JP2003249553A - アンチヒューズ及びその書き込み方法 - Google Patents

アンチヒューズ及びその書き込み方法

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JP2003249553A JP2002049423A JP2002049423A JP2003249553A JP 2003249553 A JP2003249553 A JP 2003249553A JP 2002049423 A JP2002049423 A JP 2002049423A JP 2002049423 A JP2002049423 A JP 2002049423A JP 2003249553 A JP2003249553 A JP 2003249553A
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antifuse
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semiconductor device
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Shunji Nakamura
俊二 中村
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 半導体装置等の低コスト化・微細化を実現し
得るアンチヒューズ及びその書き込み方法を提供する。 【解決手段】 アンチヒューズ２３は、置換可能層１４
と、前記置換可能層の構成原子と置換され得る金属原子
を有している配線層２０とで構成されている。アンチヒ
ューズの書き込みは、前記置換可能層、又は配線層の少
なくとも何れかをレーザー照射等の手段で加熱すること
によって、前記置換層の構成原子を、配線層の金属原子
で置換することにより、置換層を非導通状態から、導通
状態にすることによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンチヒューズ及
びその書き込み方法に係り、特に半導体装置等の低コス
ト化・微細化を実現し得るアンチヒューズ及びその書き
込み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップには、多数の素子が集積さ
れるが、これらの素子のすべてが必ずしも正常に動作す
るとは限らない。そこで、不良な素子を正常な素子に置
き換えることにより、歩留りを向上する技術が提案され
ている。
【０００３】不良な素子を正常な素子に置き換えるため
には、回路の切り換えを行う必要がある。回路を切り換
えるための手段として、ヒューズが提案されている。
【０００４】提案されている半導体装置を図１４を用い
て説明する。図１４は、提案されている半導体装置を示
す断面図である。
【０００５】図１４に示すように、シリコンより成る半
導体基板１１０上には、ＳｉＯ2より成る絶縁膜１１２
が形成されている。絶縁膜１１２上には、例えばＡｌよ
り成る配線層１１４が形成されている。配線層１１４が
形成された絶縁膜１１２上には、絶縁膜１１６が形成さ
れている。絶縁膜１１６には、配線層１１４に達する開
口部１１８が形成されている。開口部１１８が形成され
た絶縁膜１１６上には、ＴｉＮ又はＷＮより成るバリア
層１１９を介して、Ａｌより成る配線層１２０が積層さ
れている。配線層１２０は、配線層１１４の両側にそれ
ぞれ形成されている。こうして、配線層１１４を有する
ヒューズ１２３が構成されている。
【０００６】配線層１２０上には、層間絶縁膜１２４ａ
〜１２４ｄや配線層１２６ａ〜１２６ｄが形成されてい
る。層間絶縁膜１２４ａ〜１２４ｄには、配線層１１４
に達する開口部１４０が形成されている。
【０００７】こうして、提案されている半導体装置が構
成されている。
【０００８】このような半導体装置のヒューズ１２３
は、以下のようにして導通状態から非導通状態にするこ
とができる。
【０００９】図１４（ａ）に示すように、配線層１１４
が断線していない状態においては、ヒューズ１２３は導
通状態である。
【００１０】このようなヒューズ１２３を導通状態から
非導通状態にするためには、図１４（ｂ）に示すよう
に、上面側から配線層１１４に強いレーザ光を照射す
る。配線層１１４に強いレーザ光を照射すると、配線層
１１４の一部が溶融・蒸発し、配線層１１４が切断され
る。こうして、ヒューズ１２３を導通状態から非導通状
態にすることができる。これにより、不良な素子が正常
な素子に置き換えられ、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示す提案されている半導体装置においては、導通状態
を変化させるためには、配線層１１４の一部を溶融・飛
散させる必要があるため、強力なレーザ光を配線層１１
４に照射しなければならなかった。このため、提案され
ている半導体装置においては、強力なレーザ光を発生し
うる高価な設備を用いなければヒューズの導通状態を変
化させることができなかった。
【００１２】また、提案されている半導体装置において
は、上述したように強力なレーザ光を照射しなければな
らないため、非導通状態にすることを意図していない隣
接する他のヒューズ１２３が非導通状態になってしまう
のを防止すべく、隣接するヒューズ１２３をある程度離
して配置しなければならなかった。このため、提案され
ている半導体装置ではヒューズを高密度に配置すること
ができず、複数のヒューズ１２３を配置するために要す
る領域がある程度大きくなってしまっていた。
【００１３】また、提案されている半導体装置では、配
線層１１４の一部を溶融・蒸発させることにより、ヒュ
ーズ１２３を導通状態から非導通状態にするため、溶融
された金属が蒸発可能となるように、配線層１１４に達
する開口部１４０を形成しなければならなかった。この
ため、開口部１４０を形成する工程が必要となってい
た。
【００１４】また、提案されている半導体装置では、層
間絶縁膜１２４ａ〜１２４ｄに下層部に達する深い開口
部１４０を形成するのは容易ではないため、ヒューズ１
２３を下層部に形成するのは困難であった。このため、
提案されている半導体装置では、設計の自由度が低かっ
た。
【００１５】また、提案されている半導体装置は、ヒュ
ーズ１２３が上層部近傍に形成される場合が多いため、
配線層１１４の幅が太くなる場合が多かった。上層部付
近では、微細加工のプロセスが適用されないのが通常だ
からである。このため、提案されている半導体装置にお
いては、太い配線層１１４を溶融・蒸発させなければ、
ヒューズ１２３を導通状態から非導通状態にすることが
できなかった。このため、提案されている半導体装置に
おいては、照射するレーザ光の強度を強く設定しなけれ
ばならず、また、レーザ光の照射時間もある程度長く設
定しなければならなかった。
【００１６】また、ヒューズ１２３を用いる場合よりア
ンチヒューズを用いた場合の方が、冗長回路が単純にな
る場合がある。このためアンチヒューズの開発が待望さ
れていた。
【００１７】本発明の目的は、半導体装置等の低コスト
化・微細化を実現し得るアンチヒューズ及びその書き込
み方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、置換可能層
と、前記置換可能層に接続された配線層とを有し、前記
配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換され得
る金属原子を有することを特徴とするアンチヒューズに
より達成される。
【００１９】また、上記目的は、置換可能層と、前記置
換可能層に接続された配線層とを有するアンチヒューズ
の書き込み方法であって、前記配線層は、前記置換可能
層の前記構成原子と置換され得る金属原子を有してお
り、前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記
構成原子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にす
ることにより、前記アンチヒューズを非導通状態から導
通状態にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込
み方法により達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態による半導体装置及びその製造方法並びにアンチ
ヒューズの書き込み方法を図１乃至図３を用いて説明す
る。図１は、本実施形態による半導体装置を示す断面図
である。図２及び図３は、本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
【００２１】なお、ここでは、アンチヒューズを半導体
装置に搭載する場合を例に説明するが、本発明によるア
ンチヒューズは必ずしも半導体装置に搭載することに限
定されるものではなく、あらゆる電子装置に搭載するこ
とが可能である。また、本発明は、単体のアンチヒュー
ズにも適用することが可能である。
【００２２】（半導体装置）まず、本実施形態による半
導体装置を図１を用いて説明する。
【００２３】図１に示すように、シリコンより成る半導
体基板１０上には、例えば膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2よ
り成る絶縁膜１２が形成されている。
【００２４】絶縁膜１２上には、厚さ５〜２００ｎｍの
ポリシリコンより成る置換可能層１４が形成されてい
る。置換可能層１４の長さは例えば１μｍに設定されて
おり、置換可能層１４の幅は例えば０．２μｍに設定さ
れている。置換可能層１４は、例えば１０ｋΩ〜１ＭΩ
と高抵抗になっている。ここで、置換可能層とは、その
構成原子が金属原子と置換され得る層のことをいう。置
換可能層は、金属と接触させて高温の熱処理等を行う
と、金属に置換することが可能である。
【００２５】置換可能層１４が形成された絶縁膜１２上
には、例えば膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2より成る絶縁膜
１６が形成されている。
【００２６】絶縁膜１６には、置換可能層１４に達する
開口部１８が形成されている。
【００２７】開口部１８が形成された絶縁膜１６上に
は、厚さ１００〜５００ｎｍのＡｌより成る配線層２０
が形成されている。配線層２０は、置換可能層１４の両
側に接続されている。
【００２８】なお、本実施形態では、配線層２０の下に
は、バリア層は形成されていない。本実施形態で配線層
２０と置換可能層１４との間にバリア層を形成していな
いのは、配線層２０と置換可能層１４との間にバリア層
が形成されていると、置換可能層１４中のシリコンと配
線層２０中のアルミニウムとを相互拡散することができ
ず、ポリシリコンより成る置換可能層１４をアルミニウ
ムに置換することができないためである。
【００２９】こうして、ポリシリコンより成る置換可能
層１４を有するアンチヒューズ２３が構成されている。
【００３０】配線層２０上には、膜厚１００〜２００ｎ
ｍのＴｉより成る吸収層２２が形成されている。吸収層
２２は、ポリシリコン−アルミニウム置換法によりポリ
シリコンより成る置換可能層１４をアルミニウムに置換
する際に、配線層２０中に相互拡散するシリコンを吸収
するためのものである。配線層２０中に相互拡散するシ
リコンを吸収層２２により吸収することができるため、
配線層２０を薄く形成した場合や微細に形成した場合で
あっても、ポリシリコンより成る置換可能層１４を確実
にアルミニウムに置換することができる。
【００３１】ここで、ポリシリコン−アルミニウム置換
法とは、ポリシリコン等により形成された置換可能層
を、アルミニウム等により形成された金属層と接触さ
せ、熱処理等を行うことにより、ポリシリコン等より成
る置換金属層をアルミニウム等の金属に変換（置換）す
る方法のことをいう。なお、ポリシリコン−アルミニウ
ム置換法については、特開平１１−９７５３５号公報を
参照されたい。また、ポリシリコン−アルミニウム置換
法については、International Electron Devices Meeti
ng 96, p.946-948にも記載されている。また、ポリシリ
コン−アルミニウム置換法については、１９９９年６月
のＶＬＳＩシンポジウムにも発表されている（1999 Sym
posium on VLSI Technoligy 4A-2, p.35-36参照）。
【００３２】配線層２０が形成された絶縁膜１６上に
は、例えば膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉＯ2より成る
層間絶縁膜２４ａが形成されている。
【００３３】層間絶縁膜２４ａ上には、Ａｌより成る配
線層２６ａが形成されている。
【００３４】配線層２６ａが形成された層間絶縁膜２４
上には、例えば膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉＯ2より
成る層間絶縁膜２４ｂが形成されている。
【００３５】層間絶縁膜２４ｂ上には、Ａｌより成る配
線層２６ｂが形成されている。
【００３６】配線層２６ｂが形成された層間絶縁膜２４
上には、例えば膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉＯ2より
成る層間絶縁膜２６ｃが形成されている。
【００３７】層間絶縁膜２６ｃ上には、Ａｌより成る配
線層２６ｃが形成されている。
【００３８】配線層２６ｃが形成された層間絶縁膜２６
ｃ上には、例えば膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉＯ2よ
り成る層間絶縁膜２６ｄが形成されている。
【００３９】層間絶縁膜２６ｄ上には、Ａｌより成る配
線層２６ｄが形成されている。
【００４０】こうして、本実施形態による半導体装置が
構成されている。
【００４１】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
【００４２】本明細書中で、アンチヒューズの書き込み
方法とは、アンチヒューズの導通状態を変化させる方法
のことをいい、具体的には、アンチヒューズを非導通状
態から導通状態にする方法、又は、アンチヒューズを導
通状態から非導通状態に戻す方法のことをいう。なお、
アンチヒューズを導通状態から非導通状態に戻す方法に
ついては、後述することとする。
【００４３】ポリシリコンより成る置換可能層１４は、
上述したように極めて高抵抗になっているため、ポリシ
リコンより成る置換可能層１４が未だアルミニウムに置
換されていない状態、即ち置換可能層１４が金属置換層
になっていない状態においては、アンチヒューズ２３は
非導通状態となっている。
【００４４】なお、本明細書中で、置換金属層とは、置
換可能層を金属に置換することにより得られた金属層の
ことをいう。
【００４５】アンチヒューズを導通させる場合には、半
導体基板１０の上方から置換可能層１４に対してレーザ
光を照射する。この際、レーザ光の強度は、置換可能層
１４の温度が例えば３００℃〜６００℃となるように適
宜設定する。これにより、置換可能層１４中のシリコン
と配線層２０中のアルミニウムとが相互拡散し、ポリシ
リコンより成る置換可能層１４がアルミニウムに置換さ
れる。即ち、ポリシリコン−アルミニウム置換法によ
り、ポリシリコンより成る置換可能層１４がアルミニウ
ムに置換されることとなる。置換可能層１４の長さが１
μｍ程度、置換可能層１４の幅が０．２μｍ程度、加熱
温度が４２５℃程度の場合、わずか３分程度で、ポリシ
リコンより成る置換可能層１４をアルミニウムに置換す
ることが可能である。置換可能層１４が置換金属層にな
ると、電気抵抗が極めて小さくなり、アンチヒューズは
導通状態となる。
【００４６】なお、本実施形態では、層間絶縁膜２４ｄ
の上面に、レーザ光を照射した痕跡である損傷が残る場
合がある。
【００４７】また、本実施形態では、置換可能層１４中
のシリコンと配線層２０中のアルミニウムとを相互拡散
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層１
４をアルミニウムに置換するため、置換可能層１４と配
線層２０とが一体になる。
【００４８】また、本実施形態では、置換可能層１４中
のシリコンと配線層２０中のアルミニウムとを相互拡散
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層１
４をアルミニウムに置換するため、置換可能層１４から
配線層２０にかけて、アルミニウムに置換された半導体
構成原子であるシリコンの濃度勾配が存在する場合があ
る。
【００４９】こうして、アンチヒューズが非導通状態か
ら導通状態となり、不良な素子が良好な素子に置き換え
られ、半導体装置の歩留りを向上することができる。
【００５０】このように本実施形態による半導体装置
は、アンチヒューズ２３がポリシリコンより成る置換可
能層１４を有しており、ポリシリコンより成る置換可能
層１４をアルミニウムに置換することにより、アンチヒ
ューズ２３を非導通状態から導通状態にすることができ
ることに主な特徴がある。
【００５１】図１４に示す提案されている半導体装置に
おいては、ヒューズ１２３の導通状態を変化させるため
には、配線層１１４を溶融・飛散させる必要があるた
め、強力なレーザ光を配線層１１４に照射しなければな
らなかった。このため、提案されている半導体装置にお
いては、強力なレーザ光を発生しうる高価な設備を用い
なければヒューズ１２３の導通状態を変化させることが
できなかった。
【００５２】これに対し、本実施形態によれば、３００
℃〜６００℃という比較的低温でアンチヒューズ２３を
非導通状態から導通状態にすることができるため、あま
り強力なレーザ光を照射しなくても、アンチヒューズ２
３を非導通状態から導通状態にすることができる。本実
施形態によれば、安価な設備を用いてアンチヒューズ２
３を非導通状態から導通状態にすることができるため、
製造コストの削減を実現することができ、ひいては半導
体装置を安価に提供することができる。
【００５３】また、図１４に示す提案されている半導体
装置においては、上述したように強力なレーザ光を照射
しなければならないため、導通状態を変化させることを
意図していない隣接する他のヒューズ１２３の導通状態
が変化してしまうのを防止すべく、隣接するヒューズ１
２３をある程度離して配置しなければならなかった。こ
のため、提案されている半導体装置ではヒューズ１２３
を高密度に配置することができず、複数のヒューズ１２
３を配置するために要する領域がある程度大きくなって
しまっていた。
【００５４】これに対し、本実施形態では、上述したよ
うに、あまり強力でないレーザ光を用いた場合であって
も、アンチヒューズ２３を非導通状態から導通状態にす
ることができるため、複数のアンチヒューズ２３を互い
に近接して配置した場合であっても、導通状態にするこ
とを意図していない隣接するアンチヒューズ２３が導通
状態になってしまうことがない。このため、本実施形態
によれば、複数のアンチヒューズ２３を高密度に配置す
ることが可能となる。本実施形態によれば、アンチヒュ
ーズ２３を高密度に配置することができるため、アンチ
ヒューズ２３を配置するために要する領域を小さくする
ことができ、チップサイズを小さくすることができる。
従って、本実施形態によれば、より安価な半導体装置を
提供することが可能となる。
【００５５】また、図１４に示す提案されている半導体
装置では、配線層１１４の一部を溶融・蒸発させること
により、ヒューズ１２３を導通状態から非導通状態にす
るため、溶融した物質が蒸発可能となるように、配線層
１１４に達する開口部１４０を形成しなければならなか
った。このため、開口部１４０を形成する工程が必要と
なっていた。
【００５６】これに対し、本実施形態によれば、ポリシ
リコンより成る置換可能層１４をアルミニウムに置換す
ることによりアンチヒューズ２３を非導通状態から導通
状態にすることができるため、溶融した物質を蒸発させ
るための開口部は不要である。本実施形態によれば、置
換可能層１４に達する開口部を層間絶縁膜２４ａ〜２４
ｄに形成することを要しないめ、工程の簡略化を図るこ
とができる。
【００５７】また、提案されている半導体装置では、層
間絶縁膜１２４ａ〜１２４ｄに下層部に達する深い開口
部１４０を形成するのは容易ではないため、ヒューズ１
２３を下層部に形成するのは困難であった。このため、
提案されている半導体装置では、半導体装置の設計にお
ける自由度が低かった。
【００５８】これに対し、本実施形態によれば、置換可
能層１４に達する開口部を形成することを要しないた
め、アンチヒューズ２３を下層部にも形成することがで
きる。本実施形態によれば、アンチヒューズ２３を下層
部にも形成することができるため、半導体装置の設計に
おける自由度を向上することができる。
【００５９】また、提案されている半導体装置は、ヒュ
ーズ１２３が上層部付近に形成されるため、配線層１１
４の幅が太くなっていた。上層部付近では、微細加工の
プロセスが適用されないためである。このため、提案さ
れている半導体装置においては、太い配線層１１４を溶
融・蒸発させなければならなかった。このため、提案さ
れている半導体装置においては、照射するレーザ光の強
度を強く設定しなければならず、また、レーザ光の照射
時間もある程度長く設定しなければならなかった。
【００６０】これに対し、本実施形態によれば、下層部
にアンチヒューズ２３を形成することができるため、微
細加工のプロセスを適用することができる。例えば、ポ
リシリコンより成る微細なゲート電極を形成する際に、
微細な置換可能層１４を形成することも可能である。本
実施形態によれば、置換可能層１４を微細に形成するこ
とができため、あまり強いレーザ光を照射しなくてもア
ンチヒューズ２３を非導通状態から導通状態にすること
ができる。また、本実施形態によれば、置換可能層１４
を微細に形成することができるため、レーザ光の照射時
間を短く設定した場合であっても、アンチヒューズ２３
を非導通状態から導通状態にすることができる。従っ
て、本実施形態によれば、スループットを向上すること
ができる。
【００６１】また、ヒューズを用いる場合よりアンチヒ
ューズを用いた場合の方が、冗長回路が単純になる場合
がある。本実施形態によれば、アンチヒューズ２３が設
けられているため、冗長回路を単純にすることが可能と
なり、半導体チップの小型化に寄与することができる。
従って、本実施形態によれば、より安価に半導体装置を
提供することが可能となる。
【００６２】（半導体装置の製造方法）次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図２及び図３を用いて
説明する。
【００６３】まず、図２（ａ）に示すように、シリコン
より成る半導体基板１０上に、例えばＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、例えば
膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2より成る絶縁膜１２を形成す
る。
【００６４】次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例
えば厚さ５〜２００ｎｍのポリシリコン層を形成する。
この後、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン
層をパターニングする。これにより、例えば長さ１μ
ｍ、幅０．２μｍのポリシリコンより成る置換可能層１
４が形成される。
【００６５】次に、図２（ｂ）に示すように、全面に、
例えばＣＶＤ法により、膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2より
成る絶縁膜１６を形成する。
【００６６】次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜１
６に、ポリシリコンより成る置換可能層１４に達する開
口部１８を形成する。
【００６７】次に、全面に、例えばＣＶＤ法又はスパッ
タ法により、例えば厚さ１００〜５００ｎｍのＡｌ層を
形成する。
【００６８】次に、全面に、例えばＣＶＤ法又はスパッ
タ法により、例えば厚さ１００〜２００ｎｍのＴｉ層を
形成する。
【００６９】この後、フォトリソグラフィ技術を用い、
Ｔｉ層及びＡｌ層をパターニングする。これにより、図
２（ｄ）に示すように、上面にＴｉより成る吸収層２２
が形成された、Ａｌより成る配線層２０が形成される。
【００７０】次に、図３（ａ）に示すように、全面に、
例えばＣＶＤ法により、膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉ
Ｏ2より成る層間絶縁膜２４ａを形成する。
【００７１】次に、全面に、ＣＶＤ法又はスパッタ法に
より、Ａｌ層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Ａｌ層をパターニングする。これにより、
Ａｌより成る配線層２６ａが形成される。
【００７２】次に、図３（ｂ）に示すように、全面に、
例えばＣＶＤ法により、膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉ
Ｏ2より成る層間絶縁膜２４ｂを形成する。
【００７３】次に、全面に、ＣＶＤ法又はスパッタ法に
より、Ａｌ層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Ａｌ層をパターニングする。これにより、
Ａｌ配線層２６ｂが形成される。
【００７４】次に、図３（ｃ）に示すように、全面に、
例えばＣＶＤ法により、膜厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉ
Ｏ2より成る層間絶縁膜２４ｃを形成する。
【００７５】次に、全面に、ＣＶＤ法又はスパッタ法に
より、Ａｌ層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Ａｌ層をパターニングする。これにより、
Ａｌより成る配線層２６ｃが形成される。
【００７６】次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、膜
厚５００ｎｍ〜１μｍのＳｉＯ2より成る層間絶縁膜２
４ｄを形成する。
【００７７】次に、全面に、ＣＶＤ法又はスパッタ法に
より、Ａｌ層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Ａｌ層をパターニングする。これにより、
Ａｌより成る配線層２６ｄが形成される。
【００７８】こうして、本実施形態による半導体装置が
製造される。
【００７９】なお、配線層２０を形成した後に例えば３
００〜６００℃の熱処理を行うと、置換可能層１４中の
シリコンと配線層２０中のアルミニウムとが相互拡散し
て、ポリシリコンより成る置換可能層１４がアルミニウ
ムに置換されてしまう虞がある。従って、配線層２０を
形成した後においては、３００〜６００℃の熱処理は行
わないことが望ましい。但し、ポリシリコンより成る置
換可能層１４のすべてがアルミニウムに置換してしまわ
なければ、アンチヒューズ２３が非導通状態から導通状
態になってしまうことはないため、ポリシリコンより成
る置換可能層１４の一部がポリシリコンのまま残るよう
な短時間であれば、３００〜６００℃の熱処理を行って
もよい。
【００８０】（変形例）次に、本実施形態による半導体
装置の変形例を図４を用いて説明する。図４は、本変形
例による半導体装置を示す断面図である。
【００８１】本変形例による半導体装置は、層間絶縁膜
２４ａ〜２４ｄ及び絶縁膜１６に、置換可能層１４に達
する開口部４０が形成されていることに主な特徴があ
る。
【００８２】本変形例によれば、層間絶縁膜２４ａ〜２
４ｄ及び絶縁膜１６に、置換可能層１４に達する開口部
４０が形成されているため、層間絶縁膜２４ａ〜２４ｄ
及び絶縁膜１６においてレーザ光が減衰してしまうのを
防止することができる。このため、本変形例によれば、
比較的弱いレーザ光を照射した場合であっても、置換可
能層１４及び配線層２０を３００℃〜６００℃程度にす
ることができ、ポリシリコンより成る置換可能層１４を
アルミニウムに置換することができる。従って、本実施
形態によれば、強いレーザ光を照射し得ない安価な設備
を用いた場合であっても、アンチヒューズ２３を非導通
状態から導通状態にすることができ、半導体装置の更な
る低コスト化に寄与することができる。
【００８３】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法並びにアンチヒューズ
の書き込み方法を図５乃至図７を用いて説明する。図５
は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。
図１乃至図４に示す第１実施形態による半導体装置及び
その製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
【００８４】本実施形態による半導体装置は、置換可能
層１４及び配線層２０に熱を伝導するための伝導体、具
体的には導体層４６ａ〜４６ｄ及び導体プラグ４４ａ〜
４４ｄが、層間絶縁膜２４ａ〜２４ｄに埋め込まれてい
ることに主な特徴がある。
【００８５】図５に示すように、層間絶縁膜２４ａに
は、吸収層２２に達する開口部４２が形成されている。
開口部２０内には、Ｗ（タングステン）又はＡｌより成
る導体プラグ４４ａが埋め込まれている。
【００８６】導体プラグ４４ａが埋め込まれた層間絶縁
膜２４ａ上には、Ａｌより成る導体層４６ａが形成され
ている。
【００８７】層間絶縁膜２４ｂには、Ａｌより成る導体
層４６ａに達する開口部４８が形成されている。開口部
４８内には、Ｗ又はＡｌより成る導体プラグ４４ｂが埋
め込まれている。
【００８８】導体プラグ４４ｂが埋め込まれた層間絶縁
膜２４ｂ上には、Ａｌより成る導体層４６ｂが形成され
ている。
【００８９】層間絶縁膜２４ｃには、Ａｌより成る導体
層４６ｂに達する開口部５０が形成されている。開口部
５０内には、Ｗ又はＡｌより成る導体プラグ４４ｃが埋
め込まれている。
【００９０】導体プラグ４４ｃが埋め込まれた層間絶縁
膜２４ｃ上には、Ａｌより成る導体層４６ｃが形成され
ている。
【００９１】層間絶縁膜２４ｄには、Ａｌより成る導体
層２４ｄに達する開口部５２が形成されている。開口部
５２内には、Ｗ又はＡｌより成る導体プラグ４４ｄが埋
め込まれている。
【００９２】導体プラグ４４ｄが埋め込まれた層間絶縁
膜３６上には、Ａｌより成る導体層４６ｄが形成されて
いる。
【００９３】導体層４６ａ〜４６ｄ及び導体プラグ４４
ａ〜４４ｄは、上述したように、置換可能層１４及び配
線層２０に熱を伝導するための熱伝導手段として機能す
るものである。
【００９４】こうして、本実施形態による半導体装置が
構成されている。
【００９５】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法を説明する。
【００９６】置換可能層１４を構成するポリシリコンは
上述したように極めて高抵抗になっているため、ポリシ
リコンより成る置換可能層１４がアルミニウムに置換さ
れていない状態においては、アンチヒューズ２３は非導
通状態となっている。
【００９７】アンチヒューズ２３を導通させる場合に
は、上面側から導体層４６ｄにレーザ光を照射する。こ
れにより、導体層４６ｄが加熱され、導体プラグ４４ａ
〜４４ｄ及び導体層４６ａ〜４６ｃを介して、置換可能
層１４及び配線層２０に熱が伝導される。この際、導体
層４６ｄに照射するレーザ光の強度は、置換可能層１４
及び配線層２０の温度が３００℃〜６００℃程度となる
ように適宜設定する。これにより、ポリシリコンより成
る置換可能層１４のシリコンと配線層２０のアルミニウ
ムとが相互拡散し、ポリシリコンより成る置換可能層１
４がアルミニウムに置換される。置換可能層１４がアル
ミニウムに置換された後の金属置換層は、電気抵抗が小
さいため、アンチヒューズ２３は導通状態となる。
【００９８】こうして、アンチヒューズ２３が非導通状
態から導通状態となり、不良な素子が良好な素子と置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【００９９】なお、上記では、導体層４６ｄのみにレー
ザ光を照射して、置換可能層１４及び配線層２０に熱を
伝導することにより、ポリシリコンより成る置換可能層
１４をアルミニウムに置換する場合を例に説明したが、
図６に示すように、導体層４６ｄと置換可能層１４の両
方にレーザ光を照射するようにしてもよい。図６は、導
体層と配線層の両方にレーザ光を照射する場合を示す断
面図である。導体層４６ｄと置換可能層１４の両方にレ
ーザ光を照射すれば、より短時間で置換可能層１４及び
配線層２０を加熱することができる。
【０１００】また、置換可能層１４と導体層４６ｄの少
なくともいずれか一方にレーザ光を照射するようにして
もよい。置換可能層１４と導体層４６ｄの少なくともい
ずれか一方にレーザ光を照射すれば、置換可能層１４及
び配線層２０を加熱することができ、ポリシリコンより
成る置換可能層１４をアルミニウムに置換することがで
きるからである。本実施形態によれば、導体層４６ｄと
置換可能層１４の少なくともいずれか一方にレーザ光を
照射すればよいため、高い精度でレーザ光を照射し得な
い設備を用いた場合であっても、アンチヒューズ２３を
非導通状態から導通状態にすることができる。
【０１０１】本実施形態による半導体装置は、上述した
ように、層間絶縁膜２４ｄの表面から置換可能層１４及
び配線層２０に熱を伝導するための導体層４６ａ〜４６
ｄ及び導体プラグ４４ａ〜４４ｄが、層間絶縁膜２４ａ
〜２４ｄに埋め込まれていることに主な特徴がある。
【０１０２】図１に示す第１実施形態による半導体装置
では、層間絶縁膜２４ａ〜２４ｄにおいてレーザ光が減
衰することを考慮して、ある程度強いレーザ光を照射し
なければならなかった。
【０１０３】これに対し、本実施形態によれば、層間絶
縁膜２４ｄの表面から置換可能層１４及び配線層２０に
熱を伝導するための導体プラグ４４ａ〜４４ｄ及び導体
層４６ａ〜４６ｄが層間絶縁膜２４ａ〜２４ｄに埋め込
まれているため、比較的弱いレーザ光を照射した場合で
あっても、ポリシリコンより成る置換可能層１４をアル
ミニウムに置換することができる。従って、本実施形態
によれば、より安価な設備を用いて、アンチヒューズ２
３を非導通状態から導通状態にすることができる。
【０１０４】また、本実施形態によれば、導体層４６ｄ
のみにレーザ光を照射して、置換可能層１４及び配線層
２０に熱を伝導することにより、ポリシリコンより成る
置換可能層１４をアルミニウムに置換する場合を例に説
明したが、導体層４６ｄと置換可能層１４の両方にレー
ザ光を照射するようにしてもよい。導体層４６ｄと置換
可能層１４の両方にレーザ光を照射すれば、より短時間
で置換可能層１４及び配線層２０を加熱することができ
るためである。
【０１０５】また、置換可能層１４と導体層４６ｄの少
なくともいずれか一方にレーザ光を照射するようにして
もよい。置換可能層１４と導体層４６ｄの少なくともい
ずれか一方にレーザ光を照射すれば、置換可能層１４及
び配線層２０を加熱することができ、ポリシリコンより
成る置換可能層１４をアルミニウムに置換することがで
きるからである。本実施形態によれば、導体層４６ｄと
置換可能層１４の少なくともいずれか一方にレーザ光を
照射すればよいため、高い精度でレーザ光を照射し得な
い設備を用いた場合であっても、アンチヒューズ２３を
非導通状態から導通状態にすることができる。
【０１０６】（半導体装置の製造方法）次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図７を用いて説明す
る。図７は、本実施形態による半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。
【０１０７】まず、上面に吸収層２２が形成された配線
層２０を形成する工程までは、図２（ａ）乃至図２
（ｄ）に示す第１実施形態による半導体装置の製造方法
と同様であるので説明を省略する（図７（ａ））。
【０１０８】次に、図３（ａ）を用いて上述したのと同
様にして、図７（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２４ａ
を形成する。
【０１０９】次に、層間絶縁膜２４ａに、上面に吸収層
２２が形成されたＡｌより成る配線層２０に達する開口
部４２を形成する。
【０１１０】次に、開口部４２内に、Ｗ又はＡｌより成
る導体プラグ４４ａを埋め込む。
【０１１１】次に、図７（ｃ）に示すように、導体プラ
グ４４ａが埋め込まれた層間絶縁膜２４ａ上に、Ａｌよ
り成る配線層２６ａ及び導体層４６ａを形成する。この
際、導体層４６ａは、導体プラグ４４ａに接続されるよ
うに形成する。
【０１１２】次に、図７（ｄ）に示すように、配線層２
６ａ及び導体層４６ａが形成された層間絶縁膜２４ａ上
に、層間絶縁膜２４ｂを形成する。
【０１１３】次に、層間絶縁膜２４ｂに、導体層４６ａ
に達する開口部４８を形成する。
【０１１４】次に、開口部４８内に、Ｗ又はＡｌより成
る導体プラグ４４ｂを埋め込む。
【０１１５】次に、導体プラグ４４ｂが埋め込まれた層
間絶縁膜２４ｂ上に、Ａｌより成る配線層２６ｂ及び導
体層４６ｂを形成する。この際、導体層４６ｂは、導体
プラグ４４ｂに接続されるように形成する。
【０１１６】次に、配線層２６ｂ及び導体層４６ｂが形
成された層間絶縁膜２４ｂ上に、層間絶縁膜２４ｃを形
成する。
【０１１７】次に、層間絶縁膜２４ｃに、導体層４６ｂ
に達する開口部５０を形成する。
【０１１８】次に、開口部５０内に、Ｗ又はＡｌより成
る導体プラグ４４ｃを埋め込む。
【０１１９】次に、導体プラグ４４ｃが埋め込まれた層
間絶縁膜２４ｃ上に、Ａｌより成る配線層２６ｃ及び導
体層４６ｃを形成する。この際、導体層４６ｃは、導体
プラグ４４ｃに接続されるように形成する。
【０１２０】次に、配線層２６ｃ及び導体層４６ｃが形
成された層間絶縁膜２４ｃ上に、層間絶縁膜２４ｄを形
成する。
【０１２１】次に、層間絶縁膜２４ｄに、導体層４６ｃ
に達する開口部５２を形成する。
【０１２２】次に、開口部５２内に、Ｗ又はＡｌより成
る導体プラグ４４ｄを埋め込む。
【０１２３】次に、導体プラグ４４ｄが埋め込まれた層
間絶縁膜２４ｄ上に、Ａｌより成る配線層２６ｄ及び導
体層４６ｄを形成する。この際、導体層４６ｄは、導体
プラグ４４ｄに接続されるように形成する。
【０１２４】こうして本実施形態による半導体装置が製
造される。
【０１２５】（変形例）次に、本実施形態の変形例によ
る半導体装置を図８を用いて説明する。図８は、本変形
例による半導体装置を示す断面図である。
【０１２６】本変形例による半導体装置は、最上層の導
体層が最上層の層間絶縁膜上に露出していないが、導体
層及び導体プラグが層間絶縁膜の最上層の近傍まで積層
されていることに主な特徴がある。
【０１２７】図６に示す半導体装置では、最上層の導電
層４６ｄが最上層の層間絶縁膜２４ｄ上に露出するよう
に形成されていたが、本変形例では、図６で示した導体
プラグ４４ｄ及び導体層４６ｄは形成されていない。本
変形例では、最上層の導体層４６ｃが層間絶縁膜２４ｄ
上に露出していないが、最上層４６ｃ上に存在する層間
絶縁膜２４ｄの厚さは比較的薄いため層間絶縁膜２４ｄ
におけるレーザ光の減衰は小さい。即ち、本変形例で
は、導体層４６ａ〜４６ｃ及び導体プラグ４４ａ〜４４
ｃが層間絶縁膜２４ａ〜２４ｄの最上層の近傍まで積層
されているため、層間絶縁膜２４ａ〜２４ｄにおけるレ
ーザ光の減衰は小さい。このため、本変形例によって
も、導体層４６ａ〜４６ｃ及び導体プラグ４４ａ〜４４
ｃを介して置換可能層１４に熱を伝導することができ
る。
【０１２８】このように、最上層の導体層４６ｃが最上
層の層間絶縁膜２４ｄ上に露出していなくてもよい。
【０１２９】［第３実施形態］本発明の第３実施形態に
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
９を用いて説明する。図９は、本実施形態による半導体
装置を示す概略図である。図１乃至図８に示す第１又は
第２実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一
の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または
簡潔にする。
【０１３０】本実施形態による半導体装置は、置換可能
層１４ａ及び配線層２０に電流を供給するための電流供
給回路５４が設けられていることに主な特徴がある。
【０１３１】図９に示すように、絶縁膜１２上には、ポ
リシリコンより成る置換可能層１４ａが形成されてい
る。置換可能層１４ａの電気抵抗は、例えば１〜１０ｋ
Ωとなっている。ポリシリコンに導入する不純物を適宜
設定することにより、置換可能層１４ａの電気抵抗をこ
のような値に設定することが可能である。
【０１３２】ポリシリコンより成る置換可能層１４ａの
両端には、第１及び第２実施形態と同様に、Ａｌより成
る配線層２０が接続されている。
【０１３３】配線層２０の両端には、置換可能層１４ａ
に電流を流して置換可能層１４ａを自己発熱させるため
の電流供給回路５４が接続されている。
【０１３４】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
【０１３５】ポリシリコンより成る置換可能層１４ａは
上述したように高抵抗になっているため、ポリシリコン
より成る置換可能層１４ａがアルミニウムに置換されて
いない状態においては、アンチヒューズ２３は非導通状
態となっている。
【０１３６】アンチヒューズ２３を導通させる場合に
は、電流供給回路５４から置換可能層１４ａ及び配線層
２０に電流を供給し、置換可能層１４ａを自己発熱させ
る。この際、置換可能層１４ａ、２０の温度が３００℃
〜６００℃程度となるように、置換可能層１４ａ及び配
線層２０に流す電流を適宜設定する。置換可能層１４ａ
における発熱量は、置換可能層１４ａに流れる電流の２
乗に比例し、置換可能層１４ａの電気抵抗に比例する。
置換可能層１４ａ及び配線層２０を３００℃〜６００℃
程度に加熱すると、置換可能層１４ａの両側からポリシ
リコン−アルミニウム置換が進行していく。最終的に置
換可能層１４ａがすべてアルミニウムに置換されると、
金属置換層における電気抵抗が低くなるため、置換可能
層１４ａにおける発熱量は小さくなり、置換可能層１４
ａ及び配線層２０の温度はしだいに低下していく。置換
可能層１４ａがアルミニウムに置換された後の金属置換
層は、電気抵抗が極めて小さいため、アンチヒューズ２
３は導通状態となる。
【０１３７】こうして、アンチヒューズ２３が非導通状
態から導通状態になり、不良な素子が良好な素子に置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【０１３８】なお、上記では、置換可能層１４ａ及び配
線層２０に電流を供給して置換可能層１４ａを自己発熱
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層１
４ａをアルミニウムに置換したが、図１０に示すように
置換可能層１４ａにレーザ光を照射することによって
も、ポリシリコンより成る置換可能層１４ａをアルミニ
ウムに置換することが可能である。図１０は、レーザ光
を照射することによりアンチヒューズを非導通状態から
導通状態にする場合を示す概略図である。即ち、本実施
形態による半導体装置は、置換可能層１４ａ及び配線層
２０に電流を供給することによってもアンチヒューズ２
３を非導通状態から導通状態にすることができるし、置
換可能層１４ａにレーザ光を照射することによってもア
ンチヒューズ２３を非導通状態から導通状態にすること
ができる。
【０１３９】また、置換可能層１４ａの電気抵抗は置換
可能層１４ａの長さに比例するため、ポリシリコンより
成る置換可能層１４ａが徐々にアルミニウムに置換され
ていくと、置換可能層１４ａの電気抵抗は徐々に小さく
なっていく。置換可能層１４ａの電気抵抗が徐々に小さ
くなっていくと、置換可能層１４ａ及び配線層２０に流
れる電流が徐々に増加していき、置換可能層１４ａ及び
配線層２０に過大な電流が流れる虞がある。置換可能層
１４ａ及び配線層２０に過大な電流が流れるのを防止す
るためには、所定値以上の電流が流れるのを防止する遮
断回路（図示せず）を付加することが望ましい。
【０１４０】本実施形態による半導体装置は、上述した
ように、置換可能層１４ａ及び配線層２０に電流を供給
するための電流供給回路５４が設けられていることに主
な特徴がある。
【０１４１】第１及び第２実施形態による半導体装置で
は、レーザ光を照射することにより置換可能層１４ａ及
び配線層２０を加熱し、これによりポリシリコンより成
る置換可能層１４ａをアルミニウムに置換していた。
【０１４２】これに対し、本実施形態では、置換可能層
１４ａ及び配線層２０に電流を供給する電流供給回路５
４が設けられているため、レーザ光を照射することな
く、置換可能層１４ａ及び配線層２０を加熱することが
できる。従って、本実施形態によれば、レーザ光を照射
することなく、アンチヒューズ２３を非導通状態から導
通状態にすることができる。
【０１４３】また、本実施形態によれば、置換可能層１
４ａ及び配線層２０に電流を供給することによってもア
ンチヒューズ２３を非導通状態から導通状態にすること
ができるし、置換可能層１４ａに直接レーザ光を照射す
ることによってもアンチヒューズ２３を非導通状態から
導通状態にすることができる。このため、本実施形態に
よれば、例えば、半導体チップをパッケージに封入する
前においては、レーザ光を照射することによりアンチヒ
ューズ２３を非導通状態から導通状態にし、半導体チッ
プをパッケージに封入した後においては、電流供給回路
５４を用いて置換可能層１４ａを自己発熱させることに
より、アンチヒューズ２３を非導通状態から導通状態に
することができる。即ち、本実施形態によれば、半導体
チップをパッケージに封入する前においてはアンチヒュ
ーズ２３をレーザアンチヒューズとして用い、半導体チ
ップをパッケージに封入した後においてはアンチヒュー
ズ２３を電子アンチヒューズとして用いることができ
る。本実施形態によれば、アンチヒューズ２３を、レー
ザアンチヒューズとして用いることができるのみなら
ず、電子アンチヒューズとしても用いることができるた
め、レーザアンチヒューズと電子アンチヒューズとを別
個に形成することを要しない。従って、本実施形態によ
れば、構成の簡略化、製造プロセスの簡略化を実現する
ことができる。
【０１４４】［第４実施形態］本発明の第４実施形態に
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態による半
導体装置を示す概略図である。図１１（ａ）は上面図で
あり、図１１（ｂ）は断面図である。図１乃至図１０に
示す第１乃至第３実施形態による半導体装置及びその製
造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明
を省略または簡潔にする。
【０１４５】本実施形態による半導体装置は、置換可能
層１４及び配線層２０を加熱するための加熱手段である
抵抗器５６が置換可能層１４の近傍に設けられているこ
とに主な特徴がある。
【０１４６】図１１に示すように、ポリシリコンより成
る置換可能層１４の近傍には、抵抗器５６が設けられて
いる。抵抗器５６は、置換可能層１４及び配線層２０を
加熱するためのものである。
【０１４７】抵抗器５６は、電流供給回路５４に接続さ
れている。電流供給回路５４は、抵抗器５６に電流を供
給することにより、抵抗器５６を自己発熱させ、これに
より置換可能層１４を加熱するためのものである。
【０１４８】こうして本実施形態による半導体装置が構
成されている。
【０１４９】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
【０１５０】置換可能層１４を構成するポリシリコンは
上述したように高抵抗になっているため、ポリシリコン
より成る置換可能層１４がアルミニウムに置換されてい
ない状態においては、アンチヒューズ２３は非導通状態
となっている。
【０１５１】アンチヒューズ２３を導通させる場合に
は、電流供給回路５４から抵抗器５６に電流を供給し、
抵抗器５６を自己発熱させる。この際、置換可能層１４
及び配線層２０の温度が３００℃〜６００℃となるよう
に、抵抗器５６に供給する電流を適宜設定する。これに
より、ポリシリコンより成る置換可能層１４のシリコン
と配線層２０のアルミニウムとが相互拡散し、ポリシリ
コンより成る置換可能層１４がアルミニウムに置換され
る。置換可能層１４がアルミニウムに置換された後の金
属置換層は、電気抵抗が極めて小さいため、アンチヒュ
ーズ２３が導通状態となる。
【０１５２】こうして、アンチヒューズ２３が非導通状
態から導通状態となり、不良な素子が良好な素子に置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【０１５３】本実施形態による半導体装置は、上述した
ように、置換可能層１４を加熱するための抵抗器５６が
置換可能層１４の近傍に設けられていることに主な特徴
がある。
【０１５４】第３実施形態による半導体装置では、置換
可能層１４自体に電流を流すことにより、置換可能層１
４を自己発熱させ、これによりポリシリコンより成る置
換可能層１４をアルミニウムに置換していたが、本実施
形態では、置換可能層１４と別個に設けられた抵抗器５
６を用いて置換可能層１４及び配線層２０を加熱するこ
とにより、ポリシリコンより成る置換可能層１４をアル
ミニウムに置換する。
【０１５５】このように、置換可能層１４を加熱するた
めの抵抗器５６を、置換可能層１４の近傍に設けるよう
にしてもよい。
【０１５６】なお、上記では、抵抗器５６を置換可能層
１４と同層に形成する場合を例に説明したが、抵抗器を
置換可能層の上方又は下方に形成してもよい。
【０１５７】図１１（ｃ）は、加熱手段である抵抗器を
置換可能層の上方に形成した場合を示す図である。
【０１５８】図１１（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２
４ａ上には、ＴｉＮより成る抵抗器５６ａが形成されて
いる。
【０１５９】抵抗器５６ａ上には、Ａｌより成る配線層
２６ａが形成されている。配線層２６ａは、置換可能層
１４の上方においては形成されていない。即ち、抵抗器
５６ａの両端に、配線層２６ａが接続されている。
【０１６０】抵抗器５６ａは、配線層２６ａを介して、
電流供給回路（図示せず）に接続される。
【０１６１】抵抗器５６ａに用いられているＴｉＮは、
配線層２６ａに用いられているＡｌより電気抵抗が高
い。抵抗器５６ａに電流を流すと、抵抗器５６ａが自己
発熱し、置換可能層１４を加熱することができる。
【０１６２】このように、抵抗器５６ａが置換可能層１
４の上方に形成されていてもよい。
【０１６３】なお、図１１（ｃ）に示す半導体装置は、
ＴｉＮ層とＡｌ層とから成る積層膜を形成し、置換可能
層１４の上方領域のＡｌ層を除去することにより形成す
ることが可能である。
【０１６４】［第５実施形態］本発明の第５実施形態に
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本実施形
態による半導体装置を示す概略図である。図１３は、配
線層を断線させた状態を示す概略図である。図１乃至図
１１に示す第１乃至第４実施形態による半導体装置及び
その製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
【０１６５】本実施形態による半導体装置は、アンチヒ
ューズをヒューズとしても用いることができることに主
な特徴がある。
【０１６６】図１２に示すように、層間絶縁膜２４ａ〜
２４ｄ及び絶縁膜１６には、置換可能層１４ｂに達する
開口部４０が形成されている。開口部４０は、置換可能
層１４がアルミニウムに置換された後の金属置換層にレ
ーザ光を照射した際に、溶融された金属置換層が蒸発で
きる経路を確保するためのものである。
【０１６７】ポリシリコンより成る置換可能層１４ｂ
は、例えば幅０．２μｍ、厚さ５０〜２００ｎｍと極め
て微細に形成されている。置換可能層１４ｂが極めて微
細に形成されているため、置換可能層１４ｂがアルミニ
ウムに置換された後の金属置換層は、容易に切断するこ
とが可能である。
【０１６８】こうして本実施形態による半導体装置が構
成されている。
【０１６９】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
【０１７０】本実施形態による半導体装置のアンチヒュ
ーズは、第３実施形態による半導体装置のアンチヒュー
ズと同様にして、ポリシリコンより成る置換可能層１４
ｂをアルミニウムに置換することにより、アンチヒュー
ズ２３を非導通状態から導通状態にすることができる。
【０１７１】また、本実施形態による半導体装置は、以
下のようにして、アンチヒューズ２３を導通状態から非
導通状態にすることができる。即ち、アンチヒューズ２
３を導通状態から非導通状態にする場合には、置換可能
層１４ｂにレーザ光を照射する。これにより、置換可能
層１４ｂの少なくとも一部が溶融・蒸発し、置換可能層
１４ｂが断線状態となる。こうして、アンチヒューズ２
３が導通状態から非導通状態となる。
【０１７２】なお、ここでは置換可能層１４ｂにレーザ
光を照射することにより置換可能層１４ｂを断線させる
場合を例に説明したが、電流供給回路５４を用いて置換
可能層１４ｂに大きな電流を供給することによっても置
換可能層１４ｂを断線することが可能である。即ち、レ
ーザ光を用いることなく置換可能層１４ｂに大きな電流
を流すことによっても、アンチヒューズ２３を導通状態
から非導通状態にすることができる。
【０１７３】このように、本実施形態によれば、アンチ
ヒューズを非導通状態から導通状態にした後に、更に導
通状態から非導通状態にすることができる。即ち、本実
施形態によれば、アンチヒューズをヒューズとしても用
いることができる。
【０１７４】本実施形態によれば、アンチヒューズを非
導通状態から導通状態にした後に、更に導通状態から非
導通状態にすることができるため、誤って導通状態にし
てしまったアンチヒューズを、非導通状態に戻すことが
可能となる。
【０１７５】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
【０１７６】例えば、上記実施形態では、置換可能層１
４にポリシリコンを用いたが、置換可能層１４の結晶状
態は必ずしも多結晶に限定されるものではなく、例え
ば、アモルファスや単結晶であってもよい。
【０１７７】また、上記実施形態では、配線層２０の材
料としてＡｌを用いたが、配線層２０の材料は必ずしも
Ａｌに限定されるものではなく、置換可能層１４の構成
原子と置換し得る金属を適宜用いることができる。例え
ば、配線層２０の材料として、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ
又はＲｕ等を用いることも可能である。
【０１７８】また、上記実施形態では、置換可能層１４
の材料としてシリコンを用いたが、置換可能層１４の材
料は必ずしもシリコンに限定されるものではなく、例え
ばＳｉＧｅ、Ｇｅ等を用いてもよい。
【０１７９】また、上記実施形態では、置換可能層１４
の材料として半導体を用いたが、置換可能層１４の材料
は半導体に限定されるものではなく、金属に置換され得
る材料を適宜用いることができる。
【０１８０】また、上記実施形態では、吸収層２２の材
料としてＴｉを用いたが、吸収層の材料はＴｉに限定さ
れるものではなく、例えば、Ｃｏ、Ｎｉ等、シリコンを
吸収し得る他の材料を用いてもよい。
【０１８１】また、上記実施形態では、吸収層２２を形
成したが、必ずしも吸収層２２を形成しなくてもよい。
配線層２０をある程度厚く又は太く形成すれば、吸収層
２２を形成しなくても、ポリシリコンをアルミニウムに
置換することが可能である。
【０１８２】また、第４又は第５実施形態による半導体
装置において、電流供給回路により供給される電流をオ
ン・オフするためのトリガ回路を付加してもよい。トリ
ガ回路には、パッケージの外部からトリガ信号を入力で
きるようにすることが望ましい。
【０１８３】また、上記実施形態では、置換可能層１４
上に配線層２０を形成したが、必ずしも置換可能層１４
上に配線層２０を形成しなくてもよい。ポリシリコンよ
り成る置換可能層１４とアルミニウムより成る配線層２
０とが互いに接触していれば、ポリシリコンより成る置
換可能層１４をアルミニウムに置換することが可能であ
る。
【０１８４】また、第２実施形態では、導体層４６ａ〜
４６ｄ及び導体プラグ４４ａ〜４４ｂを配線層２０に接
続したが、導体層４６ａ〜４６ｄ及び導体プラグ４４ａ
〜４４ｂは必ずしも配線層２０に接続しなくてもよい。
即ち、置換可能層１４及び配線層２０の少なくともいず
れかに熱を伝達することができるように、導体層４６ａ
〜４６ｄ及び導体プラグ４４ａ〜４４ｂを形成すればよ
い。例えば、導体層４６ａ〜４６ｄ及び導体プラグ４４
ａ〜４４ｂを置換可能層１４に接続するように形成して
もよい。
【０１８５】また、上記実施形態では、半導体装置にア
ンチヒューズを搭載する場合を例に説明したが、上述し
たアンチヒューズは、半導体装置のみならずあらゆる電
子装置に搭載することができる。
【０１８６】また、上記実施形態では、アンチヒューズ
を半導体装置に搭載する場合を例に説明したが、本発明
は単体のアンチヒューズにも適用することができる。
【０１８７】（付記１） 置換可能層と、前記置換可能
層に接続された配線層とを有し、前記配線層は、前記置
換可能層の前記構成原子と置換され得る金属原子を有す
ることを特徴とするアンチヒューズ。
【０１８８】（付記２） 付記１記載のアンチヒューズ
において、前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前
記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱
を伝導する伝導体が埋め込まれていることを特徴とする
アンチヒューズ。
【０１８９】（付記３） 付記１又は２記載のアンチヒ
ューズにおいて、少なくとも前記置換可能層に電流を供
給する電流供給回路を更に有することを特徴とするアン
チヒューズ。
【０１９０】（付記４） 付記１乃至３のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかを加熱する加熱手段を更に
有することを特徴とするアンチヒューズ。
【０１９１】（付記５） 付記１乃至４のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層は、前記置換
可能層に直接接続されていることを特徴とするアンチヒ
ューズ。
【０１９２】（付記６） 付記１乃至５のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層上に形成さ
れ、前記金属原子に置換される前記置換可能層の前記構
成原子を吸収する吸収層を更に有することを特徴とする
アンチヒューズ。
【０１９３】（付記７） 付記１乃至６のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層は、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ又はＲｕより成ることを特徴とす
るアンチヒューズ。
【０１９４】（付記８） 付記１乃至７のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層は、Ｓｉ
又はＳｉＧｅより成ることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
【０１９５】（付記９） 付記１乃至８のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層の前記構
成原子が前記金属原子と置換されており、前記置換可能
層が金属置換層になっていることを特徴とするアンチヒ
ューズ。
【０１９６】（付記１０） 付記９記載のアンチヒュー
ズにおいて、前記配線層は、前記置換可能層の前記構成
原子を含有していることを特徴とするアンチヒューズ。
【０１９７】（付記１１） 付記９又は１０記載のアン
チヒューズにおいて、前記金属置換層及び前記配線層の
少なくともいずれかに前記置換可能層の前記構成原子の
濃度勾配が存在していることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
【０１９８】（付記１２） 付記９乃至１１のいずれか
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層と前
記配線層とが一体になっていることを特徴とするアンチ
ヒューズ。
【０１９９】（付記１３） 付記９乃至１２のいずれか
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層上に
形成された絶縁膜の上面に、レーザを照射した痕跡であ
る損傷が存在していることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
【０２００】（付記１４） 付記９乃至１３のいずれか
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層が、
切断されていることを特徴とするアンチヒューズ。
【０２０１】（付記１５） 付記１乃至１４のいずれか
に記載のアンチヒューズを有することを特徴とする電子
装置。
【０２０２】（付記１６） 置換可能層と、前記置換可
能層に接続された配線層とを有するアンチヒューズの書
き込み方法であって、前記配線層は、前記置換可能層の
前記構成原子と置換され得る金属原子を有しており、前
記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原
子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にすること
により、前記アンチヒューズを非導通状態から導通状態
にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
法。
【０２０３】（付記１７） 付記１６記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかにレーザ光を照射すること
により、前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の
前記構成原子と置換することを特徴とするアンチヒュー
ズの書き込み方法。
【０２０４】（付記１８） 付記１６記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層上に形成
された絶縁膜に、前記置換可能層及び前記配線層の少な
くともいずれかに熱を伝導する伝導体が埋め込まれてお
り、前記伝導体にレーザ光を照射することにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
【０２０５】（付記１９） 付記１６記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層に電流を
供給して前記置換可能層を発熱させることにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
【０２０６】（付記２０） 付記１６記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかを加熱する加熱手段を更に
有し、前記加熱手段を用いて前記置換可能層及び前記配
線層の少なくともいずれかを加熱することにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
【０２０７】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、３００℃
〜６００℃という比較的低温でアンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができるため、あまり強力
なレーザ光を照射しなくても、アンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができる。本発明によれ
ば、安価な設備を用いてアンチヒューズを非導通状態か
ら導通状態にすることができるため、製造コストの削減
を実現することができ、ひいては半導体装置を安価に提
供することができる。
【０２０８】また、本発明によれば、あまり強力でない
レーザ光を用いた場合であっても、アンチヒューズを非
導通状態から導通状態にすることができるため、複数の
アンチヒューズを互いに近接して配置した場合であって
も、導通状態にすることを意図していない隣接するアン
チヒューズが導通状態になってしまうことがない。この
ため、本発明によれば、複数のアンチヒューズを高密度
に配置することが可能となる。本発明によれば、アンチ
ヒューズを高密度に配置することができるため、アンチ
ヒューズを配置するために要する領域を小さくすること
ができ、チップサイズを小さくすることができる。従っ
て、本発明によれば、より安価な半導体装置を提供する
ことが可能となる。
【０２０９】また、本発明によれば、置換可能層をアル
ミニウムに置換することによりアンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができるため、溶融した物
質を蒸発させるための開口部は不要である。本発明によ
れば、置換可能層に達する開口部を層間絶縁膜に形成す
ることを要しないめ、工程の簡略化を図ることができ
る。
【０２１０】また、本発明によれば、置換可能層に達す
る開口部を形成することを要しないため、アンチヒュー
ズを下層部にも形成することができる。本発明によれ
ば、アンチヒューズを下層部にも形成することができる
ため、半導体装置の設計における自由度を向上すること
ができる。
【０２１１】また、本発明によれば、下層部にアンチヒ
ューズを形成することができるため、微細加工のプロセ
スを適用することができる。例えば、ポリシリコンより
成る微細なゲート電極を形成する際に、微細な置換可能
層を形成することも可能である。本発明によれば、置換
可能層を微細に形成することができため、あまり強いレ
ーザ光を照射しなくてもアンチヒューズを非導通状態か
ら導通状態にすることができる。また、本発明によれ
ば、置換可能層を微細に形成することができるため、レ
ーザ光の照射時間を短く設定した場合であっても、アン
チヒューズを非導通状態から導通状態にすることができ
る。従って、本発明によれば、スループットを向上する
ことができる。
【０２１２】また、本発明によれば、アンチヒューズが
設けられているため、冗長回路を単純にすることが可能
となり、半導体チップの小型化に寄与することができ
る。従って、本発明によれば、より安価に半導体装置を
提供することが可能となる。
【０２１３】また、本発明によれば、層間絶縁膜の表面
から置換可能層及び配線層に熱を伝導するための導体プ
ラグ及び導体層が層間絶縁膜に埋め込まれているため、
比較的弱いレーザ光を照射した場合であっても、置換可
能層をアルミニウムに置換することができる。従って、
本発明によれば、より安価な設備を用いて、アンチヒュ
ーズを非導通状態から導通状態にすることができる。
【０２１４】また、本発明によれば、置換可能層及び配
線層に電流を供給する電流供給回路が設けられているた
め、レーザ光を照射することなく、置換可能層及び配線
層を加熱することができる。従って、本発明によれば、
レーザ光を照射することなく、アンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができる。
【０２１５】また、本発明によれば、置換可能層及び配
線層に電流を供給することによってもアンチヒューズを
非導通状態から導通状態にすることができるし、置換可
能層に直接レーザ光を照射することによってもアンチヒ
ューズを非導通状態から導通状態にすることができる。
このため、本発明によれば、例えば、半導体チップをパ
ッケージに封入する前においては、レーザ光を照射する
ことによりアンチヒューズを非導通状態から導通状態に
し、半導体チップをパッケージに封入した後において
は、電流供給回路を用いて置換可能層を自己発熱させる
ことにより、アンチヒューズを非導通状態から導通状態
にすることができる。即ち、本発明によれば、半導体チ
ップをパッケージに封入する前においてはアンチヒュー
ズをレーザアンチヒューズとして用い、半導体チップを
パッケージに封入した後においてはアンチヒューズを電
子アンチヒューズとして用いることができる。本発明に
よれば、アンチヒューズを、レーザアンチヒューズとし
て用いることができるのみならず、電子アンチヒューズ
としても用いることができるため、レーザアンチヒュー
ズと電子アンチヒューズとを別個に形成することを要し
ない。従って、本発明によれば、構成の簡略化、製造プ
ロセスの簡略化を実現することができる。
【０２１６】また、本発明によれば、置換可能層を加熱
するための加熱手段が置換可能層の近傍に設けられてい
るため、加熱手段を用いて置換可能層及び配線層を加熱
することにより、置換可能層をアルミニウムに置換する
ことができる。
【０２１７】また、本発明によれば、アンチヒューズを
非導通状態から導通状態にした後に、更に導通状態から
非導通状態にすることができるため、アンチヒューズを
ヒューズとしても用いることができる。本発明によれ
ば、アンチヒューズを非導通状態から導通状態にした後
に、更に導通状態から非導通状態にすることができるた
め、誤って導通状態にしてしまったアンチヒューズを、
非導通状態に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法（その１）を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法（その２）を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例による半導体装
置を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
【図６】導体層と配線層の両方にレーザ光を照射する場
合を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例による半導体装
置を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態による半導体装置を示す
概略図である。
【図１０】レーザ光を照射することによりアンチヒュー
ズを非導通状態から導通状態にする場合を示す概略図で
ある。
【図１１】本発明の第４実施形態による半導体装置を示
す概略図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による半導体装置を示
す概略図である。
【図１３】配線層を断線させた状態を示す概略図であ
る。
【図１４】提案されている半導体装置を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１０…半導体基板 １２…絶縁膜 １４、１４ａ、１４ｂ…置換可能層 １６…絶縁膜 １８…開口部 ２０…配線層 ２２…吸収層 ２３…アンチヒューズ ２４ａ〜２４ｄ…層間絶縁膜 ２６ａ〜２６ｄ…配線層 ４０…開口部 ４２…開口部 ４４ａ〜４４ｄ…導体プラグ ４６ａ〜４６ｄ…導体層 ４８…開口部 ５０…開口部 ５２…開口部 ５４…電流供給回路 ５６、５６ａ…抵抗器 １１０…半導体基板 １１２…絶縁膜 １１４…配線層 １１６…絶縁膜 １１８…開口部 １１９…バリア層 １２０…配線層 １２３…ヒューズ １２４ａ〜１２４ｄ…層間絶縁膜 １２６ａ〜１２６ｄ…配線層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F033 HH03 HH04 HH05 HH06 HH07 HH08 HH11 HH13 HH14 HH15 HH18 HH19 HH33 JJ01 JJ07 JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ19 KK03 KK04 KK05 KK06 KK08 NN38 NN39 PP06 PP15 QQ08 QQ09 QQ10 QQ53 QQ73 RR04 SS11 TT01 VV11 XX33 XX34 5F064 CC22 EE33 FF05 FF27 FF28 FF30 FF42 FF45

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 置換可能層と、 前記置換可能層に接続された配線層とを有し、 前記配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換さ
    れ得る金属原子を有することを特徴とするアンチヒュー
    ズ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のアンチヒューズにおい
    て、 前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前記置換可能
    層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱を伝導する
    伝導体が埋め込まれていることを特徴とするアンチヒュ
    ーズ。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のアンチヒューズに
    おいて、 少なくとも前記置換可能層に電流を供給する電流供給回
    路を更に有することを特徴とするアンチヒューズ。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
    アンチヒューズにおいて、 前記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかを
    加熱する加熱手段を更に有することを特徴とするアンチ
    ヒューズ。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
    アンチヒューズにおいて、 前記置換可能層の前記構成原子が前記金属原子と置換さ
    れており、前記置換可能層が金属置換層になっているこ
    とを特徴とするアンチヒューズ。
  6. 【請求項６】 置換可能層と、前記置換可能層に接続さ
    れた配線層とを有するアンチヒューズの書き込み方法で
    あって、 前記配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換さ
    れ得る金属原子を有しており、 前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成
    原子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にするこ
    とにより、前記アンチヒューズを非導通状態から導通状
    態にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
    法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のアンチヒューズの書き込
    み方法において、 前記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかに
    レーザ光を照射することにより、前記配線層の前記金属
    原子を前記置換可能層の前記構成原子と置換することを
    特徴とするアンチヒューズの書き込み方法。
  8. 【請求項８】 請求項６記載のアンチヒューズの書き込
    み方法において、 前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前記置換可能
    層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱を伝導する
    伝導体が埋め込まれており、 前記伝導体にレーザ光を照射することにより、前記配線
    層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子と置
    換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
    法。
  9. 【請求項９】 請求項６記載のアンチヒューズの書き込
    み方法において、 前記置換可能層に電流を供給して前記置換可能層を発熱
    させることにより、前記配線層の前記金属原子を前記置
    換可能層の前記構成原子と置換することを特徴とするア
    ンチヒューズの書き込み方法。
  10. 【請求項１０】 請求項６記載のアンチヒューズの書き
    込み方法において、 前記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかを
    加熱する加熱手段を更に有し、 前記加熱手段を用いて前記置換可能層及び前記配線層の
    少なくともいずれかを加熱することにより、前記配線層
    の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子と置換
    することを特徴とするアンチヒューズの書き込み方法。
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