(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配線と第２配線とを接続するフューズと、該第１配線の該フューズと接続されていない部位で該第１配線と第３配線とを接続する第１低熱伝導部と、該第２配線の該フューズと接続されていない部位で該第２配線と第４配線とを接続する第２低熱伝導部とを含んでなり、
該第１低熱伝導部は、該第１配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料よりなり、
該第２低熱伝導部は、該第２配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料よりなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１配線と第２配線とを接続するフューズと、該第１配線の該フューズと接続されていない部位で該第１配線と第３配線とを接続する第１低熱伝導部と、該第１配線の該フューズおよび該第１低熱伝導部と接続されていない部位で該第１配線と第５配線とを接続する第３低熱伝導部とを含んでなり、
該第１低熱伝導部は、該第１配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料よりなり、
該第３低熱伝導部は、該第１配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料よりなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記配線は主にＡｌ又はＣｕからなり、前記低熱伝導部はＷを含んでな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】
前記配線は主にＡｌ又はＣｕからなり、前記フューズはＷを含んでなることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記配線は主にＡｌ又はＣｕからなり、前記フューズ及び前記低熱伝導部は多結晶シリコンを含んでな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６】
前記フューズ及び前記低熱伝導部は同一材料よりなることを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記低熱伝導部はフューズであることを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載の半導体装置。
【請求項８】
層間絶縁膜を貫通して形成された第１スルーホールに埋め込み材を充填してなるフューズと、該層間絶縁膜を貫通して形成された第２スルーホールに埋め込み材を充填してなる第１低熱伝導部と、該層間絶縁膜を貫通して形成された第３スルーホールに埋め込み材を充填してなる第２低熱伝導部と、該フューズと該第１低熱伝導部とに接続され、該層間絶縁膜の上層または下層に形成された第１配線と、該フューズと該第２低熱伝導部に接続され、該第１配線とは異なる層に形成された第２配線と、該第１低熱伝導部に接続され、該第１配線とは異なる層に形成された第３配線と、該第２低熱伝導部に接続され、該第１配線と同じ層に形成された第４配線を含んでなり、
該第１低熱伝導部の埋め込み材は、該第１配線を形成する材料より熱伝導率が低く、
該第２低熱伝導部の埋め込み材は、該第２配線を形成する材料より熱伝導率が低いことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記第１配線は前記層間絶縁膜の上層に形成されており、前記第１配線の前記フューズとの接続部位に上層側からレーザー光が照射され、前記フューズが切断されることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記フューズは前記層間絶縁膜を貫通して形成された複数のスルーホールに埋め込まれた複数の第１プラグが、前記第１配線と前記第２配線との間に並列接続されてなり、前記第１低熱伝導部は前記層間絶縁膜を貫通して形成された他の複数のスルーホールに埋め込まれた複数の第２プラグが、前記第１配線と前記第３配線との間に並列接続されてなることを特徴とする請求項８又は９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１プラグのアスペクト比は１以上５以下であり、前記第２プラグのアスペクト比は１以上５以下であることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
層間絶縁膜に形成された第１凹部または層間絶縁膜を貫通して開溝された第１溝内に埋め込み材を充填してなるフューズと、該層間絶縁膜に形成された第２凹部または該層間絶縁膜を貫通して開溝された第２溝内に埋め込み材を充填してなる第１低熱伝導部と、該層間絶縁膜に形成された第３凹部または該層間絶縁膜を貫通して開溝された第３溝内に埋め込み材を充填してなる第２低熱伝導部と、該層間絶縁膜の上層または下層に形成された第１配線、第２配線、第３配線および第４配線とを含んでなり、該フューズの一端は該第１配線に、他端は該第２配線に、それぞれ接続されており、該第１低熱伝導部の一端は該第１配線の他端に接続されており、該第１低熱伝導部の他端は該第３配線に接続されており、該第２低熱伝導部の一端は該第２配線の他端に接続されており、該第２低熱伝導部の他端は該第４配線に接続されており、
該第１低熱伝導部の埋め込み材は、該第１配線を形成する材料より熱伝導率が低く、
該第２低熱伝導部の埋め込み材は、該第２配線を形成する材料より熱伝導率が低いことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
前記フューズに上層側からレーザー光が照射され、前記フューズが切断されることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置。
【請求項１４】
素子分離酸化膜上に形成され多結晶シリコンを含んでなるフューズ、第１低熱伝導部および第２低熱伝導部と、第１配線層に形成された第１配線および第２配線とを含んでなり、該フューズは第１コンタクトプラグにより該第１配線に接続され、該フューズは第２コンタクトプラグにより該第２配線に接続さており、該第１配線は第３コンタクトプラグにより該第１低熱伝導部に接続され、該第２配線は第４コンタクトプラグにより該第２低熱伝導部に接続されており、該第１低熱伝導部の熱伝導率は該第１配線の熱伝導率より低く、該第２低熱伝導部の熱伝導率は該第２配線の熱伝導率より低く、
該フューズに上層側からレーザー光が照射され、該フューズが切断されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
第１配線の一端と第２配線の一端とを接続するフューズをレーザー光を用いて切断する方法であって、前記第１配線の他端に前記第１配線よりも熱伝導率の低い第１低熱伝導部を接続し、前記第２配線の他端に前記第２配線よりも熱伝導率の低い第２低熱伝導部を接続して、前記レーザー光の照射部位に発生した熱が前記低熱伝導部より遠くに拡散することを抑制することを特徴とするフューズの切断方法。
【請求項１６】
前記レーザー光の照射部位は、前記フューズであることを特徴とする請求項１５記載のフューズの切断方法。
【請求項１７】
前記フューズは層間絶縁膜を貫通するスルーホールに埋め込まれて形成されており、前記第１配線は該層間絶縁膜の上層に前記フューズを覆うように形成されており、前記レーザー光の照射部位は、前記第１配線の前記フューズとの接続部位の上層側であることを特徴とする請求項１５記載のフューズの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の回路構成を変更するためのフューズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体装置には、チップの良および不良を判定するためのテストセルや、不良セルと置きかえ可能な冗長セルが形成されている。これらのテストセルや冗長セルは、半導体装置に形成されたフューズを切断し回路構成を変更することによってオン及びオフされる。フューズの切断は、フューズまたはフューズの近傍にレーザー光を照射しフューズを切断（以降、溶断とも言う）することにより行われる。
【０００３】
図１２（ａ）には、層間絶縁膜を貫通するスルーホールに形成されたフューズ（以下、スルーホール型フューズ又は垂直型フューズと記載する）の例を示した。なお、スルーホール型のフューズは、例えば特開２０００−１８２３９３号公報に記載されている。
【０００４】
図１２（ａ）の場合、第２配線層１１８の配線と第３配線層１１９の配線とを接続する様に垂直型のフューズ１２１が配置されており、垂直型フューズ１２１は、第２配線層１１８及び第３配線層１１９間の層間絶縁膜を貫通して形成されたスルーホールに埋め込み材を充填することにより形成される。垂直型フューズ１２１はビアプラグ等と同時に形成され、埋め込み材としては、主にＷ等よりなる材料が使用される。この様な垂直型フューズ１２１は、上層配線でフューズとの接続部位の上層側からレーザー光Ｌを照射することにより、溶断される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスルーホール型フューズをレーザー光により溶断する場合、レーザー光により供給された熱が配線を伝わって散逸するため、フューズを溶断するに必要な熱が不足し、十分な溶断が実現できない場合があった。
【０００６】
例えば、図１２（ｂ）に示す様に上層配線１２４及び下層配線１２２を接続する垂直型フューズ１２１の場合、レーザー光Ｌは上層配線１２４でフューズとの接続部位の上層側に照射される。この場合、熱Ｅは上層配線１２４を介してフューズ１２１に伝えられ、フューズが溶断される。
【０００７】
しかしながら、熱Ｅはフューズに伝わるのと同時に、図中の波線に示す様に上層配線１２４を伝わって散逸する。この結果、フューズを溶断するに必要な熱が不足し、図１２（ｃ）に示す様にフューズ残り１２３が残存し易く、切断不良が発生する場合があった。このフューズ残りの抵抗値は、レーザー光照射前のフューズの抵抗値の数十倍〜百倍程度ではあるものの、テストセルや冗長セルを作動させるには不十分な場合がある。
【０００８】
この様な切断不良は、配線がＡｌ及びＣｕ等の熱伝導率が大きい材料によって形成されている場合、熱が配線を伝わって急速に散逸するため、特に発生し易い。
【０００９】
一方、図１３（ａ）に示した様な、層間絶縁膜の凹部または溝に形成されたフューズ（以下、埋込溝フューズ又は水平型フューズと記載する）の場合も、スルーホール型フューズに比べ程度は低いものの、熱拡散に起因する切断不良が発生する場合があった。なお、埋込溝フューズに関しては、例えば特開２０００−１８２３９３号公報および特開平８−４６０５０号公報に記載されている。
【００１０】
図１３（ａ）の場合、第１配線層１１７、第２配線層１１８及び第３配線層１１９が配置されている。そして、第３配線層１１９の配線を接続する様に水平型のフューズ１２０が形成されており、水平型フューズ１２０は、第２配線層１１８及び第３配線層１１９間の層間絶縁膜に形成された凹部に埋め込み材を充填することにより形成される。埋め込み材としては、埋め込み工程がビアプラグ等の形成工程と同時の場合、主にＷ等よりなる材料が使用される。この様な水平型フューズ１２０は、レーザー光Ｌの照射により溶断される。
【００１１】
しかしながら、水平型フューズの場合、図１３（ｂ）に示す様に、フューズ１２１に照射されるレーザー光Ｌの熱Ｅは、フューズ１２１とフューズ１２１の両端部に接続される配線１２２及び１２４とを伝わって散逸する。この結果、フューズを切断するに必要な熱が不足し、図１３（ｃ）に示す様にフューズの一部がフューズ残り１２３として残存する場合がある。
【００１２】
特に、半導体装置の微細化のために水平型フューズの長さが短くなると、フューズに照射したレーザーによる熱がフューズだけに留まらず配線を伝わって拡散するため、切断不良が発生し易い。
【００１３】
更に図１４には、高濃度の不純物がドープされた多結晶シリコンからなるポリフューズ１１０が、素子分離酸化膜１１２上に形成された構造を示した。配線１１５は、ポリフューズ１１０及びソース・ドレイン領域１１６に接続されている。なお、ポリフューズに関しては、例えば特開昭６１−１１０４４７号公報に記載されている。
【００１４】
この様なポリフューズ１１０を、図中のＬで示す様に、レーザー光の照射により溶断する場合も、水平型フューズの場合と同様に熱が拡散するため、切断不良が発生する場合があった。
【００１５】
特に図１４の場合、特開昭６１−１１０４４７号公報と同様に、ポリフューズ１１０が、配線１１５と同一材よりなる埋め込み部を介して配線１１５に接続されているため、熱が拡散し易く切断不良が発生し易い。
【００１６】
以上の様な状況に鑑み、本発明においては、フューズおよび配線を伝わる熱の散逸を抑制し、レーザー光の照射部位における蓄熱を図り、フューズの十分な切断性を実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によれば、第１配線と第２配線とを接続するフューズと、該第１配線の該フューズと接続されていない部位で該第１配線と第３配線とを接続する第１低熱伝導部と、該第２配線の該フューズと接続されていない部位で該第２配線と第４配線とを接続する第２低熱伝導部とを含んでなり、該第１低熱伝導部は、該第１配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料よりなり、該第２低熱伝導部は、該第２配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料よりなることを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１８】
更に、第１配線の一端と第２配線の一端とを接続するフューズをレーザー光を用いて切断する方法であって、前記第１配線の他端に前記第１配線よりも熱伝導率の低い第１低熱伝導部を接続し、前記第２配線の他端に前記第２配線よりも熱伝導率の低い第２低熱伝導部を接続して、前記レーザー光の照射部位に発生した熱が前記低熱伝導部より遠くに拡散することを抑制することを特徴とするフューズの切断方法が提供される。
【００１９】
なお、前記レーザー光は前記フューズに照射される。
【００２０】
または、前記フューズが層間絶縁膜を貫通するスルーホールに埋め込まれて形成されており、前記第１配線が該層間絶縁膜の上層に前記フューズを覆うように形成されている場合、
前記レーザー光は、前記第１配線の前記フューズとの接続部位の上層側に照射される。
【００２１】
以上の様にして、レーザー光を照射することによりフューズを切断する場合、レーザー光により供給された熱はフューズ及び第１配線を伝わって散逸する。しかしながら、第１配線は、第１配線より熱伝導率が低い第１低熱伝導部に接続されているため、第１低熱伝導部より遠くに熱が散逸することが抑制される。この結果、レーザー光の照射部位において熱が蓄積され、フューズを十分に切断することができる。
【００２２】
よって、本発明によれば、レーザー光を照射してフューズを溶断することにより、不良セルを冗長セルに確実に置換することができる。また、テストセル等をメモリーセル及びロジックセル等から確実に切断することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１には、フューズ１１及び第１低熱伝導部１３が垂直型の場合について、半導体装置の構造例を平面図（ａ）および断面図（ｂ）として示した。この場合、第１配線１０と第２配線１２とはフューズ１１を介して接続されており、第１配線１０のフューズ１１に接続されていない部位と第３配線１４とは第１低熱伝導部１３を介して接続されている。そして、第１低熱伝導部１３は第１配線１０を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成されている。
【００２４】
より具体的には、図２（ｃ）に示す様な多層配線構造において、層間絶縁膜１６９を貫通して形成されたスルーホールに埋め込み材を充填してなるフューズ１６９と、層間絶縁膜１６７を貫通して形成された他のスルーホールに埋め込み材を充填してなる第１低熱伝導部１７０と、フューズ１６９と第１低熱伝導部１７０とに接続され、層間絶縁膜１６７の上層（または下層）に形成された第１配線１７２と、フューズ１６９に接続され、第１配線１７２とは異なる層に形成された第２配線１６６と、第１低熱伝導部１７０に接続され、第１配線１７２とは異なる層に形成された第３配線１６５とを含む構造の半導体装置で、第１低熱伝導部１７０を第１配線１７２を形成する材料より熱伝導率が低い埋め込み材で作製する。
【００２５】
なお、第２配線１６６はコンタクトプラグ１６４を介してソース・ドレイン領域１６２に接続されており、配線層の下には、ゲート電極１６１、素子分離酸化膜１６０等からなる下地トランジスタが形成されている。
【００２６】
図３（ａ）に示す様に、第１配線１０が層間絶縁膜の上層に形成されており、垂直型のフューズ１１を溶断するには、第１配線（上層配線）１０のフューズ１１との接続部位に上層側からレーザー光Ｌを照射する。
【００２７】
この場合、熱Ｅは上層配線（第１配線）１０を介してフューズ１１に伝えられると同時に、上層配線（第１配線）１０を伝わって図面右方向に散逸する。特に上層配線（第１配線）１０が熱伝導率の大きいＡｌ又はＣｕ等より主になる場合、熱は配線を伝わって急速に散逸する。しかしながら、上層配線（第１配線）１０は第１低熱伝導部１３に接続されているため、熱Ｅが第１低熱伝導部１３を経由し下層配線（第３配線）１４方向に散逸することは抑制される。よって、レーザー光の照射部位近傍において熱が蓄積され、上層配線（第１配線）１０を介してフューズ１１に十分な熱が伝えられる。この結果、図３（ｂ）に示す様に、フューズを実質的に完全に切断できる。
【００２８】
従って、フューズが垂直型で、第１配線が主にＡｌ又はＣｕ等の熱伝導率が高い配線材からなる場合、第１配線に第１低熱伝導部を接続することは特に有効である。
【００２９】
図２には、垂直型フューズ及び垂直型低熱伝導部が配置される半導体装置の製造手順を示した。先ず、シリコン基板上に素子分離酸化膜１６０を形成後、ゲート酸化膜、ゲート電極１６１、ソース・ドレイン領域１６２を形成し、全面を第１層間絶縁膜１６３で被覆して、図２（ａ）に示す構造を得る。なお、必要に応じて、ゲート電極１６１およびソース・ドレイン領域１６２上に、シリサイド層を形成する。
【００３０】
次に、第１層間絶縁膜１６３を貫通してソース・ドレイン領域１６２に達するコンタクトホールを開口し、埋め込み材を充填して、コンタクトプラグ１６４を形成する。その後、全面にＡｌ又はＣｕから主になる金属膜を形成してパターニングを行い、第１配線層に第２配線１６６及び第３配線１６５を形成する。そして、全面を第２層間絶縁膜１６７で被覆し、図２（ｂ）に示す構造を得る。なお、必要に応じて、不図示のバリヤ膜を形成する場合もある。
【００３１】
引続き、第２層間絶縁膜１６７を貫通して第１配線層の配線に達するビアホールを開口し、埋め込み材を充填して、ビアプラグ１６８を形成する。これと同時に、第２配線１６６に達するスルーホール及び第３配線１６５に達するスルーホールを開口し、埋め込み材を充填して、フューズ１６９及び第１低熱伝導部１７０を形成する。その後、全面にＡｌ又はＣｕから主になる金属膜を形成してパターニングを行い、第２配線層に第１配線１７２および配線１７１を形成し、図２（ｃ）に示す構造を得る。なお、必要に応じて、不図示のバリヤ膜を形成する場合もある。
【００３２】
垂直型の第１低熱伝導部１７０を形成するための埋め込み材としては、第１配線１７２の配線材より熱伝導率が低い材料であれば特に制限されない。この様な埋め込み材としては、タングステン、タングステンシリサイド等のＷを含んでなる材料；多結晶シリコン、リン等が高濃度にドープされた多結晶シリコン等の多結晶シリコンを含んでなる材料；チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、白金シリサイド等のシリサイド；Ｍｏを含んでなる材料；Ｃｒを含んでなる材料；Ｖを含んでなる材料；ポリサイド等のこれらの材料の積層体等を例示することができる。
【００３３】
中でも、スルーホール内に埋め込み材を充填して作製される垂直型の低熱伝導部の場合、熱伝導率が低く埋め込み性が良好である等の理由から、タングステン、タングステンシリサイド、タングステンポリサイド等のＷを含んでなる材料が好ましい。
【００３４】
垂直型のフューズ１６９を形成するための埋め込み材は特に制限されないが、タングステン、タングステンシリサイド等のＷを含んでなる材料；多結晶シリコン、リン等が高濃度にドープされた多結晶シリコン等の多結晶シリコンを含んでなる材料；チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、白金シリサイド等のシリサイド；Ｍｏを含んでなる材料；Ｃｒを含んでなる材料；Ｖを含んでなる材料；ポリサイド等のこれらの材料の積層体等；主にＡｌよりなる配線材料；主にＣｕよりなる配線材料等を例示することができる。
【００３５】
中でも、スルーホール内に埋め込み材を充填して作製される垂直型フューズの場合、熱伝導率が低く埋め込み性が良好である等の理由から、タングステン、タングステンシリサイド、タングステンポリサイド等のＷを含んでなる材料が好ましい。
【００３６】
なお、例えば図２（ｃ）において、フューズ１６９及び低熱伝導部１７０を同一材料より作製する場合、フューズ１６９及び低熱伝導部１７０を同一工程で形成できるため生産性に優れる。更に、ビアプラグ１６８も、フューズ１６９及び低熱伝導部１７０と同一材で作製する場合、これらを同時に作製できるため更に生産性に優れる。
【００３７】
以上の様にして製造された半導体装置の垂直型フューズ１６９は、図２（ｃ）に示す様にレーザー光Ｌの照射により、溶断される。この際、熱が主に伝わる第１配線１７２は第１低熱伝導部１７０に接続されているため、熱の散逸を抑制することができる。
【００３８】
なお、レーザー光は、少なくともパシベーション膜（不図示）を介して第１配線１７２に照射される。パシベーション膜の膜厚は、配線が水分等によりコロージョンされることを抑制するために３０ｎｍ以上が好ましく、フューズを確実に溶断する観点から１００ｎｍ以下が好ましい。また、フューズの形成位置に依っては、第１配線より上層の配線および層間絶縁膜を介してレーザー光が照射される場合もある。この様な場合、レーザー光によるフューズの切断効率を向上しレーザー光の照射精度を高めるため、フューズは可能な限り上層に形成されることが好ましい。
【００３９】
図４には、フューズ及び低熱伝導部が垂直型の場合について、第２の構造例を平面図（ａ）および断面図（ｂ）として示した。この場合、第１配線２２と第２配線２４とはフューズ２３を介して接続されており、第１配線２２のフューズ２３に接続されていない部位と第３配線２０とは第１低熱伝導部２１を介して接続されている。加えて、第２配線２４のフューズ２３に接続されていない部位と第４配線２６とは第２低熱伝導部２５により接続されている。そして、第１低熱伝導部２１は第１配線２２を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成されており、加えて、第２低熱伝導部２５は第２配線２４を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成されている。
【００４０】
図４においては、第１配線２２が第１低熱伝導部２１に接続されているのに加え、第２配線２４が第２低熱伝導部２５に接続されており、垂直型フューズ２３が接続する両配線に低熱伝導部が接続されている構造となっている。
【００４１】
この場合、フューズ２３の溶断は、図４（ｂ）の矢印が示す部位にレーザー光Ｌを照射して行われる。この際、熱は第１配線２２を伝わって散逸するのに加え、フューズ２３を経由して第２配線２４を伝わって散逸する。しかしながら、第１配線２２が第１低熱伝導部２１に接続されているのに加え、第２配線２４は第２低熱伝導部２５に接続されているため、これらの低熱伝導部より遠くに熱が散逸することが抑制される。この結果、レーザー光照射部位で熱が蓄積され、フューズ２３を良好に溶断できる。
【００４２】
また、第２低熱伝導部を配置することにより、配線層の構造の自由度を高くすることができる。例えば、配線層に低熱伝導部を配置することにより配線層全体で配線の位置関係が崩れる場合があるが、第２低熱伝導部を配置することにより、配線の位置関係の崩れを是正することができる。具体的には、図１２（ｂ）に示す様に、図面左から見て下層配線１２２がフューズ１２１を介して上層配線１２４に接続され図面右に達する配線構造に対し、図１（ｂ）に示す様に第１低熱伝導部１３を配置することにより、図面左から見て下層配線１２がフューズ１１を介して上層配線１０に接続され、更に第１低熱伝導部１３を介して下層配線１４に接続され図面右に達する配線構造となり、図面の左右における配線の上下関係が第１低熱伝導部の配置により崩れてしまう。これに対し、図４（ｂ）に示す様に、第２低熱伝導部２５を配置することにより、下層配線２４は第２低熱伝導部２５を介して上層配線２６に接続され図面右に達する配線構造となり、図面の左右における配線の上下関係の崩れを是正することができる。
【００４３】
更に、図４において、第３配線２０に接続する第３低熱伝導部、第４配線２６に接続する第４低熱伝導部などの更なる低熱伝導部を配置することもできる。低熱伝導部の数を増加させることにより、熱の散逸をより抑制できるようになり、配線層の構造の自由度を高くすることができる。
【００４４】
なお、フューズが垂直型の場合、図５に示す様に、層間絶縁膜を貫通して形成された複数のスルーホールに埋め込まれた複数の第１プラグ５１を第１配線５０と第２配線５２との間に並列接続して、フューズを形成することもできる。この際、第１プラグ５１のアスペクト比は１以上が好ましく、１．１以上がより好ましく、また、５以下が好ましく、３以下がより好ましい。
【００４５】
この場合、フューズとして、上面積および底面積が小さい第１プラグが複数配置されることとなり、レーザー光Ｌは矢印で示した部位に照射される。
【００４６】
フューズの上面積および底面積が小さい場合、フューズの溶断に必要な熱量が減少するため、より確実な溶断を実現できる。一方、複数のフューズを配置することにより、上面積および底面積を小さくすることに起因する抵抗増加および接続不良等を抑制できる。
【００４７】
また、低熱伝導部が垂直型の場合、図５に示す様に、層間絶縁膜を貫通して形成された複数のスルーホールに埋め込まれた複数の第２プラグ５３を第１配線５０と第３配線５４との間に並列接続して、低熱伝導部を形成することもできる。この際、第２プラグ５３のアスペクト比は１以上が好ましく、１．１以上がより好ましく、また、５以下が好ましく、３以下がより好ましい。
【００４８】
この場合、低熱伝導部として、上面積および底面積が小さい第２プラグが複数配置されることとなる。
【００４９】
低熱伝導部の上面積および底面積が小さい場合、熱が通過する経路の断面積が減少するため、熱の散逸をより抑制できる。一方、複数の低熱伝導部を配置することにより、上面積および底面積を小さくすることに起因する抵抗増加および接続不良等を抑制できる。
【００５０】
図６には、フューズ及び低熱伝導部が垂直型の場合について、第３の構造例を平面図（ａ）および断面図（ｂ）として示した。この場合、第１配線３１と第２配線３２とはフューズ３６を介して接続されており、第１配線３１のフューズ３６に接続されていない部位と第３配線３３とが第１低熱伝導部３５を介して接続されている。加えて、第１配線３１のフューズ３６および第１低熱伝導部３５に接続されていない部位と第５配線３４とが第３低熱伝導部３７を介して接続されている。そして、第１低熱伝導部３５は第１配線３１を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成され、加えて、第３低熱伝導部３７は第１配線３１を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成されている。
【００５１】
図６においては、平面図（ａ）に示す様に、第１配線３１及び第２配線３２は交差している。そして、第１配線３１の一端には第１低熱伝導部３５が接続されているのに加え、他端には第３低熱伝導部３７が接続されており、レーザー光Ｌによる熱が主に伝わる第１配線３１の両端に低熱伝導部が接続されている。
【００５２】
フューズ３６の溶断は、図６（ｂ）の矢印が示す部位にレーザー光Ｌを照射して行われる。この際、熱は第１配線３１を伝わって両端部方向に散逸する。しかしながら、第１配線３１の両端は第１低熱伝導部３５及び第３低熱伝導部３７に接続されているため、これらの低熱伝導部より遠くに熱が散逸することが抑制される。この結果、レーザー光照射部位で熱が蓄積され、フューズ３６を良好に溶断できる。
【００５３】
図７には、フューズ及び低熱伝導部が水平型の場合について、半導体装置の構造例を平面図（ａ）および断面図（ｂ）として示した。この場合、第１配線４１と第２配線４２とはフューズ４５を介して接続され、第１配線４１のフューズ４５に接続されていない部位と第３配線４３とは第１低熱伝導部４６を介して接続されている。加えて、第２配線４２のフューズ４５に接続されていない部位と第４配線４４とは第２低熱伝導部４７を介して接続されている。そして、第１低熱伝導部４６は第１配線４１を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成され、加えて、第２低熱伝導部４７は第２配線４２を形成する材料より熱伝導率が低い材料で形成される。
【００５４】
図７においては、第１配線４１が第１低熱伝導部４６に接続されているのに加え、第２配線４２が第２低熱伝導部４７に接続されており、水平型フューズ４５が接続する両配線に低熱伝導部が接続されている構造となっている。
【００５５】
この場合、図７（ｂ）の矢印が示す様に、レーザー光Ｌはフューズ４５に照射される。この際、熱はフューズ４５を伝わって両端方向に散逸し、更に第１配線４１及び第２配線４２を伝わって散逸する。
【００５６】
しかしながら、第１配線４１は第１低熱伝導部４６に接続されており、第２配線４２は第２低熱伝導部４７に接続されているため、これらの低熱伝導部より遠くに熱が散逸することが抑制される。この結果、レーザー光照射部位で熱が蓄積され、フューズ４５を良好に溶断できる。
【００５７】
更に、図７において、第３配線４３に接続する第３低熱伝導部、第４配線４４に接続する第４低熱伝導部などの更なる低熱伝導部を配置することもできる。低熱伝導部の数を増加させることにより、熱の散逸をより抑制できるようになり、配線層の構造の自由度を大きくすることができる。
【００５８】
なお、図７においては、フューズが接続する両配線に低熱伝導部が接続されているが、一方のみの配線に低熱伝導部を接続する場合もある。この場合、熱の散逸を抑制する効果は低減するものの、低熱伝導部を形成するに必要な空間を低減することがきる。
【００５９】
また、図８に示す様に、フューズ４５と低熱伝導部４６及び４７とを配線層の上層に形成することもできる。
【００６０】
図９（ｃ）には、水平型フューズ及び水平型低熱伝導部のより具体的な例を示した。即ち、図９（ｃ）に示す様な多層配線構造において、層間絶縁膜２６７に形成された凹部（または層間絶縁膜２６７を貫通して開溝された溝）内に埋め込み材を充填してなるフューズ２７２と、層間絶縁膜２６７に形成された他の凹部（または該層間絶縁膜２６７を貫通して開溝された他の溝）内に埋め込み材を充填してなる第１低熱伝導部２７０と、層間絶縁膜２６７の上層（または下層）に形成された第１配線２７１、第２配線２７３及び第３配線２６９とを含む構造の半導体装置で、フューズ２７２の一端は第１配線２７１に他端は第２配線２７３に、それぞれ接続されており、第１低熱伝導部２７０の一端は第１配線２７１の他端に接続されており第１低熱伝導部２７０の他端は第３配線２６９に接続されており、第１低熱伝導部２７０の埋め込み材は第１配線２７１を形成する材料より熱伝導率が低い埋め込み材で作製する。
【００６１】
なお、第３配線２６９はビアプラグ２６８を介して第１配線層の配線２６５に接続されており、配線層の下には、ゲート電極２６１、ソース・ドレイン領域２６２、素子分離酸化膜２６０等からなる下地トランジスタが形成されている。第１配線層の配線２６５は、コンタクトプラグ２６４を介してソース・ドレイン領域２６２に接続されている。
【００６２】
以上の様な水平型のフューズを溶断するには、図１０（ａ）に示す様に、レーザー光Ｌを上層側からフューズ４５に照射する。この場合、熱Ｅはフューズ４５を経由して、第１配線４１及び第２配線４２を伝わって図面の左右方向に散逸する。
【００６３】
特に、半導体装置の微細化のために水平型フューズの長さが短くなると、フューズに照射したレーザーによる熱がフューズだけに留まらず配線を伝わって拡散するため、切断不良が発生し易い。また、配線が熱伝導率の大きいＡｌ又はＣｕ等より主になる場合、熱は急速に散逸する。
【００６４】
しかしながら、第１配線４１は第１低熱伝導部４６に接続されているため、熱Ｅが第１低熱伝導部４６を経由し第３配線４３方向に散逸することは抑制される。また、第２配線４２は第２低熱伝導部４７に接続されているため、熱Ｅが第２低熱伝導部４７を経由し第４配線４４方向に散逸することは抑制される。よって、レーザー光の照射部位近傍において熱が蓄積され、図１０（ｂ）に示す様に、フューズを実質的に完全に切断できる。
【００６５】
図９には、水平型フューズ及び水平型低熱伝導部が配置される半導体装置の製造手順を示した。先ず、シリコン基板上に素子分離酸化膜２６０を形成後、ゲート酸化膜、ゲート電極２６１、ソース・ドレイン領域２６２を形成し、全面を第１層間絶縁膜２６３で被覆して、図９（ａ）に示す構造を得る。なお、必要に応じて、ゲート電極２６１およびソース・ドレイン領域２６２上に、シリサイド層を形成する。
【００６６】
次に、第１層間絶縁膜２６３を貫通してソース・ドレイン領域２６２に達するコンタクトホールを開口し、埋め込み材を充填して、コンタクトプラグ２６４を形成する。その後、全面にＡｌ又はＣｕから主になる金属膜を形成してパターニングを行い、第１配線層に配線２６５を形成する。そして、全面を第２層間絶縁膜２６７で被覆し、図９（ｂ）に示す構造を得る。なお、必要に応じて、不図示のバリヤ膜を形成する場合もある。
【００６７】
引続き、第２層間絶縁膜２６７を貫通して配線２６５に達するビアホールを開口し、埋め込み材を充填して、ビアプラグ２６８を形成する。また、第２層間絶縁膜２６７に複数の凹部を形成し、埋め込み材を充填して、フューズ２７２、第１低熱伝導部２７０及び第２低熱伝導部２７４を形成する。その後、全面にＡｌ又はＣｕから主になる金属膜を形成してパターニングを行い、第１配線２７１、第２配線２７３、第３配線２６９および第４配線２７５を形成し、図９（ｃ）に示す構造を得る。なお、必要に応じて、不図示のバリヤ膜を形成する場合もある。
【００６８】
水平型の低熱伝導部２７０を形成するための埋め込み材としては、第１配線２７１の配線材より熱伝導率が低い材料であれば特に制限されない。この様な埋め込み材としては、タングステン、タングステンシリサイド等のＷを含んでなる材料；多結晶シリコン、リン等が高濃度にドープされた多結晶シリコン等の多結晶シリコンを含んでなる材料；チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、白金シリサイド等のシリサイド；Ｍｏを含んでなる材料；Ｃｒを含んでなる材料；Ｖを含んでなる材料；ポリサイド等のこれらの材料の積層体等を例示することができる。
【００６９】
中でも、層間絶縁膜に形成された凹部内に埋め込み材を充填して作製される水平型の低熱伝導部の場合、熱伝導率が低く埋め込み性が良好である等の理由から、タングステン、タングステンシリサイド、タングステンポリサイド等のＷを含んでなる材料が好ましい。
【００７０】
また、熱伝導率が低い等の理由から、多結晶シリコン、リン等が高濃度にドープされた多結晶シリコン等の多結晶シリコンを含んでなる材料が好ましい。
【００７１】
水平型のフューズ２７２を形成するための埋め込み材は特に制限されないが、タングステン、タングステンシリサイド等のＷを含んでなる材料；多結晶シリコン、リン等が高濃度にドープされた多結晶シリコン等の多結晶シリコンを含んでなる材料；チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、白金シリサイド等のシリサイド；Ｍｏを含んでなる材料；Ｃｒを含んでなる材料；Ｖを含んでなる材料；ポリサイド等のこれらの材料の積層体等；主にＡｌよりなる配線材料；主にＣｕよりなる配線材料等を例示することができる。
【００７２】
中でも、層間絶縁膜に形成された凹部内に埋め込み材を充填して作製される水平型フューズの場合、熱伝導率が低く埋め込み性が良好である等の理由から、タングステン、タングステンシリサイド、タングステンポリサイド等のＷを含んでなる材料が好ましい。
【００７３】
また、熱伝導率が低い等の理由から、多結晶シリコン、リン等が高濃度にドープされた多結晶シリコン等の多結晶シリコンを含んでなる材料が好ましい。
【００７４】
なお、例えば図９（ｃ）において、フューズ２７２及び低熱伝導部２７０を同一材料より作製する場合、フューズ２７２及び低熱伝導部２７０を同一工程で形成できるため生産性に優れる。更に、ビアプラグ２６８も、フューズ２７２及び低熱伝導部２７０と同一材で作製する場合、これらを同時に作製できるため更に生産性に優れる。
【００７５】
以上の様にして製造された半導体装置の水平型フューズ２７２は、図９（ｃ）に示す様にレーザー光Ｌが照射され、溶断される。この際、熱は水平型フューズ２７２を経由して、水平型フューズ２７２の両端に接続される第１配線２７１及び第２配線２７３を伝わって拡散するが、フューズの両端に接続される配線は低熱伝導部に接続されているため、熱の散逸を抑制することができる。
【００７６】
なお、レーザー光は、少なくとも不図示のパシベーション膜を介してフューズ２７２に照射される。パシベーション膜の膜厚は、配線が水分等によりコロージョンされることを抑制するために３０ｎｍ以上が好ましく、フューズを確実に溶断する観点から１００ｎｍ以下が好ましい。また、フューズの形成位置に依っては、フューズより上層の配線および層間絶縁膜を介してレーザー光が照射される場合もある。何れの場合も、レーザー光によるフューズの切断効率を向上しレーザー光の照射精度を高めるため、フューズは可能な限り上層に形成されることが好ましい。
【００７７】
以上では、垂直および水平型のフューズが主に上層配線層に形成されている場合を説明してきたが、図１１には、ゲート電極５１１及びソース・ドレイン領域５１９を含んでなる下地トランジスタ層上で多結晶シリコン層に、ポリフューズが形成されている場合を示した。
【００７８】
この場合、素子分離酸化膜５１２上に形成され多結晶シリコンを含んでなるフューズ５１０、第１低熱伝導部５１５及び第２低熱伝導部５１８と、第１配線層に形成された第１配線５１６及び第２配線５１７とを含んでなり、フューズ５１０は第１コンタクトプラグ５１４ａにより第１配線５１６に接続され、フューズ５１０は第２コンタクトプラグ５１４ｂにより第２配線５１７に接続さており、第１配線５１６は第３コンタクトプラグ５１４ｃにより第１低熱伝導部５１５に接続され、第２配線５１７は第４コンタクトプラグ５１４ｄにより第２低熱伝導部５１８に接続されており、第１低熱伝導部５１５は第１配線５１６より熱伝導率の低い材料で形成され、第２低熱伝導部５１８は第２配線５１７より熱伝導率の低い材料で形成されている。
【００７９】
ポリフューズ５１０、第１低熱伝導部５１５及び第２低熱伝導部５１８は、多結晶シリコン層上にシリサイド層が形成されたポリサイドであり、素子分離酸化膜５１２上に形成されている。これらのフューズ及び低熱伝導部は、ゲート電極５１１と同時に作製できる。なお、多結晶シリコンには、高濃度のリン等がにドープされても良い。また、シリサイドとしては、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、コバルトシリサイド、モリブデンシリサイド、タンタルシリサイド、白金シリサイド等が使用される。
【００８０】
この場合、多結晶シリコンは熱伝導率が低いため、熱の散逸抑制効果が高い。また、フューズ及び低熱伝導部はゲート電極と同時に作製できるため、生産性に優れている。
【００８１】
ポリフューズ５１０の溶断は、レーザー光Ｌをポリフューズ５１０に上層側から照射して行われる。レーザー光Ｌによる熱は、ポリフューズ５１０及びコンタクトプラグ５１４を経由して、第１配線５１６及び第２配線５１７を伝わり拡散するが、第１低熱伝導部５１５および第２低熱伝導部５１８より遠くに散逸することは抑制される。この結果、レーザー光照射部位で熱が蓄積され、ポリフューズ５１０を良好に溶断できる。
【００８２】
以上では、種々の構造において低熱伝導部の様態を説明してきたが、回路上においては、これらの低熱伝導部はダミーのフューズであることが好ましい。この様な回路構成を採用することにより、熱の散逸量が多くフューズのみならず低熱伝導部が溶断されたとしても、不具合が発生しないからである。
【００８３】
また、本発明は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性メモリー；マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨメモリー等の不揮発性メモリー；ロジック等の各種セルが配置される半導体装置において適用可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上に説明した様に、第１配線と第２配線とを接続するフューズと、第１配線のフューズに接続されていない部位と第３配線とを接続する第１低熱伝導部とを含んでなる半導体装置で、第１配線を形成する材料より熱伝導率が低い材料を用いて第１低熱伝導部を作製することにより、レーザー光を照射してフューズを溶断する際に、フューズおよび配線を伝わる熱の散逸を抑制し、フューズの十分な切断を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置を説明するための模式的平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３】本発明の半導体装置を説明するための模式的断面図である。
【図４】本発明の半導体装置を説明するための模式的平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図５】本発明の半導体装置を説明するための模式的平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の半導体装置を説明するための模式的平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図７】本発明の半導体装置を説明するための模式的平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の半導体装置を説明するための模式的平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置を説明するための模式的断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置を説明するための模式的断面図である。
【図１２】従来の半導体装置を説明するための模式的断面図である。
【図１３】従来の半導体装置を説明するための模式的断面図である。
【図１４】従来の半導体装置を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
１０  第１配線
１１  フューズ
１２  第２配線
１３  第１低熱伝導部
１４  第３配線
２０  第３配線
２１  第１低熱伝導部
２２  第１配線
２３  フューズ
２４  第２配線
２５  第２低熱伝導部
２６  第４配線
３１  第１配線
３２  第２配線
３３  第３配線
３４  第５配線
３５  第１低熱伝導部
３６  フューズ
３７  第３低熱伝導部
４１  第１配線
４２  第２配線
４３  第３配線
４４  第４配線
４５  フューズ
４６  第１低熱伝導部
４７  第２低熱伝導部
５０  第１配線
５１  第１プラグ
５２  第２配線
５３  第２プラグ
５４  第３配線
１１０  フューズ
１１２  素子分離酸化膜
１１５  配線
１１６  ソース・ドレイン領域
１１７  第１配線層
１１８  第２配線層
１１９  第３配線層
１２０  フューズ
１２１  フューズ
１２２  配線
１２３  フューズ残り
１２４  配線
１６０  素子分離酸化膜
１６１  ゲート電極
１６２  ソース・ドレイン領域
１６３  第１層間絶縁膜
１６４  コンタクトプラグ
１６５  第３配線
１６６  第２配線
１６７  第２層間絶縁膜
１６８  ビアプラグ
１６９  フューズ
１７０  第１低熱伝導部
１７１  配線
１７２  第１配線
２６０  素子分離酸化膜
２６１  ゲート電極
２６２  ソース・ドレイン領域
２６３  第１層間絶縁膜
２６４  コンタクトプラグ
２６５  配線
２６７  第２層間絶縁膜
２６８  ビアプラグ
２６９  第３配線
２７０  第１低熱伝導部
２７１  第１配線
２７２  フューズ
２７３  第２配線
２７４  第２低熱伝導部
２７５  第４配線
５１０  フューズ
５１１  ゲート電極
５１２  素子分離酸化膜
５１４ａ  コンタクトプラグ
５１４ｂ  コンタクトプラグ
５１４ｃ  コンタクトプラグ
５１４ｄ  コンタクトプラグ
５１５  第１低熱伝導部
５１６  第１配線
５１７  第２配線
５１８  第２低熱伝導部
５１９  ソース・ドレイン領域
Ｅ  熱
Ｌ  レーザー光
【図１】
0004813687.tif 000002
【図２】
0004813687.tif 000003
【図３】
0004813687.tif 000004
【図４】
0004813687.tif 000005
【図５】
0004813687.tif 000006
【図６】
0004813687.tif 000007
【図７】
0004813687.tif 000008
【図８】
0004813687.tif 000009
【図９】
0004813687.tif 000010
【図１０】
0004813687.tif 000011
【図１１】
0004813687.tif 000012
【図１２】
0004813687.tif 000013
【図１３】
0004813687.tif 000014
【図１４】
0004813687.tif 000015