JP2005019989A - 腐食防止ヒューズ領域を有する集積回路素子及びその製造方法 - Google Patents

腐食防止ヒューズ領域を有する集積回路素子及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ブローイングされたヒューズに隣接な他のヒューズが腐食されることを防ぎ、ヒューズに隣接な内部回路に湿気(moisture)が浸透することを防ぐのに好適なヒューズ領域及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 集積回路素子及びその製造方法を提供する。前記集積回路素子は、集積回路基板及び前記集積回路基板上に配置された第1ないし第4下部配線を備える。前記第3及び第4下部配線は、前記第1及び第2下部配線に平行である。前記第1と第2下部配線との間の領域上部に第1ヒューズが提供される。第1ヒューズは、第1及び第2下部配線に電気的に連結される。前記第3と第4下部配線との間の領域上部に第2ヒューズが提供され、前記第2ヒューズは前記第1ヒューズと離隔される。また、前記第2ヒューズは、前記第3及び第4下部配線に電気的に連結される。また、前記集積回路素子を製造する方法も提供される。
【選択図】 図2

Description

本発明は、集積回路素子及びその製造方法に関するもので、特に、ヒューズ領域を有する集積回路素子及びその製造方法(Intergrated circuit devices having corrosion resistant fuse regions and methods of fabricating the same)に関する。
集積回路基板上に提供される集積回路記憶素子は、アセンブリー工程の前に電気的にテストされる。その結果、前記集積回路記憶素子は、不良チップ(bad chips)、または良好なチップ(good chips)に分類される。前記不良チップが少なくとも一つの不良セル(failed cell)により誤動作する場合、前記不良セルは、リペア工程(repair process)を使用して余分なセル(redundant cell)として代替される。前記リペア工程は、書き込みモード及び読み込みモードで前記余分なセルが不良セルのアドレスを有するようにするために所定のヒューズをブローイング(blowing)させるレーザービーム照射段階を含む。前記ヒューズは、一般的に前記半導体記憶素子のビットラインと同時に形成される。最近では、前記ビットラインは、それらの電気的抵抗を減少させるためにタングステン膜のような金属膜で形成する。
図1Aは、従来のヒューズ領域の一部を示す平面図であり、図1Bは、図1AのI−I′に沿って示された断面図である。
図1A及び図1Bを参照すると、集積回路基板1の表面上に下部層間絶縁膜3が提供される。前記下部層間絶縁膜3上にヒューズ5が配置される。前記ヒューズ5は、相互平行な第1及び第2サブヒューズ5a、5bとともに前記第1サブヒューズ5aの一端を前記第2サブヒューズ5bの一端と連結させるヒューズ連結部(fuse connection)5cを含む。前記第1及び第2サブヒューズ5a、5bとともにヒューズ連結部5は、タングステン膜のような金属膜を一回の写真/食刻段階(a single photolithography/etching step)を使用して形成する。従って、前記第1及び第2サブヒューズ5a、5b及びヒューズ連結部5cは、同一の金属膜で形成される。前記ヒューズ5を有する基板上に上部層間絶縁膜7が提供される。前記第1サブヒューズ5aの他端及び前記第2サブヒューズ5bの他端は、それぞれ前記上部層間絶縁膜7を貫通する第1及び第2コンタクトホール7a、7bによって露出され、前記連結部5cは、前記上部層間絶縁膜7を貫通する少なくとも一つの第3コンタクトホール7cによって露出される。
前記第1ないし第3コンタクトホール7a、7b、7cは、それぞれ第1コンタクトプラグ9a、第2コンタクトプラグ9b及び第3コンタクトプラグ9cで埋められることもある。前記上部層間絶縁膜7上に第1ないし第3金属配線11a、11b、11cが配置される。前記第1金属配線11aは、前記第1コンタクトプラグと電気的に連結され、前記第2金属配線11bは、前記第2コンタクトプラグ9bと電気的に連結される。また、前記第3金属配線11cは、前記第3コンタクトプラグ9cと電気的に連結される。結果的に、前記第1及び第3金属配線11a、11cは、前記第1サブヒューズ5aを通じて電気的に連結され、前記第2及び第3金属配線11b、11cは、前記第2サブヒューズ5bを通じて電気的に連結される。前記第1ないし第3金属配線11a、11b、11cを有する基板の全面は、保護膜(passivation layer)13で覆われる。前記保護膜13及び前記上部層間絶縁膜7内にヒューズ窓(fuse window)13aが配置される。前記ヒューズ窓13aは、前記第1及び第2サブヒューズ5a、5bの上部を横切るように配置される。結果的に、前記第1及び第2サブヒューズ5a、5bは、初期の上部層間絶縁膜7よりも薄い層間絶縁膜7tで覆われる。リペア工程を実施するために前記第1及び第2サブヒューズ5a、5bのうちどれか一つ、例えば、前記第2サブヒューズ5bが前記ヒューズ窓13aを貫通するレーザービームによりブローイングされる(blown)場合、前記第2サブヒューズ5bの切断部(cut region)は、大気中に露出されることもある。前記リペア工程を実施した後、前記ヒューズ5を有する基板は、アセンブリー工程を通じてパッケージされる。しかし、前記アセンブリー工程前に前記カッティングされた第2サブヒューズ5bは、大気中の湿気(moisture)、または洗浄工程のような後続の湿式工程に露出されることもある。この場合、前記第1サブヒューズ5aは、前記カッティングされた第2サブヒューズ5b及び前記ヒューズ連結部5cを通じて浸透する水分によって腐食されることもある。その結果、前記第1金属配線11aは、前記第3金属配線11cと電気的に遮断されて(disconnected)半導体素子の誤動作(malfunction)を惹き起こす。
一方、前記ヒューズ領域を製造する方法が特許文献1で、福原(Fukuhara)などによって開示された。福原などによると、集積回路基板上部にストライプ(stripe)形態の第1配線、及び前記第1配線と離隔され、平面上で前記第1配線に垂直な第2及び第3平行な配線を形成する。前記第1ないし第3配線は、不腐食性物質膜(non−corrosive material layer)で形成する。前記第1配線と第2配線との間の領域上部に第1ヒューズが形成され、前記第1配線と第3配線との間の領域上部に第2ヒューズが形成される。前記第1ヒューズの一端及び他端は、それぞれ前記第1配線及び前記第2配線に電気的に接触され、前記第2ヒューズの一端及び他端は、それぞれ前記第1配線及び前記第3配線に電気的に接触される。これにより、前記ヒューズのうち、どれか一つがブローイングされ(blown)、前記ブローイングされた部位(blown region)を通じて湿気が浸透しても、前記ブローイングされたヒューズ(blown fuse)と隣接する他のヒューズが腐食されるのを防ぐことができる。これは、前記第1配線が不腐食性物質膜で形成されたためである。すなわち、前記第1ないし第3配線は、腐食阻止膜(corrosion stop layer)の役割をする。
米国特許第5,618,750号明細書
本発明が解決しようとする技術的課題は、ブローイングされたヒューズ通じて、前記ブローイングされたヒューズに隣接する他のヒューズが腐食されることを防ぐのに好適なヒューズ領域及びその製造方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ヒューズに隣接する内部回路に湿気(moisture)が浸透することを防ぐのに好適なヒューズ領域及びその製造方法を提供することにある。
前記技術的課題を解決するために本発明の実施形態は、集積回路素子を提供する。前記集積回路素子は、集積回路基板及び前記集積回路基板上の第1ないし第4下部配線を備える。前記第3及び第4下部配線は、前記第1及び第2下部配線に平行である。前記第1下部配線と第2下部配線との間の領域上部に第1ヒューズが配置される。前記第1ヒューズは、前記第1下部配線を前記第2下部配線に電気的に連結させる。これと同様に、前記第3下部配線と第4下部配線との間の領域上部に第2ヒューズが配置される。前記第2ヒューズは、前記第3下部配線を前記第4下部配線に電気的に連結させる。
いくつかの実施形態で、前記集積回路素子は、前記集積回路基板上の第1ないし第3中間配線をさらに備えることができる。前記第1ないし第3中間配線の表面は、前記第1及び第2ヒューズの表面と実質的に平らでもある。前記第1中間配線は、前記第1下部配線上に位置することもあり、前記第1下部配線に電気的に連結されることもある。前記第2中間配線は、前記第2及び第4下部配線上に位置することもあり、前記第2及び第4下部配線に電気的に連結されることもある。前記第3中間配線は、前記第3下部配線上に位置することもあり、前記第3下部配線に電気的に連結されることもある。
他の実施形態で、前記集積回路素子は、前記第1ないし第3中間配線上にそれぞれ配置された第1ないし第3下部金属配線をさらに備えることができる。前記第1ないし第3下部金属配線は、それぞれ前記第1ないし第3中間配線に電気的に連結されることもある。
もう一つ他の実施形態で、前記集積回路素子は、前記集積回路基板上に位置しながら、第1及び第2ヒューズを囲むヒューズガードリングをさらに含むことができる。前記ヒューズガードリングは、前記第1及び第2ヒューズと前記第1ないし第3中間配線との間の中間配線ガードリングを備えることができる。前記中間配線ガードリング上に第1金属プラグガードリングが提供されることもある。前記第1金属プラグガードリング上に第1金属ガードリングが提供されることもあり、前記第1金属ガードリング上に第2金属プラグガードリングが提供されることもある。前記第2金属プラグガードリング上に第2金属ガードリングが提供されることもある。
いくつかの実施形態で、前記集積回路素子は、第1ないし第4ヒューズコンタクトプラグをさらに含むことができる。前記第1ヒューズは、前記第1および第2ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第1及び第2下部配線に電気的に連結されることができる。前記第2ヒューズは、前記第3および第4ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第3及び第4下部配線に電気的に連結されることができる。
他の実施形態で、前記第1ないし第4ヒューズコンタクトプラグは、障壁金属膜及び前記障壁金属膜上のプラグ金属膜を備えることができる。前記障壁金属膜は、チタニウム窒化膜を備えることができる。前記第1ないし第4下部配線は不腐食性物質膜(non−corrosive material layer)を備えることができ、前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜及び/またはポリサイド膜を備えることができる。前記第1ないし第3中間配線及び前記第1及び第2ヒューズは、タングステン膜を備えることができる。
本発明のもう一つ他の実施形態は、集積回路基板及び前記集積回路基板上の複数の離隔されたヒューズを有するヒューズ領域を提供する。前記集積回路基板上にヒューズガードリングが提供され、前記ヒューズガードリングは前記ヒューズを囲んでいる。
いくつかの実施形態で、前記ヒューズガードリングは、中間配線ガードリングを備えることができ、前記中間配線ガードリングは、前記ヒューズの表面と実質的に平らな表面を有することができる。前記中間配線ガードリング上に第1金属プラグガードリングが提供されることができる。前記第1金属プラグガードリング上に第1金属ガードリングが提供されることもある。前記第1金属ガードリング上に第2金属プラグガードリングが提供されることができ、前記第2金属プラグガードリング上に第2金属ガードリングが提供されることもある。
本発明の他の実施形態は、第1及び第2領域を有する集積回路基板を備える集積回路素子を提供する。前記集積回路基板上に下部層間絶縁膜が提供され、前記集積回路基板上に複数の平行な下部配線が提供される。前記下部配線のうち奇数番目の下部配線は、前記集積回路基板の前記第1領域内に配置され、前記下部配線のうち偶数番目の下部配線は、前記集積回路基板の前記第2領域内に配置される。前記下部配線上に複数の平行なヒューズが提供される。前記ヒューズのうち偶数番目のヒューズは、前記第1領域内に配置され、前記各偶数番目の下部配線に電気的に連結される。前記ヒューズのうち奇数番目のヒューズは、前記第2領域内に配置され、前記各奇数番目の下部配線に電気的に連結される。前記ヒューズ上に複数の上部配線が提供される。前記上部配線のうち第1グループの上部配線は、前記奇数番目の下部配線及び前記偶数番目のヒューズに電気的に接触される。前記上部配線のうち第2グループの上部配線は、前記偶数番目の下部配線及び前記奇数番目のヒューズに電気的に接触される。
いくつかの実施形態で、前記集積回路素子は、前記下部配線上の中間層間絶縁膜及び前記ヒューズ上の上部層間絶縁膜をさらに備えることができる。前記第1領域に隣接する前記奇数番目の下部配線上に奇数番目の中間配線が提供される。前記奇数番目の中間配線は、前記中間層間絶縁膜と前記上部層間絶縁膜との間に介在されることができる。前記第2領域に隣接する前記偶数番目の下部配線上に偶数番目の中間配線が提供される。前記偶数番目の中間配線は、前記中間層間絶縁膜と前記上部層間絶縁膜との間に介在されることができる。前記第1グループの上部配線のうち、奇数番目の上部配線は、前記奇数番目の中間配線を通じて奇数番目の下部配線に電気的に連結される。前記第2グループの上部配線のうち、偶数番目の上部配線は、前記奇数番目の中間配線を通じて前記奇数番目の下部配線に電気的に連結される。
他の実施形態で、前記奇数番目の中間配線、前記偶数番目の中間配線及び前記ヒューズは、同一の物質膜でもある。前記第1グループの上部配線は、前記第1領域に隣接し、前記第2領域の反対側に位置することもある。前記第2グループの上部配線は、前記第2領域に隣接し、前記第1領域の反対側に位置することもある。
また他の実施形態で、前記偶数番目のヒューズは、前記偶数番目の下部配線の延長線上に提供されることもある。前記奇数番目のヒューズは、前記奇数番目の下部配線の延長線上に提供されることもある。前記下部配線は、不腐食性物質膜でもある。前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜及び/またはタングステンポリサイド膜でもある。前記ヒューズは、タングステン膜でもある。
本発明のまた他の実施形態は、第1及び第2領域を有する集積回路素子を提供する。前記集積回路素子は、複数の平行な下部配線を備える。前記下部配線のうち奇数番目の下部配線は、前記第1領域内に提供され、前記下部配線のうち偶数番目の下部配線は、前記第2領域内に提供される。前記第1及び第2領域上に複数のヒューズが提供される。前記ヒューズは、前記下部配線との重畳部(overlap portions)を有する。複数の上部配線が提供される。前記上部配線のうち第1グループの上部配線は、前記第1領域に隣接する前記ヒューズの最終端に電気的に連結される。前記上部配線のうち第2グループの上部配線は、前記第2領域に隣接する前記ヒューズの最終端に電気的に連結される。前記ヒューズの前記重畳部の両端は、前記重畳部の下部に位置する前記下部配線の両端に電気的に接触される。
いくつかの実施形態で、前記下部配線は、不腐食性物質膜でもある。前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜及び/またはポリサイド膜でもある。前記ヒューズはタングステンでもある。
本発明のまた他の実施形態は、ヒューズ領域を有する集積回路素子を製造する方法を提供する。この方法は、集積回路基板上に相互離隔された第1ないし第4下部配線を形成することを備える。前記第3及び第4下部配線は、前記第1及び第2下部配線に平行するように形成される。前記第1及び第2下部配線上に第1ヒューズを形成する。前記第1ヒューズは、前記第1下部配線と第2下部配線との間に位置し、前記第1及び第2下部配線に電気的に連結される。前記第3及び第4下部配線上に第2ヒューズを形成する。前記第2ヒューズは、前記第3下部配線と第4下部配線との間に位置し、前記第3及び第4下部配線に電気的に連結される。
本発明のまた他の実施形態は、ヒューズガードリングを有するヒューズ領域の製造方法を提供する。この方法は、集積回路基板上に複数の離隔されたヒューズを形成することを含む。前記集積回路基板上に前記ヒューズを囲むヒューズガードリングを形成する。
図2ないし図6を参照にして述べたように、ヒューズを囲むヒューズガードリングが形成される。これにより、外部の湿気が前記ヒューズ上部に形成されるヒューズ窓及び前記ヒューズ窓によって露出される層間絶縁膜を通じて流入されても、前記ヒューズに隣接する内部回路が損傷されるのを防ぐことができる。さらに、相互隣接するヒューズは、不腐食性物質膜で形成される下部配線を通じて電気的に連結される。これにより、前記ヒューズのうち、どれか一つがレーザーリペア工程を通じてブローイングされても、前記ブローイングされたヒューズに隣接する他のヒューズが腐食されるのを防ぐことができる。
また、図7ないし図9を参照にして述べたように、ヒューズとの間の間隔は、集積回路素子の大きさを大きくさせなくても実質的に大きくはならない。従って、レーザービームが選択されたヒューズと誤整列されたり、前記レーザービームの直径が大きくなったりしても、前記選択されたヒューズに隣接する、不選択されたヒューズに電気的に接触された配線の電流経路が損傷されない場合もある。結果的に、高集積記憶素子に好適なヒューズ領域が提供されることができる。
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は、ここで説明する実施形態に限られず、他の形態で具体化されることもある。むしろ、ここで紹介される実施形態は開始された内容が徹底であり、完全となるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達できるように提供するものである。図面において、層及び領域の厚みは明確性をあたえるために誇張されたものである。また、層が、他の層、または基板「上」にあると言われた場合、それは他の層、または基板上に直接形成することができるか、またはそれらの間に第3の層が介在されることもある。明細書全体にかけて同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
図2は、本発明の実施形態に係るヒューズ領域を示す平面図であり、図3ないし図6は、本発明の実施形態に係るヒューズ領域の製造方法を説明するための図2の切断線II−II′に沿って示された断面図である。
まず、図2及び図6を参照して本発明の実施形態に係るヒューズ領域を説明する。
図2及び図6を参照すると、集積回路基板51の全面は、絶縁膜53で覆われている。前記絶縁膜53は、素子分離膜に該当することもある。前記絶縁膜53上に第1ないし第4下部配線(lower interconnections)55a、55b、55c、55dが配置される。前記第1及び第2下部配線55a、55bは、第1直線上に位置し、相互離隔されるよう配置される。または、前記第3及び第4下部配線55c、55dは、前記第1直線と平行な第2直線上に位置する。前記第3下部配線55cは、前記第1下部配線55aに隣接するように配置され、前記第4下部配線55dは、前記第2下部配線55bに隣接するように配置される。前記第1ないし第4下部配線55a、55b、55c、55dは、不腐食性物質膜(non−corrosive material layer)であることが好ましい。前記不腐食性物質膜としてポリシリコン膜、またはポリサイド膜(polycide layer)が使用できる。この場合、前記下部配線55a、55b、55c、55dは、モストランジスターのゲート電極、またはワードラインと同一の導電膜でもある。
前記下部配線55a、55b、55c、55d及び前記絶縁膜53は、下部層間絶縁膜57で覆われる。前記第1ないし第4下部配線55a、55b、55c、55dの両端は、前記下部層間絶縁膜57を貫通するヒューズコンタクトホール59a′、59a″、59b′、59b″、59c′、59c″、59d′、59d″によって露出される。前記下部層間絶縁膜57上に第1及び第2ヒューズ65f′、65f″と共に第1ないし第3中間配線(intermediate interconnections)65a、65b、65cが配置される。前記第1ヒューズ65f′は、前記ヒューズコンタクトホール59a″、59b′を通じて、前記第1及び第2下部配線55a、55bに電気的に接続される。または、前記第2ヒューズ65f″は、前記ヒューズコンタクトホール59c″、59d′を通じて、前記第3及び第4下部配線55c、55dに電気的に接続される。結果的に、第1ヒューズ65f′は前記第1下部配線55aと第2下部配線55bとの間の領域上部に位置し、前記第2ヒューズ65f″は、前記第3下部配線55cと第4下部配線55dとの間の領域上部に位置する。
さらに、前記第1中間配線65aは、前記ヒューズコンタクトホール59a′を通じて、前記第1下部配線55aに電気的に連結され、前記第3中間配線65cは、前記ヒューズコンタクトホール59c′を通じて、前記第3下部配線55cに電気的に連結される。前記第1及び第3中間配線65a、65cは、それぞれ前記第1及び第2ヒューズ65f′、65f″の反対側に配置される。また、前記第2中間配線65bは、前記ヒューズコンタクホール59b″、59d″を通じて、前記第2及び第4下部配線55b、55dに電気的に連結される。前記第2中間配線65bは、前記第1及び第2ヒューズ65f′、65f″の反対側に配置される。前記第1及び第2ヒューズ65f′、65f″と共に、前記第1ないし第3中間配線65a、65b、65cは、タングステン膜のような信頼性がある金属膜(reliable metal layer)でもある。この場合、前記タングステン膜は、湿気に弱い短所を有する。すなわち、前記タングステン膜は、腐食性物質膜(corrosive material layer)に該当する。
前記ヒューズコンタクトホール59a′、59a″、59b′、59b″、59c′、59c″、59d′、59d″は、ヒューズコンタクトプラグ(図6の64a′、64a″、64b′、64b″)で埋められることができる。前記ヒューズコンタクトプラグのそれぞれは順に積層された障壁金属膜61a′、61a″、61b′、61b″及びプラグ金属膜63a′、63a″、63b′、63b″を含むことができる。この場合、前記障壁金属膜は、チタニウム窒化膜のような不腐食性物質膜であることが好ましい。前記プラグ金属膜はタングステン膜でもある。しかし、前記ヒューズコンタクトプラグはポリシリコンでもある。
一方、前記ヒューズ65f′、65f″は、図2で示すように平面的に示される場合、中間配線ガードリング65gにより囲まれる場合もある。前記中間配線ガードリング65gは、前記ヒューズ65f′、65f″と前記中間配線65a、65b、65cとの間の領域を通過するように配置されることが好ましい。すなわち、前記中間配線ガードリング65gは、前記ヒューズ65f′、65f″と同一のレベルに配置される。
前記ヒューズ65f′、65f″及び前記中間配線65a、65b、65cを有する基板の全面は、上部層間絶縁膜67により覆われる。前記上部層間絶縁膜67は、BPSG膜(borophosphosilicate glass layer)でもある。このようなBPSG膜は、強い吸湿性(moisture absorbance)を示す短所を有する。前記第1ないし第3中間配線65a、65b、65cは、それぞれ前記上部層間絶縁膜67を貫通する第1金属コンタクトホール69a、69b、69cによって露出される。さらに、前記中間配線ガードリング65gも、前記上部層間絶縁膜67を貫通する第1金属ガードリングコンタクトホール69gによって露出される。前記第1金属コンタクトホール69a、69b、69c及び前記第1金属ガードリングコンタクトホール69gは、それぞれ第1金属コンタクトプラグ71a、71b、71c及び第1金属プラグガードリング71gで埋められることができる。
前記上部層間絶縁膜67上に第1ないし第3下部金属配線73a、73b、73cが配置される。前記第1ないし第3下部金属配線73a、73b、73cは、それぞれ前記第1金属コンタクトプラグ71a、71b、71cを通じて、前記第1ないし第3中間配線65a、65b、65cに電気的に連結される。さらに、前記第1金属プラグガードリング71gは、第1金属ガードリング73gで覆われることができる。
前記第1下部金属配線73a、73b、73cを有する基板の全面は、金属層間絶縁膜75で覆われる。前記金属層間絶縁膜75は、優秀な平坦度(flatness)を示すエスオージー膜(SOG、spin−on−glass layer)でもある。しかし、前記エスオージー膜も強い吸湿性を示す。前記第1金属ガードリング73gは、前記金属層間絶縁膜75を貫通する第2金属ガードリングコンタクトホール77gを通じて露出される。前記第2金属ガードリングコンタクトホール77gは、第2金属プラグガードリング79gで埋められる。前記第2金属プラグガードリング79gは、第2金属ガードリング81gで覆われる。前記中間配線ガードリング65g、第1金属プラグガードリング71g、第1金属ガードリング73g、第2金属プラグガードリング79g及び第2金属ガードリング81gはヒューズガードリングGを構成する。
前記第2金属ガードリング81gを有する基板の全面は、順に積層された第1及び第2保護膜(first and second passivation layers)83、85で覆われる。前記保護膜83、85、前記金属層間絶縁膜75及び前記上部層間絶縁膜67内にヒューズ窓(fuse window)87が配置される。前記ヒューズ窓87は、前記第1及び第2ヒューズ65f′、65f″の上部を横切るように配置される。結果的に、前記第1及び第2ヒューズ65f′、65f″は、初期の上部層間絶縁膜67よりも薄い層間絶縁膜67tで覆われる。前記ヒューズ窓87は、前記ヒューズ65f′、65f″をブローイングさせるためのレーザーリペア工程を成功的に実施するために要求される。
上述した実施形態によると、相互隣接するヒューズ65f′、65f″は、不腐食性物質膜で形成された第2及び第4下部配線55b、55dを通じて電気的に連結される。これにより、前記ヒューズ65f′、65f″のうち、どれか一つがレーザーリペア工程を通じてブローイングされても、前記下部配線55a、55b、55c、55dは、前記ブローイングされたヒューズからの腐食経路(corrosion path)を遮断する。これにより、前記ブローイングされたヒューズと隣接する他のヒューズが腐食されるのを防ぐことができる。さらに、前記ヒューズガードリング(G)は、前記ヒューズ65f′、65f″を囲むように配置される。これにより、前記層間絶縁膜67、75及び前記金属層間絶縁膜75がBPSG膜、またはエスオージー膜であっても、前記ヒューズガードリング(G)は、前記ヒューズ窓87によって露出された前記層間絶縁膜67、75及び前記金属層間絶縁膜75を通じて流入される湿気を遮断する。その結果、前記ヒューズ65f′、65f″と隣接する内部回路(internal circuit)が損傷される(damaged)のを防ぐことができる。
これから、図3ないし図6を参照して本発明に係るヒューズ領域の製造方法を説明する。
図2及び図3を参照すると、集積回路基板51の所定領域に素子分離膜のような絶縁膜53を形成する。前記絶縁膜53上に導電膜を形成する。前記導電膜は、モストランジスターのゲート電極膜に当該することもある。この場合、前記導電膜は、ポリシリコン膜、またはポリサイド膜のような不腐食性物質膜で形成することが好ましい。前記導電膜をパターニングして、前記絶縁膜53上に相互隔離された第1ないし第4下部配線55a、55b、55c、55dを形成する。前記第1及び第2下部配線55a、55bは、第1直線上に存在するように形成され、前記第3及び第4下部配線55c、55dは、前記第1直線に平行な第2直線上に存在するように形成される。前記第3下部配線55cは、前記第1下部配線55aに隣接し、前記第4下部配線55dは、前記第2下部配線55bに隣接する。続いて、前記下部配線55a、55b、55c、55dを有する基板の全面上に下部層間絶縁膜57を形成する。前記層間絶縁膜57は、強い吸湿性(strong moisture absorbance)を示すBPSG膜(borophosphosilicate glass layer)で形成されることもある。。
図2及び図4を参照すると、前記下部層間絶縁膜57をパターニングして、前記下部配線55a、55b、55c、55dの両端を露出させるヒューズコンタクトホール(図2の59a′、59a″、59b′、59b″、59c′、59c″、59d′、59d″)を形成する。前記ヒューズコンタクトホール59a′、59a″、59b′、59b″、59c′、59c″、59d′、59d″を有する基板の全面上に中間配線膜(intermediate interconnection layer)を形成する。ディーラム(DRAM)のような半導体記憶素子において、前記中間配線膜はビットラインを形成するための導電膜に該当することができる。この場合、前記中間配線膜は、前記ビットラインの電気的な抵抗を減少させるためにタングステン膜で形成することができる。しかし、このようなタングステン膜は湿気に弱い短所を有する。すなわち、前記タングステン膜は腐食性物質膜(corrosive material layer)に該当する。
前記中間配線膜を形成する前に、前記ヒューズコンタクトホール59a′、59a″、59b′、59b″、59c′、59c″、59d′、59d″内にヒューズコンタクトプラグ(図4の64a′、64a″、64b′、64b″)を形成することができる。この場合、前記ヒューズコンタクトプラグ64a′、64a″、64b′、64b″は、順に積層された障壁金属膜61a′、61a″、61b′、61b″及びプラグ金属膜63a′、63a″、63b′、63b″を含むように形成されることが好ましい。前記障壁金属膜61a′、61a″、61b′、61b″は、不腐食性物質膜に該当するチタニウム窒化膜で形成することが好ましい。前記プラグ金属膜63a′、63a″、63b′、63b″は、タングステン膜のような信頼性がある金属膜で形成することができる。
続いて、前記中間配線膜をパターニングし、前記ヒューズコンタクトホール59a′、59a″、59b′、59b″、59c′、59c″、59d′、59d″を覆う第1及び第2ヒューズ65f′、65f″と共に第1ないし第3中間配線65a、65b、65cを形成する。前記第1ヒューズ65f′は、前記第1下部配線55aと第2下部配線55bとの間の領域上部に形成され、前記第2ヒューズ65f″は、前記第3下部配線55cと第4下部配線55dとの間の領域上部に形成される。具体的に、前記第1ヒューズ65f′は、前記ヒューズコンタクトホール59a″、59b′を通じて、前記第1及び第2下部配線55a、55bに電気的に連結され、前記第2ヒューズ65f″は、前記ヒューズコンタクトホール59c″、59d′を通じて前記第3及び第4下部配線55c、55dに電気的に連結される。さらに、前記第1層間配線65aは、前記ヒューズコンタクトホール59a′を通じて前記第1下部配線55aに電気的に連結され、前記第1ヒューズ65f′の反対側に形成される。また、前記第2層間配線65bは、前記ヒューズコンタクトホール59b″、59d″を通じて前記第2及び第4下部配線55b、55dに電気的に連結され、前記第1及び第2ヒューズ65f′、65f″の反対側に形成される。さらに、前記第3中間配線65cは、前記ヒューズコンタクトホール59c′を通じて前記第3下部配線55cに電気的に連結され、前記第2ヒューズ65f″の反対側に形成される。
前記ヒューズ65f′、65f″及び前記中間配線65a、65b、65cを形成する間、前記ヒューズ65f′、65f″を覆う中間配線ガードリング65gが追加で形成されることができる。前記中間配線ガードリング65gは、図2に示されたように前記ヒューズ65f′、65f″と前記中間配線65a、65b、65cとの間の領域を通るように形成される。
図2及び図5を参照すると、前記ヒューズ65f′、65f″を有する基板の全面上に上部層間絶縁膜67を形成する。前記上部層間絶縁膜67もBPSG膜で形成することができる。前記上部層間絶縁膜67をパターニングして前記第1ないし第3中間配線65a、65b、65cを露出させる第1金属コンタクトホール69a、69b、69cを形成する。前記第1金属コンタクトホール69aは、前記第1中間配線65aを露出させ、前記第1金属コンタクトホール69cは、前記第3中間配線65cを露出させる。また、前記第1金属コンタクトホール69bは前記第2中間配線65bを露出させる。前記中間配線ガードリング65gが形成された場合、前記中間配線ガードリング65gを露出させる第1金属ガードリングコンタクトホール69gが形成されることもある。
前記第1金属コンタクトホール69a、69b、69c及び前記第1金属ガードリングコンタクトホール69gを有する基板の全面上に第1金属膜を形成する。前記第1金属膜は、アルミニウム膜、タングステン膜または銅膜で形成することができる。前記第1金属膜を形成する前に、前記第1金属コンタクトホール69a、69b、69c及び第1金属ガードリングコンタクトホール69g内にそれぞれ第1金属コンタクトプラグ71a、71b、71c及び第1金属プラグガードリング71gが形成されることもある。前記第1金属コンタクトプラグ71a、71b、71c及び第1金属プラグガードリング71gは、タングステン膜のような金属膜で形成することができる。
続いて、前記第1金属膜をパターニングして第1金属コンタクトプラグ71a、71b、71cをそれぞれ覆う第1ないし第3下部金属配線73a、73b、73cを形成する。さらに、第1金属ガードリング73gが前記第1金属プラグガードリング71gを覆うように形成されることができる。前記第1金属膜が銅膜で形成される場合に、前記銅膜はダマシーン技術を使用してパターニングされることができる。
図2及び図6を参照すると、前記第1ないし第3下部金属配線73a、73b、73c及び前記第1金属ガードリング73gを含む基板の全面上に金属層間絶縁膜75を形成する。前記金属層間絶縁膜75は、エスオージー膜(SOG layer;spin−on−glass layer)で形成することができる。前記エスオージー膜は、BPSG膜のように強い吸湿性を有する。それにも関わらず、前記エスオージー膜は金属層間絶縁膜として広く使用される。これは、前記エスオージー膜が200℃よりも低い低温で優秀な平坦度(flatness)を示す長所を有するためである。前記金属層間絶縁膜75をパターニングして前記第1金属ガードリング73gを露出させる第2金属ガードリングコンタクトホール77gを形成する。前記第2金属ガードリングコンタクトホール77g内で第2金属プラグガードリング79gを形成することができる。前記第2金属プラグガードリング79gは、第1金属プラグガードリング71gと同一の物質膜で形成することができる。
前記第2金属プラグガードリング79gを含む基板の全面上に第2金属膜を形成する。前記第2金属膜は、アルミニウム膜、タングステン膜、または銅膜で形成することができる。前記第2金属膜をパターニングして前記第2金属プラグガードリング79gを覆う第2金属ガードリング81gを形成する。前記中間配線ガードリング65g、第1金属プラグガードリング71g、第1金属ガードリング73g、第2金属プラグガードリング79g及び第2金属ガードリング81gはヒューズガードリングGを構成する。
前記第2金属ガードリング81gを有する基板の全面上に第1及び第2保護膜(passivation layers)83、85を順に形成する。前記第1及び第2保護膜83、85は、それぞれプラズマ酸化膜及びプラズマ窒化膜で形成することができる。前記第2保護膜85、すなわち、前記プラズマ窒化膜は、外部の湿気(external moisture)が前記基板51に形成された集積回路内に浸透するのを防ぐ。また、前記第1保護膜83、すなわち前記プラズマ酸化膜は、前記プラズマ窒化膜のストレスを緩和させるバッファー層の役割をする。
前記保護膜83、85、金属層間絶縁膜75及び上部層間絶縁膜67を食刻して前記ヒューズ65f′、65f″の上部を横切るヒューズ窓87を形成する。前記ヒューズ窓87を形成するための食刻工程は、前記ヒューズ65f′、65f″の露出前に終了することが好ましい。その結果、前記ヒューズ65f′、65f″上に前記初期の上部層間絶縁膜67よりも薄い層間絶縁膜67tが残存する。前記ヒューズ窓87は、図6に示されたように前記上部層間絶縁膜67及び金属層間絶縁膜75を露出させる。これにより、前記上部層間絶縁膜67及び金属層間絶縁膜75が前述したように吸湿性を有するBPSG膜及びエスオージー膜で形成される場合に、大気中の湿気が前記上部層間絶縁膜67及び金属層間絶縁膜75内に容易に浸透することができる。しかし、前記ヒューズガードリングGは、外部の湿気が前記ヒューズ窓87によって露出した前記上部層間絶縁膜67及び金属層間絶縁膜75を通じて前記ヒューズに隣接する内部回路(図示せず)に浸透する経路(path)を遮断する。単に、前記外部の湿気は、矢印「A」で示されたように前記ヒューズ65f′、65f″と前記中間配線ガードリング65gとの間の領域だけを通じて流入されることができる。これにより、前記内部回路に流入される湿気の量を著しく減少させることができる。
図7は、本発明の他の実施形態に係るヒューズ領域を示す平面図である。また、図8は、図7の切断線III−III′に沿って示された断面図であり、図9は図7の切断線IV−IV′に沿って示された断面図である。
図7、図8及び図9を参照すると、集積回路基板101上に下部層間絶縁膜103が積層される(stacked)。前記集積回路基板101の一部は、相互隣接する第1領域123a及び第2領域123bに分割される。前記下部層間絶縁膜103上に複数の下部配線(lower interconnections)が相互平行になるように配置される。例えば、前記下部配線は、図7に示されたように第1ないし第4下部配線105a、105b、105c、105dを含むことができる。この場合、前記第1及び第3下部配線105a、105c、すなわち奇数番目の下部配線(odd−numbered lower interconnections)は、前記第1領域123a内に配置され、前記第2及び第4下部配線105b、105d、すなわち偶数番目の下部配線(even−nembered interconnections)は、前記第2領域123b内に配置される。
前記下部配線105a、105b、105c、105dは、半導体素子のモストランジスターのゲート電極と同時に形成される導電膜パターンでもある。すなわち、前記下部配線105a、105b、105c、105dは、前記ゲート電極と同一の物質膜でもある。例えば、前記下部配線105a、105b、105c、105dは、ポリシリコンパターン、またはタングステンポリサイドパターン(tungsten polycide patterns)のような不腐食性物質(non−corrosive material layer)でもある。
前記下部配線105a、105d、105c、105d及び前記下部層間絶縁膜103上に中間層間絶縁膜(an intermediate interlayer insulating layer)107が積層される。前記各下部配線105a、105b、105c、105dの両端は、前記中間層間絶縁膜107を貫通する第1ないし第8ヒューズコンタクトホール107a′、107a″、107b′、107b″、107c′、107c″、107d′、107d″によって露出する。すなわち、前記第1及び第2ヒューズコンタクトホール107a′、107a″は、それぞれ前記第1下部配線105aの両端を露出させ、前記第3及び第4ヒューズコンタクトホール107b′、107b″は、それぞれ前記第2下部配線105bの両端を露出させる。これと同様に、前記第5及び第6ヒューズコンタクトホール107c′、107c″は、それぞれ前記第3下部配線105cの両端を露出させ、前記第7及び第8ヒューズコンタクトホール107d′、107d″は、それぞれ前記第4下部配線105dの両端を露出させる。
前記第1及び第2ヒューズコンタクトホール107a′、107a″は、それぞれ第1及び第2ヒューズコンタクトプラグ109a′、109a″で埋めることができる。これと同様に、前記第3ないし第8ヒューズコンタクトホール107b′、107b″、107c′、107c″、107d′、107d″は、それぞれ第3ないし第8ヒューズコンタクトプラグ(図示せず)で埋められることができる。前記ヒューズコンタクトプラグのそれぞれは、順に積層された障壁金属膜及びプラグ金属膜を含むことができる。この場合、前記障壁金属膜は、チタニウム窒化膜のような不腐食性物質膜であることができ、前記プラグ金属膜は、タングステン膜でもある。これとは違い、前記ヒューズコンタクトプラグはポリシリコンプラグでもある。
前記中間層間絶縁膜107上に複数のヒューズ、例えば第1ないし第4ヒューズ111a′、111b″、111c′、111d″が前記下部配線105a、105b、105c、105dに平行になるように配置される。この場合、前記第2及び第4ヒューズ111b″、111d″、すなわち偶数番目のヒューズは、前記第1領域123a内に提供され、前記第1及び第3ヒューズ111a″、111c″、すなわち奇数番目のヒューズは前記第2領域123b内に提供される。また、前記第1ないし第4ヒューズ111a″、111b″、111c″、111d″は、それぞれ前記第1ないし第4下部配線105a、105b、105c、105dの延長線の上部に配置される。これにより、前記第1領域(または、前記第2領域)内に位置する前記偶数番目のヒューズ(または、前記奇数番目のヒューズ)のピッチサイズ(pitch size)が従来の技術と比べて2倍程増加する。結果的に、前記ヒューズとの間の実質的な間隔(substantial spaces)Sを従来の技術と比べて著しく増加させることができる。前記ヒューズ111a″、111b″、111c″、111d″は、タングステン膜のような信頼性のある金属膜でもある。
前記第2及び第4ヒューズ111b″、111d″は、それぞれ前記第4及び第8ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第2及び第4下部配線105b、105dに電気的に接続され、前記第1及び第3ヒューズ111a″、111c″は、それぞれ前記第2及び第6ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第1及び第3下部配線105a、105cに電気的に接続される。
さらに、前記第1領域123aに隣接しながら、前記第2領域123bの反対側に位置する前記中間層間絶縁膜107上に第1及び第3中間配線111a′、111c′を提供することができ、前記第2領域123bに隣接しながら、前記第1領域123aの反対側に位置する前記中間層間絶縁膜107上に第2及び第4中間配線111b′、111d′を提供することができる。また、前記中間配線111a′、111b′、111c′、111d′は、前記ヒューズと同一の物質膜でもある。この場合、前記第1及び第3中間配線111a′、111c′は、それぞれ前記第1及び第5ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第1及び第3下部配線105a、105cに電気的に接続され、前記第2及び第4中間配線111b′、111d′は、それぞれ前記第3及び第7ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第2及び第4下部配線105b、105dに電気的に接続される。
前記中間配線111a′、111b′、111c′、111d′、前記ヒューズ111a″、111b″、111c″、111d″及び前記中間層間絶縁膜107は、上部層間絶縁膜113で覆われる。前記第1中間配線111a′、前記第2ヒューズ111b″、前記第3中間配線111c′、及び前記第4ヒューズ111d″は、それぞれ前記第1領域123aに隣接しながら、前記第2領域123bの反対側に位置する前記上部層間絶縁膜113の所定領域を貫通する第1ないし第4上部配線コンタクトホール113a′、113b′、113c′、113d′によって露出される。これと同様に、前記第1ヒューズ111a″、前記第2中間配線111b′、前記第3ヒューズ111c″及び前記第4中間配線111d′は、それぞれ前記第2領域123bに隣接しながら、前記第1領域123aの反対側に位置する前記上部層間絶縁膜113の所定領域を貫通する第5ないし第8上部配線コンタクトホール113a″、113b″、113c″、113d″によって露出される。
一方、前記第1ないし第4下部配線105a、105b、105c、105dは、前記第1ないし第4層間配線111a′、111b′、111c′、111d′なしで、前記第1、第3、第6及び第8上部配線コンタクトホール113a′、113c′、113b″、113d″によって直接露出されることもある。
前記第1及び第5上部配線コンタクトホール113a′、113a″は、それぞれ第1及び第5上部配線コンタクトプラグ115a′、115a″で埋められることができる。これと同様に、前記第2ないし第4上部配線コンタクトホール113b′、113c′、113d′は、それぞれ第2ないし第4上部配線コンタクトプラグ(図示せず)で埋められることができ、前記第6ないし第8上部配線コンタクトホール113b″、113c″、113d″は、それぞれ第6ないし第8上部配線コンタクトプラグ(図示せず)で埋められることができる。
前記上部層間絶縁膜113上に第1ないし第8上部配線117a′、117b′、117c′、117d′、117a″、117b″、117c″、117d″が提供される。前記第1及び第5上部配線117a′、117a″は、それぞれ前記第1及び第5上部配線コンタクトプラグ115a′、115a″に電気的に接続される。これと同様に、前記第2ないし第4上部配線117b′、117c′、117d′は、それぞれ前記第2ないし第4上部配線コンタクトプラグに電気的に接続され、前記第6ないし第8上部配線117b″、117c″、117d″は、それぞれ前記第6ないし第8上部配線コンタクトプラグに電気的に接続される。前記第1ないし第4上部配線117a′、117b′、117c′、117d′は、前記第1領域123aに隣接しながら、前記第2領域123bの反対側に位置し、前記第5ないし第8上部配線117a″、117b″、117c″、117d″は前記第2領域123bに隣接しながら前記第1領域123aの反対側に位置する。
前記上部配線117a′、117b′、117c′、117d′、117a″、117b″、117c″、117d″を有する基板の全面上にパッシベイション膜(passivation layer)が積層される。前記パッシベイション膜は、順に積層された第1及び第2パッシベイション膜119、121を含むことができる。この場合、前記第1及び第2パッシベイション膜119、121は、それぞれシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜でもある。
前記パッシベイション膜、前記上部層間絶縁膜113内にヒューズ窓(fuse window)123を配置することができる。前記ヒューズ窓(123)は、前記第1及び第2領域123a、123bを含む領域に提供される。その結果、前記ヒューズ111a″、111b″、111c″、111d″は、初期の上部層間絶縁膜113よりも薄いリセスされた上部層間絶縁膜113tで覆われる。前記ヒューズ窓123は、前記ヒューズ111a″、111b″、111c″、111d″をレーザーを使用して成功的にブローイングさせる(blow)ために提供されることもある。
前述した実施形態によると、リペア工程に起因する不良率(failure rate)を著しく減少させることができる。例えば、前記第1ヒューズ111a″を選択的にブローイングさせるためのレーザーリペア工程を実施する間、レーザービームBが前記選択されたヒューズ111a″上の所定の領域BAに照射される。この場合、前記レーザービームBが前記選択されたヒューズ111a″と誤整列されたり、前記レーザービームの直径が大きくなったとしても、図7ないし図9に示されたように前記選択されたヒューズ111a″に隣接する不選択されたヒューズ(例えば、前記第3ヒューズ111c″)が損傷されたり、露出されるのを防ぐことができる。その結果、前記不選択されたヒューズが大気中の湿気によって腐食されるのを防ぐことができるので、レーザーリペア収率(yield)を著しく改善させることができる。
図10は、本発明の他の実施形態に係るヒューズ領域を示す平面図である。図11は、図10の切断線V−V′に沿って示された断面図であり、図12は図10の切断線VI−VI′に沿って示された断面図である。
図10、図11及び図12を参照すると、集積回路基板151上に下部層間絶縁膜153が積層される(stacked)。前記集積回路基板151の一部は、相互隣接する第1領域173a及び第2領域173bに分割される。前記下部層間絶縁膜153上に複数の下部配線(lower interconnections)が相互平行になるように配置される。例えば、前記下部配線は図10に示されたように第1ないし第4下部配線155a、155b、155c、155dを含むことができる。この場合、前記第1及び第3下部配線155a、155c、すなわち、奇数番目の下部配線(odd−numbered lower interconnections)は、前記第1領域173a内に配置され、前記第2及び第4下部配線155b、155d、すなわち偶数番目の下部配線(even−numbered interconnections)は前記第2領域173b内に配置される。
前記下部配線155a、155b、155c、155dは、半導体素子のモストランジスターのゲート電極と同時に形成される導電膜パターンでもある。すなわち、前記下部配線155a、155b、155c、155dは前記ゲート電極と同一の物質膜でもある。例えば、前記下部配線155a、155b、155c、155dはポリシリコンパターン、またはタングステンポリサイドパターン(tungsten polycide patterns)のような不腐食性物質膜(non−corrosive material layer)でもある。
前記下部配線155a、155b、155c、155d及び前記下部層間絶縁膜153上に中間層間絶縁膜(an intermediate inter−layer insulating layer)157が積層される。前記各下部配線155a、155b、155c、155dの両端は、前記中間層間絶縁膜157を貫通する第1ないし第8ヒューズコンタクトホール157a′、157a″、157b′、157b″、157c′、157c″、157d′、157d″によって露出される。すなわち、前記第1及び第2ヒューズコンタクトホール157a′、157a″は、それぞれ前記第1下部配線155aの両端を露出させ、前記第3及び第4ヒューズコンタクトホール157b′、157b″は、それぞれ前記第2下部配線155bの両端を露出させる。これと同様に、前記第5及び第6ヒューズコンタクトホール157c′、157c″は、それぞれ前記第3下部配線155cの両端を露出させ、前記第7及び第8ヒューズコンタクトホール157d′、157d″はそれぞれ前記第4下部配線155dの両端を露出させる。
前記第1及び第2ヒューズコンタクトホール157a′、157a″は、それぞれ第1及び第2ヒューズコンタクトプラグ(図示せず)で埋められることができる。これと同様に、前記第3及び第4ヒューズコンタクトホール157b′、157b″は、それぞれ第3及び第4ヒューズコンタクトプラグ159b′、159b″で埋められることができる。また、前記第5ないし第8ヒューズコンタクトホール157c′、157c″、157d′、157d″は、それぞれ第5ないし第8ヒューズコンタクトプラグ(図示せず)で埋められることができる。前記ヒューズコンタクトプラグのそれぞれは、順に積層される障壁金属膜及びプラグ金属膜を含むことができる。この場合、前記障壁金属膜は、チタニウム窒化膜のような不腐食性物質膜でもあり、前記プラグ金属膜はタングステン膜でもある。これとは違い、前記ヒューズコンタクトプラグはポリシリコンプラグでもある。
前記中間層間絶縁膜157上に複数のヒューズ、例えば、第1ないし第4の平行なヒューズ161a、161b、161c、161dが配置される。前記ヒューズ161a、161b、161c、161dは、タングステンのような信頼性がある金属膜でもある。前記第1ないし第4ヒューズ161a、161b、161c、161dは、前記第1及び第2領域173a、173bを横切って配置される。また、前記第1ないし第4ヒューズ161a、161b、161c、161dは、それぞれ前記第1ないし第4下部配線155a、155b、155c、155dと重畳するように配置される。その結果、前記第1ないし第4ヒューズ161a、161b、161c、161dは、それぞれ前記第1ないし第4下部配線155a、155b、155c、155dと重畳する第1ないし第4重畳部(overlap portions)を有する。すなわち、前記第1及び第3重畳部は、前記第1領域173a内に位置し、前記第2及び第4重畳部は、前記第2領域173b内に位置する。この場合、前記第1重畳部の両端は、それぞれ前記第1及び第2ヒューズコンタクトプラグを通じて、前記第1下部配線155aの両端に電気的に接続され、前記第2重畳部の両端は、それぞれ前記第3及び第4ヒューズコンタクトプラグ159b′、159b″を通じて前記第2下部配線155bの両端に電気的に接続される。これと同様に、前記第3重畳部の両端は、それぞれ前記第5及び第6ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第3下部配線155cの両端に電気的に接続され、前記第4重畳部の両端はそれぞれ前記第7及び第8ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第4下部配線155dの両端に電気的に接続される。
前記ヒューズ161a、161b、161c、161d及び前記中間絶縁膜157は、上部層間絶縁膜163で覆われる。前記ヒューズ161a、161b、161c、161dのそれぞれの両端は、前記上部層間絶縁膜163を貫通する第1ないし第8上部配線コンタクトホール163a′、163b′、163c′、163d′、163a″、163b″、163c″、163d″によって露出される。すなわち、前記第1及び第5上部配線コンタクトホール163a′、163a″は、それぞれ前記第1ヒューズ161aの両端を露出させ、前記第2及び第6上部配線コンタクトホール163b′、163b″はそれぞれ前記第2ヒューズ161bの両端を露出させる。また、前記第3及び第7上部配線コンタクトホール163c′、163c″は、それぞれ前記第3ヒューズ161cの両端を露出させ、前記第4及び第8上部配線コンタクトホール163d′、163d″は、それぞれ前記第4ヒューズ161dの両端を露出させる。
前記第1及び第5上部配線コンタクトホール163a′、163a″は、それぞれ第1及び第5上部配線コンタクトプラグ(図示せず)で埋められる。これと同様に、前記第2及び第6上部配線コンタクトホール163b′、163b″は、それぞれ第2及び第6上部配線コンタクトプラグ165b′、165b″で埋められることができ、前記第3、第4、第7及び第8上部配線コンタクトホール163c′、163d′、163c″、163d″は、それぞれ第3、第4、第7及び第8上部配線コンタクトプラグで埋められることができる。
前記上部層間絶縁膜163上に第1ないし第8上部配線167a′、167b′、167c′、167d′、167a″、167b″、167c″、167d″が提供される。前記第1及び第5上部配線167a′、167a″は、それぞれ前記第1及び第5上部配線コンタクトプラグに電気的に接続される。これと同様に、前記第2及び第6上部配線167b′、167b″は、それぞれ前記第2及び第6上部配線コンタクトプラグ165b′、165b″に電気的に接続され、前記第3、第4、第7及び第8上部配線167c′、167d′、167c″、167d″は、それぞれ前記第3、第4、第7及び第8上部配線コンタクトプラグに電気的に接続される。
前記第1ないし第4上部配線167a′、167b′、167c′、167d′は、前記第1領域173aに隣接しながら前記第2領域173bの反対側に位置し、前記第5ないし第8上部配線167a″、167b″、167c″、167d″は、前記第2領域173bに隣接しながら、前記第1領域173aの反対側に位置する。
前記上部配線167a′、167b′、167c′、167d′、167a″、167b″、167c″、167d″を有する基板の全面上にパッシベイション膜(passivation layer)が積層される。前記パッシベイション膜は、順に積層された第1及び第2パッシベイション膜169、171を含むことができる。この場合、前記第1及び第2パッシベイション膜169、171は、それぞれシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜でもある。
前記パッシベイション膜、前記上部層間絶縁膜163内にヒューズ窓(fuse window)173を配置することができる。前記ヒューズ窓173は、前記第1及び第2領域173a、173bを含む領域に提供される。その結果、前記ヒューズ161a、161b、161c、161dは、初期の上部層間絶縁膜163よりも薄いリセスされた上部層間絶縁膜163tで覆われる。前記ヒューズ窓173は、前記ヒューズ161a、161b、161c、161dをレーザーを使用して成功的にブローイングさせる(blow)ために提供することができる。
本実施例によると、前記偶数番目のヒューズ161b、161dは、前記第1領域173a内に照射されるレーザービーム(B)によってブローイングされることが好ましく、前記奇数番目のヒューズ161a、161cは、前記第2領域173b内に照射されるレーザービーム(B)によってブローイングされることが好ましい。例えば、前記第2ヒューズ161bを選択的にブローイングさせるために、前記レーザービームBは、前記第1領域173a内の前記第2ヒューズ161b上に所定の領域BAに照射することができる。この場合、前記レーザービームBが前記第2ヒューズ161bと誤整列されたり、前記レーザービームBの直径が大きくなると、図12に示されたように前記選択されたヒューズ161bに隣接する不選択されたヒューズ(例えば、前記第1ヒューズ161a及び/または、第3ヒューズ161c)が損傷したり、切れることもある。それにも関わらず、前記第1下部配線155aは、前記第1上部配線167a′と第5上部配線167a″との間に正常的である電流経路(a normal current path)を提供し、前記第3下部配線155cは、前記第3上部配線167c′と第7上部配線167c″との間に正常的である電流経路(a normal current path)を提供する。従って、前記ヒューズらとの間の間隔が減少されてもレーザーリペア収率を著しく改善させることができる。
従来のヒューズ領域を示す平面図である。 図1Aの切断線I‐I′に沿って示された断面図である。 本発明の実施形態に係るヒューズ領域を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るヒューズ領域の製造方法を説明するための図2の切断線II‐II′に沿って示された断面図である。 本発明の実施形態に係るヒューズ領域の製造方法を説明するための図2の切断線II‐II′に沿って示された断面図である。 本発明の実施形態に係るヒューズ領域の製造方法を説明するための図2の切断線II‐II′に沿って示された断面図である。 本発明の実施形態に係るヒューズ領域の製造方法を説明するための図2の切断線II‐II′に沿って示された断面図である。 本発明の他の実施形態に係るヒューズ領域を示す平面図である。 図7の切断線III‐III′に沿って示された断面図である。 図7の切断線IV‐IV′に沿って示された断面図である。 本発明のもう一つ他の実施形態に係るヒューズ領域を示す平面図である。 図10の切断線V‐V′に沿って示された断面図である。 図10の切断線VI‐VI′に沿って示された断面図である。
符号の説明
61a′,61a″,61b′,61b″ 障壁金属膜
63a′,63a″,63b′,63b″ プラグ金属膜
65a 第1中間配線
65b 第2中間配線
65c 第3中間配線
65g 中間配線ガードリング
71g 第1金属プラグガードリング
73a 第1下部金属配線
73b 第2下部金属配線
73c 第3下部金属配線
73g 第1金属ガードリング
79g 第2金属プラグガードリング
81g 第2金属ガードリング
105a 第1下部配線
105b 第2下部配線
105c 第3下部配線
105d 第4下部配線
161a 第1ヒューズ
161b 第2ヒューズ
G ヒューズガードリング

Claims (35)

  1. 集積回路基板上部に離隔されるよう配置され、第1直線(straight line)上に位置する第1及び第2下部配線と、
    前記第1直線と平行な第2直線上に位置し、相互離隔された第3及び第4下部配線と、
    前記第1下部配線と第2下部配線との間の領域上部に配置され、前記第1下部配線を前記第2下部配線に電気的に連結させる第1ヒューズと、
    前記第3下部配線と第4下部配線との間の領域上部に配置され、前記第3下部配線を前記第4下部配線に電気的に連結させる第2ヒューズと、
    を含むことを特徴とする集積回路素子。
  2. 前記第1及び第2ヒューズと同一のレベルに位置し、前記第1下部配線に電気的に連結され、前記第1ヒューズの反対側に配置された第1中間配線(intermedidate interconnection)と、
    前記第1及び第2ヒューズと同一のレベルに位置し、前記第2下部配線を前記第4下部配線に電気的に連結させ、前記第1及び第2ヒューズの反対側に配置された第2中間配線と、
    前記第1中間配線と同一のレベルに位置し、前記第2下部配線に電気的に連結され、前記第2ヒューズの反対側に配置された第3中間配線と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
  3. 前記第1ないし第3中間配線にそれぞれ電気的に連結された第1ないし第3下部金属配線をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の集積回路素子。
  4. 平面図から示される際、前記第1及び第2ヒューズを囲むヒューズガードリングをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の集積回路素子。
  5. 前記ヒューズガードリングは、
    前記ヒューズと前記中間配線との間の領域を通るように配置された中間配線ガードリングと、
    前記中間配線ガードリング上に形成された第1金属プラグガードリングと、
    前記第1金属プラグガードリングを覆う第1金属ガードリングと、
    前記第1金属ガードリング上に形成された第2金属プラグガードリングと、
    前記第2金属プラグガードリングを覆う第2金属ガードリングと、を含むことを特徴とする請求項4に記載の集積回路素子。
  6. 前記第1及び第2ヒューズコンタクトプラグを通じて前記第1ないし第4下部配線に電気的に連結されることを特徴とする請求項2に記載の集積回路素子。
  7. 前記ヒューズコンタクトプラグのそれぞれは、順に積層された障壁金属膜及びプラグ金属膜を含むことを特徴とする請求項6に記載の集積回路素子。
  8. 前記障壁金属膜は、チタニウム窒化膜であることを特徴とする請求項7に記載の集積回路素子。
  9. 前記第1ないし第4下部配線は、不腐食性物質膜(non−corrosive material layer)であることを特徴とする請求項1に記載の集積回路素子。
  10. 前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜、またはポリサイド膜(polycide layer)であることを特徴とする請求項9に記載の集積回路素子。
  11. 前記第1及び第2ヒューズと共に、前記第1ないし第3中間配線は、タングステン膜であることを特徴とする請求項2に記載の集積回路素子。
  12. 集積回路基板上部に配置された複数のヒューズと、
    平面図から示される際、前記ヒューズを囲むガードリングと、
    を含むことを特徴とするヒューズ領域。
  13. 前記ヒューズガードリングは、
    前記ヒューズと同一のレベルに位置する中間配線ガードリングと、
    前記中間配線ガードリング上に形成された第1金属プラグガードリングと、
    前記第1金属プラグガードリングを覆う第1金属ガードリングと、
    前記第1金属ガードリング上に形成された第2金属プラグガードリングと、
    前記第2金属プラグガードリングを覆う第2金属ガードリングと、を含むことを特徴とする請求項12に記載のヒューズ領域。
  14. 相互隣接する第1及び第2領域を有する半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された下部層間絶縁膜と、
    前記下部層間絶縁膜上に相互平行するよう配置され、前記第1領域内に位置する奇数番目の配線及び前記第2領域内に位置する偶数番目の配線を有する複数の平行な下部配線(lower interconnetions)と、
    前記下部配線及び前記下部層間絶縁膜を覆う中間層間絶縁膜と、
    前記第1領域内の前記中間層間絶縁膜上に相互平行するように配置され、前記偶数番目の下部配線にそれぞれ電気的に接続された偶数番目のヒューズと、
    前記第2領域内の前記中間層間絶縁膜上に相互平行するように配置され、前記奇数番目の下部配線にそれぞれ電気的に接続された奇数番目のヒューズと、
    前記ヒューズ及び前記中間絶縁膜を覆う上部層間絶縁膜と、
    前記上部層間絶縁膜上に配置され、前記奇数番目の下部配線及び前記偶数番目のヒューズにそれぞれ電気的に接続された第1グループの上部配線と、
    前記上部層間絶縁膜上に配置され、前記偶数番目の下部配線及び前記奇数番目のヒューズにそれぞれ電気的に接続された第2グループの上部配線と、
    を含むことを特徴とする集積回路素子。
  15. 前記下部配線は、不腐食性物質膜(noon−corrosive material layer)であることを特徴とする請求項14に記載の集積回路素子。
  16. 前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜、またはポリサイド膜であることを特徴とする請求項15に記載の集積回路素子。
  17. 前記ヒューズは、タングステン膜であることを特徴とする請求項14に記載の集積回路素子。
  18. 前記第1領域に隣接しながら前記第2領域の反対側に位置する前記奇数番目の下部配線の上部に形成され、前記中間層間絶縁膜と前記上部層間絶縁膜との間に介在された奇数番目の中間配線と、
    前記第2領域に隣接しながら前記第1領域の反対側に位置する前記偶数番目の下部配線の上部に形成され、前記中間層間絶縁膜と前記上部層間絶縁膜との間に介在された偶数番目の中間配線と、をさらに含み、
    前記第1グループの上部配線のうち奇数番目の上部配線は、それぞれ前記奇数番目の中間配線を通じて電気的に接続され、
    前記第2グループの上部配線のうち偶数番目の上部配線は、それぞれ前記偶数番目の中間配線を通じて電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項14に記載の集積回路素子。
  19. 前記中間配線は、前記ヒューズと同一の物質膜であることを特徴とする請求項18に記載の集積回路素子。
  20. 前記第1グループの上部配線は、前記第1領域に隣接しながら前記第2領域の反対側に位置し、前記第2グループの上部配線は、前記第2領域に隣接しながら前記第1領域の反対側に位置することを特徴とする請求項14に記載の集積回路素子。
  21. 前記偶数番目のヒューズは、それぞれ前記偶数番目の下部配線の延長線上部に位置し、前記奇数番目のヒューズは、それぞれ前記奇数番目の下部配線の延長線上部に位置することを特徴とする請求項14に記載の集積回路素子。
  22. 相互隣接する第1及び第2領域を有する半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された下部層間絶縁膜と、
    前記下部層間絶縁膜上に相互平行するように配置され、前記第1領域内に位置する奇数番目の配線及び前記第2領域内に位置する偶数番目の配線を有する下部配線(lower interconnetions)と、
    前記下部配線及び前記下部層間絶縁膜を覆う中間層間絶縁膜と、
    前記中間層間絶縁膜上に、前記第1及び第2領域を横切って配置され、前記下部配線とそれぞれ重畳するように形成され、前記下部配線との重畳部(overlap portions)を有する複数のヒューズと、
    前記複数のヒューズ及び前記中間層間絶縁膜を覆う上部層間絶縁膜と、
    前記上部層間絶縁膜上に形成され、前記第1領域に隣接する前記ヒューズの端部にそれぞれ電気的に接続された第1グループの上部配線と、
    前記上部層間絶縁膜上に形成され、前記第2領域に隣接する前記ヒューズの端部にそれぞれ電気的に接続された第2グループの上部配線と、を含み、
    前記各重畳部の両端は、その下部の、前記下部配線の両端にそれぞれ電気的に接続されたことを特徴とする集積回路素子。
  23. 前記下部配線は、不腐食性物質膜(non−corrosive material layer)であることを特徴とする請求項22に記載の集積回路素子。
  24. 前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜、またはポリサイド膜であることを特徴とする請求項23に記載の集積回路素子。
  25. 前記ヒューズは、タングステン膜であることを特徴とする請求項22に記載の集積回路素子。
  26. 集積回路基板上部に第1ないし第4下部配線を形成し、前記第1及び第2下部配線は、第1直線上に位置するように形成され、前記第3及び第4下部配線は、前記第1直線に平行な第2直線上に位置するよう形成され、前記第1ないし第4下部配線を有する基板の全面上に下部層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記下部層間絶縁膜をパターニングして前記第1ないし第4下部配線の両端を露出させるヒューズコンタクトホールを形成する段階と、
    前記ヒューズコンタクトホールを有する基板上に中間配線膜を形成する段階と、
    前記中間配線膜をパターニングして、前記第1下部配線と第2下部配線との間の領域上に配置され、前記第1及び第2下部配線に電気的に連結された第1ヒューズ、前記第3下部配線と第4下部配線との間の領域上に配置され、前記第3及び第4下部配線に電気的に連結された第2ヒューズ、前記第1下部配線に電気的に連結され、前記第1ヒューズの反対側に配置された第1中間配線、前記第2及び第3下部配線に電気的に連結され、前記第1及び第2ヒューズの反対側に配置された第2中間配線、及び前記第3下部配線に電気的に連結され、前記第2ヒューズの反対側に配置された第3中間配線、を形成する段階と、
    前記ヒューズ及び中間配線を有する基板上に上部層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記上部層間絶縁膜をパターニングして、前記第1ないし第3中間配線を露出させる第1金属コンタクトホールを形成する段階と、
    前記上部層間絶縁膜上に、前記第1ないし第3中間配線にそれぞれ電気的に連結された第1ないし第3下部金属配線を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする集積回路素子の製造方法。
  27. 前記下部配線は、不腐食性物質膜であることを特徴とする請求項26に記載の集積回路素子の製造方法。
  28. 前記不腐食性物質膜は、ポリシリコン膜、またはポリサイド膜であることを特徴とする請求項27に記載の集積回路素子の製造方法。
  29. 前記中間配線膜を形成する前に、
    前記ヒューズコンタクトホール内にヒューズコンタクトプラグを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項26に記載の集積回路素子の製造方法。
  30. 前記ヒューズコンタクトプラグを形成することは、
    前記ヒューズコンタクトホールを有する基板の全面上にコンポマールな障壁金属膜及び前記ヒューズコンタクトホールを埋めるプラグ金属膜を順に形成し、
    前記下部層間絶縁膜の上部面が露出されるまで前記プラグ金属膜及び前記障壁金属膜を平坦化させることを含むことを特徴とする請求項29に記載の集積回路素子の製造方法。
  31. 前記障壁金属膜は、チタニウム窒化膜で形成することを特徴とする請求項30に記載の集積回路素子の製造方法。
  32. 平面的に示される際、前記ヒューズを囲むヒューズガードリングを形成することをさらに含むことを特徴とする請求項26に記載の集積回路素子の製造方法。
  33. 前記ヒューズガードリングを形成することは、
    前記中間配線膜をパターニングして、前記ヒューズと前記中間配線との間の領域を通る中間配線ガードリングを形成する段階と、
    前記上部層間絶縁膜をパターニングして前記中間配線ガードリングを露出させる第1金属ガードリングコンタクトホールを形成する段階と、
    前記第1金属ガードリングコンタクトホールを埋める第1金属プラグガードリングを形成する段階と、
    前記第1金属プラグガードリングを覆う第1金属ガードリングを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項32に記載の集積回路素子の製造方法。
  34. 集積回路基板上部に中間配線膜を形成する段階と、
    前記中間配線膜をパターニングして複数のヒューズ及び前記ヒューズを囲む中間配線ガードリングを形成する段階と、
    前記ヒューズ及び前記中間配線ガードリングを有する基板上に上部層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記上部層間絶縁膜をパターニングし、前記中間配線ガードリングを露出させる第1金属ガードリングコンタクトホールを形成する段階と、
    前記第1金属ガードリングコンタクトホールを埋める第1金属プラグガードリングを形成する段階と、
    前記第1金属プラグガードリングを覆う第1金属ガードリングを形成する段階と、
    を含むことを特徴とするヒューズ領域の製造方法。
  35. 前記第1金属ガードリングを有する基板上に金属層間絶縁膜を形成する段階と、
    前記金属層間絶縁膜をパターニングして前記第1金属ガードリングを露出させる第2金属ガードリングコンタクトホールを形成する段階と、
    前記第2金属ガードリングコンタクトホールを埋める第2金属プラグガードリングを形成する段階と、
    前記第2金属プラグガードリングを覆う第2金属ガードリングを形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項34に記載のヒューズ領域の製造方法。
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