JP2005019619A

JP2005019619A - 溶断ヒューズを備えた半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005019619A
Application number: JP2003181311A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Ota; 敬文太田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】Ａｌヒューズの溶断部の耐湿性を向上させることができる新規な溶断ヒューズを備えた半導体装置及びその製造方法の提供。
【解決手段】半導体基板２２上に溶断ヒューズ１０を形成した後、その溶断ヒューズ１０上を下地酸化膜１６で覆うと共に、その下地酸化膜１６を保護用窒化膜１２で覆い、その後、その溶断ヒューズ１０の溶断部１０ａの保護用窒化膜１２を厚さ２０００〜６０００Åまでエッチングしてレーザー溶断用の開口部１４を形成する。これによってその溶断部の耐湿性を向上させることができると共に、耐湿用の窒化膜２０を別個新たに成膜する場合に比べて容易に製造することが可能となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体メモリやＬＳＩ等の半導体装置に係り、特に情報の記憶や回路の切替え等のために利用される溶断ヒューズを備えた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】
近年の半導体メモリの高集積化に伴って素子パターンも微細化し、製造工程における欠陥が生じ易くなってきている。このため、従来では、例えば特許文献１等に示すように、正規の記憶素子（回路）に加えて予め救済用の冗長記憶素子（回路）を同一半導体基板上に形成すると共に、同時にこれらを切り替えるヒューズを設け、このヒューズを適宜溶断して欠陥回路を冗長回路に切り替えることで半導体メモリの歩留まりの向上を図っている。
【０００３】
また、半導体メモリには、例えば、特許文献２等に示すように、セルの一部にヒューズを入れ、このヒューズを溶断することにより、情報の記録を行うプログラマブルＲＯＭが多くの分野で多用されてきている。
一方、特許文献３に示すように、互いに異なる機能を持ったＬＳＩであっても、多くは共通した回路を有し、一部の回路のみが異なっているケースが多い。この場合、それぞれのＬＳＩを別個に製作するよりも予め全ての回路を備えたＬＳＩを作成し、その後で不要となる回路に接続されたヒューズを溶断することで費用を低く抑えるといった方法も採用されている。
【０００４】
そして、このように多くの半導体装置に備えられるヒューズは、従来ポリシリコンが用いられてきたが、最近では導電性に優れたＡｌヒューズが主流となってきており、しかも、そのヒューズカット方法も従来の過電流による溶断から、図４に示すように高出力レーザーを用いたレーザーカット方法に替わってきている。
【０００５】
すなわち、図４は従来のヒューズのレーザーカット方法を示したものであり、このＡｌヒューズ１０を覆う保護膜（窒化膜）１２等の一部をエッチングして開口部１４を設け、この開口部１４からＡｌヒューズ１０の溶断部分に高出力のレーザーを照射することでＡｌヒューズ１０を加熱溶断するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−１５４０３８号公報
【特許文献２】
特開平５−２４２６９１号公報
【特許文献３】
特開平８−３３５６７４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＡｌヒューズ１０は、その全てが溶断されるのではなく、その一部はそのまま半導体装置内に組み込まれて回路間等を接続する導電体として使用されることになる。そのため、図４に示すようにその開口部１４に露出したＡｌヒューズ１０の表面は、ＳｉＯ_２等の酸化膜１６によって覆われて腐食が進行しないように保護されている。
【０００８】
しかしながら、このようなＳｉＯ_２等の酸化膜１６だけでは、その溶断部の耐湿性が不十分であり、その開口部１４からのＡｌヒューズ１０の腐食を完全に防ぐことは困難であった。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、Ａｌヒューズの溶断部の耐湿性を向上させることができる新規な溶断ヒューズを備えた半導体装置及びその製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔発明１〕
上記課題を解決するために発明１の溶断ヒューズを備えた半導体装置は、
半導体基板上に形成された回路又は素子間の電気的切断を行うための溶断ヒューズを備えた半導体装置において、
上記溶断ヒューズの溶断部にレーザーカット用の開口部が形成されると共に、その開口部の溶断部分が下地酸化膜と、耐湿用窒化膜とで覆われていることを特徴とするものである。
【００１０】
これによって、レーザーカットされることなく、導電体としてそのまま半導体装置内に組み込まれて使用される溶断ヒューズが下地酸化膜のみならず耐湿用窒化膜で覆われることになるため、その溶断部分の耐湿性を大幅に向上させること可能となる。
〔発明２〕
また、発明２の溶断ヒューズを備えた半導体装置は、
発明１に記載の溶断ヒューズを備えた半導体装置において、上記耐湿用窒化膜の厚さが、少なくとも２０００Å以上６０００Å以下であることを特徴とするものである。
【００１１】
このように溶断ヒューズの溶断部分を覆う耐湿用窒化膜の厚さを２０００Å以上６０００Å以下とすることにより、レーザーカット性を大きく犠牲にすることなく、優れた耐湿性を発揮することができる。
〔発明３〕
発明３の溶断ヒューズを備えた半導体装置は、
発明１又は２に記載の溶断ヒューズを備えた半導体装置において、上記溶断ヒューズがＡｌヒューズであることを特徴とするものである。
【００１２】
これによって、ヒューズカットされなかった溶断ヒューズを導電体として利用するに際して優れた導電性を発揮することができる。
〔発明４〕
発明４の溶断ヒューズを備えた半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に、回路又は素子間の電気的切断を行うための溶断ヒューズを形成した後、その溶断ヒューズ上を下地酸化膜で覆うと共に、その下地酸化膜を保護用窒化膜で覆い、その後、その溶断ヒューズの溶断部の保護用窒化膜を厚さ２０００〜６０００Åまでエッチングしてレーザー溶断用の開口部を形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
このように、半導体基板上全体を覆う保護用窒化膜の一部をエッチングして厚さ２０００〜６０００Å程度残すことで、発明１と同様に優れた耐湿性を発揮することができると共に、耐湿用の窒化膜を別個に成膜する場合に比べて容易に製造することが可能となる。
〔発明５〕
発明５の溶断ヒューズを備えた半導体装置の製造方法は、
上記溶断ヒューズとしてＡｌヒューズを用いたことを特徴とするものである。
【００１４】
これによって、発明３と同様にヒューズカットされなかった溶断ヒューズを導電体として利用するに際して優れた導電性を発揮することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は本発明に係る半導体装置の実施の一形態を示す拡大断面図、図２はその平面図である。
図中１０は、Ａｌ等の導電性に優れた金属からなる溶断ヒューズであり、この溶断ヒューズ１０は、半導体基板２２上に絶縁膜２４を介して形成されている。
【００１６】
また、この溶断ヒューズ１０の表面には、ＳｉＯ_２等からなる下地酸化膜１６によって覆われており、さらにその上はＳｉＮ等の保護用窒化膜１２で覆われている。
また、この溶断ヒューズ１０の溶断部１０ａには、保護用窒化膜１２が部分的に除去された開口部１４が形成されており、レーザーカット用のレーザー光が溶断部１０ａ側に到達し易くなっている。
【００１７】
そして、本発明の半導体装置にあっては、この溶断ヒューズ１０の溶断部１０ａが下地酸化膜１６と耐湿用窒化膜（ＳｉＮ）２０とで覆われており、これによって、レーザーカットされずにそのまま導電体として半導体装置内に組み込まれて使用される溶断ヒューズ１０が下地酸化膜１６のみならず耐湿用窒化膜２０で覆われることになるため、その溶断部分の耐湿性を大幅に向上させること可能となる。
【００１８】
ここで、この耐湿用窒化膜２０の厚さとしては、使用されるレーザーの出力や成膜される保護用窒化膜１２の厚さによっても異なってくるが、通常の半導体ヒューズのレーザーカットで用いられるレーザーの出力がＷ〜ｋＷであり、保護用窒化膜１２の厚さが１．０μｍ〜２．０μｍの場合では、その耐湿用窒化膜２０の厚さは、２０００〜６０００Åの範囲にすることが好ましい。
【００１９】
すなわち、このような典型的な条件で、耐湿用窒化膜２０の厚さが２０００Åを下回ると、十分な耐湿性が得られず、反対に６０００Åを越えると、レーザー光の熱が十分に伝わらなくなり、レーザーカット性が大きく犠牲になってしまうからである。
そして、このような本発明の半導体装置を製造するには、図３（ａ）に示すように、先ず、Ａｌを用いてスパッタ及びドライエッチング等によって半導体基板２２上にＡｌヒューズ１０を形成した後、同図（ｂ）に示すようにその上に高密度プラズマＣＶＤ等によってＳｉＯ_２を堆積させて半導体基板２２及びＡｌヒューズ１０上に下地酸化膜１６を成膜する。ここで、このＡｌヒューズ１０及び下地酸化膜１６の厚さは特に限定されるものではないが、Ａｌヒューズ１０は、
１０００Å〜１２０００Åの範囲が一般的であり、下地酸化膜１６は、１０００Å〜１００００Åの範囲が適当である。
【００２０】
次に、このようにして下地酸化膜１６が所定厚さ成膜されたなら、同図（ｃ）に示すように、その上に同じく高密度プラズマＣＶＤ等によってＳｉＮを堆積させて厚さ１．０μｍ〜２．０μｍの保護用窒化膜１２を成膜する。
その後、この保護用窒化膜１２上に、Ａｌヒューズ１０の溶断部１０ａ上が部分的に露出するようにマスクしてからドライエッチングを施してその露出した部分の保護用窒化膜１２をエッチングして除去することで開口部１４を形成し、さらにその下地酸化膜１６の厚さが２０００〜６０００Åに達した時点でエッチングを終了する。
【００２１】
これによって、同図（ｄ）に示すように、下地酸化膜１６上に厚さが２０００〜６０００Åの耐湿用窒化膜２０が残った本発明の半導体装置が容易に得られることになる。
また、保護用窒化膜１２の一部を耐湿用窒化膜２０としてそのまま利用していることから、この耐湿用窒化膜２０を別個新たに成膜する場合に比べて容易に製造することが可能となる。
【００２２】
尚、この耐湿用窒化膜２０の膜厚はエッチング用ガスや処理時間等といったエッチング条件を細かく制御することで任意に調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の実施の一形態を示す拡大断面図。
【図２】図１に示す半導体装置の平面図。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程図。
【図４】従来の溶断ヒューズを備えた半導体装置の一例を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１０…溶断ヒューズ（Ａｌヒューズ）、１０ａ…開口部、１２…保護用窒化膜、１４…開口部、１６…下地酸化膜、２０…耐湿用窒化膜、２２…基板、２４…絶縁膜。

Claims

半導体基板上に形成された回路又は素子間の電気的切断を行うための溶断ヒューズを備えた半導体装置において、
上記溶断ヒューズの溶断部にレーザーカット用の開口部が形成されると共に、その開口部の溶断部分が下地酸化膜と、耐湿用窒化膜とで覆われていることを特徴とする溶断ヒューズを備えた半導体装置。
請求項１に記載の溶断ヒューズを備えた半導体装置において、
上記耐湿用窒化膜の厚さが、少なくとも２０００Å以上６０００Å以下であることを特徴とする溶断ヒューズを備えた半導体装置。
請求項１又は２に記載の溶断ヒューズを備えた半導体装置において、
上記溶断ヒューズがＡｌヒューズであることを特徴とする溶断ヒューズを備えた半導体装置。
半導体基板上に、回路又は素子間の電気的切断を行うための溶断ヒューズを形成した後、その溶断ヒューズ上を下地酸化膜で覆うと共に、さらにその下地酸化膜上を耐湿用窒化膜で覆い、その後、その溶断ヒューズの溶断部の耐湿用窒化膜を厚さ２０００〜６０００Åまでエッチングしてレーザーカット用の開口部を形成するようにしたことを特徴とする溶断ヒューズを備えた半導体装置の製造方法。
上記溶断ヒューズとしてＡｌヒューズを用いたことを特徴とする請求項４に記載の溶断ヒューズを備えた半導体装置の製造方法。