JP2000349155A

JP2000349155A - 半導体装置及びそれに用いるヒューズ構造並びにその製造方法

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Publication number: JP2000349155A
Application number: JP11161770A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Mine; 由紀子峰
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2000-12-15
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP3269491B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒューズの間隔を広く確保することなく、レ
ーザ照射による切断の成功率を向上可能な半導体装置を
提供する。【解決手段】不良回路を冗長回路に切り替えるための
ヒューズ配線は上層配線２と、上層配線２との間に１枚
の層間絶縁膜４を介して形成される異層の配線３とによ
って形成され、上層配線２上にはヒューズ配線に対して
切断用のレーザ光を照射するためのヒューズ開口部１が
設けられている。上層配線２と異層の配線３とは隣り合
うように形成されており、異層の配線３は隣り合う上層
配線２との間に層間絶縁膜４を挟んで形成されている。
つまり、ヒューズ開口部１から見ると、ヒューズ配線と
しては上層配線２と異層の配線３とが交互に並んでいる
ことになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びそれ
に用いるヒューズ構造並びにその製造方法に関し、特に
不良回路を冗長回路に切り替えるためのヒューズを使用
した半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体装置においては、
図７に示すように、上層配線９を導体部１１を介して下
層配線１０と接続しているヒューズ構造をとっており、
レーザ照射位置である導体部１２は平面方向に同一の座
標軸上に配置され、パッシベーション膜はレーザ照射の
ために開口している（ヒューズ開口部１）。

【０００３】導体部１２をレーザ照射によって破壊して
切断した場合、図８に示すように、切断面及びその付近
に破壊後の残渣１３が飛散し、その飛散物が原因となっ
て隣接する他の配線と電気的に接続されてしまう。上記
のような状態を防ぐためにヒューズの間隔をある程度あ
けておく必要がある。

【０００４】また、図９に示すように、上層配線が単層
のみのヒューズ構造では上層配線１４を、レーザ照射焦
点１６にレーザの照準を合わせてレーザ照射で切断しよ
うとした場合、レーザ照射装置のレーザエネルギとメタ
ル配線の切断に適したエネルギとが異なり、切断対象と
なる上層配線１５を完全に切断することが難しく、歩留
まりを落とすこととなる。

【０００５】さらに、上層配線１５が切断されても、上
記のように、飛散残渣物が図８に示す破壊後の残渣１３
と同様に残渣１７が残ってしまい、不具合が生じること
となる。上記のような現象が起きると、図１０（切断後
１）に示すように、切断対象とする上層配線１５は残渣
１７によって電気的に接続されたままの状態となる。

【０００６】さらにまた、切断対象とする上層配線１５
を完全に切断するためにレーザ照射を強くすると、切断
部の上層配線１５が周辺に広く飛散し、図１１（切断後
２）及び図１２（切断後３）に示すように、上層配線１
５が残渣１８によって隣接した上層配線１９と電気的に
接続されてしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置では、従来の方法の場合、上述したように、切断後
の残渣物が残ってしまい、切断対象とする上層配線を完
全に切断することができないか、または切断対象の上層
配線が切断面付近に広く飛散して隣接する上層配線と電
気的に接続されるという問題が常に伴う。上述した問題
を避けるためには、上記の状況を考慮してヒューズの間
隔を広くとることが必須となる。

【０００８】しかしながら、ヒューズの間隔を広く確保
するということはそれだけ多くの面積を有することとな
り、半導体の高集積化や微小化が進む現在においては好
ましくない。

【０００９】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、ヒューズの間隔を広く確保することなく、レーザ
照射による切断の成功率を向上させることができる半導
体装置及びそれに用いるヒューズ構造並びにその製造方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、不良回路を冗長回路に切り替えるためのヒューズ配
線を含む半導体装置であって、前記ヒューズ配線を形成
する上層配線と、前記上層配線よりも下層に前記ヒュー
ズ配線として形成される異層の配線と、前記上層配線と
前記異層の配線との間に形成される少なくとも１枚以上
の層間絶縁膜とを備えている。

【００１１】本発明によるヒューズ構造は、不良回路を
冗長回路に切り替えるためのヒューズ配線を含む半導体
装置のヒューズ構造であって、前記ヒューズ配線を形成
する上層配線と、前記上層配線よりも下層に前記ヒュー
ズ配線として形成される異層の配線と、前記上層配線と
前記異層の配線との間に形成される少なくとも１枚以上
の層間絶縁膜とから構成している。

【００１２】本発明による半導体装置の製造方法は、不
良回路を冗長回路に切り替えるためのヒューズ配線を含
む半導体装置の製造方法であって、層間絶縁膜上に第１
の配線層を前記ヒューズ配線として形成する第１の工程
と、前記第１の配線層上に前記層間絶縁膜を少なくとも
１枚以上形成する第２の工程と、その少なくとも１枚以
上形成された層間絶縁膜上に第２の配線層を前記ヒュー
ズ配線として形成する第３の工程とを備えている。

【００１３】すなわち、本発明の半導体装置は、半導体
基板上に形成された下層配線と、その下層配線上に層間
絶縁膜を介して下層配線の一部と重畳する領域をもつよ
うに形成された上層配線とを導体部で電気的に接続する
ような立体構造を持ち、上層配線による不良回路を冗長
回路に切り替えるためのヒューズを含む半導体装置にお
いて、隣り合うヒューズ配線を、上層配線と、上層配線
との間に少なくとも１つ以上の層間絶縁膜を介して形成
される異層の配線とから形成している。

【００１４】これによって、ヒューズの間隔を小さくす
ることが可能となり、ヒューズに有する面積を小さくす
ることが可能となるので、ヒューズの間隔を広く確保す
ることなく、レーザ照射による切断の成功率を向上させ
ることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例
による半導体装置の平面図であり、図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。図１において、本
発明の一実施例による半導体装置では不良回路を冗長回
路に切り替えるためのヒューズ配線が上層配線２と、上
層配線２との間に１枚の層間絶縁膜４を介して形成され
る異層の配線３とによって形成されている。また、本発
明の一実施例による半導体装置にはヒューズ配線に対し
て切断用のレーザ光を照射するためのヒューズ開口部１
が設けられている。

【００１６】この場合、上層配線２と異層の配線３とは
隣り合うように形成されており、異層の配線３は隣り合
う上層配線２との間に層間絶縁膜４を挟んで形成されて
いる。つまり、ヒューズ開口部１から見ると、ヒューズ
配線としては上層配線２と異層の配線３とが交互に並ん
でいることになる。

【００１７】上記の半導体装置を製造する場合、まず異
層の配線３を層間絶縁膜４上に形成し、その異層の配線
３の上に１枚の層間絶縁膜４を形成してから上層配線２
を形成し、上層配線２上にヒューズ開口部１を形成する
ことになる。

【００１８】図２（ａ）は本発明の一実施例による切断
前のヒューズを有する半導体装置の平面図であり、図２
（ｂ）は図２（ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。図２
において、半導体基板（図示せず）上に形成された素子
（図示せず）や配線層（図示せず）等の上に下層配線６
と１枚の層間絶縁膜４を有する上層配線５とが形成され
ている。

【００１９】この場合、上記構成の半導体装置において
はヒューズ開口部１から上層配線５または下層配線６の
レーザ照射焦点８にレーザの照準を合わせてレーザ照射
を行い、上層配線５または下層配線６を切断することで
ヒューズを切り替えている。

【００２０】図３（ａ）は図２に示すレーザ照射焦点８
にレーザを照射して切断した後の半導体装置の平面図で
あり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣＣ線に沿う断面図で
ある。図３において、隣接するヒューズ配線、つまり上
層配線５と下層配線６とは間に１枚の層間絶縁膜４が挟
まれているため、１枚の層間絶縁膜４が壁の役割を果た
し、レーザを照射しても同じ層の配線が隣接して配置さ
れている場合（図９及び図１０）よりも、隣接する配線
（上層配線５及び下層配線６）への影響が少ない。

【００２１】したがって、レーザ照射を強くすることが
でき、切断の対象である配線（上層配線５または下層配
線６）を層間絶縁膜４上に残すことなく、完全に切断す
ることができる。

【００２２】また、レーザ照射を強くしても層間絶縁膜
４が防御壁の役割を果たすため、切断後の配線（上層配
線５または下層配線６）の飛散も最小限に押さえられ、
隣接する配線（上層配線５及び下層配線６）と電気的に
接続されてしまうこともない。

【００２３】したがって、同じ層の配線が隣接して配置
されている場合（図１１及び図１２）よりも、ヒューズ
配線の間隔（上層配線５と下層配線６との間隔）を狭く
することが可能となり、ヒューズに要する面積も小さく
なる。

【００２４】図４（ａ）は本発明の他の実施例による半
導体装置の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ
Ｄ線に沿う断面図である。図４において、本発明の他の
実施例による半導体装置では不良回路を冗長回路に切り
替えるためのヒューズ配線が上層配線２と、上層配線２
との間に２枚の層間絶縁膜４を介して形成される異層の
配線３とによって形成されている。また、本発明の他の
実施例による半導体装置にはヒューズ配線に対して切断
用のレーザ光を照射するためのヒューズ開口部１が設け
られている。

【００２５】この場合、上層配線２と異層の配線３とは
隣り合うように形成されており、異層の配線３は隣り合
う上層配線２との間に２枚の層間絶縁膜４を挟んで形成
されている。つまり、ヒューズ開口部１から見ると、ヒ
ューズ配線としては上層配線２と異層の配線３とが交互
に並んでいることになる。

【００２６】上記の半導体装置を製造する場合、まず異
層の配線３を層間絶縁膜４上に形成し、その異層の配線
３の上に２枚の層間絶縁膜４を形成してから上層配線２
を形成し、上層配線２上にヒューズ開口部１を形成する
ことになる。

【００２７】図５（ａ）は本発明の他の実施例による切
断前のヒューズを有する半導体装置の平面図であり、図
５（ｂ）は図５（ａ）のＥＥ線に沿う断面図である。図
５において、半導体基板（図示せず）上に形成された素
子（図示せず）や配線層（図示せず）等の上に下層配線
６と２枚の層間絶縁膜４を有する上層配線５とが形成さ
れている。

【００２８】この場合、上記構成の半導体装置において
はヒューズ開口部１から上層配線５または下層配線６の
レーザ照射焦点８にレーザの照準を合わせてレーザ照射
を行い、上層配線５または下層配線６を切断することで
ヒューズを切り替えている。

【００２９】図６（ａ）は図５に示すレーザ照射焦点８
にレーザを照射して切断した後の半導体装置の平面図で
あり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＦＦ線に沿う断面図で
ある。図６において、隣接するヒューズ配線、つまり上
層配線５と下層配線６とは間に２枚の層間絶縁膜４が挟
まれているため、２枚の層間絶縁膜４が壁の役割を果た
し、レーザを照射しても同じ層の配線が隣接して配置さ
れている場合（図９及び図１０）よりも、隣接する配線
（上層配線５及び下層配線６）への影響が少ない。

【００３０】したがって、レーザ照射を強くすることが
でき、切断の対象である配線（上層配線５または下層配
線６）を層間絶縁膜４上に残すことなく、完全に切断す
ることができる。

【００３１】また、レーザ照射を強くしても２枚の層間
絶縁膜４が防御壁の役割を果たすため、切断後の配線
（上層配線５または下層配線６）の飛散も最小限に押さ
えられ、隣接する配線（上層配線５及び下層配線６）と
電気的に接続されてしまうこともない。この場合、本発
明の他の実施例では２枚の層間絶縁膜４を防御壁として
いるので、本発明の一実施例よりもこれらの効果が得や
すくなる。

【００３２】したがって、同じ層の配線が隣接して配置
されている場合（図１１及び図１２）よりも、ヒューズ
配線の間隔（上層配線５と下層配線６との間隔）を狭く
することが可能となり、ヒューズに要する面積も小さく
なる。

【００３３】このように、隣り合うヒューズ配線、つま
り上層配線２と異層の配線３との間、または上層配線５
と下層配線６との間に１枚以上の層間絶縁膜４を挟むこ
とによって、ヒューズの間隔を小さくすることができ、
ヒューズに有する面積を小さくすることができるので、
ヒューズの間隔を広く確保することなく、レーザ照射に
よる切断の成功率を向上させることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
良回路を冗長回路に切り替えるためのヒューズ配線を含
む半導体装置において、ヒューズ配線を、上層配線と、
上層配線よりも下層に１枚以上の層間絶縁膜を介して形
成された異層の配線とから構成することによって、ヒュ
ーズの間隔を広く確保することなく、レーザ照射による
切断の成功率を向上させることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例による半導体装置の
平面図、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線に沿う断面図である。

【図２】（ａ）は本発明の一実施例による切断前のヒュ
ーズを有する半導体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ
Ｂ線に沿う断面図である。

【図３】（ａ）は図２に示すレーザ照射焦点にレーザを
照射して切断した後の半導体装置の平面図、（ｂ）は
（ａ）のＣＣ線に沿う断面図である。

【図４】（ａ）は本発明の他の実施例による半導体装置
の平面図、（ｂ）は（ａ）のＤＤ線に沿う断面図であ
る。

【図５】（ａ）は本発明の他の実施例による切断前のヒ
ューズを有する半導体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）の
ＥＥ線に沿う断面図である。

【図６】（ａ）は図５に示すレーザ照射焦点にレーザを
照射して切断した後の半導体装置の平面図、（ｂ）は
（ａ）のＦＦ線に沿う断面図である。

【図７】従来例による切断前のヒューズを有する半導体
装置の平面図である。

【図８】従来例によるヒューズ切断後の半導体装置の平
面図である。

【図９】（ａ）は従来例による切断前のヒューズを有す
る半導体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＧＧ線に沿う
断面図である。

【図１０】（ａ）は従来例によるヒューズ切断後の半導
体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＨＨ線に沿う断面図
である。

【図１１】（ａ）は従来例によるヒューズ切断後の半導
体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ線に沿う断面図
である。

【図１２】（ａ）は従来例によるヒューズ切断後の半導
体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＪＪ線に沿う断面図
である。

【符号の説明】

１ヒューズ開口部２，５上層配線３異層の配線４層間絶縁膜６下層配線８レーザ照射焦点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不良回路を冗長回路に切り替えるための
ヒューズ配線を含む半導体装置であって、前記ヒューズ
配線を形成する上層配線と、前記上層配線よりも下層に
前記ヒューズ配線として形成される異層の配線と、前記
上層配線と前記異層の配線との間に形成される少なくと
も１枚以上の層間絶縁膜とを有することを特徴とする半
導体装置。
【請求項２】前記ヒューズ配線は、前記上層配線と前
記異層の配線とが交互に並ぶように形成されたことを特
徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】前記ヒューズ配線に対して切断用のレー
ザ光を照射するためのヒューズ開口部を含み、前記ヒュ
ーズ開口部側から見た時に前記上層配線と前記異層の配
線とが交互に並ぶように形成されたことを特徴とする請
求項１記載の半導体装置。
【請求項４】不良回路を冗長回路に切り替えるための
ヒューズ配線を含む半導体装置のヒューズ構造であっ
て、前記ヒューズ配線を形成する上層配線と、前記上層
配線よりも下層に前記ヒューズ配線として形成される異
層の配線と、前記上層配線と前記異層の配線との間に形
成される少なくとも１枚以上の層間絶縁膜とから構成し
たことを特徴とするヒューズ構造。
【請求項５】前記ヒューズ配線は、前記上層配線と前
記異層の配線とが交互に並ぶように形成されたことを特
徴とする請求項４記載のヒューズ構造。
【請求項６】前記ヒューズ配線に対して切断用のレー
ザ光を照射するためのヒューズ開口部を含み、前記ヒュ
ーズ開口部側から見た時に前記上層配線と前記異層の配
線とが交互に並ぶように形成されたことを特徴とする請
求項４記載のヒューズ構造。
【請求項７】不良回路を冗長回路に切り替えるための
ヒューズ配線を含む半導体装置の製造方法であって、層
間絶縁膜上に第１の配線層を前記ヒューズ配線として形
成する第１の工程と、前記第１の配線層上に前記層間絶
縁膜を少なくとも１枚以上形成する第２の工程と、その
少なくとも１枚以上形成された層間絶縁膜上に第２の配
線層を前記ヒューズ配線として形成する第３の工程とを
有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記第１及び前記第３の工程において、
前記第１及び第２の配線層が交互に並ぶように形成する
ようにしたことを特徴とする請求項７記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項９】前記ヒューズ配線に対して切断用のレー
ザ光を照射するためのヒューズ開口部を形成する第４の
工程を含み、前記第１及び前記第３の工程において、前
記ヒューズ開口部側から見た時に前記第１及び第２の配
線層が交互に並ぶように形成するようにしたことを特徴
とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。