(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズラインを形成する段階と、
前記ヒューズライン上に第１層間絶縁膜を形成する段階と、
形成される半導体素子の所定の導電層を利用して前記第１層間絶縁膜上にヒューズ開口部が形成される領域を取り囲むリング状にガードリング開口部の蝕刻停止膜を形成する段階と、
前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜上に第２層間絶縁膜を形成する段階と、
前記第２層間絶縁膜を蝕刻して前記半導体素子に必要なコンタクトホールを形成し、前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を露出するガードリング開口部を形成する段階と、
前記コンタクトホール及び前記ガードリング開口部を有する第２層間絶縁膜の全面に導電物質層を形成する段階と、
前記導電物質層をパターニングして前記半導体素子の上層配線を形成し、前記ガードリング開口部に形成された導電物質層を除去する段階と、
前記ガードリング開口部に露出されたガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階と、
前記上層配線及びガードリング開口部を有する第２層間絶縁膜の全面にパッシベーション膜を蒸着してガードリングを形成する段階と、
を含み、
前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階は、
前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を若干過度蝕刻し、前記第１層間絶縁膜とヒューズ開口部の蝕刻停止膜の界面及び前記第１層間絶縁膜とガードリング開口部の蝕刻停止膜の界面とをヒューズ開口部及びガードリング開口部の側壁に露出させることを特徴とするヒューズ部形成方法。
【請求項２】
前記パッシベーション膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜あるいはこれらの複合膜からなることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項３】
前記半導体素子はＤＲＡＭ素子であり、前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜は前記ＤＲＡＭ素子のキャパシタ上部電極をなす導電層で形成されることを特徴とする請求項１に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項４】
前記ガードリング開口部に形成された導電物質層を除去する段階及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階は、
前記導電物質層をなす物質と前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜をなす物質の蝕刻選択比が低い蝕刻ガスあるいは蝕刻液を使用し、前記導電物質層及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を連続して除去することを特徴とする請求項１に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項５】
前記ガードリングを形成する段階以後に、前記ガードリングに取り囲まれた領域の前記パッシベーション膜及び前記第２層間絶縁膜を前記ヒューズライン上部に所定の厚さの絶縁膜が残るよう蝕刻し、ヒューズ開口部を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項６】
前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を形成する段階にて、前記ヒューズ開口部が形成される領域に前記所定の導電層でヒューズ開口部の蝕刻停止膜を形成し、
前記ヒューズ開口部を形成する段階にて、前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜が露出されるまで前記パッシベーション膜及び前記第２層間絶縁膜を蝕刻して前記ヒューズ開口部を形成し、
前記ヒューズ開口部を形成する段階以後に、前記露出されたヒューズ開口部の蝕刻停止膜を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項７】
前記コンタクトホール及び前記ガードリング開口部を形成する段階にて、前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜に取り囲まれた領域の前記第２層間絶縁膜を蝕刻して前記コンタクトホール及び前記ガードリング開口部と同時にヒューズ開口部を形成し、
前記導電物質層を形成する段階にて、前記導電物質層を前記ヒューズ開口部に形成し、
前記ガードリング開口部に形成された導電物質層を除去する段階にて、前記ヒューズ開口部に形成された導電物質層を除去し、
前記ガードリングを形成する段階にて、前記パッシベーション膜を前記ヒューズ開口部に蒸着し、
前記ガードリングを形成する段階以後に、前記ヒューズ開口部の底に蒸着されたパッシベーション膜を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項８】
前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を形成する段階にて、前記ヒューズ開口部が形成される領域に前記所定の導電層でヒューズ開口部の蝕刻停止膜を形成し、
前記コンタクトホール及び前記ガードリング開口部を形成する段階にて、前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜が露出されるまで前記第２層間絶縁膜を蝕刻して前記コンタクトホール及び前記ガードリング開口部と同時にヒューズ開口部を形成し、
前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階にて、前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜を同時に除去することを特徴とする請求項７に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項９】
前記ガードリング開口部及び前記ヒューズ開口部に形成された上層配線用の導電物質層を除去する段階ならびに前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜及び前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜を除去する段階は、
前記導電物質層をなす物質と前記蝕刻停止膜をなす物質の蝕刻選択比が低い蝕刻ガスあるいは蝕刻液を使用し、前記導電物質層と蝕刻停止膜を連続して除去することを特徴とする請求項８に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項１０】
ヒューズラインを形成する段階と、
前記ヒューズライン上に第１層間絶縁膜を形成する段階と、
形成される半導体素子の所定の導電層を利用して前記第１層間絶縁膜上にヒューズ開口部が形成される領域にヒューズ開口部の蝕刻停止膜及び前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜を取り囲むリング状にガードリング開口部の蝕刻停止膜を形成する段階と、
前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜上に第２層間絶縁膜を形成する段階と、
前記第２層間絶縁膜上に前記半導体素子のヒューズ部以外の部分に下層配線を形成する段階と、
前記下層配線上に第３層間絶縁膜を形成する段階と、
前記第３層間絶縁膜を蝕刻して前記下層配線を露出するコンタクトホールを形成し、前記第３及び第２層間絶縁膜を順次蝕刻して前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜を露出するヒューズ開口部及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を露出するガードリング開口部を形成する段階と、
前記コンタクトホール、前記ヒューズ開口部及び前記ガードリング開口部を有する第３層間絶縁膜の全面に前記半導体素子の上層配線をなす導電物質層を形成する段階と、
前記上層配線用の導電物質層をパターニングして上層配線を形成すると同時に、前記ヒューズ開口部及び前記ガードリング開口部に形成された導電物質層を除去する段階と、
前記ヒューズ開口部及び前記ガードリング開口部に各々露出されたヒューズ開口部の蝕刻停止膜及びガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階と、
前記上層配線及び前記ガードリング開口部を有する第３層間絶縁膜の全面にパッシベーション膜を蒸着してガードリング及びヒューズ開口部の側壁保護膜を形成する段階と、
前記ヒューズ開口部の底に形成されたパッシベーション膜を除去する段階と、
を含み、
前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階は、
前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を若干過度蝕刻し、前記第１層間絶縁膜とヒューズ開口部の蝕刻停止膜の界面及び前記第１層間絶縁膜とガードリング開口部の蝕刻停止膜の界面とをヒューズ開口部及びガードリング開口部の側壁に露出させることを特徴とするヒューズ部形成方法。
【請求項１１】
前記パッシベーション膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜あるいはこれらの複合膜からなることを特徴とする請求項１０に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項１２】
前記半導体素子はＤＲＡＭ素子であり、前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜及びガードリング開口部の蝕刻停止膜は前記ＤＲＡＭ素子のキャパシタ上部電極をなす導電層で形成されることを特徴とする請求項１０に記載のヒューズ部形成方法。
【請求項１３】
前記ヒューズ開口部及び前記ガードリング開口部に形成された上層配線用の導電物質層を除去する段階ならびに前記ヒューズ開口部及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を除去する段階は、
前記導電物質層をなす物質と前記ヒューズ開口部の蝕刻停止膜及び前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜をなす物質の蝕刻選択比が低い蝕刻ガスあるいは蝕刻液を使用し、前記導電物質層ならびにヒューズ開口部の蝕刻停止膜及びガードリング開口部の蝕刻停止膜を連続して除去することを特徴とする請求項１０に記載のヒューズ部形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子及びその製造方法に係り、特に半導体素子のヒューズ部及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に半導体素子は多様なパターンの物質層が積層されて具現され、パッシベーション膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）と呼ばれる保護膜で覆われるようになる。このパッシベーション膜は普通丈夫な膜質、たとえばシリコン窒化膜のような膜で形成され、後続するパッケージ工程で下部に伝えられる機械的、電気的、化学的な衝撃を吸収して内部の半導体素子を保護する役割を果たすようになる。
【０００３】
一方、半導体メモリ素子を含み、通常の半導体素子は製造過程での欠陥などで動作しない回路を余分の回路に置き換えるリペア工程や、一部回路の特性を応用に合うように変更するトリミング工程を行うようになる。このようなリペア工程やトリミング工程は所定の配線の一部をレーザの照射などを利用して切ることにより行われる。このようにレーザの照射により切れる配線をヒューズラインといい、その切れる部位とこれを取り囲む領域とをここではヒューズ部という。
【０００４】
図１は従来の半導体素子、特に多層金属配線構造を採択したＤＲＡＭ素子のメモリセルの一部とそのヒューズ部を図示した断面図である。
図１の左側はセルアレイ領域を図示したものであり、セルアレイ領域はトランジスタ１４、１６、１８とキャパシタ３０、３２、３４からなるメモリセル、多層金属配線３８、４２、層間絶縁膜２０、２６、３６、４０及びパッシベーション膜４４を具備する。さらに、図１の右側はヒューズ部を図示したものであり、ヒューズ部はヒューズライン、すなわちトランジスタのドレイン領域１６とビットラインコンタクトプラグ２２により連結されるビットライン２４と、ヒューズライン２４上部にある層間絶縁膜３６、４０及びパッシベーション膜４４を所定の幅に蝕刻して開口したヒューズ開口部５０からなる。このヒューズ開口部５０を通じてレーザが照射され、その下部のヒューズライン２４が切られる。
【０００５】
ここで、便宜上それぞれの層間絶縁膜２０、２６、３６、４０は各々一つの膜で図示したが、実際にはいろいろな層の絶縁膜が積層された膜からなりうる。さらに、トランジスタのソース領域１８とキャパシタの下部電極３０を電気的に連結する下部電極コンタクトプラグ２８は、ビットライン２４とは他の平面上に存在するものであり、互いに出合わない。あわせて、ここでビットライン２４がヒューズラインになるものと図示され説明されるが、ヒューズラインはビットラインに限らず、たとえばワードライン１４になることもあり、メモリ素子ではない他の半導体素子では他の配線になることもある。このような事項は以下に説明される本発明の実施例にもそのまま適用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示したように構成される一般的な半導体素子のヒューズ部は次のような問題点をもっている。
まず、ヒューズ開口部５０の側壁に露出される層間絶縁膜２６、３６、４０は普通シリコン酸化膜系列の絶縁膜で形成されるのであるが、特にセルアレイ領域と周辺回路領域の大きい段差を緩和するために段差塗布性にすぐれたＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎｏｎ ｇｌａｓｓ）、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ ｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏ ｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＵＳＧ（Ｕｎｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）膜などを使用するようになる。しかし、このうち不純物がたくさん含まれた、たとえばボロンが５重量％以上、リンが４重量％以上含まれたＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＳＯＧ、ＴＥＯＳなどの膜は湿気に弱い。一方、ヒューズ部まで形成された半導体素子は、通常高温、高湿、高圧にて安定的に動作しているかを評価するために、１００〜１５０℃の温度、８０〜１００％の湿度、１．５〜３気圧の圧力にて信頼性評価を受けるようになる。
【０００７】
このとき、このように湿気に弱い層間絶縁膜の界面を通じ湿気が侵入するようになれば、図２に示したように、近い周辺回路のタングステンあるいはアルミニウムからなる金属配線３８、４２と下部の層間絶縁膜３６、４０の界面が参照符号５２で示したように剥離され、金属コンタクトの電気的抵抗が高まり半導体素子の信頼性に致命的な悪影響を及ぼす。このように湿気が層間絶縁膜２６、３６、４０及びパッシベーション膜４４の界面あるいは層間絶縁膜３６、４０と金属配線３８、４２との界面を通じ侵入する理由は各膜の内部よりは膜間界面のエネルギーレベルが低いためであると見られる。
【０００８】
これを解決するために、特許公開公報平９−６９５７１号に記載された発明は、たとえば図３に示すように、ヒューズ開口部５０の周囲を取り囲む四角リング状にガードリング３８’、４２’を形成している。２層に形成されたこのガードリング３８’、４２’は各々多層金属配線３８、４２と同じ物質で、たとえばアルミニウムで多層金属配線３８、４２と同時に形成される。さらに、ガードリング３８’の下部にはガードリング開口部を形成するために層間絶縁膜３６を蝕刻するとき、蝕刻静止のための蝕刻停止膜３４’をやはりリング状に形成している。この蝕刻停止膜３４’はキャパシタ上部電極３４と同じ物質で、たとえば多結晶シリコンで上部電極３４と同時に形成される。
【０００９】
従って、ヒューズ開口部５０の側壁の層間絶縁膜３６、４０を通して侵入する湿気をガードリング３８’、４２’で遮断できるようなり、信頼性を向上させうる。しかし、ガードリングが形成されない層間絶縁膜２６を通した湿気の侵入には相変らず脆弱であり、特にガードリング３８’、４２’を多層に形成することにより湿気に最も脆弱な層間絶縁膜２６、３６、４０の間の界面及びガードリング３８’、４２’の界面を通した湿気の侵入には相変らず脆弱になる。
【００１０】
本発明がなそうとする技術的課題は、ヒューズ開口部の側壁を通した湿気の侵入を防止できるガードリングをもつ半導体素子のヒューズ部を提供することにある。
本発明がなそうとする他の技術的課題は、簡単な工程でヒューズ開口部の側壁を通した湿気の侵入を防止するガードリングを形成する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を達成するための本発明による半導体素子のヒューズ部は、多層金属配線構造を有する半導体素子のヒューズ部であり、ヒューズ開口部を取り囲むリング状にガードリングを具備し、このガードリングはパッシベーション膜と一体に形成される。すなわち本発明の一側面による半導体素子のヒューズ部は、ヒューズライン、ヒューズライン上部に形成され、多層金属配線の金属間絶縁膜をなす多層の層間絶縁膜、半導体素子の最上部層を取り囲むパッシベーション膜、及び前記層間絶縁膜のうち前記ヒューズラインのすぐ上部の層間絶縁膜を除外したその上の層間絶縁膜に、前記ヒューズラインが切断される領域を取り囲むリング状に形成されたガードリング開口部を充填してパッシベーション膜と一体に形成されたガードリングを具備する。ここで、前記パッシベーション膜及びその下部の層間絶縁膜には、前記ガードリングに取り囲まれたヒューズラインが切断される領域の上部にてヒューズラインのすぐ上部の層間絶縁膜を露出するヒューズ開口部が形成される。
さらに、実施例によれば、前記ヒューズ部構造は前記ヒューズ開口部の側壁にパッシベーション膜が延びて形成された保護膜をさらに具備することもできる。
【００１２】
上記の他の技術的課題を達成するための本発明の一側面による半導体素子のヒューズ部形成方法は次の通りである。まず、ヒューズラインを形成し、ヒューズライン上に第１層間絶縁膜を形成する。次いで、形成される半導体素子の所定の導電層を利用して第１層間絶縁膜上にヒューズ開口部が形成される領域を取り囲むリング状にガードリング開口部の蝕刻停止膜を形成し、その上に第２層間絶縁膜を形成する。次いで、周辺回路のコンタクトを形成しようとする部位の第２層間絶縁膜を蝕刻してコンタクトホールを形成する。このとき、ヒューズ部では前記ガードリング開口部の蝕刻停止膜を露出するガードリング開口部が同時に形成される。次いで、コンタクトホール及びガードリング開口部を含んだ基板全面に半導体素子の上層配線を成し遂げる導電物質を蒸着とパターニングして上層配線を形成すると同時に、ガードリング開口部に蒸着された導電物質を除去する。次いで、ガードリング開口部の露出された蝕刻停止膜を除去して第１層間絶縁膜を露出し、上層配線及びガードリング開口部を含んだ基板全面にパッシベーション膜を蒸着することによりパッシベーション膜と同じ物質でガードリングを形成する。
【００１３】
実施例によれば、前記ガードリング開口部を形成するとき、ガードリング開口部により取り囲まれた領域にヒューズ開口部も同時に形成でき、このとき、ヒューズ開口部の下部にも蝕刻停止膜を形成できる。
【００１４】
さらに、前記ガードリング開口部あるいはヒューズ開口部に蒸着された導電物質の除去とその下のガードリング開口部の蝕刻停止膜あるいはヒューズ開口部の蝕刻停止膜の除去は、蝕刻選択比が低い蝕刻ガスあるいは蝕刻液を使用して連続して行うこともできる。
【００１５】
さらに、ガードリング開口部の蝕刻停止膜あるいはヒューズ開口部の蝕刻停止膜を除去するときは若干過度蝕刻し、第１層間絶縁膜と蝕刻停止膜の界面がガードリング開口部あるいはヒューズ開口部の側壁に露出されるようにする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、貼付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。しかし、本発明の実施例はいろいろな他の形態で変形でき、本発明の範囲が次に記述する実施例に限定されるものと解釈されてはならない。以下で、ある膜が他の膜の上部に存在すると説明されるとき、これは他の膜上にすぐ存在することもあり、その間に第３の膜が挟まることもある。
【００１７】
図４ないし図７は本発明の一実施例による半導体素子のヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造をＤＲＡＭ素子を例にあげて図示した断面図である。
まず図４はＤＲＡＭ素子の下層配線まで形成された状態を図示したものであり、本実施例のヒューズ部はセルアレイ領域と同時に形成される。すなわち通常の方法で基板１１０上に素子分離膜１１２を形成し、トランジスタのゲート電極１１４、ソース／ドレイン領域１１８／１１６を形成した後、層間絶縁膜１２０を基板全面に形成する。次いで、層間絶縁膜１２０を蝕刻してドレイン領域１１６を露出するコンタクトホールを形成した後、導電性物質、たとえば不純物がドーフィングされた多結晶シリコン、金属シリサイド、あるいは多結晶シリコンと金属シリサイドの積層膜を蒸着してパターニングし、コンタクトプラグ１２２及びビットライン１２４を形成する。このビットライン１２４は図面の右側ヒューズ部にてヒューズラインをなす。もちろん、前述したように、ヒューズラインはビットライン１２４ではないワードライン１１４で形成することもでき、ヒューズ部の高さを調整するために上あるいは下に曲がり延びるようにすることもできる。
【００１８】
次いで、ビットライン（ヒューズライン、１２４）全面に層間絶縁膜１２６を蒸着する。層間絶縁膜１２６はシリコン酸化膜で２０００〜５０００Å程度の厚さに形成する。次いで、層間絶縁膜１２６、１２０を蝕刻してソース領域１１８を露出するコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールに導電性物質、たとえば不純物がドーフィングされた多結晶シリコンを蒸着してコンタクトプラグ１２８を形成した後、その上部にキャパシタ下部電極１３０を形成する。図面にて下部電極１３０は単純スタック型として図示されているが、シリンダ型、フィン（ｆｉｎ）型などの多様な形状からなり、その表面に半球形グレーンが形成されうる。下部電極１３０の全面に誘電膜１３２を形成し、その上に導電性物質、たとえば不純物がドーフィングされた多結晶シリコンを１２５０〜１５５０Å程度の厚さに蒸着して上部電極層を形成する。
【００１９】
次いで、上部電極層はパターニングされ上部電極１３４をなすようになるのであるが、このとき、同時に図面の右側ヒューズ部ではレーザが照射される領域、すなわちヒューズ開口部が形成される領域を取り囲むリング状にパターニングされる。ヒューズ部にてこのリング状にパターニングされた上部電極層パターン１３４’は以後にガードリング開口部を形成するための層間絶縁膜の蝕刻時に蝕刻停止膜の役割を果たす。この上部電極層は、たとえば多結晶シリコンからなる場合、３０〜５０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）のＣｌ2、１０〜２０ｓｃｃｍのＳＦ6を蝕刻ガスとして使用して３０〜５０ｍＴｏｒｒ（４〜７Ｐａ）の圧力下で１２０〜１５０ＷのＲＦパワーで５０〜７０秒程度の時間の間プラズマ蝕刻することにより蝕刻できる。
【００２０】
次いで、その上に段差塗布性にすぐれたシリコン酸化膜で層間絶縁膜１３６を形成し、下層配線１３８、１３８’を形成する。この下層配線１３８、１３８’は導電物質たとえばタングステンやアルミニウムのような金属を全面に蒸着し（このように金属を利用する場合には金属層下部に障壁金属層を含むこともできる）、所望の配線パターンでパターニングすることにより形成され、ヒューズ部では除去される。
【００２１】
次いで、図５に示すように、基板全面に層間絶縁膜１４０としてシリコン酸化膜を５０００〜１００００Å程度の厚さに蒸着して蝕刻し、周辺回路領域の、たとえば感知増幅器や分割ワードラインドライブに必要なコンタクトホール１４８’を形成する。このとき、ヒューズ部ではガードリング開口部の蝕刻停止膜１３４’が露出されるまで層間絶縁膜１４０、１３６を順に蝕刻してガードリング開口部１４８を同時に形成する。コンタクトホール１４８’とガードリング開口部１４８は各々異なった蝕刻深さをもつが、各々下層配線１３８’とガードリング開口部の蝕刻停止膜１３４’が露出されるまで蝕刻することにより同時に形成できる。具体的には、シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜１４０、１３６を、たとえば３５〜５０ｓｃｃｍのＣＦ4、３５〜５０ｓｃｃｍのＣＨＦ3を蝕刻ガスとして使用し、Ａｒを３００〜４５０ｓｃｃｍで流せば、３００〜５００ｍＴｏｒｒ（４０〜７０Ｐａ）の圧力下で１１００〜１４００ＷのＲＦパワーで１００〜１５０秒程度の時間の間プラズマ蝕刻することによりコンタクトホール１４８’とガードリング開口部１４８を同時に形成する。
【００２２】
次いで、基板全面に上層配線を形成するために導電物質、たとえばアルミニウムのような金属を６５００〜１００００Å程度の厚さに蒸着すれば、図５に示すように、コンタクトホール１４８’を充填するコンタクトが形成され、ガードリング開口部１４８にも導電物質層１４２が形成される。
【００２３】
図６を参照すれば、基板全面に形成された導電物質層１４２がパターニングされて上層配線１４２’が形成され、ガードリング開口部１４８を含んだヒューズ部では導電物質が全て除去されている。あわせて、導電物質層１４２の除去でガードリング開口部１４８に露出されたガードリング開口部の蝕刻停止膜１３４’も除去され、ガードリング開口部１４８の周囲に若干蝕刻停止膜１３４”が残っていることが分かる。
【００２４】
ガードリング開口部１４８に形成された導電物質層１４２及び蝕刻停止膜１３４’はそれぞれの蝕刻ガスや蝕刻液を使用して２段階の蝕刻により除去することもできるが、導電物質層１４２と蝕刻停止膜１３４’をなす２物質の蝕刻選択比の低い蝕刻ガスや蝕刻液を使用し、連続して蝕刻することにより除去することが簡便である。すなわち上記のように導電物質層１４２と蝕刻停止膜１３４’が各々アルミニウムと多結晶シリコンとでできた場合には、アルミニウムの蒸着とリフロー時の熱により多結晶シリコンがアルミニウムと反応して金属化され、（参考までに、多結晶シリコンが金属化したことは走査電子顕微鏡で確認することができる）従ってアルミニウムと金属化した多結晶シリコンは、たとえば３５〜６０ｓｃｃｍのＢＣｌ3、３０〜５０ｓｃｃｍのＣｌ2を蝕刻ガスとして使用し、Ｎ2を１０〜２５ｓｃｃｍで流しつつ１００〜２５０ｍＴｏｒｒ（１３〜３３Ｐａ）の圧力下で３００〜７００ＷのＲＦパワーで１００〜１６０秒程度の時間の間プラズマ蝕刻する過程にて同時に除去できる。
【００２５】
あわせて、ガードリング開口部１４８の導電物質層１４２と蝕刻停止膜１３４’とを蝕刻するときは若干過度蝕刻し、下部の層間絶縁膜１２６を所定の厚さぐらい蝕刻できる。これは、吸湿経路になりうる層間絶縁膜１２６と残存した蝕刻停止膜１３４”、１３２”の界面をガードリング開口部１４８側壁に露出させた後、後続工程にてガードリング開口部１４８に湿気を遮断するガードリングを形成することにより、吸湿経路をより完璧に遮断するためである。
【００２６】
図７を参照すれば、素子の最上層及びガードリング開口部１４８にパッシベーション膜１４４が形成され、レーザが照射される部位のヒューズライン１２４の上部に層間絶縁膜１２６を露出するヒューズ開口部１５０が形成されている。一方、図７の右側上部分に示したような平面レイアウトをもつヒューズ部では、一つのガードリングに一つのヒューズ開口部１５０が形成され、一つのヒューズ開口部１５０には一つのヒューズライン１２４が通過すると図示されているが、一つのガードリングにはいくつかのヒューズ開口部１５０が形成されることもあり、ひいては一つのヒューズ開口部１５０にもいくつかのヒューズライン１２４が通過するようにできる。
【００２７】
図７に示す構造のヒューズ部を形成するためには、まず図６の結果物全面に耐湿性にすぐれた膜、すなわちシリコン窒化膜、不純物がドーフィングされていなかったり低濃度でドーフィングされたシリコン酸化膜、あるいはこれらの複合膜を形成する。本実施例では、たとえば不純物がドーフィングされていないシリコン酸化膜を１０００〜２０００Å程度の厚さに蒸着し、その上にシリコン窒化膜を５０００〜１００００Å程度の厚さに蒸着する。そうすると、ガードリング開口部１４８に露出された、吸湿経路になりうる層間絶縁膜１２６、１３６、１４０の界面が全てパッシベーション膜１４４により覆われてガードリングが形成される。
【００２８】
次いで、レーザが照射される領域のヒューズ開口部１５０を形成するためにパッシベーション膜１４４、層間絶縁膜１４０、１３６、１２６を順に蝕刻し、ヒューズライン１２４上部に所定の厚さの層間絶縁膜１２６が残るようにする。このように形成されたヒューズ開口部１５０の側壁には層間絶縁膜１２６、１３６、１４０及びパッシベーション膜１４４の界面が露出されるが、これらの界面を通した湿気の侵入はガードリングにより遮断できる。
【００２９】
一方、図７に示すヒューズ開口部１５０の形成のためのパッシベーション膜１４４及び層間絶縁膜１４０、１３６、１２６の蝕刻は時間蝕刻をもって行われるが、ヒューズライン１２４上部の層間絶縁膜１２６の適正な厚さ調節のためには蝕刻停止膜を使用した蝕刻でも行うこともできる。すなわち図４にて上部電極層をパターニングするとき、ガードリング開口部の蝕刻停止膜１３４’だけでなく、ヒューズ開口部１５０が形成される領域にも上部電極層パターンを残しておくことによりヒューズ開口部１５０形成のための蝕刻時に蝕刻停止膜として利用できる（図８参照）。このときにはヒューズ開口部１５０形成のための蝕刻後に露出された上部電極層パターンを蝕刻し、必要により過度蝕刻することにより適切な厚さの層間絶縁膜１２６を残すことができる。
【００３０】
図８ないし図１１は、本発明の他の実施例によるヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を図示した断面図である。本実施例ではヒューズ開口部をガードリング開口部と同時に形成する。本実施例が前述した実施例と異なる点を中心で説明すれば次の通りである。
【００３１】
まず、図８に示すように、半導体素子の下層配線１３８、１３８’を形成する。このとき、図４とは違いヒューズ部にて上部電極層パターン１３４’をガードリングが形成される領域だけでなくヒューズ開口部が形成される領域にも残す。すなわち、ガードリング開口部の蝕刻停止膜と共にヒューズ開口部の蝕刻停止膜も形成する。一方、図８ではガードリング開口部の蝕刻停止膜とヒューズ開口部の蝕刻停止膜が互いに分離されパターニングされると図示されているが、この二つの蝕刻停止膜（すなわち、上部電極層パターン１３４’）は、後述するように導電物質層１４２に続いて蝕刻されるならば（図１０参照）、連結してパターニングされても問題はない。
【００３２】
次いで、図５を参照して説明したように、周辺回路のコンタクトホール１４８’とガードリング開口部１４８とを形成する。このとき、図９に示すように、レーザが照射される部位の層間絶縁膜１４０、１３６をヒューズ開口部の蝕刻停止膜１３４’が露出されるまで蝕刻してヒューズ開口部１４８”も同時に形成する。次いで、基板全面に上層配線をなす導電物質層１４２を形成する。
【００３３】
次いで、図１０に示すように、導電物質層１４２を蝕刻して素子の上層配線及び周辺回路のコンタクト１４２’を形成し、ガードリング開口部１４８及びヒューズ開口部１４８”に蒸着された導電物質を除去する。次いで、ガードリング開口部１４８及びヒューズ開口部１４８”の蝕刻停止膜１３４’を除去する。この蝕刻停止膜１３４’の除去は、前述した実施例でのように上層配線をなす導電物質と蝕刻選択比の低い蝕刻ガスや蝕刻液を使用して連続して蝕刻することにより行うことができる。
【００３４】
次いで、図１１に示すように、全面にパッシベーション膜１４４を蒸着し、ヒューズ開口部１４８”の底に蒸着されたパッシベーション膜を除去することによりヒューズ部を完成する。そうすると、ガードリングだけでなくヒューズ開口部１４８”の側壁にも保護膜が形成され、より完全な吸湿防止が可能である。このとき、ヒューズ開口部１４８”の底のパッシベーション膜は別途の追加工程にて除去するのではなく、既存の半導体素子の製造工程を利用する。すなわちワイヤーボンディングのためのボンディングパッド（図示せず）を形成するためにパッシベーション膜１４４を蝕刻し、上層配線１４２’の一部を露出する工程を利用すれば別の工程の追加なく本実施例によるヒューズ部を完成できる。すなわち、たとえば６５〜９０ｓｃｃｍのＣＦ4、１０〜２５ｓｃｃｍのＯ2を蝕刻ガスとして使用し、Ａｒを８０〜１１０ｓｃｃｍで流しつつ３００〜５００ｍＴｏｒｒ（４０〜７０Ｐａ）の圧力下で１０００〜１３００ＷのＲＦパワーで６０〜９５秒程度の時間の間プラズマ蝕刻することにより層間絶縁膜１２６が露出されたヒューズ部が形成され、チップの所定位置に上層配線１４２’の一部が露出されたボンディングパッド（図示せず）が形成される。
【００３５】
一方、ヒューズ開口部１４８”の底のパッシベーション膜１４４を蝕刻して除去するとき、若干過度蝕刻することにより層間絶縁膜１２６を若干蝕刻してヒューズライン１２４上部に残す層間絶縁膜１２６の厚さを適正厚さに調節することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればヒューズ開口部を取り囲むガードリングがパッシベーション膜と一体に形成され、ヒューズ開口部の側壁を通した湿気の侵入を効率的に防止できその形成方法が単純になる。
【００３７】
特に本発明によれば、ガードリングを形成するために別の工程が追加されずに既存の半導体素子形成工程をそのまま利用できる。さらに、本発明の実施例によれば、周辺回路のコンタクトホールを形成する工程にて層間絶縁膜を蝕刻してヒューズ開口部を同時に形成するので、従来にパッシベーション膜まで形成した後でパッシベーション膜及び層間絶縁膜を蝕刻してヒューズ開口部を形成する工程対比、ヒューズ開口部形成のための装備や所要する時間を節約できて大量生産体制での生産性が向上する。
【００３８】
あわせて、本発明の実施例によれば、ヒューズ開口部形成時に蝕刻停止膜を使用し、さらに前記したように最終パッシベーション膜形成前にヒューズ開口部を形成し、その蝕刻深さが浅くなるのでヒューズライン上部に残す層間絶縁膜の厚さを適切に調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体素子のヒューズ部を示す断面図である。
【図２】ヒューズ開口部の側壁から層間絶縁膜の界面に沿って湿気が侵入した場合を示す断面図である。
【図３】従来の方法によりガードリングが形成されたヒューズ部を示す断面図及び部分平面図である。
【図４】本発明の一実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例によりヒューズ部を形成する過程及び形成されたヒューズ部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１１０    基板
１１２    素子分離膜
１１４    ゲート電極
１１６、１１８    ソース／ドレイン領域
１２０、１２６、１３６、１４０    層間絶縁膜
１２４    ヒューズライン
１３０    下部電極
１４４    パッシベーション膜
１４８    ガードリング開口部
１５０    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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