(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置のヒューズ部にヒューズラインを形成する段階ｉ）と、
前記ヒューズライン上に第１絶縁膜を形成する段階ｉｉ）と、
前記第１絶縁膜上に前記ヒューズラインを取り囲むガードリングパターンを形成する段階ｉｉｉ）と、
前記ガードリングパターン及び前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する段階ｉｖ）と、
前記第２絶縁膜を部分的にエッチングして半導体装置のヒューズ部で前記ガードリングパターンにより取り囲まれている前記第２絶縁膜部位を除去して前記ヒューズ部に位置する前記第１絶縁膜の部位を露出して前記半導体装置のヒューズ部位の外にビア（ＶＩＡ）ホールを形成する段階ｖ）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２】
前記ヒューズラインと前記第１絶縁膜との間にエッチング阻止膜を形成する段階と、
前記エッチング阻止膜を部分的に露出し前記ヒューズラインを取り囲む前記第１絶縁膜にヒューズコンタクトホールを形成する段階と、
前記ヒューズコンタクトホールに前記ガードリングパターンが形成されるヒューズコンタクトプラグを形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２絶縁膜を部分的にエッチングして前記ガードリングパターンを露出させ、前記ヒューズラインを取り囲む第２ヒューズコンタクトホールを形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ガードリングパターンは第１ガードリングパターン、前記ヒューズコンタクトホールは第１ヒューズコンタクトホール、前記ヒューズコンタクトプラグは第１ヒューズコンタクトプラグであり、
前記第２ヒューズコンタクトホールに第２ヒューズコンタクトプラグを形成する段階と、
前記ヒューズラインを取り囲む第２ヒューズコンタクト上に第２ガードリングパターンを形成する段階と、
前記半導体装置上にパッシベーション層を形成する段階と、
前記パッシベーション層と前記第１絶縁膜と前記エッチング阻止膜とを通じてエッチングすることにより、第１及び第２ガードリングパターンにより取り囲まれた前記半導体装置の部位にヒューズ開口部を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記パッシベーション層は、
前記第２絶縁膜の部位を除去することにより露出される前記第１及び第２ガードリングパターン、前記第２絶縁膜及び前記第１絶縁膜の部位上に形成することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体装置を形成する段階と、
半導体装置上に第３絶縁膜を形成する段階とをさらに含み、
前記ヒューズラインは前記第３絶縁膜上の第１ポリシリコン膜と該第１ポリシリコン膜上の第２金属シリサイド膜とにより構成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１ガードリングパターンを形成する段階は、
前記第１ヒューズコンタクトプラグ上に第１金属層を形成し、該第１金属層上に第１金属化合物層を形成する段階を含み、
前記第２ガードリングパターンを形成する段階は、
前記第２ヒューズコンタクトプラグ上に第２金属層と該第２金属層上に第２金属化合物層とを形成する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１ガードリングパターンを形成する段階は、
ヒューズラインを取り囲む四角形形態の第１ガードリングパターンを形成する段階であり、
前記第２ガードリングパターンを形成する段階は、
ヒューズラインを取り囲む四角形態の第２ガードリングパターンを形成する段階であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１及び第２金属層はアルミニウムからなり、前記第１及び第２金属化合物層はチタンナイトライドからなることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ガードリングパターンは第１ガードリングパターンを含み、
前記ヒューズラインと前記第１絶縁膜との間にエッチング阻止膜を形成する段階と、
前記半導体装置の表面上に金属層を形成する段階と、
前記金属層上に金属化合物層を形成する段階と、
前記金属層及び前記金属化合物層をエッチングして前記第１ガードリングパターン上にヒューズラインを取り囲む第２ガードリングパターンを形成する段階と、
前記半導体装置表面の上にパッシベーション層を形成する段階と、
前記半導体装置の部位で前記パッシベーション層、前記第１絶縁膜及び前記エッチング阻止膜を通じてエッチングすることにより、前記第１及び第２ガードリングパターンにより取り囲まれているヒューズ開口部を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記パッシベーション層は、前記半導体装置の表面上に第１パッシベーション膜と前記第１パッシベーション膜の上に第２パッシベーション膜とを有し、ヒューズ開口部を前記第１及び第２パッシベーション膜を通じてエッチングして形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体装置のヒューズ部にあるヒューズラインと、
前記ヒューズライン上にある第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に前記ヒューズラインを取り囲む第１ガードリングパターンと、
前記第１ガードリングパターンと前記第１絶縁膜上にある第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上にある前記ヒューズラインを取り囲む第２ガードリングパターンと、
前記第１及び第２絶縁膜の側壁を備える少なくともヒューズ開口部を画定し、かつ前記ヒューズ開口部の側壁上で前記第１絶縁膜へ延びている、前記第２絶縁膜及び前記第２ガードリングパターン上のパッシベーション層と、により構成されることを特徴とする半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１３】
前記ヒューズラインを取り囲む前記第１絶縁膜にある第１ヒューズコンタクトホールと、
前記第１ヒューズコンタクトホールにある第１ヒューズコンタクトプラグにして、該第１ヒューズコンタクトプラグ及び前記第１絶縁膜上に前記第１ガードリングパターンが配置されている第１ヒューズコンタクトプラグと、
前記ヒューズラインを取り囲む前記第２絶縁膜にある第２ヒューズコンタクトホールと、
前記第２ヒューズコンタクトホールにあり、前記第２ガードリングパターン下部にある第２ヒューズコンタクトプラグと、をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１４】
前記パッシベーション層は前記第２ガードリングパターンの表面、前記第２絶縁膜の側壁、及び第１絶縁膜の露出した表面上に延びていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１５】
前記ヒューズラインと前記第１絶縁膜との間に形成されたエッチング阻止膜をさらに含み、前記ヒューズ開口部は前記エッチング阻止膜を通じて延びていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１６】
前記第１ガードリングパターンは前記第１ヒューズコンタクトプラグ上にある第１金属層と前記第１絶縁膜と前記第１金属層上の第１金属化合物層とにより構成され、
前記第２ガードリングパターンは前記第２ヒューズコンタクトプラグ上の第２金属層と前記第２絶縁膜と前記第２金属層上の第２金属化合物層とにより構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１７】
前記ヒューズラインを取り囲む前記第１絶縁膜にある第１ヒューズコンタクトホールと、
前記第１ヒューズコンタクトホールにある第１ヒューズコンタクトプラグとを含み、
前記第１ガードリングパターンは前記第１ヒューズコンタクトプラグ及び前記第１絶縁膜上に配置され、
前記第２ガードリングパターンは前記第１ガードリングパターンの表面上に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１８】
前記パッシベーション層は前記第２絶縁膜の表面と、前記第２ガードリングパターンの側壁及び表面と、前記第１絶縁膜の露出表面との上に配置されることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項１９】
前記ヒューズラインと前記第１絶縁膜との間に形成されたエッチング阻止膜をさらに含み、前記ヒューズ開口部は前記エッチング阻止膜を通じて延びていることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項２０】
半導体装置のヒューズ配線が形成されたヒューズ部の上部に前記ヒューズ部を取り囲む第１金属プラグを有する第１層間絶縁膜を形成する段階ｉ）と、
前記第１金属プラグ上に前記ヒューズ部を取り囲む第１金属層パターンを形成する段階ｉｉ）と、
前記第１層間絶縁膜上に前記第１金属層を覆う第２層間絶縁膜を形成する段階ｉｉｉ）と、
前記第２層間絶縁膜に、前記第１金属層を露出するように前記ヒューズ部を取り囲む第１開口部と前記ヒューズ部にある前記第１層間絶縁膜を露出させる第２開口部とを形成する段階ｉｖ）と、
前記第１開口部を埋める第２金属プラグを形成する段階ｖ）と、
前記第２金属プラグ上に前記ヒューズ部を取り囲む第２金属層パターンを形成する段階ｖｉ）と、を含み、
前記ヒューズ部の上に前記第２層間絶縁膜を形成する前に、前記ヒューズ部を覆うエッチング阻止膜を形成する段階をさらに含み、
前記エッチング阻止膜は前記半導体基板のセルアレイ部のプレート電極形成と同時に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第２層間絶縁膜上に、露出された前記第１層間絶縁膜及び前記第２金属層パターンを覆うようにパッシベーション層を形成する段階と、
前記ヒューズ部上に形成されたパッシベーション層及び前記第１層間絶縁膜を順にエッチングしてヒューズ開口部を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記ヒューズ部は、
半導体基板上に第１絶縁膜を形成する段階と、
前記第１絶縁膜上に金属層を形成する段階と、
前記金属層をパターニングして前記半導体基板のセルアレイ部にビットラインを形成し、前記半導体基板の周辺回路領域のヒューズ領域にヒューズラインを形成する段階と、
前記第１絶縁膜上に前記ビットライン及び前記ヒューズラインを覆うように第２絶縁膜を形成する段階と、により形成することを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第１層間絶縁膜を形成する段階は、
ヒューズ部が形成された半導体基板上に第１層間絶縁膜を形成する段階と、
前記第１層間絶縁膜に前記エッチング阻止膜の一部を露出させながら前記ヒューズ部を取り囲む四角形態の第１ヒューズコンタクトホールを形成する段階と、
前記第１層間絶縁膜上に前記第１ヒューズコンタクトホールを埋める第１金属層を積層する段階と、
前記第１金属層を前記第１層間絶縁膜が露出されるまでエッチバックして前記第１ヒューズコンタクトホールに第１ヒューズコンタクトプラグを形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
半導体基板に形成された半導体装置のヒューズ部を覆う絶縁膜と、
前記ヒューズ部を取り囲む金属プラグを含む第１層間絶縁膜と、
前記金属プラグ上及び前記金属プラグ周辺の前記第１層間絶縁膜部位の上に形成され前記ヒューズ部を取り囲む下部ガードリングパターンと、
前記ヒューズ部及び前記下部ガードリングパターンを部分的に露出する開口部を有する第２層間絶縁膜と、
前記開口部周辺の第２層間絶縁膜から前記開口部の側壁及び前記下部カードリングパターンの側壁まで連続的に形成されている上部ガードリングパターンと、を含むことを特徴とする半導体装置のヒューズボックス。
【請求項２５】
前記絶縁膜上に前記ヒューズ部を取り囲むように形成されたエッチング阻止層パターンをさらに含み、前記金属プラグは前記エッチング阻止層パターン上に形成されることを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項２６】
前記第１層間絶縁膜には前記金属プラグにより取り囲まれた部位が部分的にエッチングされ前記金属プラグの内側面から延びた溝が形成されていることを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項２７】
前記下部ガードリングパターンは第１金属層パターンと該第１金属層パターン上に形成された第１金属化合物層パターンとを含むことを特徴とする請求項２６に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項２８】
前記第１金属層パターンはアルミニウムからなり、前記第１金属化合物層パターンはチタンナイトライドからなることを特徴とする請求項２７に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項２９】
前記金属プラグはタングステンで形成されることを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項３０】
前記第１層間絶縁膜及び第２層間絶縁膜はＢＰＳＧからなることを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置のヒューズボックス。
【請求項３１】
半導体基板上に形成されたヒューズラインが形成されているヒューズ領域と、
前記ヒューズラインを覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に前記ヒューズ領域を取り囲むように形成されたポリシリコンパターンと、
前記ポリシリコンパターン上に形成され、前記ヒューズ領域を取り囲みながら前記ポリシリコンパターンを部分的に露出するヒューズコンタクトホールを有する第１層間絶縁膜と、
前記ヒューズコンタクトホールを埋める金属プラグと、
前記金属プラグ上及び該金属プラグ周辺の前記第１層間絶縁膜部位の上に形成され、前記ヒューズ領域を取り囲む下部ガードリングパターンと、
前記ヒューズ領域と前記下部ガードリングパターンの上面一部とを部分的に露出する開口部を有する第２層間絶縁膜と、
前記開口部周辺の前記第２層間絶縁膜から前記開口部の側壁及び前記下部カードリングパターンの側壁まで連続的に形成されている上部ガードリングパターンと、
前記第２層間絶縁膜上に形成され、前記上部ガードリングパターンを覆って、前記絶縁膜を露出するように開口部が延びているヒューズ開口部を有するパッシベーション層と、を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３２】
半導体基板に形成された半導体装置のヒューズ部を覆う絶縁膜を形成する段階と、
前記ヒューズ部を取り囲む金属プラグを含む第１層間絶縁膜を形成する段階と、
前記金属プラグ上と前記金属プラグ周辺の第１層間絶縁膜部位の上とに形成され、前記ヒューズ部を取り囲むように第１金属層パターンを形成する段階と、
前記ヒューズ部及び前記第１金属層パターンを部分的に露出する開口部を有する第２層間絶縁膜を形成する段階と、
前記開口部周辺の前記第２層間絶縁膜から前記開口部の側壁及び前記第１金属層パターンの側壁まで連続的に第２金属層パターンを形成する段階と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３３】
前記絶縁膜上に前記ヒューズ部を覆うようにエッチング阻止層パターンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３４】
前記第２金属層パターンを覆うようにパッシベーション層を形成する段階と、
前記ヒューズ部上の前記パッシベーション層、前記第１層間絶縁膜、及び前記エッチング阻止層パターンを前記絶縁膜が露出するまで部分的にエッチングしてヒューズ開口部を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項３３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３５】
半導体メモリ装置のプレート電極を形成するためのポリシリコン層を形成する段階と、
前記ポリシリコン層をパターニングして前記半導体メモリ装置のプレート電極と前記エッチング阻止層パターンとを同時に形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３６】
前記金属プラグを有する第１層間絶縁膜を形成する段階は、
前記絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜に前記エッチング阻止層パターンを部分的に露出させながら前記ヒューズ部を取り囲むヒューズコンタクトホールを形成する段階と、
前記層間絶縁膜上に前記ヒューズコンタクトホールを埋めながら金属層を蒸着する段階と、
前記金属層をエッチバックして前記ヒューズコンタクトホールに前記金属プラグを残す段階と、を実施して収得することを特徴とする請求項３３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものであり、より詳細には、ヒューズボックスを有する半導体製造方法及びこれを利用した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は、主にシリコン材質の基板上に設定された回路パターンを反復的に形成して集積回路を有するセルを形成するＦＡＢ（ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）工程と、前記セルが形成された基板をチップ単位にパッケージングするアセンブリ工程とを含む。また、前記ＦＡＢ工程とアセンブリ工程との間には基板上に形成するセルの電気的特性を検査するための工程（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｅｓｏｒｔｉｎｇ：ＥＤＳ）を実施する。
【０００３】
検査工程は前記基板上に形成するセルが電気的に良好な状態または不良な状態を有するか否かを判別する工程である。検査工程を通じて不良な状態を有するセルを、アセンブリ工程を実施する以前に除去することにより、アセンブリ工程で消耗される努力及び費用を減少させる。また、不良な状態を有するセルを早期に発見し、これをリペアを通じて再生するものである。
【０００４】
従って、検査工程は、具体的に、セルを検査して不良セルを選別し、そのデータを発生させるプレ・レーザテスト（ｐｒｅ−ｌａｓｅｒ  ｔｅｓｔ）、前記データを基にしてリペア可能であるセルをリペアするリペア工程及びリペアしたセルを再検査するポスト・レーザ検査（ｐｏｓｔ−ｌａｓｅｒ  ｔｅｓｔ）の順序により構成される。
【０００５】
前記検査工程うち、リペア工程は前記不良セルに連結された配線をレーザビームの照射によりカッティングし、チップ内に内蔵された冗長セル（ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  ｃｅｌｌ）と代替させる工程である。
【０００６】
半導体装置のうち、上述したようにレーザビームの照射により切れる配線をヒューズと称し、このヒューズとこれを取り囲んでいる領域とをヒューズ部と称する。ヒューズ部はレーザビームの照射により切れるヒューズライン（ビットラインの一部）を備える。前記ヒューズラインの上には層間絶縁膜及びパッシベーション膜が形成され、前記ヒューズライン上部には前記層間絶縁膜及びパッシベーション膜の一定部位をエッチングして開口したヒューズ開口部が形成されている。前記ヒューズ開口部を通じてレーザビームを照射することにより、ヒューズラインを切断することができる。このようなヒューズ部の例が特許文献１、特許文献２などに開示されている。
【０００７】
一般に、層間絶縁膜はシリコン酸化膜系列の絶縁物質で形成される。特に、セルアレイ領域での段差を緩和するためには段差塗布性が優れているＢＰＳＧ（Boronphosphorous silicate glass）、ＰＳＧ（Phosphorous silicate glass）、ＳＯＧ（Spin On glass）、ＴＥＯＳ（Tetra ethyl ortho silicate）などが絶縁物質として使用される。このような絶縁物質のうち、不純物が多く含有された絶縁物質からなる層間絶縁膜は湿気に弱い。
【０００８】
ヒューズ部が形成された半導体素子は、一般に高温、高湿、高圧で安定して動作するかを評価するために、高温、高湿、高圧の条件下で信頼性評価を実施する。ここで、ヒューズ部の開口部が形成された層間絶縁膜の界面を通じて湿気が浸透することになると、ヒューズ部周辺の金属配線に致命的な悪影響を及ぼして、半導体素子の信頼性を悪化する。
【０００９】
このような湿気に対する問題点を解決するために、ヒューズの開口部周辺に四角リング形状を有し、金属物質からなるガードリングを形成する方法が提案されている。例えば、特許文献３には多層配線構造を有する半導体装置で、ヒューズ開口部の周辺に金属物質からなる四角形ガードリングを形成する方法が提案されている。
【００１０】
図１は前記特許文献に提示されたヒューズ部を含む半導体装置の断面図を示し、図２は図１に示したヒューズ部の平面図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、半導体装置１上に素子分離領域を画定するためのフィールド酸化膜２が形成され、前記フィールド酸化膜２上にはヒューズ部が形成される。前記フィールド酸化膜２上にビットラインである多結晶シリコン配線層３が形成され、前記多結晶シリコン配線層３を覆うように酸化シリコンからなる第１層間絶縁膜４が積層される。前記第１層間絶縁膜４には多結晶シリコン配線層３を部分的に露出させるための開口部５が形成される。
【００１２】
第１層間絶縁膜４上に開口部５を埋めるように多結晶シリコン層を積層し、多結晶シリコン層をパターニングして多結晶シリコン配線層３を互いに連結するヒューズ素子である多結晶シリコン層パターン６を形成する。多結晶シリコン層パターン６及び第１層間絶縁膜４上に第１酸化シリコン膜１６を形成し、ヒューズ部位を覆うようにエッチングストッパとしての役割を有する多結晶シリコン層１５を形成する。多結晶シリコン層１５は半導体メモリ装置のキャパシタの上部電極と同時に形成する。
【００１３】
次に、多結晶シリコン層１５及び第１酸化シリコン膜１６上に第２酸化シリコン膜７を形成し、第２酸化シリコン膜７上に流動性が優れているＢＰＳＧを積層して平坦な第２層間絶縁膜８を形成する。
【００１４】
第２層間絶縁膜８に前記ヒューズ部の周辺を取り囲む四角リング形状の第１開口部１７を形成し、第２層間絶縁膜８の全面に第１開口部１７を埋めるようにアルミニウムのような金属物質をスパッタリング方法により蒸着して金属層を形成する。収得した金属層をパターニングして素子領域には第１金属配線９を形成し、ヒューズ部には下部ガードリング５０を形成する。下部ガードリング５０は第１開口部１７を埋める第１下部金属２５と第１開口部１７の上部に露出され形成される第１上部金属２０とにより区分される。
【００１５】
第１金属配線９及び第１上部金属２０を覆うように第２層間絶縁膜８上に、酸化シリコンを積層して第３層間絶縁膜２１を形成する。第３層間絶縁膜２１に下部ガードリング５０を露出するように四角リング形状の第２開口部２２を形成する。第３層間絶縁膜２１の全面に第２開口部２２を埋めるようにアルミニウムのような金属物質をスパッタリング方法により蒸着して金属層を形成する。収得した金属層をパターニングして素子領域には第２金属配線２７を形成し、ヒューズ部には上部ガードリング６０を形成する。上部ガードリング６０は第２開口部２２を埋める第２下部金属２６と第２開口部２２の上部に露出され形成される第２上部金属２３とにより区分される。
【００１６】
次に結果物の全面に、パッシベーション膜１０を形成し、ヒューズ部を露出するフォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、フォトレジストパターンをエッチングマスクに使用してパッシベーション膜１０、第３層間絶縁膜２１及び第２層間絶縁膜８を順次にエッチングする。エッチングはエッチングストッパである多結晶シリコン層１５がエッチングされるように実施し、図示したような四角形状のヒューズ開口部２４を形成する。
【００１７】
上述した従来のヒューズガードリング形成方法によると、パッシベーション膜１０まで形成した後、複数層が積層されているヒューズ部をエッチングして四角形状のヒューズ開口部２４を形成する。従って、複数層をエッチングしなければならないために、エッチングするのに長時間かかるので、半導体装置のスループットが低下して望ましくない。
【００１８】
【特許文献１】
米国特許第６，１７４，７５３号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，２８４，５７５号明細書
【特許文献３】
特開平９−６９５７１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は、多層構造の半導体装置でスループットを向上させるための新規な構造のヒューズボックスガードリング製造方法を提供することにある。
【００２０】
本発明の第２目的は、多層構造の半導体装置で容易に製造することができる新規な構造のヒューズボックスガードリングを提供することにある。
【００２１】
本発明の第３目的は、前記新規な構造のヒューズボックスガードリングを製造するにおいて、特に適合するヒューズボックスガードリングの製造方法を提供することにある。
【００２２】
【発明の解決するための手段】
上述した目的を達成するために本発明は、半導体装置のヒューズ部にヒューズラインを形成する段階と、ヒューズライン上に第１絶縁膜を形成する段階と、前記第１絶縁膜上にヒューズラインを取り囲むガードリングパターンを形成する段階と、前記ガードリングパターン及び前記第１絶縁膜上に第２絶縁膜を形成する段階と、前記ガードリングパターンにより取り囲まれている半導体装置のヒューズ部で部分的に前記第２絶縁膜をエッチングして前記第２絶縁膜部位を除去し、前記第１絶縁膜の部位を露光して前記半導体装置のヒューズ部位の外にビア（ＶＩＡ）ホールを形成する段階とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００２３】
上述した他の目的を達成するために本発明は、半導体基板に形成された半導体装置のヒューズ部を覆う絶縁膜と、前記ヒューズ部を取り囲む金属プラグを含む第１層間絶縁膜と、前記金属プラグ上及び前記金属プラグ周辺の第１層間絶縁膜の部位上に形成され前記ヒューズ部を取り囲む下部ガードリングパターンと、前記ヒューズ部及び前記下部ガードリングパターンを部分的に露出する開口部を有する第２層間絶縁膜と、前記開口部周辺の第２層間絶縁膜から前記開口部の側壁及び前記金属プラグの上部まで連続的に形成されている上部ガードリングパターンと、を含むことを特徴とする半導体装置のヒューズボックスを提供する。
【００２４】
また、上述した目的を達成するために本発明は、半導体基板に形成された半導体装置のヒューズラインを覆う絶縁膜を形成する段階と、前記ヒューズ部を取り囲む金属プラグを含む第１層間絶縁膜を形成する段階と、前記金属プラグ上及び前記金属プラグ周辺の第１層間絶縁膜部位の上に形成され、前記ヒューズ部を取り囲むように第１金属層パターンを形成する段階と、前記ヒューズ部及び前記第１金属層パターンを部分的に露出する開口部を有する第２層間絶縁膜を形成する段階と、前記開口部周辺の第２層間絶縁膜から前記開口部の側壁及び前記第１金属層パターンの側壁まで連続的に第２金属層パターンを形成する段階とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【００２５】
本発明によると、半導体装置のビアホールを形成する時、半導体装置のヒューズ部にある絶縁膜も部分的に除去される。従って、後にヒューズ部の開口部を形成する時のエッチング時間を減少させることができるので、半導体装置の生産性が向上する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施例を詳細に説明する。
【００２７】
〈実施形態１〉
図３乃至図１３は、本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリング形成方法を示す工程図である。
【００２８】
図３に示すように、シリコン（Ｓｉ）のような半導体からなるｐ型基板１００を用意する。前記半導体基板１００の上部に素子分離領域をエッチングして深さが４０００〜５０００Åであり、幅が１０００〜１５００Åであるトレンチ１１２を形成する。その後に、トレンチ１１２が形成された半導体基板１００上に酸化物層を積層する。例えば、酸化物層はＳＯＧ溶液を６０００〜７０００Åの厚さに塗布してＳＯＧ膜（図示せず）を形成した後、ＳＯＧ膜を硬化させて酸化シリコン膜に転換して形成する。または、酸化物層は化学気相蒸着方法により形成することもできる。次に、収得した酸化シリコン膜を化学機械的研磨方法（ＣＭＰ）により半導体基板１００の上部表面に露出するまで研磨して、図示したようにトレンチ１１２の内部が酸化シリコン１１４で埋められた素子分離領域を形成する。
【００２９】
次に、メモリセルを形成する領域（セル領域）及び周辺回路領域の半導体基板１００にｎ型またはｐ型不純物、例えばリン（Ｐ）またはホウ素（Ｂ）を注入してウェル領域を形成する。
【００３０】
続いて、露出された半導体基板１００の表面部位を、フッ酸系洗浄液を使用して除去した後、半導体基板１００を湿式酸化して表面部位にゲート酸化膜１１６を形成する。ゲート酸化膜１１６は約４０〜２００Åの厚さを有する。
【００３１】
フィールド酸化膜のトレンチ１１２に埋められた酸化シリコン１１４とゲート酸化膜１１６とが形成された半導体基板１００の全面に例えば、Ｐ（リン）などのｎ型不純物でドーピングされた多結晶シリコンを低圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）方法により蒸着して約５００〜４０００Åの厚さを有する第１ポリシリコン膜を形成する。続いて、前記第１ポリシリコン膜上にタングステンシリコン膜を化学気相蒸着方法またはスパッタリング方法により各々１０００〜２０００Åの厚さを有するように沈積させた後、前記タングステンシリサイド膜上に窒化シリコン膜を積層する。前記窒化シリコン膜は低圧化学気相蒸着またはプラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）方法を利用して約５００〜２０００Å程度の厚さを有するように形成する。
【００３２】
前記窒化シリコン膜上にフォトレジスト膜を形成した後、マスクを使用してフォトレジスト膜を選択的に露光する。次に、フォトレジスト膜を現像してゲート電極を形成するためのフォトレジストパターン（図示せず）を形成する。前記フォトレジストパターンをエッチングマスクに使用して前記窒化シリコン膜、タングステンシリサイド膜及び第１ポリシリコン膜を順次にエッチングして、第１ポリシリコンパターン１２４ａ、タングステンシリサイドパターン１２４ｂ及び窒化シリコンパターン１２４ｃにより構成されたゲート電極１２４Ｇａ、１２４Ｇｂ、１２４Ｇｃを形成する。そうすると、図示したように、セルアレイ領域にはゲート電極１２４Ｇａとワードライン（図示せず）が形成され、周辺回路領域にも各々ゲート電極１２４Ｇｂ、１２４Ｇｃが形成される。次に、半導体基板１００のウェル領域にｐ型またはｎ型不純物、例えば、ホウ素またはリンをイオン注入してゲート電極１２４Ｇａ、１２４Ｇｂ、１２４Ｇｃの両側のウェルにソース及びドレーン領域である不純物領域１２５を形成する。このように、ゲート電極１２４Ｇａ、１２４Ｇｂ、１２４Ｇｃと不純物領域１２５とからなるトランジスターを完成させる。
【００３３】
続いて、半導体基板１００上に化学気相蒸着方法により窒化シリコンを蒸着させ厚さが２００〜６００Åである窒化シリコン膜を形成する。次に、窒化シリコン膜を異方性エッチングしてゲート電極１２４Ｇａ、１２４Ｇｂ、１２４Ｇｃの側壁にスペーサ１３２を形成する。
【００３４】
結果物の全面に酸化膜または窒化シリコン膜（図示せず）を化学気相蒸着法により薄い厚さで、例えば、１００〜２００Åで形成した後に、段差塗布性が優れている酸化膜、例えばＢＰＳＧ膜を４００〜６０００Åの厚さで形成してリフローさせる。形成されたＢＰＳＧ膜を化学的機械的研磨方法により平坦化し、平坦化された絶縁膜１２６を得る。次に、平坦化された絶縁膜１２６上にセル領域のビットラインコンタクトホール形成のためのフォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、フォトレジストパターンをエッチングマスクに利用して平坦化された絶縁膜１２６にセル領域の不純物領域１２５を露出させるコンタクトホールを形成する。従って、セル領域にはゲート電極間に自己整合された（Self-aligned）ビットラインコンタクトホール（ドレーン領域の上部に形成される）と、ストレージ電極コンタクトホール（ソース領域の上部に形成される）とが形成される。
【００３５】
図４に示すように、結果物の全面に不純物がドーピングされたポリシリコンを化学気相蒸着法により厚く蒸着して第２ポリシリコン膜を形成した後、前記第２ポリシリコン膜を化学機械的研磨方法（ＣＭＰ）やエッチバック方法により前記平坦化された絶縁膜１２６が露出するまで実施してドレーン領域のビットラインコンタクトホールを埋めるビットラインコンタクト下部プラグ１３０ａ及びストレージ電極コンタクトホールを埋めるストレージ電極コンタクト下部プラグ１３０ｂを形成する。
【００３６】
次に、結果物上に酸化膜を２０００Åの厚さで形成して第１層間絶縁膜１４０を形成する。
【００３７】
前記第１層間絶縁膜１４０上に前記ビットラインコンタクト下部プラグ１３０ａと周辺回路領域のドレーン領域１２５ａとゲート電極とを露出させるためのフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンをマスクに使用して第１層間絶縁膜１４０を異方性エッチングしてビットラインコンタクト下部プラグ１３０ａを露出させるコンタクトホールを形成する。ここで、周辺回路領域では、第１層間絶縁膜１４０下に存在する平坦化された絶縁膜１２６も第１層間絶縁膜１４０に続いてエッチングされ、ドレーン領域１２５ａ及びゲート電極１２４Ｇｂを露出させるコンタクトホールを形成する。
【００３８】
前記コンタクトホールを埋める金属膜、例えば、タングステン膜をスパッタリング法により形成した後、収得したタングステン膜をエッチバック方法やＣＭＰ法により、第１層間絶縁膜１４０が露出するまで平坦化して、セルアレイ領域のコンタクトホール内にビットラインコンタクト上部プラグ１４２ａを形成し、周辺回路領域のコンタクトホール内にはドレーンコンタクトプラグ１４２ｂ及びゲート電極コンタクトプラグ１４２ｃを形成する。
【００３９】
次に、第１層間絶縁膜１４０上に導電性物質を蒸着して導電層を形成する。導電性物質として、不純物がドーピングされたポリシリコン、タングステン、アルミニウム、チタンのような金属、窒化チタン、タングステンシリサイドのような金属化合物などを挙げることができる。本実施形態では、不純物がドーピングされたポリシリコンとタングステンシリサイドのような金属シリサイドとを蒸着してポリサイド構造の導電層を形成する。
【００４０】
収得した導電層を通常のフォトリソグラフィ工程によりパターニングしてセルアレイ領域では、ビットラインコンタクト上部プラグ１４２ａと接続し、第１ポリシリコンパターン１４４ａ及び第１金属シリサイドパターン１４６ａからなるビットライン１４７ａを形成し、周辺回路領域ではドレーンコンタクトプラグ１４２ｂ及びゲート電極コンタクトプラグ１４２ｃと接続し、第２ポリシリコンパターン１４４ｂ及び第２金属シリサイドパターン１４６ｂからなる周辺回路領域の配線１４７ｂを形成する。ここで、周辺回路領域のヒューズ領域にはビットライン１４７ａから延在し、第３ポリシリコンパターン１４４ｃ及び第３金属シリサイドパターン１４６ｃからなるヒューズライン１４７ｃが形成される。
【００４１】
図５に示すように、ビットライン１４７ａ、周辺回路領域の配線１４７ｂ及びヒューズライン１４７ｃが形成されている第１層間絶縁膜１４０上に３０００〜５０００Åの厚さにＢＰＳＧを塗布した後、熱処理により塗布されたＢＰＳＧをリフローさせた後、化学機械的研磨方法を実施して平坦な第２層間絶縁膜１５０を形成する。
【００４２】
第２層間絶縁膜１５０上のセルアレイ領域には半導体メモリ素子のキャパシタを形成する。
【００４３】
キャパシタを形成する前に、キャパシタを形成するための犠牲膜をエッチングする間に第２層間絶縁膜１５０が共にエッチングされることを防止するために、窒化物からなるエッチング防止膜１５１を平坦化された第２層間絶縁膜１５０の上に形成する。第２層間絶縁膜１５０に通常のフォトリソグラフィ法により、ストレージ電極コンタクト下部プラグ１３０ｂを露出させるコンタクトホールを形成した後、コンタクトホールの内部を埋めるように第２層間絶縁膜１５０上に第１導電層（図示せず）を形成する。第１導電層は不純物がドーピングされたポリシリコンを低圧化学気相蒸着方法により沈積して形成する。次に、第１導電層をＣＭＰ工程またはエッチバック工程を利用してエッチングすることにより、コンタクトホール内にストレージ電極コンタクト下部プラグ１３０ｂに接触するストレージ電極コンタクト上部プラグ１５２を形成する。
【００４４】
前記ストレージ電極コンタクト上部プラグ１５２及び第２層間絶縁膜１５０上に酸化物により構成された犠牲膜（図示せず）を形成する。犠牲膜はＢＰＳＧ、ＰＳＧまたはＵＳＧのような酸化物を使用して形成する。例えば、トランジスターが形成された半導体基板１００の全面に反応ガスにＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）を使用し、ＢＰＳＧ膜を約１０，０００Å以上、例えば１３，０００Å程度の厚さに蒸着して形成する。次に、犠牲膜上にフォトレジスト膜を塗布した後に、フォトリソグラフィ工程によりストレージ電極を形成するためのフォトレジストパターンを形成する。続けて、フォトレジストパターンをマスクに利用して犠牲膜及びエッチング防止膜１５１を部分的にエッチングすることにより、犠牲膜にストレージ電極コンタクト上部プラグ１５２を露出させる開口部を形成する。ここで、ストレージ電極コンタクト上部プラグ１５２とストレージ電極コンタクト上部プラグ１５２周囲の第２層間絶縁膜１５０との一部が開口部により露出される。フォトレジストパターンを除去した後に、ストレージ電極コンタクト上部プラグ１５２上と開口部により露出された犠牲膜の側壁と犠牲膜の全面とに連続的に第２導電層を形成する。第２導電層はポリシリコン層を低圧化学気相蒸着方法により５００Åの厚さに沈積して形成する。そうすると、各セル毎に一つのウェル（または溝）が形成されたポリシリコン層が得られる。このようなウェル（または溝）が形成されるにつれて、凹凸部が形成された第２導電層が得られる。
【００４５】
次に、必要により、第２導電層上に表面積を増加させるために、ＨＳＧシリコン膜を形成する。ここで、ＨＳＧシリコン膜は高真空乃至約７０−７Ｔｏｒｒ以下の圧力及び約４００〜６００℃の温度が維持される減圧（pressure-reduced）化学気相蒸着チャンバ内で反応ガスにＳｉ２Ｈ６を使用して第２導電層の内面、即ち側壁及び下部表面に３００Å乃至５００Åの厚さで形成する。
【００４６】
第２導電層上に保護膜としてシリコン酸化膜を低圧化学気相蒸着方法により沈積させる。ここで、保護膜はストレージ電極の形成のためのエッチング工程時、第２導電層上に形成されたＨＳＧシリコン膜または第２導電層を保護する役割を有する。保護膜は第２導電層の凹部（または溝）を完全に埋めながら、比較的平坦な上面を有するように形成される。
【００４７】
次に、保護膜、導電層及びＨＳＧシリコン膜を同時にエッチバックする。エッチバック工程はＴＣＰポリシリコンエッチング装備を使用して実施する。エッチングガスとして、四フッ化炭素及び窒素ガスの混合ガスを使用して実施する。このようなエッチバック工程を実施することにより、保護膜はウェル内に保護膜残留物を残し、犠牲膜の上部に形成されている第２導電層はエッチングされ、各セル毎にシリンダ形状の第２導電層パターンからなるストレージ電極１６０が形成される。以後、酸化シリコンを除去することができるＢＯＥ（Buffered Oxide Etchant）のようなエッチング液を使用して湿式エッチング工程を経てストレージ電極１６０のウェル内に残留する保護膜残留物及び犠牲膜を除去する。次にストレージ電極１６０上に誘電膜１７０を形成する。
【００４８】
次に、誘電膜１７０を覆うように基板全面に不純物がドーピングされたポリシリコンをストレージ電極形成のための第２導電層形成時と同一の方法により蒸着し、厚さが約２０００Åである第３導電層を形成する。次に、一般のフォトリソグラフィ工程により第３導電層をパターニングして周辺回路領域の第３導電層を除去してセルアレイ領域にはプレート電極１８０を形成する。ここで、プレート電極１８０と同時に周辺回路領域のヒューズ領域にはエッチング阻止膜としての役割を有するポリシリコンパターン１８０ａを残す。ポリシリコンパターン１８０ａは以後にヒューズ領域の開口部形成時にエッチング阻止層としての役割を有する。
【００４９】
次に、プレート電極１８０及びポリシリコンパターン１８０ａが形成されている第２層間絶縁膜１５０上に１７，０００〜２９，０００Åの厚さにＢＰＳＧを塗布してリフローした後、化学機械的研磨方法やエッチバック方法により平坦化して第３層間絶縁膜１９０を形成する。
【００５０】
図６に示すように、第３層間絶縁膜１９０上に下部の素子構造物に配線を連結するためのコンタクトホールを形成するためのフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンをエッチングマスクに使用して下部の第３層間絶縁膜１９０、第２層間絶縁膜１５０及び第１層間絶縁膜１４０を部分的に異方性エッチングする。そうすると、図示したように、プレート電極１８０に配線を連結するためのプレートコンタクトホール１９２ａ及び周辺回路素子に配線を連結するための周辺回路コンタクトホール１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄなどが形成される。ここで、周辺回路領域のヒューズ領域にはヒューズライン１４７ｃを四角形の形態に平面積に取り囲むように、エッチング阻止用ポリシリコンパターン１８０ａを露出させる第１ヒューズコンタクトホール１９４を形成する。
【００５１】
図７に示すように、前記結果物の全面に、チタン、タンタル、窒化チタン、窒化タンタルなどのような耐火金属または耐火金属化合物からなり、耐火金属及び耐火金属化合物の複合層からなる障壁層（図示せず）を薄い厚さに蒸着し、プレートコンタクトホール１９２ａ、周辺回路コンタクトホール１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄ及び第１ヒューズコンタクトホール１９４を埋めるようにタングステンをスパッタリング方法により蒸着して第１タングステン層（図示せず）を形成した後、タングステン層を第３層間絶縁膜１９０が露出するまでエッチバックする。そうすると、図示したように、プレートコンタクトホール１９２ａを埋めるプレートコンタクトプラグ１９６ａ、周辺回路コンタクトホール１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄを埋める周辺回路コンタクトプラグ１９６ｂ、１９６ｃ、１９６ｄ及び第１ヒューズコンタクトホール１９４を埋める第１ヒューズコンタクトプラグ１９８が形成される。
【００５２】
図８に示すように、第３層間絶縁膜１９０の全面にプレートコンタクトプラグ１９６ａ、周辺回路コンタクトプラグ１９６ｂ、１９６ｃ、１９６ｄ及び第１ヒューズコンタクトプラグ１９８などと接触するようにスパッタリング法によりアルミニウム、タングステン、チタンなどのような金属（望ましくはアルミニウム）をスパッタリング方法またはＣＶＤ方法により、約４０００Åの厚さに蒸着して第１金属層を形成する。次に、第１金属層上に窒化チタンを約１０００Åの厚さに蒸着して第１金属化合物層を形成する。
【００５３】
前記第１金属化合物層上に半導体装置の第１配線２０４のためのフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンをエッチングマスクに使用してパターニングしてセルアレイ領域には第１金属層パターン２００及び第１金属化合物層パターン２０２からなる第１配線２０４を形成する。第１配線２０４は下部のプレートコンタクトプラグ１９６ａ及び周辺回路コンタクトプラグ１９６ｂ、１９６ｃ、１９６ｄと接続され、電気信号を半導体素子に伝達する。これと同時に、周辺回路領域内のヒューズ領域には第１金属層パターン２００ａ及び第１金属化合物層パターン２０２ａからなり、第１ヒューズコンタクトプラグ１９８と接触し、四角形状を有する下部ガードリングパターン２０４ａが形成される。
【００５４】
図９に示すように、第１配線２０４及び下部ガードリングパターン２０４ａが形成されている第３層間絶縁膜１９０上に、ＴＥＯＳ（Tetra ethyl orthosiliane）を利用した酸化物、ＳＯＧ（Spin-on Glass）またはＦＯｘ（Flowable Oxide）を７，０００Åの厚さに形成して第４層間絶縁膜２１０を形成する。
【００５５】
図１０に示すように、第４層間絶縁膜２１０上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成した後、フォトレジスト膜を露光及び現像工程を経てビアホール、第２ヒューズコンタクトホール及び中央溝の形成のためのフォトレジストパターン２２０を形成する。フォトレジストパターン２２０をエッチングマスクに使用して第４層間絶縁膜２１０を異方性エッチングして、外部から前記の第１配線２０４に信号を印加するための第２配線と連結されるビアホール２１２を形成する。ここで、周辺回路領域のヒューズ領域には下部ガードリングパターン２０４ａを部分的に露出させる第２ヒューズコンタクトホール２１４が形成される。また、下部ガードリングパターン２０４ａにより取り囲まれた中央部（ヒューズの上部に位置する）に存在する第４層間絶縁膜２１０の一部もエッチングされ、図示したように、中央溝２１６が形成される。
【００５６】
エッチングは下部の第１配線２０４及び下部ガードリングパターン２０４ａが露出するまで実施するが、正確なエッチング調節のために、ある程度は過エッチングを実施する。場合によっては、第４層間絶縁膜２１０の下部に存在する第３層間絶縁膜１９０も部分的にエッチングし、凹所を形成することができる。
【００５７】
図１１に示すように、第４層間絶縁膜２１０上に残留するフォトレジストパターン２２０をストリッピングして除去した後、プレートコンタクトプラグ１９６ａ、周辺回路コンタクトプラグ１９６ｂ、１９６ｃ、１９６ｄ及び第１ヒューズコンタクトプラグ１９８を形成する時と同一の方法によりビアホール２１２及び第２ヒューズコンタクトホール２１４を埋めるように、スパッタリング方法により蒸着して第２タングステン層を形成した後、前記第２タングステン層を第４層間絶縁膜２１０が露出するまでエッチバックする。そうすると、図示したように、ビアホール２１２を埋めるビアコンタクトプラグ２２２及び第２ヒューズコンタクトホール２１４を埋める第２ヒューズコンタクトプラグ２２４が形成される。
【００５８】
次に、第１配線２０４の形成時と同一の方法により第４層間絶縁膜２１０の全面にビアコンタクトプラグ２２２及び第２ヒューズコンタクトプラグ２２４などと接触するように、スパッタリング方法によりアルミニウム、タングステン、チタンなどのような金属、望ましくはアルミニウムをスパッタリング方法またはＣＶＤ方法により約６０００Åの厚さに蒸着して第２金属層（図示せず）を形成する。次に、第２金属層上に窒化チタンを約３００Åの厚さに蒸着して第２金属化合物層（図示せず）を形成する。
【００５９】
第２金属化合物層上に半導体装置の第２配線のためのフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンをエッチングマスクに使用してパターニングし、セルアレイ領域には第２金属層パターン２３０及び第２金属化合物層パターン２３２からなる第２配線２３４を形成する。第２配線２３４は外部から前記第１配線２０４に電気信号を伝達する。これと同時に、周辺回路領域内のヒューズ領域には第２金属層パターン２３０ａ及び第２金属化合物層パターン２３２ａからなり、第２ヒューズコンタクトプラグ２２４と接触し、平面積に四角形形状を有する上部ガードリングパターン２３４ａが形成される。このような方法により、第１ヒューズコンタクトプラグ１９８、下部ガードリングパターン２０４ａ、第２ヒューズコンタクトプラグ２２４及び上部ガードリングパターン２３４ａからなるヒューズボックスのガードリングが完成される。
【００６０】
図１２に示すように、結果物の全面に第２配線２３４及び上部ガードリングパターン２３４ａを覆うようにパッシベーション層２４０を形成する。
【００６１】
図１３に示すように、一般のフォトリソグラフィ方法によりヒューズライン１４７ｃ上に存在し、上部ガードリングパターン２３４ａにより取り囲まれたガードリングの中央部にあるパッシベーション層２４０及び第３層間絶縁膜１９０を部分的にエッチングしてヒューズ開口部２５０を形成する。ここで、エッチングはヒューズライン１４７ｃの上部に存在するエッチング阻止用ポリシリコンパターン１８０ａが完全にエッチングされるまで実施する。従って、ポリシリコンパターン１８０ａの存在によりヒューズ開口部２５０形成時のエッチング終末点を容易に検出することができる。従って、ヒューズ領域にはヒューズ領域を取り囲むポリシリコンパターン１８０ｂが形成される。
【００６２】
本実施形態によると、第４層間絶縁膜２１０にビアホール２１２を形成する時、ヒューズ領域上の第４層間絶縁膜２１０も部分的にエッチングされ中央溝２１６が形成される。従って、ヒューズ開口部２５０を形成する時、エッチング時間を減少させることができるので、半導体装置のスループットが向上する。
【００６３】
〈実施形態２〉
実施形態１によると、半導体装置のスループットは向上するが、第２配線を形成する時に第４層間絶縁膜２１０の中央溝２１６内に金属残留物が存在する憂慮がある。
【００６４】
図１４は実施形態１によりヒューズボックスガードリングを形成する時、第４層間絶縁膜２１０の中央溝２１６内に残留する金属残留物を示す断面図である。
【００６５】
図１４に示すように、図１１で示した工程で、ビアホール２１２を埋めるビアコンタクトプラグ２２２及び第２ヒューズコンタクトホール２１４を埋める第２ヒューズコンタクトプラグ２２４を形成した後、ビアコンタクトプラグ２２２及び第２ヒューズコンタクトプラグ２２４などと接触するように、スパッタリング方法によりアルミニウム、タングステン、チタンなどのような金属、望ましくはアルミニウムをスパッタリング方法またはＣＶＤ方法により約６０００Åの厚さに蒸着して第２金属層（図示せず）及び第２金属化合物層を形成する。ここで、第２金属層及び第２金属化合物層は中央溝２１６の側壁上にも他の部位に連続して形成される。次に、第２金属化合物層上に半導体装置の第２配線のためのフォトレジストパターンを形成し、フォトレジストパターンをエッチングマスクに使用して前記第２金属化合物層及び第２金属層をエッチングする。ここで、エッチングは異方性エッチングにより実施するための、図示したように、中央溝２１６の側壁上では第２金属層が完全にエッチングされずに、残留することになる。このような金属残留物は半導体製造工程ラインで不純物粒子生成の原因になる。
【００６６】
本実施形態では、このような不純物粒子の生成を防止することができる新規なヒューズボックスガードリング構造及び製造方法について説明する。
【００６７】
図１５乃至図１８は本実施形態によるヒューズボックスガードリングを有する半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００６８】
本実施形態による半導体装置の製造工程は、まず実施形態１の図３乃至９に示したものと同一工程を実施する。同一の参照符号は実施形態１と同一の部材を示す。
【００６９】
図１５に示すように、図９で形成した第４層間絶縁膜２１０上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成した後、フォトレジスト膜を露光及び現像工程を経てビアホール２１２及び下部ガードリングパターン２０４ａとヒューズ領域を露出させる開口部形成のためのフォトレジストパターン２２０ａとを形成する。フォトレジストパターン２２０ａをエッチングマスクに使用して、第４層間絶縁膜２１０を異方性エッチングし、外部から前記の第１配線２０４に信号を印加するための第２配線と連結されるビアホール２１２を形成する。ここで、周辺回路領域のヒューズ領域では下部ガードリングパターン２０４ａにより画定された第４層間絶縁膜２１０の一部が除去され、下部の第３層間絶縁膜１９０を部分的に露出させる予備ヒューズ開口部２１４ａが形成される。エッチングは下部の第１配線２０４及び下部ガードリングパターン２０４ａが露出するまで実施するが、正確なエッチング調節のためには、ある程度は過エッチングを実施する。場合によって、第４層間絶縁膜２１０の下部に存在する第３層間絶縁膜１９０も部分的にエッチングし凹所を形成することができる。
【００７０】
図１６に示すように、第４層間絶縁膜２１０上に残留するフォトレジストパターン２２０ａをストリッピングして除去した後、第１配線２０４を形成するための第１金属層及び第１金属化合物層を蒸着する時と同一方法により、第４層間絶縁膜２１０の全面にビアホール２１２及び予備ヒューズ開口部２１４ａの内面に連続的に形成されるようにアルミニウム、タングステン、チタンなどのような金属、望ましくはアルミニウムをスパッタリング方法またはＣＶＤ方法により約６０００Åの厚さに蒸着して第２金属層３００を形成する。次に、第２金属層３００上に窒化チタンを約３００Åの厚さに蒸着して第２金属化合物層３０２を形成する。次に、第２金属化合物層３０２上に半導体装置の第２配線のためのフォトレジストパターン３０４を形成する。ここで、フォトレジストパターン３０４は予備ヒューズ開口部２１４ａの中央部にあり、ヒューズライン１４７ｃの上部に存在する第２金属化合物層３０２を部分的に露出させる。
【００７１】
図１７に示すように、フォトレジストパターン３０４をエッチングマスクに使用して第２金属化合物層３０２及び第２金属層３００を順に異方性エッチングすると、図示したように、セルアレイ領域にはビアホール２１２を埋める第２金属層パターン３１０ａと第２金属層パターン３１０ａ上に形成された第２金属化合物層パターン３１２ａとからなる第２配線３１４が形成される。これと同時に、周辺回路領域内のヒューズ領域には第２金属層パターン３１０ｂ及び第２金属化合物層パターン３１２ｂからなる上部ガードリングパターン３１６が形成される。
【００７２】
次に、結果物の全面にパッシベーション層３２０を形成する。パッシベーション層３２０としては、まず第２金属層パターン３１０ｂ間の空間を埋めるためにＨＤＰ（High Density Plasma）酸化物のようなシリコン酸化物を約１μｍの厚さに形成して第１パッシベーション層３２０ａを形成した後、第１パッシベーション層３２０ａ上に吸収防止のために窒化シリコンを５，０００Åの厚さに蒸着して第２パッシベーション層３２０ｂを形成して完成させる。
【００７３】
次に、図１８に示すように、通常のフォトリソグラフィ方法によりヒューズ領域のパッシベーション層３２０、第３層間絶縁膜１９０及びポリシリコンパターン１８０ａを順に異方性エッチングしてヒューズ開口部３３０を形成する。ここで、エッチングはヒューズライン１４７ｃ上部に存在するポリシリコンパターン１８０ａが完全にエッチングされるまで実施する。従って、ポリシリコンパターン１８０ａの存在によりヒューズ開口部３３０形成時のエッチング終末点を容易に検出することができる。従って、ポリシリコンパターン１８０ａの中央部はエッチングされ除去され、その結果、ヒューズライン１４７ｃ上部にはヒューズ開口部３３０から延びるようにヒューズライン１４７ｃを平面積に取り囲むヒューズ用ポリシリコンパターン１８０ｂが形成される。
【００７４】
図１８で左側のセルアレイ領域は第１実施形態で説明したものと同様の構造を有する。図面の右側に示したヒューズ領域について説明する。
【００７５】
本実施形態によると、半導体装置のヒューズボックスは第１層間絶縁膜１４０上に形成されたヒューズライン１４７ｃを含む。ヒューズライン１４７ｃはセルアレイ領域のビットライン１４７ａと同時に形成される。第１層間絶縁膜１４０上にはヒューズライン１４７ｃを覆う第２層間絶縁膜１５０が形成されている。第２層間絶縁膜１５０にはヒューズライン１４７ｃ上部のヒューズ開口部３３０から延びた開口部が形成されたポリシリコンパターン１８０ｂが形成される。ポリシリコンパターン１８０ｂは平面積にヒューズライン１４７ｃを取り囲むように形成され、セルアレイ領域のプレート電極１８０と同時に形成される。ポリシリコンパターン１８０ｂ上には第３層間絶縁膜１９０が形成されている。
【００７６】
第３層間絶縁膜１９０にはヒューズライン１４７ｃ（またはヒューズ開口部３３０）を平面積に取り囲みながらポリシリコンパターン１８０ｂを部分的に露出するヒューズコンタクトホール１９４が形成されている。図６に示したように、ヒューズコンタクトホール１９４はセルアレイ領域のプレートコンタクトホール１９６ａ及び周辺回路領域の素子のコンタクトホール１９２ｂ、１９２ｃ、１９２ｄを形成する時に同時に形成される。
【００７７】
前記ヒューズコンタクトホール１９４を埋めるようにタングステン、アルミニウムのような金属からなる金属プラグ１９８が形成されている。図７に示したように、金属プラグ１９８はプレートコンタクトプラグ１９６ａ、周辺回路領域の素子のコンタクトプラグ１９６ｂ、１９６ｃ、１９６ｄなどと同時に形成される。
【００７８】
前記金属プラグ１９８上、かつ金属プラグ１９８周辺の第３層間絶縁膜１９０上には、ヒューズ部（ヒューズライン１４７ｃ及びヒューズ開口部３３０）を取り囲むように下部ガードリングパターン２０４ａが形成されている。下部ガードリングパターン２０４ａはアルミニウム、タングステン、チタンのような金属からなる第１金属層パターン２００ａと窒化チタンからなる第１金属化合物層パターン２０２ａとからなる複合層により構成されている。下部ガードリングパターン２０４ａはセルアレイ領域及び周辺回路領域の第１配線２０４と同時に形成される。
【００７９】
前記第３層間絶縁膜１９０上には第４層間絶縁膜２１０が形成されている。第４層間絶縁膜２１０には前記ヒューズ部と前記下部ガードリングパターン２０４ａの一部とを露出する開口部２１４ａが形成されている。開口部２１４ａは図１５に示したように、ビアホール２１２を形成する時と同時に形成される。ここで、ヒューズ領域は部分的に過エッチングされ、示したように、開口部２１４ａは下部ガードリングパターン２０４ａの側壁から下に延びることができる。ここで、ヒューズライン１４７ｃの上部の第３層間絶縁膜１９０の上層一部も部分的に除去され、凹所（ｒｅｃｅｓｓ）が上部に形成される。
【００８０】
前記開口部２１４ａ周囲の第４層間絶縁膜２１０上には、開口部の側壁と、下部ガードリングパターン２０４ａの露出された上面と、下部ガードリングパターンの内側面とに連続的に上部ガードリングパターン３１６が形成されている。開口部２１４ａが下部ガードリングパターン２０４ａの側壁下に延び、第３層間絶縁膜１９０の上部に凹所が形成されている場合には、凹所の内側面まで上部ガードリングパターン３１６が延びて形成される。上部ガードリングパターン３１６も下部ガードリングパターン２０４ａと同様に複合層の形態に形成される。即ち、上部ガードリングパターン３１６は第２金属層パターン３１０ｂ及び第２金属化合物層パターン３１２ｂからなる。上部ガードリングパターン３１６は第２配線３１４と同時に形成される。
【００８１】
第４層間絶縁膜２１０上には上部ガードリングパターン３１６を完全に覆うパッシベーション層３２０が形成されている。パッシベーション層３２０には、下部ガードリングパターン２０４ａにより画定される領域よりも小さい大きさのヒューズライン１４７ｃ上部の第２層間絶縁膜１５０を露出するように、ヒューズ開口部３３０が形成される。
【００８２】
本実施形態によると、第４層間絶縁膜２１０にビアホール２１２を形成する時、ヒューズ領域上の第４層間絶縁膜２１０を完全に除去する。次に、第２配線３１４及び上部ガードリングパターン３１６を形成するために、第２金属層及び第２金属化合物層をパターニングする時、開口部２１４ａ内に金属残留物が存在しなくなる。従って、金属残留物の存在によるパーティクルの発生を抑制することができるので、半導体装置の製造収率を向上させることができる。
【００８３】
また、第１実施形態と同様に、ビアホール２１２の形成時に、第４層間絶縁膜２１０がヒューズ領域で除去されるために、以後にヒューズ開口部２５０を形成する時、エッチング時間を減少させることができるので、半導体装置のスループットが向上する。
【００８４】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想及び精神を離れることなく、本発明の実施例を修正または変更できるであろう。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によると、層間絶縁膜にビアホールを形成する時、ヒューズ領域上の層間絶縁膜を部分的にエッチングする。以後にヒューズ開口部を形成する時、エッチング時間を減少させることができるので、半導体装置のスループットが向上する。
【００８６】
また、本発明によると、上部ガードリングパターンを形成するために、金属層及び金属化合物をパターニングする時、ヒューズ領域の開口部内に金属残留物が存在しなくなる。従って、金属残留物の存在によるパーティクルの発生を抑制することができるので、半導体装置の製造収率を向上させることができる。第１実施形態と同様にビアホール形成時に層間絶縁膜がヒューズ領域で部分的に除去されるために、以後にヒューズ開口部を形成する時、エッチング時間を減少させることができるので、半導体装置のスループットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の半導体装置を示す断面図である。
【図２】  図１の半導体装置を説明する平面図である。
【図３】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図４】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図５】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図６】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図７】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図８】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図９】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図１０】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図１１】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図１２】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図１３】  本発明の第１実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造において工程手順を説明する断面図である。
【図１４】  図３乃至図１３に示した本発明の第１実施形態によるヒューズボックスガードリングを有する半導体装置を説明する断面図である。
【図１５】  本発明の第２実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造で工程手順を説明する断面図である。
【図１６】  本発明の第２実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造で工程手順を説明する断面図である。
【図１７】  本発明の第２実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造で工程手順を説明する断面図である。
【図１８】  本発明の第２実施形態によるヒューズボックスのガードリングを有する半導体装置の製造で工程手順を説明する断面図である。
【符号の説明】
１      半導体装置
２      フィールド酸化膜
３      多結晶シリコン配線層
４      第１層間絶縁膜
５      開口部
６      多結晶シリコンパターン
７      第２酸化シリコン膜
８      第２層間絶縁膜
９      第１金属配線
１５      多結晶シリコン層
１６      第１酸化シリコン膜
１７      第１開口部
２２      第２開口部
２３      第２上部金属
２５      第１下部金属
２６      第２下部金属
２７      第２金属配線
１００      半導体基板
１１２      トレンチ
１１４      酸化シリコン
１１６      ゲート酸化膜
１２４ａ      第１ポリシリコンパターン
１２４ｂ      タングステンシリサイドパターン
１２４ｃ      窒化シリコンパターン
１２５      不純物領域
１２６      絶縁膜
１３０ａ      ビットラインコンタクト下部プラグ
１３０ｂ      ストレージ電極コンタクト下部プラグ
１４０      第１層間絶縁膜
１４７ｃ      ヒューズライン
１６０      ストレージ電極
１９０      第３層間絶縁膜
１９２ａ      プレートコンタクトホール
１９４      第１ヒューズコンタクトホール
２００      第１金属層パターン
２０２      第１金属化合物層パターン
２０４      第１配線
２１０      第４層間絶縁膜
２１２      ビアホール
２１６      中央溝
２２０      フォトレジストパターン
２２２      ビアコンタクトプラグ
２２４      第２ヒューズコンタクトプラグ
２３０      第２金属層パターン
２３２      第２金属化合物層パターン
２３０ａ      第２金属層パターン
２３２ａ      第２金属化合物層パターン
２３４ａ      上部ガードリングパターン
２５０      ヒューズ開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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】
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【図１７】
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【図１８】
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