(57)【要約】【課題】ヒューズの信頼性を向上させることを可能とした半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】上層配線層７からなるヒューズの上面に、第一の保護膜８と第二の保護膜９とをこの順で積層した後、この第二の保護膜９上に、その下層の第一の保護膜８のうち、ヒューズの直上に位置する部分全体が露出するようなマスクを形成した状態で、第一の保護膜８の途中までエッチングを行い、第二の保護膜９に、ヒューズの直上に位置する第一の保護膜８の全体が内側に露出する開口部Ｈを形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上層配線層からなるヒューズの上面に、第一の保護膜と第二の保護膜とがこの順で積層され、当該第二の保護膜に、前記第一の保護膜が露出する開口部が形成されてなる半導体装置において、
前記開口部は、前記第一の保護膜のうち、前記ヒューズの直上に位置する部分全体を内側に含む領域が露出するように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ヒューズの両端部それぞれは、ビアホールを介して下層配線層に接続されてい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３】
基板上に形成された層間絶縁層の上面に、上層配線層からなるヒューズを形成する工程と、
前記層間絶縁層及び前記ヒューズの上面に、第一の保護膜を形成する工程と、
前記第一の保護膜の上面に、第二の保護膜を形成する工程と、
前記第二の保護膜に、前記第一の保護膜のうち、前記ヒューズの直上に位置する部分全体を内側に含む領域が露出するように開口部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記層間絶縁層にビアホールを形成し、当該ビアホールを介して前記ヒューズの両端部を下層配線層に接続する工程を含むことを特徴とする請求項３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、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、冗長回路を構成するヒューズの信頼性を向上させるために有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置では、上層配線層をヒューズとして適用する手段が提案されており、ヒューズは、その信頼性を確保するために保護膜で覆われているのが一般的である。
図３は、従来の半導体装置の一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０００３】
図３に示すように、従来の半導体装置は、所定の半導体素子（図示せず）が形成された半導体基板１１の上面に、酸化シリコンなどからなる絶縁層１２を介して形成された、多結晶シリコンなどからなる第一の下層配線層１３と、当該第一の下層配線層１３の上方に酸化シリコンなどからなる第一の層間絶縁層１４を介して形成された、Ａｌなどからなる第二の下層配線層１５と、当該第二の下層配線層１５の上方に酸化シリコンなどからなる第二の層間絶縁層１６を介して形成された、Ａｌなどからなる上層配線層１７と、から構成されており、この上層配線層１７はヒューズとして機能するようになっている。なお、図３中の符号Ｃは、第一の下層配線層１３と第二の下層配線層１５を接続するコンタクトホールであり、同様に符号Ｖは、上層配線層１７と第二の下層配線層１５とを接続するビアホールである。
【０００４】
また、上層配線層１７は、その上面に積層された酸化シリコンなどからなる第一の保護膜１８と、窒化シリコンなどからなる第二の保護膜１９とで覆われており、第二の保護膜１９には、ヒューズとして機能する上層配線層１７直上の第一の保護膜１８の一部が露出する開口部１０Ｈが形成されている。
そして、第二の保護膜１９に形成された開口部１０Ｈよりレーザ光を照射し、ヒューズとして機能する上層配線層１７の直上に形成された第一の保護膜１８を破裂させることで、ヒューズの溶断（切断）を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、ヒューズの溶断は、ヒューズとして機能する上層配線層１７の直上に形成された第一の保護膜１８の一部を破裂させることで行うことができる。つまり、第二の保護膜１９に形成されるヒューズ溶断用の開口部１０Ｈは、少なくとも開口部１０Ｈに照射されるレーザ光の光径以上であればよく、特にこの開口部１０Ｈの開口面積や開口位置などについての配慮はなされていないのが現状である。
【０００６】
このため、上述した特許文献１に記載の発明においても、第二の保護膜１９に形成される開口部Ｈは、上層配線層１７の直上に形成された第一の保護膜１８の一部を内側に含む領域が露出するように形成されており、その開口部１０Ｈの底面端部は上層配線層１７の上方位置に存在している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５ー２９４６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置において、本発明者は、半導体素子のパッケージ工程の段階で開口部Ｈの底面に露出する第一の保護膜１８に応力がかかり、特に、開口部Ｈの底面端部に位置する第一の保護膜１８に亀裂ＣＫが生じる不具合があることを発見した。
【０００９】
そして、本発明者は、この第一の保護膜１８の亀裂ＣＫから大気中の水分などがその下層の上層配線層１７まで到達して、この上層配線層１７からなるヒューズに腐食部１７Ａが発生し、ヒューズの信頼性が低下してしまうという問題を見出した。特に、近年の半導体装置の高集積化・低電力化に伴い、ひとつの半導体集積回路上に必要とされるヒューズ数が大幅に増大しているため、ヒューズ部の不良が半導体集積回路の信頼性を大幅に低下させてしまう恐れがあった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ヒューズの信頼性を向上させることを可能とした半導体装置及びその製造方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を重ねた結果、第二の保護膜に形成される開口部を、その底面端部が上層配線層からなるヒューズの上方に位置しないように形成することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の半導体装置は、上層配線層からなるヒューズの上面に、第一の保護膜と第二の保護膜とがこの順で積層され、当該第二の保護膜に、前記第一の保護膜が露出する開口部が形成されてなる半導体装置において、前記開口部は、前記第一の保護膜のうち、前記ヒューズの直上に位置する部分全体を内側に含む領域が露出するように形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、本発明の半導体装置において、前記ヒューズの両端部それぞれは、ビアホールを介して下層配線層に接続されていることが好ましい。
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に形成された層間絶縁層の上面に、上層配線層からなるヒューズを形成する工程と、前記層間絶縁層及び前記ヒューズの上面に、第一の保護膜を形成する工程と、前記第一の保護膜の上面に、第二の保護膜を形成する工程と、前記第二の保護膜に、前記第一の保護膜のうち、前記ヒューズの直上に位置する部分全体を内側に含む領域が露出するように開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
ここで、本発明の半導体装置の製造方法において、前記層間絶縁層にビアホールを形成し、当該ビアホールを介して前記ヒューズの両端部を下層配線層に接続する工程を含むことが好ましい。
このように、本発明の半導体装置においては、第二の保護膜に形成される開口部を、第一の保護膜のうち、ヒューズの直上に位置する部分全体を内側に含む領域が露出するように形成したことによって、その開口部の底面端部がヒューズの上方に位置することがなくなるため、たとえ開口部の底面端部から第一の保護膜に亀裂が生じたとしても、この亀裂がヒューズの上面に接触する可能性を大幅に低減させることができる。よって、ヒューズの腐食を抑制し、ヒューズの信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置において、ヒューズの両端部それぞれが、ビアホールを介して下層配線層に接続されていることによって、第二の保護膜に形成される開口部を、ヒューズの直上に位置する第一の保護膜全体を内側に含む領域が露出するように形成することで、容易且つ確実にヒューズの腐食を抑制し、ヒューズの信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、本発明の半導体装置を容易に実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の一例を示すものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の半導体装置の一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１８】
本実施形態における半導体装置は、図１に示すように、所定の半導体素子（図示せず）が形成された半導体基板１上に、絶縁層２と、第一の下層配線層３と、第一の層間絶縁層４と、当該第一の層間絶縁層４に形成されたコンタクトホールＣを介して第一の下層配線層４と接続された第二の下層配線層５と、第二の層間絶縁層６と、当該第二の層間絶縁層６に形成されたビアホールＶを介して第二の下層配線層５に接続された上層配線層７と、第一の保護膜８と、第二の保護膜９と、が順次積層された構成を有しており、上層配線層７はヒューズとして機能するようになっている。
【００１９】
そして、第二の保護膜９には、その下層の第一の保護膜８のうち、上層配線層７の直上に位置する部分全体を内側に含む領域が露出する開口部Ｈが形成されており、この開口部Ｈにレーザ照射を行うことで、ヒューズとして機能する上層配線層７の直上に形成された第一の保護膜８を破裂させ、ヒューズを溶断させるようになっている。
【００２０】
ヒューズとして機能する上層配線層７は、第二の層間絶縁層６上に、ＡｌやＣｕなどの金属材料や多結晶シリコン材料などの電極形成材料で形成された配線層と、酸化シリコン膜などで形成された絶縁層とが順次積層された構成をしている。
第一の保護膜８は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって上層配線層７上に成膜された酸化シリコン膜から構成されている。
【００２１】
第二の保護膜９は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって成膜された窒化シリコン膜から構成されている。
次に、本実施形態における半導体装置の一製造方法について説明する。図２は、本発明の半導体装置の一製造工程を示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１上に、公知のウェット酸化法を用いて、絶縁層２用の酸化シリコン膜と、第一の下層配線層３用の多結晶シリコン膜とを順次成膜した後、公知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、所定形状に絶縁層２と第一の下層配線層３を形成する。
【００２２】
次いで、絶縁層２及び第一の下層配線層３が形成された半導体基板１の全上面に、公知のＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン膜からなる第一の層間絶縁層４を形成する。
次いで、公知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、第一の層間絶縁層４に、第一の下層配線層３に至るコンタクトホールＣを形成する。
【００２３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、コンタクトホールＣが形成された第一の層間絶縁層４の全上面に、公知のスパッタリング法を用いて、第二の下層配線層５用のアルミニウム膜を成膜した後、公知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、所定形状に第二の下層配線層５を形成する。
次いで、第二の下層配線層５が形成された半導体基板１の全上面に、公知のＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン膜からなる第二の層間絶縁層６を形成する。
【００２４】
次いで、公知のフォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、第二の層間絶縁層６に、第二の下層配線層５に至るビアホールＶを形成する。
次いで、図２（ｃ）に示すように、ビアホールＶが形成された第二の層間絶縁層６の全上面に、公知のスパッタリング法を用いて、上層配線層７用のアルミニウム膜を成膜した後、公知のフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、所定形状の上層配線層７を形成する。
【００２５】
次いで、上層配線層７が形成された半導体基板１の全上面に、公知のプラズマＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン膜からなる第一の保護膜８を形成する。
次いで、この第一の保護膜８上に、公知のＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮ膜からなる第二の保護膜９を形成する。
次いで、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、第二の保護膜９の上面に、その下層の第一の保護膜８のうち、上層配線層７の直上に位置する部分全体が露出するようなマスクを形成した状態で、第一の保護膜８の厚さ方向の途中までエッチングを行う。ここで、第二の保護膜９には、その下層の第一の保護膜８のうち、上層配線層７の直上に位置する部分全体が内側に露出する開口部Ｈを形成する。このとき、ヒューズの溶断を確実に行えるように、開口部Ｈの底面に残存する第一の保護膜８の膜厚は、３５０ｎｍ程度となるようにエッチング条件を決定することが好ましい。
【００２６】
このように、本実施形態における半導体装置によれば、第二の保護膜９に形成されるヒューズ溶断用の開口部Ｈを、第一の保護膜８のうち、上層配線層７からなるヒューズの直上に位置する部分全体が内側に露出するように形成したことによって、半導体装置のパッケージ工程で、開口部Ｈの底面端部から第一の保護膜８に亀裂が生じても、この亀裂が上層配線層７に接触する可能性を大幅に低減させることができる。よって、ヒューズの腐食を抑制し、ヒューズの信頼性を向上させることが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態における半導体装置によれば、上層配線層７からなるヒューズの両端部それぞれが、ビアホールＶを介して第二の下層配線層５に接続されるようになっているため、第二の保護膜９に形成される開口部Ｈを、上層配線層７からなるヒューズの寸法に合わせて形成することで、ヒューズの腐食を抑制し、ヒューズの信頼性を向上させることが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態の半導体装置においては、ヒューズの直上に残存させる第一の保護膜８の膜厚を、ヒューズ溶断用の開口部Ｈを形成するエッチング工程において調整する場合について説明したが、ヒューズの直上に残存させる第一の保護膜８の膜厚を調整する方法はこれに限らない。例えば、ヒューズの上面に第一の保護膜８を成膜する工程で、予め所望寸法の膜厚を成膜しておき、ヒューズ溶断用の開口部Ｈを形成するエッチング工程では、第二の保護膜９のみをエッチングして開口部Ｈを形成するようにしても構わない。
【００２９】
また、本実施形態においては、上層配線層７が最上層配線層である場合について説明したが、これに限らず、例えば、ヒューズを構成する上層配線層７の上面に、さらに層間絶縁層を介して最上層配線層を形成するようにしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の一製造工程を示す断面図である。
【図３】従来の半導体装置の一構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】１、１１…半導体基板。２、１２…絶縁層。３、１３…第一の下層配線層。４、１４…第一の層間絶縁層。５、１５…第二の下層配線層。６、１６…第二の層間絶縁層。７、１７…上層配線層。１７Ａ…腐食部。８、１８…第一の保護膜。９、１９…第二の保護膜。Ｃ…コンタクトホール。Ｈ、１０Ｈ…開口部。Ｖ…ビアホール。ＣＫ…亀裂。
【図１】
2004303991.tif 000003
【図２】
2004303991.tif 000004
【図３】
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