(57)【要約】【課題】本発明は、工程を増やすこと無く、ヒューズカット時間を短縮することができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、ヒューズ配線（１０）と、加熱用配線（２１、２２）とを具備し、ヒューズ配線（１０）と加熱配線（２１、２２）とに電圧を印加してヒューズ配線の溶断部を切断する。ヒューズ配線（１０）は、回路素子を形成する配線層と同じ層に形成され、電気的に切断されうる溶断部を備える。加熱用配線（２１、２２）は、回路素子を形成する配線層と同じ層のうちのヒューズ配線（１０）より上層の配線層に絶縁層を介して溶断部を複数回横断するように形成され、溶断部の配線幅より広い配線幅を有して溶断部を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子を形成する配線層と同じ層に形成され、電気的に切断されうる溶断部を備えるヒューズ配線と、
前記回路素子を形成する配線層と同じ層のうちの前記ヒューズ配線より上層の配線層に絶縁層を介して前記溶断部を複数回横断するように形成され、前記溶断部の配線幅より広い配線幅を有して前記溶断部を加熱する加熱用配線と
を具備し、
前記ヒューズ配線と前記加熱配線とに電圧を印加して前記ヒューズ配線の前記溶断部を切断する
半導体装置。
【請求項２】
前記加熱用配線は、複数の配線層に形成され、前記複数の配線層に形成された加熱用配線間はビアにより接続される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記加熱用配線は、複数の配線層に形成され、前記複数の配線層の各層毎に所定の加熱用電圧が印加される
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記加熱用配線は、
隣接する少なくとも２つの配線層からなる配線部と、
前記隣接する配線層の前記配線部を接続するビア部と
によって形成される配線チェーンを含み、
前記配線チェーンは前記溶断部の幅方向の外側において折り返すように配置され、前記配線部が前記溶断部の上を横断する
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記加熱用配線は、少なくとも１つの配線層において、１本の配線が前記溶断部の上で蛇行してスリット状の隙間を有して前記溶断部の上を横断する配線を含む
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記加熱用配線は、ＣｕまたはＣｕを主体とする金属により形成される
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記加熱用配線は、ＡｌまたはＡｌを主体とする金属により形成される
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
回路素子を形成する配線層と同じ層に、電気的に切断されうる溶断部を備えるヒューズ配線を形成するステップと、
前記ヒューズ配線の上に絶縁層を形成するステップと、
前記回路素子を形成する配線層と同じ層のうちの前記ヒューズ配線より上層の配線層に絶縁層を介して前記溶断部を複数回横断するように配置されて前記溶断部を加熱する加熱用配線を形成するステップと、前記加熱配線の配線幅は前記溶断部の配線幅より広く、
前記ヒューズ配線と前記加熱配線とに電圧を印加して前記ヒューズ配線の前記溶断部を切断するステップと
を具備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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は微細化が進み、メモリ容量の増大や集積回路の複雑化により、冗長回路による不良回路の救済が必須になっている。不良回路の回路切り替えには、電気的ヒューズが用いられることが多い。ヒューズを溶断することによって不良回路を切り離し、冗長回路を接続する。ヒューズの溶断が正常に行われない場合は、回路不良になる。すなわち、製品の歩留まりをおとす要因となる。また、大量のヒューズカットを行うと、製品のテスト時間が増加することになる。すなわち、製品のテストコストの増大につながる。
【０００３】
特開２００３−７８０１３号公報には、ヒューズ部の直下にヒータ抵抗部が形成される半導体装置が開示されている。しかし、ジュール熱は基板方向（下方向）に向かいやすく、下に配置するとヒューズ部を加熱するには効果が小さい。
【０００４】
また、特開平４−２８２４９号公報には、溶断用多結晶シリコンの上下に加熱用多結晶シリコンが配置される半導体装置が開示されている。この場合、複数の層の多結晶シリコンを形成する必要がある。しかしながら、多結晶シリコンを複数の層で形成することは、工程数が増加するため、好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０７８０１３号公報
【特許文献２】特開平４−２８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、工程を増すこと無く、ヒューズカット時間を短縮することができる半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、［発明を実施するための形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明の観点では、半導体装置は、ヒューズ配線（１０）と、加熱用配線（２１、２２）とを具備し、ヒューズ配線（１０）と加熱配線（２１、２２）とに電圧を印加してヒューズ配線の溶断部を切断する。ヒューズ配線（１０）は、回路素子を形成する配線層と同じ層に形成され、電気的に切断されうる溶断部を備える。加熱用配線（２１、２２）は、回路素子を形成する配線層と同じ層のうちのヒューズ配線（１０）より上層の配線層に絶縁層を介して溶断部を複数回横断するように形成され、溶断部の配線幅より広い配線幅を有して溶断部を加熱する。
【０００９】
本発明の他の観点では、半導体装置の製造方法は、回路素子を形成する配線層と同じ層に、電気的に切断されうる溶断部を備えるヒューズ配線（１０）を形成するステップと、ヒューズ配線（１０）より上層の配線層に絶縁層を形成するステップと、回路素子を形成する配線層と同じ層のうちのヒューズ配線（１０）より上層の配線層に絶縁層を介して溶断部を複数回横断するように配置されて溶断部を加熱する加熱用配線（２１、２２）を形成するステップと、ヒューズ配線（１０）と加熱配線（２１、２２）とに電圧を印加してヒューズ配線（１０）の溶断部を切断するステップとを具備する。加熱配線の配線幅は、溶断部の配線幅より広い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、工程を増加すること無く加熱用配線を形成でき、また、ヒューズカットのための印加電圧範囲を低電圧化でき、ヒューズカット時間を短縮することができる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。ここには、ヒューズカット領域５０に配線されるヒューズ配線１０およびヒューズ配線１０を加熱する加熱用配線２１、２２が示される。図２は、図１にＡ−Ａ’で示される部分の断面図であり、配線層の位置関係を参照するために、回路素子が形成される回路領域６０の一部も示される。ヒューズカット領域５０および回路領域６０は、半導体基板７５上に形成される。回路領域６０には、ソース、ドレインとなる拡散層６５、ゲート酸化膜６７、ゲート電極となる多結晶シリコン６８が形成され、各電極間は配線６１、６２、６３で接続される。素子間は、素子分離領域７１により分離される。ヒューズ配線１０、加熱用配線２１、２２は、回路領域６０の配線層と同じ工程で形成される。すなわち、回路領域６０の配線６１を有する配線層に対応するヒューズカット領域５０の配線層に加熱用下層配線２１が形成され、回路領域６０の配線６２を有する配線層に対応するヒューズカット領域５０の配線層に加熱用上層配線２２が形成される。さらに、回路領域６０の配線６３を有する配線層に対応するヒューズカット領域５０の配線層にヒューズ配線１０が形成される。
【００１４】
ヒューズ配線１０は、図２に示されるように、回路素子が形成される回路領域６０と同じ工程においてヒューズカット領域５０に形成される。このヒューズ配線１０は、ＣｕまたはＣｕ合金層により形成される。ヒューズ配線１０の配線幅は、例えば０．２μｍ以下である。ヒューズ配線１０のうちの溶断部は、ヒューズ配線１０の他の部分より細く電気的に溶断（切断）されやすくなっている。溶断部の長さは、例えば５μｍである。ここでは、溶断部とは、ヒューズ配線１０のうち、高電圧等によって電気的に溶断されるべき部分を示し、溶断された状態の部分を示すものではない。
【００１５】
ヒューズ配線１０より上層の配線層に絶縁層を介して加熱用配線層（２１、２２）が、回路領域６０と同じ工程において形成される。少なくとも１層の加熱用配線層（２１）が、ヒューズ配線１０の溶断部を複数回横断するように形成される。ここでは、加熱用配線層は、ヒューズ配線１０に近い加熱用下層配線２１と、加熱用下層配線２１にビア３０により接続される加熱用上層配線２２とを備える。加熱用下層配線２１は、ヒューズ配線１０の溶断部を複数回横断するように形成されている。加熱用下層配線２１、加熱用上層配線２２の配線幅は、ヒューズ配線１０の溶断部の配線幅以上であり、例えば０．３μｍである。
【００１６】
ヒューズを切断する場合、このように形成されたヒューズ配線１０、加熱用下層配線２１、加熱用上層配線２２に、電圧が印加されて電流が流れ、ジュール熱が発生する。ヒューズ配線１０の溶断部は、ヒューズ自体のジュール熱と、加熱用配線２１、２２のジュール熱とによって切断（溶断）される。このとき、加熱用配線２１、２２には、所定の電流密度以上の電流が流れないように、印加される電圧が設定され、加熱用配線２１、２２が切断することはない。
【００１７】
このように、ヒューズ配線１０より上層の配線層に加熱用配線２１、２２が形成され、ヒューズカット時にはヒューズ配線１０、加熱用配線２１、２２に所定の電圧が印加される。ヒューズ配線１０自体が発する熱に加えて、ヒューズ配線１０の溶断部付近に一様に配置された加熱用配線２１、２２にも電圧が印加されて発生した熱がヒューズ配線１０の溶断部に効率的に達する。そのため、ヒューズカットのための印加電圧範囲を低電圧化することができる。また、電圧印加の時間すなわちヒューズカット時間を短縮することができる。
【００１８】
このような加熱用配線２１、２２は、ヒューズ配線１０より上層の配線層に所定のレイアウトで形成され、ヒューズ配線１０を含む配線層よりも上層に形成される他の回路領域の配線と同じ工程において形成される。したがって、加熱用配線の工程を別に設ける必要がなく、工程数を増加することなく容易に加熱用配線を形成することができる。
【００１９】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。ヒューズカット領域５０に配線されるヒューズ配線１０およびヒューズ配線１０を加熱する加熱用配線２１、２２が示される。また、図４は、図３にＡ−Ａ’で示される部分の断面図であり、配線層の位置関係を参照するために、回路素子が形成される回路領域６０の一部も示される。ヒューズカット領域５０および回路領域６０は、半導体基板７５上に形成される。回路領域６０には、ソース、ドレインとなる拡散層６５、ゲート酸化膜６７、ゲート電極となる多結晶シリコン６８が形成され、各電極間は配線６１、６２、６３で接続される。素子間は、素子分離領域７１により分離される。ヒューズ配線１０、加熱用配線２１、２２は、回路領域６０の配線層と同じ工程で形成される。すなわち、回路領域６０の配線６１を有する配線層に対応するヒューズカット領域５０の配線層に加熱用下層配線２１が形成され、回路領域６０の配線６２を有する配線層に対応するヒューズカット領域５０の配線層に加熱用上層配線２２が形成される。さらに、回路領域６０の配線６３を有する配線層に対応するヒューズカット領域５０の配線層にヒューズ配線１０が形成される。
【００２０】
ヒューズ配線１０は、図２に示されるように、回路素子が形成される回路領域６０と同じ工程においてヒューズカット領域５０に形成される。このヒューズ配線１０は、ＣｕまたはＣｕ合金層により形成される。ヒューズ配線１０の配線幅は、例えば０．２μｍ以下である。ヒューズ配線１０のうちの溶断部は、ヒューズ配線１０の他の部分より細く電気的に溶断（切断）されやすくなっている。溶断部の長さは、例えば５μｍである。ここでは、溶断部とは、ヒューズ配線１０のうち、高電圧等によって電気的に溶断されるべき部分を示し、溶断された状態の部分を示すものではない。
【００２１】
ヒューズ配線１０より上層の配線層に絶縁層を介して加熱用配線層（２１、２２）が、回路領域６０と同じ工程において形成される。少なくとも１層の加熱用配線層（２１）は、ヒューズ配線１０の溶断部を複数回横断するように形成される。ここでは、加熱用配線層は、ヒューズ配線１０に近い加熱用下層配線２１と、加熱用下層配線２１より上に形成される加熱用上層配線２２とを備える。加熱用下層配線２１は、ヒューズ配線１０の溶断部を複数回横断するように形成されている。加熱用下層配線２１、加熱用上層配線２２の配線幅は、ヒューズ配線１０の溶断部の配線幅以上であり、例えば０．３μｍである。加熱用下層配線２１と加熱用上層配線２２とは分離されているため、別系統の電源に接続することも可能である。
【００２２】
ヒューズを切断する場合、このように形成されたヒューズ配線１０、加熱用下層配線２１、加熱用上層配線２２に、電圧が印加されて電流が流れ、ジュール熱が発生する。ヒューズ配線１０の溶断部は、ヒューズ自体のジュール熱と、加熱用配線２１、２２のジュール熱とによって切断（溶断）される。このとき、加熱用配線２１、２２には、所定の電流密度以上の電流が流れないように、印加される電圧が設定され、加熱用配線２１、２２が切断することはない。
【００２３】
また、加熱用下層配線２１と加熱用上層配線２２とは電気的に分離されている。そのため、別々に電圧を印加することができ、発生するジュール熱を調整することができる。ここでは、ヒューズ配線１０より上層の配線層に２層の配線（２１、２２）が形成されているが、２層に限定されない。１層あるいは３層以上であってもよい。
【００２４】
このように、ヒューズ配線１０より上層の配線層に加熱用配線２１、２２が形成され、ヒューズカット時にはヒューズ配線１０、加熱用配線２１、２２に所定の電圧が印加される。ヒューズ配線１０自体が発する熱に加えて、ヒューズ配線１０の溶断部付近に一様に配置された加熱用配線２１、２２にも電圧が印加されて発生した熱がヒューズ配線１０の溶断部に効率的に達する。そのため、ヒューズカットのための印加電圧範囲を低電圧化することができる。また、電圧印加の時間すなわちヒューズカット時間を短縮することができる。
【００２５】
このような加熱用配線２１、２２は、ヒューズ配線１０より上層の配線層に所定のレイアウトで形成され、ヒューズ配線１０を含む配線層よりも上層に形成される他の回路領域の配線と同じ工程において形成することができる。したがって、加熱用配線の工程を別に設ける必要がなく、工程数を増やすことなく容易に加熱用配線を形成することができる。
【００２６】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ヒューズ配線
２１  加熱用下層配線
２２  加熱用上層配線
３０  ビア
５０  ヒューズカット領域
６０  回路領域
６１、６２、６３  回路領域の配線
６５  拡散層
６７  ゲート酸化膜
６８  多結晶シリコン
７１  素子間分離領域
７５  半導体基板
【図１】
2012043905.tif 000003
【図２】
2012043905.tif 000004
【図３】
2012043905.tif 000005
【図４】
2012043905.tif 000006