(57)【要約】【課題】パターン倒れやパターン飛びが生じることなく形成しうると共に、低いレーザエネルギーで安定して切断可能であり、微細なピッチで配置可能なヒューズを有する半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板１０上に形成された層間絶縁膜１８と、層間絶縁膜１８に埋め込まれたヒューズ２６と、層間絶縁膜１８上に形成され、ヒューズ２６に達する開口部３２が形成されたカバー膜３０とを有し、開口部３２内のヒューズ２６の側壁に接して層間絶縁膜１８が設けられている。これにより、ヒューズ２６が層間絶縁膜１８により支持され、ヒューズのパターン倒れやパターン飛びを防止することができる。また、ヒューズが広範囲に飛散することが防止され、ヒューズのピッチを狭めて配置することができる。【選択図】  図１
2005209903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に埋め込まれたヒューズと、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記ヒューズに達する開口部が形成されたカバー膜とを有し、
前記開口部内の前記ヒューズの側壁に接して前記層間絶縁膜が設けられている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記開口部内の前記ヒューズ上に形成されたヒューズ保護膜を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体装置において、
前記ヒューズ保護膜は、前記カバー膜上に延在する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の半導体装置において、
前記ヒューズ保護膜は、前記カバー膜よりも薄い
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ヒューズが形成された領域を囲う耐湿リングを更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
基板上に、層間絶縁膜に埋め込まれたヒューズを形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に、カバー膜を形成する工程と、
前記ヒューズの側壁に接して前記層間絶縁膜が残存するように、前記カバー膜に、前記ヒューズに達する開口部を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部を形成する工程の後に、前記開口部内の前記ヒューズを覆うヒューズ保護膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒューズ保護膜を形成する工程の後に、パッド開口部を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒューズを形成する工程は、前記基板上に前記層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に配線溝を形成する工程と、前記配線溝内にヒューズを形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒューズを形成する工程は、前記基板上に前記ヒューズを形成する工程と、前記ヒューズを覆うように前記層間絶縁膜を形成する工程とを有する
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、半導体装置及びその製造方法に係り、特に、レーザ光の照射によりヒューズを切断して回路を再構成しうる半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどのメモリデバイスやロジックデバイスなどの半導体装置は極めて多数の素子によって構成されるが、製造工程上の様々な要因によって一部の回路やメモリセルが正常動作しないことがある。この場合、一部の回路やメモリセルの不良により装置全体を不良として扱うとすれば製造歩留りを低下させ、ひいては製造コストの増加にも繋がる。このため、近年の半導体装置においては、不良回路や不良メモリセルを、予め準備しておいた冗長回路や冗長メモリセルに切り換えて良品とすることにより不良品を救済することが行われている。
【０００３】
また、異なる機能を有する複数の回路を一体として構成した後に装置機能を切り換える半導体装置や、所定の回路を構成した後に装置特性を調整する半導体装置も存在する。
【０００４】
このような半導体装置の再構築は、通常、半導体装置に予め複数のヒューズを備えたヒューズ回路を実装しておき、動作試験等の後、当該ヒューズをレーザ照射によって切断することにより行われている。
【０００５】
一般に、ヒューズは半導体装置の内部回路を構成する配線やパッドと同一の導電層により構成され、ヒューズ上には半導体装置を湿気から保護する等の目的で形成されるカバー膜が形成される。また、ヒューズの切断は、通常はカバー膜の形成後に行われる。
【０００６】
そこで従来は、例えば以下に示す方法によりヒューズを切断していた。
【０００７】
第１の方法は、カバー膜上からレーザを照射してヒューズを切断する方法である。第１の方法によれば、製造工程を増加することなく半導体装置を製造することができる。しかしながら、ヒューズ上には厚いカバー膜が残存しているため、ヒューズの切断のために大きなレーザエネルギーが必要である。また、この結果、大きなクレータの発生、シリコン基板の溶融やこれに起因するクラック、ヒューズ切断部から下方に伸びるクラックなどのダメージが問題となる。
【０００８】
第２の方法は、ヒューズ上のカバー膜を予めエッチングにより薄くしておき、薄くしたカバー膜上からレーザを照射してヒューズを切断する方法である。第２の方法によれば、第１の方法と比較してレーザエネルギーを低減でき、クレータの発生や下地ダメージを低減することとができる。しかしながら、カバー膜のエッチングを途中で停止する必要があり、エッチング量の制御が困難である。また、カバー膜を薄膜化しようとした場合、ヒューズが露出する虞があり、信頼性が低下したりバンプ工程においてヒューズ上にまでバンプのバリアメタルが形成されたりする等の不具合が生じる。
【０００９】
第３の方法は、カバー膜や層間絶縁膜をエッチングしてヒューズを露出した後、薄い保護膜を形成し、この保護膜上からレーザを照射してヒューズを切断する方法である。第３の方法によれば、ヒューズが露出することはなく、信頼性は向上する。また、保護膜の薄膜化も容易である。なお、第３の方法は、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開平０３−０４４０６２号公報
【特許文献２】特開２００１−２５０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１及び特許文献２では、ヒューズを露出するエッチングの際に、ヒューズの側面が完全に露出するまでカバー膜又は層間絶縁膜をエッチングしていた。これは、ヒューズを切断する際のストレスが隣接するヒューズに影響を与えるのを防止するためである。
【００１１】
しかしながら、ヒューズの側面が完全に露出するまでカバー膜又は層間絶縁膜をエッチングした場合、ヒューズの側面が支えられていないため、エッチング後の洗浄工程でヒューズのパターン倒れやパターン飛びが生じることがある。特に、ヒューズ直下の層間絶縁膜がサイドエッチングされてオーバーハング形状になると、パターン倒れやパターン飛びが生じやすい。また、後の実装工程において、基板とチップとを接着するためのアンダーフィル等の充填樹脂剤からの応力や、実装後に基板から受ける応力などにより、ヒューズに亀裂が生じることがあった。これらの現象は、アスペクト比の大きいヒューズや微細なヒューズの場合に特に顕著である。
【００１２】
また、例えば特許文献２に記載されているように、ヒューズとヒューズの間に深い凹部が形成されていると、後のバンプ形成工程において、チタンなどのバリアメタルや印刷法によりバンプ形成する際のドライフィルムレジストがヒューズの側面部分に残渣として残り、ヒューズ切断の妨げとなることがある。ヒューズ側面における残渣の発生は、ヒューズ間のピッチが狭いときに特に顕著になることから、ヒューズ間隔の縮小、すなわち半導体装置の微細化を妨げる要因ともなる。
【００１３】
本発明の目的は、パターン倒れやパターン飛びが生じることなく形成しうると共に、低いレーザエネルギーで安定して切断可能であり、微細なピッチで配置可能なヒューズを有する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一観点によれば、半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜に埋め込まれたヒューズと、前記層間絶縁膜上に形成され、前記ヒューズに達する開口部が形成されたカバー膜とを有し、前記開口部内の前記ヒューズの側壁に接して前記層間絶縁膜が設けられている半導体装置が提供される。
【００１５】
また、本発明の他の観点によれば、基板上に、層間絶縁膜に埋め込まれたヒューズを形成する工程と、前記層間絶縁膜上に、カバー膜を形成する工程と、前記ヒューズの側壁に接して前記層間絶縁膜が残存するように、前記カバー膜に、前記ヒューズに達する開口部を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヒューズ切断のためのレーザ照射領域である開口部内において、ヒューズの側壁に接して層間絶縁膜を設けるので、ヒューズが層間絶縁膜により支持される。これにより、開口部を形成するエッチング工程後の洗浄においてヒューズのパターン倒れやパターン飛びを防止することができる。また、ヒューズを溶融爆発する際にヒューズの飛散する方向を縦方向に制限することができる。これにより、ヒューズが広範囲に飛散することを防止することができるので、ヒューズのピッチを狭めて配置することができ、ヒューズ領域のサイズを小さくすることができる。
【００１７】
また、開口部内のヒューズ側壁に層間絶縁膜を設けることにより、開口部内のヒューズ及び層間絶縁膜の表面の段差を少なくすることができる。また、側壁全面を覆うように層間絶縁膜を設ければ、開口部内の表面を実質的に平坦化することができる。これにより、ヒューズ切断のためのレーザ光照射領域に、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。これにより、残差によりヒューズの切断が阻害されるのを防止することができる。
【００１８】
また、開口部の形成後にヒューズ保護膜を形成するので、ヒューズ保護膜の膜厚を容易に且つ薄く制御することができる。したがって、製造プロセスを簡略化できるとともに、ヒューズの切断を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体装置及びその製造方法について図１乃至図４を用いて説明する。
【００２０】
図１は本実施形態による半導体装置の構造を示す平面図及び断面図、図２は本実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図、図３及び図４は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００２１】
はじめに、本実施形態による半導体装置の構造について図１及び図２を用いて説明する。なお、図１（ａ）は本実施形態による半導体装置の構造を示す平面図、図１（ｂ）及び図２は図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００２２】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、基板１０上には、ＳｉＣ膜１２ａ及びＳｉＯ膜１２ｂよりなる層間絶縁膜１２が形成されている。なお、本明細書において基板とは、半導体基板そのもののみならず、半導体基板上にトランジスタ等の素子や１層又は２層以上の配線層が形成された基板をも含むものである。また、層間絶縁膜とは、異なるレベルの配線層間を絶縁するための絶縁膜である。
【００２３】
層間絶縁膜１２上には、ＳｉＣ膜１４ａ及びＳｉＯ膜１４ｂよりなる層間絶縁膜１４が形成されている。層間絶縁膜１４には、配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｄが埋め込まれている。
【００２４】
配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｄが埋め込まれた層間絶縁膜１４上には、ＳｉＣ膜１８ａ及びＳｉＯ膜１８ｂよりなる層間絶縁膜１８が形成されている。層間絶縁膜１８には、配線層１６ａに電気的に接続されたコンタクトプラグ２４ａと、配線層１６ｂに電気的に接続されたコンタクトプラグ２４ｂと、配線１６ｄに接続されたコンタクトプラグ２４ｃと、ヒューズ２６とが埋め込まれている。
【００２５】
コンタクトプラグ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及びヒューズ２６が埋め込まれた層間絶縁膜１８上には、コンタクトプラグ２４ａとヒューズ２６の一端とを電気的に接続する配線層２８ａと、コンタクトプラグ２４ｂとヒューズ２６の他端とを電気的に接続する配線層２８ｂと、配線層１６ｄに接続された配線層２８ｄとが形成されている。
【００２６】
配線層２８ａ，２８ｂ，２８ｄが形成された層間絶縁膜１８上には、ＳｉＯ膜３０ａ及びＳｉＮ膜３０ｂよりなるカバー膜３０が形成されている。カバー膜３０には、ヒューズ２６に達する開口部３２が形成されている。なお、カバー膜とは、最上層配線層上に形成された絶縁膜であって、半導体装置を湿気等から保護する目的で形成されるものである。カバー膜の一般的な構造は、本実施形態に示したようなＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との積層膜である。
【００２７】
開口部３２内及びカバー膜３０上には、ＳｉＮ膜よりなるヒューズ保護膜３４が形成されている。
【００２８】
そして、図１（ａ）に示すように、開口部３２の形成領域内には、複数のヒューズ２６が形成されている。また、図１（ｃ）に示すように、開口部３２内においてヒューズ２６の側面部分は層間絶縁膜１８により覆われており、ヒューズ２６の表面高さと開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面高さとがほぼ等しくなっている。
【００２９】
また、図１（ａ）に示すように、ヒューズ２６が形成された領域は、配線層２８ｄにより囲まれている。配線層２８ｄは、いわゆる耐湿リングの一部を構成するものである。耐湿リングとは、ヒューズ回路領域から湿気等が半導体素子内部に浸入するのを防止するためのものであり、通常、第１層目の金属配線層から最上層の金属配線層までの総ての層で構成した環状パターンよりなる配線層を層厚方向に積層し、溝状のビアによりこれら配線層間を接続したものである。
【００３０】
例えば１０層の金属配線層により構成される半導体装置の場合、例えば図２に示すように、シリコン基板１００に形成されたＮウェル１１８内の不純物拡散層１２０上に、隣接する層が互いに溝状ビアにより接続された環状の配線層１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１４，１１６が形成される。なお、この場合、配線層１１６までの下層構造が、図１（ｂ）及び図１（ｃ）における基板１０に相当する。
【００３１】
配線層１１６よりも上の層（配線層１６ｄ，２８ｄ）では、ヒューズ２６への電気的経路を確保するために環状の配線層は配置できない。そこで、これら配線層１６ｄ，２８ｄでは、例えば図１（ａ）に示すように、配線２８ａ，２８ｂの各引き出し部分において分断される環状パターンとする。すなわち、図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面でみた場合には、図２に示すように、配線層１０２〜１１６により耐湿リングが構成され、図１（ａ）のＢ−Ｂ′線断面でみた場合には、図１（ｃ）及び図２に示すように、配線層１０２〜１１６、配線層１６ｄ及び配線層２８ｄにより、耐湿リングが構成される。
【００３２】
上述の通り、本実施形態による半導体装置は、ヒューズ切断のためのレーザ照射領域である開口部３２内において、ヒューズ２６の側面部分に接して層間絶縁膜１８が形成されていることを一つの特徴とする。これにより、ヒューズ２６は層間絶縁膜１８により支持されるので、開口部３２を形成するエッチング工程後の洗浄においてヒューズ２６のパターン倒れやパターン飛びを防止することができる。
【００３３】
ヒューズ２６のパターン倒れやパターン飛びは、ヒューズ２６下の層間絶縁膜１４が横方向にエッチングされてヒューズ２６がオーバーハング状態になると、顕著になる。したがって、プロセスマージンを考慮して、ヒューズ側面の一部が必ず層間絶縁膜１８により覆われるようにすることが望ましい。
【００３４】
また、ヒューズ２６の側面部分に接して層間絶縁膜１８が形成されていることは、ヒューズ２６を溶融爆発する際にヒューズ２６が飛散する方向を縦方向に制限する効果もある。これにより、ヒューズ２６が広範囲に飛散することを防止することができるので、ヒューズのピッチを狭めて配置することができ、ヒューズ領域のサイズを小さくすることができる。
【００３５】
層間絶縁膜１８は、ヒューズ２６を支持する観点からは、ヒューズ２６の側面の少なくとも一部に接するように形成されていることが望ましい。
【００３６】
ヒューズ２６の側面部分に接して層間絶縁膜１８を形成するに加え、ヒューズ２６の表面と開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面とを平坦にすることは、更に効果がある。すなわち、ヒューズ２６の表面高さと開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面高さとをほぼ等しくすることにより、開口部３２内に微細な凹凸が生じることはない。したがって、ヒューズ切断のためのレーザ光照射領域に、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。これにより、残差によりヒューズの切断が阻害されるのを防止することができる。
【００３７】
なお、ヒューズ２６の表面と開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面とは、完全な平坦である必要はない。後工程で残渣が生じない程度、すなわち実質的に平坦になっていれば、上記効果を得ることができる。
【００３８】
また、開口部３２内においてヒューズ２６を覆うヒューズ保護膜３４は、開口部３２を形成した後に形成した膜であり、膜厚を容易に制御することができる。また、ヒューズ保護膜３４は、カバー膜３０よりも薄くすることができる。したがって、製造プロセスを簡略化できるとともに、ヒューズ２６の切断を安定して行うことができる。
【００３９】
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図３及び図４を用いて説明する。なお、図３及び図４は、図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面に相当する部分及びパッド開口部分を示す工程断面図である。各図左側が図１（ａ）のＡ−Ａ′線断面に相当する部分の断面であり、各図右側がパッド開口部分の断面である。
【００４０】
まず、基板１０上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚３０ｎｍのＳｉＣ膜１２ａと、例えば膜厚５６０ｎｍのＳｉＯ膜１２ｂとを堆積し、ＳｉＣ膜１２ａ及びＳｉＯ膜１２ｂよりなる層間絶縁膜１２を形成する。
【００４１】
次いで、層間絶縁膜１２上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚３０ｎｍのＳｉＣ膜１４ａと、例えば膜厚８７０ｎｍのＳｉＯ膜１４ｂとを堆積し、ＳｉＣ膜１４ａ及びＳｉＯ膜１４ｂよりなる層間絶縁膜１４を形成する。
【００４２】
次いで、ダマシン法により、層間絶縁膜１４に埋め込まれ、銅を主体とする導電層よりなる配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｃを形成する（図３（ａ））。
【００４３】
次いで、配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｃが埋め込まれた層間絶縁膜１４上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚３０ｎｍのＳｉＣ膜１８ａと、例えば膜厚５３０ｎｍのＳｉＯ膜１８ｂとを堆積し、ＳｉＣ膜１８ａ及びＳｉＯ膜１８ｂよりなる層間絶縁膜１８を形成する。
【００４４】
次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、層間絶縁膜１８に、配線層１６ａ，１６ｂに達するコンタクトホール２０ａ，２０ｂと、ヒューズ形成領域に形成された配線溝２２とを形成する（図３（ｂ））。
【００４５】
次いで、例えばスパッタ法によりバリアメタルとして５０ｎｍの窒化チタン膜を、ＣＶＤ法により例えば膜厚３００ｎｍのタングステン膜を堆積後、層間絶縁膜１８の表面が露出するまでエッチバック或いはポリッシュバックし、コンタクトホール２０ａ，２０ｂに埋め込まれ、タングステンを主体とする導電層よりなるコンタクトプラグ２４ａ，２４ｂと、配線溝２２に埋め込まれ、タングステンを主体とする導電層よりなるヒューズ２６とを形成する（図３（ｃ））。
【００４６】
次いで、例えばスパッタ法により、コンタクトプラグ２４ａ，２４ｂ及びヒューズ２６が埋め込まれた層間絶縁膜１８上に、例えば膜厚６０ｎｍのチタン膜と、例えば膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜と、例えば膜厚１０００ｎｍのＡｌ−Ｃｕ膜と、例えば膜厚５０ｎｍの窒化チタン膜とを堆積する。
【００４７】
次いで、窒化チタン膜／Ａｌ−Ｃｕ膜／窒化チタン膜／チタン膜の積層膜をパターニングし、この積層膜よりなる配線層２８ａ，２８ｂ，２８ｃを形成する（図３（ｄ））。これにより、配線層１６ａは、コンタクトプラグ２４ａ及び配線層２８ａを介してヒューズ２６の一端に電気的に接続され、配線層１６ｂは、コンタクトプラグ２４ｂ及び配線層２８ｂを介してヒューズ２６の他端に電気的に接続される。なお、配線層２８ｃは、例えばパッド電極として用いることができる。
【００４８】
次いで、配線層２８ａ，２８ｂ，２８ｃが形成された層間絶縁膜１８上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚１４００ｎｍのＳｉＯ膜３０ａと、例えば膜厚５００ｎｍのＳｉＮ膜３０ｂとを堆積し、ＳｉＣ膜３０ａ及びＳｉＮ膜３０ｂよりなるカバー膜３０を形成する。
【００４９】
次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりカバー膜３０をエッチングし、カバー膜３０にヒューズ２６に達する開口部３２を形成する（図４（ａ））。この際、開口部３２内に複数のヒューズ２６が露出するように開口部３２を形成する。また、開口部３２内における層間絶縁膜１８の表面高さとヒューズ２６の表面高さとがほぼ等しくなるように、カバー膜のエッチングを制御することが望ましい（図１（ｃ）参照）。
【００５０】
このような開口部３２を形成することにより、開口部３２内には微細な凹部が生じることがなく、ヒューズ切断のためのレーザ光照射領域に、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。
【００５１】
次いで、開口部３２が形成されたカバー膜３０上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍのＳｉＮ膜を堆積し、ＳｉＮ膜よりなるヒューズ保護膜３４を形成する（図４（ｂ））。なお、ヒューズ保護膜３４の膜厚は、３５０ｎｍ以下に設定することが望ましい。膜厚が３５０ｎｍを超えると、ヒューズ切断の歩留まりが低下したり、高いレーザエネルギーが必要となり大きなクレータが生じたりする虞があるからである。
【００５２】
次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、ヒューズ保護膜３４及びカバー膜３０をエッチングし、配線層２８ｃを露出するパッド開口部３６を形成する（図４（ｃ））。
【００５３】
次いで、回路試験等の後、必要に応じて所定のヒューズ２６を切断する。なお、ヒューズ保護膜３４の膜厚が５０ｎｍ、厚さが６００ｎｍで幅が４００ｎｍのヒューズ２６が５μｍピッチで配列されている場合、例えば波長が１．３μｍ、０．３５〜０．９μＪのエネルギーを有するレーザ光を照射することにより、ヒューズ保護膜３４を介してヒューズ２６を切断することができる。
【００５４】
上記構造の半導体装置において上記条件でヒューズをした結果、歩留まりよくヒューズを切断することができた。また、ヒューズの切断後に耐湿性試験を行った結果、ヒューズの耐湿性は良好であり、極めて高い信頼性を得ることができた。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、ヒューズ切断のためのレーザ照射領域である開口部内において、ヒューズの側壁に接して層間絶縁膜を設けるので、ヒューズが層間絶縁膜により支持される。これにより、開口部を形成するエッチング工程後の洗浄においてヒューズのパターン倒れやパターン飛びを防止することができる。また、ヒューズを溶融爆発する際にヒューズの飛散する方向を縦方向に制限することができる。これにより、ヒューズが広範囲に飛散することを防止することができるので、ヒューズのピッチを狭めて配置することができ、ヒューズ領域のサイズを小さくすることができる。
【００５６】
また、開口部内のヒューズ側壁に層間絶縁膜を残すことで、段差を少なくできる。これにより、ヒューズ切断のためのレーザ光照射領域に、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。これにより、残差によりヒューズの切断が阻害されるのを防止することができる。
【００５７】
また、開口部の形成後にヒューズ保護膜を形成するので、ヒューズ保護膜の膜厚を容易に且つ薄く制御することができる。したがって、製造プロセスを簡略化できるとともに、ヒューズの切断を安定して行うことができる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、開口部３２内及びカバー膜３０上にヒューズ保護膜３４を形成したが、バンプ工程がない場合等ではヒューズ保護膜３４は必ずしも形成しなくてもよい（図５参照）。本願発明者等がヒューズ切断後の耐湿性試験を行った結果、ヒューズ保護膜３４がある場合よりは劣るものの、ヒューズ保護膜３４がない場合にも十分な耐湿性を実現することができた。
【００５９】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体装置及びその製造方法について図６乃至図８を用いて説明する。なお、図１乃至図５に示す第１実施形態による半導体装置及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡略にする。
【００６０】
図６は本実施形態による半導体装置の構造を示す平面図及び断面図、図７及び図８は本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００６１】
上記第１実施形態では、いわゆるダマシン法によりコンタクトプラグと同時に形成したヒューズを有する半導体装置に本発明を適用した場合を示したが、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより導電膜をパターニングして形成したヒューズを有する半導体装置においても本発明を適用することができる。本実施形態では、本発明をこのような半導体装置に適用した一例を示す。
【００６２】
はじめに、本実施形態による半導体装置の構造について図６を用いて説明する。なお、図６（ａ）は本実施形態による半導体装置の構造を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ′線断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００６３】
図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、基板１０上には、配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｄが形成されている。
【００６４】
配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｄが形成された基板１０上には、ＳｉＯ膜よりなる層間絶縁膜１４が形成されている。層間絶縁膜１４には、配線層１６ａ，１６ｂ，１６ｄに電気的に接続されたコンタクトプラグ２４ａ，２４ｂ，２４ｃが埋め込まれている。
【００６５】
コンタクトプラグ２４ａ，２４ｂ，２４ｃが埋め込まれた層間絶縁膜１４上には、一端がコンタクトプラグ２４ａに電気的に接続され、他端がコンタクトプラグ２４ｂに電気的に接続されたヒューズ２６と、コンタクトプラグ２４ｃを介して配線層１６ｄに接続された配線層２８ｄと、配線層２８ａとが形成されている。
【００６６】
ヒューズ２６及び配線層２８ａ，２８ｄが形成された層間絶縁膜１４上には、ＳｉＯ膜よりなる層間絶縁膜１８が形成されている。層間絶縁膜１８には、配線層２８ｄに接続されたコンタクトプラグ２４ｄが埋め込まれている。
【００６７】
ヒューズ２６、配線層２８ａ，２８ｄ及びコンタクトプラグ２４ｄが埋め込まれた層間絶縁膜１８上には、配線層３８ａと、コンタクトプラグ２４ｄを介して配線層２８ｄに接続された配線層３８ｂとが形成されている。
【００６８】
配線層３８ａ，３８ｂが形成された層間絶縁膜１８上には、ＳｉＯ膜３０ａ及びＳｉＮ膜３０ｂよりなるカバー膜３０が形成されている。カバー膜３０及び層間絶縁膜１８には、ヒューズ２６に達する開口部３２が形成されている。開口部３２内及びカバー膜３０上には、ＳｉＮ膜よりなるヒューズ保護膜３４が形成されている。
【００６９】
そして、図６（ａ）に示すように、開口部３２の形成領域内には、複数のヒューズ２６が形成されている。また、図６（ｃ）に示すように、開口部３２内においてヒューズ２６の側面部分は層間絶縁膜１８により覆われており、ヒューズ２６の表面高さと開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面高さとがほぼ等しくなっている。
【００７０】
また、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、ヒューズ２６が形成された領域は、配線層１６ｄ，２８ｄ，３８ｄにより囲まれている。配線層１６ｄ，２８ｄ，３８ｄは、いわゆる耐湿リングの一部を構成するものである。耐湿リングは、例えば図２に示す第１実施形態による半導体装置と同様の構成とすることができる。
【００７１】
上述した通り、本実施形態による半導体装置は、ヒューズ切断のためのレーザ照射領域である開口部３２内において、ヒューズ２６の側面部分に接して層間絶縁膜１８が形成されていることを一つの特徴とする。これにより、ヒューズ２６は層間絶縁膜１８により支持されるので、開口部３２を形成するエッチング工程後の洗浄においてヒューズ２６のパターン倒れやパターン飛びを防止することができる。
【００７２】
また、ヒューズ２６の側面部分に接して層間絶縁膜１８が形成されていることは、ヒューズ２６を溶融爆発する際にヒューズ２６が飛散する方向を縦方向に制限する効果もある。これにより、ヒューズ２６が広範囲に飛散することを防止することができるので、ヒューズのピッチを狭めて配置することができ、ヒューズ領域のサイズを小さくすることができる。
【００７３】
層間絶縁膜１８は、ヒューズ２６を支持する観点から、ヒューズ２６の側面の少なくとも一部に接するように形成されていることが望ましい。
【００７４】
ヒューズ２６の側面部分に接して層間絶縁膜１８を形成するに加え、ヒューズ２６の表面と開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面とを平坦にすることは、更に効果がある。すなわち、ヒューズ２６の表面高さと開口部３２内の層間絶縁膜１８の表面高さとをほぼ等しくすることにより、開口部３２内に微細な凹凸が生じることはない。したがって、ヒューズ切断のためのレーザ光照射領域に、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。これにより、残差によりヒューズの切断が阻害されるのを防止することができる。
【００７５】
また、開口部３２内においてヒューズ２６を覆うヒューズ保護膜３４は、開口部３２を形成した後に形成した膜であり、膜厚を容易に制御することができる。したがって、製造プロセスを簡略化できるとともに、ヒューズ２６の切断を安定して行うことができる。
【００７６】
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図７及び図８を用いて説明する。なお、図７及び図８は、図６（ａ）のＡ−Ａ′線断面に相当する部分及びパッド開口部分を示す工程断面図である。各図右側がＡ−Ａ′線断面に相当する部分の断面であり、各図左側がパッド開口部分の断面である。
【００７７】
まず、基板１０上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚６０ｎｍのチタン膜と、例えば膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜と、例えば膜厚１０００ｎｍのＡｌ−Ｃｕ膜と、例えば膜厚５０ｎｍの窒化チタン膜とを堆積する。
【００７８】
次いで、窒化チタン膜／Ａｌ−Ｃｕ膜／窒化チタン膜／チタン膜の積層膜をパターニングし、この積層膜よりなる配線層１６ａ，１６ｂを形成する。
【００７９】
次いで、配線層１６ａ，１６ｂが形成された基板１０上に、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ膜を堆積し、ＣＭＰ法によりこのＳｉＯ膜の表面を平坦化する。これにより、表面が平坦化されたＳｉＯ膜よりなり、配線層１６ａ，１６ｂ上の膜厚が例えば６００ｎｍの層間絶縁膜１８を形成する。
【００８０】
次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、層間絶縁膜１４に、配線層１６ａ，１６ｂに達するコンタクトホール２０ａ，２０ｂを形成する（図７（ａ））。
【００８１】
次いで、例えばスパッタ法によりバリアメタルとして５０ｎｍの窒化チタン膜を、ＣＶＤ法により例えば膜厚３００ｎｍのタングステン膜を堆積後、層間絶縁膜１８の表面が露出するまでエッチバック或いはポリッシュバックし、コンタクトホール２０ａ，２０ｂに埋め込まれ、タングステンを主体とする導電層よりなるコンタクトプラグ２４ａ，２４ｂを形成する。
【００８２】
次いで、コンタクトプラグ２４ａ，２４ｂが埋め込まれた層間絶縁膜１４上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚６０ｎｍのチタン膜と、例えば膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜と、例えば膜厚１０００ｎｍのＡｌ−Ｃｕ膜と、例えば膜厚５０ｎｍの窒化チタン膜とを堆積する。
【００８３】
次いで、窒化チタン膜／Ａｌ−Ｃｕ膜／窒化チタン膜／チタン膜の積層膜をパターニングし、この積層膜よりなり、一端がコンタクトプラグ２４ａを介して配線層１６ａに電気的に接続され、他端がコンタクトプラグ２４ｂを介して配線層１６ｂに電気的に接続されたヒューズ２６と、配線層２８ａとを形成する（図７（ｂ））。
【００８４】
次いで、ヒューズ２６及び配線層２８ａが形成された層間絶縁膜１４上に、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ膜を堆積し、ＣＭＰ法によりこのＳｉＯ膜の表面を平坦化する。これにより、表面が平坦化されたＳｉＯ膜よりなり、ヒューズ２６及び配線層２８上の膜厚が例えば６００ｎｍの層間絶縁膜１８を形成する。
【００８５】
次いで、層間絶縁膜１８上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚６０ｎｍのチタン膜と、例えば膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜と、例えば膜厚１０００ｎｍのＡｌ−Ｃｕ膜と、例えば膜厚５０ｎｍの窒化チタン膜とを堆積する。
【００８６】
次いで、窒化チタン膜／Ａｌ−Ｃｕ膜／窒化チタン膜／チタン膜の積層膜をパターニングし、この積層膜よりなる配線層３８ａを形成する（図７（ｃ））。
【００８７】
次いで、配線層３８ａが形成された層間絶縁膜１８上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚１４００ｎｍのＳｉＯ膜３０ａと、例えば膜厚４５０ｎｍのＳｉＮ膜３０ｂとを堆積し、ＳｉＣ膜３０ａ及びＳｉＮ膜３０ｂよりなるカバー膜３０を形成する。
【００８８】
次いで、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによりカバー膜３０及び層間絶縁膜１８をエッチングし、カバー膜３０及び層間絶縁膜１８に、ヒューズ２６に達する開口部３２を形成する（図８（ａ））。この際、開口部３２内に複数のヒューズ２６が露出するように開口部３２を形成する。また、開口部３２内における層間絶縁膜１８の表面高さとヒューズ２６の表面高さとがほぼ等しくなるように、カバー膜３２及び層間絶縁膜１８のエッチングを制御することが望ましい（図６（ｃ）参照）。
【００８９】
このような開口部３２を形成することにより、開口部３２内には微細な凹部が生じることがなく、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。
【００９０】
次いで、開口部３２が形成されたカバー膜３０上に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍのＳｉＮ膜を堆積し、ＳｉＮ膜よりなるヒューズ保護膜３４を形成する（図８（ｂ））。
【００９１】
次いで、例えば図４（ｃ）に示す第１実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、配線層３８に達するパッド開口部３８を形成する（図８（ｃ））。
【００９２】
次いで、回路試験等の後、必要に応じて所定のヒューズ２６を切断する。なお、ヒューズ保護膜３４の膜厚が５０ｎｍ、厚さが１１４０ｎｍで幅が９００ｎｍのヒューズ２６が５μｍピッチで配列されている場合、例えば０．４４〜６７μＪのエネルギーを有するレーザ光を照射することにより、ヒューズ保護膜３４を介してヒューズ２６を切断することができる。
【００９３】
上記構造の半導体装置において上記条件でヒューズをした結果、歩留まりよくヒューズを切断することができた。また、ヒューズの切断後に耐湿性試験を行った結果、ヒューズの耐湿性は良好であり、極めて高い信頼性を得ることができた。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、ヒューズ切断のためのレーザ照射領域である開口部内において、ヒューズの側壁に接して層間絶縁膜を設けるので、ヒューズが層間絶縁膜により支持される。これにより、開口部を形成するエッチング工程後の洗浄においてヒューズのパターン倒れやパターン飛びを防止することができる。また、ヒューズを溶融爆発する際にヒューズの飛散する方向を縦方向に制限することができる。これにより、ヒューズが広範囲に飛散することを防止することができるので、ヒューズのピッチを狭めて配置することができ、ヒューズ領域のサイズを小さくすることができる。
【００９５】
また、開口部内のヒューズ側壁に層間絶縁膜を設けることにより、開口部内のヒューズ及び層間絶縁膜の表面を実質的に平坦化することができる。これにより、ヒューズ切断のためのレーザ光照射領域に、後のバンプ工程においてバリアメタルの残渣が生じたり、実装工程においてフィルムレジストの残渣が生じたりすることを抑制することができる。これにより、残差によりヒューズの切断が阻害されるのを防止することができる。
【００９６】
また、開口部の形成後にヒューズ保護膜を形成するので、ヒューズ保護膜の膜厚を容易に且つ薄く制御することができる。したがって、製造プロセスを簡略化できるとともに、ヒューズの切断を安定して行うことができる。
【００９７】
なお、上記実施形態では、開口部３２内及びカバー膜３０上にヒューズ保護膜３４を形成したが、図５に示す第１実施形態の変形例の場合と同様に、バンプ工程がない場合等にはヒューズ保護膜３４は必ずしも形成しなくてもよい。
【００９８】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９９】
例えば、ヒューズ２６よりも下層の構造や、ヒューズ２６への配線層の接続方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
【０１００】
また、上記第１及び第２実施形態ではヒューズ保護膜３４の形成後にパッド開口部３８を開口したが、カバー膜３０に開口部３２及びパッド開口部３６を形成した後、ヒューズ保護膜３４を形成し、パッド開口領域のヒューズ保護膜３４を除去するようにしてもよい。或いは、パッド開口部３６とヒューズ２６に達する開口部３２とを別々に形成した後、ヒューズ保護膜３４を形成し、再度パッド開口部３６を形成するようにしてもよい。これらプロセスを例えば第１実施形態による半導体装置及びその製造方法に適用した場合、例えば図９に示すように、ヒューズ保護膜３４は、パッド開口部３６の内壁部分にまで延在する構造となる。
【０１０１】
また、上記第１及び第２実施形態では開口部３２内におけるヒューズ２６と層間絶縁膜１８の表面高さとをほぼ等しくしたが、例えば図１０に示すように、開口部３２内におけるヒューズ２６と層間絶縁膜１８の表面高さは必ずしも等しくする必要はない。ヒューズ２６の側壁部分の少なくとも一部分を覆うように層間絶縁膜１８を配置すれば、ヒューズ２６を支持することが可能であり、パターン倒れや飛び等を防止する効果を得ることができる。したがって、バンプ工程を行わない場合など、開口部３２内にヒューズ２６の切断を阻害する残渣が生じない場合等には、層間絶縁膜１８の表面は必ずしも等しくしなくてもよい。また、ヒューズ２６の側壁部分の少なくとも一部分を覆うように層間絶縁膜１８を配置するだけでも、開口部３２内の段差が軽減されるため、残渣の発生を抑制することができる。
【０１０２】
また、上記第１及び第２実施形態では、ヒューズ回路領域の周囲に耐湿リングを設けたが、ヒューズ保護膜３４やカバー膜３０等により十分な耐湿性が確保できるような場合等には、必ずしも耐湿リングを設ける必要はない。
【０１０３】
また、上記第１実施形態ではタングステンを主体とする材料によりヒューズ２６を構成し、上記第２実施形態ではアルミを主体とする材料によりヒューズ２６を構成したが、ヒューズを構成する材料はこれらに限定されるものではない。例えば、銅（Ｃｕ）や窒化チタン（ＴｉＮ）によりヒューズを構成するようにしてもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態では、ヒューズ保護膜３４としてＳｉＮ膜を用いたが、ヒューズ保護膜はＳｉＮ膜に限定されるものではない。例えば、ＳｉＯ膜やＳｉＯＮ膜によりヒューズ保護膜３４を構成するようにしてもよい。なお、耐湿性の観点からは、ＳｉＮやＳｉＯＮなど窒素を含む絶縁膜が好ましい。
【０１０５】
以上詳述した通り、本発明の特徴をまとめると以下の通りとなる。
【０１０６】
（付記１）  半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に埋め込まれたヒューズと、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記ヒューズに達する開口部が形成されたカバー膜とを有し、
前記開口部内の前記ヒューズの側壁に接して前記層間絶縁膜が設けられている
ことを特徴とする半導体装置。
【０１０７】
（付記２）  付記１記載の半導体装置において、
前記開口部内における前記ヒューズ及び前記層間絶縁膜の表面が実質的に平坦になっている
ことを特徴とする半導体装置。
【０１０８】
（付記３）  付記１又は２記載の半導体装置において、
前記開口部内の前記ヒューズ上に形成されたヒューズ保護膜を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
【０１０９】
（付記４）  付記１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ヒューズ保護膜は、前記カバー膜上に延在する
ことを特徴とする半導体装置。
【０１１０】
（付記５）  付記３又は４記載の半導体装置において、
前記ヒューズ保護膜は、前記カバー膜よりも薄い
ことを特徴とする半導体装置。
【０１１１】
（付記６）  付記３乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ヒューズ保護膜の膜厚は、３５０ｎｍ以下である
ことを特徴とする半導体装置。
【０１１２】
（付記７）  付記１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記開口部内に、複数の前記ヒューズが形成されている
ことを特徴とする半導体装置。
【０１１３】
（付記８）  付記１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記ヒューズが形成された領域を囲う耐湿リングを更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
【０１１４】
（付記９）  基板上に、層間絶縁膜に埋め込まれたヒューズを形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に、カバー膜を形成する工程と、
前記ヒューズの側壁に接して前記層間絶縁膜が残存するように、前記カバー膜に、前記ヒューズに達する開口部を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１５】
（付記１０）  付記９記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部を形成する工程では、前記開口部内における前記ヒューズ及び前記層間絶縁膜の表面が平坦になるように、前記カバー膜をエッチングする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１６】
（付記１１）  付記９又は１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部を形成する工程の後に、前記開口部内の前記ヒューズを覆うヒューズ保護膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１７】
（付記１２）  付記１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒューズ保護膜を形成する工程の後に、パッド開口部を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１８】
（付記１３）  付記９乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部を形成する工程の後に、前記ヒューズを切断する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１１９】
（付記１４）  付記９乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒューズを形成する工程は、前記基板上に前記層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜に配線溝を形成する工程と、前記配線溝内にヒューズを形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１２０】
（付記１５）  付記９乃至１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ヒューズを形成する工程は、前記基板上に前記ヒューズを形成する工程と、前記ヒューズを覆うように前記層間絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１２１】
（付記１６）  付記１５記載の半導体装置の製造方法において、
前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置の構造を示す平面図及び断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例による半導体装置の構造を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半導体装置の構造を示す平面図及び断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図８】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図９】本発明の実施形態の変形例による半導体装置及びその製造方法を示す概略断面図（その１）である。
【図１０】本発明の実施形態の変形例による半導体装置及びその製造方法を示す概略断面図（その２）である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０…基板
１２，１４，１８…層間絶縁膜
１２ａ，１４ａ，１８ａ…ＳｉＣ膜
１２ｂ，１４ｂ，１８ｂ，３０ａ…ＳｉＯ膜
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，３８ａ，３８ｂ…配線層
２０ａ，２０ｂ…コンタクトホール
２２…配線溝
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…コンタクトプラグ
２６…ヒューズ
３０…カバー膜
３０ｂ…ＳｉＮ膜
３２…開口部
３４…ヒューズ保護膜
３６…パッド開口部
１００…シリコン基板
１０２，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２，１１４，１１６…配線層
１１８…Ｎウェル
１２０…不純物拡散層
【図１】
2005209903.tif 000003
【図２】
2005209903.tif 000004
【図３】
2005209903.tif 000005
【図４】
2005209903.tif 000006
【図５】
2005209903.tif 000007
【図６】
2005209903.tif 000008
【図７】
2005209903.tif 000009
【図８】
2005209903.tif 000010
【図９】
2005209903.tif 000011
【図１０】
2005209903.tif 000012