(57)【要約】  【課題】  銅配線の拡散防止膜である絶縁膜を用いて、アンチヒューズ構造を実現する。  【解決手段】  半導体装置は、半導体基板１上に形成された第１の金属よりなる第１の配線４と、第１の配線４の上に形成された第２の絶縁膜５と、該第２の絶縁膜８の上に形成された第２の金属よりなる第２の配線８とを備えている。第２の絶縁膜５は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された第１の金属よりなる第１の金属パターンと、
前記第１の金属パターンの上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された第２の金属よりなる第２の金属パターンとを備え、
前記絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁膜は、拡散した前記第１の金属を含有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の金属パターンは、前記絶縁膜内に沈み込むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の金属パターンは、配線又はビアプラグであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の金属パターンは、配線又はビアプラグであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上に形成された第１の金属よりなる第１の金属パターンと、
前記第１の金属パターンの上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成された第２の金属よりなる第２の金属パターンとを備え、
前記絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性を有しており、
前記第２の金属パターンは、回路形成領域において、前記絶縁膜を貫通して前記第１の金属パターンと導通するように形成されていると共に、アンチヒューズ形成領域において、前記第１の金属パターンとの間に前記絶縁膜を介在させるように形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁膜は、拡散した前記第１の金属を含有していることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記アンチヒューズ形成領域における前記第２の金属パターンは、前記絶縁膜内に沈み込むように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１の金属パターンは、配線又はビアプラグであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２の金属パターンは、配線又はビアプラグであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、
前記配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
回路形成領域及びアンチヒューズ形成領域の各々において、前記第２の絶縁膜に、前記配線の上方に位置すると共に前記第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、
前記アンチヒューズ形成領域における前記開口部を覆うようレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより、前記回路形成領域における前記開口部の底部に露出する前記第１の絶縁膜を除去して前記配線を露出させる工程と、
前記レジストパターンを除去した後に、前記回路形成領域における前記開口部及び前記アンチヒューズ形成領域における前記開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性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１２】
半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、
前記配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
回路形成領域及びアンチヒューズ形成領域の各々において、前記第２の絶縁膜に、前記配線の上方に位置すると共に前記第１の絶縁膜を露出させる第１の開口部を形成する工程と、
前記アンチヒューズ形成領域における前記第１の開口部の上部に第２の開口部を形成するためのポジ型レジストよりなるレジストパターンを形成する際に、露光不足によって形成される前記ポジ型レジストの残存部分をマスクとしてエッチングを行なうことにより、前記回路形成領域における前記第１の開口部の底部に露出する前記第１の絶縁膜を除去して前記配線を露出させる工程と、
前記レジストパターンを除去した後に、前記回路形成領域における前記第１の開口部及び前記アンチヒューズ形成領域における前記第１の開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性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１３】
半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、
前記配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を薄膜化するように、エッチングを行なう工程と、
前記エッチングを行なう工程の後に、前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
回路形成領域において、前記第２の絶縁膜に、前記配線の上方に位置すると共に前記配線を露出させる開口部を形成すると共に、アンチヒューズ形成領域において、前記第２の絶縁膜に、前記配線の上方に位置すると共に前記第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、
前記回路形成領域における前記開口部及び前記アンチヒューズ形成領域における前記開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性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１４】
半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、
前記配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜の上に第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を除去するように、エッチングを行なう工程と、
前記エッチングを行なう工程の後に、前記第２の絶縁膜及び前記第３の絶縁膜の上に第４の絶縁膜を形成する工程と、
回路形成領域において、前記第４の絶縁膜、前記第２の絶縁膜及び前記第１の絶縁膜に、前記配線の上方に位置すると共に前記配線を露出させる開口部を形成すると共に、アンチヒューズ形成領域において、前記第４の絶縁膜、前記第３の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜に、前記配線の上方に位置すると共に前記第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、
前記回路形成領域における前記開口部及び前記アンチヒューズ形成領域における前記開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性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１５】
前記開口部を形成する工程は、配線溝又はビアホールを形成する工程であり、
前記金属パターンを形成する工程は、前記開口部を形成する工程で前記配線溝を形成する場合には配線を形成する一方、前記開口部を形成する工程で前記ビアホールを形成する場合にはビアプラグを形成する工程であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
半導体基板上に第１の金属よりなるビアプラグを形成する工程と、
前記ビアプラグの上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
回路形成領域及びアンチヒューズ形成領域の各々において、前記第２の絶縁膜に、前記ビアプラグの上方に位置すると共に前記第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、
前記アンチヒューズ形成領域に形成された前記開口部を覆うようレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより、前記回路形成領域における前記開口部の底部に露出する前記第１の絶縁膜を除去して前記ビアプラグを露出させる工程と、
前記レジストパターンを除去した後に、前記回路形成領域における前記開口部及び前記アンチヒューズ形成領域における前記開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の金属の拡散を防止するバリア性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１７】
前記開口部を形成する工程は、配線溝又はビアホールを形成する工程であり、
前記金属パターンを形成する工程は、前記開口部を形成する工程で前記配線溝を形成する場合には配線を形成する一方、前記開口部を形成する工程で前記ビアホールを形成する場合にはビアプラグを形成する工程であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の絶縁膜は、拡散された前記第１の金属を含有していることを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４又は１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の絶縁膜の上に形成される前記金属パターンは、前記絶縁膜内に沈み込むように形成されることを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４又は１６に記載の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関し、特に、再構成可能な論理デバイスであるＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）素子で使用されるアンチヒューズの構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に、背景技術に係る半導体装置の製造方法、具体的には、アンチヒューズの製造方法について、図９（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。
【０００３】
図９（ａ）〜（ｆ）は、背景技術に係る半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【０００４】
まず、図９（ａ）に示すように、半導体基板１００上にアルミニウム等のメタル材料よりなる配線層１０１ａを堆積する。なお、ここで、配線層１０１ａは、アルミニウム層の上下にチタン又はチタンナイトライド等に代表されるメタル材料が積層させた構造であってもよい。続いて、配線層１０１ａの上に、アモルファスシリコン等よりなるアンチヒューズ機能を有する第１の絶縁膜１０２を堆積する。
【０００５】
次に、図９（ｂ）に示すように、リソグラフィープロセス及びエッチングプロセスにより、配線層１０１ａと第１の絶縁膜１０２とをパターニングすることにより、配線１０１を形成する。
【０００６】
次に、図９（ｃ）に示すように、半導体基板１００の上に、配線層１０１ａがパターニングされてなる配線１０１及びパターニングされた第１の絶縁膜１０２を覆うように、第２の絶縁膜１０３を形成する。
【０００７】
次に、図９（ｄ）に示すように、第２の絶縁膜１０３をエッチングして、第１の絶縁膜１０２の上面に到達する第１のビア１０４及び第２のビア１０５を形成する。なお、第１のビア１０４及び第２のビア１０５の底部には、アンチヒューズ機能を有する第１の絶縁膜１０２が露出している。
【０００８】
次に、図９（ｅ）に示すように、アンチヒューズ形成領域９Ｂに形成されている第２のビア１０５のみが覆われるように、レジストパターン１０６を形成する。続いて、レジストパターン１０６をマスクに用いて、回路形成領域９Ａに形成された第１のビア１０４が配線１０１と接続するように、第１の絶縁膜１０２における第１のビア１０４の底部に存在する部分をエッチングにより除去する。その後、レジストパターン１０６を除去する。
【０００９】
次に、図９（ｆ）に示すように、ＣＶＤ及びＣＭＰ技術等により、第１のビア１０４及び第２のビア１０５にメタル材料を充填することにより、第１のビアプラグ１０７及び第２のビアプラグ１０８を形成する。
【００１０】
以上のようにすると、アンチヒューズ形成領域９Ｂにおいて、アンチヒューズ１０９が形成される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−９７１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、背景技術に係る半導体装置の製造方法では、アンチヒューズ形成領域９Ｂ以外の領域、すなわち、回路形成領域９Ａにおいても、少なくともアンチヒューズ機能を有する第１の絶縁膜１０２を形成する工程が必要になる。このため、回路形成領域９Ａでは、アンチヒューズ構造を採用しない場合のプロセス、つまり、アンチヒューズ機能を有する第１の絶縁膜１０２を形成しない場合のプロセスと比較すると、工程数が増加するので、プロセスコストが大きくなるという問題がある。また、このように、工程数が増加することに伴って、パーティクルが増加するので、歩留まりの低下の可能性が懸念されるという問題がある。また、回路形成領域９Ａにおいて、アンチヒューズ機能を有する第１の絶縁膜１０２及び配線１０１よりなる積層構造をパターニングすることは、配線１０１のみをパターニングする場合と比較して非常に難しいという問題がある。さらには、前記図９（ｆ）に示すように、アンチヒューズ形成領域９Ｂにおけるアンチヒューズ機能を有する第１の絶縁膜１０２と回路形成領域９Ａにおける配線１０１と間に、第２の絶縁膜１０３の埋め込み不良によってボイド１０３ａが発生する懸念があるという問題もある。
【００１２】
前記に鑑み、本発明の目的は、工程数を低減して、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上等の実現を可能とする半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の半導体装置は、半導体基板上に形成された第１の金属よりなる第１の金属パターンと、第１の金属パターンの上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された第２の金属よりなる第２の金属パターンとを備え、絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有していることを特徴とする。
【００１４】
第１の半導体装置によると、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスのような通常の配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る第１の半導体装置において、絶縁膜は、拡散した第１の金属を含有していることが好ましい。
【００１６】
このように、絶縁膜に第１の金属が含有されているので、絶縁膜は、電圧印加によって容易に絶縁破壊を発生させることができるアンチヒューズとして機能する。
【００１７】
本発明に係る第１の半導体装置において、第２の金属パターンは、絶縁膜内に沈み込むように形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように、第２の金属パターンが絶縁膜内に沈み込んでいるので、絶縁膜は、電圧印加によって容易に絶縁破壊を発生させることができるアンチヒューズとして機能する。
【００１９】
本発明に係る第１の半導体装置において、第１の金属パターンは、配線又はビアプラグであることが好ましい。
【００２０】
このようにすると、ダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。
【００２１】
本発明に係る第１の半導体装置において、第２の金属パターンは、配線又はビアプラグであることが好ましい。
【００２２】
このようにすると、ダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。また、第２の金属パターンがビアプラグである場合には、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【００２３】
本発明に係る第２の半導体装置は、半導体基板上に形成された第１の金属よりなる第１の金属パターンと、第１の金属パターンの上に形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成された第２の金属よりなる第２の金属パターンとを備え、絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有しており、第２の金属パターンは、回路形成領域において、絶縁膜を貫通して第１の金属パターンと導通するように形成されていると共に、アンチヒューズ形成領域において、第１の金属パターンとの間に絶縁膜を介在させるように形成されていることを特徴とする。
【００２４】
第２の半導体装置によると、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスのような通常の配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置を得ることができる。
【００２５】
本発明に係る第２の半導体装置において、絶縁膜は、拡散した第１の金属を含有していることが好ましい。
【００２６】
このように、絶縁膜に第１の金属が含有されているので、絶縁膜は、電圧印加によって容易に絶縁破壊を発生させることができるアンチヒューズとして機能する。
【００２７】
本発明に係る第２の半導体装置において、アンチヒューズ形成領域における第２の金属パターンは、絶縁膜内に沈み込むように形成されていることが好ましい。
【００２８】
このように、第２の金属パターンが絶縁膜内に沈み込んでいるので、絶縁膜は、電圧印加によって容易に絶縁破壊を発生させることができるアンチヒューズとして機能する。
【００２９】
本発明に係る第２の半導体装置において、第１の金属パターンは、配線又はビアプラグであることが好ましい。
【００３０】
このようにすると、ダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。
【００３１】
本発明に係る第２の半導体装置において、第２の金属パターンは、配線又はビアプラグであることが好ましい。
【００３２】
このようにすると、ダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。また、第２の金属パターンがビアプラグである場合には、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【００３３】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、回路形成領域及びアンチヒューズ形成領域の各々において、第２の絶縁膜に、配線の上方に位置すると共に第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、アンチヒューズ形成領域における開口部を覆うようレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域における開口部の底部に露出する第１の絶縁膜を除去して配線を露出させる工程と、レジストパターンを除去した後に、回路形成領域における開口部及びアンチヒューズ形成領域における開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、第１の絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有することを特徴とする。
【００３４】
第１の半導体装置の製造方法によると、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３５】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、回路形成領域及びアンチヒューズ形成領域の各々において、第２の絶縁膜に、配線の上方に位置すると共に第１の絶縁膜を露出させる第１の開口部を形成する工程と、アンチヒューズ形成領域における第１の開口部の上部に第２の開口部を形成するためのポジ型レジストよりなるレジストパターンを形成する際に、露光不足によって形成されるポジ型レジストの残存部分をマスクとしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域における第１の開口部の底部に露出する第１の絶縁膜を除去して配線を露出させる工程と、レジストパターンを除去した後に、回路形成領域における第１の開口部及びアンチヒューズ形成領域における第１の開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、第１の絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有することを特徴とする。
【００３６】
第２の半導体装置の製造方法によると、アンチヒューズ形成領域における第１の開口部をマスクする際に、第２の開口部を形成するためのポジ型レジストよりなるレジストパターンの形成時の露光不足を利用して形成されたポジ型レジストの残存部分をマスクに用いてエッチングを行なうことにより、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３７】
本発明に係る第３の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を薄膜化するように、エッチングを行なう工程と、エッチングを行なう工程の後に、第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、回路形成領域において、第２の絶縁膜に、配線の上方に位置すると共に配線を露出させる開口部を形成すると共に、アンチヒューズ形成領域において、第２の絶縁膜に、配線の上方に位置すると共に第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、回路形成領域における開口部及びアンチヒューズ形成領域における開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、第１の絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有することを特徴とする。
【００３８】
第３の半導体装置の製造方法によると、第１の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を薄膜化する一方、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜の膜厚は厚いままであるので、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクすることなく、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００３９】
本発明に係る第４の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の金属よりなる配線を形成する工程と、配線の上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、第２の絶縁膜の上に第３の絶縁膜を形成する工程と、第３の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を除去するように、エッチングを行なう工程と、エッチングを行なう工程の後に、第２の絶縁膜及び第３の絶縁膜の上に第４の絶縁膜を形成する工程と、回路形成領域において、第４の絶縁膜、第２の絶縁膜及び第１の絶縁膜に、配線の上方に位置すると共に配線を露出させる開口部を形成すると共に、アンチヒューズ形成領域において、第４の絶縁膜、第３の絶縁膜及び第２の絶縁膜に、配線の上方に位置すると共に第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、回路形成領域における開口部及びアンチヒューズ形成領域における開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、第１の絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有することを特徴とする。
【００４０】
第４の半導体装置の製造方法によると、第３の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を除去するため、アンチヒューズ形成領域では第３の絶縁膜がエッチングストッパの役割を果たすので、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクすることなく、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００４１】
本発明に係る第１〜第４の半導体装置の製造方法において、開口部を形成する工程は、配線溝又はビアホールを形成する工程であり、金属パターンを形成する工程は、開口部を形成する工程で配線溝を形成する場合には配線を形成する一方、開口部を形成する工程でビアホールを形成する場合にはビアプラグを形成する工程であることが好ましい。
【００４２】
このようにすると、ダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。また、金属パターンがビアプラグである場合には、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【００４３】
本発明に係る第５の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に第１の金属よりなるビアプラグを形成する工程と、ビアプラグの上に第１の絶縁膜を形成する工程と、第１の絶縁膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、回路形成領域及びアンチヒューズ形成領域の各々において、第２の絶縁膜に、ビアプラグの上方に位置すると共に第１の絶縁膜を露出させる開口部を形成する工程と、アンチヒューズ形成領域に形成された開口部を覆うようレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域における開口部の底部に露出する第１の絶縁膜を除去してビアプラグを露出させる工程と、レジストパターンを除去した後に、回路形成領域における開口部及びアンチヒューズ形成領域における開口部の各々に第２の金属を埋め込んで金属パターンを形成する工程とを備え、第１の絶縁膜は、第１の金属の拡散を防止するバリア性を有することを特徴とする。
【００４４】
第５の半導体装置の製造方法によると、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００４５】
本発明に係る第５の半導体装置の製造方法において、開口部を形成する工程は、配線溝又はビアホールを形成する工程であり、金属パターンを形成する工程は、開口部を形成する工程で配線溝を形成する場合には配線を形成する一方、開口部を形成する工程でビアホールを形成する場合にはビアプラグを形成する工程であることが好ましい。
【００４６】
このようにすると、ダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。また、金属パターンがビアプラグである場合には、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【００４７】
本発明に係る第１〜第５の半導体装置の製造方法において、第１の絶縁膜は、拡散された第１の金属を含有していることが好ましい。
【００４８】
このように、第１の絶縁膜に第１の金属が含有されているので、絶縁膜は、電圧印加によって容易に絶縁破壊を発生させることができるアンチヒューズとして機能する。
【００４９】
本発明に係る第１〜第５の半導体装置の製造方法において、第１の絶縁膜の上に形成される金属パターンは、絶縁膜内に沈み込むように形成されることが好ましい。
【００５０】
このように、金属パターンが絶縁膜内に沈み込んでいるので、絶縁膜は、電圧印加によって容易に絶縁破壊を発生させることができるアンチヒューズとして機能する。
【発明の効果】
【００５１】
本発明に係る第１の半導体装置によると、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスのような通常の配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置を得ることができる。
【００５２】
本発明に係る第２の半導体装置によると、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスのような通常の配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置を得ることができる。
【００５３】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法によると、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５４】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法によると、アンチヒューズ形成領域における第１の開口部をマスクする際に、第２の開口部を形成するためのポジ型レジストよりなるレジストパターンの形成時の露光不足を利用して形成されたポジ型レジストの残存部分をマスクに用いてエッチングを行なうことにより、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５５】
本発明に係る第３の半導体装置の製造方法によると、第１の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を薄膜化する一方、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜の膜厚は厚いままであるので、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクすることなく、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５６】
本発明に係る第４の半導体装置の製造方法によると、第３の絶縁膜における回路形成領域に存在している部分を除去するため、アンチヒューズ形成領域では第３の絶縁膜がエッチングストッパの役割を果たすので、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクすることなく、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５７】
本発明に係る第５の半導体装置の製造方法によると、アンチヒューズ形成領域における開口部をマスクしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域では配線と導通する金属パターンを形成すると共に、アンチヒューズ形成領域では第１の絶縁膜がアンチヒューズとなる構造を形成できる。このように、例えば銅配線形成プロセスとして用いるダマシン配線形成プロセスを利用して製造可能なアンチヒューズ構造を実現できる。このため、従来のアンチヒューズ形成プロセスに必要な工程数よりも少ない工程数で製造できるアンチヒューズ構造を実現できる。したがって、プロセスコストの低減及び歩留まりの向上が実現可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５８】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００６０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の構造を示す要部断面図である。なお、図１においては、回路形成領域Ａ及びアンチヒューズ形成領域Ｂが示されている。
【００６１】
図１に示すように、半導体基板１上には、第１の絶縁膜２が形成されている。第１の絶縁膜２には、第１のバリア膜３を有する例えば銅よりなる第１の配線（第１の金属パターン）４が形成されている。第１の絶縁膜２及び第１の配線４の上には第２のバリア膜５が形成されている。ここで、第２のバリア膜５は、第１の配線４を構成する金属の拡散を防止する役割を有しており、ここでは、銅の拡散を防止する拡散防止膜として機能している。第２のバリア膜５の上には第２の絶縁膜６が形成されている。第２の絶縁膜６には、第３のバリア膜７を有する例えば銅よりなる第２の配線（第２の金属パターン）８が形成されている。
【００６２】
ここで、第３のバリア膜７を有する第２の配線８は、回路形成領域Ａにおいては、第２のバリア膜５を貫通するように形成された接続孔９ａを介して第１の配線４と接続している。また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜５に接続孔を設けられていないので、第３のバリア膜７を有する第２の配線８は、第１のバリア膜３を有する第１の配線４との間に第２のバリア膜５を介在させている。
【００６３】
このようにして、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する拡散防止膜としての第２のバリア膜５にアンチヒューズ１０が形成されている。このため、アンチヒューズ１０は、第１の配線４から拡散した金属をトラップしている。したがって、電圧印加によって絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ１０を使用することができる。特に、第１の配線４が銅よりなる本実施形態においては、銅は容易に第２のバリア膜５に拡散するので、より容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ１０を使用することができる。
【００６４】
また、図２は、前記図１に示した半導体装置の構造の変形例を示している。なお、図２において、図１に示した構成部分と同様の部分には同一の符号を付しており、以下では、図１と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
図２に示す半導体装置では、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜５の上に、第３のバリア膜１１を有する例えば銅よりなるビアプラグ（第２の金属パターン）１２が形成されており、図１に示した半導体装置では、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２の配線８が形成されている点で異なっている。
【００６６】
このように、第２のバリア膜５の上にビアプラグ１２を形成することにより、アンチヒューズ１０の形成に必要な面積を縮小することができる。
【００６７】
また、図１及び図２に示した第２のバリア膜５として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ１０を実現することができる。
【００６８】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜５が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、図１に示した第２の配線８又は図２に示したビアプラグ１２が、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されていることが好ましい。このような構造にすると、第２のバリア膜５が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜５が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ１０を電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ１０を使用することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【００７０】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置について、図３を参照しながら説明する。
【００７１】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の構造を示す要部断面図である。
【００７２】
図３に示すように、例えば半導体基板（図示せず）上に形成された第１の絶縁膜２１には、第１のバリア膜２２を有する例えば銅よりなるビアプラグ（第１の金属パターン）２３が形成されている。第１の絶縁膜２１及びビアプラグ２３の上には第２のバリア膜２４が形成されている。ここで、第２のバリア膜２４は、ビアプラグ２３を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜の役割を有しており、ここでは、銅の拡散防止膜として機能している。第２のバリア膜２４の上には第２の絶縁膜２５が形成されている。第２の絶縁膜２５には、第３のバリア膜２６を有する例えば銅よりなる配線（第２の金属パターン）２７が形成されている。
【００７３】
ここで、第３のバリア膜２６を有する配線２７は、回路形成領域Ａにおいては、第２のバリア膜２４が除去されて形成された接続孔２８ａを介してビアプラグ２３と接続している。また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜２４には接続孔が設けられていないので、第３のバリア膜２６を有する配線２７は、第１のバリア膜２２を有するビアプラグ２３との間に第２のバリア膜２４を介在させている。
【００７４】
このようにして、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、ビアプラグ２３を構成する銅の拡散を防止する膜としての第２のバリア膜２４にアンチヒューズ２９が形成されている。このため、アンチヒューズ２９は、ビアプラグ２３から拡散した金属をトラップしている。したがって、電圧印加によって絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ２９を使用することができる。特に、ビアプラグ２３が銅よりなる本実施形態においては、銅は容易に第２のバリア膜２４に拡散するので、より容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ２９を使用することができる。
【００７５】
なお、本実施形態においては、アンチヒューズ２９上に配線２７が形成されている場合について説明したが、前述の第１の実施形態と同様に、アンチヒューズ２９上にビアプラグ（図示せず）が形成されている構造であってもよい。
【００７６】
このように、第２のバリア膜２４の上にビアプラグを形成することにより、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【００７７】
また、図３に示した第２のバリア膜２４として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、ビアプラグ２３を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ２９を実現することができる。
【００７８】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜２４が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、図３に示した配線２７、又は該配線２７の代わりに形成する場合のビアプラグが、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されていることが好ましい。このような構造にすると、第２のバリア膜２４が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜２４が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ２９を電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ２９を使用することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【００８０】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法について、図４（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
【００８１】
図４（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。なお、図４では、図１に示した構成部分と共通する部分には同一の符号が付されている。
【００８２】
まず、図４（ａ）に示すように、半導体基板１上に第１の絶縁膜２を形成した後、該第１の絶縁膜２に第１のバリア膜３を有する例えば銅よりなる第１の配線４を形成する。続いて、第１の絶縁膜２及び第１の配線４の上に、第２のバリア膜５を形成する。第２のバリア膜５は、第１の配線４を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜として機能し、ここでは、銅の拡散防止膜として機能する。また、第２のバリア膜５は、上層のビア形成時にエッチングストッパとしても機能する。
【００８３】
次に、図４（ｂ）に示すように、第２のバリア膜５の上に第２の絶縁膜６を形成した後、該第２の絶縁膜６にビア３０ａ及びトレンチ３１ａを形成する。第２の絶縁膜６は、種類の異なる複数層において形成されていてもよい。また、例えば下地の配線の上に絶縁膜を形成する場合等のように、段差を緩和する処理が必要な場合には、ＣＭＰ技術等の平坦化処理を行なってもよい。
【００８４】
次に、図４（ｃ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、下層配線である第１の配線４と接続させるビア３０ａは露出させたままであると共に、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、下層配線である第１の配線４と接続させないビア３０ａを覆うように、レジストパターン３２を形成する。
【００８５】
次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３２をマスクとしてエッチングを行なって、回路形成領域Ａにおける第２のバリア膜５に第１の配線４まで到達する接続孔９ａを形成する。これにより、回路形成領域Ａにおいては、ビア３０ａは下層の配線である第１の配線４と接続する。その後、レジストパターン３２を除去する。
【００８６】
次に、図４（ｅ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、接続孔９ａ、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、第３のバリア膜７を有する例えば銅よりなる第２の配線８を形成する。第２の配線８は、スパッタ技術、ＣＶＤ技術又はメッキ技術等を用いて、メタル材料（ここでは例えば銅）を埋め込んだ後、ＣＭＰ技術で不要な部分を除去することによって形成できる。
【００８７】
このように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜５に接続孔を設けないので、第３のバリア膜７を有する第２の配線（金属パターン）８は、第１のバリア膜３を有する第１の配線４との間に第２のバリア膜５を介在させる。つまり、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第１の配線４と接続しない第２の配線８の下層に位置し、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する膜としての第２のバリア膜５にアンチヒューズ１０を形成する。
【００８８】
以上のように、本発明の実施形態によると、通常の配線形成プロセスである例えば銅配線で代表されるダマシンプロセスを利用してアンチヒューズ１０を形成することができる。このため、従来のアンチヒューズの形成プロセスよりも必要工程数を削減することができるので、低コスト化及び歩留まりの向上を実現することができる。
【００８９】
なお、本実施形態においては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成順序については、特に説明を行なわなかったが、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成はいずれを先に形成してもかまわない。
【００９０】
また、本実施形態においては、アンチヒューズ１０の上に形成される第２の配線８が、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａ内にメタル材料が埋め込まれる構成である場合について説明したが、トレンチ３１ａを形成することなく、ビア３０ａのみを形成し、アンチヒューズ１０の上にビアプラグのみを形成する場合であっても、アンチヒューズ１０を形成することができる。この場合には、アンチヒューズ１０の形成に必要な面積を縮小することができる。
【００９１】
また、本実施形態において、第２のバリア膜５として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ１０を実現することができる。
【００９２】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜５が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、第２の配線８が、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されることが好ましい。このような構造にすると、第２の配線８が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜５が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ１０を電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ１０を使用することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【００９４】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法について、図５（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
【００９５】
図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第４の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。なお、図５（ａ）〜（ｅ）では、図１に示した構成部分と共通する部分には同一の符号が付されている。
【００９６】
まず、図５（ａ）に示すように、半導体基板１上に第１の絶縁膜２を形成した後、該第１の絶縁膜２に第１のバリア膜３を有する例えば銅よりなる第１の配線４を形成する。続いて、第１の絶縁膜２及び第１の配線４の上に、第２のバリア膜５を形成する。第２のバリア膜５は、第１の配線４を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜として機能し、ここでは、銅の拡散防止膜として機能する。また、第２のバリア膜５は、上層のビア形成時にエッチングストッパとしても機能する。
【００９７】
次に、図５（ｂ）に示すように、第２のバリア膜５の上に第２の絶縁膜６を形成した後、該第２の絶縁膜６にビア３０ａを形成する。なお、第２の絶縁膜６は、種類の異なる複数層により形成されていてもよい。また、例えば下地の配線の上に絶縁膜を形成する場合等のように、段差の緩和が必要な場合には、ＣＭＰ技術等の平坦化処理を行なってもよい。
【００９８】
次に、図５（ｃ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、下層配線である第１の配線４と接続させるビア３０ａは露出させたままであると共に、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、下層配線である第１の配線４と接続させないビア３０ａを覆うように、ポジ型のレジスト材料を用いてレジストパターン３３を形成する。このとき、第１の配線４と接続しないビア３０ａの上に形成するトレンチのパターン幅とビア３０ａの幅とが同じになるように、レジストパターン３３を形成する。または、ポジ型のレジスト材料によってビア３０ａが半分以上覆われるように、トレンチを形成するためのレジストパターンを配置することにより、ビア３０ａ内の露光量不足を生じさせてポジ型のレジスト材料が残存した部分よりなるレジストパターン３３を形成する。ここで、トレンチのパターン幅は、ビアのパターン幅よりも０．２μｍ大きく形成している。
【００９９】
次に、図５（ｄ）に示すように、レジストパターン３３をマスクとしてエッチングを行なって、トレンチ３１ａを形成する。このとき、回路形成領域Ａにおいては、第２のバリア膜５に、該第２のバリア膜５を貫通して第１の配線４に到達する接続孔９ａが形成されるので、ビア３０ａは下層の配線である第１の配線４と接続される。その後、レジストパターン３３を除去する。
【０１００】
次に、図５（ｅ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、接続孔９ａ、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、第３のバリア膜７を有する例えば銅よりなる第２の配線（金属パターン）８を形成する。第２の配線８は、スパッタ技術、ＣＶＤ技術又はメッキ技術等を用いて、メタル材料（ここでは例えば銅）を埋め込んだ後、ＣＭＰ技術で不要な部分を除去することによって形成できる。
【０１０１】
このように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜５に接続孔を設けないので、第３のバリア膜７を有する第２の配線８は、第１のバリア膜３を有する第１の配線４との間に第２のバリア膜５を介在させる。つまり、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第１の配線４と接続しない第２の配線８の下層に位置し、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する膜としての第２のバリア膜５にアンチヒューズ１０を形成する。
【０１０２】
以上のように、本実施形態に係る半導体素子の製造方法によると、通常の配線形成プロセスである例えば銅配線で代表されるダマシンプロセスを利用してアンチヒューズ１０を形成することができる。このため、従来のアンチヒューズの形成プロセスよりも必要工程数を削減することができるので、低コスト化及び歩留まりの向上を実現することができる。
【０１０３】
なお、本実施形態においては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成順序については、特に説明を行なわなかったが、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成はいずれを先に形成してもかまわない。
【０１０４】
また、本実施形態においては、アンチヒューズ１０の上に形成される第２の配線８が、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａ内にメタル材料が埋め込まれる構成である場合について説明したが、トレンチ３１ａを形成することなく、ビア３０ａのみを形成し、アンチヒューズ１０の上にビアプラグのみを形成した場合であっても、アンチヒューズ１０を形成することができる。この場合には、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【０１０５】
また、本実施形態において、第２のバリア膜５として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ１０を実現することができる。
【０１０６】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜５が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、第２の配線８が、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されることが好ましい。このような構造にすると、第２のバリア膜５が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜５が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ１０を電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ１０を使用することができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【０１０８】
（第５の実施形態）
以下に、本発明の第５の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法について、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。
【０１０９】
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第５の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。なお、図６（ａ）〜（ｄ）では、図１に示した構成部分と共通する部分には同一の符号が付されている。
【０１１０】
まず、図６（ａ）に示すように、半導体基板１上に第１の絶縁膜２を形成した後、該第１の絶縁膜２に第１のバリア膜３を有する例えば銅よりなる第１の配線４を形成する。続いて、第１の絶縁膜２及び第１の配線４の上に、第２のバリア膜５を形成する。第２のバリア膜５は、第１の配線４を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜として機能し、ここでは、銅の拡散防止膜として機能する。また、第２のバリア膜５は、上層のビア形成時にエッチングストッパとしても機能する。
【０１１１】
次に、図６（ｂ）に示すように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおける第２のバリア膜５の上に、レジストパターン３４を形成する。レジストパターン３４をマスクとしてエッチングを行なって、回路形成領域Ａにおける第２のバリア膜５の膜厚を薄くする。その後、レジストパターン３４を除去する。
【０１１２】
次に、図６（ｃ）に示すように、第２のバリア膜５の上に、第２の絶縁膜６を形成した後、該第２の絶縁膜６にビア３０ａを形成する。なお、第２の絶縁膜６は、種類の異なる複数層により形成されていてもよい。また、例えば下地の配線の上に絶縁膜を形成する場合等のように、段差の緩和が必要な場合には、ＣＭＰ技術等の平坦化処理を行なってもよい。
【０１１３】
次に、図６（ｄ）に示すように、第２の絶縁膜６をエッチングしてトレンチ３１ａを形成する。この場合、回路形成領域Ａにおいては、第２のバリア膜５の膜厚が薄くなっているので、ビア３０ａの底部に露出している第２のバリア膜５がエッチングにより完全に除去されることにより、第２の絶縁膜５に接続孔９ａが形成され、ビア３０ａは第１の配線４にまで到達する。一方、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜５の膜厚が厚いので、ビア３０ａの底部に露出している第２のバリア膜５がエッチングにより除去されても、ビア３０ａは第１の配線４にまで到達しない。
【０１１４】
次に、図６（ｅ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、接続孔９ａ、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、第３のバリア膜７を有する例えば銅よりなる第２の配線（金属パターン）８を形成する。第２の配線８は、スパッタ技術、ＣＶＤ技術又はメッキ技術等を用いて、メタル材料（ここでは例えば銅）を埋め込んだ後、ＣＭＰ技術で不要な部分を除去することによって形成できる。
【０１１５】
このように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜５に接続孔を設けないので、第３のバリア膜７を有する第２の配線８は、第１のバリア膜３を有する第１の配線４との間に第２のバリア膜５を介在させる。つまり、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第１の配線４と接続しない第２の配線８の下層に位置し、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する膜としての第２のバリア膜５にアンチヒューズ１０を形成する。
【０１１６】
以上のように、本発明の実施形態によると、通常の配線形成プロセスである例えば銅配線で代表されるダマシンプロセスを利用してアンチヒューズ１０を形成することができる。このため、従来のアンチヒューズの形成プロセスよりも必要工程数を削減することができるので、低コスト化及び歩留まりの向上を実現することができる。
【０１１７】
なお、本実施形態においては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成順序については、特に説明を行なわなかったが、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成はいずれを先に形成してもかまわない。
【０１１８】
また、本実施形態においては、アンチヒューズ１０の上に形成される第２の配線８が、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａ内にメタル材料が埋め込まれる構成である場合について説明したが、トレンチ３１ａを形成することなく、ビア３０ａのみを形成し、アンチヒューズ１０の上にビアプラグのみを形成した場合であっても、アンチヒューズ１０を形成することができる。この場合には、アンチヒューズ形成領域Ｂを縮小することができる。
【０１１９】
また、本実施形態において、第２のバリア膜５として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ１０を実現することができる。
【０１２０】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜５が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、第２の配線８が、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されることが好ましい。このような構造にすると、第２のバリア膜５が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜５が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ１０を電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ１０を使用することができる。
【０１２１】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【０１２２】
（第６の実施形態）
以下に、本発明の第６の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法について、図７（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。
【０１２３】
図７（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。なお、図７（ａ）〜（ｆ）では、図１に示した構成部分と共通する部分には同一の符号が付されている。
【０１２４】
まず、図７（ａ）に示すように、半導体基板１上に第１の絶縁膜２を形成した後、該第１の絶縁膜２に第１のバリア膜３を有する例えば銅よりなる第１の配線４を形成する。続いて、第１の絶縁膜２及び第１の配線４の上に、第２のバリア膜５を形成する。第２のバリア膜５は、第１の配線４を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜として機能し、ここでは、銅の拡散防止膜として機能する。また、第２のバリア膜５は、上層のビア形成時にエッチングストッパとしても機能する。続いて、第２のバリア膜５の上に、第２の絶縁膜３５及び第３の絶縁膜３６を順に形成する。
【０１２５】
次に、図７（ｂ）に示すように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおける第３の絶縁膜３６の上にレジストパターン３７を形成する。該レジストパターン３７をマスクとしてエッチングを行なって、回路形成領域Ａにおける第３の絶縁膜３６をエッチングして除去する。その後、レジストパターン３７を除去する。
【０１２６】
次に、図７（ｃ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては第２の絶縁膜３５の上に、また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては第３の絶縁膜３６の上に、第４の絶縁膜３８を形成する。
【０１２７】
次に、図７（ｄ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、第２の絶縁膜３５及び第４の絶縁膜３８に、該第２の絶縁膜３５及び第４の絶縁膜３８を貫通して延びると共に第２のバリア膜５に到達するビア３０ａを形成する。一方、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第４の絶縁膜３８に、該第４の絶縁膜３８を貫通して延びると共に第３の絶縁膜３６に到達するビア３０ａを形成する。この場合、第３の絶縁膜３６はエッチングストッパとして機能している。
【０１２８】
次に、図７（ｅ）に示すように、第４の絶縁膜３８をエッチングしてトレンチ３１ａを形成する。この場合、回路形成領域Ａにおいては、ビア３０ａの底部に露出している第２のバリア膜５がエッチングにより除去されることにより、第２の絶縁膜５に接続孔９ａが形成され、ビア３０ａは第１の配線４にまで到達する。一方、アンチヒューズ領域Ｂにおいては、第３の絶縁膜３６及び第２の絶縁膜３５が除去されて、ビア３０ａの底部に第２のバリア膜５が露出する。
【０１２９】
次に、図７（ｆ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、接続孔９ａ、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａに、第３のバリア膜７を有する例えば銅よりなる第２の配線（金属パターン）８を形成する。第２の配線８は、スパッタ技術、ＣＶＤ技術又はメッキ技術等を用いて、メタル材料（ここでは例えば銅）を埋め込んだ後、ＣＭＰ技術で不要な部分を除去することによって形成できる。
【０１３０】
このように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜５に接続孔を設けないので、第３のバリア膜７を有する第２の配線８は、第１のバリア膜３を有する第１の配線４との間に第２のバリア膜５を介在させる。つまり、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第１の配線４と接続しない第２の配線８の下層に位置し、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する膜としての第２のバリア膜５にアンチヒューズ１０を形成する。
【０１３１】
以上のように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、通常の配線形成プロセスである例えば銅配線で代表されるダマシンプロセスを利用してアンチヒューズ１０を形成することができる。このため、従来のアンチヒューズの形成プロセスよりも必要工程数を削減することができるので、低コスト化及び歩留まりの向上を実現することができる。
【０１３２】
なお、本実施形態においては、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成順序については、特に説明を行なわなかったが、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａの形成はいずれを先に形成してもかまわない。
【０１３３】
また、本実施形態においては、アンチヒューズ１０の上に形成される第２の配線８が、ビア３０ａ及びトレンチ３１ａ内にメタル材料が埋め込まれる構成である場合について説明したが、トレンチ３１ａを形成することなく、ビア３０ａのみを形成し、アンチヒューズ１０の上にビアプラグのみを形成した場合であっても、アンチヒューズ１０を形成することができる。この場合には、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【０１３４】
また、本実施形態において、第２のバリア膜５として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、第１の配線４を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ１０を実現することができる。
【０１３５】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜５が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、第２の絶縁膜５が、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されることが好ましい。このような構造にすると、第２の配線８が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜５が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ１０を電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとしてアンチヒューズ１０を使用することができる。
【０１３６】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【０１３７】
（第７の実施形態）
以下に、本発明の第７の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法について、図８（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。
【０１３８】
図８（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第７の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。なお、図８（ａ）〜（ｅ）では、図３に示した構成部分と共通する部分には同一の符号が付されている。
【０１３９】
図８（ａ）に示すように、例えば半導体基板（図示せず）上に第１の絶縁膜２１を形成した後に、該第１の絶縁膜２１に第１のバリア膜２２を有する例えば銅よりなるビアプラグ２３を形成する。続いて、第１の絶縁膜２１及びビアプラグ２３の上に第２のバリア膜２４を形成する。ここで、第２のバリア膜２４は、ビアプラグ２３を構成する金属の拡散を防止する拡散防止膜の役割を有しており、ここでは、銅の拡散防止膜として機能している。また、第２のバリア膜２４は、上層のビア形成時にエッチングストッパとしても機能する。
【０１４０】
次に、図８（ｂ）に示すように、第２のバリア膜２４の上に第２の絶縁膜２５を形成した後、回路形成領域Ａにおいては、第２の絶縁膜２５にトレンチ３９ａを形成する一方、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２の絶縁膜２５にビア４０ａを形成する。
【０１４１】
次に、図８（ｃ）に示すように、アンチヒューズ形成領域Ｂに形成されたビア４０ａを覆うように、レジストパターン４１を形成する。
【０１４２】
次に、図８（ｄ）に示すように、レジストパターン４１をマスクとしてエッチングを行なうことにより、回路形成領域Ａに形成されたトレンチ３９ａの底部に露出している第２のバリア膜２４を除去して、接続孔２８ａを形成し、ビアプラグ２３を露出させる。その後、レジストパターン４１を除去する。
【０１４３】
次に、図８（ｅ）に示すように、回路形成領域Ａにおいては、接続孔２８ａ、トレンチ３９ａに、第３のバリア膜２６を有する例えば銅よりなる配線（金属パターン）２７を形成すると共に、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、ビア４０ａに、第３のバリア膜２６ｂを有する例えば銅よりなるビアプラグ（金属パターン）２７ｂを形成する。配線２７及びビアプラグ２７ｂは、スパッタ技術、ＣＶＤ技術又はメッキ技術等を用いて、メタル材料（ここでは例えば銅）を埋め込んだ後、ＣＭＰ技術で不要な部分を除去することによって形成できる。
【０１４４】
このように、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいては、第２のバリア膜２４に接続孔を設けないので、第３のバリア膜２６ｂを有するビアプラグ２７ｂは、第１のバリア膜２２を有するビアプラグ２３との間に第２のバリア膜２４を介在させる。つまり、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、ビアプラグ２３と接続しないビアプラグ２７ｂの下層に位置し、ビアプラグ２３を構成する銅の拡散を防止する膜としての第２のバリア膜２４にアンチヒューズ２９ｂを形成する。
【０１４５】
以上のように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法によると、通常の配線形成プロセスである例えば銅配線で代表されるダマシンプロセスを利用してアンチヒューズ２９ｂを形成することができる。このため、従来のアンチヒューズの形成プロセスよりも必要工程数を削減することができるので、低コスト化及び歩留まりの向上を実現することができる。
【０１４６】
なお、本実施形態においては、アンチヒューズ２９ｂの上にビアプラグ２７ｂを形成する場合について説明したが、前述の第２の実施形態における図３と同様に、アンチヒューズ２９ｂの上に配線を形成する構成であってもかまわない。但し、本実施形態では、図３の構成と比較すると、アンチヒューズの形成に必要な面積を縮小することができる。
【０１４７】
また、本実施形態において、第２のバリア膜２４として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）又はシリコンカーボン（ＳｉＣ）を用いることにより、ビアプラグ２３を構成する銅の拡散を防止する効果が大きくなるので、絶縁破壊が発生する印加電圧を高く設定することができるアンチヒューズ２９ｂを実現することができる。
【０１４８】
また、アンチヒューズ形成領域Ｂにおいて、第２のバリア膜２４が成膜時の膜厚よりも掘れ下がっており、ビアプラグ２７ｂが、その掘れ下がった部分に沈み込むように形成されることが好ましい。このような構造にすると、第２のバリアメタル膜２４が掘れ下がっている部分において、第２のバリア膜２４が絶縁破壊を起こしやすくなるので、アンチヒューズ２９ｂを電圧印加により絶縁破壊を発生させることが容易なアンチヒューズとして、アンチヒューズ２９ｂを使用することができる。
【０１４９】
また、本実施形態では、配線又はビアプラグに用いる材料が銅である場合について説明したが、銅の他に、金又は銀等の貴金属を材料として用いた場合であっても、本発明は同様に実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
以上のように、本発明は、半導体装置及びその製造方法に好適であり、特に、再構成可能な論理デバイスであるＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）素子で使用されているアンチヒューズの構造、及びその製造方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の構造を示す要部断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の構造を示す要部断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の構造を示す要部断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第３の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第４の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第５の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第７の実施形態に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、従来に係るアンチヒューズ構造を有する半導体装置の製造方法を示す要部工程断面図である。
【符号の説明】
【０１５２】
Ａ  回路形成領域
Ｂ  アンチヒューズ形成領域
１  半導体基板
２、２１  第１の絶縁膜
３、２２  第１のバリア膜
４、  第１の配線
５、２４  第２のバリア膜
６、２５、３５  第２の絶縁膜
７、１１、２６  第３のバリア膜
８  第２の配線
９ａ、２８ａ  接続孔
１０、２９、２９ｂ  アンチヒューズ
１２、２３、２７ｂ  ビアプラグ
２６ｂ  第２のバリア膜
２７  配線
３０ａ、４０ａ  ビア
３１ａ、３９ａ  トレンチ
３２、３３、３４、３７、４１  レジストパターン
３６  第３の絶縁膜
３８  第４の絶縁膜
【図１】
2005045226.tif 000003
【図２】
2005045226.tif 000004
【図３】
2005045226.tif 000005
【図４】
2005045226.tif 000006
【図５】
2005045226.tif 000007
【図６】
2005045226.tif 000008
【図７】
2005045226.tif 000009
【図８】
2005045226.tif 000010
【図９】
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