JP2006156960A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性に優れる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置のＳｉ基板１２０上には、フィールド酸化膜１０１が設けられている。フィールド酸化膜１０１上には、２本のヒューズ１０４が設けられている。Ｓｉ基板１２０のうちヒューズ１０４の直下には、ｎ型ウェル１０２が設けられている。ｎ型ウェル１０２は、Ｓｉ基板１２０のうちヒューズ１０４の直下の領域を囲む姿態にｐ型ウェル１０３が設けられている。Ｓｉ基板１２０およびフィールド酸化膜１０１の上部には、絶縁膜１０５およびカバー絶縁膜１０８が設けられている。絶縁膜１０５およびカバー絶縁膜１０８には、ヒューズ１０４を囲むように、コンタクト１０６および配線１０７からなるシールリングが埋設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置に関する。

近年、乗用車等の高い信頼性を要求される製品に対して半導体回路が使用され始めており、トランジスタや配線等、各要素技術に高い信頼性が要求され始めている。半導体装置は、一般的に、半導体基板にトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の多数の回路素子を形成し、要求される回路動作や機能を果たすように各回路素子間を結線して構成される。いわゆるヒューズは、半導体回路の要素技術であり、不具合の発見されたメモリー回路や冗長な回路抵抗を切り離す目的で使用される。その中で特に、レーザトリミングヒューズは、レーザを用いて所望のヒューズ素子を切り離すことが可能なように構成されており、多数のヒューズを必要とする半導体回路に使用される技術である。

ヒューズ素子を持った半導体装置で、ヒューズ側壁部分から水分の浸出を抑制する構造を採用した半導体装置が、特許文献１に記載されている。この半導体装置の一部の構成を模式的に示す断面図を図７に示す。図７を参照すると、ＢＰＳＧ等の層間絶縁膜１１内に埋設されたヒューズ１２を含むＳｉ基板を有している。第１の金属配線１６は概ねＡｌからなり、フォトリソグラフィー、エッチングによりパターニングされている。パターニングされた第１の配線１６は、第１の絶縁膜１７によって被覆されている。第１の絶縁膜１７は、ＣＶＤ等によって形成されたシリコン酸化膜である。

図７に示されているように、パターニングされた第１の配線１６を第１の絶縁膜１７によって被覆することによって、第１の配線１６と第１の絶縁膜１７とに間には、段差が生じる。このような段差は、多層配線の際に、上層に配置される配線等の断線の原因となる。この段差を無くし、表面を平坦化するために、ＳＯＧ膜１８がオーバーコート膜として被着され、続いてエッチバックされる。このため、第１の絶縁膜１７とＳＯＧ膜１８は、平坦な表面を形成している。第１の絶縁膜１７とＳＯＧ膜１８とによって形成される平坦な表面上には、第２の絶縁膜１９が設けられている。第２の絶縁膜１９は、ＣＶＤ等によって形成されたシリコン酸化膜である。

第２の絶縁膜１９上に、フォトレジスト（図示せず）が塗布、露光され、かつスルーホールを形成される領域２０ａおよび２０ｂ上のフォトレジストが選択的に除去されている。スルーホールを形成される領域２０ａおよび２０ｂは、ヒューズ１２上および第１の配線１６上に設けられている。スルーホールを形成される領域２０ａ、２０ｂには、エッチングによりスルーホール開口２０ｔおよびコンタクト穴が形成されている。

領域２０ａでは、第２の絶縁膜１９、ＳＯＧ膜１８、第１の絶縁膜１７および基板内の層間絶縁膜の一部がエッチングされており、スルーホール開口２０ｔがヒューズ１２の領域２０ａ上に形成されている。領域２０ｂでは、第２の絶縁膜１９および第１の絶縁膜１７が除去され、多層配線用のスルーホールが形成されている。

このように、ヒューズ１２上に位置する領域２０ａに、スルーホール開口２０ｔが形成されている。また、第１の配線１６上に、多層配線用のコンタクト穴が形成された後、スルーホール開口２０ｔおよびコンタクト穴の内側並びに露出した表面上に、スパッタリングされた第２の金属を選択的にフォトリソグラフィー、エッチング処理を用いてパターニングすることによって、金属側壁部２１ａおよび第２の配線２２が形成されている。金属側壁部２１ａおよび第２の配線２２を構成する第２の金属としては、Ａｌが使用されている。また、ＳｉＮ等のパッシベーション膜２３がＣＶＤによってカバー膜として全面に被着されている。さらに、ヒューズ１２の上部に位置するパッシベーション膜２３はドライエッチングにより除去されている。

このような構成により、ヒューズ１２の上部には、カバー開口２５がヒューズ開口として形成されている。カバー開口２５の形成の際、基板の一部を形成する層間絶縁膜１１も、部分的にエッチングされており、ヒューズ１２の上部には、レーザによって容易に除去できる程度の厚さを有する層間絶縁膜が残されている。

上述のように、この半導体装置は、吸水性の高いＳＯＧ膜１８が第２の配線２２と同一の金属によって覆われており、さらにパッシベーション膜２３によって覆われている。特許文献１には、ＳＯＧ膜１８は、金属側壁部２１ａおよびパッシベーション膜２３により２重に覆われているため、ＳＯＧ膜１８への水分の浸出は抑制されている旨記載されている。
特開平１０−２２３７６２号公報

しかしながら、上記文献記載の従来技術では、第１の配線１６および第２の配線２２の間からの水分等の浸出と、金属側壁部２１ａの外側にあるカバー開口２５からの水分等の浸出とを抑制することはできるが、ヒューズトリミング後のヒューズ１２の除去された損傷箇所からの水分、金属イオン、有機物などの浸出を抑制することは困難である。このため、損傷箇所を通って浸出した水分、金属イオン、有機物などにより、第１の配線１６、第２の配線２２、その他の図示されない素子などの特性が低下する場合がある。よって、上記文献記載の従来技術は、信頼性の面で改善の余地を有していた。

本発明によれば、
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられている絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられているヒューズと、
前記半導体基板のうち前記ヒューズ直下に設けられているｎ型ウェルと、
を備えることを特徴とする半導体装置が提供される。

この構成によれば、ヒューズトリミング後のヒューズの除去された箇所から浸出し得る正に帯電する水分、金属イオン、有機物などを、負に帯電するｎ型ウェルにより捕獲することができる。そのため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、絶縁層などの損傷部から浸出した水分、金属イオン、有機物などがｎ型ウェルの外部へ浸出することを抑制できる。このため、ｎ型ウェルの外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この構成によれば、信頼性に優れる半導体装置が得られる。

本発明によれば、
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられている絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられているヒューズと、
前記半導体基板のうち前記ヒューズ直下の領域を囲む姿態に設けられているｐ型ウェルと、
を備えることを特徴とする半導体装置が提供される。

この構成によれば、ヒューズトリミング後のヒューズの除去された箇所から浸出し得る正に帯電する水分、金属イオン、有機物などを、正に帯電するｐ型ウェルの電位により押し戻すことができる。そのため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、絶縁層などの損傷部から浸出した水分、金属イオン、有機物などがｐ型ウェルの外部へ浸出することを抑制できる。このため、ｐ型ウェルの外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この構成によれば、信頼性に優れる半導体装置が得られる。

本発明によれば、ヒューズの下部に特定のウェル構造を備えるため、信頼性に優れる半導体装置が提供される。

本発明に係る半導体装置において、上記ｎ型ウェルは、絶縁層の下面に接する構成とすることができる。この構成によれば、レーザ照射によりヒューズを溶断する際にも、絶縁層などの損傷部から浸出した水分、金属イオン、有機物などをｎ型ウェルにより効率よく捕獲することができる。

本発明に係る半導体装置は、半導体基板および絶縁層の上部に設けられている上部絶縁膜と、ヒューズを囲むように、上部絶縁膜に埋設されているシールリングと、をさらに備えてもよい。この構成によれば、上部絶縁膜にヒューズを囲むようにシールリングが埋設されているため、上部絶縁膜を介して水分、金属イオン、有機物などがヒューズの周囲に設けられている回路素子領域に浸出することを抑制することができる。

本発明に係る半導体装置において、上記ｐ型ウェルは、シールリングの下面に接する構成とすることができる。この構成によれば、ｐ型ウェルおよびシールリングが一体となって、水分、金属イオン、有機物などがヒューズの周囲に設けられている回路素子領域に浸出することを効率よく抑制することができる。

本発明に係る半導体装置において、上記絶縁層は、半導体基板の素子形成面側に埋設された素子分離膜であってもよい。この構成においても、ヒューズの下部に特定のウェル構造を備えるため、レーザ照射によりヒューズを溶断する際に、素子分離膜の損傷部から浸出した水分、金属イオン、有機物などのウェル構造外部への浸出を抑制できる。

本発明に係る半導体装置は、上記ヒューズの上面を覆うように設けられている保護絶縁膜をさらに備えてもよい。この構成によれば、水分、金属イオン、有機物などの浸出を抑制する保護絶縁膜がヒューズの上面を覆うため、水分、金属イオン、有機物などがヒューズの下部の領域へ浸出することが抑制される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

<実施形態１>
図１は、本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズの構成を説明するための断面図である。

本実施形態に係る半導体装置は、ｐ型のＳｉ基板１２０（半導体基板）を備える。Ｓｉ基板１２０上には、フィールド酸化膜１０１（絶縁層）が設けられている。フィールド酸化膜１０１は、Ｓｉ基板１２０の素子形成面側に埋設されたＳｉＯ₂膜からなる素子分離膜（ＳＴＩ）である。フィールド酸化膜１０１上には、２本のヒューズ１０４が設けられている。

Ｓｉ基板１２０のうちヒューズ１０４の直下には、ｎ型ウェル１０２が設けられている。ｎ型ウェル１０２は、フィールド酸化膜１０１の下面に接するように構成されている。Ｓｉ基板１２０のうちヒューズ１０４の直下の領域を囲む姿態にｐ型ウェル１０３が設けられている。
ｐ型ウェル１０３の不純物濃度は、Ｓｉ基板１２０のｐ型の他の領域の不純物濃度よりも濃くなっている。
なお、本実施形態では、半導体基板として、ｐ型の基板を採用したが、これに限らず、半導体基板として、ｎ型の基板（たとえば、ｎ型のＳｉ基板）を使用してもよい。
半導体基板として、ｎ型の半導体基板を使用する場合には、ｎ型ウェルは、半導体基板のｎ型の他の領域よりも不純物濃度を高くすればよい。

Ｓｉ基板１２０およびフィールド酸化膜１０１の上部には、絶縁膜１０５が設けられている。この絶縁膜１０５は、ヒューズ１０４の上面を覆うように設けられている。また、絶縁膜１０５には、ヒューズ１０４を囲むように、コンタクト１０６が埋設されている。
すなわち、絶縁膜１０５は、保護絶縁膜および上部絶縁膜の一部として機能する。
また、絶縁膜１０５上には、カバー絶縁膜１０８（上部絶縁膜の一部）が設けられている。カバー絶縁膜１０８は、ヒューズ１０４を囲むように、設けられている。本発明における上部絶縁膜は、カバー絶縁膜１０８および、絶縁膜１０５の一部で構成されることとなる。
このカバー絶縁膜１０８には、ヒューズ１０４を囲むように、配線１０７が埋設され、コンタクト１０６と、配線１０７とで、シールリングが構成される。ｐ型ウェル１０３は、シールリングの下面に接するように構成されている。
ヒューズ１０４の直上には、カバー絶縁膜１０８および絶縁膜１０５の一部は除去されて、ヒューズ開口部が形成されている。なお、絶縁膜１０５としては、例えば酸化膜、窒化膜、酸窒化膜などを成膜することができる。特に窒化膜、酸窒化膜は、膜質が緻密であるため絶縁膜１０５として高い機能を持つ。

図２は、本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズの構成を説明するための平面図である。
実施形態に係る半導体装置は、ポリシリコン膜からなる２本のヒューズ１０４を備えている。本実施形態におけるヒューズ１０４は、レーザ照射により中央部の細線部を溶断し、両端部に接続する配線同士を断線するための構造を意味する。このため、ヒューズは、レーザを吸収しやすく、優れた導電性を有するポリシリコン膜、Ｔａ、ＴａＮ、タングステンまたはタングステンシリサイド等などの高融点金属膜などにより構成されている。

これらのヒューズ１０４の中央部にあたるレーザ照射領域における線幅は細く、例えば０．５μｍ〜１．６μｍ程度とすることができる。ヒューズ１０４の両端の端部１１２はレーザ照射領域における線幅よりも太く、この両端の端部１１２において、直下のＳｉ基板（不図示）中に設けられている銅配線１１６（一方のみ図示）と接続している。

また、ヒューズ１０４の中央部のポリシリコン膜の膜幅が狭くなる領域には、カバー絶縁膜（不図示）が存在しないヒューズ開口部１１０（ヒューズ窓）が設けられている。また、ヒューズ１０４を囲むように、カバー絶縁膜１０８、絶縁膜１０５（不図示）中に金属製のコンタクト１０６および配線１０７からなるシールリング１１３が設けられている。

このような半導体装置は、以下のようにして製造する。
Ｓｉ基板１２０上にフィールド酸化膜１０１を形成する。
次に、フィールド酸化膜１０１の下部に、フォトリソグラフィーによってパターンニングしたフォトレジスト（不図示）をマスク（不図示）とし、イオン注入によりｎ型ウェル１０２を形成する。次に、ｎ型ウェル１０２と同様の手法により、ｎ型ウェル１０２を取り囲むようにｐ型ウェル１０３を形成する。
その後、フィールド酸化膜１０１上に、ポリシリコン膜を成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングによりポリシリコン膜を所望の形にパターンニングして、ポリシリコン膜からなるヒューズ１０４を形成する。
さらに、ヒューズ１０４を覆うように、絶縁膜１０５を形成する。
次に、絶縁膜１０５に、ヒューズ１０４を取り囲む（平面視における環状の）溝部を形成する。この溝部内にコンタクト１０６を形成するとともに、コンタクト１０６上に配線１０７を形成する。
その後、絶縁膜１０５上に配線１０７を覆うように、カバー絶縁膜１０８を形成する。
次に、カバー絶縁膜１０８および絶縁膜１０５の一部（ヒューズ１０４の上方部分）をドライエッチングで除去する。これにより、ヒューズ１０４の上にレーザトリミング開口部１１０が形成される。

以下、本実施形態に係る半導体装置の作用効果について説明する。
本実施形態に係る半導体装置は、信頼性に優れる半導体装置である。すなわち、本実施形態に係る半導体装置は、レーザトリミング用のヒューズ１０４を備えており、ヒューズトリミング後のヒューズ１０４の除去された箇所から浸出し得る正に帯電する水分、金属イオン、有機物などを、負に帯電するｎ型ウェル１０２により捕獲することができる。
より詳細に説明すると、ヒューズ１０４を溶断する際に、損傷を受けたフィールド酸化膜１０１から、水分等が入り込みＳｉ基板１２０中に浸入することがある。
また、一般に、半導体回路は、エポキシ等の熱硬化性樹脂により封入され、型形成および熱処理を施して外部環境から保護される。熱硬化性樹脂には若干の水分、金属イオン、有機物が含まれているため、熱硬化性樹脂からの水分、金属イオン、有機物は、ヒューズ１０４の除去された箇所に到達し、Ｓｉ基板１２０中に浸入する。
本実施形態では、Ｓｉ基板１２０中に浸入した水分、金属イオン、有機物を、負に帯電するｎ型ウェル１０２により捕獲することができる。

また、ヒューズ１０４の除去された箇所から浸出し得る正に帯電する水分、金属イオン、有機物などを、正に帯電するｐ型ウェルの電位により押し戻すことができる。
さらに、カバー絶縁膜１０８、絶縁膜１０５にシールリング１１３が埋設されているため、水分、金属イオン、有機物などがカバー絶縁膜１０８、絶縁膜１０５を通過して、ヒューズ１０４の周囲に設けられている回路素子領域に浸出することを抑制することができる。

そのため、レーザ照射によりヒューズ１０４を溶断する際にも、フィールド酸化膜１０１などの損傷部から浸出した水分、金属イオン、有機物などがｐ型ウェル１０３の外部へ浸出することを抑制できる。このため、ｐ型ウェル１０３の外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この構成によれば、信頼性に優れる半導体装置が得られる。

<実施形態２>
本実施形態に係る半導体装置の構成は、実施形態１に係る半導体装置の構成と基本的に同様であるが、本実施形態に係る半導体装置では、後述するように２段のコンタクトおよび２段の配線からなるシールリングを用いる点で実施形態１とは構成が一部異なる。

以下、本実施形態に係る半導体装置の製造工程について説明する。
図３は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法をその製造工程の順に説明するための工程断面図である。まず、図３（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板２２０上にデバイス素子の電気的絶縁分離の目的で形成するフィールド酸化膜２０１をヒューズ素子部に形成する。
このフィールド酸化膜２０１は、回路素子領域を区画する他のフィールド酸化膜と同一の工程で成膜することが可能である。

次に、図３（Ｂ）で示すように、フィールド酸化膜２０１の下に、フォトリソグラフィーによってパターンニングしたフォトレジスト（不図示）をマスク（不図示）としてイオン注入によりｎ型ウェル２０２を形成する。パターンニングしたフォトレジスト（不図示）はアッシングやウェットエッチングで除去する。次に、ｎ型ウェル２０２と同様の手法により、ｎ型ウェル２０２を取り囲むようにｐ型ウェル２０３を形成し、フォトレジスト（不図示）は同様に除去する。この際、Ｓｉ基板２２０の素子形成面側からみて、ｐ型ウェル２０３の形状は、平面視で環状となるように形成する。
なお、ｎ型ウェル２０２、ｐ型ウェル２０３は、回路素子領域に形成されるｎ型ウェル、ｐ型ウェルと同一の工程で形成することが可能である。

次に、図３（Ｃ）が示すように、フィールド酸化膜２０１上にポリシリコン膜を成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングによりポリシリコン膜を所望の形にパターンニングして、ポリシリコン膜からなる２本のヒューズ２０４を形成する。ヒューズ２０４としては、ポリシリコン膜に限定されず、Ｔａ、ＴａＮ、タングステン、タングステンシリサイド等からなる高融点金属膜を用いることができる。ヒューズ２０４上には、ＢＰＳＧ等の層間絶縁膜２０５（保護絶縁膜および上部絶縁膜としても機能する）が形成される。その結果、ヒューズ２０４は、層間絶縁膜２０５中に埋設される。

図４は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法をその製造工程の順に説明するための工程断面図である。次に、図４（Ａ）に示すように、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより層間絶縁膜２０５をパターンニングして、ヒューズ２０４を取り囲む（平面視における環状の）溝部を得る。さらに、この環状の溝部内に、Ｔｉ等のバリアメタル膜と、バリアメタル膜内に設けられるタングステン膜とで形成されるコンタクトプラグ２０６を形成する。次に、層間絶縁膜２０５上にＡｌ膜を成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングによりＡｌ膜をパターンニングして、コンタクトプラグ２０６の上を覆う第１の配線２０７を形成する。第１の配線２０７は、Ａｌからなる。次に、第１の配線２０７を、絶縁酸化膜２０８（上部絶縁膜の一部を構成）によって被覆する。

次に、図４（Ｂ）が示すように、絶縁酸化膜２０８のうち第１の配線２０７の直上の環状領域をフォトリソグラフィーによりパターンニングして、ドライエッチングで除去して環状の溝部を得る。そして、この環状の溝部内において、第１の配線２０７の上に第１のＶｉａ２０９（図５参照）を形成する。一方、上記の環状の溝部を得るドライエッチング工程と同一の工程により、ヒューズ２０４の上にレーザトリミング開口部２１０を形成する。この後、図５で後述するように、同様にして、絶縁酸化膜２０８上にＡｌ膜を成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングによりＡｌ膜をパターンニングして、第１のＶｉａ２０９の上を覆う第２の配線２１１を形成する。第２の配線２１１は、Ａｌからなる。次に、第２の配線２１１を、絶縁酸化膜２１２（上部絶縁膜の一部を構成）によって被覆する。さらに、絶縁酸化膜２１２の上部に最上層の絶縁酸化膜２１３を形成する。

この場合、さらにヒューズ２０４直上の絶縁酸化膜２１３、絶縁酸化膜２１２をフォトリソグラフィーによりパターンニングして、ドライエッチングで除去してヒューズ２０４の上にレーザトリミング開口部２１０を再度形成する。

この際、ヒューズ２０４の上の酸化膜である層間絶縁膜２０５の厚みを、レーザによって容易にヒューズ２０４を切断できる厚みに調節することが望ましい。なお、本実施形態では、説明を簡便にする為に、ヒューズ開口部２１０の形成工程を第１のＶｉａ２０９のための環状の溝部の形成工程と一緒に行なったが、特に限定せず、別の工程により行ってもよい。例えば、絶縁酸化膜２１３を形成した後に、ヒューズ２０４直上の絶縁酸化膜２１３、絶縁酸化膜２１２、絶縁酸化膜２０８、層間絶縁膜２０５をフォトリソグラフィーによりパターンニングして、ドライエッチングで除去してヒューズ２０４の上にレーザトリミング開口部２１０を形成してもよい。

図５、図６は、本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズのレーザトリミング後の構成を説明するための断面図である。

本実施形態に係る半導体装置も、実施形態１に係る半導体装置と同様に、信頼性に優れる半導体装置である。すなわち、本実施形態に係る半導体装置では、図５で示すように、レーザによりヒューズ２０４が除去された箇所から浸出した正に帯電する水分、金属イオン、有機物などが、負に帯電するｎ型ウェル２０２に捕獲される。または、仮に、正に帯電する水分、金属イオン、有機物などが、ｎ型ウェル２０２の外に漏れた場合にも、正に帯電する水分、金属イオン、有機物などは、負に帯電するｎ型ウェル２０２および正に帯電するｐ型ウェル２０３の間の電位差により、ｎ型ウェル２０２に戻される。このため、水分、金属イオン、有機物などが、ｐ型ウェル２０３の外の半導体素子へ浸出することが抑制される。
また、ヒューズ２０４の外周に、Ｔｉ等のバリアメタル膜と、バリアメタル膜内に設けられるタングステン膜とで構成されるコンタクトプラグ２０６を配置することで第１の配線２０７より下からの上記水分、金属イオン、有機物などの浸出を抑制することができる。このため、ｐ型ウェル２０３の外部に回路素子などを配置しておけば、回路素子の機能の低下を抑制できる。よって、この構成によれば、信頼性に優れる半導体装置が得られる。
なお、Ｓｉ基板２２０は、一般に接地電位である。

また、レーザ照射によるヒューズ２０４の溶断は、ヒューズ２０４を構成するポリシリコン膜に熱を加え、ポリシリコン膜を損傷させることによって行われる。そのため、ヒューズ２０４の溶断の際に、図６に示すように、フィールド酸化膜２０１が損傷をうけ、フィールド酸化膜２０１が除去されてしまうこともある。この場合、ヒューズ２０４およびフィールド酸化膜２０１が除去されているので、正に帯電する水分、金属イオン、有機物がＳｉ基板に浸入しやすくなる。しかしながら、正に帯電する水分、金属イオン、有機物は、負に帯電するｎ型ウェル２０２に捕獲される。また、仮に、正に帯電する水分、金属イオン、有機物などが、ｎ型ウェル２０２の外に漏れた場合にも、正に帯電する水分、金属イオン、有機物などは、負に帯電するｎ型ウェル２０２および正に帯電するｐ型ウェル２０３の間の電位差により、ｎ型ウェル２０２に戻される。これにより、ｐ型ウェルの外部の回路素子の機能の低下を抑制できる。
このように、レーザ照射によって、ヒューズを溶断する場合、本発明は特に効果を発揮する。

さらに、本実施形態では、２つのコンタクトプラグと、２つの配線が積層されたシールリングを用いているので、水分、金属イオン、有機物などがヒューズ２０４の周囲に設けられている回路素子領域に浸出することをより確実に抑制することができる。
本実施形態に係る半導体装置は、製造安定性に優れている。すなわち、本実施形態に係る半導体装置の構成によれば、特に、動作環境が厳しくかつ不良発生率が１ｐｐｍ以下を要求される車載向けなどの高品質な半導体デバイスにレーザトリミングヒューズ素子を搭載することができる。本構造では、Ｓｉ基板２２０上のフィールド酸化膜２０１上にヒューズ２０４を設けており、基本的なＣＭＯＳトランジスタの製造工程との取り合わせに優れている。そのため、基本的なＣＭＯＳトランジスタの製造工程に付加される製造工程は無いまま、ヒューズ２０４を形成することができ、高品質な半導体デバイスの付加価値をさらに高めることができる。それ故、多様な構成からなる半導体デバイスにも容易に適用でき、市場不良の低減や歩留りの改善などの半導体デバイスの製造安定性が向上する。

<参考例>
以下、本実施形態と参考例とを対比して説明することにより、本実施形態の作用効果をより明確にするため、参考例について説明する。

図８は、参考例に用いるレーザトリミングヒューズの構成を説明するための断面図である。このレーザトリミングヒューズ構造では、フィールド酸化膜７０１上に概ねポリシリコンによるヒューズ７０４を形成し、その上に保護酸化膜７０５が成膜されている。また、ヒューズ７０４が容易に切断できるように、ヒューズ７０４上の保護酸化膜７０５を所望の膜厚になるまでドライエッチングで除去することにより、ヒューズ開口部７１０が形成されている。
なお、本参考例においては、ヒューズの下のＳｉ基板にはウェルは設けられていない。

図９、図１０は、参考例に用いるレーザトリミングヒューズのレーザトリミング後の構成を説明するための断面図である。図９においては、ヒューズ７０４がトリミング（除去）されてなる損傷部分７１５では、ヒューズ７０４とその上の保護酸化膜７０５が除去されており、フィールド酸化膜７０１上まで開放された構造になっている。
また、図１０においては、ヒューズ７０４の下部のフィールド酸化膜７０１も損傷しており、ヒューズ７０４の下部のフィールド酸化膜７０１は除去されている。

通常、半導体回路は、エポキシ等の熱硬化性樹脂により封入され、型形成および熱処理を施して外部環境から保護される。一般に、型形成される前の熱硬化性樹脂には若干の水分、金属イオン、樹脂が含まれている。図９に示す構造では、ヒューズ２０４が除去された損傷部分７１５は、他の部分に比べ保護酸化膜７０５が薄い。このため、この後、ヒューズ開口部７１０に熱硬化性樹脂が充填されると、損傷部分７１５では、Ｓｉ基板７２０と熱硬化性樹脂との距離が他の場所に比べ近くなる。この場合には、損傷部分７１５の保護酸化膜７０５により、熱硬化性樹脂からの水分、金属イオン、有機物を捕獲することが困難である。
また、図１０に示すように、ヒューズ７０４の下部のフィールド酸化膜７０１が完全に除去されてしまうような場合には、熱硬化性樹脂からの水分、金属イオン、有機物は、よりＳｉ基板中に浸入しやすくなる。
本参考例では、除去されるヒューズ７０４の下方には、ウェルが設けられていないため、Ｓｉ基板がｐ型基板の場合、Ｓｉ基板に浸入した水分、金属イオン、有機物などを捕獲することができない。また、Ｓｉ基板がｎ型基板の場合であっても、ウェルが形成されておらず、基板が一様な電位となっているので、Ｓｉ基板に浸入した水分、金属イオン、有機物などを捕獲することができない。そのため、水分、金属イオン、有機物などが回路素子領域に到達しやすくなる。水分、金属イオン、有機物などの浸入は半導体装置の誤作動の原因となり、半導体装置の信頼性が低下する。

また、ヒューズ開口部７１０の側壁部分も保護窒化膜に覆われていない。また、ヒューズ開口部７１０の側壁部分の奥にシールリングも設けられていない。そのため、レーザのダメージにより側壁部分の保護酸化膜７０５に損傷が入り保護膜としての機能が低下してしまう可能性が僅かながらある。

これに対して、上述の実施形態に係る半導体装置では、ヒューズ直下の特定のウェル構造およびシールリングにより、トリミング用のヒューズ開口部に接する封入樹脂等からの有機物、金属イオン、水分の半導体素子領域への浸出を抑制することができる。そのため、例えば車載用の半導体デバイスの為に高い信頼性を確保できるヒューズ構造を提供することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

たとえば、上記実施の形態では、カバー絶縁膜１０８、絶縁膜１０５、層間絶縁膜２０５、絶縁酸化膜２０８、２１２、２１３などの材料は特に限定されず、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などを好適に用い得る。特にＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜を用いると、絶縁膜自体の防水性が向上するという利点が得られる。
さらに、前記各実施形態では、Ｓｉ基板中に、ｎ型ウェル、ｐ型ウェルの双方が形成されていたが、いずれか一方のウェルのみが形成されていてもよい。

本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズの構成を説明するための断面図である。 本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズの構成を説明するための平面図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法をその製造工程の順に説明するための工程断面図である。 本実施形態に係る半導体装置の製造方法をその製造工程の順に説明するための工程断面図である。 本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズのレーザトリミング後の構成を説明するための断面図である。 本実施形態に用いるレーザトリミングヒューズのレーザトリミング後の構成を説明するための他の断面図である。 従来公知の半導体装置の構成を説明するための断面図である。 参考例に用いるレーザトリミングヒューズの構成を説明するための断面図である。 参考例に用いるレーザトリミングヒューズのレーザトリミング後の構成を説明するための断面図である。 参考例に用いるレーザトリミングヒューズのレーザトリミング後の構成を説明するための他の断面図である。

符号の説明

１１ 層間絶縁膜
１２ ヒューズ
１６ 第１の金属配線
１７ 第１の絶縁膜
１８ ＳＯＧ膜
１９ ２の絶縁膜
２０ａ、２０ｂ 領域
２０ｔ スルーホール開口
２１ａ 金属側壁部
２２ 第２の配線
２３ パッシベーション膜
２５ カバー開口
１０１ フィールド酸化膜
１０２ ｎ型ウェル
１０３ ｐ型ウェル
１０４ ヒューズ
１０５ 絶縁膜
１０６ コンタクト
１０７ 配線
１０８ カバー絶縁膜
１１０ ヒューズ開口部
１１２ 端部
１１３ シールリング
１１６ 銅配線
１２０ Ｓｉ基板
２０１ フィールド酸化膜
２０２ ｎ型ウェル
２０３ ｐ型ウェル
２０４ ヒューズ
２０５ 層間絶縁膜
２０６ コンタクトプラグ
２０７ 第１の配線
２０８ 絶縁酸化膜
２０９ 第１のＶｉａ
２１０ 開口部
２１１ 第２の配線
２１２ 絶縁酸化膜
２１３ 絶縁酸化膜
２２０ Ｓｉ基板
７０１ フィールド酸化膜
７０４ ヒューズ
７０５ 保護酸化膜
７１０ 開口部
７１５ 損傷部分
７２０ Ｓｉ基板

Claims (12)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板上に設けられている絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられているヒューズと、
   前記半導体基板のうち前記ヒューズ直下に設けられているｎ型ウェルと、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記ｎ型ウェルは、前記絶縁層の下面に接することを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置において、
   前記半導体基板および前記絶縁層の上部に設けられている上部絶縁膜と、
   前記ヒューズを囲むように、前記上部絶縁膜に埋設されているシールリングと、
   をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
   前記半導体基板のうち前記ヒューズ直下の領域を囲む姿態に設けられているｐ型ウェルをさらに備えることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項４に記載の半導体装置において、
   前記半導体基板および前記絶縁層の上部に設けられている上部絶縁膜と、
   前記ヒューズを囲むように、前記上部絶縁膜に埋設されているシールリングとを備え、
   前記ｐ型ウェルは、前記シールリングの下面に接することを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置において、
   前記絶縁層は、前記半導体基板の素子形成面側に埋設された素子分離膜であることを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１乃至６いずれかに記載の半導体装置において、
   前記ヒューズの上面を覆うように設けられている保護絶縁膜をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
8. 半導体基板と、
   前記半導体基板上に設けられている絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられているヒューズと、
   前記半導体基板のうち前記ヒューズ直下の領域を囲む姿態に設けられているｐ型ウェルと、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
9. 請求項８に記載の半導体装置において、
   前記半導体基板および前記絶縁層の上部に設けられている上部絶縁膜と、
   前記ヒューズを囲むように、前記上部絶縁膜に埋設されているシールリングと、
   をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
10. 請求項９に記載の半導体装置において、
    前記ｐ型ウェルは、前記シールリングの下面に接することを特徴とする半導体装置。
11. 請求項８乃至１０いずれかに記載の半導体装置において、
    前記絶縁層は、前記半導体基板の素子形成面側に埋設された素子分離膜であることを特徴とする半導体装置。
12. 請求項８乃至１１いずれかに記載の半導体装置において、
    前記ヒューズの上面を覆うように設けられている保護絶縁膜をさらに備えることを特徴とする半導体装置。
    
    

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