JP2001135792A

JP2001135792A - レーザートリミング処理を施す半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2001135792A
Application number: JP31147799A
Authority: JP
Inventors: Norio Kitagawa; 規男喜多川; Kazutaka Ishida; 一孝石田; Moriie Iwai; 盛家岩井; Yoji Okada; 庸二岡田; Akira Washino; 晃鷲野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒューズ素子上の層間絶縁膜の残膜厚の制御
性を向上させる。【解決手段】フィールド酸化膜１、ヒューズ素子３、
層間絶縁膜５、第１メタル配線７及び層間絶縁膜９を順
次形成する（Ａ）。ヒューズ素子３上に開口部１１ａ及
びメタル配線９上に開口部１１ｂをもつフォトレジスト
パターン１１をマスクにしてエッチング処理を施し、層
間絶縁膜９にトリミング窓開口部９ａとスルーホール９
ｂを同時に形成する（Ｂ）。第２メタル配線１３並びに
保護膜としてのシリコン酸化膜１５及びシリコン窒化膜
１７を形成した後、ヒューズ素子３上に開口部１９ａ及
びメタル配線１３上に開口部１９ｂをもつフォトレジス
トパターン１９を形成し（Ｃ）、それをマスクにしてエ
ッチング処理を施し、トリミング窓開口部９ａ，１５
ａ，１７ａとボンディングパッド開口部１５ｂ，１７ｂ
を同時に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板上に絶
縁膜を介してヒューズ素子を形成し、そのヒューズ素子
上に多層配線用の少なくとも１層の層間絶縁膜を形成
し、最上層の層間絶縁膜上に保護膜を形成した後、ヒュ
ーズ素子上に周囲よりも絶縁膜の膜厚を薄くして形成さ
れたレーザートリミング用のトリミング窓開口部を介し
て、ヒューズ素子にレーザートリミング処理を施して溶
断することにより半導体基板上に形成した抵抗値を設定
する半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、従来のレーザートリミング処理
を施す半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
ここでは２層メタル配線構造を備えた半導体装置を例に
示す。（Ａ）半導体基板上に形成されたフィールド酸化膜１上
に、ポリシリコンからなるヒューズ素子３を形成した
後、半導体基板上に、ポリシリコン−メタル間層間絶縁
膜（最下層の層間絶縁膜）５としてのＢＰＳＧ膜を堆積
する。次に、層間絶縁膜５上に、１層目の第１メタル配
線７をパターニングして形成した後、メタル間層間絶縁
膜９を形成する。

【０００３】（Ｂ）層間絶縁膜９上に、スルーホール形
成用のフォトレジストパターン１０を形成する。フォト
レジストパターン１０には、メタル配線９上のスルーホ
ール形成領域に開口部１０ｂが形成されている。フォト
レジストパターン１０をマスクに用いて層間絶縁膜９に
エッチング処理を施すことにより、スルーホール９ｂの
形成を行なう。

【０００４】（Ｃ）層間絶縁膜９上に、２層目の第２メ
タル配線１３をパターニングして形成した後、保護膜
（パッシベーション膜）の下層を構成するシリコン酸化
膜１４を堆積し、さらにその上に保護膜の上層を構成す
るシリコン窒化膜１６を堆積する。シリコン窒化膜１６
上に、ボンディングパッド開口部形成用のフォトレジス
トパターン１８を形成する。フォトレジストパターン１
８には、ヒューズ素子３上のトリミング窓形成領域に開
口部１８ａ、及びメタル配線１３上のボンディングパッ
ド形成領域に開口部１８ｂが形成されている。

【０００５】（Ｄ）フォトレジストパターン１８をマス
クに用いてシリコン窒化膜１６、シリコン酸化膜１４及
び層間絶縁膜９にエッチング処理を施し、トリミング窓
開口部９ａ，１４ａ，１６ａとボンディングパッド開口
部１４ｂ，１６ｂを同時に形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１に示すように、従
来技術ではレーザートリミング処理用のトリミング窓開
口部９ａ，１４ａ，１６ａをボンディングパッド開口部
１４ｂ，１６ｂと同時に形成しているが、この時以下の
点を留意する必要がある。すなわち適正なレーザー強度
でヒューズ素子３を溶断するために、オーバーエッチ量
を通常のボンディングパッド開口部のエッチング処理時
に比べて多くして、エッチング処理後のヒューズ素子３
上の層間絶縁膜５の残膜厚をある膜厚（上限）以下にす
る必要がある。

【０００７】また、逆にエッチング除去し過ぎることに
よってヒューズ素子３上の層間絶縁膜５がなくなり、ヒ
ューズ素子３が露出してしまうと、トリミング窓開口部
９ａ，１４ａ，１６ａからの水分の侵入によってヒュー
ズ素子３が腐食し、信頼性不良を起こしかねないという
問題が生じるので、ヒューズ素子３上の層間絶縁膜５の
残膜厚をある膜厚（下限）以上にする必要がある。すな
わち、ヒューズ素子３上の層間絶縁膜５の残膜厚はある
適正な範囲（上下限）で残すことが製品の品質において
重要な課題となっている。

【０００８】しかしながら図１に示す従来技術では、ト
リミング窓開口部９ａ，１４ａ，１６ａは、層間絶縁膜
５，９、保護膜を構成するシリコン酸化膜１４及びシリ
コン窒化膜１６を合せた厚い絶縁膜を一回でエッチング
除去するため合計のエッチング量が多くなるのでエッチ
ング除去の均一性が大きくばらつく。さらに、ダイシン
グラインの絶縁膜をボンディングパッド開口部の形成と
同時にエッチング除去する場合、製品のチップサイズに
よってダイシングラインの面積比率が変わるためエッチ
ングレートに変動を及ぼすことよってもエッチング除去
の均一性がばらつく。エッチング除去の均一性がばらつ
くと、ヒューズ素子３上の層間絶縁膜５の残膜厚の制御
が困難になるという問題があった。

【０００９】また、例えば２層メタル配線構造を備えた
半導体装置であって、かつ第２メタル配線上に窒化チタ
ニウム膜などの反射防止膜が堆積されている場合、ボン
ディングパッド開口部のエッチングは反射防止膜を完全
に除去するためにオーバーエッチ量が数１００％のエッ
チング処理を施す必要がある。そのため、図１に示す従
来技術と同様に、トリミング窓開口部とボンディングパ
ッド開口部とを同じフォトレジストパターンをマスクに
して同時にエッチング除去すると、ヒューズ素子上の層
間絶縁膜は完全になくなってしまう。このような不具合
を回避するために、従来技術ではボンディングパッド開
口部とトリミング窓開口部を異なるフォトレジストパタ
ーンを用いた別々のエッチング処理に分けて形成する
が、ここでも、上述の理由によりトリミング窓開口部を
形成するときのエッチング除去の均一性がばらつき、ヒ
ューズ素子３上の層間絶縁膜５の残膜厚の制御が困難に
なるという問題があった。

【００１０】そこで本発明は、ヒューズ素子にレーザー
トリミング処理を施す半導体装置の製造方法において、
ヒューズ素子上の層間絶縁膜の残膜厚の制御性を向上さ
せることを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に絶縁膜を介してヒューズ素子を形成し、そのヒューズ
素子上に多層配線用の少なくとも１層の層間絶縁膜を形
成し、最上層の層間絶縁膜上に保護膜を形成した後、ヒ
ューズ素子上に周囲よりも絶縁膜の膜厚を薄くして形成
されたレーザートリミング用のトリミング窓開口部を介
して、ヒューズ素子にレーザートリミング処理を施す半
導体装置の製造方法であって、ヒューズ素子上に最下層
の層間絶縁膜を形成した後、ヒューズ素子上に新たな層
間絶縁膜が形成されるごとに、ヒューズ素子上の新たな
層間絶縁膜に開口部を形成する。

【００１２】ヒューズ素子上に最下層の層間絶縁膜を形
成した後、ヒューズ素子上に新たな層間絶縁膜が形成さ
れるごとに、ヒューズ素子上の新たな層間絶縁膜に開口
部を形成するので、保護膜に対するエッチング処理時に
おけるヒューズ素子上の層間絶縁膜のエッチング除去量
が少なくなる。すなわち、トリミング窓開口部の形成に
おいて、ヒューズ素子上の層間絶縁膜のエッチング除去
を複数回に分けることによって、最下層の層間絶縁膜の
残膜厚を所定の範囲に制御することが容易となる。ま
た、メタル配線上に反射防止膜が堆積されている場合
は、反射防止膜をエッチング除去するために多大なオー
バーエッチ量を必要とするボンディングパッド開口部と
は別工程で、トリミング窓開口部のエッチング処理を行
なうようにすればよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】ヒューズ素子上の新たな層間絶縁
膜への開口部の形成は、新たな層間絶縁膜への配線接続
用のスルーホールの形成と同時に行なうことが好まし
い。その結果、工程数を増加させることなく、ヒューズ
素子上の新たな層間絶縁膜への開口部の形成を行なうこ
とができる。もちろん、別のマスクを用いて別工程とし
て行なってもよい。

【００１４】

【実施例】図２は、一実施例としてのレーザートリミン
グ処理を施す半導体装置の製造方法を示す工程断面図で
ある。ここでは２層メタル配線構造を備えた半導体装置
を例に示す。ただし、本発明はこの実施例に限定される
ものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要
旨の範囲内で種々の変更が可能である。

【００１５】（Ａ）半導体基板上に形成されたフィール
ド酸化膜１上に、ポリシリコンからなるヒューズ素子３
を形成した後、半導体基板上に、ポリシリコン−メタル
間層間絶縁膜５として例えば膜厚６００〜８００ｎｍ程
度のＢＰＳＧ膜を堆積し、層間絶縁膜５の平坦化のため
にリフロー処理を行なう。次に、層間絶縁膜５上に、１
層目の第１メタル配線７をパターニングして形成した
後、メタル間層間絶縁膜９を形成する。この場合、例え
ばＴＥＯＳ膜を用いてＳＯＧコート／エッチバックプロ
セスを適用することにより、層間絶縁膜９の平坦化処理
を施しておく。平坦化処理後の層間絶縁膜９の膜厚は例
えば６００〜１０００ｎｍ程度である。

【００１６】（Ｂ）層間絶縁膜９上に、スルーホール形
成用のフォトレジストパターン１１を形成する。フォト
レジストパターン１１形成用の写真製版マスクは、スル
ーホールとトリミング窓開口部の両方を開口するための
パターンとなっており、フォトレジストパターン１１に
は、ヒューズ素子３上のトリミング窓形成領域に開口部
１１ａ、及びメタル配線９上のスルーホール形成領域に
開口部１１ｂが形成される。フォトレジストパターン１
１をマスクに用いて層間絶縁膜９にエッチング処理を施
すことにより、トリミング窓開口部９ａとスルーホール
９ｂを同時に形成する。このエッチング処理では例えば
オーバーエッチ量が３０％程度で行なうので、エッチン
グ完了時でのヒューズ素子３上の層間絶縁膜５の膜厚は
少なくとも３００ｎｍは残る。

【００１７】（Ｃ）層間絶縁膜９上に、２層目の第２メ
タル配線１３をパターニングして形成した後、保護膜の
下層を構成するシリコン酸化膜１５を堆積し、さらにそ
の上に保護膜の上層を構成するシリコン窒化膜１７を堆
積する。シリコン酸化膜１５の膜厚は例えば２００〜４
００ｎｍであり、シリコン窒化膜１７の膜厚は例えば７
００〜１０００ｎｍである。シリコン酸化膜１５として
は例えばＰＳＧ膜やＴＥＯＳ膜などを用いることができ
る。シリコン窒化膜１７上に、ボンディングパッド開口
部形成用のフォトレジストパターン１９を形成する。フ
ォトレジストパターン１９形成用の写真製版マスクは、
ボンディングパッド開口部とトリミング窓開口部の両方
を開口するためのパターンとなっており、フォトレジス
トパターン１９には、ヒューズ素子３上のトリミング窓
形成領域に開口部１９ａ、及びメタル配線１３上のボン
ディングパッド開口部形成領域に開口部１９ｂが形成さ
れる。

【００１８】（Ｄ）フォトレジストパターン１９をマス
クに用いてシリコン窒化膜１７及びシリコン酸化膜１５
にエッチング処理を施すことにより、トリミング窓開口
部９ａ，１５ａ，１７ａとボンディングパッド開口部１
５ｂ，１７ｂを同時に形成する。このときのエッチング
処理では、まずシリコン窒化膜１９だけをエッチング除
去し、次に別のエッチング条件にてシリコン酸化膜１７
をエッチング除去するといった２回に分けたエッチング
処理を施す。シリコン酸化膜１５のエッチング処理では
例えばオーバーエッチ量が５０％程度で行なうので、ヒ
ューズ素子３上の層間絶縁膜５がこのオーバーエッチで
膜減りしたとしても最終的にその残膜厚は少なくとも１
５０ｎｍは残る。

【００１９】本発明者らは、ヒューズ素子３上の層間絶
縁膜５の膜厚の下限が３０ｎｍであっても水分によるヒ
ューズ素子３の腐食がないことを確認しており、ヒュー
ズ素子３上の層間絶縁膜５の最終残膜厚が１５０ｎｍで
あることはトリミング窓開口部９ａ，１５ａ，１７ａか
らの水分侵入に対して十分なマージンがあるといえる。
またヒューズ素子３上の層間絶縁膜５の膜厚の上限に対
しても８００ｎｍ以下であれば製品の電気特性に影響を
及ぼすことなくヒューズ素子３を溶断できることを確認
しておりマージンは十分である。

【００２０】また、メタル配線上に反射防止膜が堆積さ
れている場合は、ボンディングパッド開口部とは別工程
で、トリミング窓開口部のエッチング処理を行なうよう
にすれば、ヒューズ素子上の層間絶縁膜の最終残膜厚を
上述の実施例と同様に制御可能であることは容易に理解
できる。また、反射防止膜がない場合に、ボンディング
パッド開口部とは別工程で、トリミング窓開口部のエッ
チング処理を行なっても、ヒューズ素子上の層間絶縁膜
の最終残膜厚を上述の実施例と同様に容易に制御でき
る。

【００２１】この実施例におけるエッチング処理は、ウ
ェットエッチング処理でもよいし、ドライエッチング処
理でもよい。また、この実施例では２層メタル配線構造
を備えた半導体装置の製造方法を示しているが、本発明
はこれに限定されるものではなく、３層以上の多層配線
構造を備えた半導体装置の製造方法にも適用することが
できる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１，３のレーザートリミング処理
を施す半導体装置の製造方法においては、ヒューズ素子
上に最下層の層間絶縁膜を形成した後、ヒューズ素子上
に新たな層間絶縁膜が形成されるごとに、ヒューズ素子
上の新たな層間絶縁膜に開口部を形成するようにしてい
るので、保護膜のエッチング処理時におけるヒューズ素
子上の層間絶縁膜のエッチング除去量が少なくなり、ヒ
ューズ素子上の層間絶縁膜の残膜厚の制御性を向上させ
ることができ、ひいていは製品の電気特性及び信頼性上
の品質を保つことができる。

【００２３】請求項２のレーザートリミング処理を施す
半導体装置の製造方法においては、ヒューズ素子上の新
たな層間絶縁膜への開口部の形成は、新たな層間絶縁膜
への配線接続用のスルーホールの形成と同時に行なうよ
うにしているので、工程数を増加させることなく、ヒュ
ーズ素子上の新たな層間絶縁膜への開口部の形成を行な
うことができる。

【００２４】請求項４のレーザートリミング処理を施す
半導体装置の製造方法においては、反射防止膜がある場
合、ヒューズ素子上の新たな層間絶縁膜への開口部の形
成は、新たな層間絶縁膜への配線接続用のスルーホール
の形成とは別工程で行なうようにしたので、ヒューズ素
子上の層間絶縁膜の残膜厚の制御性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のレーザートリミング処理を施す半導体
装置の製造方法を示す工程断面図である。

【図２】一実施例としてのレーザートリミング処理を
施す半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

【符号の説明】

１フィールド酸化膜３ヒューズ素子５最下層の層間絶縁膜７，１３メタル配線９層間絶縁膜９ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａトリミン
グ窓開口部９ｂスルーホール１０，１１，１８，１９フォトレジストパターン１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ，１７ｂボンディングパ
ッド開口部１４，１６保護膜用のシリコン酸化膜１５，１７保護膜用のシリコン窒化膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩井盛家東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者岡田庸二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者鷲野晃東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 5F038 AV02 AV15 EZ15 EZ20 5F064 FF27 FF34 FF42 GG03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に絶縁膜を介してヒューズ
素子を形成し、そのヒューズ素子上に多層配線用の少な
くとも１層の層間絶縁膜を形成し、最上層の層間絶縁膜
上に保護膜を形成した後、ヒューズ素子上に周囲よりも
絶縁膜の膜厚を薄くして形成されたレーザートリミング
用のトリミング窓開口部を介して、ヒューズ素子にレー
ザートリミング処理を施す半導体装置の製造方法におい
て、前記ヒューズ素子上に最下層の層間絶縁膜を形成した
後、前記ヒューズ素子上に新たな層間絶縁膜が形成され
るごとに、前記ヒューズ素子上の前記新たな層間絶縁膜
に開口部を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２】前記ヒューズ素子上の新たな層間絶縁膜
への開口部の形成は、前記新たな層間絶縁膜への配線接
続用のスルーホールの形成と同時に行なう請求項１に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記ヒューズ素子上の新たな層間絶縁膜
への開口部の形成は、前記新たな層間絶縁膜への配線接
続用のスルーホールの形成とは別工程で行なう請求項１
に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】反射防止膜がある場合、前記ヒューズ素
子上の新たな層間絶縁膜への開口部の形成は、前記新た
な層間絶縁膜への配線接続用のスルーホールの形成とは
別工程で行なう請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。