JP2000123593A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその製造方法

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JP2000123593A
JP2000123593A JP11209065A JP20906599A JP2000123593A JP 2000123593 A JP2000123593 A JP 2000123593A JP 11209065 A JP11209065 A JP 11209065A JP 20906599 A JP20906599 A JP 20906599A JP 2000123593 A JP2000123593 A JP 2000123593A
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fuse
memory cell
cell array
memory
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Hirosuke Koyama
裕亮 幸山
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Toshiba Corp
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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不良アドレス記憶回路の占有面積を低減して
しかも、確実に不良救済を可能とした半導体記憶装置と
その製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の半導体記憶装置は、メモリセル
がマトリクス配列されたメモリセルアレイと、このメモ
リセルアレイの不良メモリセルを救済するための冗長セ
ルが配列された冗長セルアレイと、メモリセルアレイの
不良メモリセルのアドレスを記憶するための、プログラ
ミング方法の異なる第1及び第2の記憶回路を含む不良
アドレス記憶回路と、この不良アドレス記憶回路の記憶
データに基づいて前記メモリセルアレイの不良メモリセ
ルと冗長セルアレイの冗長セルの置換を制御する置換制
御回路と、を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、冗長回路方式の
半導体記憶装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置、中でもDRAMは、年
々微細化及び大規模集積化が進んでいる。この微細化及
び大規模集積化に伴って、DRAMは前世代と同じ歩留
まりを保つことが難しくなっている。そのため最近は、
メモリセルアレイに対して冗長セルアレイ(予備セルア
レイ)を配置して、不良メモリセルを冗長セルにより置
き換えることにより不良救済を行う冗長回路方式が採用
されている。従来の冗長回路技術では、不良アドレス記
憶回路として一般に、レーザにより切断(ブロー)する
フューズ回路が用いられる。具体的には、複数のDRA
M回路を集積形成した半導体ウェハの段階でダイソート
を行って不良セルを識別し、その不良アドレスデータに
基づいて対応フューズをレーザブロー装置により切断す
る。その後、ウェハからDRAMチップを分割してパッ
ケージに封入して、最終検査を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザブローを
用いた冗長回路技術には、次のような問題がある。第1
に、DRAM規模が4倍になると、不良アドレスを記憶
するためのフューズ回路の規模も4倍になり、その結果
レーザブローのスループットが4倍低下する。第2に、
フューズアレイのピッチは、レーザブロー装置の能力で
決まるため、DRAMのデザインルールが例えば、0.
25〜0.35μmという微細なものとなったとして
も、フューズアレイのピッチは3〜4μm以下にするこ
とができない。これは、DRAMチップにおけるフュー
ズアレイの占める面積がDRAMの世代が代わる毎に相
対的に大きくなることを意味する。半導体集積回路のフ
ューズ素子として、レーザブローにより切断する方式の
フューズ素子以外に、電気的に切断又は短絡を行う電気
的フューズを用いる方式(例えば、特開平6−5705
号公報、特開平6−302701号公報等)や、エッチ
ングにより切断を行う機械的フューズを用いる方式(例
えば、特開平1−308047号公報)も知られてい
る。これらのフューズを用いれば、フューズアレイの微
細化が可能である。
【0004】しかし、電気的フューズを用いた場合、フ
ューズアレイが大規模になると、フューズアレイのプロ
グラミングに必要な信号発生回路等の周辺回路も大規模
になる。従って、フューズアレイとその周辺回路を含め
た不良アドレス記憶回路の占有面積は結果的に、レーザ
ブロー方式のフューズを用いた場合と変わらなくなる可
能性がある。また、エッチングにより切断を行う機械的
フューズを用いた場合には、少なくとも半導体ウェハの
パシベーション工程を終了する前にプログラミグ工程が
入るから、その後の工程で不良セルが発生した場合には
救済することができない。この発明は、上記事情を考慮
してなされたもので、不良アドレス記憶回路の占有面積
を低減してしかも、不良救済効率の向上を可能とした半
導体記憶装置とその製造方法を提供することを目的とし
ている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体記
憶装置は、メモリセルがマトリクス配列されたメモリセ
ルアレイと、このメモリセルアレイの不良メモリセルを
救済するための冗長セルが配列された冗長セルアレイ
と、前記メモリセルアレイの不良メモリセルのアドレス
を記憶するための、プログラミング方法の異なる第1及
び第2の記憶回路を含む不良アドレス記憶回路と、この
不良アドレス記憶回路の記憶データに基づいて前記メモ
リセルアレイの不良メモリセルと前記冗長セルアレイの
冗長セルの置換を制御する置換制御回路と、を備えたこ
とを特徴とする。この発明において好ましくは、前記第
1の記憶回路は、反応性イオンエッチングにより切断さ
れる機械的フューズが配列された第1のフューズ回路に
より構成され、前記第2の記憶回路は、電気的に切断又
は短絡される電気的フューズが配列された第2のフュー
ズ回路により構成される。またこの発明において、前記
メモリセルアレイが、半導体基板に配列形成されたMO
Sトランジスタと、このMOSトランジスタのソース、
ドレイン拡散層の一方に接続されたキャパシタと、基板
上に層間絶縁膜を介して形成された信号配線とを有する
場合に、好ましくは前記第1のフューズ回路の機械的フ
ューズは、前記メモリセルアレイの信号配線と同じ配線
材料膜により形成される。
【0006】更に、前記信号配線が多層構造を有する場
合に、好ましくは前記第1のフューズ回路の機械的フュ
ーズは前記信号配線の最上層配線と同じ材料膜により形
成されるものとする。またこの発明において、前記メモ
リセルアレイが、半導体基板に配列形成されたMOSト
ランジスタと、このMOSトランジスタのソース、ドレ
イン拡散層の一方に接続されたキャパシタと、基板上に
層間絶縁膜を介して形成された信号配線とを有する場合
に、好ましくは前記第2のフューズ回路の電気的フュー
ズは、前記メモリセルアレイのキャパシタと同時に同じ
材料を用いて形成された、キャパシタ構造を有するアン
チフューズであるとする。更にこの発明においては、反
応性イオンエッチングにより切断される第1のフューズ
回路の数は、電気的に切断または短絡される第2のフュ
ーズ回路のそれより大きいものとすることが好ましい。
この発明による半導体記憶装置は、メモリセルがマトリ
クス配列されたメモリセルアレイと、このメモリセルア
レイの不良メモリセルを救済するための冗長セルが配列
された冗長セルアレイと、前記メモリセルアレイの不良
メモリセルのアドレスを記憶するための、反応性イオン
エッチングにより切断される機械的フューズが配列され
た記憶回路を含む不良アドレス記憶回路と、この不良ア
ドレス記憶回路の記憶データに基づいて前記メモリセル
アレイの不良メモリセルと前記冗長セルアレイの冗長セ
ルの置換を制御する置換制御回路と、を備えたことを特
徴とする。
【0007】この発明の係る半導体記憶装置の製造方法
は、半導体ウェハに、反応性イオンエッチングにより切
断される機械的フューズが配列された第1のフューズ回
路と、電気的に切断又は短絡される電気的フューズが配
列された第2のフューズ回路とを含む不良アドレス記憶
回路を有するメモリ回路を集積形成するメモリ製造工程
と、前記メモリ回路について第1の不良解析テストを行
い、そのテスト結果に応じて前記第1のフューズ回路の
対応フューズを反応性イオンエッチングにより選択的に
切断する第1のプログラミング工程と、前記メモリ回路
について第2の不良解析テストを行い、そのテスト結果
に応じて前記第2のフューズ回路の対応フューズを電気
信号印加により選択的に切断又は短絡する第2のプログ
ラミング工程と、を有することを特徴とする。この発明
の製造方法において好ましくは、前記第1のフューズ回
路は、前記メモリ回路が形成された半導体ウェハのパシ
ベーション膜より下層に形成され、前記第1のプログラ
ミング工程は、前記パシベーション膜の形成前に行うも
のとする。更にこの発明の好ましい製造方法では、前記
第1のプログラミング工程は、前記半導体ウェハの前記
第1のフューズ回路が形成された面に直接描画によるリ
ソグラフィによりレジストをパターン形成する工程と、
パターン形成されたレジストをマスクとして前記第1の
フューズ回路の対応フューズを反応性イオンエッチング
により選択エッチングする工程とを有するものとする。
【0008】更にまた、この発明の方法において、前記
第2のプログラミング工程は、好ましくは前記メモリ回
路をチップ分割してパッケージに搭載した後に行うもの
とする。この発明によると、不良アドレス記憶回路を、
プログラミング方法の異なる二種の記憶回路により構成
することによって、不良アドレス記憶回路の占有面積低
減と確実な不良救済の両立が可能となる。例えば、第1
の記憶回路は反応性イオンエッチングにより切断される
機械的フューズが配列された第1のフューズ回路により
構成され、第2の記憶回路は電気的に切断又は短絡され
る電気的フューズが配列された第2のフューズ回路によ
り構成される。このとき、第1のフューズ回路は、微細
ピッチでフューズを配列することができ、プログラミン
グのために格別の周辺回路も必要がない。従って不良ア
ドレス記憶回路の主要部を第1のフューズ回路により構
成することにより、不良アドレス記憶回路の占有面積の
低減が図られる。第1のフューズ回路のプログラミング
工程の後、不良セルが生じる可能性があるが、この不良
セルを最終的に第2のフューズ回路の電気的プログラミ
ングにより救済すれば、不良救済率は高いものとなる。
第1のフューズ回路による不良救済を行えば、その後に
不良セルが発生する確率は小さくなるから、第2のフュ
ーズ回路の規模は小さいものとすることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図1は、この発明の一実施例によ
るDRAMのブロック構成を示している。メモリセルア
レイ1は、MOSトランジスタとキャパシタとからなる
公知のダイナミック型メモリセルがマトリクス配列して
構成される。メモリセルアレイ1に対して、不良セルを
救済するための冗長セルアレイ2が配置される。この実
施例の場合、冗長セルアレイ2は、メモリセルアレイ1
のワード線WLのうち不良ワード線を置換するための複
数本のスペアワード線SWLにより構成される例を示し
ている。メモリセルアレイ1のワード線WLは、ロウデ
コーダ3により選択駆動され、冗長セルアレイ2のスペ
アワード線SWLはスペアロウデコーダ4により選択駆
動される。これらのロウデコーダ3及びスペアロウデコ
ーダ4には、アドレスバッファ9により取り込まれるア
ドレスのうち、ロウアドレスが供給される。ワード線数
より少ないスペアワード線SWLによって不良ワード線
WLの置換を行うために、冗長セルアレイ2の各スペア
ワード線SWLが、メモリセルアレイ1の中のどの範囲
のワード線WLを救済するかの情報が必要である。これ
は設計段階で決められて、複数のワード線WLをグルー
プ分割した各救済範囲に対応するアドレスが各スペアワ
ード線SWLに割り当てられ、これがスペアロウデコー
ダ4に供給されることになる。
【0010】センスアンプ5は、メモリセルアレイ1の
ビット線BLに接続されて、読み出しデータをセンス
し、書き込みデータをストアする。ビット線選択は、カ
ラムアドレスをデコードするカラムデコーダ8と、これ
により選択駆動されるカラムゲート6により行われる。
このカラムゲート6を介して、センスアンプ5は、外部
データ端子につながるデータバッファ7と接続される。
メモリセルアレイ1の不良ワード線と冗長セルアレイ2
のスペアワード線SWLの置換を行うために、不良アド
レス記憶回路10が設けられている。不良アドレス記憶
回路10は、二種のフューズ回路10a及び10bによ
り構成されている。第1のフューズ回路10aは、反応
性イオンエッチング(RIE)により切断される機械的
フューズを配列して構成された回路(以下、RIEフュ
ーズ回路という)であり、第2のフューズ回路10b
は、電気的に切断又は短絡される電気的フューズを配列
して構成されたもの(以下、電気フューズ回路という)
である。RIEフューズ回路10a、電気フューズ回路
10b共に、アドレスバッファ9により取り込まれるア
ドレスが入力され、この入力アドレスが不良アドレスで
ある場合に一致検出出力を出すように、テスト結果に基
づいてプログラミングが行われる。そして、一致検出出
力が得られると、置換制御回路11により、不良ワード
線とスペアワード線の置換制御が行われる。置換制御回
路11は、不良アドレス記憶回路10の一致検出出力に
より置換活性化出力ACTを出し、これによりスペアロ
ウデコーダ4が活性になる。置換活性化出力ACTはイ
ンバータ12を介してロウデコーダ3を非活性化する。
【0011】この実施例においては、アドレス記憶回路
10の主要部はRIEフューズ回路10aである。後に
詳細に説明するが、メモリセル不良はDRAM製造工程
の最終段階に近いウェハ工程で、RIEフューズ回路1
0aにより救済処理が行われる。そして、発生確率は低
いがその後の工程で発生する不良に対処するために、電
気フューズ回路10bが用いられる。具体的な数値例を
挙げて説明する。例えば、メモリセルアレイ1のある範
囲の128本のワード線WLに対して、スペアワード線
SWLを5本用意したとする。このとき、128本のワ
ード線WLは32本ずつ4個の救済単位に分けられ、そ
れぞれの中で一本の不良ワード線の置換に対して、5本
のスペアワード線SWLのうち4本が割り当てられる。
これが主たる不良救済であり、そのために図2に示すよ
うに、それぞれ32本ずつのワード線WLの範囲をカバ
ーするための4個のRIEフューズ回路10a1〜10
a4が設けられる。スペアワード線SWLの残りの1本
は、RIEフューズ回路10aによる救済処理後に発生
する、128本のワード線の範囲で1本だけの不良を、
追加的に救済することを可能とするものである。この1
本のスペアワード線SWLの置換のために、図2に示す
ように、128本のワード線範囲を救済範囲とする一つ
の電気フューズ回路10bが用意されることになる。
【0012】各フューズ回路10a1〜10a4、10
bには全てのアドレスビットa0〜anが入り、それぞ
れ異なるある一つの不良アドレスに応じて一致検出出力
を出すから、置換制御回路11は、これらの一致検出出
力のOR論理をとって、活性化出力ACTを出せばよ
い。図3は、RIEフューズ回路10aの等価回路を示
す。図示のように、電源VCCと接地VSSの間に、負荷抵
抗R、RIEフューズF1、及びゲートにアドレスが入
力される選択用NMOSトランジスタQを直列接続し
た、アドレス数分のインバータが配列される。RIEフ
ューズF1は、不良アドレスが入力されたときに各イン
バータの出力(フューズデータ)がオール“1”となる
ように、不良アドレスに応じて切断される。オール
“1”状態を検出するために、例えばNANDゲートを
用いた一致検出回路21が設けられる。図2の例の場
合、図3に示すフューズ回路が4個用意されることにな
る。図4は、電気フューズ回路10bの等価回路を示
す。回路構成原理は、RIEフューズ回路10aと同様
であり、電源VCCと接地VSSの間に、負荷抵抗R、キャ
パシタからなる電気フューズF2、及びゲートにアドレ
スが入力される選択用NMOSトランジスタQを直列接
続した、アドレス数分のインバータが配列される。各イ
ンバータの出力のオール“0”状態を検出するために、
一致検出回路22が設けられる。図4に示す電気フュー
ズF2は、外部から高電圧を印加することにより、構成
要素であるキャパシタが破壊され、導通状態になるよう
に構成されている。
【0013】なお実際の不良アドレス記憶回路では、多
くの場合、不良救済のためにプログラミングされたフュ
ーズ回路と、使用されないままのフューズ回路が混在
し、これらを識別することが必要になる。この識別符号
を生成するために、イネーブルフューズが通常用いられ
るが、図では省略している。次にこの実施例によるDR
AMの不良救済処理を含む製造工程を、具体的に説明す
る。以下の具体例では、DRAMをスタックト・キャパ
シタ構造とし、RIEフューズ回路10aの機械的に切
断されるRIEフューズF1には、DRAMの最上層配
線の配線材料を用いる。電気フューズ回路10bの電気
フューズF2には、DRAMのキャパシタと同時に同じ
材料を用いて形成されるアンチフューズを用いる。図5
は、DRAM製造工程の最上層配線の加工工程S1以降
の工程の流れを示す。図6は、この最上層配線の加工工
程S1での各部の模式的な断面構造である。シリコン基
板21に素子分離絶縁膜22が形成された半導体ウェハ
のメモリセルアレイ領域には、スタックト・キャパシタ
構造のダイナミック型メモリセルを構成するMOSトラ
ンジスタMTとキャパシタMCが積層形成される。MO
SトランジスタMTのゲート電極はワード線WLとな
る。MOSトランジスタMTは層間絶縁膜23により覆
われ、この上にMOSトランジスタMOSトランジスタ
MTのソース、ドレイン拡散層の一方に接続されるビッ
ト線BLが配設される。ビット線BLの上は更に層間絶
縁膜24で覆われ、この層間絶縁膜24上に、MOSト
ランジスタMTの他方の拡散層につながるキャパシタM
Cが形成されている。
【0014】上述したMOSトランジスタMTとキャパ
シタMCからなるメモリセル部分の詳細な構造を示す
と、図7及び図8のようになる。図6において、ビット
線BLをMOSトランジスタの拡散層にコンタクトさせ
る位置と、キャパシタMCをMOSトランジスタの拡散
層にコンタクトさせる位置とは、実際には図6の紙面に
直交する方向にずれており、図7はキャパシタMCのコ
ンタクト位置での断面、図8はビット線BLのコンタク
ト位置での断面をそれぞれ示している。図7及び図8を
参照してメモリセルの製造工程を詳細に説明すれば、ま
ず素子分離絶縁膜22で囲まれた素子形成領域に6nm
程度のゲート酸化膜201を形成する。このゲート酸化
膜201上に、100nm程度の多結晶シリコン膜20
2、50nm程度のタングステン膜203、150nm
程度のシリコン窒化膜204を順次堆積する。これらの
堆積膜をパターニングしてゲート電極(ワード線WL)
を形成する。次に、Asを加速電圧20KeV、ドーズ
量5×1013/cm でイオン注入して、ソース、
ドレイン拡散層205,206を形成する。続いて、3
0nm程度のシリコン窒化膜207を全面に堆積し、エ
ッチバックを行って、ゲート電極側壁にサイドウォール
を形成する。その後全面にBPSG膜208を堆積し、
ゲート電極上のシリコン窒化膜204をストッパとして
CMP(Chemical Mechanical Polishing )法を用い
て表面を平坦化する。
【0015】次に、レジストパターン(図示せず)を形
成して、BPSG膜/シリコン窒化膜のエッチングレー
ト比が20以上の選択比を持つRIEを用いてゲート電
極に自己整合的にBPSG膜208をパターニングす
る。レジストを除去した後、n型不純物がドープされた
多結晶シリコンを堆積し、シリコン窒化膜とBPSG膜
をストッパとしてCMP法により平坦化を行って、ポリ
プラグ301を埋め込み形成する。その後、再びBPS
G膜302を堆積する。このBPSG膜302に、デュ
アル・ダマシーン(Dual Damascene)法で、ビット線
コンタクトの孔とビット線埋め込み用の溝を形成し、こ
の溝にビット線BLを埋め込み形成する。このビット線
埋め込みは具体的には、20nm程度のバリアメタル2
03と200nm程度のタングステン膜304を積層
し、BPSG膜302をストッパとするCMPにより平
坦化することで行われる。図では省略するが、この後埋
め込まれたビット線BLの上部を一部エッチングして溝
を形成し、この溝にシリコン窒化膜を埋め込んで、ビッ
ト線BLにシリコン窒化膜のキャップを形成する。続い
て、BPSG/シリコン窒化膜のエッチングレート比が
20以上のRIEによりBPSG膜302をビット線B
Lに自己整合的にパターニングしてキャパシタコンタク
ト用の孔を形成し、露出したポリプラグ301上にバリ
アメタル/タングステンのコンタクト導体401を平坦
に埋め込み形成する。
【0016】次に、層間絶縁膜402を堆積し、メモリ
セルアレイのキャパシタ領域に凹部を加工した後、キャ
パシタノードとなる下部電極403をパターン形成す
る。下部電極403は例えば、Pt,Ru,SRO等で
ある。そして、キャパシタ絶縁膜404として酸化膜換
算で0.3〜0.4nmのBSTO膜を全面に堆積し、
更にプレート電極となる上部電極405を堆積する。上
部電極405は、Pt,Ru,SRO等である。この様
にして、ビット線BLの上に配置されたキャパシタMC
が作られる。以上のメモリセルの製造工程において、図
6に示すように、電気フューズ回路領域では、メモリセ
ルアレイ領域のMOSトランジスタMTと同時にMOS
トランジスタQが作られ、またキャパシタMCと同時に
同じ材料を用いて、下部電極403a、キャパシタ絶縁
膜404a及び上部電極404aを持つ、電気フューズ
の一種であるキャパシタ構造のアンチフューズF2が作
られる。そして、図6に示すように、キャパシタMCの
上に層間絶縁膜25を介して第1層配線27を形成す
る。更にこの上に層間絶縁膜26を介して第2層配線2
8を形成する。この実施例の場合この第2層配線28が
最上層配線である。
【0017】電気フューズ回路領域では、第1層配線2
7aをアンチフューズF2の上部電極405にコンタク
トさせる。この第1配線層27は図示せぬプログラミン
グ回路に接続される。このプログラミング回路は、アン
チフューズF2に外部電源電圧よりも高い電圧を印加し
てアンチフューズF2の導通処理、即ちプログラミング
処理を行なうものである。RIEフューズ回路領域で
は、第2層配線28と同時に同じ配線材料を用いて、配
線28aからなるRIEフューズF1をパターン形成す
る。図5に示すようにこの実施例では、最上層配線の形
成工程(S1)の後、複数のDRAMを含むウェハの状
態で各DRAMのダイソートテストを行う(S2)。そ
して、この第1回目のダイソートで得られた不良アドレ
スデータに基づいて、RIEフューズF1の切断処理、
即ちプログラミングを行う。具体的には、図9に示すよ
うに最上層配線を覆ってレジスト501を塗布し、RI
EフューズF1のプログラミング用開口をパターン形成
する。このレジストのリソグラフィ工程は、図5に示す
ようにテストデータに基づいてフューズマスクデータを
作成し(S3)、このフューズマスクデータに基づいて
直接描画により行う(S4)。
【0018】この直接描画には、RIEフューズF1の
ピッチがサブミクロンのような微細ピッチである場合に
は、電子ビーム描画装置を用いることが好ましい。しか
し、フューズF1のピッチによっては、光ビーム描画装
置を用いてもよい。そして、露出したRIEフューズF
1を、RIEによりエッチングして切断し、図10に示
すようにレジスト501を除去する。ダイソートテスト
で得られた不良アドレスデータは、チップ毎に異なる。
このため、通常はRIEフューズを切断するための露光
用マスクは、各チップ毎に必要となる。しかしこの発明
の場合、直接描画によりRIEフューズ切断を行ってい
るので、各チップ毎の露光用マスクは必要ない。従って
スループットの低下を抑制することができる。以上のよ
うにこの実施例では、最上層配線材料をそのままRIE
フューズとして用いて、RIEによりフューズ回路のプ
ログラミングを行っている。RIEフューズは、メモリ
セルアレイのデザインルールに従って微細ピッチで形成
することができるから、DRAMが大規模であり、且つ
不良アドレス記憶回路の規模が大きくなる場合にも、R
IEフューズ回路の占有面積は、通常のレーザブローに
よるフューズ回路に比べて小さくなる。
【0019】しかも、一本ずつ切断するレーザブロー装
置を用いた場合と異なり、切断すべき複数のフューズを
同時にRIEにより切断できるから、フューズ本数の多
い場合にも高い処理効率が得られる。更にテストデータ
に基づいてフューズマスクデータを作成して、このデー
タに基づいて直接描画装置を用いたリソグラフィを行う
ことによりRIEフューズ回路のプログラミング工程も
簡単である。RIEフューズ回路のプログラミングが終
わった後、パシベーション工程となり(S6)、図11
に示すように最上層配線を覆うパシベーション膜502
を堆積する。そして、パシベーション膜502に図示せ
ぬパッド開口503を形成し(S7)、その後各DRA
Mチップを分割する(S8)。分割されたDRAMチッ
プは、それぞれのパッケージに搭載する(S9)。この
状態で、再度ダイソートテストを行う(S10)。前述
のようにウェハ状態でのダイソートに基づいて、RIE
フューズ回路をプログラミングすることにより不良救済
がなされるが、その後パシベーション工程(S6)及び
パッド開口工程(S7)を経ることにより、前回のダイ
ソートテストでは不良と判定されなかったメモリセルの
不良が生じる可能性があるためである。具体的には、パ
シベーション膜堆積の熱工程の影響、パッド開口時のダ
メージやミスプロセス等による不良発生が考えられる。
【0020】この2回目のダイソートテストで見つけら
れた不良セルに対して、図示せぬパッド開口503を介
して電気信号を与えることにより、アンチフューズF2
を選択的に短絡させるという処理(S11)、即ち電気
フューズ回路のプログラミングを行う。アンチフューズ
F2の下部電極403aはMOSトランジスタQの拡散
層に接続されている。従って、アンチフューズF2の上
部電極405aと、対応するMOSトランジスタQの端
子の間に電圧をかけることより、アンチフューズF2を
短絡させることができる。不良救済された良品DRAM
は、最終ダイソートを行って最終製品とされる(S1
2)。なお、電気フューズ回路は、アンチフューズF2
の代わりに、高電圧を印加したときに破壊して非導通状
態になる通常のヒューズを用いて構成しても良い。以上
のようにこの実施例では、RIEフューズ回路により多
くの不良セル救済を行うことができ、その後発生する不
良セルに対しては電気フューズ回路により救済すること
ができる。従って、高い不良救済効率が得られる。しか
も前述のように、不良アドレス記憶回路の主要部をRI
Eフューズ回路とすることにより、大規模DRAMの場
合にも不良アドレス記憶回路の占有面積を小さいものと
することができる。
【0021】2回目のダイソートで見つかる不良は、1
回目のダイソートで見つかる不良に比べて確率的に遥か
に少ないはずである。従って、電気フューズ回路は補助
的であってフューズ本数も少なくて済むから、占有面積
は小さく、全ての不良アドレス記憶回路を電気フューズ
により構成した場合のように、周辺電気回路構成が複雑
になることはない。更にこの実施例によると、全てのフ
ューズ回路はパシベーション膜の下に形成されるから、
フューズ回路が大気に曝されて腐食するといった問題も
なく、信頼性も高いものとなる。この発明は上記実施例
に限られない。例えば実施例では、ビット線の上にキャ
パシタが形成されるスタックト・キャパシタ構造のメモ
リセルを持つDRAMを説明したが、ビット線の下にキ
ャパシタが形成されるスタックト・キャパシタ構造のD
RAMにも同様にこの発明を適用することが可能であ
る。また電気フューズとして実施例では、メモリセルの
キャパシタと同じ材料、同じ構造のアンチフューズを用
いたが、他の形式の電気フューズ、例えば電流を流して
溶断する形式のフューズを用いることができる。その場
合も、電気フューズをDRAM工程に用いられるいずれ
かの配線材料を用いて形成することができる。更にこの
形式の電気フューズを用いる場合には、DRAMがトレ
ンチ・キャパシタ構造であってもよい。
【0022】更にまた、機械的フューズとして実施例で
は、RIEにより切断を行うフューズを用いたが、ウェ
ットエッチングにより切断するフューズを用いることも
できる。また、DRAM以外の各種半導体記憶装置につ
いても、冗長回路方式を採用するものには同様にこの発
明を適用することが可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、不
良アドレス記憶回路を、プログラミング方法の異なる二
種の記憶回路により構成することによって、不良アドレ
ス記憶回路の占有面積低減と不良救済効率の向上の両立
を可能とした半導体記憶装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の半導体記憶装置の一実施例の構成
を示すブロック図。
【図2】 図1に示す実施例の不良アドレス記憶回路の
構成を示すブロック図。
【図3】 図2に示すRIEフューズ回路の具体的構成
を示す回路図。
【図4】 図2に示す電気フューズ回路の具体的構成を
示す回路図。
【図5】 図1に示す実施例のDRAM製造工程の最上
層配線工程後の工程を示すフローチャート図。
【図6】 図1に示す実施例の製造方法による最上層配
線形成工程後の半導体装置の断面図。
【図7】 図1に示す実施例による半導体記憶装置のメ
モリセルアレイ領域のキャパシタコンタクト部の構造を
示す断面図。
【図8】 図1に示す実施例による半導体記憶装置のメ
モリセルアレイ領域のビット線コンタクト部の構造を示
す断面図。
【図9】 図1に示す実施例による半導体記憶装置のR
IEフューズ回路のプログラミング工程を示す断面図。
【図10】 図1に示す実施例による半導体記憶装置の
RIEフューズ回路のプログラミング工程終了後の断面
図。
【図11】 図1に示す実施例による半導体記憶装置の
電気フューズ回路のプログラミング工程を示す断面図。
【符号の説明】
1…メモリセルアレイ、 2…冗長セルアレイ、 3…ロウデコーダ、 4…スペアロウデコーダ、 5…センスアンプ、 6…カラムゲート、 7…データバッファ、 8…カラムデコーダ、 9…アドレスバッファ、 10…不良アドレス記憶回路、 10a…RIEフューズ回路、 10b…電気フューズ回路、 11…置換制御回路。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルがマトリクス配列されたメ
    モリセルアレイと、 このメモリセルアレイの不良メモリセルを救済するため
    の冗長セルが配列された冗長セルアレイと、 前記メモリセルアレイの不良メモリセルのアドレスを記
    憶するための、プログラミング方法の異なる第1及び第
    2の記憶回路を含む不良アドレス記憶回路と、 この不良アドレス記憶回路の記憶データに基づいて前記
    メモリセルアレイの不良メモリセルと前記冗長セルアレ
    イの冗長セルの置換を制御する置換制御回路と、 を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の記憶回路は、反応性イオン
    エッチングにより切断される機械的フューズが配列され
    た第1のフューズ回路により構成され、 前記第2の記憶回路は、電気的に切断又は短絡される電
    気的フューズが配列された第2のフューズ回路により構
    成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記
    憶装置。
  3. 【請求項3】 前記メモリセルアレイは、半導体基板
    に配列形成されたMOSトランジスタと、このMOSト
    ランジスタのソース、ドレイン拡散層の一方に接続され
    たキャパシタと、基板上に層間絶縁膜を介して形成され
    た信号配線とを有し、 前記第1のフューズ回路の機械的フューズは、前記メモ
    リセルアレイの信号配線と同じ配線材料膜により形成さ
    れていることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装
    置。
  4. 【請求項4】 前記信号配線は多層構造を有し、前記
    第1のフューズ回路の機械的フューズは前記信号配線の
    最上層配線と同じ材料膜により形成されていることを特
    徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記メモリセルアレイは、半導体基板
    に配列形成されたMOSトランジスタと、このMOSト
    ランジスタのソース、ドレイン拡散層の一方に接続され
    たキャパシタと、基板上に層間絶縁膜を介して形成され
    た信号配線とを有し、 前記第2のフューズ回路の電気的フューズは、前記メモ
    リセルアレイのキャパシタと同時に同じ材料を用いて形
    成された、キャパシタ構造を有するアンチフューズであ
    ることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 前記第1のフューズ回路の数が前記第
    2のフューズ回路のそれより大きいことを特徴とする請
    求項2記載の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 メモリセルがマトリクス配列されたメ
    モリセルアレイと、 このメモリセルアレイの不良メモリセルを救済するため
    の冗長セルが配列された冗長セルアレイと、 前記メモリセルアレイの不良メモリセルのアドレスを記
    憶するための、反応性イオンエッチングにより切断され
    る機械的フューズが配列された記憶回路を含む不良アド
    レス記憶回路と、 この不良アドレス記憶回路の記憶データに基づいて前記
    メモリセルアレイの不良メモリセルと前記冗長セルアレ
    イの冗長セルの置換を制御する置換制御回路と、 を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 半導体ウェハに、反応性イオンエッチ
    ングにより切断される機械的フューズが配列された第1
    のフューズ回路と、電気的に切断又は短絡される電気的
    フューズが配列された第2のフューズ回路とを含む不良
    アドレス記憶回路を有するメモリ回路を集積形成するメ
    モリ製造工程と、 前記メモリ回路について第1の不良解析テストを行い、
    そのテスト結果に応じて前記第1のフューズ回路の対応
    フューズを反応性イオンエッチングにより選択的に切断
    する第1のプログラミング工程と、 前記メモリ回路について第2の不良解析テストを行い、
    そのテスト結果に応じて前記第2のフューズ回路の対応
    フューズを電気信号印加により選択的に切断又は短絡す
    る第2のプログラミング工程と、 を有することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記第1のフューズ回路は、前記メモ
    リ回路が形成された半導体ウェハのパシベーション膜よ
    り下層に形成され、前記第1のプログラミング工程は、
    前記パシベーション膜の形成前に行うことを特徴とする
    請求項8記載の半導体記憶装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記第1のプログラミング工程は、 前記半導体ウェハの前記第1のフューズ回路が形成され
    た面に直接描画によるリソグラフィによりレジストをパ
    ターン形成する工程と、 パターン形成されたレジストをマスクとして前記第1の
    フューズ回路の対応フューズを反応性イオンエッチング
    により選択エッチングする工程とを有することを特徴と
    する請求項9記載の半導体記憶装置の製造方法。
  11. 【請求項11】 前記第2のプログラミング工程は、
    前記メモリ回路をチップ分割してパッケージに搭載した
    後に行うことを特徴とする請求項8記載の半導体記憶装
    置の製造方法。
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