JP2009200197A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に係る発明であって、特に、複数の異なる種類のヒューズを備え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 and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a plurality of different types of fuses and a manufacturing method thereof.
近年、半導体装置は大容量化しているため、例えばメモリ部を構成する全てのメモリセルを不具合なく製造し、正常に機能させることは難しい。そのため、半導体装置には、不良メモリセルを有するメモリアレイ(列アレイ、行アレイ)を予備のメモリアレイと置換するために冗長回路が設けられており、当該冗長回路との置換にヒューズが用いられる。一般的には、ヒューズを切断することで、不良メモリセルを有するメモリアレイを選択不能とし、予備のメモリアレイが選択可能となる。 In recent years, since the capacity of semiconductor devices has increased, for example, it is difficult to manufacture all memory cells constituting the memory unit without malfunction and to function normally. Therefore, the semiconductor device is provided with a redundant circuit for replacing a memory array (column array, row array) having defective memory cells with a spare memory array, and a fuse is used for replacement with the redundant circuit. . In general, by cutting a fuse, a memory array having a defective memory cell cannot be selected, and a spare memory array can be selected.
ここで、ヒューズにはレーザヒューズと電気ヒューズがある。レーザヒューズは、レーザ光の照射によって導電部を溶断することで情報の書き込みが可能である。これに対し、電気ヒューズは、両端子に高電圧を印加することで容量を絶縁破壊するか、又は、電流を流すことで配線を溶断することで情報の書き込みが可能である。 Here, the fuse includes a laser fuse and an electric fuse. Information can be written in the laser fuse by fusing the conductive portion by laser light irradiation. On the other hand, the electrical fuse can write information by applying a high voltage to both terminals to cause dielectric breakdown of the capacitance or by blowing a wiring by passing a current.
また、半導体装置において、救済歩留まりを上げるためには冗長回路を増やせば良いが、1つの不良を救済するだけでも数十μm2程度の面積が必要であり、ヒューズの占める面積がチップ全体に対して無視できない大きさとなっている。 Further, in a semiconductor device, it is sufficient to increase the number of redundant circuits in order to increase the repair yield. However, an area of about several tens of μm 2 is necessary to repair one defect, and the area occupied by the fuse is larger than the entire chip. The size is not negligible.
そこで、特許文献1には、複数のヒューズを上下方向に積層して配置することで、ヒューズの占める面積を小さくすることができる構成が開示されている。
Therefore,
しかし、異なる種類の複数のヒューズを積層した場合、特に、レーザヒューズと電気ヒューズとを積層した場合の構成や具体的な救済のフローについては特許文献1に開示されていない。
However, when a plurality of different types of fuses are stacked, the configuration and the specific repair flow when laser fuses and electrical fuses are stacked are not disclosed in
そこで、本発明は、異なる種類の複数のヒューズを積層した構成や、当該構成に対する具体的な救済及び半導体装置の識別付与を行う製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a structure in which a plurality of different types of fuses are stacked, and a manufacturing method that performs specific relief for the structure and identification of a semiconductor device.
本発明の1つの実施形態では、所定の電圧値を印加、又は所定の電流値以上を流すことで切断される第1ヒューズと、レーザ光を照射することで切断される第2ヒューズと、レーザ光を反射するリフレクタ層とを備える半導体装置である、さらに、本発明の1つの実施形態に係る半導体装置では、第1ヒューズ上に絶縁層を介してリフレクタ層を積層し、リフレクタ層上に絶縁層を介して第2ヒューズを積層する。 In one embodiment of the present invention, a first fuse that is cut by applying a predetermined voltage value or flowing a predetermined current value or more, a second fuse that is cut by irradiating laser light, and a laser In the semiconductor device according to one embodiment of the present invention, the reflector layer is stacked on the first fuse via the insulating layer, and is insulated on the reflector layer. A second fuse is stacked through the layers.
本発明の1つの実施形態では、第1ヒューズ上に絶縁層を介してリフレクタ層を積層し、リフレクタ層上に絶縁層を介して第2ヒューズを積層するので、それぞれのヒューズが適切に機能しつつ、単体のヒューズをそれぞれに配置する場合に比べて効率的にヒューズを配置することができ、ヒューズの占有面積を小さくすることが可能となる。 In one embodiment of the present invention, the reflector layer is laminated on the first fuse via the insulating layer, and the second fuse is laminated on the reflector layer via the insulating layer, so that each fuse functions properly. However, it is possible to arrange the fuses more efficiently than when a single fuse is arranged for each, and it is possible to reduce the area occupied by the fuses.
(実施の形態1)
図1に、本実施の形態に係る半導体装置の断面図である、図1に示す半導体装置では、半導体装置の通常の配線が形成される配線領域と、ヒューズが形成されるヒューズ形成領域とを模式的に表したものである。図1における半導体装置は、下層にSi基板2を備えている。Si基板2には素子間分離領域4が形成され、素子間分離領域4により分離された各領域には必要に応じてウェル(図示せず)等が形成されている。図1に示すSi基板2上には、ゲート絶縁膜6を介してゲート電極8が形成されている。Si基板2上のゲート電極8の両側には、ゲート絶縁膜6を介してサイドウォール10が形成されている。Si基板2表面付近の、ゲート電極8の両側の部分には、不純物拡散層(ソース/ドレイン及びエクステンション)12が形成されている。ゲート電極8等を埋め込んで、Si基板2上には、PTEOS膜14が形成されている。ここで、PTEOS膜14は、TEOS(tetra ethyl ortho silicate)を用いて、プラズマ化学気相成長(p−CVD)により成膜した膜である。PTEOS膜14を貫通して、ゲート電極8やSi基板2表面に接続するコンタクトプラグ16が形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment. In the semiconductor device shown in FIG. 1, a wiring region where a normal wiring of the semiconductor device is formed and a fuse forming region where a fuse is formed are provided. This is a schematic representation. The semiconductor device in FIG. 1 includes a
一方、図1に示す半導体装置のヒューズ形成領域では、ゲート電極8を利用して、ポリヒューズ200(201〜204)がSi基板2上の形成されている。このポリヒューズは、電気ヒューズであって、外部から電圧を印加し、ポリヒューズ材料を溶断することにより、導通状態から開放状態に変化させるものである。
On the other hand, in the fuse formation region of the semiconductor device shown in FIG. 1, polyfuses 200 (201 to 204) are formed on the
次に、図1に示すPTEOS膜14からなるコンタクト層上の第1配線層には、バリアメタル24及びCu26からなる配線が形成されている。さらに、第1配線層上に積層した第1Via層及び第2配線層には、バリアメタル38a及びCu40aからなる配線が形成されている。同様に、図1に示すように第2Via層から第5配線層まで順に積層され、バリアメタル38b,c,d及びCu40b,c,dからなる配線が形成している。なお、第1配線層から第5配線層までの膜厚は、同じ膜厚であり、第6配線層、第7配線層は、第1配線層から第5配線層と比較して配線膜厚の厚い配線が形成されている。例えば、第1配線層が、175nmに対して、350nm程度の膜厚の配線層が形成されている。
Next, a wiring made of
また、図1に示す半導体装置では、膜厚の薄い第1配線層から第5配線層を使用して、当該配線層のヒューズ形成領域に電気ヒューズである配線ヒューズ100が形成されている。配線ヒューズ100は、第1配線層にバリアメタル24及びCu26と同じ材料を用いて形成された配線ヒューズ101と、第2配線層にバリアメタル38a及びCu40aと同じ材料を用いて形成された配線ヒューズ102と、第3配線層にバリアメタル38b及びCu40bと同じ材料を用いて形成された配線ヒューズ103と、第4配線層にバリアメタル38c及びCu40cと同じ材料を用いて形成された配線ヒューズ104と、第5配線層にバリアメタル38d及びCu40dと同じ材料を用いて形成された配線ヒューズ105とで備えている。なお、図1に示すように配線ヒューズ101〜105は、各層が重ならないように配置されている。また、配線ヒューズは、外部から電圧を印加することにより、構成材料であるバリアメタル及びCuを溶断し、導通状態から開放状態に変化させるものである。
In the semiconductor device shown in FIG. 1, the
次に、第6配線層、第6Via層及び第7配線層のヒューズ形成領域には、跨るようにCuリフレクタ層42が形成されている。具体的に、第6配線層には、配線領域にバリアメタル38e及びCu40eからなる配線と、同じ材料でヒューズ形成領域に形成したバリアメタル42b及びCuリフレクタ層42aとを備える。同様に、第7配線層には、配線領域にバリアメタル38f及びCu40fからなる配線と、同じ材料でヒューズ形成領域に形成したバリアメタル42e及びCuリフレクタ層42dとを備える。さらに、第6Via層には、Cuリフレクタ層42aとCuリフレクタ層42dとを接続するためのCuリフレクタ接続層42cを形成している。
Next, a
次に、図1に示す半導体装置では、第7Via層の上に積層した第8配線層の配線領域にバリアメタル38g及びCu40gからなる配線と、第8配線層のヒューズ形成領域にレーザヒューズ50とが形成されている。レーザヒューズ50は、バリアメタル50aとCu50bとで構成されている。また、第8配線層は、SiOF膜36e及びPTEOS膜36fで構成されている。
Next, in the semiconductor device shown in FIG. 1, a wiring made of barrier metal 38g and Cu 40g is formed in the wiring region of the eighth wiring layer stacked on the seventh via layer, and a
さらに、PTEOS膜36f及びその表面に露出する配線やレーザヒューズ50上には、SiCN膜52が形成されている。SiCN膜52上にはPTEOS膜54が形成されている。PTEOS膜54及びSiCN膜52を貫通して、タングステンプラグ55が形成されている。配線領域において、PTEOS膜54上には、タングステンプラグ55に接続するAlパッド56が形成されている。Alパッド56表面の一部にはTiNからなるバリアメタル58が形成されている。PTEOS膜54上には、Alパッド56を埋め込むためのパッシベーション膜としてPTEOS膜60及びSiN膜62が積層されている。
Further, a SiCN
SiN膜62上には、保護膜としてポリイミド64が形成されている。Alパッド56上の領域には、バリアメタル58、PTEOS膜60、SiN膜62、及びポリイミド64を貫通する開口66が形成され、開口66底部にはAlパッド56の表面が露呈している。また、ヒューズ形成領域には、PTEOS膜54、PTEOS膜60、SiN膜62、及びポリイミド64を貫通する開口68が形成されている。そのため、レーザヒューズ50上にはSiCN膜52の一層のみが形成され、且つ図2に示す開口68の模式図のように、レーザヒューズ50とCuリフレクタ層42との位置関係となる。
A
本実施の形態に係る半導体装置では、図1及び図2に示したように構成されるため、レーザヒューズ50が多層に積層された配線層の最上層に形成され、当該レーザヒューズ50上にはSiCN膜52のみが形成されている。
Since the semiconductor device according to the present embodiment is configured as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、レーザヒューズ50直下の第6、第7配線層には、3層のCuリフレクタ層42(42a,42c,42d)を配置することにより、レーザヒューズ50を切断時の影響を下層に配置した電気ヒューズ(配線ヒューズ及びポリヒューズ)へ及ぶことを防止している。通常、レーザヒューズ50の切断には、近赤外領域波長のレーザが使用され、この光に対するCuの反射率は99%以上であるため、Cuリフレクタ層42は、照射された光の大部分を表面で反射する。したがって、Cuリフレクタ層42を透過して下層に届く光はほとんどなく、レーザヒューズ50の下層に配置された電気ヒューズである配線ヒューズ101〜105及びポリヒューズ201〜204に対して、レーザヒューズ50の切断時のレーザ光の影響がほとんどない。
Further, in the sixth and seventh wiring layers immediately below the
なお、本実施の形態では、リフレクタ層として、配線材料と同じ材料であるCuを用いたCuリフレクタ層42としたが、本発明はこれに限られず、レーザヒューズ50の切断時のレーザ光を反射し、下層への影響を軽減できる材料であれば他の材料で構成しても良い。例えば、リフレクタ層をAlで構成しても良い。
In the present embodiment, as the reflector layer, the
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置では、異なる種類(配線ヒューズ101〜105、ポリヒューズ201〜204、レーザヒューズ50)のヒューズを積層して配置し、且つレーザヒューズ50と電気ヒューズとの間にリフレクタ層を設けることで、それぞれのヒューズが適切に機能しつつ、単体のヒューズをそれぞれに配置する場合に比べて効率的にヒューズを配置することができ、ヒューズの占有面積を小さくすることが可能となる。
As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, fuses of different types (wiring fuses 101 to 105,
なお、図1に示す半導体装置では、電気ヒューズも配線ヒューズとポリヒューズとが積層される構成を示したが、本発明はこれに限られず、さらに他の構成の電気ヒューズ積層しても良いし、配線ヒューズのみ又はポリヒューズのみの構成でも良い。 In the semiconductor device shown in FIG. 1, the electric fuse has a structure in which the wiring fuse and the polyfuse are stacked. However, the present invention is not limited to this, and an electric fuse having another structure may be stacked. Alternatively, the wiring fuse alone or the polyfuse alone may be used.
(実施の形態2)
本実施の形態に係る半導体装置でも、図1に示すように複数の異なるヒューズが積層される構成と採用しているが、電気ヒューズである配線ヒューズ100の構成が実施の形態1と異なる。以下、具体的に配線ヒューズ100の構成について説明するが、他の構成については同じであるので詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
The semiconductor device according to the present embodiment also employs a configuration in which a plurality of different fuses are stacked as shown in FIG. 1, but the configuration of the
本実施の形態に係る配線ヒューズ100は、図3に示すように、配線ヒューズ100を囲むように汚染防止層110とビア配線120が形成され、配線ヒューズ100と汚染防止層110との距離は、少なくとも400nm以上(ファイン層の場合は2層以上)開けている。そのため、配線ヒューズ100の切断により発生する汚染が、他の配線やヒューズに影響を与えない。
In the
図3では、M1層からM5層に至るファイン層が図示され、M1層とM5層とに汚染防止層110が形成され、M3層に配線ヒューズ100が形成されている。なお、図3では、説明を簡単にするために配線ヒューズ100が1つの場合のみについて説明するが、本発明はこれに限られず、図1に示したように複数の配線ヒューズ100が積層される構成であっても良い。
In FIG. 3, the fine layers from the M1 layer to the M5 layer are illustrated, the
次に、汚染防止層110及びビア配線120と、配線ヒューズ100との距離について具体的に説明する。図4は、M4層目に汚染防止層110を設け、M3層目の配線ヒューズ100との距離を200nmとした場合の断面図を示している。図5は、M2層目に汚染防止層110を設け、M3層目の配線ヒューズ100との距離を200nmとした場合の断面図を示している。なお、図3乃至図5では、ビア配線120と配線ヒューズ100との距離は少なくとも400nmとなるように構成されている。
Next, the distance between the
そして、図3乃至図5に示した構造の配線ヒューズ100に対し、切断処理(切断のために所定の電流値以上の電流を印加する処理)前後のヒューズ電流を測定した結果を図6乃至図8にそれぞれ示す。なお、図6乃至図8に示す結果は、図3乃至図5に示した構造の配線ヒューズ100がそれぞれ1000個存在し、それぞれの電気ヒューズに対し切断処理前後のヒューズ電流を測定している。そのため、図6乃至図8の横軸は、1〜1000までのヒューズ番号となっている。
6 to FIG. 6 show the results of measuring the fuse current before and after the cutting process (process for applying a current of a predetermined current value or more for cutting) to the
図7に示す結果は、図4に示す構造の配線ヒューズ100を用いた結果である。図7の結果では、配線ヒューズ100の切断処理前ヒューズ電流は0.02A程度流れているが、配線ヒューズ100の切断処理後、ほとんどのヒューズ電流が1.0E−07A又は1.0E−08A程度であるが、1.0E−04Aから1.0E−06A程度にばらつくものや、1.0E−03A以上流れる切断不良のものが含まれる。つまり、図7の結果は、M4層目の汚染防止層110と配線ヒューズ100との距離が200nmの場合、配線ヒューズ100での救済率が低下することを意味している。
The result shown in FIG. 7 is the result using the
同様に、図8に示す結果は、図5に示す構造の配線ヒューズ100を用いた結果である。図8の結果では、配線ヒューズ100の切断処理前ヒューズ電流は0.02A程度流れているが、配線ヒューズ100の切断処理後、ほとんどのヒューズ電流が1.0E−07A程度であるが、1.0E−03A以上流れる切断不良が含まれる。つまり、図8に示す結果は、M2層目の汚染防止層110と配線ヒューズ100との距離が200nmの場合、配線ヒューズ100での救済率が低下することを意味している。
Similarly, the result shown in FIG. 8 is a result using the
一方、図6に示す結果は、図3に示す構造の配線ヒューズ100を用いた結果である。図6の結果では、配線ヒューズ100の切断処理前ヒューズ電流は0.02A程度流れているが、配線ヒューズ100の切断処理後、ほとんどのヒューズ電流が1.0E−08A程度で安定している。つまり、図6に示す結果は、M1,M5層目の汚染防止層110と配線ヒューズ100との距離が400nmの場合、配線ヒューズ100での救済率が低下しないことを意味している。
On the other hand, the result shown in FIG. 6 is a result of using the
図6乃至図8に示す結果から、汚染防止層110が配線ヒューズ100に近接しすぎると、配線ヒューズ100の切断処理時に生じる熱が汚染防止層110を伝って逃げ、切断時配線ヒューズ100の温度が融点まで達せず切断不良が生じると考えられる。そのため、本実施の形態に係る電気ヒューズでは、印加電流を最小にして安定的に切断するために汚染防止層110と配線ヒューズ100との距離を最低400nmに保つ必要がある。
From the results shown in FIGS. 6 to 8, if the
配線ヒューズ100の切断処理時に生じる熱を逃がす観点から考えると、同様にビア配線120と配線ヒューズ100との距離も最低400nmに保つ必要がある。また、図1のように汚染防止層110を備えない構成であっても、同様の理由からCuリフレクタ層42、配線(Cu40a〜d)やポリヒューズ20等とも配線ヒューズ100との距離を最低400nmに保つ必要がある。
Considering from the viewpoint of releasing heat generated during the cutting process of the
以上のように、本実施の形態に係る配線ヒューズ100は、上記の構成を採用することで配線ヒューズ100の救済率の低下を回避することができる。なお、図3等に示す配線層をファイン層で形成する場合は、1層が200nm程度であるので、汚染防止層110を配線ヒューズ100から少なくとも2層以上離して形成する必要がある。
As described above, the
(実施の形態3)
次に、上記の実施の形態に係る半導体装置に対して、テスト及びヒューズによる救済を行う半導体装置の製造方法について説明する。
(Embodiment 3)
Next, a method for manufacturing a semiconductor device in which the semiconductor device according to the above embodiment is repaired by a test and a fuse will be described.
図9に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートを示す。まず、図9に示すステップS1では、所定のプロセスを経て製造されたウエハ状の半導体装置に対して、ウエハテストを行う。ステップS2では、ステップS1で行ったウエハテストの結果に基づき、リペアが必要な箇所をレーザヒューズ(LTヒューズ)で救済する。さらに、本実施の形態に係る半導体装置では、複数の異なるヒューズが積層されているため、LTヒューズのみでは救済できない箇所に対して、電気ヒューズの配線ヒューズ100やポリヒューズ200を用いて救済することができる。
FIG. 9 shows a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment. First, in step S1 shown in FIG. 9, a wafer test is performed on a wafer-like semiconductor device manufactured through a predetermined process. In step S2, a portion requiring repair is relieved with a laser fuse (LT fuse) based on the result of the wafer test performed in step S1. Furthermore, in the semiconductor device according to the present embodiment, since a plurality of different fuses are stacked, a portion that cannot be repaired only by the LT fuse is repaired by using the
図9に示すフローチャートでは、ステップS2でのLTヒューズ救済で全てのリペア箇所が救済できていれば良品とされ、リペア箇所が残っていればステップS3で電気ヒューズを用いて残りのリペア箇所を救済する。従来のLTヒューズのみ或いは電気ヒューズのみを1種類搭載した半導体装置では、単層ヒューズ構成のため、一定ヒューズ面積に搭載可能なヒューズ本数は限られていた。そのため、搭載メモリの大容量化及び微細化が進む半導体装置においては、従来のヒューズ構成では救済率が低下することが考えられる。しかし、本実施の形態に係る半導体装置では、異なる層にて重ねて構成された2種類以上のヒューズを搭載しているので、全てのLTヒューズを使用しても、救済必要な箇所に対して、異なる層の電気ヒューズで救済して救済率向上させることができる。本実施の形態に係る半導体装置では、異なる層にヒューズを重ねて構成でき、ヒューズ面積を増加させることなくヒューズ本数を増やすことができる。 In the flowchart shown in FIG. 9, if all repair locations can be repaired by repairing the LT fuse in step S2, the product is determined to be non-defective, and if the repair location remains, the remaining repair location is repaired using an electric fuse in step S3. To do. In a conventional semiconductor device in which only one type of LT fuse or only one electric fuse is mounted, the number of fuses that can be mounted in a fixed fuse area is limited due to the single-layer fuse configuration. For this reason, in a semiconductor device in which the capacity and miniaturization of an on-board memory is advanced, it is conceivable that the relief rate is lowered in the conventional fuse configuration. However, since the semiconductor device according to the present embodiment has two or more types of fuses stacked in different layers, even if all the LT fuses are used, the portion that needs to be relieved The relief rate can be improved by repairing with an electric fuse of a different layer. In the semiconductor device according to the present embodiment, fuses can be stacked on different layers, and the number of fuses can be increased without increasing the fuse area.
ステップS3の電気ヒューズで残りのリペア箇所を救済できれば良品となるが、当該ステップでも救済できない半導体装置は不良品となる。良品の半導体装置は、さらにステップS4でアセンブリされ、ステップS5でファイナルテストが実施される。ステップS5のファイナルテストで合格した半導体装置のみステップS6でモジュール化して、ステップS7で出荷される。 If the remaining repaired part can be repaired with the electric fuse in step S3, the semiconductor device becomes a non-defective product, but the semiconductor device that cannot be repaired in this step becomes a defective product. The non-defective semiconductor device is further assembled in step S4, and a final test is performed in step S5. Only semiconductor devices that pass the final test in step S5 are modularized in step S6 and shipped in step S7.
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、図9に示すフローチャートで処理されるため、ウエハテストで発見されたリペア箇所を、従来の方法より多くの救済することができる。なお、本実施の形態では、アセンブリ前にヒューズで救済するため、利用するヒューズの種類は電気ヒューズ、LTヒューズの順でも良い。 As described above, since the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment is processed according to the flowchart shown in FIG. 9, the repair location found in the wafer test can be relieved more than the conventional method. . In this embodiment, since the fuses are relieved before assembly, the types of fuses used may be electrical fuses and LT fuses in this order.
また、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法のフローチャートを図10に示す。図10に示すフローチャートでも、ステップS1で、ウエハ状の半導体装置に対して、ウエハテストを行い、ステップS2で、ステップS1で行ったウエハテストの結果に基づき、リペアが必要な箇所をLTヒューズで救済する。また、図10に示すフローチャートでも、ステップS2でのLTヒューズ救済で全てのリペア箇所が救済できていれば良品とされ、リペア箇所が残っていればステップS31で電気ヒューズを用いて残りのリペア箇所を救済する。 FIG. 10 shows a flowchart of another semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. In the flowchart shown in FIG. 10 as well, a wafer test is performed on the wafer-like semiconductor device in step S1, and based on the result of the wafer test performed in step S1, a portion that needs repair is identified with an LT fuse. Bail out. Also, in the flowchart shown in FIG. 10, if all repair locations can be repaired by repairing the LT fuse in step S2, the product is determined to be non-defective, and if the repair location remains, the remaining repair location using the electric fuse in step S31. To remedy.
図10に示すフローチャートでは、ステップS4のアセンブリを経て、ステップS5のファイナルテストで発見されたリペア箇所についても、さらに電気ヒューズによる救済を行う。具体的には、ステップS31で用いた電気ヒューズ以外のヒューズを使用して救済を行うことになる。そのため、ステップS32では、ステップS31で用いた電気ヒューズ以外の未使用電気ヒューズを所定の回路で確認する。なお、当該所定の回路は、電気ヒューズの導通チェックを行うことで未使用電気ヒューズを確認できる。 In the flowchart shown in FIG. 10, the repair location found in the final test in step S5 through the assembly in step S4 is further repaired with an electric fuse. Specifically, the repair is performed using a fuse other than the electric fuse used in step S31. Therefore, in step S32, unused electric fuses other than the electric fuse used in step S31 are confirmed by a predetermined circuit. In addition, the predetermined circuit can confirm an unused electric fuse by performing a continuity check of the electric fuse.
ステップS31で、未使用電気ヒューズがなければ、当該半導体装置は不良品となり、未使用電気ヒューズがあればステップS33で当該未使用電気ヒューズを用いてパッケージ後の救済を行う。ステップS33での救済が成功すれば良品となるが、失敗すれば不良品となる。 If there is no unused electrical fuse in step S31, the semiconductor device is defective. If there is an unused electrical fuse, relief after packaging is performed using the unused electrical fuse in step S33. If the relief in step S33 is successful, the product becomes a good product, but if it fails, the product becomes a defective product.
以上のように、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法では、図10に示すフローチャートで処理されるため、ファイナルテストで発見されたリペア箇所も救済でき、従来の方法より救済率が高くなる。更に本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法では、ステップS2でLTヒューズ救済を行ってから、ステップS4でアセンブリを行い、ステップS33で未使用電気ヒューズを用いてパッケージ後の救済を行うため、LTヒューズと電気ヒューズを効率的に用いることができる。LTヒューズはアセンブリ後は用いることができないため、電気ヒューズを用いてからLTヒューズを用いた場合にはアセンブリ後に使用可能な電気ヒューズが存在せず、LTヒューズが残っていたとしてもアセンブリ後の不良は救済不可能となるが、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法ではアセンブリ前のウエハテスト後にて初めにLTヒューズを用いるために、アセンブリ後に使用可能な電気ヒューズが残る可能性が高くなり、アセンブリ後に電気ヒューズにて半導体装置の救済を行う可能性が高くなる。 As described above, in another method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, since the process shown in the flowchart of FIG. 10 is performed, repair locations found in the final test can be repaired, and the repair rate is higher than that of the conventional method. Get higher. Furthermore, in another method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, LT fuse relief is performed in step S2, assembly is then performed in step S4, and post-package relief is performed using an unused electric fuse in step S33. Therefore, the LT fuse and the electric fuse can be used efficiently. Since the LT fuse cannot be used after assembly, when the LT fuse is used after the electrical fuse is used, there is no electrical fuse that can be used after the assembly. Even if the LT fuse remains, it is defective after the assembly. However, in another semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment, since an LT fuse is used first after a wafer test before assembly, there is a possibility that a usable electric fuse may remain after assembly. This increases the possibility of repairing the semiconductor device with an electrical fuse after assembly.
さらに、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法のフローチャートを図11に示す。図11に示すフローチャートは、図10に示すフローチャートと異なり、ステップS2のLTヒューズ救済後に行う電気ヒューズの救済が、所定の電気ヒューズ(第1電気ヒューズ)のみを用いて救済を行う(ステップS34)。ここで、第1電気ヒューズは、例えば、図1に示す配線ヒューズ100や配線ヒューズの上2層104,105などが考えられる。
Furthermore, FIG. 11 shows a flowchart of another semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 11 differs from the flowchart shown in FIG. 10 in that the electrical fuse repair performed after repairing the LT fuse in step S2 performs repair using only a predetermined electrical fuse (first electrical fuse) (step S34). . Here, the first electric fuse may be, for example, the
図11に示すフローチャートでは、ステップS4のアセンブリを経て、ステップS5のファイナルテストで発見されたリペア箇所について、ステップS34で用いた第1電気ヒューズとは、予め区別された第2電気ヒューズを用いて救済を行う(ステップS35)。ここで、第2電気ヒューズは、例えば、図1に示すポリヒューズ200や配線ヒューズの下3層101〜103などが考えられる。つまり、図11に示すフローチャートでは、アセンブリ前に使用する第1電気ヒューズとアセンブリ後に使用する第2電気ヒューズとを物理的に区別しておくことで、図10に示すフローチャートのステップS32のように未使用の電気ヒューズを確認する処理が不要となる。
In the flowchart shown in FIG. 11, the second electrical fuse previously distinguished from the first electrical fuse used in step S34 is used for the repair location found in the final test in step S5 through the assembly in step S4. Relief is performed (step S35). Here, the second electric fuse may be, for example, the
以上のように、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法では、図11に示すフローチャートで処理されるため、ステップS32のように未使用の電気ヒューズを確認する処理が不要となり、処理を簡略化することができる。 As described above, in the manufacturing method of another semiconductor device according to the present embodiment, the process shown in the flowchart of FIG. 11 is performed, so that a process for checking an unused electric fuse as in step S32 is not necessary. Can be simplified.
さらに、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法では、電気ヒューズを用いてBIST(Built In Self Test)のセキュリティID(識別情報)の刻印を行う。つまり、LTヒューズはメモリ救済用に、電気ヒューズはBISTのセキュリティID刻印用に、ヒューズ毎に別々の役割を与える。これは、異なる層にて重ねて構成することで、ヒューズ面積増やすことなく2種類以上のヒューズを備えることで実現可能となる。 Further, in another method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a security ID (identification information) of BIST (Built In Self Test) is stamped using an electric fuse. That is, the LT fuse has a different role for each memory and the electric fuse has a different role for BIST security ID marking. This can be realized by providing two or more types of fuses without increasing the fuse area by stacking different layers.
図12に示すフローチャートでも、ステップS1で、ウエハ状の半導体装置に対して、ウエハテストを行い、ステップS2で、ステップS1で行ったウエハテストの結果に基づき、リペアが必要な箇所をLTヒューズで救済する。次に、ステップ10では、電気ヒューズを用いてBISTのセキュリティIDの刻印を行う。その後、図9に示すフローチャートと同様に、ステップS4からステップS7の処理を行う。
Also in the flowchart shown in FIG. 12, in step S1, a wafer test is performed on the wafer-like semiconductor device, and in step S2, a portion requiring repair is LT fuse based on the result of the wafer test performed in step S1. Bail out. Next, in
以上のように、本実施の形態に係る別の半導体装置の製造方法では、複数の種類の異なるヒューズのそれぞれに異なる役割を与えることができ、BISTのセキュリティID(識別情報)を半導体装置に付与できる。 As described above, in another method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, a different role can be given to each of a plurality of different types of fuses, and a BIST security ID (identification information) is assigned to the semiconductor device. it can.
2 Si基板、4 素子間分離領域、6 ゲート絶縁膜、8 ゲート電極、10 サイドウォール、12 不純物拡散層、14,36f,54,60 PTEOS膜、16 コンタクトプラグ、24,38,50a,58 バリアメタル、26,40,50b Cu、36e SiOF膜、42 Cuリフレクタ層、50 レーザヒューズ、52 SiCN膜、56 Alパッド、62 SiN膜、64 ポリイミド、66,68 開口、100〜105 配線ヒューズ、110 汚染防止層、120 ビア配線、200〜204 ポリヒューズ。 2 Si substrate, 4 element isolation region, 6 gate insulating film, 8 gate electrode, 10 sidewall, 12 impurity diffusion layer, 14, 36f, 54, 60 PTEOS film, 16 contact plug, 24, 38, 50a, 58 barrier Metal, 26, 40, 50b Cu, 36e SiOF film, 42 Cu reflector layer, 50 laser fuse, 52 SiCN film, 56 Al pad, 62 SiN film, 64 polyimide, 66, 68 opening, 100-105 wiring fuse, 110 contamination Prevention layer, 120 via wiring, 200-204 polyfuse.
Claims (9)
レーザ光を照射することで切断される第2ヒューズと、
前記レーザ光を反射するリフレクタ層とを備え、
前記第1ヒューズ上に絶縁層を介して前記リフレクタ層を積層し、前記リフレクタ層上に絶縁層を介して前記第2ヒューズを積層していることを特徴とする半導体装置。 A first fuse that is cut by applying a predetermined voltage value or passing a predetermined current value or more;
A second fuse cut by irradiating with laser light;
A reflector layer for reflecting the laser light,
A semiconductor device, wherein the reflector layer is laminated on the first fuse via an insulating layer, and the second fuse is laminated on the reflector layer via an insulating layer.
前記第1ヒューズは、ポリシリコンで形成されるポリヒューズと、配線材料で形成される配線ヒューズとを有し、
前記ポリヒューズ上に絶縁層を介して前記配線ヒューズが積層されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The first fuse includes a polyfuse formed of polysilicon and a wiring fuse formed of a wiring material,
A semiconductor device, wherein the wiring fuse is laminated on the polyfuse via an insulating layer.
前記配線ヒューズは絶縁層を介して複数層形成され、且つ隣接する前記配線ヒューズ同士が平面的に重ならない位置に設けられることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The wiring fuse is formed in a plurality of layers via an insulating layer, and is provided at a position where the adjacent wiring fuses do not overlap in plan view.
絶縁層を介して前記配線ヒューズの上層及び下層に形成される汚染防止層と、
前記配線ヒューズの側面に対し絶縁層を介して形成され、前記汚染防止層と接続して前記配線ヒューズを囲む一対のビア配線とをさらに備えることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2 or 3, wherein
A contamination prevention layer formed on an upper layer and a lower layer of the wiring fuse via an insulating layer;
A semiconductor device, further comprising: a pair of via wirings formed on an insulating layer on a side surface of the wiring fuse and connected to the contamination prevention layer to surround the wiring fuse.
前記汚染防止層及び前記ビア配線と前記配線ヒューズとの距離を400nm以上確保することを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 4,
A distance between the contamination prevention layer and the via wiring and the wiring fuse is secured to 400 nm or more.
ウエハテストに基づき発見された第1リペア箇所に対して、前記第2ヒューズを用いて救済を行う第1救済ステップと、
前記第1救済ステップで救済されなかった前記第1リペア箇所を前記第1ヒューズを用いて救済を行う第2救済ステップと、
前記第2救済ステップ後に前記半導体装置のアセンブリを行うアセンブルステップとを備える半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device according to claim 1 is repaired using the first fuse and the second fuse.
A first repair step for repairing the first repair location found based on the wafer test using the second fuse;
A second repair step of repairing the first repair location that has not been repaired in the first repair step using the first fuse;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: an assembling step for assembling the semiconductor device after the second relief step.
前記アセンブルステップ後の前記半導体装置に対してテストを行い、当該テストで発見された第2リペア箇所に対して、前記第2救済ステップで未使用の前記第1ヒューズを確認する確認ステップと、
前記確認ステップで未使用と確認された前記第1ヒューズを用いて救済を行う第3救済ステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
Performing a test on the semiconductor device after the assembling step, and confirming an unused first fuse in the second repair step for a second repair location found in the test;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a third repair step of performing repair using the first fuse that has been confirmed to be unused in the confirmation step.
前記アセンブルステップ後の前記半導体装置に対してテストを行い、当該テストで発見された第2リペア箇所に対して、前記第2救済ステップで使用した前記第1ヒューズとは予め区別された前記第1ヒューズを用いて救済を行う第3救済ステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6,
A test is performed on the semiconductor device after the assembling step, and the second repair location found in the test is distinguished from the first fuse used in the second relief step in advance. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a third relief step for carrying out relief using a fuse.
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JP2012138443A (en) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
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