(57)【要約】【課題】信頼性に優れる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板と、半導体基板の上部に設けられている、エッチング阻止膜１０１、絶縁膜１００、エッチング阻止膜１０３、絶縁膜１０２、エッチング阻止膜１０５および絶縁膜１０４からなる多層絶縁膜を有する絶縁部と、絶縁部上に設けられているヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ直下の領域を囲むように、絶縁部に埋設されている銅含有金属膜１２１ｈ、バリアメタル膜１２３ｈ、銅含有金属膜１２１ｇおよびバリアメタル膜１２３ｇからなるシールリングと、を備える半導体装置を提供する。【選択図】図２
2005286264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上部に設けられている二層以上の層間絶縁膜を有する絶縁部と、
前記絶縁部上に設けられているヒューズと、
前記ヒューズ直下の領域を囲むように、前記絶縁部に埋設されているシールリングと、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板の上部に設けられている絶縁部と、
前記絶縁部上に設けられているヒューズと、
前記ヒューズ直下の領域を囲むように、前記絶縁部に埋設されているシールリングと、
を備え、
前記シールリングの内側表面は、高融点金属含有膜からなる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、
前記シールリングの内側表面は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含有する膜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、
前記シールリングは、
一以上の銅含有金属膜と、
前記銅含有金属膜の内側表面、外側表面および底面をそれぞれ覆う一以上の高融点金属膜と、
を含む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、
前記ヒューズは、高融点金属含有膜からな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、
前記ヒューズは、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有する膜からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の半導体装置において、
前記ヒューズの上面を覆うように設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含む保護絶縁膜をさらに備える半導体装置。
【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、
前記絶縁部は、
二層以上の層間絶縁膜と、
前記二層以上の層間絶縁膜間に設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含むエッチング阻止膜と、
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の半導体装置において、
前記絶縁部は、
二層以上の層間絶縁膜と、
前記二層以上の層間絶縁膜のうち最上層の層間絶縁膜の直下に設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含むエッチング阻止膜と、
を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかに記載の半導体装置において、
前記絶縁部は、二層以上の層間絶縁膜を含み、
前記絶縁部のうち最上層の層間絶縁膜中に埋め込まれている前記シールリングの内側表面の高融点金属含有膜の厚みは、前記絶縁部のうち前記最上層より下層の層間絶縁膜中に埋め込まれている前記シールリングの内側表面の高融点金属含有膜の厚みよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載の半導体装置において、
前記シールリングは、切り欠き部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置において、
前記シールリングの切り欠き部の外側近傍に、前記シールリングと同じ構造であって前記シールリングの一部に相当するものが、少なくとも前記切り欠き部を覆うように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２いずれかに記載の半導体装置において、
前記シールリングは、前記ヒューズ直下の領域を二重以上に囲むように、前記絶縁部に埋設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
半導体基板上に、第一の絶縁膜を形成する工程と、
所定の領域を囲むように、前記第一の絶縁膜中に第一の溝部を形成する工程と、
前記第一の溝部の内部の一部に設けられ、前記第一の溝部の内面を覆う第一の高融点金属含有膜を形成する工程と、
前記第一の溝部の内部の残部に、第一の銅含有金属膜を形成する工程と、
前記第一の絶縁膜上に第二の絶縁膜を形成する工程と、
前記所定の領域を囲むように、前記第一の溝部上の前記第二の絶縁膜中に第二の溝部を形成する工程と、
前記第二の溝部の内部の一部に設けられ、前記第一の溝部の内面を覆う第二の高融点金属含有膜を形成する工程と、
前記第二の溝部の内部の残部に、第二の銅含有金属膜を形成する工程と、
前記第二の絶縁膜上の前記所定の領域に含まれるように、前記第二の絶縁膜上にヒューズを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【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、半導体装置の信頼性および製造安定性の向上を目的として、ヒューズを備える半導体装置の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。同文献に記載された従来のヒューズ構造を模式的に示した断面図を図１６に示す。
【０００３】
このヒューズ構造においては、多層配線構造を有する回路部２１２０と、レーザ光の照射により溶断されるヒューズ２２０を複数個含むヒューズ部２１１０とを含む。回路部２１２０およびヒューズ部２１１０はともに、シリコン基板２１０上に形成されている。
【０００４】
シリコン基板２１０の上には、シリコン基板２１０側から順に酸化シリコン膜などからなる層間絶縁膜２３２、２３４、２３６、２３８が形成されている。層間絶縁膜２３６と層間絶縁膜２３８との間には、窒化シリコン膜などからなる第一保護層２４０および第二保護層２４２が形成されている。第一保護層２４０および第二保護層２４２の間には、複数のヒューズ２２０が形成されている。層間絶縁膜２３８の上には、さらに窒化シリコン膜などからなるパッシベーション膜２８０が形成されている。
【０００５】
回路部２１２０には、配線層２６０、２７０が設けられている。配線層２６０、２７０には、メモリ等を構成するトランジスタや他の素子（不図示）が接続している。配線層２６０は、層間絶縁膜２３４上に形成されている。配線層２７０は、第二保護層２４２上に形成されている。
【０００６】
ヒューズ部２１１０には、複数のヒューズ２２０が第二保護層２４２上に設けられている。素子分離領域２１２上には、複数の配線層２５０が設けられている。ヒューズ部２１１０には、パッシベーション膜２８０の開口部２１６が設けられている。
【０００７】
特許文献１によると、この構成によれば、ヒューズ２２０の上方および下方に第一保護層２４０および第二保護層２４２を設けることにより、レーザ照射でヒューズを溶断する場合に、水分または不純物の浸入を抑制できる旨記載されている。
【０００８】
一方、本実施形態に係る半導体装置とは、技術分野が異なるが、水分または湿気の浸入を抑制することを目的として、半導体素子を取り囲むシールリング構造として、特許文献２記載のものがある。特許文献２には、メモリ部とヒューズ部との間に、メモリ部を囲むようにシールリングを設けることが記載されている。特許文献２については、詳しくは後述する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２０９１７３号公報
【特許文献２】特開２００３−０８６５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【００１１】
第一に、窒化シリコン膜などからなる第一保護層２４０および第二保護層２４２によりヒューズを保護したとしても、レーザ照射によりヒューズを溶断する際に、周囲の第一保護層２４０および第二保護層２４２も損傷する場合がある。このとき、損傷箇所から水分または湿気が層間絶縁膜２３２、２３４、２３６中などに浸入する場合がある。
【００１２】
第二に、窒化シリコン膜などからなる第一保護層２４０および第二保護層２４２による水分または湿気の浸入防止効果は充分なものではない場合もある。すなわち、水分または湿気が第一保護層２４０および第二保護層２４２を透過して層間絶縁膜２３２、２３４、２３６中などに浸入する場合がある。
【００１３】
このため、損傷箇所を通って、あるいは保護層を透過して浸入した水分または湿気により、配線層２５０、２６０、２７０などの特性が低下する場合がある。よって、上記文献記載の従来技術は、信頼性の面で改善の余地を有していた。
【００１４】
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、信頼性に優れる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、半導体基板と、半導体基板の上部に設けられている二層以上の層間絶縁膜を有する絶縁部と、絶縁部上に設けられているヒューズと、ヒューズ直下の領域を囲むように、絶縁部に埋設されているシールリングと、を備える半導体装置が提供される。
【００１６】
この構成によれば、ヒューズ直下の領域を囲むように、シールリングが二層以上の層間絶縁膜を有する絶縁部中に埋設されているため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、層間絶縁膜などの損傷部から浸入した水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することを抑制できる。このため、シールリングの外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この構成によれば、信頼性に優れる半導体装置が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、半導体基板と、半導体基板の上部に設けられている絶縁部と、絶縁部上に設けられているヒューズと、ヒューズ直下の領域を囲むように、絶縁部に埋設されているシールリングと、を備え、シールリングの内側表面は、高融点金属含有膜からなる半導体装置が提供される。
【００１８】
この構成によれば、ヒューズ直下の領域を囲むように、高融点金属含有膜からなる内側表面を有するシールリングが絶縁部中に埋設されているため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、層間絶縁膜などの損傷部から浸入した水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することを抑制できる。このため、シールリングの外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この構成によれば、信頼性に優れる半導体装置が得られる。
【００１９】
また、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、所定の領域を囲むように、第一の絶縁膜中に第一の溝部を形成する工程と、第一の溝部の内部の一部に設けられ、第一の溝部の内面を覆う第一の高融点金属含有膜を形成する工程と、第一の溝部の内部の残部に、第一の銅含有金属膜を形成する工程と、第一の絶縁膜上に第二の絶縁膜を形成する工程と、所定の領域を囲むように、第一の溝部上の第二の絶縁膜中に第二の溝部を形成する工程と、第二の溝部の内部の一部に設けられ、第一の溝部の内面を覆う第二の高融点金属含有膜を形成する工程と、第二の溝部の内部の残部に、第二の銅含有金属膜を形成する工程と、第二の絶縁膜上の所定の領域に含まれるように、第二の絶縁膜上にヒューズを形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【００２０】
この方法によれば、高融点金属含有膜を内側表面に備えるシールリングが、ヒューズ直下の領域を囲むように、二層以上の層間絶縁膜を有する絶縁部中に埋設されている構成を備える半導体装置が安定的に得られる。このため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、層間絶縁膜などの損傷部から浸入した水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することを抑制できる。したがって、シールリングの外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この方法によれば、信頼性に優れる半導体装置を安定的に製造できる。
【００２１】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【００２２】
例えば、上述のシールリングは、ヒューズ直下の領域を囲むように絶縁部中に埋設されているが、ヒューズ直下の絶縁部に含まれるすべての層間絶縁膜を囲む必要はない。例えば、絶縁部が三層以上の層間絶縁膜を有する場合に、ヒューズ直下の一層目から二層目までの層間絶縁膜を囲み、三層目以下の層間絶縁膜は囲まなくてもよい。もっとも、シールリングによる水分または湿気のシール性を向上させるためには、三層目以下の層間絶縁膜もシールリングにより囲むことが有効である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ヒューズ直下の領域を囲むようにシールリングが絶縁部中に埋設されている構成であるため、信頼性に優れる半導体装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明において、上記シールリングの内側表面は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉからなる群から選ばれる一種以上を含有する膜とすることができる。
【００２５】
この構成によれば、上記シールリングの内側表面は、水分または湿気の浸入を抑制することのできる材料を含有する膜からなるため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、層間絶縁膜などの損傷部から浸入した水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することを抑制できる。
【００２６】
また、上記シールリングは、一以上の銅含有金属膜と、銅含有金属膜の内側表面、外側表面および底面をそれぞれ覆う一以上の高融点金属膜と、を含む構成とすることができる。
【００２７】
この構成によれば、上記シールリングは、銅含有金属膜の内側表面、外側表面および底面の三箇所に設けられた高融点金属膜で水分または湿気の浸入を抑制できるため、水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することをより効果的に抑制できる。
【００２８】
また、上記ヒューズは、高融点金属含有膜からなる構成とすることができる。
【００２９】
この構成によれば、上記ヒューズは、レーザ照射により容易に溶断され、導電性に優れる高融点金属含有膜からなるため、ヒューズとして好適に用い得る。
【００３０】
また、上記ヒューズは、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有する膜からなる構成とすることができる。
【００３１】
このようにすることにより、上記ヒューズは、レーザ照射により容易に溶断され、導電性に優れる材料を含有する膜からなるため、ヒューズとして好適に用い得る。
【００３２】
また、上記半導体装置は、ヒューズの上面を覆うように設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含む保護絶縁膜をさらに備える構成とすることができる。
【００３３】
この構成によれば、水分または湿気の浸入を抑制する材料からなる膜を含む保護絶縁膜がヒューズの上面を覆うため、水分または湿気がヒューズの下部のシールリングの内部の領域へ浸入することが抑制される。
【００３４】
また、上記絶縁部は、二層以上の層間絶縁膜と、二層以上の層間絶縁膜間に設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含むエッチング阻止膜と、を含む構成とすることができる。
【００３５】
この構成によれば、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、水分または湿気の浸入を抑制する材料からなる膜を含むエッチング阻止膜が層間絶縁膜の間に設けられているため、上層の層間絶縁膜などの損傷部から浸入した水分または湿気が、さらに下層の層間絶縁膜へ浸入することを抑制できる。
【００３６】
また、上記絶縁部は、二層以上の層間絶縁膜と、二層以上の層間絶縁膜のうち最上層の層間絶縁膜の直下に設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含むエッチング阻止膜と、を含む構成とすることができる。
【００３７】
この構成によれば、水分または湿気がより浸入しやすい最上層のエッチング阻止膜ほど水分または湿気の浸入を抑制する機能に優れる材料からなるため、最上層の層間絶縁膜などの損傷部から浸入した水分または湿気が、さらに下層の層間絶縁膜へ浸入することを効果的に抑制できる。
【００３８】
また、上記絶縁部は、二層以上の層間絶縁膜を含み、シールリングの内側表面の高融点金属含有膜のうち、絶縁部のうち最上層の層間絶縁膜中に埋め込まれているシールリングの内側表面の高融点金属含有膜の厚みは、絶縁部のうち最上層より下層の層間絶縁膜中に埋め込まれているシールリングの内側表面の高融点金属含有膜の厚みよりも大きい構成とすることができる。
【００３９】
この構成によれば、水分または湿気がより浸入しやすい最上層のシールリングの内側表面の高融点金属含有膜の厚みが大きいため、水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することをより効果的に抑制できる。
【００４０】
また、上記シールリングは、切り欠き部を有する構成とすることができる。
【００４１】
この構成によれば、シールリング中に渦電流が発生し、半導体基板を貫く磁界が発生することを抑制できるので、半導体装置の誘電特性が向上する。
【００４２】
また、上記半導体装置は、シールリングの切り欠き部の外側近傍に、シールリングと同じ構造であってシールリングの一部に相当するものが、少なくとも切り欠き部を覆うように配置されている構成とすることができる。
【００４３】
この構成によれば、高融点金属含有膜がさらに配置されていることにより、シールリングの切り欠き部から水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することを抑制できる。
【００４４】
また、上記シールリングは、ヒューズ直下の領域を二重以上に囲むように、絶縁部に埋設されていてもよい。
【００４５】
この構成によれば、上記シールリングは、二重の構造により、水分または湿気の浸入を抑制できるため、水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することをより効果的に抑制できる。
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４７】
<実施形態１>
図１は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。本実施形態に係る半導体装置は、ＴａまたはＴａＮなどの高融点金属膜からなるヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを備えている。
【００４８】
本実施形態におけるヒューズは、レーザ照射により中央部の細線部を溶断し、両端部に接続する配線同士を断線するための構造を意味する。このため、ヒューズは、レーザを吸収しやすく、優れた導電性を有する高融点金属膜により構成されている。
【００４９】
これらのヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの中央部にあたるレーザ照射領域における線幅は細く、例えば０．５μｍ〜１．６μｍ程度とすることができる。ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの両端はレーザ照射領域における線幅よりも太く、この両端部において、直下の層間絶縁膜中に設けられている銅配線１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆと接続している。
【００５０】
また、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの中央部の高融点金属膜の膜幅が狭くなる領域には、後述する図２に示すように、カバー膜１４０が存在しないヒューズ窓１４２が設けられている。
【００５１】
また、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの直下の領域を囲むように、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの下方の層間絶縁膜中に後述する構成からなるシールリング１５０が設けられている。
【００５２】
図２は、実施形態のシールリング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。なお、図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した場合の断面図に相当する。本実施形態に係る半導体装置は、シリコン基板などの半導体基板（不図示）の上部に、ＳｉＯ2膜などからなる絶縁膜１００、１０２、１０４をこの順に積層してなる構造を有する。
【００５３】
絶縁膜１００の下部には、ＳｉＣ膜またはＳｉＣＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０１が設けられている。絶縁膜１００および絶縁膜１０２の間には、ＳｉＣ膜またはＳｉＣＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０３が設けられている。絶縁膜１０２および絶縁膜１０４の間には、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０５が設けられている。もっとも、エッチング阻止膜１０１およびエッチング阻止膜１０３も、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などからなる構成とすれば、後述するように、防水性の面からは有利である。
【００５４】
また、絶縁膜１００内には、銅含有金属膜１２１ｈがリング状に埋め込まれている。銅含有金属膜１２１ｈの内側表面、外側表面および底面は、ＷまたはＴｉＮなどを含む高融点金属膜からなるバリアメタル膜１２３ｈにより覆われている。図２は断面図なので、左右に銅含有金属膜１２１ｈおよびバリアメタル膜１２３ｈを記載しているが、これらはそれぞれリング状の同一部材である。
【００５５】
また、絶縁膜１０２および絶縁膜１０４内には、銅含有金属膜１２１ｇがリング状に埋め込まれている。銅含有金属膜１２１ｇの内側表面、外側表面および底面は、ＷまたはＴｉＮなどを含む高融点金属膜からなるバリアメタル膜１２３ｇにより覆われている。図２は断面図なので、左右に銅含有金属膜１２１ｇおよびバリアメタル膜１２３ｇを記載しているが、これらはそれぞれリング状の同一部材である。
【００５６】
銅含有金属膜１２１ｈおよびバリアメタル膜１２３ｈを含む下層のリング状の配線に似た構造を有する部材と、銅含有金属膜１２１ｇおよびバリアメタル膜１２３ｇを含む上層のリング状の配線に似た構造を有する部材と、は図１で説明したシールリング１５０を構成する。バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面は、層間絶縁膜に平行な方向に連続した高融点金属膜からなるリング状の壁状の構造を形成している。
【００５７】
また、これらのバリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面は、絶縁膜１００、１０２、１０４を貫いて、上下方向にも連続した高融点金属膜からなる壁状の構造を形成している。さらに、これらのバリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面のつなぎ目の凹凸は微小であり、全体として略同一面を形成している。その結果、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ直下の領域は、壁状に設けられたバリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇにより覆われた構造となっている。
【００５８】
上記銅含有金属膜１２１ｇ、バリアメタル膜１２３ｇの上部には、高融点金属膜からなるシールリング上部膜１２６が設けられている。この高融点金属膜は、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉなどを含むことが好ましい。
【００５９】
シールリング上部膜１２６もリング状の形状を有している。また、シールリング上部膜１２６を覆うように、ポリイミド膜などからなるカバー膜１４０が形成されている。なお、カバー膜１４０には、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの設けられた領域にヒューズ窓１４２が設けられている。
【００６０】
シールリングにより囲まれた領域の上部には、ＷまたはＴｉＮなどを含む高融点金属膜からなるヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが複数設けられている。
【００６１】
図１７は、実施形態１のシールリング構造を備える半導体装置を別の角度から模式的に示した断面図である。具体的には、図１の平面図のＡ−Ａ’線に直交する線に沿った断面図である。
【００６２】
本実施形態に係る半導体装置において、ヒューズ１２２ｂの両端部の直下には、ヒューズ１２２ｂと接続する銅配線が設けられている。これらの銅配線はいずれも、シールリングの下端が設けられている絶縁層よりも下層にまで到達し、シールリングの下部を通って、シールリング外部に設けられている素子と接続している。
【００６３】
これらの銅配線の一部は、絶縁膜１０４および１０２中に埋設されている銅含有金属膜１２９ｘおよびＴｉＮまたはＷなどを含むバリアメタル膜１２３ｘ、および絶縁１００中に埋設されている銅含有金属膜１２９ｙおよびＴｉＮまたはＷなどを含むバリアメタル膜１２３ｙから構成されている。
【００６４】
これらの銅配線の表面は、ＴｉＮまたはＷなどを含むバリアメタル膜１２３ｘ、１２３ｙにより覆われているため、ヒューズ１２２ｂに対するレーザ照射により、絶縁膜１０４に損傷部が発生し、絶縁膜１０４、１０２、１００などに水分が浸入しても、銅含有金属膜１２９ｘ、１２９ｙの腐食を抑制できる。
【００６５】
以下、本実施形態の構成による作用効果について説明する。
【００６６】
図３は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置におけるシール機能を模式的に示した断面図である。
【００６７】
本実施形態に係る半導体装置は、いわゆるトリミング用のヒューズを用いた半導体装置であって、ヒューズ素子の下部の絶縁部の周りを最上層Ｃｕ配線状構造のみ、もしくはその下に連なるＣｕ配線状構造などで囲んだ構成からなる半導体装置である。
【００６８】
本実施形態に係る半導体装置においては、ヒューズの下に半導体素子がなく、ヒューズ素子の下部の絶縁部の周りは、最上層Ｃｕ配線状構造およびその下に連なるＣｕ配線状構造からなるシールリング構造で囲まれている。
【００６９】
トリミングを行う際に、ヒューズをレーザーで切るが、そのとき、ヒューズ下の層間膜にダメージ（傷）が入る。その傷から大気中の水分が浸入した場合、ヒューズ素子以外の回路素子や配線などにその水分が達すると、配線層間膜のリークの増大を招いたり、Ｃｕ配線の信頼性を損なわしめたりする。
【００７０】
そこで、本実施形態のように、ヒューズ素子の下部の絶縁部の周りに単数または複数のＣｕ配線状構造からなるシールリングを設けることにより、その水分の浸入をブロックすることができる。
【００７１】
本実施形態に係る半導体装置において、レーザ照射などにより、ヒューズ１２２ａを溶断した場合、ヒューズ１２２ａの下部に相当するＳｉＯ2膜などからなる絶縁膜１０４および絶縁膜１０２に、損傷部１８２が発生する場合がある。その結果、ＳｉＯ2膜などからなる絶縁膜１０４および絶縁膜１０２中に損傷部１８２から水分または湿気が浸入する場合がある。また、絶縁膜１０４および絶縁膜１０２に、低誘電率膜を用いる場合には、低誘電率膜は透湿性、吸湿性が比較的高いため、損傷部１８２から水分または湿気が浸入しやすい。
【００７２】
そして、外部から水分が浸入して銅含有金属膜などを含む配線や、回路素子などに水分が接触すると、配線や回路素子などの特性変化や腐食が生じる場合がある。また、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜よりも誘電率が低い絶縁膜である、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜を用いる場合には、水分がＬｏｗ−ｋ膜に浸入してしまうと、Ｌｏｗ−ｋ膜の配線間容量が上昇し、配線間のクロストークが増大するため、半導体装置の長期信頼性が低下する場合がある。
【００７３】
しかし、本実施形態に係る半導体装置においては、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ直下の領域の絶縁膜１０４、絶縁膜１０２、絶縁膜１００などからなる多層絶縁膜を囲むように、銅含有金属膜１２１ｈ、バリアメタル膜１２３ｈ、銅含有金属膜１２１ｇ、バリアメタル膜１２３ｈなどからなるシールリングが設けられている。ここで、上記バリアメタル膜は、Ｔａ、ＴａＮを含む膜に限られず、ＴｉＮ、ＴｉＷ、ＷＮを含む膜でもよい。銅の拡散防止効果を有し、酸化されても安定な膜になるものであればよい。
【００７４】
ここで、本実施形態に係る半導体装置においては、シールリング部の銅含有金属膜もしくは銅含有金属膜の周りのバリアメタル膜が、回路素子や配線が設けられているシードリング外部への水分の浸入を阻止するため、上記効果が得られる。もっとも、水分または湿気を実際にシールする機能は、銅含有金属膜の周囲を覆うＴａＮなどのバリアメタル膜の方が銅含有金属膜よりも優れている。銅含有金属膜は水分が浸入してくると酸化される場合があるが、ＴａＮなどのバリアメタル膜は酸化されにくいので、防水の役目を果たす機能が優れている。
【００７５】
また、バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面は、互いに連続した高融点金属膜からなるリング状の壁状の構造を形成している。このため、損傷部１８２から浸入した水分または湿気は、バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇにより堰き止められ、シールリング外部への浸出が抑制される。
【００７６】
さらに、バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面は、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ直下の最上層から数えて二層以上の層間絶縁膜１００、１０２、１０４を貫通しており、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ直下の領域の少なくとも一部を囲んでいる。このため、最上層から数えて二層目以上の層間絶縁膜１０２、１０４に水分が浸入しても、シールリング外部への水分の浸出を抑制できる。
【００７７】
また、銅含有金属膜１２１ｈおよび１２１ｇの両側面および底面は、それぞれバリアメタル膜１２３ｈおよび１２３ｇに覆われている。このため、シールリングの内部の水分または湿気は、銅含有金属膜の内側表面、底面、外側表面の三箇所の銅含有金属膜により堰き止められる。このため、水分または湿気のシールリング外部への浸出がより効果的に抑制される。
【００７８】
また、レーザ照射によりヒューズ１２２を溶断する場合には、図３に示すように、絶縁膜１０４だけでなく、絶縁膜１０２も損傷する場合がある。しかし、本実施形態では、シールリングは最上層から数えて三層以上の層間絶縁膜にわたって設けられている。このため、二層目の絶縁膜１０２および三層目の絶縁膜１００に水分または湿気が浸入した場合にも、水分または湿気のシールリング外部への浸出が抑制される。
【００７９】
ここで、近年、層間絶縁膜として、吸湿性の高いｌｏｗ−ｋ膜を用いることが多い。ｌｏｗ−ｋ膜としては、ラダーＯＸ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＣＮ膜などが挙げられる。これらのｌｏｗ−ｋ膜が水分を吸収すると、配線間容量が増大し、配線間のクロストークが増加するために、半導体装置の信頼性が低下する場合がある。
【００８０】
これに対して、本実施形態に係る半導体装置は、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０５を備える。エッチング阻止膜１０５は、ＳｉＯ2膜などからなる層間絶縁膜１００、１０２、１０４よりも水分または湿気の浸入を抑制する効果に優れる。そのため、このようにエッチング阻止膜を設けることにより、上層の層間絶縁膜から下層の層間絶縁膜への水分または湿気の浸入を抑制できる。すなわち、最上層絶縁膜の底部を水を通しにくいＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜などで形成することが防水上の観点から有効である。
【００８１】
よって、エッチング阻止膜１０１、エッチング阻止膜１０３、エッチング阻止膜１０５をすべてＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜とすることも、防水上の観点からは有効である。
【００８２】
このように、エッチング阻止膜として、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜などを設けることにより、水分または湿気の浸入を抑制する効果が得られる。このとき、エッチング阻止膜は、例えば３０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下とすることができる。エッチング阻止膜がこの範囲の膜厚であれば、優れた防水性を示す小型化された半導体装置が得られる。
【００８３】
このため、このような構成によれば、水分または湿気の浸入の機会が多い上層のエッチング阻止膜１０５に水分または湿気の浸入を抑制する効果に優れるＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などを設けるため、より効率的に上層の層間絶縁膜から下層の層間絶縁膜への水分または湿気の浸入を抑制できる。
【００８４】
また、この構成によれば、後述するように、シールリングをいわゆるデュアルダマシン構造の多層配線構造を有する半導体装置の通常の製造方法により製造可能であるため、半導体装置内の他の部材と同様の製造工程により本実施形態の半導体装置を製造可能である。このため、半導体装置の製造安定性が向上する。
【００８５】
また、本実施形態に係る半導体装置は、シールリングの外部に多層配線構造または回路素子を備える構造とすることができる。
【００８６】
この構成によれば、シールリングの外部への水分または湿気の浸出は抑制されているため、シールリング外部の多層配線構造または回路素子などの特性の低下や、多層絶縁膜の配線間容量の上昇を抑制し、配線間のクロストークの増大を抑制することができる。よって、長期信頼性に優れる半導体装置が得られる。
【００８７】
一方、図１５は、特許文献２に記載された従来のシールリング構造を模式的に示した平面図である。この半導体装置においては、内部素子領域１５３２を囲むように、シールリング１５３４が設けられている。
【００８８】
これらの内部素子領域１５３２およびシールリング１５３４は、チップ領域１５３６中に設けられている。また、チップ領域１５３６は、スクライブ領域１５３８により囲まれている。図示しないが、ヒューズ部は、チップ領域１５３６中の、シールリング１５３４の外側に設けられている。
【００８９】
しかしながら、この文献に記載の技術は、ヒューズ部にレーザ照射することにより生じる損傷部から保護すべきメモリ部を守るために、保護すべきメモリ部を囲むようにシールリングを設けるものである。
【００９０】
すなわち、この文献に記載の技術は、シールリング外部の水分からシールリング内部の半導体素子を保護する技術である。それゆえ、ダイシングラインの側方からの水分の浸入を抑制するために半導体素子の周縁部にシールリングを設ける構成をとる。よって、半導体素子の内部領域にシールリングを設けることは意図していない。それゆえ、半導体素子の内部領域の構造や製造プロセスとの統合を図ることができる構成とはなっていない。
【００９１】
一方、本実施形態に係る技術は、シールリング内部の水分からシールリング外部の回路素子を保護する技術である。それゆえ、ヒューズへのレーザ照射による層間絶縁膜の損傷部からの水分の浸入から、シールリングの外部の回路素子を保護するため、ヒューズ直下の領域を囲むようにシールリングを設ける構成をとる。よって、半導体素子の内部領域にシールリングを設けることとなる。それゆえ、半導体素子の内部領域の構造や製造プロセスとの統合を図ることができる構成となっている。
【００９２】
例えば、本実施形態のシールリングは、配線状の構造を積み重ねてなる構造である。また、これらの配線状の構造の寸法は、シールリング外部の多層配線構造に含まれる配線と同様の寸法とすることができる。そのため、多層配線構造と同一の製造プロセスで製造可能であり、半導体素子の内部領域の構造や製造プロセスとの統合を図ることができる。
【００９３】
よって、ヒューズにレーザ照射することにより生じる損傷部から保護すべき配線や回路素子などを守るために、ヒューズの下部の多層絶縁膜を囲むようにシールリングを設ける本実施形態の半導体装置と、上記の文献に記載の技術とは、課題を解決する手段の構成が全く異なる。
【００９４】
また、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【００９５】
第一に、従来のシールリングは、シールリング内部に、回路素子を備える構成を有している。この構成は、シールリングの外部から内部へ水分または湿気などが浸入することを抑制し、シールリング内部の回路素子を保護することを目的とするものである。
【００９６】
この構成によれば、シールリングのサイズが大きくなるため、シールリングのうち水分または湿気のシール性が充分ではない箇所が生じる可能性も増大する。シール性の充分でない箇所があれば、半導体装置の製造時または使用時に、その箇所を通じてシールリングの外部から内部の回路素子を備える領域に水分または湿気が浸入する場合がある。そして、水分または湿気の浸入により、その領域における層間絶縁膜または回路素子の機能が低下する場合がある。このため、半導体装置の信頼性の点でさらなる改善の余地がある。
【００９７】
また、半導体装置の損傷領域が微小であり、保護すべき回路素子が比較的大きな場合にも、回路素子をシールリングで囲うことになり、半導体装置中で回路素子を設けることのできる領域が減少する場合がある。このため、半導体装置における回路素子の高集積化の点でもさらなる改善の余地がある。
【００９８】
これに対して、本実施形態の半導体装置においては、ヒューズの下部の多層絶縁膜をシールリングで囲む構成であるため、ヒューズにレーザ照射して生じる損傷部が微小な場合には、その微小な損傷部を囲めばよい。
【００９９】
このため、大きな回路素子を内部に囲むように設けられている従来のシールリングに比べれば、シールリングのサイズを小さくしても、シールリング外部の回路素子を保護できる。よって、シールリングに水分または湿気のシール性が不充分な箇所が生じる可能性を低減できる。また、半導体装置中で回路素子を設けることのできる領域を大きく確保できる。したがって、本実施形態によれば、上記文献記載の技術に比べて、回路素子を高度に集積可能であり、信頼性に優れる半導体装置が得られる。
【０１００】
<実施形態２>
図４は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した断面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、ヒューズの上面を覆うように設けられた、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を含む保護絶縁膜をさらに備える。
【０１０１】
この構成によれば、水分または湿気の浸入を抑制する材料からなる膜を含む保護絶縁膜がヒューズの上面を覆うため、水分または湿気がヒューズの下部のシールリングの内部の領域へ浸入することが抑制される。
【０１０２】
具体的には、ヒューズ窓１４２内に設けられている、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの上部を覆う、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜などからなるヒューズカバー膜１３０が設けられている。これらの中では、防水性の面からは、ＳｉＮ膜が特に好ましい。ヒューズカバー膜１３０の膜厚は、例えば５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下とすることができる。
【０１０３】
この構成によれば、このヒューズカバー膜１３０は、水分または湿気の透過を抑制する効果があるので、ヒューズ窓１４２から雰囲気中の水分または湿気が絶縁膜１０４内に浸入することを抑制できる。
【０１０４】
<実施形態３>
図５は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した断面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、各層間絶縁膜ごとに銅含有金属膜と高融点金属膜からなるリング状の構造が設けられ、これらのリング状の構造が積み重なってシールリングを構成している。
【０１０５】
具体的には、シールリングは、絶縁膜１００内に設けられた銅含有金属膜１２１ｋおよびバリアメタル膜１２３ｋと、絶縁膜１０２内に設けられた銅含有金属膜１２１ｊおよびバリアメタル膜１２３ｊと、絶縁膜１０４内に設けられた銅含有金属膜１２１ｉおよびバリアメタル膜１２３ｉとから構成される。
【０１０６】
なお、図５は断面図なので、左右に銅含有金属膜１２１ｋおよびバリアメタル膜１２３ｋ、銅含有金属膜１２１ｊおよびバリアメタル膜１２３ｊ、銅含有金属膜１２１ｉおよびバリアメタル膜１２３ｉ、を記載しているが、これらはそれぞれリング状の同一部材である。
【０１０７】
この構成によれば、各絶縁膜１００、１０２、１０４内に設けられた銅含有金属膜１２１ｋ、１２１ｊ、１２１ｉが、それぞれ内側表面、底面、外側表面にバリアメタル膜１２３ｋ、１２３ｊ、１２３ｉを有する。このため、いずれの絶縁膜１００、１０２、１０４においても、水分または湿気は三箇所のバリアメタル膜により堰き止められるので、水分または湿気のシールリング外部への浸出がより効果的に抑制される。
【０１０８】
また、この構成によれば、シールリングをいわゆるシングルダマシン構造の多層配線構造を有する半導体装置の通常の製造方法により製造可能であるため、半導体装置内の他の部材と同様の製造工程により本実施形態の半導体装置を製造可能である。このため、半導体装置の製造安定性が向上する。
【０１０９】
<実施形態４>
図６は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した断面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、シールリングの内側表面の高融点金属膜が連続した壁状の構造を形成していない。
【０１１０】
具体的には、シールリングを構成する銅含有金属膜１２１ｈ、バリアメタル膜１２３ｈ、銅含有金属膜１２１ｇ、バリアメタル膜１２３ｇのうち、バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面の高融点金属膜が連続した壁状の構造を形成していない。
【０１１１】
このため、バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面の隙間から微量な水分または湿気が銅含有金属膜１２１ｈを腐食させる場合があり得る。そして、その銅含有金属膜１２１ｈの腐食箇所を通って、微量な水分または湿気がバリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの外側表面の隙間からシールリングの外部へ浸出する場合もあり得る。
【０１１２】
しかし、この場合でも、大部分の水分または湿気は、バリアメタル膜１２３ｈおよびバリアメタル膜１２３ｇの内側表面、底面、外側表面の三箇所で堰き止められる。よって、シールリングを設けない場合に比べれば、水分または湿気のシールリング外部への浸出が抑制される。
【０１１３】
<実施形態５>
図７は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した断面図である。
【０１１４】
基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、絶縁部は、二層以上の層間絶縁膜を含み、シールリングの内側表面の高融点金属含有膜のうち、絶縁部のうち最上層の層間絶縁膜中に埋め込まれている領域の厚みは、前記絶縁部のうち最上層より下層の層間絶縁膜中に埋め込まれている領域の厚みよりも大きい。
【０１１５】
この構成によれば、水分または湿気がより浸入しやすい最上層のシールリングの内側表面の高融点金属含有膜の厚みが大きいため、水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することをより効果的に抑制できる。
【０１１６】
具体的には、バリアメタル膜１２３ｉ、１２３ｊ、１２３ｋの膜厚は、それぞれ４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍとすることができる。バリアメタル膜の膜厚は特に限定されず、上層のバリアメタルは厚く、下層のバリアメタルは薄ければよい。バリアメタルの膜厚は、最も薄くて２０ｎｍ、最も厚くて５０ｎｍの範囲に収まるのが好ましい。バリアメタルの膜厚がこの範囲であれば、シールリング外部の多層配線構造をシールリングと同一の製造工程で製造する場合にも、多層配線構造の抵抗の上昇を抑制しつつ、防水性に優れるシールリングが得られる。
【０１１７】
このように、より水分または湿気の浸入の機会が多い上層のバリアメタルほど膜厚が大きく、下層のバリアメタルほど膜厚が小さいように構成すると、上層では水分または湿気がシールリング外に浸出することを効果的に抑制できる。
【０１１８】
また、本実施形態において、シールリングに設けられているバリアメタルは、同じ層の他の配線構造に設けられているバリアメタルと同一工程により製造される場合がある。この場合には、他の下層の配線構造におけるバリアメタルの膜厚も小さくできるので、多層配線構造の下層配線の抵抗の上昇を抑制できる。
【０１１９】
<実施形態６>
図８は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した断面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、最上層から数えて所定の層より下の層にはシールリングが設けられていない。このため、所定の層より下層の層間絶縁膜中の空間を有効に利用でき、素子の集積度を向上でき、半導体装置を小型化できる。
【０１２０】
具体的には、シールリングは、絶縁膜１０４および絶縁膜１０２には設けられているが、絶縁膜１００には設けられていない。この構成によれば、絶縁膜１００および絶縁膜１００よりも下層の絶縁膜中には、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの下部の領域であっても配線や回路素子を設けることができる。このため、下層絶縁膜中の空間を有効に利用でき、素子の集積度を向上でき、半導体装置を小型化できる。
【０１２１】
なお、ＳｉＣ膜またはＳｉＣＮ膜からなるエッチング阻止膜１０３およびＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜からなるエッチング阻止膜１０５などが設けられているため、絶縁膜１０４および絶縁膜１０２から絶縁膜１００へ水分または湿気が浸入することは抑制される。
【０１２２】
<実施形態７>
図９は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した平面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、シールリングは、切り欠き部を有する。
【０１２３】
この構成によれば、シールリング中に渦電流が発生し、半導体基板を貫く磁界が発生することを抑制できるので、半導体装置の誘電特性が向上する。
【０１２４】
具体的には、シールリング１５０に切り欠き部１８０が設けられている。
【０１２５】
この構成によれば、切り欠き部１８０が存在することにより、シールリング１５０内で渦電流が発生することを抑制できる。このため、半導体基板（不図示）を貫く磁界の発生を抑制できるので、半導体装置の誘電特性を向上できる。なお、切り欠き部１８０は、シールリング１５０の一部にしか設けられないため、大部分の水分または湿気がシールリング１５０の外部に浸出することを抑制できる。
【０１２６】
<実施形態８>
図１０は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した平面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、シールリングの切り欠き部の外側近傍に、高融点金属含有膜がさらに配置されている。
【０１２７】
この構成によれば、高融点金属含有膜がさらに配置されていることにより、シールリングの切り欠き部から水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することを抑制できる。
【０１２８】
具体的には、シールリング１５０に１箇所切り欠き部１８０が設けられ、切り欠き部１８０の外部近傍に、シールリング１５０と同様の構成からなるパッチ部１９０が設けられている。すなわち、パッチ部１９０も、銅含有金属膜と、銅含有金属膜の内側表面、底面、外側表面を覆うＷまたはＴｉＮなどを含む高融点金属膜と、を備える。
【０１２９】
この構成によれば、切り欠き部１８０が存在することにより、シールリング１５０内で渦電流が発生することを抑制できる。このため、半導体基板（不図示）を貫く磁界の発生を抑制できるので、半導体装置の誘電特性を向上できる。
【０１３０】
また、切り欠き部１８０の外部近傍に、パッチ部１９０が設けられているため、切り欠き部１８０から浸出してくる微量な水分または湿気もパッチ部１９０により堰き止めることができる。よって、水分または湿気がシールリング１５０の外部に浸出することをより効果的に抑制できる。
【０１３１】
<実施形態９>
図１１は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した平面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、シールリングは、ヒューズ直下の領域を二重以上に囲むように、絶縁部に埋設されている。また、二重のシールリングはいずれも切り欠き部を有している。
【０１３２】
具体的には、シールリング１５０に切り欠き部１８０が設けられ、シールリング１５０の外側に、第二のシールリング切り欠き部２０２を有する第二のシールリング２００が設けられている。第二のシールリング２００も、銅含有金属膜と、銅含有金属膜の内側表面、底面、外側表面を覆うＷまたはＴｉＮなどを含む高融点金属膜と、を備える。
【０１３３】
この構成によれば、切り欠き部１８０および第二のシールリング切り欠き部２０２が存在することにより、シールリング１５０および第二のシールリング２００内で渦電流が発生することを抑制できる。このため、半導体基板（不図示）を貫く磁界の発生を抑制できるので、半導体装置の誘電特性を向上できる。
【０１３４】
また、切り欠き部１８０の外側に、第二のシールリング２００が設けられているため、切り欠き部１８０から浸出してくる微量な水分または湿気も第二のシールリング２００により堰き止めることができる。よって、水分または湿気がシールリング１５０および第二のシールリング２００の外部に浸出することをより効果的に抑制できる。
【０１３５】
<実施形態１０>
図１２は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の変形例を模式的に示した平面図である。基本的には、実施形態１に示した半導体装置と同様の構成であるが、シールリングは、ヒューズ直下の領域を二重以上に囲むように、絶縁部に埋設されている。
【０１３６】
この構成によれば、上記シールリングは、二重の構造により、水分または湿気の浸入を抑制できるため、水分または湿気がシールリングの外部へ浸出することをより効果的に抑制できる。
【０１３７】
具体的には、シールリング１５０の外側に、第二のシールリング２００が設けられている。第二のシールリング２００も、銅含有金属膜と、銅含有金属膜の内側表面、底面、外側表面を覆うＷまたはＴｉＮなどを含む高融点金属膜と、を備える。
【０１３８】
この構成によれば、シールリング１５０の外側に、第二のシールリング２００が設けられているため、シールリング１５０のわずかな隙間などから浸出してくる微量な水分または湿気も第二のシールリング２００により堰き止めることができる。よって、水分または湿気がシールリング１５０および第二のシールリング２００の外部に浸出することをより効果的に抑制できる。
【０１３９】
<実施形態１１>
図１３は、実施形態のシールリング構造を備える半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【０１４０】
図２に示した構造を備える半導体装置を製造するには、まず、図１３（ａ）に示すように、半導体基板（不図示）の上部にＳｉＣ膜またはＳｉＣＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０１、ＳｉＯ2膜またはいわゆるＬｏｗ−ｋ膜などからなる絶縁膜１００をこの順に積層する。エッチング阻止膜１０１の膜厚は、例えば７０ｎｍ程度とする。絶縁膜１００の膜厚は、例えば３００ｎｍ程度とする。絶縁膜１００の上面には所定のリング状の開口部を備えるレジスト膜１２０２を設ける。
【０１４１】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、レジスト膜１２０２をマスクとして、絶縁膜１００をドライエッチングする。次いで、エッチングガスを変えてエッチング阻止膜１０１をエッチングし、リング状の溝部を形成する。
【０１４２】
続いて、図１３（ｃ）に示すように、絶縁膜１００上面およびリング状の溝部内面にバリアメタル膜１２３ｈを形成する。また、バリアメタル膜１２３ｈ上面およびリング状の溝部残部に銅含有金属膜１２１ｈを形成する。
【０１４３】
ここで、バリアメタル膜１２３ｈは、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａなどの高融点金属を含む。好ましいバリアメタル膜としては、例えば、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｔａ、ＴａＮなどが例示される。特に、Ｔａ膜上にＴａＮ膜が積層したタンタル系バリアメタルが好ましく用いられる。例えば、Ｔａの膜厚約２０ｎｍ、ＴａＮの膜厚約１０ｎｍとすることができる。バリアメタルは、スパッタリング法、ＣＶＤなどの方法によって形成することができる。
【０１４４】
また、銅含有金属膜１２１ｈは、電解めっき法により形成することができる。電解めっきを行う前に、シード銅含有金属膜をスパッタリング法などにより形成しておいてもよい。
【０１４５】
そして、図１４（ｄ）に示すように、リング状の溝部外部に形成された不要な銅含有金属膜１２１ｈおよびバリアメタル膜１２３ｈを、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）により除去し、リング状の溝部内部にのみ銅含有金属膜１２１ｈおよびバリアメタル膜１２３ｈを残すようにする。
【０１４６】
さらに、露出した絶縁膜１００の上部に、ＳｉＣ膜またはＳｉＣＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０３、ＳｉＯ2膜またはいわゆるＬｏｗ−ｋ膜などからなる絶縁膜１０２、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などからなるエッチング阻止膜１０５、ＳｉＯ2膜またはいわゆるＬｏｗ−ｋ膜などからなる絶縁膜１０４をこの順に積層する。エッチング阻止膜１０３、１０５の膜厚は、例えば７０ｎｍ程度とする。絶縁膜１０２、１０４の膜厚は、例えば３００ｎｍ程度とする。絶縁膜１００の上面には所定のリング状の開口部を備えるレジスト膜１２０４を設ける。
【０１４７】
次に、図１４（ｅ）に示すように、レジスト膜１２０４をマスクとして、絶縁膜１０４をドライエッチングする。そして、エッチングガスを変えて、エッチング阻止膜１０５をエッチングする。さらに、絶縁膜１０２の中に形成される所定のリング状の開口部に対応する開口部を有するレジスト膜を設けた後にエッチングガスを変えて、絶縁膜１０２をエッチングする。続いて、エッチングガスを変えて、エッチング阻止膜１０３をエッチングして、絶縁膜１０２および絶縁膜１０４を貫くリング状の溝部を得る。
【０１４８】
続いて、図１４（ｆ）に示すように、絶縁膜１０４上面およびリング状の溝部内面にバリアメタル膜１２３ｇを形成する。また、バリアメタル膜１２３ｇ上面およびリング状の溝部残部に銅含有金属膜１２１ｇを形成する。
【０１４９】
ここで、バリアメタル膜１２３ｇは、例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａなどの高融点金属を含む。好ましいバリアメタル膜としては、例えば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉなどが例示される。特に、ＴａＮおよびＴａが積層したタンタル系バリアメタルが好ましく用いられる。例えば、Ｔａの膜厚約２０ｎｍ、ＴａＮの膜厚約２０ｎｍとすることができる。バリアメタルは、スパッタリング法、ＣＶＤなどの方法によって形成することができる。
【０１５０】
また、銅含有金属膜１２１ｇは、電解めっき法により形成することができる。電解めっきを行う前に、シード銅含有金属膜をスパッタリング法などにより形成しておいてもよい。シード銅含有金属膜の膜厚は、例えば１００ｎｍ程度とする。電解めっき法による膜厚は、例えば２００ｎｍ程度とする。
【０１５１】
そして、図２に示すように、リング状の溝部外部に形成された不要な銅含有金属膜１２１ｇおよびバリアメタル膜１２３ｇ、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）により除去し、リング状の溝部内部にのみ銅含有金属膜１２１ｇよびバリアメタル膜１２３ｇ残すようにする。
【０１５２】
さらに、絶縁膜１０４の上部に、高融点金属膜からなるヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、シールリング上部膜１２６を同一工程により形成する。例えば、絶縁膜１０４全面に膜厚５０ｎｍ程度のＴｉ膜と膜厚１５０ｎｍのＴｉＮ膜との積層膜からなる高融点金属膜を形成して、高融点金属膜をフォトリソグラフィー法などによりパターニングすることにより、ヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、シールリング上部膜１２６を形成することができる。ここで、高融点金属膜としては、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｍｏ、ＣｒおよびＮｉを含む膜が挙げられる。
【０１５３】
なお、シールリング上部膜１２６は、銅含有金属膜１２１ｇの腐食防止膜としての機能を有している。また、シールリング上部膜１２６には、銅含有金属膜１２１ｇの強度を強くする役目もある。
【０１５４】
続いて、ポリイミド膜などを塗布してなるカバー膜１４０を形成した後、フォトリソグラフィ工程により、カバー膜１４０のうちヒューズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを含む領域を除去することにより、ヒューズ窓１４２を設ける。
【０１５５】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【０１５６】
例えば、上記実施の形態では、層間絶縁膜をＳｉＯ2膜としたが、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜としてもよい。このようにすれば、層間絶縁膜自体の防水性が向上するという利点が得られる。
【０１５７】
また、上記実施の形態では、ヒューズ直下の領域をシールリングで囲む構造としたが、探針パッド直下の領域をシールリングで囲む構造としてもよい。このようにすれば、探針パッドに測定針を接触させたときに層間絶縁膜に損傷部が生じて水分が浸入する場合に、水分がシールリングの外部に水分が浸出することを抑制できる利点がある。
【０１５８】
また、上記実施の形態では、複数の層間絶縁膜にわたって、ヒューズ直下の領域の全部をシールリングで囲む構造としたが、特にこの構成に限定されない。すなわち、ヒューズとシールリングとの間の絶縁を確保できれば、ヒューズ直下の領域の一部をシールリングで囲む構造としてもよい。この場合、ヒューズの両端部はシールリングの外部に設けられる構造とすることができる。また、ヒューズとシールリングとの間の絶縁を確保するには、ヒューズとシールリングまたはシールリング上部膜との間に、絶縁膜を設けることが有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】実施形態１のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。
【図２】実施形態１のシールリング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。
【図３】実施形態１のシールリング構造を備える半導体装置におけるシール機能を模式的に示した断面図である。
【図４】実施形態２のシールリング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。
【図５】実施形態３のシールリング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。
【図６】実施形態４のシールリング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。
【図７】実施形態５のシールリング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。
【図８】実施形態６のシールリング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。
【図９】実施形態７のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。
【図１０】実施形態８のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。
【図１１】実施形態９のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。
【図１２】実施形態１０のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。
【図１３】実施形態１１のシールリング構造を備える半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１４】実施形態１１のシールリング構造を備える半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図１５】従来のシールリング構造を備える半導体装置を模式的に示した平面図である。
【図１６】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。
【図１７】実施形態１のシールリング構造を備える半導体装置を別の角度から模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１６０】
１００  絶縁膜
１０１  エッチング阻止膜
１０２  絶縁膜
１０３  エッチング阻止膜
１０４  絶縁膜
１０５  エッチング阻止膜
１２０  銅配線
１２１  銅含有金属膜
１２２  ヒューズ
１２３  バリアメタル膜
１２６  シールリング上部膜
１２９  銅含有金属膜
１３０  ヒューズカバー膜
１４０  カバー膜
１４２  ヒューズ窓
１５０  シールリング
１８０  切り欠き部
１８２  損傷部
１９０  パッチ部
２００  第二のシールリング
２０２  第二のシールリング切り欠き部
２０４  シールリング間の領域
２１０  シリコン基板
２１２  素子分離領域
２１６  開口部
２２０  ヒューズ
２３２  層間絶縁膜
２３４  層間絶縁膜
２３６  層間絶縁膜
２３８  層間絶縁膜
２４０  第一保護層
２４２  第二保護層
２５０  配線層
２６０  配線層
２７０  配線層
２８０  パッシベーション膜
２１１０  ヒューズ部
２１２０  回路部
１２０２  レジスト膜
１２０４  レジスト膜
１５３２  内部素子領域
１５３４  シールリング
１５３６  チップ領域
１５３８  スクライブ領域
【図１】
2005286264.tif 000003
【図２】
2005286264.tif 000004
【図３】
2005286264.tif 000005
【図４】
2005286264.tif 000006
【図５】
2005286264.tif 000007
【図６】
2005286264.tif 000008
【図７】
2005286264.tif 000009
【図８】
2005286264.tif 000010
【図９】
2005286264.tif 000011
【図１０】
2005286264.tif 000012
【図１１】
2005286264.tif 000013
【図１２】
2005286264.tif 000014
【図１３】
2005286264.tif 000015
【図１４】
2005286264.tif 000016
【図１５】
2005286264.tif 000017
【図１６】
2005286264.tif 000018
【図１７】
2005286264.tif 000019