JP2007123615A

JP2007123615A - Semiconductor device and its manufacturing method

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Publication number: JP2007123615A
Application number: JP2005314961A
Authority: JP
Inventors: Taro Usami; 太郎宇佐美; Yoshiyuki Imai; 善之今井; Takaaki Fujimoto; 隆昭藤本; Tadao Uehara; 忠雄上原; Kiyotaka Sekifuku; 清隆石伏
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2007-05-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device such that an insulating film on a trimming fuse at an opening for trimming can precisely be formed to a desired film thickness without forming an etching stop film on the trimming fuse. <P>SOLUTION: The semiconductor device 2 has the opening 22 for trimming formed so that the trimming fuse 4 is formed on the semiconductor device, and the insulating film 16 on the trimming fuse 4 is formed thinner than the periphery. At the opening 22 for trimming, the insulating film 16 on the trimming fuse 4 is formed of only a positive type photosensitive material. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板上にトリミングヒューズが形成され、そのトリミングヒューズ上の絶縁膜が周囲よりも薄く形成されてトリミング用開口部が形成されている半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device in which a trimming fuse is formed on a semiconductor substrate, an insulating film on the trimming fuse is formed thinner than the surroundings, and a trimming opening is formed, and a manufacturing method thereof.

例えばポリシリコンなどによって形成された、素子の抵抗値などの特性を設定するためのトリミングヒューズを備えた半導体装置では、レーザービームを照射することによってトリミングヒューズを溶断して、半導体装置に形成されている素子の特性を調整している。そのような半導体装置では、トリミングヒューズの溶断を精度良く行なうために、トリミングヒューズ上の絶縁膜は周囲よりも膜厚が薄く形成されて、トリミング用開口部が形成されている。 For example, in a semiconductor device having a trimming fuse formed by polysilicon or the like for setting characteristics such as a resistance value of an element, the trimming fuse is blown by irradiating a laser beam, and the semiconductor device is formed in the semiconductor device. The characteristics of the elements are adjusted. In such a semiconductor device, in order to accurately blow the trimming fuse, the insulating film on the trimming fuse is formed to be thinner than the surroundings to form a trimming opening.

しかし、トリミング用開口部において、トリミングヒューズ上の絶縁膜を薄くしすぎると、水分の浸入によるトリミングヒューズの腐食を防止することができなくなる。逆に、トリミングヒューズ上の絶縁膜の膜厚を厚くしすぎると、トリミングヒューズを溶断するためのレーザービームの出力を強くする必要がある。レーザービームの出力を強くすると、レーザービームの散乱などによってトリミングヒューズの周辺の領域に形成されている素子に悪影響を与えるという不具合が生じる。したがって、トリミングヒューズ上の絶縁膜は適切な膜厚に形成する必要がある。 However, if the insulating film on the trimming fuse is made too thin in the trimming opening, corrosion of the trimming fuse due to the ingress of moisture cannot be prevented. Conversely, if the insulating film on the trimming fuse is too thick, it is necessary to increase the output of the laser beam for fusing the trimming fuse. When the output of the laser beam is increased, there is a problem that an element formed in the area around the trimming fuse is adversely affected by scattering of the laser beam. Therefore, it is necessary to form the insulating film on the trimming fuse with an appropriate film thickness.

トリミングヒューズ上に適当な膜厚をもつ絶縁膜を形成する従来の方法の１つとして、次のようなものが挙げられる。
トリミングヒューズ上に、トリミングヒューズの周辺の領域と同じように層間絶縁膜、メタル配線、パッシベーション膜などを形成する。その後、ワイヤボンディング用の電極パッド上の絶縁膜を選択的に除去して開口部を形成するのと同時に、トリミングヒューズ上の絶縁膜を除去する。このとき、オーバーエッチ量を制御することで、トリミングヒューズ上の絶縁膜の残膜厚が所望の膜厚になるように、トリミングヒューズ上にトリミング用開口部を形成する。 One of the conventional methods for forming an insulating film having an appropriate film thickness on the trimming fuse is as follows.
On the trimming fuse, an interlayer insulating film, a metal wiring, a passivation film, and the like are formed in the same manner as the area around the trimming fuse. Thereafter, the insulating film on the electrode pad for wire bonding is selectively removed to form the opening, and at the same time, the insulating film on the trimming fuse is removed. At this time, the trimming opening is formed on the trimming fuse so that the remaining film thickness of the insulating film on the trimming fuse becomes a desired film thickness by controlling the amount of overetching.

また、最近の半導体装置は、配線が多層化され、それにつれて層間絶縁膜が多重に積層されている。このような構造では、パッシベーション膜を含むトリミングヒューズ上の絶縁膜の膜厚が厚くなり、電極パッド上の絶縁膜を開口させるのと同時にトリミングヒューズ上の絶縁膜を薄くする方法を用いると、電極パッド上の開口部のオーバーエッチが多くなるため、そのエッチングによって副生成物が生成されて、トリミングヒューズ上の絶縁膜の残膜厚制御が困難になるという問題があった。そのため、電極パッド上の絶縁膜を開口させる工程と、トリミングヒューズ上の絶縁膜の膜厚を薄くする工程は別工程で行なっていたが、トリミングヒューズ上の絶縁膜の膜厚が厚いためにエッチング膜厚の再現性がばらつき、トリミングヒューズ上の絶縁膜の残膜厚を一定に制御することが困難であるという問題があった。 Further, in recent semiconductor devices, wirings are multilayered, and interlayer insulating films are laminated in multiple layers along with it. In such a structure, the thickness of the insulating film on the trimming fuse including the passivation film is increased, and when the insulating film on the trimming fuse is made thin at the same time that the insulating film on the electrode pad is opened, the electrode Since the overetching of the opening on the pad increases, a by-product is generated by the etching, and there is a problem that it is difficult to control the remaining film thickness of the insulating film on the trimming fuse. For this reason, the step of opening the insulating film on the electrode pad and the step of reducing the thickness of the insulating film on the trimming fuse were performed in separate steps, but etching was performed because the thickness of the insulating film on the trimming fuse was large. There is a problem that the reproducibility of the film thickness varies and it is difficult to control the remaining film thickness of the insulating film on the trimming fuse to be constant.

上記問題を解決するために、トリミングヒューズ上にエッチング阻止膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法を用いた従来の製造方法の一例を図３を参照しながら説明する。なお、図３において、半導体基板２には、ソース、ドレイン、ゲート絶縁膜、ゲート電極等が形成されている。 In order to solve the above problem, a method of forming an etching stopper film on the trimming fuse has been proposed (see, for example, Patent Document 1). An example of a conventional manufacturing method using this method will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the semiconductor substrate 2 is formed with a source, a drain, a gate insulating film, a gate electrode, and the like.

（ａ）半導体基板２上に形成されたフィールド酸化膜３上に、例えばポリシリコンからなるトリミングヒューズ４を形成する。フィールド酸化膜３上及びトリミングヒューズ４上にポリ−メタル間層間絶縁膜６を形成する。層間絶縁膜６上に、配線パターン（図示は省略）を形成する。絶縁膜６上のトリミング用開口部形成領域３０に、後工程で形成するメタル−メタル間層間絶縁膜８及びメタル−メタル間層間絶縁膜１０とはエッチング選択比の異なるエッチング阻止膜３２を形成する。層間絶縁膜６上、配線パターン上及びエッチング阻止膜３２上にメタル−メタル間層間絶縁膜８を形成する。層間絶縁膜８上に配線パターン（図示は省略）を形成し、その配線パターン上及び層間絶縁膜８上にメタル−メタル間層間絶縁膜１０を形成する。層間絶縁膜１０上に電極パッド１２を形成する。層間絶縁膜１０上及び電極パッド１２上に、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜からなるパッシベーション膜１４を形成する。 (A) A trimming fuse 4 made of polysilicon, for example, is formed on a field oxide film 3 formed on the semiconductor substrate 2. A poly-metal interlayer insulating film 6 is formed on the field oxide film 3 and the trimming fuse 4. A wiring pattern (not shown) is formed on the interlayer insulating film 6. In the trimming opening forming region 30 on the insulating film 6, an etching stopper film 32 having an etching selectivity different from that of the metal-metal interlayer insulating film 8 and the metal-metal interlayer insulating film 10 to be formed in a later process is formed. . A metal-metal interlayer insulating film 8 is formed on the interlayer insulating film 6, on the wiring pattern, and on the etching stopper film 32. A wiring pattern (not shown) is formed on the interlayer insulating film 8, and a metal-metal interlayer insulating film 10 is formed on the wiring pattern and on the interlayer insulating film 8. An electrode pad 12 is formed on the interlayer insulating film 10. A passivation film 14 made of, for example, a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film is formed on the interlayer insulating film 10 and the electrode pad 12.

（ｂ）写真製版技術により、トリミング用開口部形成領域３０及びパッド開口部形成領域３１に開口部をもつレジストパターンをパッシベーション膜１４上に形成する。そのレジストパターンをマスクにしてドライエッチング処理を行なう。これにより、トリミング用開口部形成領域３０のパッシベーション膜１４、層間絶縁膜１０、層間絶縁膜８が除去されてトリミング用開口部３４が形成され、トリミング用開口部形成領域３０にエッチング阻止膜３２が露出する。このとき、パッド開口部形成領域２３のパッシベーション膜１４も除去されてパッド開口部２０が形成される。
特開２００１−１７６９７６号公報 (B) A resist pattern having openings in the trimming opening forming area 30 and the pad opening forming area 31 is formed on the passivation film 14 by photolithography. Dry etching is performed using the resist pattern as a mask. Thus, the passivation film 14, the interlayer insulating film 10, and the interlayer insulating film 8 in the trimming opening forming region 30 are removed to form the trimming opening 34, and the etching blocking film 32 is formed in the trimming opening forming region 30. Exposed. At this time, the passivation film 14 in the pad opening formation region 23 is also removed, and the pad opening 20 is formed.
JP 2001-176976 A

図３のエッチング阻止膜３２を利用する方法では、本来の製造工程以外にエッチング阻止膜３２を堆積及びパターニングする工程を追加しなければならないため、半導体装置製造の工程数が増加するという問題があった。また、例えば層間絶縁膜６にコンタクトホールを形成する領域にエッチング阻止膜３２が形成されていると、エッチング阻止膜３２を除去するためのエッチングガスと絶縁膜６を除去するためのエッチングガスが必要となって、コンタクトホール形成工程が複雑になるという問題があった。 The method using the etching stopper film 32 of FIG. 3 has a problem that the number of steps for manufacturing the semiconductor device increases because a process for depositing and patterning the etching stopper film 32 must be added in addition to the original manufacturing process. It was. For example, when the etching stop film 32 is formed in the region where the contact hole is formed in the interlayer insulating film 6, an etching gas for removing the etching stop film 32 and an etching gas for removing the insulating film 6 are required. As a result, there is a problem that the contact hole forming process becomes complicated.

そこで本発明は、トリミングヒューズ上にエッチング阻止膜を形成しなくても、トリミング用開口部におけるトリミングヒューズ上の絶縁膜を精度良く所望の膜厚に形成することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention provides a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can accurately form an insulating film on a trimming fuse in a trimming opening with a desired film thickness without forming an etching stop film on the trimming fuse. It is intended to provide.

本発明にかかる半導体装置は、半導体基板上にトリミングヒューズが形成され、そのトリミングヒューズ上の絶縁膜が周囲よりも薄く形成されてトリミング用開口部が形成されているものであって、上記トリミング用開口部のトリミングヒューズ上の絶縁膜はポジ型の感光性有機材料のみで形成されているものである。
このようなトリミングヒューズ上の絶縁膜の形成方法としては、トリミング用開口部を含んでポジ型感光性有機材料を塗布した後、トリミング用開口部において表面側の感光性有機材料だけに露光を行ない、トリミング用開口部の深い位置の感光性有機材料は露光しないようにすることで、その後の現像処理にてトリミングヒューズ上に所望の膜厚の感光性有機材料を残存させる方法を挙げることができる。トリミングヒューズ上の絶縁膜の膜厚は、露光処理時間及び現像時間を調節することによって制御することができる。 A semiconductor device according to the present invention includes a trimming fuse formed on a semiconductor substrate, an insulating film formed on the trimming fuse being formed thinner than its surroundings, and a trimming opening formed therein. The insulating film on the trimming fuse in the opening is formed of only a positive photosensitive organic material.
As a method for forming an insulating film on such a trimming fuse, after applying a positive photosensitive organic material including a trimming opening, only the photosensitive organic material on the surface side is exposed in the trimming opening. A method of leaving the photosensitive organic material having a desired film thickness on the trimming fuse in a subsequent development process by preventing exposure of the photosensitive organic material at a deep position of the trimming opening can be exemplified. . The film thickness of the insulating film on the trimming fuse can be controlled by adjusting the exposure processing time and the development time.

上記感光性有機材料の一例として、ポリベンゾオキサイド（以下、ＰＢＯという）を挙げることができる。 An example of the photosensitive organic material is polybenzooxide (hereinafter referred to as PBO).

本発明の半導体装置において、トリミング用開口部とは異なる領域に電極パッドを備え、トリミング用開口部及び電極パッドとは異なる領域が、トリミングヒューズ上の絶縁膜よりも厚い膜厚で、かつトリミングヒューズ上の絶縁膜と同じ感光性有機材料からなる絶縁膜で覆われていることが好ましい。
このような半導体装置は、感光性有機材料を塗布する際に、電極パッドの形成領域を含んで感光性有機材料を塗布し、トリミング用開口部の感光性有機材料と電極パッド上の感光性有機材料に露光を行なうようにすることで形成することができる。 In the semiconductor device of the present invention, the electrode pad is provided in a region different from the trimming opening, the region different from the trimming opening and the electrode pad is thicker than the insulating film on the trimming fuse, and the trimming fuse It is preferable that the insulating film is made of the same photosensitive organic material as that of the upper insulating film.
In such a semiconductor device, when the photosensitive organic material is applied, the photosensitive organic material is applied including the electrode pad forming region, and the photosensitive organic material on the trimming opening and the photosensitive organic material on the electrode pad are applied. It can be formed by exposing the material.

本発明にかかる半導体装置の製造方法は、本発明の半導体装置を製造する方法であって、以下の工程（Ａ）〜（Ｄ）を順に含む。
（Ａ）トリミングヒューズ上を含んで半導体基板上全面に絶縁膜を形成する工程、
（Ｂ）トリミングヒューズ上の絶縁膜をトリミングヒューズが露出するまで除去してトリミング用開口部を形成する工程、
（Ｃ）トリミング用開口部を含んで半導体基板上全面にポジ型の感光性有機材料を塗布する工程、
（Ｄ）トリミング用開口部の感光性有機材料を所望の膜厚だけ残存させるように感光性有機材料に露光処理及び現像処理を施した後、洗浄処理を行なってトリミングヒューズ上に感光性有機材料のみからなる絶縁膜を形成する工程。 The manufacturing method of the semiconductor device concerning this invention is a method of manufacturing the semiconductor device of this invention, Comprising: The following processes (A)-(D) are included in order.
(A) forming an insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate including the trimming fuse;
(B) forming an opening for trimming by removing the insulating film on the trimming fuse until the trimming fuse is exposed;
(C) applying a positive photosensitive organic material to the entire surface of the semiconductor substrate including the trimming opening;
(D) The photosensitive organic material is exposed and developed so that the desired thickness of the photosensitive organic material in the opening for trimming is left, and then washed and then the photosensitive organic material on the trimming fuse. Forming an insulating film made only of

本発明の半導体装置の製造方法においても、感光性有機材料としてＰＢＯを用いることができる。 Also in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, PBO can be used as the photosensitive organic material.

本発明の半導体装置の製造方法において、上記半導体基板はトリミング用開口部とは異なる領域に電極パッドを備えたものであって、上記工程（Ｄ）で、電極パッド上の感光性有機材料にも露光することにより電極パッド上の感光性有機材料も除去し、トリミング用開口部及び電極パッドとは異なる領域の感光性有機材料は除去しないようにすることが好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor substrate is provided with an electrode pad in a region different from the trimming opening, and the photosensitive organic material on the electrode pad is also applied in the step (D). It is preferable that the photosensitive organic material on the electrode pad is also removed by exposure, and the photosensitive organic material in a region different from the trimming opening and the electrode pad is not removed.

さらに、上記工程（Ｄ）で、トリミング用開口部の感光性有機材料と電極パッド上の感光性有機材料に、同時に露光するようにすることが好ましい。 Further, in the step (D), it is preferable that the photosensitive organic material in the opening for trimming and the photosensitive organic material on the electrode pad are exposed simultaneously.

本発明の半導体装置では、トリミング用開口部において、トリミングヒューズ上の絶縁膜がポジ型の感光性有機材料のみで形成されているようにした。
また、本発明の半導体装置の製造方法では、トリミングヒューズ上に形成されている絶縁膜をトリミングヒューズが露出するまで除去してトリミング用開口部を形成し（工程（Ｂ））、トリミング用開口部を含んで半導体基板上全面にポジ型の感光性有機材料を塗布した後（工程（Ｃ））、トリミング用開口部の感光性有機材料を所望の膜厚だけ残存させるように感光性有機材料に露光処理及び現像処理を施すようにした（工程（Ｃ））。ポジ型の感光性有機材料は、露光時間及び現像時間を調整することにより、残在させる膜厚を制御することができる。したがって、本発明の半導体装置及び製造方法によれば、トリミング用開口部において感光性有機材料からなる絶縁膜をトリミングヒューズ上に精度良く所定の膜厚に制御して形成することができ、トリミングヒューズの溶断を精度良く行なうことができる。特に、ウェハ面内におけるエッチングばらつきは生じないので、トリミング用開口部におけるヒューズ上の絶縁膜のウェハ面内均一性を向上させることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the insulating film on the trimming fuse is formed of only a positive photosensitive organic material in the trimming opening.
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the trimming opening is formed by removing the insulating film formed on the trimming fuse until the trimming fuse is exposed (step (B)), and the trimming opening. After applying a positive type photosensitive organic material over the entire surface of the semiconductor substrate (step (C)), the photosensitive organic material is made to remain in a desired film thickness in the trimming opening. Exposure processing and development processing were performed (step (C)). The positive-type photosensitive organic material can control the remaining film thickness by adjusting the exposure time and the development time. Therefore, according to the semiconductor device and the manufacturing method of the present invention, the insulating film made of a photosensitive organic material can be formed on the trimming fuse with a predetermined film thickness with high precision in the trimming opening. Can be accurately cut. In particular, since there is no etching variation in the wafer surface, uniformity of the insulating film on the fuse in the trimming opening in the wafer surface can be improved.

本発明の半導体装置及び製造方法において、感光性有機材料としてＰＢＯを用いれば、トリミング用開口部においてトリミングヒューズ上の絶縁膜を精度良く所定の膜厚に制御することができる。 In the semiconductor device and the manufacturing method of the present invention, when PBO is used as the photosensitive organic material, the insulating film on the trimming fuse can be accurately controlled to a predetermined film thickness in the trimming opening.

本発明の半導体装置において、トリミング用開口部とは異なる領域に電極パッドを備え、トリミング用開口部及び電極パッドとは異なる領域がトリミングヒューズ上の絶縁膜よりも厚い膜厚で、かつトリミングヒューズ上の絶縁膜と同じ感光性有機材料からなる絶縁膜で覆われているようにすれば、半導体基板を感光性有機材料で補強することができる。
また、本発明の製造方法において、半導体基板はトリミング用開口部とは異なる領域に電極パッドを備え、電極パッド上の感光性有機材料にも露光することにより電極パッド上の感光性有機材料を除去し、トリミング用開口部及び電極パッドとは異なる領域の感光性有機材料は除去しないようにすれば、上記の半導体装置を形成することができる。この方法では、トリミング用開口部及び電極パッドとは異なる領域に、トリミングヒューズ上の絶縁膜と同じ感光性有機材料からなる絶縁膜を形成するのに特別な工程が要らないので、製造工程数を増加させずに、半導体基板の強度を高めることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the electrode pad is provided in a region different from the trimming opening, the region different from the trimming opening and the electrode pad is thicker than the insulating film on the trimming fuse, and on the trimming fuse. If the semiconductor substrate is covered with an insulating film made of the same photosensitive organic material as the insulating film, the semiconductor substrate can be reinforced with the photosensitive organic material.
In the manufacturing method of the present invention, the semiconductor substrate has an electrode pad in a region different from the trimming opening, and the photosensitive organic material on the electrode pad is removed by exposing the photosensitive organic material on the electrode pad. If the photosensitive organic material in a region different from the trimming opening and the electrode pad is not removed, the above semiconductor device can be formed. In this method, no special process is required to form an insulating film made of the same photosensitive organic material as the insulating film on the trimming fuse in a region different from the trimming opening and the electrode pad. The strength of the semiconductor substrate can be increased without increasing it.

さらに、本発明の製造方法において、トリミング用開口部の感光性有機材料と電極パッド上の感光性有機材料に同時に露光するようにすれば、製造工程数を増加させることなく、電極パッド上の感光性有機材料を除去することができる。 Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, if the photosensitive organic material in the opening for trimming and the photosensitive organic material on the electrode pad are exposed simultaneously, the photosensitive material on the electrode pad is not increased without increasing the number of manufacturing steps. The organic material can be removed.

図１は半導体装置の一実施例を示す拡大断面図である。
トランジスタ等の半導体素子（図示は省略）が形成されている半導体基板２上に、フィールド酸化膜３が形成されている。フィールド酸化膜３上に、例えば膜厚が２００ｎｍ（ナノメートル）のポリシリコンからなるトリミングヒューズ４が形成されている。トリミングヒューズ４上を含んでフィールド酸化膜３上に、例えば膜厚が８００ｎｍのＢＰＳＧ（boro-phospho silicate glass）膜からなるポリ−メタル間層間絶縁膜６が形成されている。層間絶縁膜６は、ＣＭＰ（chemical mechanical polishing）処理が施されて平坦化されており、トリミングヒューズ４の上の膜厚は６００ｎｍ程度である。 FIG. 1 is an enlarged sectional view showing an embodiment of a semiconductor device.
A field oxide film 3 is formed on a semiconductor substrate 2 on which a semiconductor element such as a transistor (not shown) is formed. On the field oxide film 3, a trimming fuse 4 made of, for example, polysilicon having a film thickness of 200 nm (nanometer) is formed. On the field oxide film 3 including the trimming fuse 4, a poly-metal interlayer insulating film 6 made of, for example, a BPSG (boro-phosphosilicate glass) film having a film thickness of 800 nm is formed. The interlayer insulating film 6 is planarized by a CMP (chemical mechanical polishing) process, and the film thickness on the trimming fuse 4 is about 600 nm.

層間絶縁膜６上に例えば膜厚が１５００ｎｍのシリコン酸化膜からなるメタル−メタル間層間絶縁膜８が形成されている。層間絶縁膜８上に、例えば膜厚が１５００ｎｍのメタル‐メタル間層間絶縁膜１０が形成されている。層間絶縁膜１０上に、例えばアルミニウムからなる電極パッド１２が形成されている。電極パッド１２上を含んで層間絶縁膜１０上に、最終保護膜であるパッシベーション膜１４が形成されている。パッシベーション膜１４は、例えば膜厚が２００ｎｍのシリコン酸化膜上に膜厚が７００ｎｍのシリコン窒化膜が積層されて形成されている。パッシベーション膜１４上に、ポジ型の感光性有機材料、例えばＰＢＯからなる、膜厚が４０００ｎｍの絶縁膜１８が形成されている。
ここで、図示は省略されているが、層間絶縁膜６と層間絶縁膜８の間、層間絶縁膜８と層間絶縁膜１０の間には、例えばアルミニウムからなる配線パターンが形成されている。 On the interlayer insulating film 6, a metal-metal interlayer insulating film 8 made of, for example, a silicon oxide film having a thickness of 1500 nm is formed. On the interlayer insulating film 8, a metal-metal interlayer insulating film 10 having a thickness of, for example, 1500 nm is formed. An electrode pad 12 made of, for example, aluminum is formed on the interlayer insulating film 10. A passivation film 14 that is a final protective film is formed on the interlayer insulating film 10 including the electrode pads 12. For example, the passivation film 14 is formed by laminating a silicon nitride film having a thickness of 700 nm on a silicon oxide film having a thickness of 200 nm. On the passivation film 14, an insulating film 18 having a thickness of 4000 nm made of a positive photosensitive organic material such as PBO is formed.
Although not shown in the figure, a wiring pattern made of, for example, aluminum is formed between the interlayer insulating film 6 and the interlayer insulating film 8 and between the interlayer insulating film 8 and the interlayer insulating film 10.

電極パッド１２上のパッシベーション膜１４及び絶縁膜１８は除去されており、パッド開口部２０が形成されている。
トリミングヒューズ４上の層間絶縁膜６，８，１０、パッシベーション膜１４及び絶縁膜１８は除去されており、トリミング用開口部２２が形成されている。トリミング用開口部２２内に、例えばＰＢＯなどの感光性有機材料からなる保護膜（絶縁膜）１６が形成されている。トリミングヒューズ４は、保護膜１６で覆われている。保護膜１６は、トリミングヒューズ４上に例えば５００ｎｍの膜厚をもっている。 The passivation film 14 and the insulating film 18 on the electrode pad 12 are removed, and a pad opening 20 is formed.
The interlayer insulating films 6, 8, 10, the passivation film 14, and the insulating film 18 on the trimming fuse 4 are removed, and a trimming opening 22 is formed. A protective film (insulating film) 16 made of a photosensitive organic material such as PBO is formed in the trimming opening 22. The trimming fuse 4 is covered with a protective film 16. The protective film 16 has a film thickness of, for example, 500 nm on the trimming fuse 4.

次に、図１及び図２を参照して半導体装置の製造方法の一実施例を説明する。図２は半導体装置の製造方法の一実施例を示す工程断面図である。なお、この実施例では、半導体基板への不純物導入、フィールド酸化膜の形成、ゲート絶縁膜及びゲート電極の形成、等の工程についての説明は省略する。 Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a process sectional view showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device. In this embodiment, descriptions of steps such as introduction of impurities into the semiconductor substrate, formation of a field oxide film, formation of a gate insulating film and a gate electrode are omitted.

（ａ）フィールド酸化膜３が形成された半導体基板２上にポリシリコンを２００ｎｍの膜厚に堆積した後、写真製版技術及びエッチング技術を用いて、ポリシリコンからなるトリミングヒューズ４を形成する。トリミングヒューズ４を含むフィールド酸化膜３上に、例えばＢＰＳＧからなるポリ−メタル間層間絶縁膜６を８００ｎｍの膜厚に形成する。層間絶縁膜６にコンタクトホール（図示は省略）を形成した後、層間絶縁膜６上に、例えばアルミニウムからなる配線パターン（図示は省略）を形成する。層間絶縁膜６及び配線パターン（図示は省略）上に、例えばシリコン酸化膜からなるメタル−メタル間層間絶縁膜８を形成する。層間絶縁膜８にコンタクトホール（図示は省略）を形成した後、層間絶縁膜８上に、例えばアルミニウムからなる配線パターン（図示は省略）を形成する。層間絶縁膜８及び配線パターン（図示は省略）上に、例えばシリコン酸化膜からなるメタル−メタル間層間絶縁膜１０を１５００ｎｍの膜厚に形成する。層間絶縁膜１０にコンタクトホール（図示は省略）を形成した後、層間絶縁膜１０上に例えばアルミニウムからなる電極パッド１２を形成する。層間絶縁膜１０及び電極パッド１２上に、例えば膜厚が２００ｎｍのシリコン酸化膜を形成し、さらにその上にシリコン窒化膜を７００ｎｍの膜厚に形成して２層構造のパッシベーション膜１４を形成する（（ａ）を参照。）。図２において、符号２１はトリミング用開口部形成領域、符号２３はパッド開口部形成領域である。 (A) After depositing polysilicon to a thickness of 200 nm on the semiconductor substrate 2 on which the field oxide film 3 is formed, a trimming fuse 4 made of polysilicon is formed by using a photoengraving technique and an etching technique. On the field oxide film 3 including the trimming fuse 4, a poly-metal interlayer insulating film 6 made of, for example, BPSG is formed to a thickness of 800 nm. After forming contact holes (not shown) in the interlayer insulating film 6, a wiring pattern (not shown) made of, for example, aluminum is formed on the interlayer insulating film 6. A metal-metal interlayer insulating film 8 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the interlayer insulating film 6 and the wiring pattern (not shown). After forming contact holes (not shown) in the interlayer insulating film 8, a wiring pattern (not shown) made of, for example, aluminum is formed on the interlayer insulating film 8. On the interlayer insulating film 8 and the wiring pattern (not shown), a metal-metal interlayer insulating film 10 made of, for example, a silicon oxide film is formed to a thickness of 1500 nm. After forming a contact hole (not shown) in the interlayer insulating film 10, an electrode pad 12 made of, for example, aluminum is formed on the interlayer insulating film 10. A silicon oxide film having a thickness of, for example, 200 nm is formed on the interlayer insulating film 10 and the electrode pad 12, and a silicon nitride film is further formed thereon to a thickness of 700 nm to form a passivation film 14 having a two-layer structure. (See (a).) In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a trimming opening forming area, and reference numeral 23 denotes a pad opening forming area.

（ｂ）写真製版技術を用いて、トリミング用開口部形成領域２１に開口部をもつレジストパターン２４をパッシベーション膜１４上に形成する。レジストパターン２４をマスクにしてドライエッチング処理を行なう。このドライエッチング処理では、トリミング用開口部形成領域２１のパッシベーション膜１４、層間絶縁膜１０、層間絶縁膜８、層間絶縁膜６を除去して、トリミングヒューズ４の少なくとも上面を完全に露出させる。これにより、例えば４５００ｎｍの深さのトリミング用開口部２２が形成される（（ｂ）を参照。）。 (B) A resist pattern 24 having an opening in the trimming opening forming region 21 is formed on the passivation film 14 using photolithography. Dry etching is performed using resist pattern 24 as a mask. In this dry etching process, the passivation film 14, the interlayer insulating film 10, the interlayer insulating film 8, and the interlayer insulating film 6 in the trimming opening forming region 21 are removed, so that at least the upper surface of the trimming fuse 4 is completely exposed. Thereby, for example, a trimming opening 22 having a depth of 4500 nm is formed (see (b)).

（ｃ）レジストパターン２４を除去した後、開口部２２の形成領域を含んでパッシベーション膜１４上にポジ型感光性有機材料であるＰＢＯ１９を塗布する。このとき、トリミング用開口部２２にＰＢＯ１９が流れ込み、半導体基板２主表面が平坦になる（（ｃ）を参照。）。ここではＰＢＯとしてＣＲＣ−８３００（住友ベークライト株式会社の製品）を用いた。 (C) After removing the resist pattern 24, PBO19, which is a positive photosensitive organic material, is applied on the passivation film 14 including the region where the opening 22 is formed. At this time, PBO 19 flows into the trimming opening 22 and the main surface of the semiconductor substrate 2 becomes flat (see (c)). Here, CRC-8300 (product of Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) was used as PBO.

（ｄ）トリミング用開口部２２に対応する領域及びパッド開口部形成領域２３に開口部をもつフォトマスク２６をＰＢＯ１９上に配置する。フォトマスク２６をマスクにして露光を行なう。この露光では、トリミング用開口部２２に流れ込んだＰＢＯ１９のうち、所定の深さまでの領域にあるＰＢＯ１９だけが感光し、それよりも深くにあるＰＢＯ１９は感光しないように露光時間を調整する。このとき、パッド開口部形成領域２３上のＰＢＯ１９は完全に露光されるようにする（（ｄ）を参照。）。ここでは、露光装置として光源がｉ線（波長３６５ｎｍ）のものを用い、３５秒間露光を行なった。 (D) A photomask 26 having an opening corresponding to the trimming opening 22 and the pad opening forming area 23 is disposed on the PBO 19. Exposure is performed using the photomask 26 as a mask. In this exposure, the exposure time is adjusted so that only the PBO 19 in the region up to a predetermined depth among the PBO 19 flowing into the trimming opening 22 is exposed, and the PBO 19 deeper than that is not exposed. At this time, the PBO 19 on the pad opening forming region 23 is completely exposed (see (d)). Here, an exposure apparatus having a light source of i-line (wavelength 365 nm) was used, and exposure was performed for 35 seconds.

（ｅ）所定の時間だけ現像処理を行なって、上記工程（ｄ）の露光処理で感光したＰＢＯ１９を除去する。トリミング用開口部２２の深い領域のＰＢＯ１９は感光していないため、トリミング用開口部２２内に例えば６００ｎｍの膜厚のＰＢＯ膜１９が残存する。また、パッド開口部形成領域２３上のＰＢＯ１９は完全に除去される。ここでは現像液としてＴＭＡ−５０８（関東化学株式会社の製品）を用い、６０秒分間現像処理を行なった。
その後、例えば３５０℃の条件で熱処理を施してＰＢＯ１９を硬化させて、トリミング用開口部２２内にトリミングヒューズ４を覆う保護膜１６を形成し、パッシベーション膜１４上に絶縁膜１８を形成する（（ｅ）を参照。）。 (E) The development process is performed for a predetermined time, and the PBO 19 exposed in the exposure process in the step (d) is removed. Since the PBO 19 in the deep region of the trimming opening 22 is not exposed, the PBO film 19 having a thickness of, for example, 600 nm remains in the trimming opening 22. Further, the PBO 19 on the pad opening formation region 23 is completely removed. Here, TMA-508 (product of Kanto Chemical Co., Inc.) was used as a developing solution, and development processing was performed for 60 seconds.
Thereafter, for example, heat treatment is performed under the condition of 350 ° C. to cure the PBO 19, the protective film 16 covering the trimming fuse 4 is formed in the trimming opening 22, and the insulating film 18 is formed on the passivation film 14 ( See e).).

（ｆ）写真製版技術を用いて、トリミング用開口部２２に対応する領域及びパッド開口部形成領域２３に開口部をもつレジストパターン２８を絶縁膜１８上に形成する。レジストパターン２８をマスクにしてドライエッチング処理を行なう。これにより、電極パッド１２上のパッシベーション膜１４が除去されて、パッド開口部２０が形成される。このとき、トリミングヒューズ４上の保護膜１６もエッチングされるが、ＰＢＯはシリコン酸化膜やシリコン窒化膜に対して６〜７程度のエッチング選択比があるため、トリミングヒューズ４上に膜厚が約５００ｎｍの保護膜１６が残存する（（ｆ）を参照。）。ここで、保護膜１６の表面側の一部が除去されているが、除去される厚みは１００ｎｍ程度とわずかであり、従来技術のように数千ｎｍの絶縁膜を除去してトリミング窓開口部を形成する場合のようなエッチングばらつき、特にウェハ面内エッチングばらつきは生じない。
その後、レジストパターン２８を除去することで、図１に示した半導体装置が形成される。 (F) A resist pattern 28 having openings in the region corresponding to the trimming opening 22 and the pad opening forming region 23 is formed on the insulating film 18 using photolithography. Dry etching is performed using resist pattern 28 as a mask. Thereby, the passivation film 14 on the electrode pad 12 is removed, and the pad opening 20 is formed. At this time, the protective film 16 on the trimming fuse 4 is also etched, but PBO has an etching selection ratio of about 6 to 7 with respect to the silicon oxide film or silicon nitride film. The 500 nm protective film 16 remains (see (f)). Here, a part of the surface side of the protective film 16 has been removed, but the thickness to be removed is as small as about 100 nm, and the trimming window opening is formed by removing the insulating film of several thousand nm as in the prior art. Etching variations, particularly in-wafer etching variations as in the case of forming the wafers, do not occur.
Thereafter, by removing the resist pattern 28, the semiconductor device shown in FIG. 1 is formed.

この実施例では、トリミング用開口部形成領域２１の層間絶縁膜６，８，１０を除去してトリミング用開口部２２を形成し、トリミング用開口部２２にＰＢＯ１９を流し込んだ後、トリミングヒューズ４上の所望の膜厚のＰＢＯ１９が感光しないように、トリミング用開口部２２の所定の深さまでのＰＢＯ１９だけが感光するように、露光の処理時間を調節し、さらに現像時間を調節して、トリミングヒューズ４上に所望の膜厚のＰＢＯ１９を残存させることによって、所望の膜厚の保護膜１６を形成するようにしたので、厚い膜厚の絶縁膜をドライエッチング処理によってエッチングせずに、トリミングヒューズ４上に保護膜１６を形成することができる。これにより、膜厚の厚い絶縁膜をドライエッチング処理したときに起こるエッチングばらつきが生じないので、トリミングヒューズ４上に所望の膜厚の絶縁膜を精度良く形成することができる。 In this embodiment, the interlayer insulating films 6, 8, 10 in the trimming opening forming region 21 are removed to form the trimming opening 22, and after PBO 19 is poured into the trimming opening 22, The exposure processing time is adjusted so that only the PBO 19 up to a predetermined depth of the trimming opening 22 is exposed so that the PBO 19 having a desired film thickness is not exposed. Since the protective film 16 having a desired film thickness is formed by allowing the PBO 19 having a desired film thickness to remain on the trimming fuse 4, the trimming fuse 4 can be formed without etching the thick film by dry etching. A protective film 16 can be formed thereon. As a result, there is no etching variation that occurs when a thick insulating film is dry-etched, so that an insulating film with a desired film thickness can be accurately formed on the trimming fuse 4.

また、この実施例では、上記工程（ｄ）において、トリミング用開口部２２のＰＢＯ１９と同時にパッド開口部形成領域２３のＰＢＯ１９にも露光を行ない、工程（ｅ）の現像処理にて、トリミング用開口部２２の所定の深さまでのＰＢＯ１９を除去するのと同時に、パッド開口部形成領域２３のＰＢＯ１９を完全に除去しているので、半導体装置製造の工程数を減らすことができる。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、トリミング用開口部形成領域２１のＰＢＯ１９への露光と、パッド開口部形成領域２３のＰＢＯ１９への露光を別々の露光工程で行なうようにしてもよい。 In this embodiment, in the step (d), the PBO 19 in the pad opening forming region 23 is exposed simultaneously with the PBO 19 in the trimming opening 22, and the trimming opening is formed in the developing process in the step (e). Since the PBO 19 in the pad opening forming region 23 is completely removed simultaneously with the removal of the PBO 19 up to a predetermined depth of the portion 22, the number of steps for manufacturing the semiconductor device can be reduced. The present invention is not limited to this embodiment, and the exposure of the trimming opening forming region 21 to the PBO 19 and the exposure of the pad opening forming region 23 to the PBO 19 are performed in separate exposure steps. May be.

上記の製造方法により製造された半導体装置（図１を参照）は、トリミングヒューズ４を保護するための保護膜１６がＰＢＯからなる絶縁膜のみで形成されており、保護膜１６は所望の膜厚に精度良く形成されているので、レーザートリミングを行なう際は、トリミングヒューズ４の溶断を精度良く行なうことができる。 In the semiconductor device manufactured by the above manufacturing method (see FIG. 1), the protective film 16 for protecting the trimming fuse 4 is formed only of an insulating film made of PBO, and the protective film 16 has a desired film thickness. Therefore, the trimming fuse 4 can be blown with high accuracy when performing laser trimming.

上記実施例で半導体基板２上に積層されている層間絶縁膜やメタル配線層の数は一例であって、本発明はこれに限定されるものではなく、単層又は２層のメタル配線構造であってもよいし、４層以上のメタル配線構造であってもよい。また、本明細書中に記載されている寸法や材料、形状も一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば上記の実施例では、ポジ型感光性有機材料としてＰＢＯを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他のポジ型感光性有機材料を用いることもできる。 The number of interlayer insulating films and metal wiring layers stacked on the semiconductor substrate 2 in the above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this, and a single-layer or two-layer metal wiring structure is used. There may be a metal wiring structure having four or more layers. The dimensions, materials, and shapes described in this specification are also examples, and the present invention is not limited to these.
For example, in the above embodiment, PBO is used as the positive photosensitive organic material, but the present invention is not limited to this, and other positive photosensitive organic materials can also be used.

半導体装置の一実施例を説明するための拡大断面図である。It is an expanded sectional view for explaining one example of a semiconductor device. 同実施例の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of the Example. 従来の半導体装置の製造方法を説明するための工程断面図である。It is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device.

Explanation of symbols

２半導体基板
４トリミングヒューズ
６，８，１０層間絶縁膜
１４パッシベーション膜
１６トリミングヒューズの保護膜
１８，１９ＰＢＯ膜
２０パッド開口部
２１トリミング用開口部形成領域
２２トリミング用開口部
２３パッド開口部形成領域
２４，２８レジストパターン
２６フォトマスク 2 Semiconductor substrate 4 Trimming fuse 6, 8, 10 Interlayer insulating film 14 Passivation film 16 Trimming fuse protective film 18, 19 PBO film 20 Pad opening 21 Trimming opening forming area 22 Trimming opening 23 Pad opening forming area 24, 28 Resist pattern 26 Photomask

Claims

In a semiconductor device in which a trimming fuse is formed on a semiconductor substrate, an insulating film on the trimming fuse is formed thinner than the surroundings, and a trimming opening is formed.
In the trimming opening, the insulating film on the trimming fuse is formed of only a positive photosensitive organic material.

The semiconductor device according to claim 1, wherein the photosensitive organic material is polybenzooxide.

An electrode pad is provided in a region different from the trimming opening, and the region different from the trimming opening and the electrode pad is thicker than the insulating film on the trimming fuse, and on the trimming fuse. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is covered with an insulating film made of the same photosensitive organic material as the insulating film.

In a manufacturing method of a semiconductor device in which a trimming fuse is formed on a semiconductor substrate and an insulating film on the trimming fuse is made thinner than its surroundings to form a trimming opening, the following steps (A) to (D) In order.
(A) forming an insulating film over the entire surface of the semiconductor substrate including the trimming fuse;
(B) removing the insulating film on the trimming fuse until the trimming fuse is exposed to form a trimming opening;
(C) applying a positive photosensitive organic material to the entire surface of the semiconductor substrate including the trimming opening;
(D) After exposing and developing the photosensitive organic material so that the photosensitive organic material in the opening for trimming remains in a desired film thickness, cleaning processing is performed on the trimming fuse. Forming an insulating film made of only the photosensitive organic material;

The semiconductor device according to claim 4, wherein the photosensitive organic material is polybenzooxide.

The semiconductor substrate includes an electrode pad in a region different from the trimming opening,
In the step (D), the photosensitive organic material on the electrode pad is also removed by exposing the photosensitive organic material on the electrode pad to a region different from the opening for trimming and the electrode pad. The method according to claim 4 or 5, wherein the photosensitive organic material is not removed.

The manufacturing method according to claim 4, 5 or 6, wherein in the step (D), the photosensitive organic material in the opening for trimming and the photosensitive organic material on the electrode pad are simultaneously exposed.