JP2004179358A

JP2004179358A - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP2004179358A
Application number: JP2002343296A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Shiraishi; 尚寛白石; Shigeki Onodera; 繁樹小野寺
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】レーザトリミングの際に熱による影響を受けることがなく、水分等が侵入する隙間を発生させないでレーザトリミングを行い得る半導体装置を提供する。
【解決手段】基板１１上にフィールド酸化膜１２を介して形成されたポリシリコンフューズ１のレーザトリミング用の開口部２において、ＮＳＧ層やＢＰＳＧ層等の絶縁膜１３を全て除去する。これにより、開口部２には、ポリシリコンフューズ１の表面が露出する。そして、この開口部２に臨む露出したポリシリコンフューズ１にレーザを照射し、レーザトリミングを行う。レーザ照射部分には熱膨張を起こして破壊されたり熱膨張係数の相違により剥離する層がなく、このため各層間における隙間の発生が防止され水分の侵入が回避される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザトリミングにより溶断されるポリシリコンフューズを有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップに形成された集積回路は、パッシベーション膜と称される保護膜によって表面が覆われ、水分の侵入等、外部環境から保護されている。ただし、例外部分もあり、レーザトリミングを行うためのポリシリコンフューズにあっては、パッシベーション膜に開口部が形成されている。
【０００３】
図３は、従来の半導体装置におけるポリシリコンフューズ部分の概略構成を示すものであり、この例では、ＦＥＴ用のゲート電極として形成されたポリシリコンゲート層５０を流用し、このポリシリコンゲート層５０を加工してトリミング対象となるポリシリコンフューズ５１を形成している。
【０００４】
具体的構造を説明すると、この半導体装置は、基板５４上にフィールド酸化膜５５を介してポリシリコンゲート層５０及びポリシリコンフューズ５１が形成されており、このポリシリコンゲート層５０やポリシリコンフューズ５１上には、さらにＮＳＧ層５２ａ及びＢＰＳＧ層５２ｂからなる層間絶縁膜５２、Ａｌ−Ｓｉからなりポリシリコンゲート５０に接続されるアルミ配線層５６、例えば３層のシリケートガラスからなる平坦化膜５７（５７ａ，５７ｂ，５７ｃ）、及び最上層のパッシベーション膜５８が形成されている。
【０００５】
このような構造の半導体装置では、レーザトリミングの対象となるポリシリコンフューズ５１に対応してパッシベーション膜５８に開口部５３を設ける必要があり、この開口部５３においてパッシベーション膜５８や平坦化膜５７が除去される。ＮＳＧ層５２ａ及びＢＰＳＧ層５２ｂからなる層間絶縁膜５２についても、開口部５３において厚さが薄くされるが、通常、ポリシリコンフューズ５１の表面保護等やＦＥＴの形成を利用してポリシリコンフューズ５１を形成するので、その一部が残存するようにしている。例えば、この種の構造の半導体装置として、特許文献１に開示される半導体装置等が知られているが、フューズ上にはやはり層間絶縁膜が存在する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−６３０９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ポリシリコンフューズ５１においては、上述したパッシベーション膜５８の開口部５３において、同図中矢印にて示すように、レーザ照射を行ってトリミングが行われるが、このとき、ポリシリコンフューズ５１上に層間絶縁膜５２が残存していると、照射されるレーザの熱がＮＳＧ層２ａ及びＢＰＳＧ層５２ｂによって各層に伝播され、各層の熱膨張係数の相違により層間の剥離が生じ、ポリシリコンフューズ５１とＮＳＧ層２ａとの間や、ＢＰＳＧ層５２ｂとＮＳＧ層５２ａの間等に隙間が形成されてしまう虞れがある。このような剥離や隙間の形成は、水分の侵入の原因となり、アルミ配線層５６の腐食などの半導体装置の信頼性を大きく損なうことになる。特に、上述したようにシリコンフューズ５１をシリコンゲート５０と一体に形成した場合、このようにして形成された隙間から水分等がＦＥＴにまで侵入し、半導体チップの不具合の原因となる。
【０００８】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、レーザトリミングの際に熱による影響を受けることがなく、水分等が侵入する隙間を発生させないでレーザトリミングを行い得る半導体装置を提供することを目的とし、さらにはその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明の半導体装置は、絶縁膜にレーザトリミング用の開口部が形成され、この開口部にポリシリコンフューズが臨み、その表面が露出していることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁膜をエッチングしてレーザトリミング用の開口部を形成する際に、ポリシリコンフューズ上の絶縁膜を全て除去することを特徴とするものである。
【００１１】
上述した本発明では、レーザトリミング用の開口部には層間絶縁膜等の絶縁膜が一切残存しておらず、ポリシリコンフューズの表面が露出している。このような絶縁膜で覆われないポリシリコンフューズに対してレーザを照射してレーザトリミングを行った場合、レーザ照射による熱の影響により熱膨張を起こして破壊されたり熱膨張係数の相違により剥離される層がなく、このため各層間における隙間の発生が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、ポリシリコンフューズの一例を示す平面図である。ポリシリコンフューズ１は、ポリシリコンゲート層を流用して形成されており、ポリシリコンゲート層を延長することにより、その一部がポリシリコンフューズ１とされている。したがって、ポリシリコンフューズ１は、ポリシリコンゲート層と同一の材料、同一の層からなり、ポリシリコンゲートと同時に形成される。
【００１４】
ポリシリコンは、フューズとしてよりもＦＥＴのゲートとしての用途の方がはるかに重要であるが、前述のようにポリシリコンゲート層を流用してポリシリコンフューズを形成すれば、ポリシリコンフューズ形成のために何ら工程を増やす必要がなく、製造原価をアップさせずにポリシリコンフューズを作製することが可能である。
【００１５】
上記ポリシリコンフューズ１の表面は、パッシベーション膜等の絶縁膜で覆われているが、所定の幅に設定されたトリミング部１ａに対応して、この絶縁膜にはレーザトリミング用の開口部２が形成されている。本発明の半導体装置においては、この開口部２には絶縁膜が残存しておらず、ポリシリコンフューズ１の表面が露出した形になっている。
【００１６】
また、ポリシリコンフューズ１の両端部の絶縁膜には、層間接続用のコンタクトホール３が形成されており、ポリシリコンフューズ１と他の回路との接続がこのコンタクトホール３を介して行われる。
【００１７】
上記ポリシリコンフューズ１は、通常、複数並列に配列及び接続されており、レーザトリミングする数により接続される素子数を調整する。このレーザトリミングに際しては、上記開口部２に露出するポリシリコンフューズ１のトリミング部１ａにレーザを照射して、これを溶断する。以下、この開口部２近傍における半導体装置の構造について説明する。
【００１８】
上記ポリシリコンフューズ１を有する半導体装置においては、図２に示すように、基板１１上にフィールド酸化膜１２を介してポリシリコンゲート層１０及び、これを延長したポリシリコンフューズ１が形成されており、これらポリシリコンゲート層１０やポリシリコンフューズ１上には、さらにＮＳＧ層１３ａ及びＢＰＳＧ層１３ｂの２層からなる層間絶縁膜１３、Ａｌ−Ｓｉからなりコンタクト部１４においてポリシリコンゲート層１０に接続される配線層１５、例えば３層のシリケートガラスからなる平坦化膜１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）、及び最上層のパッシベーション膜１７が形成されている。
【００１９】
そして、ポリシリコンフューズ１のトリミング部１ａに対応した位置には、前述の通り開口部２が設けられるが、この開口部２においては、前記パッシベーション膜１７、３層のシリケートガラスからなる平坦化膜１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）は勿論のこと、ＮＳＧ層１３ａ及びＢＰＳＧ層１３ｂの２層からなる層間絶縁膜１３も全て除去されており、したがって、この開口部２においては、レーザトリミングの対象であるポリシリコンフューズ１の表面が露出している。
【００２０】
このように、本例の半導体装置では、レーザトリミングに際して、ＮＳＧ層１３ａ及びＢＰＳＧ層１３ｂがパッシベーション開口部２から除去されているため、図２中矢印で示すようにレーザを照射してレーザトリミングを行い抵抗値を調整する際にＮＳＧ層１３ａやＢＰＳＧ層１３ｂにレーザが照射されることはなく、これらに熱が加わることはない。このように、ポリシリコンフューズ１のみにレーザの照射を行うことで、レーザの照射による熱膨張でＮＳＧ層１３ａやＢＰＳＧ層１３ｂが破壊されることがなく、したがって、ＮＳＧ層１３ａとＢＰＳＧ層１３ｂとの間、及びポリシリコンフューズ１とＮＳＧ層１３ａとの間の隙間を発生させずにレーザトリミングを行うことが可能となる。その結果、水の侵入を回避することができ、半導体装置の動作の不具合を解消することができる。
【００２１】
上述した構造を有する半導体装置は、次のようにして作製することができる。すなわち、通常の手法によって各層を形成した後、開口部２の形成に際して、開口部２に臨むＮＳＧ層１３ａ及びＢＰＳＧ層１３ｂを全てエッチングにて除去し、ポリシリコンフューズ１を露出させる。このＮＳＧ層１３ａ及びＢＰＳＧ層１３ｂの除去は、パッシベーション膜１７のエッチング工程の際に、エッチング時間を延長することによって行う。
【００２２】
エッチングに際して、ウエットエッチングを採用すると、窒化膜であるパッシベーション膜１７のエッチングにリン酸を用いる必要があるが、リン酸はＡｌを溶かしてしまうことから、Ａｌ配線形成後に行うのは難しく、したがってドライエッチングにより行うことが好ましい。
【００２３】
ドライエッチングを採用した場合、上記開口部２の他、ボンディングパッド部（金属パッド部）のエッチングも同時に行うが、上記開口部２のエッチングにおいてポリシリコンフューズ１を露出させるまでエッチングを延長しても、ボンディングパッド部ではメタル（ここではＡｌ−Ｓｉ）がエッチングストッパーとして機能するため、何ら問題はない。
【００２４】
なお、パッシベーション膜１７のエッチングの前に、別のマスクを使用して、ポリシリコンフューズ１上部までエッチングを行い、ＮＳＧ層１３ａ及びＢＰＳＧ層１３ｂを含むポリシリコンフューズ１上の全ての膜を除去する方法も考えられるが、この場合に一工程追加する必要がある。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明では、レーザトリミング用の開口部において、ポリシリコンフューズ上の絶縁膜を全て除去し、ポリシリコンフューズの表面が露出するようにしているので、ポリシリコンフューズにのみレーザを照射してレーザトリミングを行うことが可能である。したがって、本発明によれば、レーザの照射で熱膨張を起こして破壊される層がなく、このため各層間における隙間の発生を防止してレーザトリミングを行うことができるその結果、水分の侵入による動作不良等が発生することのない信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フューズ部の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。
【図３】従来の半導体装置の要部縦断面図であり、レーザトリミング用の開口部近傍の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
１ポリシリコンフューズ
２開口部
１０ポリシリコンゲート層
１１基板
１２フィールド酸化膜
１３層間絶縁膜
１６平坦化膜
１７パッシベーション膜

Claims

絶縁膜にレーザトリミング用の開口部が形成され、この開口部にポリシリコンフューズが臨み、その表面が露出していることを特徴とする半導体装置。
上記ポリシリコンフューズは、ポリシリコンゲート層を流用して形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
絶縁膜をエッチングしてレーザトリミング用の開口部を形成する際に、ポリシリコンフューズ上の絶縁膜を全て除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
ドライエッチングにより上記レーザトリミング用の開口部を形成し、ドライエッチング時間を延長することによりポリシリコンフューズ上の絶縁膜を全て除去することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。