JP2005019620A

JP2005019620A - ヒューズ型半導体装置及びその製造方法並びにレーザーカット方法

Info

Publication number: JP2005019620A
Application number: JP2003181312A
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】レーザカット時の熱影響を受け難い新規なヒューズ型半導体装置及びその製造方法並びにレーザカット方法の提供。
【解決手段】半導体基板１０上に凸状体２４を設け、その凸状体上にヒューズ２０の溶断部２２を形成し、そのヒューズ２０の凸状体２４部分を中心にレーザー光を照射してそのヒューズを溶断する。これによって、その溶断熱が凸状体２４で緩衝されて直接半導体基板１０側に伝わらなくなるため、レーザーカット時の半導体基板１０や他の素子側への熱影響を抑制できる。
【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ヒューズ型半導体装置及びその製造方法並びにレーザーカット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６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りつつある。
すなわち、図６は従来のヒューズのレーザーカット方法の一例を示したものであり、半導体基板１０上に形成されたＡｌヒューズ２０上を下地酸化膜１２と保護膜１６で覆うと共に、その保護膜１６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２０の溶断部分２２に高出力のレーザー光を照射することでそのＡｌヒューズ１０を加熱溶断するようにしている。
【０００５】
他方、従来のように過電流によってヒューズを溶断する方法にあっては、その溶断を確実に行うと共に、他の素子へのその過電流による悪影響を抑制することが重要である。そのため、例えば、以下の特許文献４，５では、基板上に段差を設けると共にその段差上にヒューズを形成し、その段差上でヒューズを局部的に薄くすることで過電流による溶断を容易とすると同時に溶断箇所をコントロールするようにした方法も提案されている。
【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
【特許文献４】
特公昭５７−３３６３８号公報
【特許文献５】
特開平５−２１６０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように開口部１４からＡｌヒューズ２０の溶断部分２２にレーザー光を照射してそのＡｌヒューズ１０を加熱溶断する方法では、短時間で確実なレーザーカットを実行するためには高出力のレーザー光を使用する必要があるが、そのレーザー光の出力が強すぎると、その熱によりその下部の半導体基板１０側や他の素子等に悪影響を及ぼすことがある。
【０００８】
特に、近年の多層構造半導体装置のように、そのＡｌヒューズ１０の下層に他の素子が存在しているケースではその熱影響によって歩留まりが低下することも考えられる。
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、確実なレーザーカットを達成できると共にそのレーザカット時の熱影響を受け難い新規なヒューズ型半導体装置及びその製造方法並びにレーザカット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のヒューズ型半導体装置は、
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ヒューズを備えたヒューズ型半導体装置において、
上記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、その開口部底部の半導体基板上に凸状体が形成されてその凸状体上に上記ヒューズの溶断部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
これによって、その凸状体上のヒューズの溶断部を狙ってレーザー光を照射すれば、その溶断熱が凸状体で緩衝されて直接半導体基板側に伝わらなくなるため、レーザーカット時の半導体基板や他の素子側への熱影響を抑制することができる。また、このように凸状体上にヒューズを形成すれば、その部分でヒューズの厚さが局部的に薄くなるため、低出力レーザーでも確実にレーザカットを行うことが可能となる。
【００１１】
〔発明２〕
発明２のヒューズ型半導体装置は、
発明１に記載のヒューズ型半導体装置において、上記凸状体が上記ヒューズの溶断部の長手方向に複数設けられていることを特徴とするものである。
これによって、発明１の効果に加え、レーザーカット可能な箇所が増えるため、より簡単にレーザカットを行うことができる。
【００１２】
〔発明３〕
発明３のヒューズ型半導体装置は、
発明１又は２に記載のヒューズ型半導体装置において、上記凸状体が、断熱性の部材から形成されていることを特徴とするものである。
これによって、より効果的に溶断熱を遮断することができるため、レーザーカット時の半導体基板や他の素子側への熱影響を確実に抑制することができる。
【００１３】
〔発明４〕
発明４のヒューズ型半導体装置のレーザーカット方法は、
発明１〜３のいずれかに記載のヒューズ型半導体装置のレーザーカット方法において、
上記ヒューズの凸状体部分を中心にその開口部からレーザー光を照射してそのヒューズを溶断するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
これによって、発明１と同様にその溶断熱が凸状体で緩衝されて直接半導体基板側に伝わらなくなるため、レーザーカット時の半導体基板や他の素子側への熱影響を抑制することができ、また、その部分でヒューズの厚さが局部的に薄くなるため、低出力レーザーでも確実にレーザカットを行うことが可能となる。
〔発明５〕
発明１〜３のいずれかに記載のヒューズ型半導体装置の製造方法において、
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ヒューズを形成するに際して、予めそのヒューズの溶断部が位置する部分に凸状体を設けてからその凸状体上にヒューズの溶断部をパターン形成した後、そのヒューズ上を保護膜で覆い、その後、そのヒューズの溶断部上の保護膜を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ものである。
【００１５】
これによって、レーザー光がヒューズに確実に到達すると共に、発明１と同様にその溶断熱が凸状体で緩衝されて直接半導体基板側に伝わらなくなるため、半導体基板や他の素子側への熱影響を抑制することができ、また、低出力レーザーでも確実にレーザカットを行うことが可能となる。
【００１６】
【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は本発明に係るヒューズ型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は半導体基板であり、その半導体基板１０上には絶縁膜１２ａを介してヒューズ２０が設けられており、さらにそのヒューズ２０上は、ＳｉＯ_２等からなる厚さ２０００Å〜５０００Å程度の下地保護膜１２ｂと、ＳｉＮ等からなる厚さ１．０〜２．０μｍ程度の保護膜１６によって覆われている。
【００１７】
また、このヒューズ２０の溶断部（ヒューズカット部）２２上には、この保護膜１６が局所的に除去された開口部１４が形成されており、その溶断部の位置を示すと共に、その上部からレーザーカット用のレーザー光が到達され易いようになっている。
そして、本発明のヒューズ型半導体装置にあっては、このヒューズ２０の溶断部２２の下部である半導体基板１０上にブロック状の凸状体２４が設けられている。そのため、この溶断部２２は矩形状に盛り上がった状態となっていると共に、図示するようにその凸状体２４の角部に位置するヒューズ２０の肉厚が局所的に薄くなった状態となっている。
【００１８】
従って、このように矩形状に盛り上がった状態となっている溶断部２２に対して図示するようにその開口部１４からレーザー光を照射すると、その熱によってその溶断部２２でヒューズ２０がレーザーカット（溶断）されることになるが、この時、溶断時に生じた熱はその下部の凸状体２４で緩和されて半導体基板１０側へ伝達することになる。
【００１９】
これによって、従来のように直接半導体基板１０側へ伝熱することがなくなるため、半導体基板１０やその近傍の素子等への熱影響を効果的に抑制することができる。
また、このヒューズ２０はＡｌやＣｕ等の導電性金属からなっており、熱伝導性にも優れていることから、ヒューズ２０の薄くなっている部分、すなわち、溶断しやすい部分に対して正確にレーザーを照射しなくとも確実にその部分でレーザーカットを行うことが可能となる。
【００２０】
また、このことは低いレーザー出力であっても確実に溶断することが可能となるため、さらなる熱影響の低減を図ることも可能となる。
ここで凸状体の材料としては特に限定されるものではないが、半導体基板と相性が良く、かつ耐熱性、断熱性にも優れたもの、例えばポリシリコン等を用いることが望ましい。
【００２１】
尚、このような本発明のヒューズ型半導体装置は、特に特別な製造方法を用いなくとも従来公知の製造方法によって容易に製造することができる。
例えば、図１に示すように、先ず、半導体基板１０の表面をエッチング等して凸状体２４を形成した後、高密度プラズマＣＶＤ法等によってその上にＳｉＯ_２等の絶縁膜１２ａを成膜すると共に、その絶縁膜１２ａ上にスパッタ及びドライエッチング等によってヒューズ１０をパターン形成し、その後、その上に同じく高密度プラズマＣＶＤ等によってＳｉＯ_２等を堆積させて下地酸化膜１２ｂを成膜する。
【００２２】
次に、このようにして下地酸化膜１２ｂが所定厚さ成膜されたなら、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の保護膜１６を成膜する。
その後、この保護膜１６上に、ヒューズ２０の溶断部２２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を除去することでレーザー照射用の開口部１４を形成することで完成することになる。
【００２３】
尚、エッチングに際しては、下地酸化膜１２ｂは除去せずに残しておくことが肝要である。すなわち、このヒューズ２０は、その全てがヒューズカットされるわけではなく、その一部あるいは大部分はそのまま素子間又は回路間を連結する導電路として利用されることから、そのまま剥き出しの状態であると腐食してしまうからである。
【００２４】
また、本実施の形態では、そのヒューズ２０の溶断部２２に対して一つの凸状体２４を設けた例で説明したが、図３及び図４に示すように、その溶断部２２の長手方向に沿って複数設ければ、レーザーカット可能な箇所が増えるため、より簡単にレーザカットを行うことができる。また、図５に示すようにこの凸状体２４を平面リング状に形成すれば、縦横あるいは斜めに延びるヒューズ２０の溶断部に対しても的確に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒューズ型半導体装置の実施の一形態を示す拡大断面図。
【図２】図１に示すヒューズ型半導体装置の平面図。
【図３】本発明のヒューズ型半導体装置の他の実施の形態を示す拡大断面図。
【図４】図３に示すヒューズ型半導体装置の平面図。
【図５】本発明のヒューズ型半導体装置の他の実施の形態を示す拡大平面図。
【図６】従来のヒューズ型半導体装置に対するレーザカットを示す拡大断面図。
【符号の説明】
１０…半導体基板、１２ａ…絶縁膜、１２ｂ…下地保護膜、１４…開口部、１６…保護膜、２０…ヒューズ、２２…溶断部、２４…凸状体。

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ヒューズを備えたヒューズ型半導体装置において、
上記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、その開口部底部の半導体基板上に凸状体が形成されてその凸状体上に上記ヒューズの溶断部が形成されていることを特徴とするヒューズ型半導体装置。
請求項１に記載のヒューズ型半導体装置において、
上記凸状体が上記ヒューズの溶断部の長手方向に複数設けられていることを特徴とするヒューズ型半導体装置。
請求項１又は２に記載のヒューズ型半導体装置において、
上記凸状体が、断熱性の部材から形成されていることを特徴とするヒューズ型半導体装置。
請求項１〜３のいずれかに記載のヒューズ型半導体装置のレーザーカット方法において、
上記ヒューズの凸状体部分を中心にその開口部からレーザー光を照射してそのヒューズを溶断するようにしたことを特徴とするヒューズ型半導体装置のレーザーカット方法。
請求項１〜３のいずれかに記載のヒューズ型半導体装置の製造方法において、
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ヒューズを形成するに際して、予めそのヒューズの溶断部が位置する部分に段差を形成してからその段差上にヒューズの溶断部をパターン形成した後、そのヒューズ上を保護膜で覆い、その後、そのヒューズの溶断部上の保護膜を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ヒューズ型半導体装置の製造方法。