JP2008186846A - 半導体装置及びヒューズ素子の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチを狭くすることが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】レーザビームの照射により切断可能な複数のヒューズ素子１０１〜１０５と、平面的に見て複数のヒューズ素子間に位置し、レーザビームを減衰可能な減衰部材１４０とを備える。減衰部材１４０は複数の柱状体によって構成されている。これにより、切断すべきヒューズ素子から半導体基板側へ漏れ出したレーザビームＬは、複数の柱状体によって構成された減衰部材１４０によって吸収されるとともに、フレネル回折によって散乱する。これにより、このため、柱状体が過度のエネルギーを吸収することによって絶縁膜にクラックなどが生じることがなく、効率的にレーザビームを減衰させることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、レーザビームの照射によって切断可能なヒューズ素子を有する半導体装置に関する。また、本発明はヒューズ素子の切断方法に関し、特に、レーザビームの照射によるヒューズ素子の切断方法に関する。

ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）に代表される半導体記憶装置の記憶容量は、微細加工技術の進歩により年々増大しているが、微細化が進むに連れ、１チップ当たりに含まれる欠陥メモリセルの数もますます増大しているというのが実情である。このような欠陥メモリセルは、通常、冗長メモリセルに置き換えられ、これによって欠陥のあるアドレスが救済される。

一般に、欠陥のあるアドレスは、複数のヒューズ素子を含むプログラム回路に記憶される。そして、欠陥のあるアドレスに対してアクセスが要求されると、上記プログラム回路によってこれが検出され、その結果、欠陥メモリセルではなく冗長メモリセルに対して代替アクセスが行われることになる。プログラム回路の構成としては、特許文献１に記載されているように、記憶すべきアドレスを構成する各ビットに対して一対（２つ）のヒューズ素子を割り当て、そのいずれか一方を切断することによって所望のアドレスを記憶する方式が知られている。

また、特許文献２に記載されているように、記憶すべきアドレスを構成する各ビットに対して１つのヒューズ素子を割り当てる方式も知られている。この方式では、一つのヒューズ素子を切断するか否かによって１ビットを記憶することができるため、ヒューズ素子の数を大幅に削減することが可能となる。

ヒューズ素子の切断方法としては、大きく分けて、大電流によって溶断する方法（特許文献３，４参照）と、レーザビームの照射によって破壊する方法（特許文献５，６参照）の２通りの方法が知られている。前者の方法は、レーザートリマーなどの高価な装置が不要であるとともに、ヒューズ素子が正しく切断されたか否かを簡単に自己診断できるなどの利点を有している。しかしながら、この方法を用いるためには、半導体装置の内部にヒューズ切断回路や診断回路を組み込んでおく必要があり、これによりチップ面積の増大をもたらすという問題がある。

これに対し、レーザビームの照射によって破壊する方法は、半導体装置の内部にヒューズ切断回路などを組み込んでおく必要がないため、チップ面積を縮小することができる。

図１１は、一般的なヒューズ素子をレーザビームの照射によって切断する方法を説明するための模式的な断面図である。

図１１に示すヒューズ素子１０は、下層配線１１よりも上層に位置しており、その両端がスルーホール電極１２を介して下層配線１１に接続された構造を有している。このような構造を有するヒューズ素子１０を切断する場合、レーザビームＬをヒューズ素子１０の上方から照射する。この時、レーザビームＬの焦点深度内にヒューズ素子１０が含まれるよう集束させることにより、ヒューズ素子１０に熱エネルギーが集中し、切断される。

ヒューズ素子１０を切断する前の状態においては、図１１に示す２つの下層配線１１が導通状態であるが、ヒューズ素子１０を切断するとこれら２つの下層配線１１が絶縁状態となる。このように、ヒューズ素子１０を用いることにより下層配線１１の接続状態を不可逆的に変化させることができることから、これによって欠陥のあるアドレスなどを恒久的に記憶することが可能となる。

欠陥アドレスなどを記憶させるためには、このようなヒューズ素子１０を多数配置する必要がある。このため、レーザビームの照射によって所定のヒューズ素子を切断する際には、隣接するヒューズ素子やその周辺に与える影響を考慮する必要がある。

図１２及び図１３は、レーザビームが他のヒューズ素子やその周辺に与える影響を説明するための図であり、図１２は平面図、図１３は図１２に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。

図１２及び図１３に示すように、レーザビームＬによって所定のヒューズ素子１０ａを切断する場合、レーザビームＬのビームスポットはヒューズ素子１０ａにて最小限に絞られ、その径はＤ_１である。しかしながら、レーザビームＬのエネルギーがヒューズ素子１０ａに全て吸収されるわけではないことから、レーザビームＬの一部はヒューズ素子１０ａよりも半導体基板側へも漏れ出す。ここで、レーザビームＬのビームスポットはヒューズ素子１０ａにて最小限に絞られていることから、ヒューズ素子１０ａよりも半導体基板側においては、レーザビームＬのビームスポットはＤ_１よりも大きくなる。

このため、隣接するヒューズ素子１０ａ，１０ｂの平面的な距離が近い場合、図１２及び図１３に示すように、レーザビームＬがヒューズ素子１０ｂの周辺回路に照射される。図１２及び図１３に示す例では、ヒューズ素子１０ａ，１０ｂの配列ピッチをＰとすると、レーザビームＬのビームスポットが約２Ｐ（＝Ｄ_２）まで広がることにより、下層配線１１ｂ及びスルーホール電極１２ｂにレーザビームＬが照射されることになる。

ビームスポットが広がった状態ではレーザビームＬのエネルギー密度は低いものの、条件によっては隣接する下層配線１１ｂやスルーホール電極１２ｂが大きなダメージを受ける可能性がある。例えば、スルーホール電極１２ｂがシリコン窒化膜のように光吸収率の高い絶縁層を一部貫通している場合、この部分においてスルーホール電極１２ｂが破壊されるおそれがある。このため、ヒューズ素子の配列ピッチＰを狭くすると、半導体装置の信頼性が低下するという問題があった。このような問題を防止するためには、ヒューズ素子の配列ピッチＰを広く設定すればよいが、この場合は単位面積当たり配置可能なヒューズ素子数が減ってしまう。
特開平９−６９２９９号公報 特開平６−１１９７９６号公報 特開２００５−１３６０６０号公報 特表２００３−５０１８３５号公報 特開平７−７４２５４号公報 特開平９−３６２３４号公報

このように、レーザビームの照射によってヒューズ素子を破壊する方法においては、ヒューズ素子の配列ピッチＰを狭くすると信頼性が低下し、ヒューズ素子の配列ピッチＰを広くすると集積度が低下するという問題があった。尚、１個のヒューズ素子が単独で配置されているケースであっても、ヒューズ素子の下方に広がるレーザビームＬは、各種下層配線や半導体基板にダメージを与えるおそれがある。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、レーザビームの照射によって切断可能なヒューズ素子を有する、改良された半導体装置及び改良されたヒューズ素子の切断方法を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチを狭くすることが可能な半導体装置及びヒューズ素子の切断方法を提供することである。

また、本発明のさらに他の目的は、所定のヒューズ素子を切断する場合に、隣接するヒューズ素子やその周辺に与える影響が低減された半導体装置及びヒューズ素子の切断方法を提供することである。

本発明による半導体装置は、レーザビームの照射により切断可能な複数のヒューズ素子と、平面的に見て前記複数のヒューズ素子間に位置し、前記レーザビームを減衰可能な減衰部材とを備えることを特徴とする。

また、本発明によるヒューズ素子の切断方法は、半導体装置に設けられたヒューズ素子をレーザビームによって切断するヒューズ素子の切断方法であって、光学レンズを用いて前記レーザビームを集束することにより、第１のビームスポット及び前記第１のビームスポットよりも前記光学レンズから遠く且つ前記第１のビームスポットよりも径の大きい第２のビームスポットを形成し、前記第１のビームスポット内に前記ヒューズ素子が含まれ、且つ、前記第２のビームスポット内に前記レーザビームを減衰可能な減衰部材が含まれるよう、前記レーザビームを照射することを特徴とする。

減衰部材は、ヒューズ素子よりも半導体基板側に位置していることが好ましい。また、減衰部材は、半導体基板に対して略垂直方向に延在する柱状体を含んでいることが好ましい。ここで、「柱状体」とは、円柱や角柱のほか、内部に空洞を有する筒状体をも含む概念である。また、柱状体の径については、軸方向に一定である必要はない。また、柱状体は平面的に見て、所定のヒューズ素子とこれに隣接する他のヒューズ素子に接続されたスルーホール電極とを結ぶ直線上又はその近傍に配置することが好ましい。

本発明によれば、減衰部材によってレーザビームの不要なエネルギーが減衰されることから、所定のヒューズ素子を切断する場合に、隣接するヒューズ素子やその周辺に与える影響を低減することが可能となる。このため、信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチを狭くすることが可能となる。また、１個のヒューズ素子が単独で配置されているケースであっても、ヒューズ素子の下方に広がるレーザビームのエネルギーが減衰されることから、各種下層配線や半導体基板にダメージを低減することが可能となる。

また、減衰部材として半導体基板に対して略垂直方向に延在する柱状体を用いれば、この柱状体自体によってレーザビームのエネルギーを吸収できるだけでなく、レーザビームを散乱させることが可能となる。このため、柱状体が過度のエネルギーを吸収することによって絶縁膜にクラックなどが生じることがなく、効率的にレーザビームを減衰させることが可能となる。

特に、平面的に見て、所定のヒューズ素子とこれに隣接する他のヒューズ素子に接続されたスルーホール電極とを結ぶ直線上又はその近傍に柱状体を配置すれば、切断したいヒューズ素子にレーザビームを照射した場合、フレネル回折による干渉によってレーザビームが弱め合う領域に、破壊したくないスルーホール電極が位置することになる。このため、隣接するヒューズ素子に接続されたスルーホール電極が破壊される危険性が非常に少なくなる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。また、図２は、図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図であり、図３は、図１に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。

図１に示すように、本実施形態による半導体装置は、複数のヒューズ素子１０１〜１０５を有している。これらヒューズ素子１０１〜１０５は、Ｘ方向に延在する下層配線１１１〜１１５にそれぞれ接続されている。

本実施形態においては、隣接する下層配線１１１〜１１５に接続されたヒューズ素子１０１〜１０５は、互いにＸ方向にずれて配置されている。つまり、ヒューズ素子１０１〜１０５は千鳥状に配置されている。これは、高い集積度を確保しつつ、ヒューズ素子１０１〜１０５間の距離をできるだけ離すためである。このような千鳥状の配置により、例えば中央のヒューズ素子１０３に着目すると、Ｙ方向においてはヒューズ素子１０１，１０５と隣接し、略Ｘ方向においてはヒューズ素子１０２，１０４と隣接することになる。

また、ヒューズ素子１０１〜１０５と下層配線１１１〜１１５とは、スルーホール電極１２１〜１２５を介してそれぞれ接続されている。図１に示すように、いずれのヒューズ素子１０１〜１０５も一端に２つのスルーホール電極１２１〜１２５が割り当てられ、これにより、１つのヒューズ素子当たり合計４つのスルーホール電極が用いられている。これは、製造時におけるプロセスばらつきによって導通不良が生じるのを防止するためである。したがって、本発明においてヒューズ素子１０１〜１０５の一端に２つのスルーホール電極を割り当てることは必須でない。

スルーホール電極１２１〜１２５は、図２及び図３に示すように、絶縁膜１３２を貫通して設けられている。絶縁膜１３２は、下層配線１１１〜１１５とヒューズ素子１０１〜１０５とを分離するための層間絶縁膜であり、１層の絶縁膜によって構成されていても構わないし、複数の絶縁膜の積層体であっても構わない。その他、半導体基板１３０の上面には、下層配線１１１〜１１５の形成面となる絶縁膜１３１や、ヒューズ素子１０１〜１０５を覆う絶縁膜１３３が形成されている。これらについても、１層の絶縁膜によって構成されていても構わないし、複数の絶縁膜の積層体であっても構わない。

本実施形態による半導体装置においては、図１に示すように、平面的に見てヒューズ素子１０１〜１０５の周囲にレーザビームを減衰可能な減衰部材１４０が配置されている。ここで、「平面的に見て」とは、「半導体基板１３０の主面に対して略垂直な方向から見て」の意である。本実施形態においては減衰部材１４０が複数の柱状体によって構成されている。

減衰部材１４０を構成する柱状体は、絶縁膜１３２に埋め込まれており、半導体基板１３０に対して略垂直方向に延在している。このように、減衰部材１４０はスルーホール電極１２１〜１２５と同一層に設けられており、これにより、減衰部材１４０はヒューズ素子１０１〜１０５よりも全体的に半導体基板１３０側に位置することになる。また、減衰部材１４０を構成する柱状体は、スルーホール電極１２１〜１２５と同じ導電材料（例えばタングステン）によって構成されている。減衰部材１４０を構成する柱状体とスルーホール電極１２１〜１２５とが同じ導電材料である必要はないが、これらが同じ導電材料であれば、これらを同一プロセスで作製することが可能となる。

図２及び図３に示すように、減衰部材１４０を構成する柱状体の長さ（高さ）は、スルーホール電極１２１〜１２５よりも短い。このため、下層配線１１１〜１１５の直上に配置された柱状体であっても、下層配線１１１〜１１５とは接触しておらず、これらは絶縁されている。本実施形態では、どの導電パターンとも減衰部材１４０は接触しておらず、したがって電気的にはフローティング状態である。

減衰部材１４０を構成する柱状体の径φ１は、スルーホール電極１２１〜１２５の径φ２よりも小さく設定されている。これは、絶縁膜１３２のエッチングによってスルーホールを形成する際、減衰部材１４０を埋め込むためのスルーホールの径を小さくことにより、スルーホール電極１２１〜１２５を形成するためのスルーホールよりも深さを浅くすることができる（高さを短くすることができる）からである。このように、減衰部材１４０を埋め込むためのスルーホールや、スルーホール電極１２１〜１２５を形成するためのスルーホールは、絶縁膜１３２をエッチングすることにより形成されるため、上方ほど径が大きく、下方ほど径が小さくなる。したがって、柱状体の径φ１とスルーホール電極の径φ２の大小比較は、高さ方向における略中心部にて判断すればよい。

図１に示すように、減衰部材１４０を構成する柱状体は、平面的に見て隣接するヒューズ素子間に配置されている。より具体的には、平面的にみて、所定のヒューズ素子と、これに隣接する他のヒューズ素子に接続されたスルーホール電極とを結ぶ直線上又はその近傍に配置されている。例えば、ヒューズ素子１０３に着目すれば、ヒューズ素子１０３とスルーホール電極１２１，１２２，１２４，１２５とを結ぶ直線１２１ａ，１２２ａ，１２４ａ，１２５ａ上に柱状体が配置されている。

本実施形態による半導体装置においても、ヒューズ素子１０１〜１０５を切断する前の状態においては、２つの下層配線１１１〜１１５がそれぞれ導通状態であるが、ヒューズ素子１０１〜１０５を切断するとこれら２つの下層配線１１１〜１１５が絶縁状態となる。これにより、下層配線１１１〜１１５の接続状態を不可逆的に変化させることができることから、欠陥のあるアドレスなどを恒久的に記憶することが可能となる。

次に、ヒューズ素子の切断方法について説明する。

本実施形態において、ヒューズ素子１０１〜１０５の切断はレーザビームの照射によって行う。

図４は、ヒューズ素子１０３を切断する場合に照射するレーザビームＬのビームスポットの位置を示す略平面図である。また、図５は、図４に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。

図４及び図５に示すように、ヒューズ素子１０３を切断する場合、レーザビームＬをヒューズ素子１０３の上方から照射する。この時、図示しない光学レンズを用いてレーザビームＬを収束させ、焦点深度内に切断すべきヒューズ素子１０３が含まれるように調整する。焦点深度内においては、レーザビームＬのビームスポットが最も小さくなる（＝Ｄ_１１）。これにより、レーザビームＬのエネルギーの多くがヒューズ素子１０３に吸収されることから、ヒューズ素子１０３に熱エネルギーが集中し、切断される。

但し、既に説明したとおり、レーザビームＬのエネルギーがヒューズ素子１０３に全て吸収されるわけではないことから、レーザビームＬの一部はヒューズ素子１０３よりも半導体基板１３０側へも漏れ出す。上述の通り、レーザビームＬのビームスポットはヒューズ素子１０３にて最小限に絞られていることから、ヒューズ素子１０３よりも半導体基板側においては、レーザビームＬのビームスポットはＤ_１１よりも大きくなる。

ヒューズ素子１０３よりも半導体基板１３０側（光学レンズから離れる側）に漏れ出したレーザビームＬは、ビームスポットの径がＤ_１２まで広がることにより減衰部材１４０に照射される。これにより、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーの一部が減衰部材１４０に吸収される。但し、本実施形態において減衰部材１４０は柱状体であることから、レーザビームＬを完全に遮蔽することはできない。

そして、レーザビームＬのビームスポットの径がＤ_１３以上に広がると、下層配線１１１，１１５及びスルーホール電極１２１，１２５にレーザビームＬが照射されることになる。しかしながら、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーの一部は、減衰部材１４０に吸収されており、また、吸収されなかったエネルギーも減衰部材１４０によって散乱されていることから、下層配線やスルーホール電極に加わるエネルギーは非常に小さい。

しかも、本実施形態では、平面的に見て、切断すべきヒューズ素子１０３と破壊すべきでないスルーホール電極１２１，１２２，１２４，１２５とを結ぶ直線上又はその近傍に減衰部材１４０が配置されていることから、これらスルーホール電極１２１，１２２，１２４，１２５は減衰部材１４０の影に位置することになる。減衰部材１４０の影となる位置は、フレネル回折による干渉によってレーザビームＬのエネルギーが弱め合う領域であり、この領域に照射されるエネルギーは、他の領域に照射されるエネルギーよりもかなり小さくなる。

つまり、図６（ａ）に示すように、柱状体１４８に一方向からレーザビームＬを照射すると、柱状体１４８の径がレーザビームＬの波長よりも十分に小さい場合、柱状体１４８の裏側に位置する平面１４９には、回折によって干渉縞が現れる。図６（ｂ）は、平面１４９上の直線１４９ａに現れるレーザビームＬのエネルギー分布を示す模式的なグラフである。図６（ｂ）においては、柱状体１４８が存在しない場合のレーザビームＬの強度を１００％と表記している。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、柱状体１４８の影となる領域１４９ｂでは、フレネル回折による干渉によってエネルギーが弱め合うことになる。このため、この領域１４９ｂ内では、レーザビームＬの強度が非常に低くなる。

したがって、所定のヒューズ素子にレーザビームＬを照射した場合、柱状体１４８の影となる領域１４９ｂに相当する範囲にスルーホール電極が位置するようレイアウトすればよい。つまり、平面的に見て、切断すべきヒューズ素子と破壊すべきでないスルーホール電極とを結ぶ直線上又はその近傍に、減衰部材１４０である柱状体を配置すればよい。このようなレイアウトにより、スルーホール電極が破壊される危険性が非常に少なくなる。このことは、従来に比べて、信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチＰを狭くできることを意味する。

ここで、減衰部材１４０として柱状体を用いる利点について説明する。

ヒューズ素子よりも半導体基板１３０側に漏れ出すレーザビームＬをより効果的に減衰させるためには、減衰部材１４０として柱状体ではなく板状体を用いればよい。しかしながら、減衰部材１４０として柱状体を用いると、漏れ出したレーザビームＬのエネルギーのほとんどが減衰部材１４０に吸収されるため、場合によっては減衰部材１４０が過熱により膨張し、その結果、周囲の絶縁膜が破壊されてしまうおそれがある。

上述の通り、減衰部材１４０はどの導電パターンとも接続されておらず、電気的にはフローティング状態であることから、減衰部材１４０自体は破壊されても構わない。しかしながら、減衰部材１４０が膨張し絶縁膜にクラックが入ると、絶縁不良を引き起こしたり、水分が侵入したりする可能性があることから、デバイスの信頼性が低下する。これに対し、本実施形態のように減衰部材１４０として柱状体を用いれば、このようなリスクが軽減される。つまり、減衰部材１４０それ自体に多量のエネルギーを吸収させるのではなく、フレネル回折による干渉を利用することにより、絶縁膜の破壊を防止しつつ、レーザビームＬを効果的に遮蔽することが可能となる。

絶縁膜の破壊を防止しつつ、フレネル回折による回折効果を十分に得るためには、柱状体の径φ１をレーザビームＬの波長よりも小さく設定することが好ましい。一例として、レーザビームＬの波長が約１０００ｎｍであれば、柱状体の径φ１を約２００ｎｍに設定すればよい。

また、絶縁膜の破壊をより効果的に防止するためには、柱状体の内部に空洞を持たせておくことが特に好ましい。つまり、減衰部材１４０を筒状体によって構成することが好ましい。

図７は、減衰部材１４０を構成する筒状体の構造を示す略断面図であり、（ａ）はレーザビームＬが照射される前の状態を示し、（ｂ）はレーザビームＬの照射によって変形した状態を示している。

図７（ａ）に示すように、減衰部材１４０を筒状体によって構成すれば、減衰部材１４０に囲まれた空洞１４０ａが存在することになる。この空洞１４０ａは、レーザビームＬが照射された際の膨張エネルギーを吸収する役割を果たす。つまり、筒状体である減衰部材１４０にレーザビームＬが照射されると、図７（ｂ）に示すように、減衰部材１４０は絶縁膜を破壊することなく、スルーホールの内部で膨張・変形する。このように、減衰部材１４０を筒状体によって構成すれば、レーザビームＬのエネルギーによって減衰部材１４０が膨張・変形しても、絶縁膜へのダメージを低減することが可能となる。

このような筒状体は、絶縁膜１３２にスルーホールを形成した後、カバレッジの低いプロセスによって減衰部材１４０を堆積させることによって形成することができる。また、カバレッジの高いプロセスを用いた場合であっても、スルーホールのアスペクト比が大きい場合には不可避的に空洞が残ることがあり、これを利用して筒状体を作成しても構わない。

以上説明したように、本実施形態による半導体装置は、平面的に見て隣接するヒューズ素子間に複数の柱状体からなる減衰部材１４０を配置していることから、破壊すべきヒューズ素子の下方に漏れ出したレーザビームＬを吸収・散乱することが可能となる。これにより、所定のヒューズ素子を切断する場合に、隣接するヒューズ素子及びその周辺に与える影響が低減されることから、信頼性を確保しつつヒューズ素子の配列ピッチを狭くすることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、減衰部材１４０を構成する柱状体のレイアウトとして、直線１２１ａ，１２２ａ，１２４ａ，１２５ａ上又はその近傍に配置するレイアウトを採用しているが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、図８に示すように、減衰部材１４０を構成する柱状体を隣接するヒューズ素子１０１〜１０５間に分散配置しても構わない。図８に示す例では、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス配置された複数の柱状体が、隣接するヒューズ素子１０１〜１０５間にそれぞれ配置されている。このような構成によれば、漏れ出したレーザビームＬを多数の柱状体によって散乱させることが可能となる。

さらに、上記実施形態では、複数の柱状体によって減衰部材１４０を構成しているが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、図９に示すように、複数の柱状体１４１及びこれら柱状体１４１間に配置された板状体１４２を隣接する２つのヒューズ素子間に配置し、これを減衰部材として用いても構わない。これによれば、柱状体１４１によってレーザビームＬのエネルギーが吸収・散乱されるとともに、散乱されたレーザビームＬを板状体１４２によって遮断することができる。これによれば、隣接するヒューズ素子及びその周辺に与える影響を大幅に低減することが可能となる。また、板状体１４２に照射されるレーザビームＬは、柱状体１４１によってある程度弱められていることから、板状体１４２が過熱により膨張し、周囲の絶縁膜が破壊される可能性は少ない。

また、上記実施形態では、柱状体である減衰部材１４０の径φ１をスルーホール電極１２１〜１２５の径φ２よりも小さく設定しているが、これらを同じ径としても構わない。上述の通り、減衰部材１４０の径φ１をスルーホール電極１２１〜１２５の径φ２よりも小さく設定しているのは、減衰部材１４０と下層配線１１１〜１１５との接触を防止するためであるから、他の方法によって接触を防止できれば、減衰部材１４０の径を小さくする必要はない。

例えば、図１０に示すように、ヒューズ素子１０１〜１０５と下層配線１１１〜１１５との間に中間配線１５０を設け、スルーホール電極１２１〜１２５に対応する部分には中間配線１５０と下層配線１１１〜１１５を接続するスルーホール電極１６０を形成する一方、減衰部材１４０に対応する部分についてはこのようなスルーホール電極を省略した構造を採用すればよい。

さらに、上記実施形態では、減衰部材１４０の材料としてスルーホール電極１２１〜１２５と同じ導電材料を用いているが、減衰部材１４０の材料がこれに限定されるものではなく、絶縁膜１３２よりも光吸収率の高い材料であれば他の材料を選択することも可能である。したがって、減衰部材１４０の材料が導電材料であることも必須でなく、光吸収率の高い絶縁材料（例えば窒化シリコン）であっても構わない。但し、上記実施形態のように、減衰部材１４０の材料としてスルーホール電極１２１〜１２５と同じ導電材料を用いれば、これらを同一プロセスで作製することができるため、コスト増がほとんど生じない。

また、上記実施形態においては、ヒューズ素子１０１〜１０５が千鳥状に配列されているが、ヒューズ素子の配列がこれに限定されるものではなく、Ｘ方向又はＹ方向へ一直線状に配列されていても構わない。但し、上記実施形態のようにヒューズ素子を千鳥状に配列すれば、高い集積度を確保しつつ、ヒューズ素子間の距離を離すことが可能となる。

本発明の好ましい実施形態による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。 ヒューズ素子１０３を切断する場合に照射するレーザビームＬのビームスポットの位置を示す略平面図である。 図４に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。 （ａ）は、柱状体１４８に一方向からレーザビームＬを照射した状態を示す模式図であり、（ｂ）は、平面１４９上の直線１４９ａに現れるレーザビームＬのエネルギー分布を示す模式的なグラフである。 減衰部材１４０を構成する筒状体の構造を示す略断面図であり、（ａ）はレーザビームＬが照射される前の状態を示し、（ｂ）はレーザビームＬの照射によって変形した状態を示している。 変形例による半導体装置の主要部の構成を示す略平面図である。 他の変形例による半導体装置の主要部の構成を示す略断面図である。 さらに他の変形例による半導体装置の主要部の構成を示す略断面図である。 一般的なヒューズ素子をレーザビームの照射によって切断する方法を説明するための模式的な断面図である。 レーザビームが他のヒューズ素子やその周辺に与える影響を説明するための平面図である。 図１２に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。

符号の説明

１０１〜１０５ ヒューズ素子
１１１〜１１５ 下層配線
１２１〜１２５ スルーホール電極
１３０ 半導体基板
１３１〜１３３ 絶縁膜
１４０ 減衰部材
１４０ａ 空洞
１４１，１４８ 柱状体
１４２ 板状体
１４９ 平面
１４９ａ 直線
１４９ｂ フレネル回折による干渉によってエネルギーを弱め合う領域
１５０ 中間配線
１６０ スルーホール電極
Ｌ レーザビーム

Claims (21)

1. レーザビームの照射により切断可能な複数のヒューズ素子と、平面的に見て前記複数のヒューズ素子間に位置し、前記レーザビームを減衰可能な減衰部材とを備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記減衰部材は、前記複数のヒューズ素子よりも半導体基板側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記減衰部材は、前記半導体基板に対して略垂直方向に延在する柱状体を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記複数のヒューズ素子と下層配線とを接続する複数のスルーホール電極をさらに備え、前記柱状体の少なくとも一部は、前記スルーホール電極と同一層に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記柱状体は平面的に見て、所定のヒューズ素子と、前記所定のヒューズ素子と隣接する他のヒューズ素子に接続された前記スルーホール電極とを結ぶ直線上又はその近傍に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記柱状体は、前記スルーホール電極と同じ導電材料によって構成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置。
7. 前記柱状体は、内部に空洞を有する筒状体であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記柱状体は、少なくとも前記下層配線に対して絶縁されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体装置。
9. 前記柱状体の径は、前記スルーホール電極の径よりも小さいことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置。
10. 平面的に見て、隣接する２つのヒューズ素子間に配置された前記減衰部材は、分散配置された複数の柱状体を含んでいることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか一項に記載の半導体装置。
11. 平面的に見て、隣接する２つのヒューズ素子間に配置された前記減衰部材は、少なくとも２つの柱状体と、前記２つの柱状体間に配置された板状体とを含んでいることを特徴とする請求項３乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
12. 前記柱状体の径は、前記レーザビームの波長よりも小さいことを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
13. レーザビームの照射により切断可能なヒューズ素子と、前記レーザビームを減衰可能な減衰部材とを備え、
    前記減衰部材は、平面的に見て前記ヒューズ素子の周囲に位置し、且つ、前記ヒューズ素子よりも半導体基板側に位置していることを特徴とする半導体装置。
14. 前記減衰部材は、前記半導体基板に対して略垂直方向に延在する複数の柱状体を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
15. 前記ヒューズ素子と下層配線とを接続する複数のスルーホール電極をさらに備え、前記柱状体の少なくとも一部は、前記スルーホール電極と同一層に設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。
16. 前記柱状体は、前記スルーホール電極と同じ導電材料によって構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
17. 前記柱状体は、内部に空洞を有する筒状体であることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置。
18. 前記柱状体は、少なくとも前記下層配線に対して絶縁されていることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の半導体装置。
19. 前記柱状体の径は、前記スルーホール電極の径よりも小さいことを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の半導体装置。
20. 前記柱状体の径は、前記レーザビームの波長よりも小さいことを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載の半導体装置。
21. 半導体装置に設けられたヒューズ素子をレーザビームによって切断するヒューズ素子の切断方法であって、
    光学レンズを用いて前記レーザビームを集束することにより、第１のビームスポット及び前記第１のビームスポットよりも前記光学レンズから遠く且つ前記第１のビームスポットよりも径の大きい第２のビームスポットを形成し、
    前記第１のビームスポット内に前記ヒューズ素子が含まれ、且つ、前記第２のビームスポット内に前記レーザビームを減衰可能な減衰部材が含まれるよう、前記レーザビームを照射することを特徴とするヒューズ素子の切断方法。

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