JP2008182096A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒューズパターンの影響を受けることなく形成された目印を有する半導体装置及び該半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置５０は、絶縁膜７に接触して形成された、開口部３を有するパッシベーション膜６と、開口部３内に配列された複数のヒューズ１とを有し、パッシベーション膜６に、パッシベーション膜６を貫通することなく所定の間隔を空けて配列された複数の目印１０ａ、１０ｂを有する。
【選択図】図１

Description

ヒューズなどの同一パターンが大量に繰り返し形成されており、最上層が感光性ポリイミド素材のパッシベーション膜で覆われている半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。

近年の微細化技術が進み、メモリセルは集積率が上がるに連れ、不良となるビットも増える傾向にある。この不良となったビットを救済するには、テスタにより不良ビットの判定を行い、ヒューズ溶断装置（レーザートリマー）で切り替えスイッチの役割となっているヒューズを溶断し、不良となったビットを冗長のビットと入れ替える。入れ替わったかどうかをチェックするには判定プログラムにより判定する。この判定プログラムは不良ビットが存在していないことが期待値となるが、不良となったビットが存在していた場合は不良内容の解析を行い原因を特定する作業を行う。

様々な不良原因の中の一つとして不完全なヒューズ溶断が挙げられる。不完全に溶断されたヒューズなど特定のヒューズを検索するには、ＣＡＤデータや設計図面上で目標となるヒューズの場所を特定する。ヒューズの場所が特定できたら光学顕微鏡で該当するヒューズを目視で検索するが、光学顕微鏡で特定のヒューズを検索する手法としては基準となる位置よりヒューズを数えるしかない。

図４に従来のヒューズパターンを例示する。図４（ａ）は島状にヒューズが配置された例を示しており、図４（ｂ）は魚の骨のような形状をしたフィッシュボーンタイプのヒューズの例を示している。いずれも、ヒューズガードリング１１０内に、共通線１００をはさんで、複数の未溶断ヒューズ１０１と複数の溶断済みヒューズ１０２とが配置されている。図を見てわかるように、これらヒューズ１０１、１０２は、繰り返しに特徴が無い同一パターンで形成されている。このような同一パターンで整列配置されたヒューズの中から特定のヒューズを検索するのは極めて困難である。それにもかかわらず、光学顕微鏡を利用して特定のヒューズを検索する機会は、上記の不完全なヒューズの溶断箇所の検索のほか、ヒューズを溶断する装置（レーザートリマー）の溶断試験や溶断のための条件出し、ヒューズを溶断する装置のメンテナンスなど少なくない。しかし、何れも、密集している大量の繰り返しヒューズパターンから目標となるヒューズパターンの検索は困難であることから、不良解析や溶断試験などの作業効率は低下する。また、光学顕微鏡の高倍率のレンズを使用する際には、顕微鏡に伝わる微小な振動でも対象物が揺れてしまい目標となるヒューズを検索している最中に見失うこともある。このため、繰り返し形成されている数百ものヒューズパターンの数を間違えることなく数えることは担当技術者の精神的な負担にもなっている。

このような繰り返しパターンにおける問題を解決するため、特許文献１は、同一のパターンが繰り返しレイアウトされた基板上にパターンを検索するための基準位置となるダミーパターンが形成された半導体装置を開示している。
特開平０９−３０６９１０号公報

しかしながら、特許文献１のダミーパターンは、積層の構造、つまりパターンそのものの形状や大きさ、隣接するパターンとの関係、更には上下層に対する関係に至るまで、設計基準や設計上の制約が多いことから、所望の形状に形成するのが困難であった。

そこで、本発明は、ヒューズパターンの影響を受けることなく形成された目印を有する半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の半導体装置は、絶縁膜に接触して形成された、開口部を有するパッシベーション膜と、開口部内に配列された複数のヒューズとを有する半導体装置において、パッシベーション膜に所定の間隔を空けて配列された複数の窪みを有することを特徴とする。

本発明の半導体装置は、パッシベーション膜に所定の間隔を空けて配列された複数の窪みを有するため、複数のヒューズが同じパターンで繰り返し配列されていたとしても、これら各窪みを手掛かりとすることで目標とするヒューズを容易に検索することができる。また、これら各窪みは、パッシベーション膜に形成されているので、絶縁膜に形成されたヒューズそのものの大きさや形状、隣接するパターンとの関係等の制約を受けることがない。さらにはこれら各窪みは貫通穴ではないため、パッシベーション膜の下に形成されているアルミ配線や拡散層などに対する機械的損傷や化学薬品等の化学的損傷、および静電破壊等の電気的損傷からチップを保護するという、パッシベーション膜の役割が窪みが形成されることで阻害されるといったこともない。

また、各窪みは、窪みの周縁が、パッシベーション膜の開口部の境界部分に形成された傾斜面から離れた位置であり、かつ各ヒューズに隣接する領域に形成されているものであってもよい。

また、本発明の半導体装置の各窪みは、窪みの周縁が、パッシベーション膜の開口部の境界部分に形成された傾斜面から離れた位置であり、かつ各ヒューズに隣接する領域に形成されているものであってもよい。

また、本発明の半導体装置は、パッシベーション膜の主面に形成される各窪みの形状が、少なくとも２種類以上の形状を有するものであってもよい。

また、本発明の半導体装置は、パッシベーション膜の主面に形成される各窪みの形状が、文字または記号の形状に形成されているものであってもよい。

また、本発明の半導体装置は、各窪みの断面形状が、絶縁膜に近づくにつれ窄まるテーパ形状であってもよい。

本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁膜に接触して形成された、開口部を有するパッシベーション膜と、開口部内に配列された複数のヒューズとを有する半導体装置の製造方法において、パッシベーション膜に、マスクを介して露光光を照射し、複数の窪みを所定の間隔を空けて形成する工程を含むことを特徴とする。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、各窪みを、窪みの周縁が、パッシベーション膜の開口部の境界部分に形成された傾斜面から離れた位置であり、かつ各ヒューズに隣接する領域に形成する工程を含むものであってもよい。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜の主面に形成される各窪みの形状を、少なくとも２種類以上形成する工程を含むものであってもよい。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、パッシベーション膜の主面に形成される各窪みの形状を、文字または記号の形状に形成する工程を含むものであってもよい。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、各窪みの断面形状を、絶縁膜に近づくにつれ窄まるテーパ形状に形成する工程を含むものであってもよい。

本発明によれば、目印となる複数の窪みをパッシベーション膜に形成することでヒューズパターンの影響を受けることなく所定の間隔を空けて窪みを配列することできる。そして、このように配列された窪みを目印とすることで目標とするヒューズを容易に検索することができる。

以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本実施形態の半導体装置の一部拡大平面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。

本実施形態の半導体装置５０は、ヒューズガードリング２０内の絶縁膜７上に開口部３が形成されたパッシベーション膜６を備えており、開口部３内には複数のヒューズ１が整列配置されている。図１（ａ）に示す本実施形態の半導体装置５０では、ヒューズ１は共通線２をはさんでそれぞれ２列に同一パターンでヒューズ１が整列配置されている。

感光性ポリイミドからなるパッシベーション膜６には、所定の間隔を空けて大小２種類の目印１０ａ、１０ｂが交互に形成されている。目印１０ａ、１０ｂは、図１（ｂ）に示すように、目印１０ａ、１０ｂは、パッシベーション膜６を貫通しない程度の窪みであり、絶縁膜７とパッシベーション膜６との境界４から目印１０ａ、１０ｂの境界４に近い側の目印１０ａ、１０ｂの周縁１１までの距離が距離Ｌとなる位置に形成されている。また、パッシベーション膜６の主面に形成された目印１０ａ、１０ｂの形状は、目印１０ａは概ね正方形であるのに対し、目印１０ｂは長方形である。すわなち、目印１０ａと目印１０ｂとは、パッシベーション膜６の主面に形成された形状が互いに異なる。一方、目印１０ａ、１０ｂの断面形状は、いずれも絶縁膜７に近づくにつれ窄まるテーパ形状となっているがパッシベーション膜６を貫通するものではない。

パッシベーション膜６は、パッシベーション膜６の下に形成されているアルミ配線や拡散層などに対する機械的損傷や化学薬品等の化学的損傷、および静電破壊等の電気的損傷からチップを保護する役割がある。よって、目印１０ａ、１０ｂは、パッシベーション膜６を貫通しない程度の窪みとして形成することでパッシベーション膜６の機能が損なわれないようにしている。

また、境界４から目印１０ａ、１０ｂまでの距離Ｌは、以下のようにして決定される。目印１０ａ、１０ｂは、目標となるヒューズ１の検索を円滑に行うことができるようにヒューズ１のできるだけ近傍に形成することが好ましい。しかしながら、開口部３側のパッシベーション膜６の端面は傾斜面６ａが形成されるため、傾斜面６ａから十分離れた位置に目印１０ａ、１０ｂを形成する必要がある。距離Ｌはこれらの条件を満足するような距離に設定される。すわなち、目印１０ａ、１０ｂは、その周縁１１が窪みの周縁が、パッシベーション膜６の開口部３の境界部分に形成された傾斜面６ａから離れた位置であり、かつ各ヒューズ１に隣接する領域に形成されている。

次に、目印１０ａ、１０ｂの形成方法について図２を用いて説明する。

目印１０ａ、１０ｂは、既存のＤＲＡＭ製造工程におけるパッシベーション工程を適用し、感光性ポリイミドが開口しない程度の窪みを生成することで形成する。

例えば、膜厚が５ｕｍ程のパッシベーション膜６である感光性ポリイミドにマスク３０を用いて露光する場合、図２（ａ）に示すように、（Ａ）部の距離が１０ｕｍ以上となるようにして目印を形成しようとすると、パッシベーション膜６には貫通穴が形成されてしまう。貫通穴が形成されてしまうと、パッシベーション膜６の下に形成されているアルミ配線や拡散層などに対する機械的損傷や化学薬品等の化学的損傷、および静電破壊等の電気的損傷からチップを保護するという、パッシベーション膜６の役割を果たせなくなってしまう。

一方、図２（ｂ）に示すように、（Ｂ）部の距離を３ｕｍ〜５ｕｍとすると、斜め４５度前後の勾配を有する、断面形状がテーパ形状の窪みが形成される。このようにして形成された窪みは、パッシベーション膜６を貫通していないのでパッシベーション膜６の役割を阻害することはない。本実施形態の目印１０ａ、１０ｂは、図２（ｂ）に示す方法で、ヒューズ１の配列方向に平行に交互に形成されている。

以上のように、本実施形態では、繰り返し配列されたヒューズ１の列に隣接して目印１０ａ、１０ｂを所定の間隔を空けて配置しているので、目印１０ａ、１０ｂを手掛かりに目標となるヒューズを容易に検索することができる。すわなち、本実施形態によれば、テーパ形状の窪みからなる目印１０ａ、１０ｂに光を照射し、この反射光を光学顕微鏡で検索することで、ヒューズを容易に検索することができ、ビット不良の解析工数を削減することができる。

また、本実施形態の目印１０ａ、１０ｂはヒューズ１から離れたパッシベーション膜６に形成されている。このため、ヒューズ１そのものの大きさや形状、隣接するパターンとの関係等の制約を受けることがない。このため、形成する目印について、本実施形態のように、目印１０ａと、目印１０ａよりも大きな目印１０ｂとを交互に配列することが可能となる。そして、このような配置により、検索はさらに容易となる。

なお、上述した実施形態では、目印１０ａ、１０ｂが交互に形成された例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すわなち、ヒューズパターンを容易に検索することができるものであればどのようなものであってもよく、その一例としては、目印１０ａが２つ連続して配置され、目印１０ｂは、目印１０ａに対して２つおきに配置されているものであってもよい。また、目印の大きさも、光学顕微鏡で視覚に入るある程度の単位あたりで大きさや長さを変えてもよい。

（第２の実施形態）
図３に本実施形態の半導体装置の目印が形成された領域の一部拡大図を示す。なお、本実施形態の構成は、目印の形状が異なる以外は基本的に第１の実施形態と同様であるため、以下の説明に用いる符号は第１の実施形態で用いたものと同じ符号を用いるものとする。

パッシベーション膜６はヒューズ溶断のレーザー光照射部やワイヤボンディング部など局所的に開口が必要となる開口部３を除き、チップ全面を覆っている。このため、目印１０ｃは、開口部及びその周辺の傾斜面を除き、チップ全体にパターンを形成することができる。

また、パッシベーション膜６はチップの最上層に形成されるため、下層に依存しない独立した条件で目印パターンを形成することができる。一般的に感光性ポリイミドはレジストによる微細加工が困難であるため、複雑なパターンを形成することができないが、図２（ｂ）の（Ｂ）部の条件を満たした線幅であれば、図３に示すように、単純な文字や記号などを形成することができる。

このように、本発明は、パターン検索のための目印をパッシベーション膜６上に形成するため、その形状は、単なる窪みのみならず、単純な文字や記号、さらには製品名や製造条件とすることができる。これにより、ヒューズパターン検索をさらに容易化することができる。

なお、言うまでもないが、本発明は図３に示す目印１０ｃと第１の実施形態で説明した目印１０ａ、１０ｂを組み合わせて用いても良い。

本発明の第１の実施形態における半導体装置の一部拡大平面図及び断面図である。 本発明の第１の実施形態における目印の形成方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における半導体装置の一部拡大平面図である。 従来の半導体装置の一例の一部拡大平面図である。

符号の説明

１ ヒューズ
２ 共通線
３ 開口部
４ 境界
６ パッシベーション膜
６ａ 傾斜面
７ 絶縁膜
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 目印
１１ 周縁
２０ ヒューズガードリング
３０ マスク
５０ 半導体装置

Claims (10)

1. 絶縁膜に接触して形成された、開口部を有するパッシベーション膜と、前記開口部内に配列された複数のヒューズとを有する半導体装置において、
   前記パッシベーション膜に所定の間隔を空けて配列された複数の窪みを有することを特徴とする半導体装置。
2. 前記各窪みは、前記窪みの周縁が、前記パッシベーション膜の前記開口部の境界部分に形成された傾斜面から離れた位置であり、かつ前記各ヒューズに隣接する領域に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記パッシベーション膜の主面に形成される前記各窪みの形状は、少なくとも２種類以上の形状を有する、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記パッシベーション膜の主面に形成される前記各窪みの形状は、文字または記号の形状に形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記各窪みの断面形状は、前記絶縁膜に近づくにつれ窄まるテーパ形状である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 絶縁膜に接触して形成された、開口部を有するパッシベーション膜と、前記開口部内に配列された複数のヒューズとを有する半導体装置の製造方法において、
   前記パッシベーション膜に、マスクを介して露光光を照射し、複数の窪みを所定の間隔を空けて形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 前記各窪みを、前記窪みの周縁が、前記パッシベーション膜の前記開口部の境界部分に形成された傾斜面から離れた位置であり、かつ前記各ヒューズに隣接する領域に形成する工程を含む、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記パッシベーション膜の主面に形成される前記各窪みの形状を、少なくとも２種類以上形成する工程を含む、請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記パッシベーション膜の主面に形成される前記各窪みの形状を、文字または記号の形状に形成する工程を含む、請求項６ないし８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記各窪みの断面形状を、前記絶縁膜に近づくにつれ窄まるテーパ形状に形成する工程を含む、請求項６ないし９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

Images