JP2001291774A - Anti-fuse element and method for manufacturing the same - Google Patents

Anti-fuse element and method for manufacturing the same

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JP2001291774A
JP2001291774A JP2000104960A JP2000104960A JP2001291774A JP 2001291774 A JP2001291774 A JP 2001291774A JP 2000104960 A JP2000104960 A JP 2000104960A JP 2000104960 A JP2000104960 A JP 2000104960A JP 2001291774 A JP2001291774 A JP 2001291774A
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fuse
region
forming
film
conductive member
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Kazuyuki Oba
一之 大場
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anti-fuse element capable of selectively providing a fuse member without the interruption of any photo-lithography process and a method for manufacturing this anti-fuse element. SOLUTION: A fuse forming area 14 includes a wiring layer 13 in the other via or wiring area formed in the same process as a lower electrode 131. The fuse forming area 14 is formed as a self-aligned structure which is allowed to remain after the lamination of the lower electrode 131, a fuse film 15, and an upper electrode 16 is flattened by a CMP method. That is, the fuse formation area 14 is constituted by carrying out etching in a dimension larger than that of the other via or wiring area formed in the same process. Then, burial is sufficiently achieved only with the wiring layer 13 in the other via or wiring area, and a normal wiring layer without the fuse film 15 is constituted after flattening, and the fuse film 15 is allowed to remain at the desired part of a fuse element where the etching dimension is changed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造に
係り、特に電気的にプログラム可能なアンチヒューズ素
子及びその製造方法に関する。
The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly to an electrically programmable anti-fuse element and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】アンチヒューズ素子は、一般に導電体の
接続間に設けられ、初期状態は非導通であって、必要に
応じてその部分を電気的に導通状態に遷移させることが
可能なスイッチ素子である。
2. Description of the Related Art An anti-fuse element is generally provided between conductors and is in a non-conductive state in an initial state, and can switch its part to an electrically conductive state as required. It is.

【0003】図5(a),(b)は、それぞれ配線接続
部における従来のアンチヒューズ素子を示す要部の断面
図であり、図6は、アンチヒューズ素子の形成されない
通常の配線接続部を示す断面図である。
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of main parts showing a conventional anti-fuse element in a wiring connection part. FIG. 6 shows a normal wiring connection part in which an anti-fuse element is not formed. FIG.

【0004】図5(a)において、下部配線層51上に
層間の絶縁膜52を介して上部配線層53が形成されて
いる。これら配線層間の接続孔54には上部配線層53
の導電部材、または導電性のプラグ部材でなる接続部材
55が埋め込まれる。ヒューズ膜56は、接続孔54底
部に配置されるよう下部配線層51上の所定領域に形成
されている。ヒューズ膜56は絶縁または高抵抗性を示
す誘電体である。
In FIG. 5A, an upper wiring layer 53 is formed on a lower wiring layer 51 via an interlayer insulating film 52. The connection hole 54 between these wiring layers has an upper wiring layer 53
The connecting member 55 made of a conductive member or a conductive plug member is embedded. The fuse film 56 is formed in a predetermined region on the lower wiring layer 51 so as to be disposed at the bottom of the connection hole 54. The fuse film 56 is a dielectric that exhibits insulation or high resistance.

【0005】アンチヒューズ素子AF1は、上記ヒュー
ズ膜56と、それを隔てた接続部材55及び下部配線層
51の所定領域でなる1対の電極部とにより構成され
る。プログラムは、選択的に上記電極部に高電圧を印加
することにより行う。これにより、ヒューズ膜56を絶
縁破壊し、非導通状態から導通状態に遷移させる。この
結果、配線層51,53間を電気的に接続する。
The anti-fuse element AF1 is composed of the above-mentioned fuse film 56 and a pair of electrode portions formed in a predetermined region of the connecting member 55 and the lower wiring layer 51 that separate the fuse film 56. The program is performed by selectively applying a high voltage to the electrode unit. As a result, the fuse film 56 undergoes dielectric breakdown, and transitions from the non-conductive state to the conductive state. As a result, the wiring layers 51 and 53 are electrically connected.

【0006】図5(b)において、下部配線層51上に
層間の絶縁膜52を介して上部配線層53が形成されて
いる。これら配線層間の接続孔54には上部配線層53
と同じあるいは異なる接続部材57が埋め込まれる。ヒ
ューズ膜58は、接続部材57頂部に配置され、その上
は上部配線層53で覆われている。
In FIG. 5B, an upper wiring layer 53 is formed on a lower wiring layer 51 via an interlayer insulating film 52. The upper wiring layer 53 is provided in the connection hole 54 between these wiring layers.
The same or different connecting member 57 is embedded. The fuse film 58 is disposed on the top of the connection member 57, and is covered with the upper wiring layer 53.

【0007】アンチヒューズ素子AF2は、上記ヒュー
ズ膜58と、それを隔てた上部配線層53及び接続部材
57の所定領域でなる1対の電極部とにより構成され
る。プログラムは、選択的に上記電極部に高電圧を印加
することにより行う。これにより、ヒューズ膜58を絶
縁破壊し、非導通状態から導通状態に遷移させる。この
結果、配線層間を電気的に接続する。
The anti-fuse element AF2 is composed of the above-mentioned fuse film 58 and a pair of electrode portions defined by predetermined regions of the upper wiring layer 53 and the connecting member 57 which separate the fuse film 58. The program is performed by selectively applying a high voltage to the electrode unit. As a result, dielectric breakdown of the fuse film 58 is caused, and a transition is made from a non-conductive state to a conductive state. As a result, the wiring layers are electrically connected.

【0008】図6において、下部配線層51上に層間の
絶縁膜52を介して上部配線層53が形成されている。
これら配線層間の接続孔54には上部配線層53の導電
部材、または導電性のプラグ部材でなる接続部材55が
埋め込まれる。
In FIG. 6, an upper wiring layer 53 is formed on a lower wiring layer 51 via an interlayer insulating film 52.
In the connection holes 54 between these wiring layers, a connection member 55 made of a conductive member of the upper wiring layer 53 or a conductive plug member is embedded.

【0009】図5(a)または(b)に示すようなアン
チヒューズ素子の配備された構成と、図6のようにアン
チヒューズ素子のない通常の構成とを共存させようとす
れば、ヒューズ部材(ヒューズ膜56または58)を選
択的に形成するためのフォトリソグラフィ工程が当然必
要である。
If an attempt is made to coexist a configuration in which antifuse elements are provided as shown in FIG. 5A or 5B with a normal configuration having no antifuse elements as shown in FIG. A photolithography step for selectively forming (the fuse film 56 or 58) is naturally required.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このように従来では、
同じ配線層間でアンチヒューズ素子の配備された構成
と、アンチヒューズ素子のない通常の構成とを共存させ
るには、ヒューズ部材の選択的形成のため、フォトリソ
グラフィ工程が必要であった。このアンチヒューズ素子
用のフォトリソグラフィ工程を経るために、マスク作
製、レジスト形成、エッチング等の製造コスト上昇、工
程増加、ひいては製品の製作日数の増加を招くという問
題があった。
As described above, conventionally,
In order to coexist the configuration in which the anti-fuse element is provided and the normal configuration without the anti-fuse element between the same wiring layer, a photolithography step was required for the selective formation of the fuse member. Since the photolithography process for the antifuse element is performed, there is a problem in that manufacturing costs such as mask production, resist formation, and etching are increased, the number of processes is increased, and the number of days for manufacturing products is increased.

【0011】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、フォトリソグラフィ工程を経ずに選択的に
ヒューズ部材を設けることのできるアンチヒューズ素子
及びその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an anti-fuse element in which a fuse member can be selectively provided without performing a photolithography process, and a method of manufacturing the same. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のアンチヒューズ
素子は、絶縁膜中の電気的な接続領域に配備された凹型
のヒューズ形成領域と、前記ヒューズ形成領域の内壁に
そって形成された第1電極部と、前記第1電極部の内壁
にそって形成されたヒューズ膜と、前記ヒューズ膜に囲
まれるように前記ヒューズ形成領域中央付近に形成され
た所定の上層配線層に接続される第2電極部とを具備し
たことを特徴とする。
An antifuse element according to the present invention has a concave fuse forming region provided in an electrical connection region in an insulating film and a second fuse forming region formed along an inner wall of the fuse forming region. A first electrode portion, a fuse film formed along the inner wall of the first electrode portion, and a first upper wiring layer connected to a predetermined upper wiring layer formed near the center of the fuse formation region so as to be surrounded by the fuse film. And two electrode portions.

【0013】本発明のアンチヒューズ素子の製造方法
は、ダマシン法による導電部材の埋め込みに関し、同時
に加工される他の配線に関係する領域と寸法を選択的に
変えたヒューズ形成用エッチング領域を形成する工程
と、前記ヒューズ形成用エッチング領域内に前記他の配
線に関係する領域を十分に埋め込む導電部材を第1電極
として堆積し、さらにヒューズ膜、第2電極となる導電
部材を順次積層することによって前記ヒューズ形成用エ
ッチング領域内を埋め込む工程と、前記ヒューズ形成用
エッチング領域内のみに前記ヒューズ膜を残留させる平
坦化工程とを具備したことを特徴とする。
The method of manufacturing an anti-fuse element according to the present invention relates to embedding of a conductive member by a damascene method, and forms an etching region for forming a fuse in which dimensions are selectively changed from a region related to another wiring to be simultaneously processed. A step of depositing, as a first electrode, a conductive member that sufficiently buries a region related to the other wiring in the fuse-forming etching region, and further sequentially stacks a conductive member to be a fuse film and a second electrode. A step of embedding the inside of the fuse-forming etching region; and a step of flattening the fuse film only in the fuse-forming etching region.

【0014】本発明のより具体的な実施態様としてのア
ンチヒューズ素子の製造方法は、半導体基板上に第1層
間絶縁膜を形成する工程と、同時に加工される他の配線
に関係する領域よりも大きい寸法になるように前記第1
層間絶縁膜を選択的に加工してヒューズ形成用開孔領域
を形成する工程と、前記ヒューズ形成用開孔領域に、前
記他の配線に関係する領域が埋められるだけの厚さを有
する第1電極部となる第1導電部材、ヒューズ膜となる
絶縁または高抵抗誘電体膜、及び第2電極部となる第2
導電部材を順次に埋め込んだ積層を形成する工程と、前
記積層を前記ヒューズ形成用開孔領域にのみ残留させる
工程と、前記ヒューズ形成用開孔領域上を含んで第2層
間絶縁膜を形成する工程と、前記第2層間絶縁膜の選択
的な加工を経て前記第2導電部材に接続される配線層を
形成する工程とを具備したことを特徴とする。
A method of manufacturing an anti-fuse element according to a more specific embodiment of the present invention includes a step of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate and a step of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate. The first so as to have a large size
Forming a fuse forming opening region by selectively processing an interlayer insulating film; and forming a first region having a thickness such that the region related to the other wiring is filled in the fuse forming opening region. A first conductive member serving as an electrode portion, an insulating or high-resistance dielectric film serving as a fuse film, and a second conductive member serving as a second electrode portion;
Forming a laminate in which conductive members are sequentially embedded, leaving the laminate only in the fuse forming opening region, and forming a second interlayer insulating film including on the fuse forming opening region. And a step of forming a wiring layer connected to the second conductive member through selective processing of the second interlayer insulating film.

【0015】本発明のアンチヒューズ素子及びその製造
方法によれば、所望の接続領域において自己整合的にア
ンチヒューズ素子が構成される。すなわち、同一工程で
形成される他のビアや配線の領域より大きい寸法でなる
ヒューズ形成用開孔領域を形成する。
According to the antifuse element and the method of manufacturing the same of the present invention, the antifuse element is formed in a desired connection region in a self-aligned manner. That is, an opening region for fuse formation having a size larger than that of another via or wiring region formed in the same step is formed.

【0016】ヒューズ形成用開孔領域は、第1電極部と
なる第1導電部材だけでは埋め込みきれず、ヒューズ膜
となる絶縁または高抵抗誘電体膜、及び第2電極部とな
る第2導電部材を順次に埋め込んだ積層によって構成さ
れる。一方、同一工程で形成される他のビアや配線の領
域は、すべて上記第1電極部となる第1導電部材のみで
十分埋め込まれる程度の寸法にしておく。これにより、
平坦化工程後では、上記積層はヒューズ形成用開孔領域
にのみ残留し、他は第1導電部材の埋め込み部分のみと
なる。
The opening area for forming a fuse cannot be filled with only the first conductive member serving as the first electrode portion, and is formed of an insulating or high-resistance dielectric film serving as a fuse film and a second conductive member serving as a second electrode portion. Are sequentially embedded. On the other hand, the other via and wiring regions formed in the same step are all dimensioned to be sufficiently buried with only the first conductive member serving as the first electrode portion. This allows
After the flattening step, the above-mentioned lamination remains only in the fuse forming opening region, and the others are only the embedded portions of the first conductive member.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態に係る
アンチヒューズ素子の構成を示す断面図である。絶縁膜
11中に電気的な接続領域12が形成されている。下層
の配線層13中、接続領域12にはヒューズ形成領域1
4が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an anti-fuse element according to an embodiment of the present invention. An electrical connection region 12 is formed in the insulating film 11. In the lower wiring layer 13, the connection region 12 includes the fuse formation region 1.
4 are formed.

【0018】例えばAl合金でなる配線層13は、下部
電極131を含む。下部電極131は、ヒューズ形成領
域14の内壁に沿って形成されている。この下部電極1
31の内壁に沿ってヒューズ膜15が形成されている。
ヒューズ膜15は、例えばα−Si(アモルファスシリ
コン)により構成される。上記ヒューズ膜15に囲まれ
るようにヒューズ形成領域14中央付近に上部電極16
が形成されている。上部電極16は例えばAl合金でな
る上層の配線層17に接続されている。また、配線層1
7と上部電極16は配線層17の導電材料と異なるプラ
グ部材を介して接続されてもよい。
The wiring layer 13 made of, for example, an Al alloy includes a lower electrode 131. The lower electrode 131 is formed along the inner wall of the fuse formation region 14. This lower electrode 1
Fuse film 15 is formed along the inner wall of 31.
The fuse film 15 is made of, for example, α-Si (amorphous silicon). An upper electrode 16 is formed near the center of the fuse forming region 14 so as to be surrounded by the fuse film 15.
Are formed. The upper electrode 16 is connected to an upper wiring layer 17 made of, for example, an Al alloy. In addition, wiring layer 1
7 and the upper electrode 16 may be connected via a plug member different from the conductive material of the wiring layer 17.

【0019】アンチヒューズ素子AFは、上記ヒューズ
膜15と、それを隔てた1対の電極131,16により
構成される。プログラムは、選択的に電極131,16
間に高電圧を印加することにより行う。これにより、ヒ
ューズ膜15を絶縁破壊し、非導通状態から導通状態に
遷移させる。この結果、下層の配線層13と上層の配線
層17との間を電気的に接続する。
The anti-fuse element AF is composed of the fuse film 15 and a pair of electrodes 131 and 16 separating the fuse film 15. The program selectively operates the electrodes 131 and 16
This is performed by applying a high voltage in between. As a result, the fuse film 15 undergoes dielectric breakdown, and transitions from the non-conductive state to the conductive state. As a result, the lower wiring layer 13 and the upper wiring layer 17 are electrically connected.

【0020】上記構成によれば、ヒューズ形成領域14
は、下部電極131、ヒューズ膜15、上部電極16の
積層が平坦化され、残留した自己整合的なダマシン構造
を有する。すなわち、同一工程で形成される他のビアや
配線領域より大きい寸法でヒューズ形成領域14を構成
し、上記積層を平坦化後に残留させた構成となってい
る。
According to the above configuration, the fuse forming region 14
Has a self-aligned damascene structure in which the stack of the lower electrode 131, the fuse film 15, and the upper electrode 16 is planarized and remains. That is, the fuse formation region 14 is configured to have a size larger than other vias and wiring regions formed in the same process, and the above-described stack is left after planarization.

【0021】同一工程で形成される図示しない他のビア
や配線領域においては、平坦化後に上記積層が残留しな
いような寸法にしておく。以下、これを踏まえて本発明
に係るアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。
In other vias and wiring regions (not shown) formed in the same step, dimensions are set so that the above-mentioned laminate does not remain after flattening. Hereinafter, a method for manufacturing the anti-fuse element according to the present invention will be described based on this.

【0022】図2(a),(b)〜図4(a),(b)
は、それぞれ本発明に係るアンチヒューズ素子の製造方
法の要部を工程順に示す断面図である。各図(a)は、
同時に構成されるアンチヒューズ素子を形成しない通常
の配線接続部の領域を示し、(b)は、アンチヒューズ
素子を形成する領域を示す。
2 (a) and 2 (b) to 4 (a) and 4 (b)
3A to 3C are cross-sectional views illustrating a main part of a method for manufacturing an antifuse element according to the present invention in the order of steps. Each figure (a)
A region of a normal wiring connection portion where anti-fuse elements formed simultaneously are not formed is shown, and (b) shows a region where anti-fuse elements are formed.

【0023】図2(a),(b)に示すように、半導体
基板上の導電領域(ここでは配線層とする)21aある
いは任意の絶縁層上に酸化膜22を堆積する。その後、
酸化膜22とエッチング選択比のある絶縁膜、例えば窒
化膜23を形成する。次に、接続孔を形成するため窒化
膜23に対してフォトリソグラフィ技術を用い、選択的
に開孔部24aを形成する。その後、開孔部24a上を
含んで窒化膜23上に再び酸化膜25を堆積する。これ
ら酸化膜22と酸化膜25及び窒化膜23を含めて層間
絶縁膜が形成される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, an oxide film 22 is deposited on a conductive region (here, a wiring layer) 21a on a semiconductor substrate or on an arbitrary insulating layer. afterwards,
An insulating film having an etching selectivity with respect to the oxide film 22, for example, a nitride film 23 is formed. Next, an opening 24a is selectively formed on the nitride film 23 by photolithography to form a connection hole. Thereafter, an oxide film 25 is deposited again on the nitride film 23 including on the opening 24a. An interlayer insulating film including the oxide film 22, the oxide film 25, and the nitride film 23 is formed.

【0024】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて酸
化膜25、22を連続的にエッチング加工する。このエ
ッチング加工は、窒化膜23の開孔部24a上をエッチ
ング領域として含む。
Next, the oxide films 25 and 22 are continuously etched by using a photolithography technique. This etching includes the opening 24a of the nitride film 23 as an etching region.

【0025】これにより、図2(a)では、例えば所定
の配線溝及びビアホールとしてのエッチング領域261
a,262aを形成する。すなわち、酸化膜25のエッ
チング領域261aは、配線溝のパターンとなる(ある
いは単なるビアホールのパターンを形成してもよい)。
酸化膜22のエッチング領域262aは、窒化膜23を
マスクとして開孔部24aを介したビアホールを形成
し、導電領域21aに到達する。
As a result, in FIG. 2A, for example, a predetermined wiring groove and an etching region 261 as a via hole are formed.
a, 262a. That is, the etching region 261a of the oxide film 25 becomes a wiring groove pattern (or a simple via hole pattern may be formed).
The etched region 262a of the oxide film 22 forms a via hole through the opening 24a using the nitride film 23 as a mask, and reaches the conductive region 21a.

【0026】また、図2(b)では所定のヒューズ形成
用開孔領域としてのエッチング領域261bを形成す
る。エッチング領域261bは、エッチング領域261
aと比べて幅が大きく、ヒューズ形成に必要な後述する
導電部材/ヒューズ膜/導電部材の積層によって埋める
ことのできるリセス状のパターンである。
In FIG. 2B, an etching area 261b is formed as a predetermined fuse forming opening area. The etching area 261b is
This is a recess-shaped pattern which is wider than a and can be filled by lamination of a conductive member / fuse film / conductive member described later necessary for fuse formation.

【0027】次に、図3(a),(b)に示すように、
酸化膜25上に例えばAl合金でなる第1導電部材27
をスパッタ法またはCVD(Chemical Vapor Depositio
n )法によって堆積する。第1導電部材27は、エッチ
ング領域262a及び261aを十分埋め込むことので
きる厚さが必要である。この第1導電部材27は、同時
にエッチング領域261b(ヒューズ形成用開孔領域)
の内壁に沿って形成される。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B,
First conductive member 27 made of, for example, an Al alloy on oxide film 25
By CVD or Chemical Vapor Depositio
n) Deposit by method. The first conductive member 27 needs to have a thickness that can sufficiently embed the etching regions 262a and 261a. The first conductive member 27 is simultaneously formed in the etching region 261b (opening region for fuse formation).
Formed along the inner wall of the

【0028】続いて、第1導電部材27上にヒューズ膜
28を形成する。ここではヒューズ膜28はアモルファ
スシリコン層を用い、ヒューズとなり得る所定の厚さだ
け堆積する。これにより、図3(b)において、ヒュー
ズ膜28は、エッチング領域261b(ヒューズ形成用
開孔領域)内で第1導電部材27の内壁に沿って形成さ
れる。
Subsequently, a fuse film 28 is formed on the first conductive member 27. Here, the fuse film 28 uses an amorphous silicon layer, and is deposited to a predetermined thickness that can be a fuse. Thus, in FIG. 3B, the fuse film 28 is formed along the inner wall of the first conductive member 27 in the etching region 261b (opening region for fuse formation).

【0029】さらに、上記ヒューズ膜28上に例えばA
l合金でなる第2導電部材29をスパッタ法またはCV
D法によって形成する。この第2導電部材29によっ
て、図3(b)におけるエッチング領域261b(ヒュ
ーズ形成用開孔領域)は完全に埋め込まれる。
Further, for example, A
The second conductive member 29 made of an alloy is formed by sputtering or CV.
Formed by Method D. By the second conductive member 29, the etching region 261b (fuse forming opening region) in FIG. 3B is completely buried.

【0030】次に、図4(a),(b)に示すように、
上記第2導電部材29、ヒューズ膜28及び第1導電部
材27をCMP(Chemical Mechanical Polishing )法
を用いることによって酸化膜25のレベルまで平坦化す
る。
Next, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b),
The second conductive member 29, the fuse film 28 and the first conductive member 27 are flattened to the level of the oxide film 25 by using a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

【0031】これにより、図4(a)では、エッチング
領域262a及び261aを埋め込んだ第1導電部材2
7のみが残留する。図4(b)では、第2導電部材2
9、ヒューズ膜28及び第1導電部材27の積層がエッ
チング領域261b(ヒューズ形成用開孔領域)のみに
残留する。これにより、ヒューズ膜28を隔てて第2導
電部材29を上部電極、第1導電部材27を下部電極と
したアンチヒューズ素子AFが構成される。
As a result, in FIG. 4A, the first conductive member 2 embedded in the etching regions 262a and 261a is formed.
Only 7 remains. In FIG. 4B, the second conductive member 2
9. The lamination of the fuse film 28 and the first conductive member 27 remains only in the etching region 261b (fuse forming opening region). Thus, an anti-fuse element AF having the second conductive member 29 as the upper electrode and the first conductive member 27 as the lower electrode with the fuse film 28 interposed therebetween is formed.

【0032】その後は、一般的な配線工程を続けること
により、所望の配線層のパターンを形成することができ
る。すなわち、図示しないが、平坦化された全面に次の
層間絶縁膜が形成され、少なくとも図4(b)の第2導
電部材29に接続されるビアを介した配線構造を形成す
れば、図1のような構成が得られる。また、同時に図4
(a)では、配線層(あるいはビアホールのプラグ層)
としての第1導電部材27に接続されるビアを介した配
線構造を形成する(図示せず)。
Thereafter, by continuing the general wiring process, a desired wiring layer pattern can be formed. That is, although not shown, the next interlayer insulating film is formed on the flattened entire surface, and at least a wiring structure via a via connected to the second conductive member 29 in FIG. The following configuration is obtained. At the same time, FIG.
In (a), a wiring layer (or a plug layer of a via hole)
A wiring structure is formed via a via connected to the first conductive member 27 (not shown).

【0033】上記実施形態の方法によれば、層間絶縁膜
中の所望の接続領域においてダマシン(またはデュアル
ダマシン)法による配線形成と同時に、自己整合的なア
ンチヒューズ素子AFが構成される。
According to the method of the above embodiment, a self-aligned anti-fuse element AF is formed in a desired connection region in the interlayer insulating film at the same time as the formation of wiring by the damascene (or dual damascene) method.

【0034】すなわち、通常の配線またはビアを形成す
るエッチング領域261a、ヒューズ素子AFを形成す
るエッチング領域261bの両者の深さや幅は主に第1
導電部材27や第2導電部材29の堆積の厚さを考慮し
て作り分ける。
That is, the depth and width of both the etching region 261a for forming the normal wiring or via and the etching region 261b for forming the fuse element AF are mainly the first.
They are separately formed in consideration of the thickness of the deposition of the conductive member 27 and the second conductive member 29.

【0035】つまり、アンチヒューズ素子を形成しない
他のビアや配線領域は、すべて上記第1導電部材27の
みで十分埋め込まれる程度のエッチング領域261aに
しておく。
That is, all other vias and wiring regions where antifuse elements are not formed are left as etched regions 261a that are sufficiently buried only with the first conductive member 27.

【0036】一方、ヒューズ形成用開孔領域としてのエ
ッチング領域261bは、第1導電部材27だけでは埋
め込みきれず、ヒューズ膜28、及び第2導電部材29
を順次の積層によって埋め込まれる程度の大きさにして
おく。
On the other hand, the etching region 261b serving as the fuse forming opening region cannot be filled with only the first conductive member 27, and the fuse film 28 and the second conductive member 29
Are made large enough to be embedded by sequential lamination.

【0037】これにより、平坦化工程後では、第1導電
部材27/ヒューズ膜28/第2導電部材29の積層は
ヒューズ形成用開孔領域にのみ残留し、他は第1導電部
材27の埋め込み部分のみとなる。よって、ヒューズ膜
を選択的にパターニングするフォトリソグラフィ工程を
経ずに、自己整合的作用でもってヒューズ膜が選択的に
配備できる。
Thus, after the flattening step, the first conductive member 27 / fuse film 28 / second conductive member 29 stack remains only in the fuse forming opening region, and the other portions are filled with the first conductive member 27. Only the part. Therefore, the fuse film can be selectively provided by a self-aligning action without going through a photolithography step of selectively patterning the fuse film.

【0038】このように、第1導電部材27、第2導電
部材29の厚さ、エッチング領域261a,261bそ
れぞれの深さや幅の組み合わせを制御することにより、
マスクを増加させずに配線層とアンチヒューズ素子両者
を同時に形成することができる。これにより、プロセス
の増加も最小限に抑えられる。また、このときに形成さ
れる通常の配線には配線容量、抵抗の増加などの悪影響
はほとんど生じない。これにより、アンチヒューズ素子
を備えるプログラム可能なデバイスに関し、信頼性を損
なわずに製造コスト削減と短納期化を実現することがで
きる。
As described above, by controlling the combinations of the thicknesses of the first conductive member 27 and the second conductive member 29 and the depths and widths of the etching regions 261a and 261b,
Both the wiring layer and the anti-fuse element can be formed simultaneously without increasing the number of masks. This also minimizes the increase in processes. In addition, adverse effects such as an increase in wiring capacitance and resistance hardly occur on the normal wiring formed at this time. As a result, with respect to a programmable device having an anti-fuse element, it is possible to reduce the manufacturing cost and shorten the delivery time without losing the reliability.

【0039】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。例えば、上記実施形態では、配線な
らびにヒューズ電極の導電部材としてスパッタ法あるい
はCVD法によるAl合金で形成した場合について説明
したが、必ずしもスパッタ法あるいはCVD法によるA
l合金である必要はない。例えば、導電部材の形成方法
としてメッキ法によるもの、導電ペーストの塗布などの
方法を用いることができる。また、導電部材としてC
u,Au,Ag,W,Ti,Co,Niなどの金属、そ
の合金、あるいはそのシリサイド材料、ポリシリコンな
どを用いることができる。すなわち、導電配線、ならび
に電極として用いることのできる部材が適用可能であ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the case where the wiring and the conductive member of the fuse electrode are formed of the Al alloy by the sputtering method or the CVD method has been described.
It need not be an alloy. For example, as a method for forming the conductive member, a method such as a plating method or a method of applying a conductive paste can be used. In addition, C as a conductive member
Metals such as u, Au, Ag, W, Ti, Co, and Ni, alloys thereof, silicide materials thereof, and polysilicon can be used. That is, a member that can be used as a conductive wiring and an electrode is applicable.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のアンチヒ
ューズ素子及びその製造方法によれば、同一工程で形成
される他のビアや配線の領域より大きい寸法でなるヒュ
ーズ形成用開孔領域を形成する。ヒューズ形成用開孔領
域は、アンチヒューズ素子を形成する積層で埋め込みが
達成される。一方、同一工程で形成される他のビアや配
線の領域は小さい寸法であり、ヒューズ膜を含まない配
線部材で十分埋め込まれる。よって、平坦化工程後で
は、上記積層はヒューズ形成用開孔領域にのみ残留し、
他はヒューズ膜を含まないは配線部材のみとなる。これ
により、層間絶縁膜中の所望の接続領域において自己整
合的にアンチヒューズ素子が構成される。
As described above, according to the anti-fuse element and the method of manufacturing the same of the present invention, a fuse forming opening region having a size larger than that of another via or wiring formed in the same step is formed. Form. The fuse forming opening region is filled with the stack for forming the anti-fuse element. On the other hand, other via and wiring regions formed in the same process have small dimensions and are sufficiently buried with a wiring member not including a fuse film. Therefore, after the flattening process, the above-mentioned stack remains only in the fuse forming opening region,
Others do not include a fuse film and are only wiring members. Thus, an anti-fuse element is formed in a self-aligned manner in a desired connection region in the interlayer insulating film.

【0041】この結果、フォトリソグラフィ工程を経ず
に選択的にヒューズ部材を設けることができ、信頼性を
維持しつつ製造コストが削減され、プログラム可能デバ
イス作製の短期化に寄与するアンチヒューズ素子及びそ
の製造方法を提供することができる。
As a result, it is possible to selectively provide a fuse member without going through a photolithography step, to reduce the manufacturing cost while maintaining the reliability, and to contribute to shortening the production time of a programmable device. The manufacturing method can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係るアンチヒューズ素子
の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an anti-fuse element according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b)は、それぞれ本発明に係るアン
チヒューズ素子の製造方法の要部を工程順に示す第1の
断面図である。(a)は、同時に構成されるアンチヒュ
ーズ素子を形成しない通常の配線接続部の領域を示し、
(b)は、アンチヒューズ素子を形成する領域を示す。
FIGS. 2A and 2B are first cross-sectional views each showing a main part of a method of manufacturing an anti-fuse element according to the present invention in the order of steps. (A) shows a region of a normal wiring connection portion where anti-fuse elements formed simultaneously are not formed,
(B) shows a region where an anti-fuse element is formed.

【図3】(a),(b)は、それぞれ本発明に係るアン
チヒューズ素子の製造方法の要部を工程順に示す第2の
断面図である。(a)は、同時に構成されるアンチヒュ
ーズ素子を形成しない通常の配線接続部の領域を示し、
(b)は、アンチヒューズ素子を形成する領域を示す。
FIGS. 3A and 3B are second cross-sectional views each showing a main part of a method of manufacturing an anti-fuse element according to the present invention in the order of steps. (A) shows a region of a normal wiring connection portion where anti-fuse elements formed simultaneously are not formed,
(B) shows a region where an anti-fuse element is formed.

【図4】(a),(b)は、それぞれ本発明に係るアン
チヒューズ素子の製造方法の要部を工程順に示す第3の
断面図である。(a)は、同時に構成されるアンチヒュ
ーズ素子を形成しない通常の配線接続部の領域を示し、
(b)は、アンチヒューズ素子を形成する領域を示す。
FIGS. 4A and 4B are third cross-sectional views each showing a main part of a method of manufacturing an anti-fuse element according to the present invention in the order of steps. (A) shows a region of a normal wiring connection portion where anti-fuse elements formed simultaneously are not formed,
(B) shows a region where an anti-fuse element is formed.

【図5】(a),(b)は、それぞれ配線接続部におけ
る従来のアンチヒューズ素子を示す要部の断面図。
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of main parts showing a conventional anti-fuse element in a wiring connection part.

【図6】アンチヒューズ素子の形成されない通常の配線
接続部を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a normal wiring connection portion where an anti-fuse element is not formed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,52…絶縁膜 12…接続領域 13…下層の配線層 131…下部電極 14…ヒューズ形成領域 15,56,58…ヒューズ膜 16…上部電極 17…上層の配線層 21a…導電領域 22,25…酸化膜 23…窒化膜 24a…開孔部 261a,261b,262a…エッチング領域 27…第1導電部材 28…ヒューズ膜 29…第2導電部材 51…下層配線層 53…上部配線層 54…接続孔 55,57…接続部材 AF,AF1,AF2…アンチヒューズ素子 11, 52: insulating film 12: connection region 13: lower wiring layer 131: lower electrode 14: fuse forming region 15, 56, 58: fuse film 16: upper electrode 17: upper wiring layer 21a: conductive region 22, 25 ... Oxide film 23... Nitride film 24 a... Opening portions 261 a, 261 b, 262 a... Etching region 27. 55, 57: Connection member AF, AF1, AF2: Anti-fuse element

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁膜中の電気的な接続領域に配備され
た凹型のヒューズ形成領域と、 前記ヒューズ形成領域の内壁にそって形成された第1電
極部と、 前記第1電極部の内壁にそって形成されたヒューズ膜
と、 前記ヒューズ膜に囲まれるように前記ヒューズ形成領域
中央付近に形成された所定の上層配線層に接続される第
2電極部と、を具備したことを特徴とするアンチヒュー
ズ素子。
A concave fuse forming region provided in an electrical connection region in an insulating film; a first electrode portion formed along an inner wall of the fuse forming region; and an inner wall of the first electrode portion. And a second electrode portion connected to a predetermined upper wiring layer formed near the center of the fuse forming region so as to be surrounded by the fuse film. Anti-fuse element.
【請求項2】 前記ヒューズ形成領域は、ダマシン法に
よる導電部材の埋め込みに関し、同時に加工される他の
配線に関係する領域と寸法を選択的に変えた領域であっ
て、前記第1電極部、前記ヒューズ膜、及び前記第2電
極部の積層が平坦化され残留した自己整合的なダマシン
構造を有することを特徴とする請求項1記載のアンチヒ
ューズ素子。
2. The fuse forming region is a region in which a dimension is selectively changed from a region related to another wiring to be processed simultaneously with respect to embedding of a conductive member by a damascene method, and wherein the first electrode portion, 2. The anti-fuse element according to claim 1, wherein the stack of the fuse film and the second electrode portion has a planarized and self-aligned damascene structure that remains.
【請求項3】 ダマシン法による導電部材の埋め込みに
関し、同時に加工される他の配線に関係する領域と寸法
を選択的に変えたヒューズ形成用エッチング領域を形成
する工程と、 前記ヒューズ形成用エッチング領域内に前記他の配線に
関係する領域を十分に埋め込む導電部材を第1電極とし
て堆積し、さらにヒューズ膜、第2電極となる導電部材
を順次積層することによって前記ヒューズ形成用エッチ
ング領域内を埋め込む工程と、 前記ヒューズ形成用エッチング領域内のみに前記ヒュー
ズ膜を残留させる平坦化工程と、を具備したことを特徴
とするアンチヒューズ素子の製造方法。
3. A step of forming a fuse-forming etching region having a dimension selectively changed from a region related to another wiring to be processed simultaneously with respect to embedding of a conductive member by a damascene method; A conductive member that sufficiently fills the region related to the other wiring is deposited as a first electrode, and a fuse film and a conductive member serving as a second electrode are sequentially stacked to fill the etching region for fuse formation. And a flattening step of leaving the fuse film only in the fuse-forming etching region.
【請求項4】 半導体基板上に第1層間絶縁膜を形成す
る工程と、 同時に加工される他の配線に関係する領域よりも大きい
寸法になるように前記第1層間絶縁膜を選択的に加工し
てヒューズ形成用開孔領域を形成する工程と、 前記ヒューズ形成用開孔領域に、前記他の配線に関係す
る領域が埋められるだけの厚さを有する第1電極部とな
る第1導電部材、ヒューズ膜となる絶縁または高抵抗誘
電体膜、及び第2電極部となる第2導電部材を順次に埋
め込んだ積層を形成する工程と、 前記積層を前記ヒューズ形成用開孔領域にのみ残留させ
る工程と、 前記ヒューズ形成用開孔領域上を含んで第2層間絶縁膜
を形成する工程と、 前記第2層間絶縁膜の選択的な加工を経て前記第2導電
部材に接続される配線層を形成する工程と、を具備した
ことを特徴とするアンチヒューズ素子の製造方法。
4. A process of forming a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate, and selectively processing the first interlayer insulating film so as to have a size larger than a region related to another wiring to be processed at the same time. Forming a fuse-forming opening region, and a first conductive member serving as a first electrode portion having a thickness sufficient to fill the region related to the other wiring in the fuse-forming opening region. Forming a stack in which an insulating or high-resistance dielectric film serving as a fuse film and a second conductive member serving as a second electrode portion are sequentially embedded, and leaving the stack only in the fuse forming opening region. Forming a second interlayer insulating film including over the fuse forming opening region; and forming a wiring layer connected to the second conductive member through selective processing of the second interlayer insulating film. Forming step Method for manufacturing antifuse element characterized.
【請求項5】 前記第1導電部材は、前記他の配線に関
係する領域における前記ヒューズ膜を持たない配線層を
形成することを特徴とする請求項4記載のアンチヒュー
ズ素子の製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the first conductive member forms a wiring layer having no fuse film in a region related to the other wiring.
【請求項6】 前記第1導電部材は、前記他の配線に関
係する領域における前記ヒューズ膜を持たないビアを形
成することを特徴とする請求項4記載のアンチヒューズ
素子の製造方法。
6. The method for manufacturing an anti-fuse element according to claim 4, wherein the first conductive member forms a via having no fuse film in a region related to the another wiring.
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