(57)【要約】【課題】ヒューズ構造や電極パッド構造などを備える半導体装置における銅含有金属膜からの銅吹出を抑制する。【解決手段】シリコン基板と、シリコン基板上に設けられているＳｉＯ2膜１３４と、ＳｉＯ2膜１３４中に埋設されているＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂと、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂの上面およびＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂとＳｉＯ2膜１３４との境界領域の上面を覆うＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂと、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂの上面を覆うＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂと、を備える半導体装置を提供する。【選択図】図２
2005268454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第一の絶縁膜と、
前記第一の絶縁膜中に埋設された銅含有金属膜と、
前記銅含有金属膜の上部と前記銅含有金属膜および前記第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う高融点金属含有膜と、
前記高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜と、
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、
前記第二の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記高融点金属含有膜は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含む材料からなることを特徴とする半導体装置。
【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、
前記第二の絶縁膜は、膜厚が０．０１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【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、
前記高融点金属含有膜は、膜厚が０．１μｍ以上０．３μｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【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、
前記第一の絶縁膜上および前記第二の絶縁膜上に設けられた第三の絶縁膜をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置において、
前記第三の絶縁膜は、シリコン窒化物、シリコン酸化物およびシリコン酸化窒化物からなる群から選ばれる一種以上を含む材料からなることを特徴とする半導体装置。
【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、
前記高融点金属含有膜は、ヒューズ配線であり、
前記銅含有金属膜は、ヒューズ電極であることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第一の絶縁膜と、
前記第一の絶縁膜上に設けられた所定のパターンを有する高融点金属含有膜と、
前記高融点金属含有膜の上面に設けられた第二の絶縁膜と、
前記第一の絶縁膜および前記第二の絶縁膜上に設けられた第三の絶縁膜と、
を備え、
前記高融点金属含有膜上における前記第二の絶縁膜の厚さと前記第三の絶縁膜の厚さとの和は、前記第一の絶縁膜上における前記第三の絶縁膜の厚さよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記高融点金属含有膜は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含む材料からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の半導体装置において、
前記第二の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１いずれかに記載の半導体装置において、
前記第三の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた第一の絶縁膜と、
前記第一の絶縁膜上に設けられた所定のパターンを有する高融点金属含有膜と、
前記第一の絶縁膜および前記高融点金属含有膜上に設けられた第二の絶縁膜と、
を備え、
前記高融点金属含有膜上における前記第二の絶縁膜の厚さは、前記第一の絶縁膜上における前記第二の絶縁膜の厚さよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項９乃至１３いずれかに記載の半導体装置において、
前記高融点金属含有膜がアライメントマークを構成することを特徴とするとする半導体装置。
【請求項１５】
半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜に銅含有金属膜を埋設する工程と、
前記第一の絶縁膜の上面および前記銅含有金属膜の上面を覆う高融点金属含有膜を形成する工程と、
前記高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の絶縁膜の上面にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をマスクに用いて、前記第二の絶縁膜と前記高融点金属含有膜とを選択的にエッチングし、前記銅含有金属膜の上部と前記銅含有金属膜および前記第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う形状にパターニングする工程と、
Ｏ2プラズマを用いて、前記レジスト膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜に銅含有金属膜を埋設する工程と、
前記第一の絶縁膜の上面および前記銅含有金属膜の上面を覆う高融点金属含有膜を形成する工程と、
前記高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の絶縁膜の上面にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をマスクに用いて、前記第二の絶縁膜を選択的にエッチングし、Ｏ2プラズマを用いて、前記レジスト膜を除去し、前記第二の絶縁膜をマスクに用いて、前記高融点金属含有膜を選択的にエッチングし、前記第二の絶縁膜と前記高融点金属含有膜とを、前記銅含有金属膜の上部と前記銅含有金属膜および前記第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う形状にパターニングする工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜に銅含有金属膜を埋設する工程と、
前記第一の絶縁膜の上面および前記銅含有金属膜の上面を覆う高融点金属含有膜を形成する工程と、
前記高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程と、
前記第二の絶縁膜の上面にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜をマスクに用いて、前記第二の絶縁膜と前記第二の導電膜とを選択的にエッチングし、前記銅含有金属膜の上部と前記銅含有金属膜および前記第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う形状にパターニングする工程と、
Ｏ2プラズマを用いて、前記レジスト膜を除去する工程と、
前記第二の絶縁膜を除去する工程と、
前記高融点金属含有膜の上面に電極パッドを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電極パッドの上面に半田ボールを形成する工程をさらに備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第二の絶縁膜を形成する工程は、
前記第二の絶縁膜を、プラズマ法またはＣＶＤ法により形成する工程を含むことを特徴とす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】
近年、半導体装置の高集積化を目的として、半導体装置におけるヒューズ構造、配線構造、電極パッド構造などの微細化に関する開発が精力的に行われている。この種の技術として、特許文献１記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、層間絶縁膜中に設けられた凹部に、ヒューズ電極、配線、電極パッドなどを埋め込み、さらにそれらの上部にＴｉＮ膜などを形成してなる構造を備える半導体装置が記載されている。同文献に記載された半導体装置の断面図を図２１に示す。
【０００４】
この半導体装置２１４２においては、層間絶縁膜２１４４に、ヒューズ電極２１４６Ａ，２１４６Ｂ、電極パッド２１４８、配線２１５０Ａ，２１５０Ｂが埋め込まれている。そして、これらの上面には、それぞれＴｉＮ膜などの金属膜２１５２が設けられている。
【０００５】
また、層間絶縁膜２１４４の上面およびこれらの金属膜２１５２の上面には、カバー絶縁膜２１５４、ポリイミド膜２１５８が、この順に積層されている。
【０００６】
ここで、電極パッド２１４８の上部には、カバー絶縁膜２１５４およびポリイミド膜２１５８を貫通する開口部２１５６が設けられている。また、ヒューズ電極２１４６Ａ，２１４６Ｂおよび金属膜２１５２からなるヒューズ構造の上部にも、ポリイミド膜２１５８を貫通する開口部２１５９が設けられている。
【０００７】
特許文献１には、このような構成により、ヒューズ電極、配線、電極パッドなどの間での短絡等を防止し、半導体装置のさらなる微細化を図る旨が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２８４３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【００１０】
ＴｉＮなどからなる金属膜２１５２の下部に設けられるヒューズ電極２１４６Ａ，２１４６Ｂ、電極パッド２１４８、配線２１５０Ａ，２１５０Ｂなどは、一般に、銅含有金属膜などからなる。そして、ＴｉＮなどからなる金属膜２１５２は、上部に設けられたレジスト膜をマスクとして用いてパターニングを行う。このパターニング後に、レジスト膜は、Ｏ2プラズマなどを用いて除去される。
【００１１】
この際、ＴｉＮ膜などからなる金属膜２１５２の上から、レジスト膜のプラズマ剥離の際に、Ｏ2プラズマを照射すると、ＴｉＮ膜などからなる金属膜２１５２のカバレッジの悪いところ（特に、層間絶縁膜と最上層の銅含有金属膜の界面）からＯ2ラジカルが最上層の銅含有金属膜まで浸透し、Ｃｕが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが生じる場合があった。
【００１２】
このため、ヒューズ電極２１４６Ａ，２１４６Ｂ、電極パッド２１４８、配線２１５０Ａ，２１５０Ｂなどを構成する銅含有金属膜同士が近接している場合には、銅含有金属膜同士の短絡が生じる場合があった。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ヒューズ構造や電極パッド構造などを備える半導体装置における銅含有金属膜からの銅吹出を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、半導体基板と、半導体基板上に設けられた第一の絶縁膜と、第一の絶縁膜中に埋設された銅含有金属膜と、銅含有金属膜の上部と銅含有金属膜および第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う高融点金属含有膜と、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜と、を備える半導体装置が提供される。
【００１５】
本発明によれば、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を備えるため、銅含有金属膜中へＯ2ラジカルが侵入して酸化を引き起こすことが抑制されるので、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００１６】
本発明によれば、半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、第一の絶縁膜に銅含有金属膜を埋設する工程と、第一の絶縁膜の上面および銅含有金属膜の上面を覆う高融点金属含有膜を形成する工程と、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程と、第二の絶縁膜の上面にレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクに用いて、第二の絶縁膜と高融点金属含有膜とを選択的にエッチングし、銅含有金属膜の上部と銅含有金属膜および第一の絶縁膜の境界部の上部を覆う形状にパターニングする工程と、Ｏ2プラズマを用いて、レジスト膜を除去する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００１７】
本発明によれば、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程を含むため、銅含有金属膜中へＯ2ラジカルが侵入して酸化を引き起こすことが抑制されるので、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を備えるため、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明により提供される半導体装置において、上記第二の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含む膜であってもよい。この構成によれば、第二の絶縁膜が、Ｏ2プラズマを透過させにくい材料からなる絶縁膜であるため、銅含有金属膜中へＯ2ラジカルが侵入して酸化を引き起こすことが抑制されるので、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００２０】
上記高融点金属含有膜は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含む材料からなる膜であってもよい。この構成によれば、上記高融点金属含有膜を、ヒューズ電極上のヒューズ配線、電極パッド上のバリアメタル膜、配線上のキャップメタル膜として用いることができる。
【００２１】
上記第二の絶縁膜は、膜厚が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下であってもよい。この構成によれば、第二の絶縁膜がＯ2プラズマの透過を抑制できるので、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００２２】
上記高融点金属含有膜は、膜厚が０．１μｍ以上０．３μｍ以下であってもよい。この構成によれば、上記高融点金属含有膜を、ヒューズ電極上のヒューズ配線、電極パッド上のバリアメタル膜、配線上のキャップメタル膜として用いることができる。
【００２３】
本発明により提供される半導体装置は、上記第一の絶縁膜上および上記第二の絶縁膜上に設けられた第三の絶縁膜をさらに備えてもよい。この構成によれば、上記第三の絶縁膜により、半導体装置を保護することができる。
【００２４】
上記第三の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含む膜であってもよい。この構成によれば、上記第三の絶縁膜により、半導体装置をより効果的に保護することができる。
【００２５】
上記高融点金属含有膜は、ヒューズ配線であり、上記銅含有金属膜は、ヒューズ電極であってもよい。この構成によれば、ヒューズ電極からの銅吹き出しを抑制できる。
【００２６】
本発明により提供される半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に設けられた第一の絶縁膜と、第一の絶縁膜上に設けられた所定のパターンを有する高融点金属含有膜と、高融点金属含有膜の上面に設けられた第二の絶縁膜と、第一の絶縁膜および第二の絶縁膜上に設けられた第三の絶縁膜と、を備え、高融点金属含有膜上における第二の絶縁膜の厚さと第三の絶縁膜の厚さとの和は、第一の絶縁膜上における第三の絶縁膜の厚さよりも大きい半導体装置であってもよい。
【００２７】
この構成によれば、高融点金属含有膜上における第二の絶縁膜の厚さと第三の絶縁膜の厚さとの和は、第一の絶縁膜上における第三の絶縁膜の厚さよりも大きいため、第二の絶縁膜の存在する領域と存在しない領域との光の反射率の差が大きくなることによって、リダンダンシーの際に行われるアライメント性が向上する。
【００２８】
上記高融点金属含有膜は、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含む材料からなる膜であってもよい。この構成によれば、上記高融点金属含有膜の存在する領域と存在しない領域との光の反射率の差が大きくなることによって、アライメント性が向上する。
【００２９】
上記第二の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含む膜であってもよい。この構成によれば、第二の絶縁膜の存在する領域と存在しない領域との光の反射率の差がより大きくなることによって、アライメント性がより向上する。
【００３０】
上記第三の絶縁膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜またはシリコン酸化窒化膜を含む膜であってもよい。この構成によれば、上記第三の絶縁膜により、半導体装置を保護することができる。
【００３１】
本発明により提供される半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に設けられた第一の絶縁膜と、第一の絶縁膜上に設けられた所定のパターンを有する高融点金属含有膜と、第一の絶縁膜および高融点金属含有膜上に設けられた第二の絶縁膜と、を備え、高融点金属含有膜上における第二の絶縁膜の厚さは、第一の絶縁膜上における第二の絶縁膜の厚さよりも大きい半導体装置であってもよい。
【００３２】
この構成によれば、高融点金属含有膜上における第二の絶縁膜の厚さは、第一の絶縁膜上における第二の絶縁膜の厚さよりも大きいため、高融点金属含有膜の存在する領域と存在しない領域との光の反射率の差が大きくなることによって、アライメント性が向上する。
【００３３】
本発明により提供される半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、第一の絶縁膜に銅含有金属膜を埋設する工程と、第一の絶縁膜の上面および銅含有金属膜の上面を覆う高融点金属含有膜を形成する工程と、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程と、第二の絶縁膜の上面にレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクに用いて、第二の絶縁膜を選択的にエッチングし、Ｏ2プラズマを用いて、レジスト膜を除去し、第二の絶縁膜をマスクに用いて、高融点金属含有膜を選択的にエッチングし、第二の絶縁膜と高融点金属含有膜とを、銅含有金属膜の上部と銅含有金属膜および第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う形状にする工程と、を含む半導体装置の製造方法であってもよい。
【００３４】
この方法によれば、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程を含むため、Ｏ2プラズマを用いてレジスト膜を除去する工程において、第二の絶縁膜によってＯ2ラジカルの拡散が抑えられ、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００３５】
本発明により提供される半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、第一の絶縁膜に銅含有金属膜を埋設する工程と、第一の絶縁膜の上面および銅含有金属膜の上面を覆う高融点金属含有膜を形成する工程と、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程と、第二の絶縁膜の上面にレジスト膜を形成し、レジスト膜をマスクに用いて、第二の絶縁膜と前記第二の導電膜とを選択的にエッチングし、銅含有金属膜の上部と銅含有金属膜および第一の絶縁膜の境界部の上部とを覆う形状にパターニングする工程と、Ｏ2プラズマを用いて、レジスト膜を除去する工程と、第二の絶縁膜を除去する工程と、高融点金属含有膜の上面に電極パッドを形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法であってもよい。
【００３６】
この方法によれば、高融点金属含有膜の上面を覆う第二の絶縁膜を形成する工程を含むため、Ｏ2プラズマを用いてレジスト膜を除去する工程において、第二の絶縁膜によってＯ2ラジカルの拡散が抑えられ、銅含有金属膜が酸化されることを抑制できるので、銅含有金属膜と高融点金属膜とのコンタクト性の低下を抑制できる。
【００３７】
上記半導体装置の製造方法は、上記電極パッドの上面に半田ボールを形成する工程をさらに備えてもよい。この方法によれば、コンタクト性に優れるＢＧＡ構造を提供できる。
【００３８】
上記第二の絶縁膜を形成する工程は、上記第二の絶縁膜を、プラズマ法またはＣＶＤ法により形成する工程を含んでもよい。この方法によれば、第二の絶縁膜の結晶構造が緻密になるため、第二の絶縁膜がＯ2プラズマの透過をより効果的に抑制できるので、銅含有金属膜が酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しがさらに抑制される。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
<実施例１>
図１は、本実施例に係るヒューズ構造を模式的に示した平面図である。なお、図１では、説明の便宜のために一部の部材を省略している。
【００４１】
本実施例に係るヒューズ構造では、半導体基板（不図示）の上部に設けられている絶縁膜１０４上面に、ヒューズ配線１０８ａ，１０８ｂ，１１８ａ，１１８ｂが設けられている。ヒューズ配線１０８ａおよびヒューズ配線１０８ｂは、ヒューズ１０２により接続されている。同様に、ヒューズ配線１１８ａおよびヒューズ配線１１８ｂは、ヒューズ１１２により接続されている。
【００４２】
ヒューズ配線１０８ａ，１０８ｂ，１１８ａ，１１８ｂの下部には、それぞれヒューズ電極１０９ａ，１０９ｂ，１１９ａ，１１９ｂが設けられている。図１において、レーザ照射領域１０６は、ヒューズ１０２およびヒューズ１１２を囲む領域である。
【００４３】
ヒューズ電極１０９ａ，１０９ｂ，１１９ａ，１１９ｂに接続する半導体素子（不図示）などが不良である場合には、レーザ光を対応するヒューズ１０２またはヒューズ１１２に照射することにより、ヒューズが切断される。
【００４４】
図２は、図１に示されている実施例に係るヒューズ構造のＡ−Ａ’断面図を模式的に示した断面図である。
【００４５】
半導体基板（不図示）の上部に、ＳｉＯ2膜１３４が設けられている。ＳｉＯ2膜１３４の上面には、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが埋設されている。Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂの上面およびＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂとＳｉＯ2膜１３４との境界領域の上面には、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂが設けられている。
【００４６】
ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂの上面には、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂが設けられている。また、ＳｉＯ2膜１３４およびＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂの上面には、ＳｉＯＮ膜１３６も設けられている。
【００４７】
この構成によれば、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂの上面を覆うＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂを備えるため、後述するように、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂ上面のレジスト膜をＯ2プラズマを用いて除去する際に、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂによってＯ2ラジカルのＣｕ膜への拡散が抑えられ、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００４８】
ここで、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂの厚みは、例えば、膜厚が０．１μｍ以上０．３μｍ以下とすることが好ましい。この構成によれば、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂを、ヒューズ配線として好適に用いることができる。
【００４９】
また、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂは、例えば、膜厚が０．０１μｍ以上１．０μｍ以下とすることが好ましい。この構成によれば、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂがＯ2プラズマの透過を抑制できるので、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００５０】
ここで、本実施例においては、高融点金属含有膜として、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂを用いているが、特にこれに限定されるわけではない。例えば、高融点金属含有膜として、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂ以外にも、Ｔｉ、Ｔａ、ＴａＮ、Ｗ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含む材料からなる膜であってもよい。この構成によれば、上記高融点金属含有膜を、ヒューズ電極上のヒューズ配線として好適に用いることができる。
【００５１】
また、本実施例においては、第二の絶縁膜として、シリコン酸化窒化物であるＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂを用いているが、特にこれに限定されるわけではない。例えば、第二の絶縁膜として、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂ以外にも、ＳｉＮなどのシリコン窒化物またはＳｉＯ2などのシリコン酸化物を含む材料からなる膜であってもよい。この構成によれば、第二の絶縁膜が、Ｏ2プラズマを透過させにくい材料からなる絶縁膜であるため、後述するように、第二の絶縁膜上面のレジスト膜をＯ2プラズマを用いて除去する際に、第二の絶縁膜によってＯ2ラジカルの拡散が抑えられ、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００５２】
また、本実施例においては、ＳｉＯ2膜１３４上およびＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂ上に設けられているＳｉＯＮ膜１３６をさらに備えてもよい。この構成によれば、ＳｉＯＮ膜１３６により、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂ、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂ、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂなどを保護することができる。
【００５３】
さらに、本実施例においては、第三の絶縁膜として、シリコン酸化窒化物であるＳｉＯＮ膜１３６を用いているが、特に限定する趣旨ではない。例えば、第三の絶縁膜として、ＳｉＯＮ膜１３６以外にも、ＳｉＮなどのシリコン窒化物またはＳｉＯ2などのシリコン酸化物を含む材料からなる膜であってもよい。この構成によれば、第三の絶縁膜により、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂ、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂ、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂなどを効果的に保護することができる。
【００５４】
なお、本実施例においては、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂをヒューズ配線として、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂをヒューズ電極として用いているが、特にこれに限定されるわけではない。例えば、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂをバリアメタル膜として、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂを電極パッドとして用いてもよい。この構成によれば、電極パッドからの銅吹き出しを抑制できる。あるいは、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂをキャップメタル膜として、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂを配線として用いてもよい。この構成によれば、配線からの銅吹き出しを抑制できる。
【００５５】
次に、本実施例に係るヒューズ構造の製造方法について説明する。図３〜図４は、上記実施例に係るヒューズ構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【００５６】
本実施例のヒューズ構造を製造するには、図３（ａ）に示すように、まず、半導体基板（不図示）の上部にＳｉＯ2膜１３４を設ける。次いで、ＳｉＯ2膜１３４上面に凹部を設け、凹部内部にＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂを埋設する。このＣｕ膜の埋設において、平坦化のために、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈ）が使われる。さらに、ＳｉＯ2膜１３４上面およびＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂ上面にＴｉＮ膜１３２を積層する。
【００５７】
次いで、図３（ｂ）に示すように、ＴｉＮ膜１３２上面にＳｉＯＮ膜１３５を積層する。このＳｉＯＮ膜１３５の積層は、例えば、プラズマ法またはＣＶＤ法により形成することができる。この方法によれば、ＳｉＯＮ膜１３５の膜質が緻密になるため、後述するように、ＳｉＯＮ膜１３５がＯ2プラズマの透過をより効果的に抑制できるので、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しがさらに抑制される。
【００５８】
続いて、図３（ｃ）に示すように、ＳｉＯＮ膜１３５の上面に所定のパターンを有するフォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂを積層する。この所定のパターンは通常、Ｃｕ膜１３８ａ、１３８ｂの領域をマージンをもって覆うようになっている。
【００５９】
そして、図４（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂをマスクとし、エッチングガスとしてＣｌ2およびＢＣｌ3を含むガスを用いて、ＳｉＯＮ膜１３５およびＴｉＮ膜１３２をエッチングして、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂの上部およびＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂとＳｉＯ2膜１３４との境界領域の上部を覆う形状にパターニングすることにより、それぞれＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂ、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂを形成する。
【００６０】
次いで、図４（ｅ）に示すように、Ｏ2プラズマをアッシングガスに用いて、フォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂを除去する。
【００６１】
このとき、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂの上面を覆うＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂが存在するため、Ｏ2プラズマを用いてフォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂを除去する工程において、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂによってＯ2ラジカルの拡散が抑えられ、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが抑制される。
【００６２】
続いて、図４（ｆ）に示すように、ＳｉＯ2膜１３４およびＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂの上部にＳｉＯＮ膜１３６を積層して、上記の図２で示される実施例で説明したヒューズ構造を得る。
【００６３】
本実施例の製造方法によれば、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂなどからなるヒューズ配線を上面に有するＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂなどからなるヒューズ電極を備える半導体装置が得られる。このとき、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂを最上層Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂ上に成膜し、そののち、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂなどの絶縁膜を成膜し、それらＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂをハードマスクとしてＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂなどからなるヒューズ配線を形成する。その後、保護膜としてＳｉＯＮ膜１３６を成膜する。
【００６４】
ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂを設けない構造においては、ヒューズ配線を構成するＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂの上から、フォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂのプラズマ剥離の際に、Ｏ2プラズマ雰囲気化でアッシングを行うと、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂのカバレッジの悪いところ（特に、ＳｉＯ2膜１３４と最上層Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂとの界面）からＯ2ラジカルが最上層Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂまで浸透し、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂが酸化されることによって起きるＣｕの吹き出しが生じる場合がある。ＴｉＮ膜が、ＳｉＯ2膜１３４と最上層Ｃｕ膜１３８ａ、１３８ｂとの界面において、カバレッジが悪くなるのは、Ｃｕ膜埋設の平坦化の際に行われるＣＭＰによってＣｕ膜のくぼみが生じることに起因している。
【００６５】
一方、本実施例の製造方法によれば、ハードマスクであるＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂによってＯ2ラジカルの拡散が抑えられることにより、Ｃｕ膜１３８ａ，１３８ｂの酸化が抑制され、Ｃｕの吹き出しも抑えることができる構成を備える半導体装置を安定的に製造できる。
【００６６】
このため、この製造方法によれば、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂのエッチングの際に、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂからなるヒューズ配線の下に設けられているＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂの酸化によるＣｕの吹き出しを抑えることができ、近接するＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂからなるヒューズ配線間のショートを防ぐことができる構成を備える半導体装置を安定的に製造できる。
【００６７】
なお、本実施例においては、ＴｉＮ膜１３２とＳｉＯＮ膜１３５とを一段階のエッチングによりパターニングしたが、特にこれに限定されるわけではない。例えば、ＴｉＮ膜１３２とＳｉＯＮ膜１３５とを一段階のエッチングによりパターニングする代わりに、ＴｉＮ膜１３２とＳｉＯＮ膜１３５とを二段階のエッチングによりパターニングしてもよい。
【００６８】
この二段階のエッチングを行う場合には、図示はしないが、まず、フォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂをマスクとし、ＳＦ6、ＣＨ2Ｈ2およびＮ2を含むエッチングガスにより、ＳｉＯＮ膜１３５をエッチングによりパターニングすることにより、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂを形成する。次いで、Ｏ2プラズマをアッシングガスに用いて、フォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂを除去する。続いて、ＳｉＯＮ膜１３５ａ，１３５ｂをマスクとし、Ｃｌ2およびＢＣｌ2を含むエッチングガスにより、ＴｉＮ膜１３２をエッチングによりパターニングすることにより、ＴｉＮ膜１３２ａ，１３２ｂを形成する。
【００６９】
この二段階のエッチングを行う場合には、Ｏ2プラズマをアッシングガスに用いて、フォトレジスト膜１３７ａ，１３７ｂを除去する際に、ＴｉＮ膜１３２は未だパターニングされていないので、Ｏ2ラジカルがＣｕ膜１３８ａ，１３８ｂへ浸透することがより抑制される。そのため、Ｃｕ吹き出しがより抑制される利点がある。
【００７０】
一方、一段階のエッチングを行う場合には、工程数を削減できるため、製造コストを低減し、生産性を向上できる利点がある。
【００７１】
図１９は、本実施例に係るヒューズ構造を備える半導体チップにおける銅吹出の様子の評価結果を示した平面図である。
【００７２】
図１９に示すように、本実施例に係るヒューズ構造を備える半導体チップを搭載した半導体ウェハー１９０１においては、限られたＣｕ吹出発生領域１９０３において、ごくわずかなＣｕ吹出１９０５しか観察されなかった。
【００７３】
<比較例１>
図２０は、後述する本比較例に係るヒューズ構造を備える半導体チップにおける銅吹出の様子の評価結果を示した平面図および拡大写真図である。
【００７４】
本発明者は、ＴｉＮ膜からなるヒューズ配線上に上述のＳｉＯＮ膜からなるハードカバー膜を設けない構造を備えるヒューズ構造を以下のように作製して評価した。
【００７５】
図２０（ａ）に示すように、後述する本比較例に係るヒューズ構造を備える半導体チップを搭載した半導体ウェハー２００１においては、多数のＣｕ吹出２００５が観察された。
【００７６】
図２０（ｂ）は、Ｃｕ吹出２００５近傍の拡大観察写真図である。このように、ヒューズ構造や、電極パッド構造や、配線構造の端部より、多数のＣｕ吹出２００７ａ，２００７ｂ，２００７ｃ，２００７ｄ，２００７ｅなどが観察された。なお、Ｃｕ吹出２００７ｆは、Ｃｕ吹出２００７ｅの拡大観察写真図である。
【００７７】
Ｃｕ吹出２００７ａを元素分析したところ、ＣｕおよびＯのピークが得られ、吹き出しているのが酸化銅であることが判明した。
【００７８】
本発明者は、上記の実験データに基づいて、Ｃｕ吹き出しの原因を追及したところ、下記の製造工程においてＣｕの吹き出しが生じる場合があることを見出した。
【００７９】
図１１および図１２は、本比較例に係るヒューズ構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【００８０】
本比較例の製造方法においては、まず、図１１（ａ）に示すように、半導体基板（不図示）上に、ＳｉＯ2膜１１３４を形成する。次いで、ＳｉＯ2膜１１３４の上面に凹部を形成し、凹部内にＣｕ膜１１３８ａ，１１３８ｂを形成する。続いて、ＳｉＯ2膜１１３４の上面およびＣｕ膜１１３８ａ，１１３８ｂの上面に、ＴｉＮ膜１１３２を積層して図１１（ａ）に示す構造を得る。
【００８１】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、ＴｉＮ膜１１３２上に所定のパターンを有するフォトレジスト膜１１３７ａ，１１３７ｂを積層する。
【００８２】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜１１３７ａ，１１３７ｂをマスクとして用いて、ＴｉＮ膜１１３２ａ，１１３２ｂを、エッチングなどの方法によりパターニングする。
【００８３】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、Ｏ2プラズマなどをエッチングガスとして用いてフォトレジスト膜１１３７ａ，１１３７ｂを除去する。
【００８４】
そして、図１２（ｅ）に示すように、ＳｉＯ2膜１１３４ａ，１１３４ｂおよびＴｉＮ膜１１３２を被覆するように、ＳｉＯＮ膜１１３６を形成する。
【００８５】
上述の製造工程において、フォトレジスト膜１１３７ａ，１１３７ｂのプラズマ剥離の際には、ヒューズ膜であるＴｉＮ膜１１３２ａ，１１３２ｂの上から、Ｏ2プラズマをエッチングガスとして照射する。
【００８６】
このために、図１２（ｄ）に示すように、ＴｉＮ膜１１３２ａ，１１３２ｂのカバレッジの悪いところから、Ｏ2ラジカルが最上層のＣｕ膜１１３８ａ，１１３８ｂまで浸透し、Ｃｕが酸化されることによって、Ｃｕ吹出１１３９ａ，１１３９ｂ，１１３９ｃ，１１３９ｄが起こる。
【００８７】
図１３は、本比較例に係るヒューズ電極の製造方法における電極端部のＣｕの吹き出しの様子を模式的に示した拡大断面図である。具体的には、図１２（ｄ）に示すＣｕ吹出箇所１１４０周辺の拡大断面図である。
【００８８】
本比較例においては、実施例の場合と違って、ＴｉＮ膜１１３２ａ，１１３２ｂ上にＳｉＯＮなどからなるハードカバー膜が無いので、フォトレジスト膜１１３７ａ，１１３７ｂのプラズマ剥離の際には、特に、層間絶縁膜であるＳｉＯ2膜１１３４と最上層Ｃｕ配線であるＣｕ膜１１３８ａ，１１３８ｂとの界面近傍のサイドスリット発生箇所１１４２の周辺においてＣｕ吹出１１３９ｂが生じる原因となる。サイドスリット発生箇所１１４２の周辺においては、ＴｉＮ膜１１３２ａ，１１３２ｂのカバレッジが悪いため、隙間からＯ2プラズマが浸透しやすい。
【００８９】
また、ＴｉＮ膜１１３２ａ，１１３２ｂは、Ｏ2プラズマが比較的透過しやすい材料からなるため、それ以外の箇所でもＣｕの酸化が生じる原因となる。その結果、Ｃｕ膜１１３８ａ，１１３８ｂの体積が膨張し、もっとも隙間が生じやすい上記界面周辺からＣｕ吹出１１３９ｂが生じやすい。
【００９０】
そして、上述のメカニズムにより、ヒューズ電極間の距離が近い場合には、Ｃｕ吹出１１３９ｂ，１１３９ｃ間に示すようなヒューズ電極間の短絡が起こる原因となる。
【００９１】
<実施例２>
図５は、本実施例に係る電極パッド構造を模式的に示した断面図である。
【００９２】
本実施例の電極パッド構造２２４は、シリコン基板２１０上に多層膜２１１を備えている。多層膜２１１の上面には、層間絶縁膜２１４が設けられている。そして、層間絶縁膜２１４中には銅配線２１２が埋設されている。銅配線２１２の上面および層間絶縁膜２１４の上面には、ＴｉＮ膜２１５が設けられている。ＴｉＮ膜２１５の上面には、パッド金属膜２１７が設けられている。
【００９３】
パッド金属膜２１７の上面には、ＴｉＮ膜２２１が設けられている。ＴｉＮ膜２２１の一部には開口部が設けられており、その開口部において、パッド金属膜２１７の上面とハンダボール２２０とが接続している。また、ＴｉＮ膜２１５、パッド金属膜２１７、ＴｉＮ膜２２１の積層膜およびハンダボール２２０の一部の側面を覆うポリイミド膜２１８が層間絶縁膜２１４上に設けられている。
【００９４】
図６〜図８は、本実施例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【００９５】
次に、本実施例の電極パッドの製造方法について説明する。
【００９６】
本実施例の電極パッド構造を製造するには、図６（ａ）に示すように、まず、シリコン半導体基板２１０上に多層配線構造などを備える多層膜２１１を形成する。次いで、多層膜２１１上に銅配線２１２を形成する。そして、銅配線２１２の周囲をＳｉＯＮなどからなる層間絶縁膜２１４で被覆する。そして、層間絶縁膜２１４をパターニングしてビアホール２２２を設け、銅配線２１２の上面の少なくとも一部は露出させる。
【００９７】
次いで、図６（ｂ）に示すように、銅配線２１２の露出した上面およびＳｉＯＮなどからなる層間絶縁膜２１４の上面などを被覆するように、ＴｉＮ膜２１５およびＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６をこの順に積層する。
【００９８】
続いて、図６（ｃ）に示すように、ＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６の上面の一部に、ビアホール２２２をふさぐような形で、レジスト膜２３７を形成する。
【００９９】
そして、図７（ｄ）に示すように、レジスト膜２３７をマスクとして用いて、エッチングガスとしてＣｌ2およびＢＣｌ3を含むガスを用いて、ＴｉＮ膜２１５およびＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６をエッチングなどの方法によりパターニングする。
【０１００】
次いで、図７（ｅ）に示すように、Ｏ2プラズマをアッシングガスに用いて、レジスト膜２３７を除去する。
【０１０１】
ここで、ＴｉＮ膜２１５の上面に設けられているＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６は、ＴｉＮ膜２１５よりもＯ2プラズマなどを透過させにくい材料からなる。このため、ＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６によりＯ2ラジカルの拡散は抑制される。
【０１０２】
その結果、銅配線２１２の表面まで浸透するＯ2ラジカルの量は低減し、銅配線２１２の上面の酸化が抑制される。そのため、銅配線２１２の表面とＴｉＮ膜２１５とのコンタクト性は良好に保たれる。
【０１０３】
そして、図７（ｆ）に示すように、ＴｉＮ膜２１５の上面に設けられているＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６を、エッチングなどの方法により除去する。
【０１０４】
続いて、図８（ｇ）に示すように、ＴｉＮ膜２１５の上面に、パッド金属膜２１７、ＴｉＮ膜２２１をこの順に積層する。
【０１０５】
そして、図８（ｈ）に示すように、ＴｉＮ膜２１５、パッド金属膜２１７およびＴｉＮ膜２２１の周囲をポリイミド膜２１８で被覆する。さらに、ポリイミド膜２１８をパターニングして開口部２１９を設け、ＴｉＮ膜２２１の上面の少なくとも一部は露出させる。
【０１０６】
次に、図８（ｉ）に示すように、ＴｉＮ膜２２１の露出部分をエッチングなどの方法によりパターニングし、パッド金属膜２１７の上面の一部を露出させる。
【０１０７】
続いて、図８（ｊ）に示すように、パッド金属膜２１７の露出部分に接続するように、ハンダボール２２０を形成して、上記で説明したパッド電極構造２２４を得る。
【０１０８】
この方法によれば、ＳｉＯＮなどからなるハードマスク２１６によりＯ2ラジカルの拡散は抑制されるので、銅配線２１２の表面まで浸透するＯ2ラジカルの量は低減し、銅配線２１２の上面の酸化が抑制される。そのため、銅配線２１２の表面とＴｉＮ膜２１５とのコンタクト性は良好に保たれ、コンタクト性に優れるＢＧＡ構造を提供できる。
【０１０９】
<比較例２>
図１４〜図１６は、本比較例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【０１１０】
本発明者は、上述のＴｉＮ膜からなるバリアメタル膜上にＳｉＯＮ膜などからなるハードマスクを設けない製造方法により電極パッド構造を以下のように作製して評価した。
【０１１１】
本比較例の製造方法においては、まず、図１４（ａ）に示すように、シリコン半導体基板１２１０上に多層配線構造などを備える多層膜１２１１を形成する。次いで、多層膜１２１１上に銅配線１２１２を形成する。そして、銅配線１２１２の周囲を層間絶縁膜１２１４で被覆する。そして、層間絶縁膜１２１４をパターニングしてビアホール１２２２を設け、銅配線１２１２の上面の少なくとも一部は露出させる。
【０１１２】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、銅配線１２１２の露出した上面および層間絶縁膜１２１４の上面などを被覆するように、ＴｉＮ膜１２１５を形成する。
【０１１３】
続いて、図１４（ｃ）に示すように、ＴｉＮ膜１２１５の上面の一部に、ビアホール１２２２をふさぐような形で、レジスト膜１２３７を形成する。
【０１１４】
そして、図１５（ｄ）に示すように、レジスト膜１２３７をマスクとして用いて、ＴｉＮ膜１２１５をエッチングなどの方法によりパターニングする。
【０１１５】
次いで、図１５（ｅ）に示すように、Ｏ2プラズマなどをエッチングガスとして用いてレジスト膜１２３７を除去する。
【０１１６】
続いて、図１５（ｆ）に示すように、ＴｉＮ膜１２１５の上面に、パッド金属膜１２１７、ＴｉＮ膜１２２１をこの順に積層する。
【０１１７】
そして、図１６（ｇ）に示すように、ＴｉＮ膜１２１５、パッド金属膜１２１７およびＴｉＮ膜１２２１の周囲をポリイミド膜１２１８で被覆する。さらに、ポリイミド膜１２１８をパターニングして開口部１２１９を設け、ＴｉＮ膜１２２１の上面の少なくとも一部は露出させる。
【０１１８】
次に、図１６（ｈ）に示すように、ＴｉＮ膜１２２１の露出部分をエッチングなどの方法によりパターニングし、パッド金属膜１２１７の上面の一部を露出させる。
【０１１９】
続いて、図１６（ｉ）に示すように、パッド金属膜１２１７の露出部分に接続するように、ハンダボール１２２０を形成する。
【０１２０】
本比較例においては、実施例の場合と違って、ＴｉＮ膜１２１５上にＳｉＯＮ膜などのハードカバー膜が無いので、レジスト膜１２３７の除去の際には、Ｏ2プラズマなどをエッチングガスとして用いる。このとき、ＴｉＮ膜１２１５は、比較的Ｏ2プラズマなどを透過させやすい材料からなる。このため、ＴｉＮ膜１２１５を透過したＯ2ラジカルが銅配線１２１２の表面まで浸透し、Ｃｕが酸化された酸化領域１２３９が生じる原因となる。
【０１２１】
そして、Ｃｕが酸化されると体積膨張が生じるため、銅配線１２１２の表面の酸化領域１２３９とＴｉＮ膜１２１５とのコンタクト性が低下する原因となる。
【０１２２】
<実施例３>
図９は、実施例に係るアライメントマークのコントラスト評価方法を模式的に示した平面図および断面図である。
【０１２３】
本実施例に係るヒューズ電極のアライメント性を評価するために、図９（ａ）に示すように、半導体チップ８０７の周囲にＸ座標アライメントマーク１Ｘ，２Ｘ，３Ｘ，４Ｘ、Ｙ座標アライメントマーク１Ｙ，２Ｙ，３Ｙ，４Ｙとして、それぞれ上述の本実施例に係るヒューズ構造を設けた。
【０１２４】
なお、測定誤差を低減するために、図９（ｂ）に示すように、同一の半導体ウェハー８０９上の５カ所の異なる測定箇所である測定位置８０１、８０２、８０３、８０４、８０５において、上記半導体チップのアライメントマークのアライメント性を評価した。
【０１２５】
それぞれのアライメントマークは、図９（ｃ）に示すように、絶縁膜（不図示）上部表面の凹部内部に設けられている銅含有金属膜などからなるヒューズ電極（不図示）の上部にＴｉＮ膜１３２を設け、ＴｉＮ膜１３２の上部にＳｉＯＮ膜１３５を設け、さらにその絶縁膜（不図示）およびＳｉＯＮ膜１３５の上部にＳｉＯＮ膜１３６が設けられている構造とした。ここで、アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚み（ＳｉＯＮ膜１３５とＳｉＯＮ膜１３６との厚みの和）ｈ１は、非アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚みｈ２よりも大きくなるようにした。具体的には、ｈ１は、ｈ２よりも５００Å大きくなるようにした。すなわち、ＳｉＯＮ膜１３５の厚みを５００Åとした。
【０１２６】
こうして作製したアライメントマークのそれぞれについて、コントラストの測定を行った。各アライメントマークのコントラストは、上面から所定の波長の光を照射して反射光を測定し、反射率の差を測定する方法により求めた。
【０１２７】
図１０は、本実施例に係るアライメントマークのコントラスト評価結果を示したグラフ図である。横軸は、測定箇所を示し、縦軸は、コントラスト値を示す。
【０１２８】
このように、本実施例に係るアライメントマークのコントラスト値は、約０．１５程度であり、良好な品質を有する半導体素子を製造安定性よく製造するのに必要とされる目安となるコントラスト値である約０．１５以上という基準に到達した。
【０１２９】
このため、上述の本実施例に係るヒューズ構造の製造方法によりヒューズ構造を備える半導体装置を作製した場合、半導体装置の製造工程において、ヒューズを正確に切断することが容易となる。
【０１３０】
よって、近年、従来のアルミニウム含有金属膜からなるヒューズ電極に代わって、銅含有金属膜からなるヒューズ電極が用いられるようになりつつあるが、本実施例に係るヒューズ構造の製造方法によりヒューズ構造を備える半導体装置を作製した場合には、上述のコントラスト値は良好となり、優れたアライメント性を実現できる。
【０１３１】
すなわち、本実施例に係るヒューズ構造に備わる、ＴｉＮ膜１３２、ＳｉＯＮ膜１３５およびＳｉＯＮ膜１３６の積層構造は、良好なアライメントマークとして使用することができる。よって、本実施例に係るヒューズ構造は、アライメント性に優れ、レーザにより正しいヒューズを切断することが容易である利点を有する。
【０１３２】
<比較例３>
図１７は、本比較例に係るアライメントマークのコントラスト評価方法を模式的に示した平面図および断面図である。
【０１３３】
本発明者は、ＴｉＮ膜からなるヒューズ配線上に上述のＳｉＯＮ膜からなるハードカバー膜を設けない構造を備えるヒューズ構造を以下のように作製して評価した。
【０１３４】
本比較例に係るヒューズ電極のアライメント性を評価するために、図１７（ａ）に示すように、半導体チップ１４０７の周囲にＸ座標アライメントマーク１１Ｘ，１２Ｘ，１３Ｘ，１４Ｘ、Ｙ座標アライメントマーク１１Ｙ，１２Ｙ，１３Ｙ，１４Ｙとして、それぞれ上述の本比較例に係るヒューズ構造を設けた。
【０１３５】
なお、測定誤差を低減するために、図１７（ｂ）に示すように、同一の半導体ウェハー１４０９上の５カ所の異なる測定箇所である測定位置１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５において、上記半導体チップのアライメントマークのアライメント性を評価した。
【０１３６】
それぞれのアライメントマークは、図１７（ｃ）に示すように、絶縁膜（不図示）上部表面の凹部内部に設けられている銅含有金属膜などからなるヒューズ電極（不図示）の上部にＴｉＮ膜１１３２を設け、さらにその絶縁膜（不図示）およびＴｉＮ膜１１３２の上部にＳｉＯＮ膜１１３６が設けられている構造とした。ここで、アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚みｈ１１と、非アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚みｈ１２とは同じ厚みになるようにした。
【０１３７】
こうして作製したアライメントマークのそれぞれについて、コントラストの測定を行った。各アライメントのコントラストは、上面から所定の波長の光を照射して反射光を測定し、反射率の差を測定する方法により求めた。
【０１３８】
図１８は、本比較例に係るアライメントマークのコントラスト評価結果を示したグラフ図である。横軸は、測定箇所を示し、縦軸は、コントラスト値を示す。
【０１３９】
このように、本比較例においては、実施例の場合と違って、ＴｉＮ膜上にＳｉＯＮ膜をさらに一層備えていないため、本比較例に係るアライメントマークのコントラスト値は、約０．０３程度であり、良好な品質を有する半導体素子を製造安定性よく製造するのに必要とされる目安となるコントラスト値である約０．１５以上という基準には到達しなかった。
【０１４０】
このため、上述の本比較例に係るヒューズ電極の製造方法によりヒューズ電極を備える半導体装置を作製した場合、半導体装置の製造工程において、ヒューズを正確に切断することが困難になる原因となる。
【０１４１】
従来は、ヒューズ電極の材料として、アライメント性に優れるアルミニウム含有金属膜を用いていたため、上述の構造からなるヒューズ電極をアライメントマークとして用いても、アライメント性は比較的良好であった。
【０１４２】
一方、近年においては、従来のアルミニウム含有金属膜からなるヒューズ電極に代わって、銅含有金属膜からなるヒューズ電極が用いられるようになりつつあるため、上述のコントラスト値の低下によるアライメント性の低下が顕著になりつつある。
【０１４３】
そのため、本比較例のように、銅含有金属膜からなるヒューズ電極を下部に備えるアライメントマークのコントラスト値が充分ではない点が顕在化するようになった。
【０１４４】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】実施例に係るヒューズ構造を模式的に示した平面図である。
【図２】実施例に係るヒューズ構造を模式的に示した断面図である。
【図３】実施例に係るヒューズ構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図４】実施例に係るヒューズ構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図５】実施例に係る電極パッド構造を模式的に示した断面図である。
【図６】実施例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図７】実施例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図８】実施例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図９】実施例に係るアライメントマークのコントラスト評価方法を模式的に示した平面図および断面図である。
【図１０】実施例に係るアライメントマークのコントラスト評価結果を示したグラフ図である。
【図１１】比較例に係るヒューズ構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１２】比較例に係るヒューズ構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１３】比較例に係るヒューズ構造の製造方法における電極端部のＣｕの吹き出しの様子を模式的に示した拡大断面図である。
【図１４】比較例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１５】比較例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１６】比較例に係る電極パッド構造の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１７】比較例に係るアライメントマークのコントラスト評価方法を模式的に示した平面図および断面図である。
【図１８】比較例に係るアライメントマークのコントラスト評価結果を示したグラフ図である。
【図１９】実施例に係るヒューズ構造を備える半導体チップにおける銅吹出の様子の評価結果を示した平面図および拡大写真図である。
【図２０】比較例に係るヒューズ構造を備える半導体チップにおける銅吹出の様子の評価結果を示した平面図および拡大写真図である。
【図２１】従来のヒューズ構造を備える半導体装置を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１４６】
１０２  ヒューズ膜
１０４  絶縁膜
１０６  レーザ照射領域
１０８ａ  ヒューズ膜
１０８ｂ  ヒューズ膜
１０９ａ  ヒューズ電極
１０９ｂ  ヒューズ電極
１１８ａ  ヒューズ膜
１１８ｂ  ヒューズ膜
１１２  ヒューズ膜
１１９ａ  ヒューズ電極
１１９ｂ  ヒューズ電極
１３２  ＴｉＮ膜
１３２ａ  ＴｉＮ膜
１３２ｂ  ＴｉＮ膜
１３４  ＳｉＯ2膜
１３５  ＳｉＯＮ膜
１３５ａ  ＳｉＯＮ膜
１３５ｂ  ＳｉＯＮ膜
１３６  ＳｉＯＮ膜
１３７ａ  フォトレジスト膜
１３７ｂ  フォトレジスト膜
１３８ａ  Ｃｕ膜
１３８ｂ  Ｃｕ膜
２１０  シリコン半導体基板
２１１  多層膜
２１２  銅配線
２１４  層間絶縁膜
２１４ａ  層間絶縁膜
２１４ｂ  層間絶縁膜
２１５  ＴｉＮ膜
２１６  ハードマスク
２１７  パッド金属膜
２１８  ポリイミド膜
２１９  開口部
２２０  ハンダボール
２２１  ＴｉＮ膜
２２２  ビアホール
２３７  レジスト膜
２３９  酸化領域
８０１  測定位置１
８０２  測定位置２
８０３  測定位置３
８０４  測定位置４
８０５  測定位置５
８０７  半導体チップ
８０９  半導体ウェハー
１１３２  ＴｉＮ膜
１１３２  ＴｉＮ膜
１１３４  ＳｉＯ2膜
１１３６  ＳｉＯＮ膜
１１３７ａ  フォトレジスト膜
１１３７ｂ  フォトレジスト膜
１１３８ａ  Ｃｕ膜
１１３８ｂ  Ｃｕ膜
１１３９ａ  Ｃｕ吹出
１１３９ｂ  Ｃｕ吹出
１１３９ｃ  Ｃｕ吹出
１１３９ｄ  Ｃｕ吹出
１１４０  Ｃｕ吹出箇所
１１４２  サイドスリット発生箇所
１２１０  シリコン半導体基板
１２１１  多層膜
１２１２  銅配線
１２１４  層間絶縁膜
１２１４ａ  層間絶縁膜
１２１４ｂ  層間絶縁膜
１２１５  ＴｉＮ膜
１２１６  ハードマスク
１２１７  パッド金属膜
１２１８  ポリイミド膜
１２１９  開口部
１２２０  ハンダボール
１２２１  ＴｉＮ膜
１２２２  ビアホール
１２３７  レジスト膜
１２３９  酸化領域
１４０１  測定位置１
１４０２  測定位置２
１４０３  測定位置３
１４０４  測定位置４
１４０５  測定位置５
１４０７  半導体チップ
１４０９  半導体ウェハー
１９０１  半導体ウェハー
１９０３  Ｃｕ吹出発生領域
１９０５  Ｃｕ吹出
２００１  半導体ウェハー
２００５  Ｃｕ吹出
２００７ａ  Ｃｕ吹出
２００７ｂ  Ｃｕ吹出
２００７ｃ  Ｃｕ吹出
２００７ｄ  Ｃｕ吹出
２００７ｅ  Ｃｕ吹出
２００７ｆ  Ｃｕ吹出
１Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク１
２Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク２
３Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク３
４Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク４
１Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク１
２Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク２
３Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク３
４Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク４
１１Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク１１
１２Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク１２
１３Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク１３
１４Ｘ  Ｘ座標アライメントマーク１４
１１Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク１１
１２Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク１２
１３Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク１３
１４Ｙ  Ｙ座標アライメントマーク１４
ｈ１  アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚み
ｈ２  非アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚み
ｈ１１  アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚み
ｈ１２  非アライメント領域におけるカバー絶縁膜厚み
【図１】
2005268454.tif 000003
【図２】
2005268454.tif 000004
【図３】
2005268454.tif 000005
【図４】
2005268454.tif 000006
【図５】
2005268454.tif 000007
【図６】
2005268454.tif 000008
【図７】
2005268454.tif 000009
【図８】
2005268454.tif 000010
【図９】
2005268454.tif 000011
【図１０】
2005268454.tif 000012
【図１１】
2005268454.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005268454.tif 000018
【図１７】
2005268454.tif 000019
【図１８】
2005268454.tif 000020
【図１９】
2005268454.tif 000021
【図２０】
2005268454.tif 000022
【図２１】
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