小さい部材で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明に係る半導体装置によれば、メタルヒューズ素子のヒューズカット領域上に関し、他の層間絶縁膜より脆くなるように構成される。すなわち、ブロー時にヒューズカット領域が確実に破壊されメタル部材が上部に噴出するよう層間絶縁膜の構造を選ぶ。
【００１１】
なお、本発明の［請求項３］に係る半導体装置は、［請求項１］または［請求項２］に従属し、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域の断面積を０．５μｍ２以上とし、レーザーによるブロー時に上方に前記層間絶縁膜を突き破る十分な噴出力を得ることを特徴とする。
【００１２】
本発明の［請求項４］に係る半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に構成される半導体集積回路に伴う任意の層間絶縁膜上にメタル配線と共にメタルヒューズ素子を形成する工程と、
少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域上に第１の層間絶縁膜及び第２の層間絶縁膜を形成する工程と、
を具備し、
前記第１の層間絶縁膜は少なくとも前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域のエッジ部に関して薄く被覆されるか除かれる程度の膜厚を有するように形成されることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ヒューズ素子は、ヒューズカット領域におけるエッジ部方向に噴出力が集中する。これにより、第１の層間絶縁膜及び第２の層間絶縁膜を工夫することで、ヒューズカット領域におけるエッジ部分が破壊され易くなるよう構成する。
【００１４】
また、本発明の［請求項５］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項４］に従属し、
前記メタルヒューズ素子のヒューズカット領域上は少なくとも前記第２の層間絶縁膜の途中まで選択的にエッチングされ、前記第１の層間絶縁膜が一部露出するか、前記第１の層間絶縁膜上に他の部分より薄い前記第２の層間絶縁膜が被覆される形態とすることを特徴としている。すなわち、ヒューズカット領域上が破壊され易くなるようにするために行う。
【００１５】
なお、本発明の［請求項６］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項４］または［請求項５］に従属し、
少なくとも前記第１の層間絶縁膜は高密度プラズマＣＶＤ法により形成されることを特徴とする。これにより、ヒューズカット領域におけるエッジ部分が薄くなる堆積の形態が得られる。
【００１６】
また、本発明の［請求項７］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項４］または［請求項５］に従属し、
少なくとも前記第１の層間絶縁膜は高密度プラズマＣＶＤ法により形成され、前記第２の層間絶縁膜は前記第１の層間絶縁膜より膜強度が弱くなるようなＣＶＤ法で形成されることを特徴とする。すなわち、ヒューズカット領域上がより破壊され易くなるようにするために行う。
【００１７】
また、本発明の［請求項８］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項４］〜［請求項７］いずれか１つに従属し、
前記第１の層間絶縁膜はエッチバック工程を経ることを特徴とする。これにより、堆積された第１の層間絶縁膜において、ヒューズカット領域におけるエッジ部分が薄くなるあるいは露出する形態が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の要部構成を示す断面図であり、メタルヒューズ素子構造の一例を示している。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【００１９】
半導体集積回路における配線の層間絶縁膜１０が形成されている。この任意の層間絶縁膜１０上にメタルヒューズ素子１１が形成されている。両端部は図示しない回路配線に接続されるコンタクト領域である。メタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域上は層間絶縁膜１２、そして次層の層間絶縁膜１３が設けられている。他の領域はさらなる配線層形成のため層間絶縁膜及び配線層の繰り返し構成があってもよい。
【００２０】
メタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域は所定スポット径（例えば２μｍ程度）のレーザー照射によりブローさせるため、上方の層間絶縁膜１３の途中まで選択的にエッチングされている。そして、この実施形態では、メタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域上のエッジ部と層間絶縁膜１２と１３の積層界面との距離を他の部分に比べて最も小さくなるように構成している（破線部１４）。
【００２１】
上記第１実施形態の構成によれば、レーザー照射によるブロー時において、メタルヒューズ素子１１はヒューズカット領域上のエッジ部方向にメタル部材の噴出力が集中する。そこで、破線部１４に示すようにメタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域上のエッジ部とこれを覆う層間絶縁膜１２，１３の積層界面との距離を他の部分に比べて最も小さくした。これにより、ヒューズ切断の容易性が得られ、適正な高信頼性のヒューズ素子が実現される。また、ブロー可能なレーザー出力を従来に比べてより低く設定することも期待できる。
【００２２】
この第１実施形態の製造方法について、図１（ａ），（ｂ）を参照して説明する。少なくともメタルヒューズ素子１１上の層間絶縁膜１２は高密度プラズマＣＶＤ法によって形成され、酸化シリコン膜とする。層間絶縁膜１２は、その堆積の傾斜領域端をメタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域におけるエッジ部に近接するように被覆する程度で形成終了させる。次の層間絶縁膜１３は、所定厚さを満足するだけの膜厚分を堆積し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）技術を経るなどして平坦化される。その後、図示しないがヒューズ素子配線を含む他の配線層等を形成するための配線層及び層間絶縁膜の形成工程を経て、最終的にヒューズカット領域上の層間絶縁膜１３途中まで選択的にエッチングする。このとき、時間制御でエッチングするため、層間絶縁膜１２の頂部が露出することも考えられる。
【００２３】
なお、メタルヒューズ素子２１のヒューズカット領域の断面積（Ｌ×Ｈ）を、０．５μｍ２以上の微細化を損なわない適当な大きさとすることにより、レーザーによるブロー時にヒューズカット領域上方へ層間絶縁膜を突き破る十分な噴出力を得ることができる。また、層間絶縁膜１３を層間絶縁膜１２より膜強度の弱い構造とすることによって、レーザーブローが容易になる。例えば、層間絶縁膜１３はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を利用した酸化シリコン膜、特にＴＥＯＳとオゾン（Ｏ３）の反応を用いた酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法で形成してもよい。
【００２４】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第２実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の要部構成を示す断面図であり、メタルヒューズ素子構造の一例を示している。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。
【００２５】
半導体集積回路における配線の層間絶縁膜２０が形成されている。この任意の層間絶縁膜２０上にメタルヒューズ素子２１が形成されている。両端部は図示しない回路配線に接続されるコンタクト領域である。メタルヒューズ素子２１のヒューズカット領域上は層間絶縁膜２２、そして次層の層間絶縁膜２３が設けられている。他の領域はさらなる配線層形成のため層間絶縁膜及び配線層の繰り返し構成があってもよい。
【００２６】
メタルヒューズ素子２１のヒューズカット領域は所定スポット径（例えば２μｍ程度）のレーザー照射によりブローさせるため、上方の層間絶縁膜２３の途中まで選択的にエッチングされている。そして、この実施形態では、メタルヒューズ素子２１のヒューズカット領域上のエッジ部が層間絶縁膜２２で覆われずに層間絶縁膜２３と接触し、かつエッジ部近傍の層間絶縁膜２２，２３の積層界面との距離がより小さくなるように構成している（破線部２４）。
【００２７】
上記第２実施形態の構成によれば、前記第１実施形態と同様に、レーザー照射によるブロー時において、メタルヒューズ素子２１はヒューズカット領域上のエッジ部方向にメタル部材の噴出力が集中する。そこで、破線部２４に示すようにメタルヒューズ素子１１のヒューズカット領域上のエッジ部が層間絶縁膜１２の被覆から除かれ、かつ層間絶縁膜１３に覆われるようにし、層間絶縁膜１２，１３の積層界面はエッジ部のより近傍に設けた。これにより、ヒューズ切断の容易性が得られ、適正な高信頼性のヒューズ素子が実現される。また、ブロー可能なレーザー出力を従来に比べてより低く設定することも期待できる。
【００２８】
この第２実施形態の製造方法について、図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。前記第１実施形態と同様に、メタルヒューズ素子１１上の層間絶縁膜１２は酸化シリコン膜であり、高密度プラズマＣＶＤ法により形成する。層間絶縁膜１２は、その堆積後にエッチバック工程を経て、ヒューズカット領域におけるエッジ部を露出させた形態にする（破線部２４）。なお、このエッチバック工程により、層間絶縁膜２２は第１実施形態と同様にヒューズカット領域のエッジ部にも薄く被覆する形態にすることも考えられる。次の層間絶縁膜２３は、所定厚さを満足するだけの膜厚分を堆積し、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）技術を経るなどして平坦化される。その後、図示しないがヒューズ素子配線を含む他の配線層等を形成するための配線層及び層間絶縁膜の形成工程を経て、最終的にヒューズカット領域上の層間絶縁膜２３途中まで選択的にエッチングする。このとき、時間制御でエッチングするため、層間絶縁膜２２の頂部が露出することも考えられる。
【００２９】
なお、メタルヒューズ素子２１のヒューズカット領域の断面積（Ｌ×Ｈ）を、０．５μｍ２以上の微細化を損なわない適当な大きさとすることにより、レーザーによるブロー時にヒューズカット領域上方へ層間絶縁膜を突き破る十分な噴出力を得ることができる。また、層間絶縁膜２３を層間絶縁膜２２より膜強度の弱い構造とすることによって、レーザーブローが容易になる。例えば、層間絶縁膜２３はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を利用した酸化シリコン膜、特にＴＥＯＳとオゾン（Ｏ３）の反応を用いた酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法で形成してもよい。
【００３０】
上記各実施形態及びその製造方法によれば、ヒューズ素子構造において、アルミニウムなどの低融点金属を用いた場合でも、レーザー照射によりアルミニウム部材が下部に向かって噴出するという不具合はほとんど起こらない。この結果、ヒューズとしての機能を確実に果たし、信頼性は大幅に向上する。また、ブロー可能なレーザー出力を従来に比べてより低く設定することも期待できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ヒューズ素子は、ヒューズカット領域上のエッジ部方向に噴出力が集中するので、その部分が破壊され易くなるよう層間絶縁膜を構成する、または、ヒューズ素子のヒューズカット領域上に関し、他の層間絶縁膜より脆くなるように構成する、といった層間絶縁膜の工夫で対処できる。この結果、メタルヒューズ素子において上方向へのメタル部材噴出を容易とし、高信頼性のヒューズ素子構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第１実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の要部構成を示す断面図であり、メタルヒューズ素子構造の一例を示している。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、それぞれ本発明の第２実施形態に係る半導体装置及びその製造方法の要部構成を示す断面図であり、メタルヒューズ素子構造の一例を示している。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】従来のヒューズ素子構造の一例としてメタルヒューズ素子を示す一部の断面図である。
【符号の説明】
１０，１２，１３，２０，２２，２３，３０，３３…層間絶縁膜、１１，２１，３１…メタルヒューズ素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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