(57)【要約】  【課題】低電圧、低電流で導電性フィラメントを形成することができる良好なプログラミング特性、および高信頼性を有するアンチヒューズ素子、およびその製造方法、ならびにその書き込み方法を提供する。  【解決手段】本発明のアンチヒューズ素子は、半導体基板上の半導体層と、半導体層を覆う絶縁膜に形成されたコンタクト孔と、コンタクト孔の底面において半導体層に接触するバリアメタル層と、バリアメタル層上に積層された配線金属層とを有し、配線金属層の金属を半導体層に侵入させて書き込みを行うもので、コンタクト孔の底面の一部分において配線金属層が除去され、かつ、当該部分のバリアメタル層が除去されるか、もしくは、底面の他の部分に比較して薄くされている。【選択図】図１
2005228920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の半導体層と、該半導体層を覆う絶縁膜に形成されたコンタクト孔と、該コンタクト孔の底面において前記半導体層に接触するバリアメタル層と、該バリアメタル層上に積層された配線金属層とを有し、前記配線金属層の金属を前記半導体層に侵入させて書き込みを行うアンチヒューズ素子であって、
前記コンタクト孔の底面の一部分において前記配線金属層が除去され、かつ、当該部分の前記バリアメタル層が除去されるか、もしくは、前記底面の他の部分に比較して薄くされていることを特徴とするアンチヒューズ素子。
【請求項２】
前記バリアメタル層は、前記コンタクト孔の底面において、第１導電型の前記半導体層の表面層に形成された第１の深さを有する第２導電型の拡散層に接触しており、
前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記バリアメタル層が除去され、さらに、前記拡散層の表面層が前記第１の深さよりも浅い深さまで除去されていることを特徴とする請求項１に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項３】
半導体基板上の半導体層に配線金属層の金属を侵入させることによって書き込みを行うアンチヒューズ素子の製造方法であって、
前記半導体層を覆う絶縁膜にコンタクト孔を形成し、その底面に前記半導体層を露出し、
少なくとも前記コンタクト孔の底面に露出した前記半導体層上にバリアメタル層を形成し、該バリアメタル層上に配線金属層を形成し、
前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記配線金属層を除去し、さらに、前記バリアメタル層の少なくとも一部を除去する工程を含むことを特徴とするアンチヒューズ素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体層の、前記コンタクト孔の底面に対応する部分には、第１導電型の前記半導体層の表面層に第１の深さを有する第２導電型の拡散層が形成されており、
前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記バリアメタル層を除去し、さらに前記拡散層の表面層を前記第１の深さよりも浅い深さまで除去することを特徴とする請求項３記載のアンチヒューズ素子の製造方法。
【請求項５】
前記バリアメタル層および配線金属層の形成において、前記絶縁膜表面上にも該バリアメタル層および配線金属層を形成し、
前記コンタクト孔底面の一部分において前記配線金属膜およびバリアメタル層を除去すると同時に、前記絶縁膜表面上の前記配線層およびバリアメタル層をパターニングして所要の配線パターンを形成することを特徴とする請求項３または４記載のアンチヒューズ素子の製造方法。
【請求項６】
半導体基板上の半導体層と、該半導体層を覆う絶縁膜に形成されたコンタクト孔と、該コンタクト孔の底面において前記半導体層に接触するバリアメタル層と、該バリアメタル層上に積層された配線金属層とを有し、かつ、前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記配線金属層が除去され、かつ、当該部分の前記バリアメタル層が除去されるか、もしくは、前記底面の他の部分に比較して薄くされたアンチヒューズ素子の書き込み方法であって、
前記配線金属層を介して前記半導体層に電流を印加することにより、前記配線金属層の金属を、前記バリアメタル層が除去されるかもしくは薄くされた前記コンタクト孔底面の一部分から前記半導体層内に侵入させることを特徴とするアンチヒューズ素子の書き込み方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置で用いられるアンチヒューズ素子、およびその製造方法、ならびにその書き込み方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンチヒューズ素子は、非プログラム状態では絶縁もしくは高抵抗性を示し、プログラム状態では低抵抗化して導通状態となる、電気的にプログラム可能な素子である。一般的なヒューズ素子が所定電流を流すことで遮断状態となるのに対し、アンチヒューズ素子は、所定電圧を印加することで導通状態となることからこのように呼ばれており、近年、ＦＰＧＡなどの半導体装置で利用されている。
【０００３】
従来より、アンチヒューズ素子として、高濃度半導体基板とドープドポリシリコン、ドープドポリシリコンとＡｌ（アルミ）配線、Ａｌ配線とＡｌ配線などの導体電極間に、絶縁膜あるいはアンドープポリシリコン、アモルファスシリコン、シリコンナイトライドなどの高抵抗半導体膜を挟んだ構成のものが知られている。また、基板に水平な方向にアンチヒューズ素子を形成する例として、ＭＯＳＦＥＴ型、ＰＮダイオード型などが提案されている。このほかに、本出願人が特願２００３−３６８４７号に記載したＬＯＣＯＳ分離型アンチヒューズ素子も提案されている。
【０００４】
例えば、ＬＯＣＯＳ分離型のアンチヒューズ素子は、図３（ａ）および（ｂ）に、その一例のレイアウト断面図および上面図を示すように、ＬＯＣＯＳ酸化膜１４によって分離された２つのアクティブ領域１６内に拡散層２０を形成し、その上に第１層間絶縁膜２２を形成し、拡散層２０上の第１層間絶縁膜２２にコンタクト孔２４を開口し、このコンタクト孔２４内に薄いＴｉＮ（チタンナイトライド）／Ｔｉ（チタン）からなるバリアメタル層２６を介してＡｌ配線３０を接続し、その表面全面にＰ（プラズマ）−ＴＥＯＳ膜３２を形成した構造のものである。なお、コンタクト孔２４の側壁には、後述するＷ（タングステン）サイドウォール２８が形成されている。
【０００５】
ＬＯＣＯＳ分離型のアンチヒューズ素子のプログラム時には、Ａｌ配線３０間に高電圧を印加して薄いＴｉＮ／Ｔｉからなるバリアメタル層２６を破壊し、Ｓｉ（シリコン）基板１２内にＡｌを侵入させることによって、拡散層２０間のＬＯＣＯＳ酸化膜１４下に導電性フィラメントを形成する。
【０００６】
ところで、製造プロセスの微細化が進むにつれて、コンタクト孔内への配線材料の埋め込み性を改善するために、コンタクト孔内にＴｉＮ／Ｔｉからなるバリアメタル層（密着層の役割も果たす）を被覆し、このバリアメタル層が被覆されたコンタクト孔内にＷを堆積し、これをエッチバックしてコンタクト孔内にＷプラグを埋め込み、このＷプラグにＡｌ配線を接続する方式が一般的に採用されている。
【０００７】
しかし、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔内にＷプラグが埋め込まれていると、Ａｌ配線材料がコンタクト孔内に存在しないため、高電圧を印加してもＡｌをＳｉ基板内に侵入させることができない。
【０００８】
このため、ＭＯＳＦＥＴなどの通常の素子用のコンタクト孔よりも、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔の径を大きく開口する手法が採用されている。上記図３の例でも、この方式が採用されている。これにより、Ｗエッチバックによって、通常の素子用のコンタクト孔内にはＷプラグが埋め込まれ、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔内では、図３に示すように、その側壁にＷサイドウォールが形成され、その底面中央部には下地のバリアメタル層の表面が露出される。
【０００９】
通常、アンチヒューズ素子のプログラム時に高電圧を印加した時に破れやすい部分はバリアメタル層のコンタクト孔底面の周辺部である。しかし、上記方法により、コンタクト孔の底面中央部でＡｌ配線とバリアメタル層とを接触させる場合、コンタクト孔底面の周辺部にはＷサイドウォールが形成されている。このため、高電圧を印加しても、この部分でバリアメタル層を破壊することはできない。従って、プログラム時の印加電圧はコンタクト孔底面の平坦部分のバリアメタル層を破壊するだけの高電圧、高電流が必要となる。
【００１０】
アンチヒューズ素子において、通常の素子用のコンタクト孔よりも、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔の径を大きく開口することは、例えば特許文献１，２などにも記載されている。
【００１１】
特許文献１では、ツエナーザップダイオード（アンチヒューズ素子）用のコンタクト孔を、他の素子用のコンタクト孔よりも大きく形成しておき、他の素子用のコンタクト孔が完全に埋め込まれる一方で、アンチヒューズ用のコンタクト孔は埋め込まれない程度の膜厚にＷ膜を堆積する。このＷ膜をエッチバックして、他の素子用のコンタクト孔にＷプラグを形成するとともに、ツエナーザップダイオードのコンタクト孔内では、中央部でＷ膜および密着層も除去してＳｉ基板表面を露出させる。この後、Ａｌ合金膜を堆積して、ツエナーザップダイオードの拡散領域にＡｌ合金電極が直接接触する電極を形成する。
【００１２】
また、特許文献２は、ゲート酸化膜を破壊する方式のアンチヒューズ素子の多結晶シリコン電極へのコンタクト形成に関するもので、通常のコンタクトよりも大きなコンタクト孔を開口し、下地膜（ＴｉＮ）を形成し、Ｗ膜を堆積した後、Ｗ膜をＴｉＮまでエッチバックすることにより、通常のコンタクト孔にはＷプラグを形成するとともに、多結晶シリコン電極へのコンタクト孔からは側壁部を除いてＷを除去してＴｉＮ膜を露出し、アルミ配線を形成する。
【００１３】
しかし、特許文献１の技術には、拡散領域とＡｌ電極との反応が発生するという問題がある。すなわち、Ｓｉを含んでいないＡｌＣｕ合金がＳｉ基板表面の拡散層に接触すると、製造プロセス中の熱工程によって反応が起き、初期歩留まりの低下（製造プロセス終了時に既に、導通状態になる素子が発生する。）を招く恐れがある。
【００１４】
また、特許文献２では、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔の底面の密着層を除去しないため、上記と同様、プログラム時の印加電圧は、コンタクト孔底面の密着層を破壊するだけの高電圧、高電流が必要となる。
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−３４０７５０号公報
【特許文献２】米国特許第６，４４０，７８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、低電圧、低電流で導電性フィラメントを形成することができる良好なプログラミング特性、および高信頼性を有するアンチヒューズ素子、およびその製造方法、ならびにその書き込み方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板上の半導体層と、該半導体層を覆う絶縁膜に形成されたコンタクト孔と、該コンタクト孔の底面において前記半導体層に接触するバリアメタル層と、該バリアメタル層上に積層された配線金属層とを有し、前記配線金属層の金属を前記半導体層に侵入させて書き込みを行うアンチヒューズ素子であって、
前記コンタクト孔の底面の一部分において前記配線金属層が除去され、かつ、当該部分の前記バリアメタル層が除去されるか、もしくは、前記底面の他の部分に比較して薄くされていることを特徴とするアンチヒューズ素子を提供するものである。
【００１８】
ここで、前記アンチヒューズ素子は、第１導電型の前記半導体層の表面層内に絶縁物が埋め込まれた分離領域と、前記半導体層の表面の、前記分離領域の両側の部分に形成された第２導電型の拡散層とからなり、
前記バリアメタル層は、前記コンタクト孔の底面において前記第２導電型の拡散層に接触しているのが好ましい。
【００１９】
また、前記バリアメタル層は、前記コンタクト孔の底面において、第１導電型の前記半導体層の表面層に形成された第１の深さを有する第２導電型の拡散層に接触しており、
前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記バリアメタル層が除去され、さらに、前記拡散層の表面層が前記第１の深さよりも浅い深さまで除去されているのが好ましい。
【００２０】
また、前記半導体層がシリコン層であり、前記配線金属層が実質的にシリコンを含まないアルミニウム合金層であるのが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、半導体基板上の半導体層に配線金属層の金属を侵入させることによって書き込みを行うアンチヒューズ素子の製造方法であって、
前記半導体層を覆う絶縁膜にコンタクト孔を形成し、その底面に前記半導体層を露出し、
少なくとも前記コンタクト孔の底面に露出した前記半導体層上にバリアメタル層を形成し、該バリアメタル層上に配線金属層を形成し、
前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記配線金属層を除去し、さらに、前記バリアメタル層の少なくとも一部を除去する工程を含むことを特徴とするアンチヒューズ素子の製造方法を提供する。
【００２２】
ここで、前記半導体層の、前記コンタクト孔の底面に対応する部分には、第１導電型の前記半導体層の表面層に第１の深さを有する第２導電型の拡散層が形成されており、
前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記バリアメタル層を除去し、さらに前記拡散層の表面層を前記第１の深さよりも浅い深さまで除去するのが好ましい。
【００２３】
また、前記バリアメタル層および配線金属層の形成において、前記絶縁膜表面上にも該バリアメタル層および配線金属層を形成し、
前記コンタクト孔底面の一部分において前記配線金属膜およびバリアメタル層を除去すると同時に、前記絶縁膜表面上の前記配線層およびバリアメタル層をパターニングして所要の配線パターンを形成するのが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、半導体基板上の半導体層と、該半導体層を覆う絶縁膜に形成されたコンタクト孔と、該コンタクト孔の底面において前記半導体層に接触するバリアメタル層と、該バリアメタル層上に積層された配線金属層とを有し、かつ、前記コンタクト孔の底面の一部分において、前記配線金属層が除去され、かつ、当該部分の前記バリアメタル層が除去されるか、もしくは、前記底面の他の部分に比較して薄くされたアンチヒューズ素子の書き込み方法であって、
前記配線金属層を介して前記半導体層に電流を印加することにより、前記配線金属層の金属を、前記バリアメタル層が除去されるかもしくは薄くされた前記コンタクト孔底面の一部分から前記半導体層内に侵入させることを特徴とするアンチヒューズ素子の書き込み方法を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、コンタクト孔底面のバリアメタル層の一部を除去、もしくは底面の他の部分よりも薄くしておくことで、プログラム時の印加電圧により、バリアメタル層が除去もしくは薄くされた部分から容易に、半導体層内にＡｌが侵入するため、従来よりも低電圧、低電流でプログラムすることができる。また、半導体基板表面にエッチングによるダメージを与えておくことで、プログラム時の電圧印加により、Ａｌが半導体基板内に従来よりも侵入しやすくなる。また、本発明のアンチヒューズ素子では、フィラメントの生成場所が特定されるため、フィラメント形状が安定する。このため高信頼性を期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のアンチヒューズ素子、およびその製造方法、ならびにその書き込み方法を詳細に説明する。
【００２７】
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明のアンチヒューズ素子の一実施形態のレイアウト断面図および上面図である。同図に示すアンチヒューズ素子１０は、半導体装置で用いられるＬＯＣＯＳ分離型のもので、Ｐ型Ｓｉ基板１２の表面層にはＰ型半導体層（Ｐウェル）１８が形成され、その表面層内には、絶縁物であるＬＯＣＯＳ酸化膜１４が埋め込まれている。ＬＯＣＯＳ酸化膜１４によって分離された２つのアクティブ領域１６内の半導体層１８の表面層内には、所定深さのＮ型拡散層２０が形成されている。
【００２８】
分離領域となるＬＯＣＯＳ酸化膜１４上、およびアクティブ領域１６内の拡散層２０上の全面には第１層間絶縁膜２２が被覆されており、拡散層２０上の第１層間絶縁膜２２には、拡散層２０表面が露出するところまで開口された所定寸法のコンタクト孔２４が形成されている。
【００２９】
第１層間絶縁膜２２上、およびコンタクト孔２４内の側壁および底面にはＴｉＮ／Ｔｉからなるバリアメタル層２６が被覆され、バリアメタル層２６が形成されたコンタクト孔２４内の底面周辺部には、Ｗサイドウォール２８が形成されている。Ｗサイドウォール２８は、本実施形態のアンチヒューズ素子１０に必須の要素ではなく、後述するように、ＭＯＳＦＥＴなどの通常の素子用のコンタクト孔内にＷプラグを形成する際同時に形成されるものである。
【００３０】
第１層間絶縁膜２２上のバリアメタル層２６上には、それぞれのコンタクト孔２４に対応したＡｌＣｕ（アルミ銅合金）配線３０が所定の形状に形成されている。こられのＡｌＣｕ配線３０は、それぞれのコンタクト孔２４内の一部にも埋め込まれている。
【００３１】
ここで、図中左側のコンタクト孔２４内部の所定位置から同右側のコンタクト孔２４内部の所定位置までの間の所定範囲の領域において、ＡｌＣｕ配線３０は形成されていない（除去されている）。また、Ｗサイドウォール２８が存在しないコンタクト孔２４内の側壁にはバリアメタル層２６は被覆されていない（除去されている）。また、コンタクト孔２４の底面中央部の一部において、バリアメタル層２６が除去され、さらにその下の拡散層２０の表面層が当該拡散層２０の深さよりも浅い深さまで除去されている。
【００３２】
また、表面全面に、Ｐ−ＴＥＯＳ膜３２が被覆されている。すなわち、Ｐ−ＴＥＯＳ膜３２は、拡散層２０、絶縁膜２２、バリアメタル層２６、Ｗサイドウォール２８、ＡｌＣｕ配線３０の表面全体を被覆するように形成されている。
【００３３】
なお、アンチヒューズ素子を形成する半導体層としてＮ型半導体層（Ｎウェル）を使用することもできる。この場合、アクティブ領域内の半導体層の表面層内にはＰ型拡散層が形成される。また、Ｓｉ基板以外の半導体基板に本発明を適用することも可能である。また、配線金属層の材質はＡｌＣｕ合金に限定されるわけではないが、例えば実質的にシリコンを含まないアルミニウム合金層であるのが好ましい。また、バリアメタル層の材質や構成も上記具体例に限定されない。
【００３４】
また、コンタクト孔の底面の一部においてバリアメタル層を除去することは必須ではなく、コンタクト孔底面のバリアメタル層の一部が、底面の他の部分のバリアメタル層に比較して薄く形成されている状態であってもよい。この場合、拡散層の表面層は除去しない。また、本発明のアンチヒューズ素子は、ＬＯＣＯＳ分離型のものに限定されず、ＰＮダイオード型、ＭＯＳＦＥＴ型、等、従来公知のさまざまな、コンタクト孔底面から半導体層内に配線金属層の金属を侵入させて導電性フィラメントを形成する型式のアンチヒューズ素子に適用可能である。
【００３５】
次に、図２に示す工程断面図を参照しながら、本発明のアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、まず、Ｓｉ基板１２の表面の、アンチヒューズ素子を形成する半導体領域にＰ型不純物を注入してＰウェル１８を形成した後、ＬＯＣＯＳ酸化膜１４を形成してアクティブ領域１６を分離する。そして、分離されたアクティブ領域１６内に、後述するコンタクト孔底面の配線金属層およびバリアメタル層のエッチング時のＳｉ基板１２のエッチング深さを上回る、例えば３０００Å程度の深さまでＮ型不純物を注入してＮ型拡散層２０を形成する。
【００３７】
ここで、アンチヒューズ素子用の拡散層２０と、同一半導体基板１２上に形成されるＭＯＳＦＥＴのソース、ドレイン領域の深さが、アンチヒューズ素子の拡散層２０に必要な深さに足りない場合、両者を同じマスクを使用して同時に形成すると、アンチヒューズ素子においてリーク不良が発生することが危惧される。従って、深さが十分でない場合には、アンチヒューズ素子用の拡散層２０を専用のマスクを使用して別途形成する。これに対し、深さが十分な場合には、両者を同じマスクを使用して同時に形成してもよい。これにより、新たなマスクの追加が不要となる。
【００３８】
続いて、図２（ｂ）に示すように、表面全面に第１層間絶縁膜２２を形成し、拡散層２０上部の第１層間絶縁膜２２にコンタクト孔２４を開口する。続いて、第１層間絶縁膜２２の表面全面およびコンタクト孔２４内部に膜厚３０ｎｍのＴｉ膜と膜厚１００ｎｍのＴｉＮ膜をこの順に形成し、ＴｉＮ／Ｔｉからなるバリアメタル層２６を成膜する。そして、第１層間絶縁膜２２の表面全面およびコンタクト孔２４内部にＷを堆積し、エッチバックする。その後、ＡｌＣｕ膜３１を４０００Å成膜する。
【００３９】
なお、コンタクト孔２４の開口寸法は、少なくともコンタクト孔２４の底面のＷがエッチバックされる大きさであり、例えばＷ膜厚の倍以上の長さ、より具体的には１〜２μｍ以上の大きさとする。さらに、２μｍ程度以上の寸法にすることにより、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔２４底面には、第１層間絶縁膜２２表面上に形成されるバリアメタル層２６およびＡｌＣｕ膜３１と同程度の膜厚のバリアメタル層２６およびＡｌＣｕ膜３１が堆積される。この場合、図２（ｃ）に示す工程において、第１層間絶縁膜２２上およびコンタクト孔２４内部のバリアメタル層２６およびＡｌＣｕ膜３１を同時にエッチングすることが可能となる。
【００４０】
また、Ｗエッチバックにより、ＭＯＳＦＥＴなどの通常の素子用のコンタクト孔内にはＷプラグが埋め込まれるとともに、アンチヒューズ素子用のコンタクト孔２４の底面周辺部にはＷサイドウォール２８が形成される。Ｗサイドウォール２８の形成は、本発明のアンチヒューズ素子の形成に必須の工程ではなく、同一半導体基板１２上に形成される、ＭＯＳＦＥＴなどの通常の素子用のコンタクト孔内へのＷプラグの工程の際同時に行われるものである。
【００４１】
続いて、図２（ｃ）に示すように、第１層間絶縁膜２２表面上のＡｌＣｕ膜３１およびバリアメタル層２６を所定形状にパターニングしてＡｌＣｕ配線３０を形成するとともに、コンタクト孔２４底面の一部分において、ＡｌＣｕ膜３１およびバリアメタル層２６を除去し、拡散層２０の表面を露出させるために、フォトレジストをマスクとして、ＡｌＣｕ膜３１およびＴｉＮ／Ｔｉからなるバリアメタル層２６の一部をエッチング除去する。この時のオーバーエッチング量はＳｉＯ2膜換算で１０００Å程度であり、コンタクト孔２４底面の拡散層２０の表面も２０００Å程度エッチングされる。このように、第１層間絶縁膜２２上のＡｌＣｕ膜３１およびバリアメタル層２６のパターニングと、コンタクト孔２４内の一部分におけるＡｌＣｕ膜３１およびバリアメタル層２６の除去を、同一のマスクを利用して同時に行うことにより、マスクの追加を不要とすることができる。その後、表面全面にＰ−ＴＥＯＳ膜３２を被覆することにより、図２に示すアンチヒューズ素子１０を得る。
【００４２】
このように、バリアメタル層２６の一部を除去しておくことで、プログラム時の印加電圧により、バリアメタル層２６が除去された部分から容易に半導体層１８内にＡｌが侵入するため、従来よりも低電圧、低電流でプログラムすることができる。また、バリアメタル層２６が除去されて露出した部分のＳｉ基板１２表面（半導体層１８の表面層内に形成された拡散層２０の表面）にエッチングによるダメージを与えておくことで、その表面は凹凸状の粗い表面となり、Ｓｉが疎な状態となる。このため、プログラム時の電圧印加により、Ａｌが半導体層１８内にさらに侵入しやすくなる。
【００４３】
例えば、従来構造のＬＯＣＯＳ分離型のアンチヒューズ素子のプログラム時の電圧は１２Ｖ（耐圧は１０Ｖ程度であり、２Ｖはマージンである。）必要である。これに対し、本発明に係る構造のアンチヒューズ素子は、耐圧が７Ｖ程度であるため、プログラム時の電圧を９Ｖ程度まで低くすることができる。また、本発明のアンチヒューズ素子では、フィラメントの生成場所が特定されるため、フィラメント形状が安定する。このため高信頼性を期待できる。
【００４４】
また、拡散層２０間のＬＯＣＯＳ酸化膜１４の幅（図２中左右方向の幅）を調整することにより、どのようなプログラム電圧、電流にも対応することが可能である。すなわち、ＬＯＣＯＳ酸化膜１４の幅を短くすることにより、より低電圧、低電流でプログラムすることができるようになる。なお、既に述べたように、コンタクト孔２４底面のバリアメタル層２６の一部を除去することは必須ではなく、底面の他の部分よりも薄くするだけでも同様の効果を得ることができる。この場合には、第１層間絶縁膜２２上のＡｌＣｕ膜３１およびバリアメタル層２６のパターニングとは別のマスクを利用して、コンタクト孔２４底面の一部分におけるＡｌＣｕ膜３１の除去、および、バリアメタル層２６の薄膜化を行う。
【００４５】
次に、本発明のアンチヒューズ素子の書き込み方法を説明する。
【００４６】
例えば、図１に示す構造のアンチヒューズ素子１０を導通状態にプログラムする場合、ＡｌＣｕ配線３０を介して拡散層２０に所定電圧および所定電流を印加する。これにより、配線金属層のＡｌが、バリアメタル層２６が除去された部分から拡散層２０内に侵入する。この時、拡散層２０の表面層はエッチングダメージを受けているため、さらにＡｌが侵入しやすい状態である。そして、ＬＯＣＯＳ酸化膜１４下の半導体層１８内にＡｌが侵入し、両拡散層２０間を接続する導電性フィラメントが形成され、両拡散層２０間は導通状態となる。
【００４７】
本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のアンチヒューズ素子、およびその製造方法、ならびにその書き込み方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明のアンチヒューズ素子の一実施形態のレイアウト断面図および上面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のアンチヒューズ素子の製造方法の各工程を表す一実施形態のレイアウト断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、従来のアンチヒューズ素子の一例のレイアウト断面図および上面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  アンチヒューズ素子
１２  Ｓｉ基板
１４  ＬＯＣＯＳ酸化膜
１６  アクティブ領域
１８  半導体層
２０  拡散層
２２  第１層間絶縁膜
２４  コンタクト孔
２６  バリアメタル層
２８  Ｗサイドウォール
３０  ＡｌＣｕ配線
３２  Ｐ−ＴＥＯＳ膜
【図１】
2005228920.tif 000003
【図２】
2005228920.tif 000004
【図３】
2005228920.tif 000005