JP2001257264A - 半導体装置の製造方法、半導体製造装置及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の冗長回路を選択するためのヒュ
ーズ切断において、最適なレーザ出力で切断することが
できる半導体装置の製造方法、この方法に用いられる半
導体製造装置及び半導体装置を提供する。 【解決手段】 半導体装置の冗長回路を選択するための
ヒューズ切断において、ヒューズ上の絶縁膜の膜厚を測
定（１７ｂ）し、その測定結果に基づいて最適なレーザ
出力を設定し、この設定値に基づいたレーザビーム１８
を出力してヒューズ１４を切断する（１７ａ）。最適な
ヒューズ切断が可能になり製品不良を低減できる。この
切断方法は半導体基板上に配線に接続されたヒューズを
形成し、ヒューズを切断するためのレーザ出力装置及び
ヒューズを被覆している絶縁膜の膜厚を測定するための
膜厚測定装置を備えたヒューズ切断装置を用いてヒュー
ズを切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の冗長
回路を選択するためのヒューズ切断方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置に組み込まれている半導体素
子が微細化され、１つの半導体チップの中に含まれる素
子数が巨大化するにつれて、欠陥密度の水準も向上する
が、開発段階や量産の初期においては低い歩留まりが問
題になっている。この問題を解決するために、冗長回路
技術が提案され、実用化されてきた。ここでは、特にメ
モリ素子おいて製造工程中に作られる欠陥を救済する冗
長回路につて説明する。メモリ配列中に欠陥の行又は列
あるいはメモリセルが存在した場合に、スペアの行や列
を何本か用意しておき、欠陥部分に相当するアドレス信
号が入った時に、代わりにスペアの行や列を選択するよ
うに構成することによって欠陥を含みながら良品として
扱うことができる。冗長回路を導入することによって、
チップ面積は増大するが、歩留まり改善率が高くなる。
こうした冗長回路を実現する上で、各チップによってラ
ンダムに発生する欠陥箇所に対応するアドレスをスペア
部分に割り付ける１種のプログラミングの手段の選択が
重要になる。この手段はいろいろあるが、冗長回路のた
めのチップ面積の増加が小さく、加工上のマージンが大
きいレーザによるヒューズ切断が最も多く用いられてい
る。半導体装置におけるヒューズは、このようなところ
に用いることが多い。

【０００３】従来技術におけるヒューズを有する半導体
素子はこのヒューズ本体の素材が多結晶シリコンである
ことが多いが、近年になって多結晶シリコンではシリコ
ン半導体基板とのコンタクト部におけるコンタクト抵抗
が大きくなるので、抵抗の低い導電性金属であるアルミ
ニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）などを用いること
が多くなってきている。形状的には一本の棒状のものや
切断部のみを細幅にする形状が多い。また、切断する方
法としては、レーザビームを照射し切断する方法が一般
的である。ヒューズは半導体基板に形成されている個別
半導体素子や集積回路を構成する半導体素子を他の回路
から適宜切り離すために半導体基板の適当な位置に配置
される。そして、これを形成するには、通常、半導体装
置を製造する工程数を少なくするために出来る限り他の
工程に合わせてヒューズを形成する。

【０００４】図１３は、従来の半導体装置のヒューズ切
断方法を説明する半導体基板の断面図である。シリコン
などの半導体基板１００には半導体素子（図示しない）
が形成されている。半導体基板１００上にはシリコン酸
化膜などからなる第１の層間絶縁膜１０１ａが形成され
ており、その表面には半導体素子間を接続するアルミニ
ウム、銅などの配線１０２が埋め込み形成されている。
第１の層間絶縁膜１０１ａ及び配線１０２の上には第２
の層間絶縁膜１０１ｂが形成され、その上に、アルミニ
ウム、銅などからなるヒューズ１０４が形成されてい
る。ヒューズ１０４と配線１０２とは、層間絶縁膜１０
１ｂに形成されたコンタクト孔に埋め込まれたタングス
テンなどからなるプラグ配線１０３を介して電気的に接
続されている。配線１０２、プラグ配線１０３及びヒュ
ーズ１０４は、前述のようにアルミニウム、銅あるいは
タングステンなどの通常の導電材料を使用することがで
きるが、すべて同じ材料を用いることも可能である。層
間絶縁膜１０１ｂの上にはヒューズ１０４を被覆するよ
うに第３の層間絶縁膜１０１ｃが形成されている。層間
絶縁膜１０１ｃの上には配線１０２などと電気的に接続
され、アルミニウムなどからなる電極パッド１０５がパ
ターン形成されている。

【０００５】層間絶縁膜１０１ｃの上にはシリコン窒化
膜などからなる絶縁保護膜１０６が形成されている。電
極パッド１０５の中心部分は、この絶縁保護膜１０６か
ら露出するようにエッチング除去されている。このよう
にして形成された半導体装置は、テスト結果によりヒュ
ーズ切断を行って組立工程に進み製品として完成され
る。ヒューズ切断には半導体レーザなどのレーザ装置１
０７から発せられるレーザビームが用いられる。レーザ
照射は、層間絶縁膜１０１ｃ及び絶縁保護膜１０６を介
して行われるが、ヒューズが形成された領域あるいはヒ
ューズ及びその近傍の絶縁保護膜１０６の全部及び層間
絶縁膜１０１ｃの一部をエッチング除去して絶縁層の厚
さを減少させてヒューズ切断処理をい易くすることもあ
る。このエッチング処理は、電極パッド１０５を露出さ
せるべく絶縁保護膜１０６をエッチング除去する時に合
わせても良い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、半導体
装置の冗長回路を選択するためにヒューズをヒューズ切
断する場合には、半導体装置を構成する半導体基板等に
ダメージを与えずに適切に切断できるようにレーザ出力
を最適化している。しかし、ウェーハ内において、層間
絶縁膜は平坦化されており、したがってヒューズ上の層
間絶縁膜の膜厚は均一ではない。そのため、図１４
（ａ）に示すように、絶縁膜が厚くなってしまったヒュ
ーズではパワー不足で適切な切断ができずに冗長回路を
選択できない不良が発生する。また、図１４（ｂ）に示
すように、絶縁膜が薄くなった場合にはパワー過剰によ
り半導体基板等にダメージが生じてしまうという問題が
あった。このような問題は、ヒューズが形成された領域
上の絶縁保護膜を除去し、層間絶縁膜を一部薄くして形
成したヒューズ窓を有する構造の場合にも厚さの不均一
性の問題は残る。本発明は、このような事情によりなさ
れたものであり、半導体装置の冗長回路を選択するため
のヒューズ切断において、最適なレーザ出力で切断する
ことができる半導体装置の製造方法、この方法に用いら
れる半導体製造装置及び半導体装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解決するために、半導体装置の冗長回路を選択する
ためのヒューズ切断において、ヒューズ上の絶縁膜の膜
厚を測定し、その測定結果に基づいて最適なレーザ出力
を設定し、この設定値に基づいたレーザビームを出力す
ることを特徴としている。ヒューズ上の層間絶縁膜の膜
厚を測定し、適切なレーザ出力を設定することにより、
最適なヒューズ切断が可能になり製品不良を低減させる
ことができる。本発明の半導体装置の製造方法は、半導
体基板上に配線に接続された少なくとも１つのヒューズ
を形成する工程と、前記ヒューズを切断するためのレー
ザ出力装置及び前記ヒューズを被覆している絶縁膜の膜
厚を測定するための膜厚測定装置を備えたヒューズ切断
装置を用いて前記ヒューズを切断する工程とを具備した
ことを特徴としている。

【０００８】前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装置
により前記絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基づ
いて最適レーザ出力を設定し、この設定された最適レー
ザ出力をヒューズ切断時に出力するようにしても良い。
前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装置により前記ヒ
ューズ中の所定のヒューズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、
この測定結果に基づいて最適レーザ出力を設定し、この
設定された最適レーザ出力をヒューズ切断時に出力する
ようにしても良い。ヒューズ切断箇所を限定することに
より、処理時間を短縮させることができる。前記レーザ
出力装置は、前記膜厚測定装置により前記ヒューズのそ
れぞれの上に被覆された絶縁膜の膜厚を測定し、これら
測定値の平均値を最適レーザ出力として設定し、この設
定された最適レーザ出力をヒューズ切断時に出力するよ
うにしても良い。ヒューズ切断の精度を維持しながら処
理時間を短縮できる。前記ヒューズの近傍にこれと同じ
配線層にモニタ用膜厚測定部を形成し、前記レーザ出力
装置は、前記膜厚測定装置によりこのモニタ用膜厚測定
部上の前記絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基づ
いて最適レーザ出力を設定し、この設定された最適レー
ザ出力をヒューズ切断時に出力するようにしても良い。
膜厚測定の精度を維持しながら処理時間を短縮できる。

【０００９】前記ヒューズの近傍にモニタ用膜厚測定部
を複数設定し、前記レーザ出力装置は、且つ前記膜厚測
定装置により前記モニタ用膜厚測定部上の前記絶縁膜の
膜厚を測定し、これらの測定値の平均値を最適レーザ出
力として設定し、この設定された最適レーザ出力をヒュ
ーズ切断時に出力するようにしても良い。膜厚測定を測
定し易い箇所で行うので測定処理が正確にでき半導体装
置の縮小化に対応することができる。本発明の半導体製
造装置は、半導体基板上に形成されたヒューズを切断す
るためのレーザ出力装置と、前記ヒューズを被覆してい
る絶縁膜の膜厚を測定するための膜厚測定装置とを具備
したことを特徴としている。前記レーザ出力装置は、前
記膜厚測定装置により前記絶縁膜の膜厚を測定し、この
測定結果に基づいて最適レーザ出力を設定し、この設定
された最適レーザ出力をヒューズ切断時に出力するよう
にしても良い。前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装
置により前記ヒューズ中の所定のヒューズ上の絶縁膜の
膜厚を測定し、この測定結果に基づいて最適レーザ出力
を設定し、この設定された最適レーザ出力をヒューズ切
断時に出力するようにしても良い。

【００１０】前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装置
により前記ヒューズのそれぞれの上に被覆された絶縁膜
の膜厚を測定し、これら測定値の平均値を最適レーザ出
力として設定し、この設定された最適レーザ出力をヒュ
ーズ切断時に出力するようにしても良い。前記レーザ出
力装置は、前記膜厚測定装置により前記ヒューズ近傍に
形成されたモニタ用膜厚測定部上の絶縁膜の膜厚を測定
し、この測定結果に基づいて最適レーザ出力を設定し、
この設定された最適レーザ出力をヒューズ切断時に出力
するようにしても良い。前記レーザ出力装置は、前記ヒ
ューズの近傍に形成された複数のモニタ用膜厚測定部上
の絶縁膜の膜厚を測定し、これらの測定値の平均値を最
適レーザ出力として設定し、この設定された最適レーザ
出力をヒューズ切断時に出力するようにしても良い。

【００１１】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体素子が形成された半導体ウェーハに配線に接続さ
れた少なくとも１つのヒューズを形成し、その後絶縁保
護膜を形成する工程と、前記半導体ウェーハをテストす
る工程と、前記テストの結果に基づいて、前記ヒューズ
の内の所定のヒューズを上記半導体製造装置によりヒュ
ーズ切断をする工程とを具備したことを特徴としてい
る。本発明の半導体装置は、半導体素子が形成された半
導体基板と、前記半導体基板上に形成された配線と、前
記配線に接続されたヒューズと、前記ヒューズと同じ配
線層に形成され、このヒューズ近傍に形成された前記配
線とは電気的に接続されていない少なくとも１つのダミ
ーヒューズと、前記ダミーヒューズを被覆するように形
成された絶縁膜とを具備し、前記ダミーヒューズ上の前
記絶縁膜は、前記ヒューズがヒューズ切断される時に膜
厚が測定されることを特徴としている。また、本発明の
半導体装置は、半導体素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された配線と、前記配線に接続
されたヒューズと、前記ヒューズを被覆するように形成
された絶縁膜とを具備し、前記ヒューズの内少なくとも
１つは幅広であり、この幅広のヒューズ上の前記絶縁膜
は、前記ヒューズがヒューズ切断される時に膜厚が測定
されることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。まず、図１乃至図４を参照して第１
の実施例を説明する。図１は、ヒューズ切断を実施する
半導体基板の断面図、図２は、この半導体基板を上から
みた絶縁膜の表示を略した平面図、図３は、ヒューズ上
の絶縁膜の膜厚と最適レーザ出力との関係を示す特性
図、図４は、レーザ切断装置の概略図である。シリコン
などの半導体基板１０には半導体素子（図示しない）が
形成されている。半導体基板１０上にはシリコン酸化膜
などからなる第１の層間絶縁膜１１ａが形成されてお
り、その表面には半導体素子間を接続するアルミニウ
ム、銅などの配線１２が埋め込み形成されている。第１
の層間絶縁膜１１ａ及び配線１２の上にはシリコン酸化
膜などからなる第２の層間絶縁膜１１ｂが形成され、そ
の上にアルミニウム、銅などからなる厚さ６００ｎｍ程
度のヒューズ１４が形成されている。ヒューズ１４と配
線１２とは、層間絶縁膜１１ｂに形成されたコンタクト
孔に埋め込まれたタングステンなどからなるプラグ配線
１３を介して電気的に接続されている。

【００１３】配線１２、プラグ配線１３及びヒューズ１
４は、前述のようにアルミニウム、銅あるいはタングス
テンなどの半導体技術で用いられる通常の導電材料を使
用することができるが、これらをすべて同じ材料を用い
ることも可能である。層間絶縁膜１１ｂの上にはヒュー
ズ１４を被覆するようにシリコン酸化膜などからなる第
３の層間絶縁膜１１ｃが形成されている。層間絶縁膜１
１ｃの上には配線１２などと電気的に接続され、アルミ
ニウムなどからなる電極パッド１５がパターン形成され
ている。層間絶縁膜１１ｃの上にはシリコン窒化膜など
からなる絶縁保護膜１６が形成されている。電極パッド
１５の中心部分は、この絶縁保護膜１６から露出するよ
うにエッチング除去されている。このようにして形成さ
れた半導体装置は、テスト結果によりヒューズ切断を行
って組立工程に進み製品として完成される。ヒューズ切
断には半導体レーザなどのレーザ装置１７から発せられ
るレーザ光（レーザビーム）が用いられる。レーザ照射
は、層間絶縁膜１１ｃ及び絶縁保護膜１６を介して行わ
れるが、ヒューズが形成された領域あるいはヒューズ及
びその近傍の絶縁保護膜１６の全部及び層間絶縁膜１１
ｃの一部をエッチング除去して絶縁層の厚さを減少させ
てヒューズ窓を形成しヒューズ切断処理を容易にするこ
ともある。

【００１４】このエッチング処理は、電極パッド１５を
露出させるべく絶縁保護膜１６をエッチングする時に合
わせても良い。この実施例で行われるヒューズ切断は、
ヒューズ切断用レーザ出力装置１７ａ及びヒューズを被
覆している絶縁膜の膜厚を測定する膜厚測定装置１７ｂ
を備えたヒューズ切断装置を用いて行われる。前記レー
ザ出力装置１７ａは、前記膜厚測定装置１７ｂによりヒ
ューズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基づ
いて最適レーザ出力をレーザ出力装置１７ａに内蔵され
た出力設定機構１７ｃにより設定し、この設定された最
適レーザ出力のレーザ光１８を出力してヒューズの切断
を行う。

【００１５】図４に示すように、ヒューズ切断装置は、
処理室１９を有し、処理室１９には出力設定機構１７ｃ
を備えたレーザ出力装置１７ａ及び膜厚測定装置１７ｂ
が設置されている。処理室１９にウェーハキャリアが搬
入され、ヒューズ切断を行うテーブルにウェーハ１０′
が搭載されてからヒューズ切断装置が操作される。膜厚
測定装置１７ｂから発射された光は、ウェーハ１０′の
所定のチップ領域に形成された所定のヒューズ上の絶縁
膜上に照射され、この絶縁膜表面及びヒューズ表面とで
反射された光が膜厚測定装置１７ｂに入り、干渉計で膜
厚が計測される。この計測された情報は出力設定機構１
７ｃに入力される。この情報に基づいて厚さが決定され
ると、図３に示すように、最適なレーザ出力がこの機構
で設定される。この設定されたレーザ出力によりヒュー
ズが適確に切断される。図３は、ヒューズ上の絶縁膜の
膜厚と最適レーザ出力との関係を示す特性図であり、縦
軸がレーザ出力（μＪ）を表し、横軸が絶縁膜の膜厚
（ｎｍ）を表している。この実施例ではヒューズ上の層
間絶縁膜の膜厚を測定し、適切なレーザ出力を設定する
ことにより、最適なヒューズ切断が可能になり製品不良
を低減させることができる。

【００１６】次に、図５及び図６を参照して第２の実施
例を説明する。図５は、ヒューズ切断を実施する半導体
基板の断面図、図６は、この半導体基板を上からみた絶
縁膜の表示を略した平面図である。半導体基板２０上に
はシリコン酸化膜などからなる第１の層間絶縁膜２１ａ
が形成されており、その表面には半導体素子間を接続す
るアルミニウム、銅などの配線２２が埋め込み形成され
ている。第１の層間絶縁膜２１ａ及び配線２２の上には
シリコン酸化膜などからなる第２の層間絶縁膜２１ｂが
形成され、その上にアルミニウム、銅などからなる厚さ
６００ｎｍ程度のヒューズ２４が形成されている。ヒュ
ーズ２４と配線２２とは、層間絶縁膜２１ｂに形成され
たコンタクト孔に埋め込まれたタングステンなどからな
るプラグ配線２３を介して電気的に接続されている。配
線２２、プラグ配線２３及びヒューズ２４は、前述のよ
うにアルミニウム、銅あるいはタングステンなどの半導
体技術で用いられる通常の導電材料を使用することがで
きるが、これらをすべて同じ材料を用いることも可能で
ある。層間絶縁膜２１ｂの上にはヒューズ２４を被覆す
るようにシリコン酸化膜などからなる第３の層間絶縁膜
２１ｃが形成されている。

【００１７】層間絶縁膜２１ｃの上には配線２２などと
電気的に接続され、アルミニウムなどからなる電極パッ
ド２５がパターン形成されている。層間絶縁膜２１ｃの
上にはシリコン窒化膜などからなる絶縁保護膜２６が形
成されている。電極パッド２５の中心部分は、この絶縁
保護膜２６から露出するようにエッチング除去されてい
る。このようにして形成された半導体装置は、テスト結
果によりヒューズ切断を行って組立工程に進み製品とし
て完成される。そして、ヒューズ切断には半導体レーザ
などのレーザ装置２７から発せられるレーザ光（レーザ
ビーム）が用いられる。レーザ照射は、層間絶縁膜２１
ｃ及び絶縁保護膜２６を介して行われるが、ヒューズが
形成された領域あるいはヒューズ及びその近傍の絶縁保
護膜２６の全部及び層間絶縁膜２１ｃの一部をエッチン
グ除去して絶縁層の厚さを減少させたヒューズ窓を形成
してヒューズ切断処理を容易にすることもできる。この
エッチング処理は、電極パッド２５を露出させるべく絶
縁保護膜２６をエッチングする時に合わせても良い。

【００１８】この実施例で行われるヒューズ切断は、ヒ
ューズ切断用レーザ出力装置２７ａ及びヒューズを被覆
している絶縁膜の膜厚を測定する膜厚測定装置２７ｂを
備えたヒューズ切断装置を用いて行われる。前記レーザ
出力装置２７ａは、前記膜厚測定装置２７ｂによりヒュ
ーズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基づい
て最適レーザ出力をレーザ出力装置２７ａに内蔵された
出力設定機構（図示しない）により設定し、この設定さ
れた最適レーザ出力のレーザ光２８を出力してヒューズ
の切断を行う。またこの実施例ではレーザ出力を設定す
るために行われる膜厚測定装置による膜厚測定の位置を
ヒューズの上に置かないで、ヒューズの近傍にモニタ用
膜厚測定部を設け、この部分に配線とは直接電気的に接
続されていないダミーヒューズ２９を形成することに特
徴がある。ダミーヒューズ２９は、ヒューズ２４と同じ
配線層に形成され、しかもヒューズ２４に近接してい
る。ヒューズ上の絶縁膜を薄くしてヒューズ窓を形成し
た場合には、このヒューズ窓の内側にダミーヒューズが
形成されるようにする。

【００１９】この実施例ではヒューズ上の層間絶縁膜の
膜厚を測定し、適切なレーザ出力を設定することによ
り、最適なヒューズ切断が可能になり製品不良を低減さ
せることができる。しかし、ヒューズの面積が狭く、膜
厚測定装置から発せられる発射光のスポットが十分当た
らないことがある。このような場合にダミーヒューズが
形成されたモニタ用膜厚測定部をヒューズ近傍に設定
し、この部分を測定することにより、設計ルールの縮小
でヒューズ寸法が小さくなったときに有効に対応させる
ことができる。

【００２０】次に、図７を参照して第３の実施例を説明
する。図７は、ヒューズ切断が行われるウェーハの平面
図である。ウェーハにチップ状に形成された半導体装置
は、テスト結果によりヒューズ切断を行った後、組立工
程に進み製品として完成される。ヒューズ切断には半導
体レーザなどのレーザ装置からのレーザ光が用いられ
る。レーザ照射は、層間絶縁膜及び絶縁保護膜を介して
行われるが、ヒューズが形成された領域あるいはヒュー
ズ及びその近傍の絶縁保護膜の全部及び層間絶縁膜の一
部をエッチング除去して絶縁層の厚さを減少させてヒュ
ーズ窓を形成しヒューズ切断処理を容易にすることもあ
る。このヒューズ切断は、ヒューズ切断用レーザ出力装
置及びヒューズを被覆している絶縁膜の膜厚を測定する
膜厚測定装置を備えたヒューズ切断装置を用いて行われ
る。前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装置によりヒ
ューズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基づ
いて最適レーザ出力をレーザ出力装置に内蔵された出力
設定機構により設定し、この設定された最適レーザ出力
のレーザ光を出力してヒューズの切断を行う。

【００２１】この実施例では、ウェーハのヒューズ中の
所定のヒューズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結
果の平均値に基づいて最適レーザ出力を設定し、この設
定された最適レーザ出力をヒューズ切断時に出力するこ
とを特徴としている。このウェーハ３０は、複数のチッ
プ領域３１に分けられているが、膜厚測定されるヒュー
ズ３２は、選択された５つチップ領域３１の所定の位置
のヒューズが選ばれる。そして、その測定値の平均値を
もって最適な出力を設定している。全部のヒューズ上の
絶縁膜の膜厚を測定し、この結果に基づく情報によりヒ
ューズ切断を行うのが確実であるが、処理時間が長くな
るので、代表する箇所のみ測定し、その他の箇所のヒュ
ーズは、この情報で切断する。処理時間が短くなるとい
う効果がある。本発明は、膜厚測定されるヒューズの数
がこの実施例のように５つに限らない。

【００２２】次に、図８を参照して第４の実施例を説明
する。図８は、ヒューズ切断が行われるウェーハの平面
図である。ウェーハにチップ状に形成された半導体装置
は、テスト結果によりヒューズ切断を行った後、組立工
程に進み製品として完成される。ヒューズ切断には半導
体レーザなどのレーザ装置からのレーザ光が用いられ
る。レーザ照射は、層間絶縁膜及び絶縁保護膜を介して
行われるが、ヒューズが形成された領域あるいはヒュー
ズ及びその近傍の絶縁保護膜の全部及び層間絶縁膜の一
部をエッチング除去して絶縁層の厚さを減少させてヒュ
ーズ窓を形成しヒューズ切断処理を容易にすることもあ
る。このヒューズ切断処理は、第３の実施例と同じ様に
行われる。このウェーハ４０は、複数のチップ領域４１
に分けられているが、膜厚測定されるヒューズ４２は、
各チップ領域４１の所定位置の３つのヒューズが選ばれ
る。そして、その測定値の平均値をもって最適な出力を
設定している。全部のヒューズ上の絶縁膜の膜厚を測定
し、この結果に基づく情報によりヒューズ切断を行うの
が確実であるが、処理時間が長くなるので、代表する箇
所のみ測定し、その他の箇所のヒューズは、この情報で
切断する。処理時間が短くなるという効果がある。

【００２３】次に、図９を参照して第５の実施例を説明
する。図９は、ヒューズ切断処理が行われるウェーハの
ヒューズエリアの平面図である。ウェーハにチップ状に
形成された半導体装置は、テスト結果によりヒューズ切
断を行った後、組立工程に進み製品として完成される。
ヒューズ切断には半導体レーザなどのレーザ装置から発
光されるレーザ光が用いられる。レーザ照射は、層間絶
縁膜及び絶縁保護膜を介して行われるが、ヒューズが形
成された領域あるいはヒューズ及びその近傍の絶縁保護
膜の全部及び層間絶縁膜の一部をエッチング除去して絶
縁層の厚さを減少させてヒューズ窓を形成しヒューズ切
断処理を容易にすることもある。このヒューズ切断処理
は、前述の実施例と同じ様に行われる。このウェーハ５
０は、チップ領域内にヒューズエリア５１が形成されて
いる。この実施例ではヒューズエリア５１内のヒューズ
が膜厚測定を行うヒューズ５３と膜厚測定を行わないヒ
ューズ５２から構成されている。膜厚測定されるヒュー
ズ５３は、膜厚測定を行わないヒューズ５２より幅広に
形成されている。そして、その測定値をもって最適な出
力を設定している。

【００２４】全部のヒューズ上の絶縁膜の膜厚を測定
し、この結果に基づく情報によりヒューズ切断を行うの
が確実であるが、処理時間が長くなるので、代表する箇
所のみ測定し、その他の箇所のヒューズは、この情報で
切断する。処理時間が短くなるという効果がある。ま
た、半導体装置の縮小化に伴ってヒューズ寸法が小さく
なっても膜厚測定するヒューズのみ測定可能なサイズに
して置けば、設計ルールの縮小でヒューズ寸法が小さく
なったときに有効に対応できる。次に、図１０及び図１
１を参照して第６の実施例を説明する。図１０は、半導
体装置を製造するウェーハ処理工程から組立工程、出荷
までのフロー図、図１１は、ヒューズ切断処理を行う半
導体装置の製造工程断面図である。第１乃至第５の実施
例では、ヒューズエリアには、層間絶縁膜だけでなくそ
の上に絶縁保護膜が形成されているが、この実施例では
絶縁保護膜を除去し、層間絶縁膜を薄くしたヒューズ窓
を形成している。図１０に示すように、まず、インゴッ
トから切り出したシリコン半導体などからなるウェーハ
に半導体素子を形成し、配線及びヒューズを形成し、絶
縁保護膜によりウェーハを構成する半導体基板を被覆保
護する（）。次に、ヒューズを含む領域にヒューズ切
断を容易に行えるヒューズ窓を形成する（）。

【００２５】図１１（ａ）は、ウェーハ処理された半導
体基板の断面図である。シリコンなどの半導体基板６０
には半導体素子が形成されている。半導体基板６０上に
はシリコン酸化膜などからなる第１の層間絶縁膜６１ａ
が形成されており、その表面には半導体素子間を接続す
るアルミニウム、銅などの配線６２が埋め込み形成され
ている。第１の層間絶縁膜６１ａ及び配線６２の上には
シリコン酸化膜などからなる第２の層間絶縁膜６１ｂが
形成され、その上にアルミニウム、銅などからなる厚さ
６００ｎｍ程度のヒューズ６４が形成されている。ヒュ
ーズ６４と配線６２とは、層間絶縁膜６１ｂに形成され
たコンタクト孔に埋め込まれたタングステンなどからな
るプラグ配線６３を介して電気的に接続されている。層
間絶縁膜６１ｂの上にはヒューズ６４を被覆するように
シリコン酸化膜などからなる第３の層間絶縁膜６１ｃが
形成されている。層間絶縁膜６１ｃの上には配線６２な
どと電気的に接続されアルミニウムなどからなる電極パ
ッド６５がパターン形成されている。層間絶縁膜６１ｃ
の上には電極パッド６５を被覆するようにシリコン窒化
膜などからなる絶縁保護膜６６が形成されている。

【００２６】次に、通常の半導体技術によるエッチング
により絶縁保護膜６６及び層間絶縁膜６１ｃをパターニ
ングして電極パッド６５を部分的に露出させる開口部６
７を形成すると同時に、ヒューズ６４を含む領域にエッ
チング窓６８を形成する。次に、このように処理された
ウェーハは、テストされる（）。テストによりヒュー
ズ切断を行うものは実施される（）。次に、必要によ
り再テストを行われた後（）、ウェーハはチップに分
割され、組立工程によりチップがパッケージングされる
（）。その後、製品テストが行われてから出荷される
（）。この実施例で行われるヒューズ切断は、例え
ば、図４に示すヒューズ切断用レーザ出力装置１７ａ及
びヒューズを被覆している絶縁膜の膜厚を測定する膜厚
測定装置１７ｂを備えたヒューズ切断装置を用いて行わ
れる。前記レーザ出力装置１７ａは、前記膜厚測定装置
１７ｂによりヒューズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、この
測定結果に基づいて最適レーザ出力をレーザ出力装置１
７ａに内蔵された出力設定機構１７ｃにより設定し、こ
の設定された最適レーザ出力のレーザ光１８を出力して
ヒューズの切断を行う。

【００２７】この実施例ではヒューズ窓内のヒューズ上
の層間絶縁膜の膜厚を測定し、適切なレーザ出力を設定
することにより、最適に且つ容易にヒューズ切断するこ
とが可能になり製品不良を低減させることができる。図
１２は、例えば、ＤＲＡＭなどのスペアローデコーダに
接続されるローヒューズセレクタにヒューズを用いた例
を示しており、図は、その配線図である。この半導体メ
モリは、各半導体チップによりランダムに発生する欠陥
箇所に対応するアドレスをスペア部分に割り付ける１種
のプログラミングの手段である。この手段には、チップ
面積の増加が小さく、加工上のマージンが大きいレーザ
によるヒューズ切断が多く用いられている。半導体装置
におけるヒューズは、このようなところに用いることが
多い。ローデコーダ群にスペアローデコダを加え、アド
レス入力とスペアローデコーダとの間にローヒューズセ
レクタを挿入し、そこに接続されたヒューズ群の内の適
宜のヒューズを切断してスペアローデコーダを前記ロー
デコーダ群の故障しているローデコーダと代える。ヒュ
ーズを用いるスペアデコーダはカラムデコーダにも適用
することが出来る。

【００２８】ヒューズは、この他に、ＤＲＡＭのオート
リフレッシュタイマーのスイッチとして用いることがで
きる。また、ヒューズは、スイッチのように１つのヒュ
ーズエリアに１つ配置されるものやメモリのように複数
個並べる場合がある。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ヒュー
ズ上の絶縁膜の膜厚を測定し、最適レーザ出力を設定す
ることにより、適切なヒューズ切断が可能になり、切断
不良を低減させることができる。また、ヒューズ切断箇
所を限定することにより、処理時間を短縮させることが
できるので生産性が向上する。また、膜厚測定を測定し
易い箇所で行うので測定処理が正確にできると共に半導
体装置の縮小化に十分対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のヒューズ切断方法を説
明する半導体基板及びヒューズ切断装置の断面図。

【図２】図１の半導体基板の平面図。

【図３】ヒューズ上の絶縁膜の膜厚と最適レーザ出力と
の関係を示す特性図。

【図４】本発明のレーザ切断装置の概略図。

【図５】本発明の第２の実施例のヒューズ切断方法を説
明する半導体基板及びヒューズ切断装置の断面図。

【図６】図５の半導体基板の平面図。

【図７】本発明の第３の実施例のヒューズ切断が行われ
るウェーハの平面図。

【図８】本発明の第４の実施例のヒューズ切断が行われ
るウェーハの平面図。

【図９】本発明の第５の実施例のヒューズ切断処理が行
われるウェーハのヒューズエリアの平面図。

【図１０】本発明の第６の実施例の半導体装置を製造す
るウェーハ処理工程から組立工程、出荷までのフロー
図。

【図１１】本発明の第６の実施例のウェーハ処理された
半導体基板の断面図。

【図１２】ＤＲＡＭなどのスペアローデコーダに接続さ
れるローヒューズセレクタにヒューズを用いた配線図。

【図１３】従来の半導体装置のヒューズ切断方法を説明
する半導体基板及びヒューズ切断半導体装置の断面図。

【図１４】従来の半導体装置のヒューズ切断結果を説明
する半導体基板の断面図。

【符号の説明】

１０、２０、６０、１００・・・半導体基板、１０′、
３０、４０、５０・・・ウェーハ、１１ａ、１１ｂ、１
１ｃ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ・・・層間絶縁膜、
１２、２２、６２、１０２・・・配線、１３、２３、６
３、１０３・・・プラグ配線、１４、２４、３２、４
２、５２、５３、６４、１０４・・・ヒューズ、１５、
２５、６５、１０５・・・電極パッド、１６、２６、６
６、１０６・・・絶縁保護膜、１７、２７・・・レーザ
装置、 １７ａ、２７ａ・・・レーザ出力装置、１７
ｂ、２７ｂ・・・膜厚測定装置、 １７ｃ・・・出力
設定機構、１８、２８、１０８・・・レーザ光、 １
９・・・処理室、２９・・・ダミーヒューズ、 ３
１、４１・・・チップ領域、５１・・・ヒューズエリ
ア、 ６７・・・電極パッドの開口部、６８・・・ヒ
ューズ窓。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 27/108 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６８１Ｚ 21/8242 // Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｆターム(参考） 4E068 AE00 CA02 CC00 DA10 4M106 AA01 AD13 BA05 CA48 DH03 DH12 DH32 5F038 DF05 DT15 DT18 EZ01 EZ20 5F064 BB14 FF02 FF27 FF30 FF32 FF33 FF42 5F083 GA30 JA36 JA37 JA39 MA06 MA16 ZA10

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に配線に接続された少なく
   とも１つのヒューズを形成する工程と、 前記ヒューズを切断するためのレーザ出力装置及び前記
   ヒューズを被覆している絶縁膜の膜厚を測定するための
   膜厚測定装置を備えたヒューズ切断装置を用いて前記ヒ
   ューズを切断する工程とを具備したことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装
   置により前記絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基
   づいて最適レーザ出力を設定し、この設定された最適レ
   ーザ出力をヒューズ切断時に出力す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】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装
   置により前記ヒューズ中の所定のヒューズ上の絶縁膜の
   膜厚を測定し、この測定結果に基づいて最適レーザ出力
   を設定し、この設定された最適レーザ出力をヒューズ切
   断時に出力す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。
4. 【請求項４】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装
   置により前記ヒューズのそれぞれの上に被覆された絶縁
   膜の膜厚を測定し、これら測定値の平均値を最適レーザ
   出力として設定し、この設定された最適レーザ出力をヒ
   ューズ切断時に出力す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。
5. 【請求項５】 前記ヒューズの近傍にこれと同じ配線層
   にモニタ用膜厚測定部を形成する工程をさらに有し、前
   記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装置によりこのモニ
   タ用膜厚測定部上の前記絶縁膜の膜厚を測定し、この測
   定結果に基づいて最適レーザ出力を設定し、この設定さ
   れた最適レーザ出力をヒューズ切断時に出力することを
   特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記ヒューズの近傍にモニタ用膜厚測定
   部を複数設定し、前記レーザ出力装置は、且つ前記膜厚
   測定装置により前記モニタ用膜厚測定部上の前記絶縁膜
   の膜厚を測定し、これらの測定値の平均値を最適レーザ
   出力として設定し、この設定された最適レーザ出力をヒ
   ューズ切断時に出力す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。
7. 【請求項７】 半導体基板上に形成されたヒューズを切
   断するためのレーザ出力装置と、 前記ヒューズを被覆している絶縁膜の膜厚を測定するた
   めの膜厚測定装置とを具備したことを特徴とする半導体
   製造装置。
8. 【請求項８】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装
   置により前記絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基
   づいて最適レーザ出力を設定し、この設定された最適レ
   ーザ出力をヒューズ切断時に出力することを特徴とする
   請求項７に記載の半導体製造装置。
9. 【請求項９】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定装
   置により前記ヒューズ中の所定のヒューズ上の絶縁膜の
   膜厚を測定し、この測定結果に基づいて最適レーザ出力
   を設定し、この設定された最適レーザ出力をヒューズ切
   断時に出力することを特徴とする請求項７に記載の半導
   体製造装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定
    装置により前記ヒューズのそれぞれの上に被覆された絶
    縁膜の膜厚を測定し、これら測定値の平均値を最適レー
    ザ出力として設定し、この設定された最適レーザ出力を
    ヒューズ切断時に出力することを特徴とする請求項７に
    記載の半導体製造装置。
11. 【請求項１１】 前記レーザ出力装置は、前記膜厚測定
    装置により前記ヒューズ近傍に形成されたモニタ用膜厚
    測定部上の絶縁膜の膜厚を測定し、この測定結果に基づ
    いて最適レーザ出力を設定し、この設定された最適レー
    ザ出力をヒューズ切断時に出力することを特徴とする請
    求項７に記載の半導体製造装置。
12. 【請求項１２】 前記レーザ出力装置は、前記ヒューズ
    の近傍に形成された複数のモニタ用膜厚測定部上の絶縁
    膜の膜厚を測定し、これらの測定値の平均値を最適レー
    ザ出力として設定し、この設定された最適レーザ出力を
    ヒューズ切断時に出力することを特徴とする請求項７に
    記載の半導体製造装置。
13. 【請求項１３】 半導体素子が形成された半導体ウェー
    ハに配線に接続された少なくとも１つのヒューズを形成
    し、その後絶縁保護膜を形成する工程と、 前記半導体ウェーハをテストする工程と、 前記テストの結果に基づいて、前記ヒューズの内の所定
    のヒューズを請求項７乃至請求項１２のいずれかに記載
    された半導体製造装置によりヒューズ切断をする工程と
    を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 半導体素子が形成された半導体基板
    と、 前記半導体基板上に形成された配線と、 前記配線に接続されたヒューズと、 前記ヒューズと同じ配線層に形成され、このヒューズ近
    傍に形成された前記配線とは電気的に接続されていない
    少なくとも１つのダミーヒューズと、 前記ダミーヒューズを被覆するように形成された絶縁膜
    とを具備し、 前記ダミーヒューズ上の前記絶縁膜は、前記ヒューズが
    ヒューズ切断される時に膜厚が測定されることを特徴と
    する半導体装置。
15. 【請求項１５】 半導体素子が形成された半導体基板
    と、 前記半導体基板上に形成された配線と、 前記配線に接続されたヒューズと、 前記ヒューズを被覆するように形成された絶縁膜とを具
    備し、 前記ヒューズの内少なくとも１つは幅広であり、この幅
    広のヒューズ上の前記絶縁膜は、前記ヒューズがヒュー
    ズ切断される時に膜厚が測定されることを特徴とする半
    導体装置。