JP2000243845A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】材料の選択の制限が無く、かつ簡便な半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】配線及び素子が形成された半導体基板１
と、この半導体基板１上に形成された層間絶縁膜２及び
４と、この層間絶縁膜２及び４中に選択的に形成された
ヒューズ３とを有する試料を検査することにより、該試
料の不良個所を特定し、該試料表面にレーザ吸収層８を
形成し、所定のビーム径及び波長を持ったレーザをレー
ザ吸収層８を介してヒューズ３に照射し、ヒューズ３を
カットし、ヒューズ３をカットした後にレーザ吸収層８
を剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒューズをレーザ
によりカットする技術を用いる半導体装置の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現状、ＤＲＡＭを始めとするＬＳＩにお
いて、歩留まり向上の為に、回路に冗長性を持たせるリ
ダンタンシ技術が不可欠となってきている。リダンダン
シとは、メモリの高歩留まりを確保するための技術で、
チップ内の部分的な欠陥をチップ上に設けた予備回路で
置き換え救済する技術である。この技術のポイントにな
る技術の一つが、回路を選択するヒューズを加工するレ
ーザリペア装置である。

【０００３】従来においては、ヒューズの材料はｐｏｌ
ｙ−Ｓｉやその上に、ＷＳｉ_xを始めとするシリサイド
膜が形成された積層膜であり、ヒューズ幅２〜５μｍ、
ヒューズピッチ４〜１０μｍであった。このため、レー
ザリペア装置のビーム径も２μｍ程度で波長が１０４７
ｎｍ〜１３２１ｎｍに設定され、ヒューズ下部に形成さ
れたＳｉ基板にダメージを与えることなく十分加工が可
能であった。

【０００４】しかし、微細化が進むにつれて、ヒューズ
材料はＡｌを主原料とするメタルヒューズとなり、ヒュ
ーズピッチも２μｍとなって、従来のヒューズ加工装置
ではビームを絞ることが出来ず、微細化に対応できない
という問題点が生じた。

【０００５】そこで、ビーム径が１μｍ以下に絞ること
が可能なレーザ波長１０００ｎｍ以下、例えば、３５５
ｎｍや２６６ｎｍのレーザを用いて加工する方法が検討
されている。しかし、１μｍ以下の波長ではＡｌを加工
する為には高いエネルギー密度のレーザが必要であるこ
と、またＡｌが加工できるレーザエネルギーでは、下部
のＳｉ基板や素子、配線にダメージが入るという問題が
生じる。

【０００６】そこで、レーザ吸収材料をヒューズブロー
材料の上部に形成する方法が提案されている。図２は、
レーザ吸収材料をヒューズの上部に形成した半導体装置
の全体構成を示す横断面図である。半導体基板１上には
層間絶縁膜２が形成されており、このさらに上に形成さ
れた層間絶縁膜４内にはヒューズ３が選択的に形成され
ている。このヒューズ３の形成された層間絶縁膜４上に
はレーザ吸収層２１及び配線層２２が形成されており、
これらレーザ吸収層２１及び配線層２２表面を覆うよう
にパッシベーション膜２３が形成されている。なお、図
示していないが、ヒューズ３の下部にはトランジスタ等
の半導体回路部品が形成されている。

【０００７】このような構造の半導体装置では、ヒュー
ズ３が半導体装置内に形成されるものであるため、レー
ザ吸収層２１の材料の選択の制約が大きい。すなわち、
レーザ吸収層２１形成後の熱工程や、半導体装置使用時
の半導体装置温度上昇を考慮すると、４５０℃以下で分
解してしまうような材料を用いることができなかった。

【０００８】さらに、ヒューズブロー材料が金属により
形成される場合には、導通の問題を回避するためにパタ
ーニングする必要があり、工程数の増加が問題となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体装置の製造方法では、ヒューズ下部のＳｉ基板や
素子、配線等の半導体回路部品にダメージが入るのを防
止するためにブロー材料の上部にレーザ吸収材料を形成
する手法も考案されている。しかしながら、レーザ吸収
材料をパターニングする必要があり、工程数の増加が問
題となる。また、このレーザ吸収材料を実際に形成する
際、またその後の例えばパッシベーション膜の形成等の
工程において耐熱性が要求される。さらに、このレーザ
吸収材料は半導体装置内に半永久的に残るため、水分や
ガス等の影響を受けない安定性が必要とされる。このよ
うな事情から、レーザ吸収材料に用いられる材料も制限
される。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、材料の選択の制限
が無く、かつ簡便な半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１〜４に
係る半導体装置の製造方法は、配線及び素子が形成され
た半導体層上に絶縁層が形成されこの絶縁層中に選択的
にヒューズの形成された試料を検査することにより、該
試料の不良個所を特定する工程と、前記不良個所に対応
するヒューズの少なくとも上面にレーザ吸収材料を形成
する工程と、所定のビーム径及び波長を持ったレーザを
前記レーザ吸収材料を介して前記ヒューズに照射し、前
記ヒューズをカットする工程と、前記ヒューズをカット
した後に前記レーザ吸収材料を剥離する工程とを含むこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明の望ましい形態を以下に示す。

【００１３】（１）レーザ吸収材料は絶縁材料からな
り、例えばＳｉＮ等が用いられる。

【００１４】（２）レーザ吸収材料は塗布膜であり、ヒ
ューズ材料は金属からなる。ここで、塗布膜としてはレ
ジスト膜、ポリシラン、有機カーボン膜等が用いられ、
ヒューズ材料としてはＡｌ等が用いられる。

【００１５】（３）レーザ吸収材料の剥離は、ウェット
処理を用いる。

【００１６】（作用）本発明では、レーザ吸収材料を形
成し、ヒューズカットを行った後にレーザ吸収材料を剥
離する。これにより、レーザ吸収材料をパターニングす
る工程が必要なく、簡便に半導体装置を製造することが
できる。またレーザ吸収材料を剥離することにより、実
際に吸収材料の形成工程後のパッシベーション等の工程
に必要とされる耐熱性や、吸収材料を半導体装置内に残
して該半導体装置を使用する際に必要とされる水やガス
等に対する安定性がレーザ吸収材料に必要ない。従っ
て、これら耐熱性や安定性を考慮した材料の選択が不要
となり、種々の材料を用いてレーザ吸収材料を形成する
ことができる。

【００１７】また、レーザ吸収材料として絶縁膜を用い
ることにより、剥離工程後にレーザ吸収材料が残存する
ことによる導通の問題を回避することができる。さら
に、塗布膜をレーザ吸収材料とすることにより、例えば
プラズマＣＶＤ等により形成された膜において大がかり
な装置が必要とされる問題もなく、スピンナ等の簡便な
装置で低温によるレーザ吸収材料の形成が可能となり、
プロセス全体としても極めて簡便な工程となる。さら
に、剥離工程としてウェット処理を用いるため、プラズ
マレスの処理が可能であり、ヒューズカット後の救済率
の低下を最小限に抑制することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施形態を説明する。

【００１９】図１は本発明の一実施形態に係る半導体装
置の製造工程を示す横断面図である。図１は吸収層に有
機膜を用いた場合を示す。

【００２０】まず、図１（ａ）に示すように、図示しな
い素子、配線等の形成された半導体基板１上に層間絶縁
膜２を堆積する。そして、この層間絶縁膜２上に金属に
より選択的にヒューズ３を形成し、さらにその上に層間
絶縁膜４を堆積する。ヒューズ３の材料としては、例え
ばＡｌ等が用いられる。そして、層間絶縁膜４の上に配
線層５を形成し、さらにこの配線層５を覆うように保護
膜６を形成する。このようにして形成された半導体装置
表面にプローブ７を当てて走査することによりプロービ
ングを行う。

【００２１】このプロービングによる検査で不良個所を
特定した後、図１（ｂ）に示すようにレーザ吸収層８を
半導体装置全面に塗布する。本実施形態ではこのレーザ
吸収層８の材料として有機膜を用いるが、レーザを２割
以上吸収する材料であれば、レジスト、ポリシラン等で
もよい。また、レーザ吸収層８は半導体装置全面に塗布
する必要は無く、不良個所に対応する箇所に塗布されて
いればよい。なお、レーザ吸収層８は、スピンナにより
有機材料をスピンコートにより塗布する。

【００２２】このレーザ吸収層８の形成方法として、プ
ラズマ等を用いることは、ウェハに電気的な損傷を与
え、検査後のウェハの歩留まりをさらに低下させること
となるので望ましくないため、塗布膜を用いることが望
ましい。

【００２３】次いで、ビーム径が２μｍ以下、レーザ波
長が５００ｎｍ以下の短波長レーザでヒューズ３のカッ
トを行う。このヒューズカットの際には、ヒューズ３の
上部に形成されたレーザ吸収層８がレーザの大部分を吸
収するため、半導体基板１や、基板１内に形成された素
子・配線等の回路部品がレーザにより破壊されることは
ない。

【００２４】本実施形態におけるレーザ吸収層８は、膜
厚として１μｍ以下、望ましくは５０００Å以下である
ことが望ましい。この程度の膜厚にレーザ吸収層８を形
成することにより、レーザショット時に溶爆してしまっ
たヒューズの隣接するヒューズを加工しても影響が及ば
ない。

【００２５】最後に、図１（ｃ）に示すように、レーザ
吸収層８を剥離し、図示しないパッシベーション膜を堆
積する。

【００２６】このように本実施形態によれば、ヒューズ
カットを行った後にレーザ吸収層８を剥離することによ
り、レーザ吸収層８を半導体装置内に残存させることが
ない。従って、後にレーザ吸収層８をパターニングする
必要がなく、簡便に半導体装置を製造することができ
る。なお、従来の製造方法に比較して膜剥離工程が追加
されるが、ウェット処理のみであるため、ヒューズカッ
ト後の救済率の低下は最小限に防止することができる。

【００２７】また、レーザ吸収層８が半導体装置内に残
存しないため、実際に吸収材料の形成工程後のパッシベ
ーション等の工程に必要とされる耐熱性や、吸収材料を
半導体装置内に残して該半導体装置を使用する際に必要
とされる水やガス等に対する安定性がレーザ吸収材料に
必要ない。従って、これら耐熱性や安定性を考慮した材
料の選択が不要となり、種々の材料を用いてレーザ吸収
材料を形成することができる。具体的には、金属膜を用
いることなくレジスト材料、ポリシラン、有機カーボン
膜、ＳｉＮ等により吸収層８を形成することができる。

【００２８】また、塗布膜によりレーザ吸収層８を形成
することにより、スピンナ等の簡便な装置で低温による
形成が可能となる。これは、例えばプラズマＣＶＤ等に
より絶縁材料からなる吸収層を形成する場合に比較し
て、プロセス全体として極めて簡便な工程となる。ま
た、吸収層８の形成及び剥離を電気的なダメージを与え
ずに行うことができ、歩留まり低下を抑制することがで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、レ
ーザ吸収材料を形成し、ヒューズカットを行った後にレ
ーザ吸収材料を剥離することにより、レーザ吸収材料を
パターニングする工程が必要なく、簡便に半導体装置を
製造することができる。またレーザ吸収材料を剥離する
ことにより、実際に吸収材料の形成工程後のパッシベー
ション等の工程に必要とされる耐熱性や、吸収材料を半
導体装置内に残して該半導体装置を使用する際に必要と
される水やガス等に対する安定性がレーザ吸収材料に必
要ない。従って、これら耐熱性や安定性を考慮した材料
の選択が不要となり、種々の材料を用いてレーザ吸収材
料を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明するための図。

【図２】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
図。

【符号の説明】

１…半導体基板 ２，４…層間絶縁膜 ３…ヒューズ ５…配線層 ６…保護膜 ７…プローブ ８…レーザ吸収層

フロントページの続き (72)発明者 早坂 伸夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 5F033 HH08 QQ19 QQ53 RR06 RR21 SS21 VV11 XX33 5F064 EE33 FF27 FF29 5F083 GA28 JA36 KA17 ZA10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線及び素子が形成された半導体層上に
   絶縁層が形成されこの絶縁層中に選択的にヒューズの形
   成された試料を検査することにより、該試料の不良個所
   を特定する工程と、 前記不良個所に対応するヒューズの少なくとも上面にレ
   ーザ吸収材料を形成する工程と、 所定のビーム径及び波長を持ったレーザを前記レーザ吸
   収材料を介して前記ヒューズに照射し、前記ヒューズを
   カットする工程と、 前記ヒューズをカットした後に前記レーザ吸収材料を剥
   離する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記レーザ吸収材料は絶縁材料からなる
   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。
3. 【請求項３】 前記レーザ吸収材料は塗布膜であり、か
   つ前記ヒューズ材料は金属からな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。
4. 【請求項４】 前記レーザ吸収材料の剥離は、ウェット
   処理を用いる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。