JP2011124370A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気ヒューズに電流を流したときの被切断部の発熱を大きくして、電気ヒューズを切断しやすくする。
【解決手段】半導体装置１００は、基板１０１上に形成された層間絶縁膜１０８と、層間絶縁膜１０８中に形成された第１の配線１２０により構成され、被切断部１５２を有する電気ヒューズ１５０と、第１の配線１２０と同層において、被切断部１５２の両側方に、それぞれ、被切断部１５２に沿って延在して形成された第２の配線１２６および第３の配線１２８と、を含む。ここで、被切断部１５２と第２の配線１２６との間、および被切断部１５２と第３の配線１２８との間には、それぞれ、被切断部１５２に沿って延在して形成されたエアギャップ１１８が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、とくに、電気ヒューズを含む半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

従来、配線と層間絶縁膜とを用いる多層配線構造を有する半導体装置は、層間絶縁膜中に設けられた溝の内部に配線が埋設形成されている。このような配線構造の配線をヒューズとして用いることができる。

ヒューズの切断方法の一つとして、ヒューズの被切断部位にレーザ照射を行う方式がある。特許文献１（特開平１１−９７５４２号公報）には、レーザ照射によりヒューズを切断する構成が記載されている。ここで、図１０に示すように、下層金属配線２と上層金属配線４は、金属プラグ５によって電気的に接続されている。上層金属配線４の両側には、上層金属配線４と並行して金属配線６が設けられている。層間絶縁膜３、上層金属配線４、および金属配線６の上には、層間絶縁膜７が形成され、層間絶縁膜７には、空隙８が設けられている。層間絶縁膜７の上には、パッシベーション膜９が形成されている。

このようなヒューズ構造において、パッシベーション膜９では吸収されず、アルミニウムからなる上層金属配線４に到達したところで吸収されるレーザ光を照射する。これにより、アルミニウムの温度が上昇して、アルミニウムが爆発的に蒸発し、上層金属配線４の側面の層間絶縁膜７が吹き飛ばされ、金属プラグ５上のアルミニウムが無くなって下層金属配線２と上層金属配線４が電気的に絶縁状態となる（図１１）。これにより、ヒューズの切断前、切断後のいずれの状態においてもパッシベーション膜９が存在するため、吸湿性の高いフッ素添加シリコン酸化膜からなる層間絶縁膜７に水分が侵入することはなく、信頼性上の問題は発生しない、とされている。ここで、空隙８は、切断時に蒸発したアルミニウムの再蒸着を防ぐために設けられている。すなわち、空隙８が切断時に蒸発したアルミニウムの逃げ場となり、再蒸着を防ぐことができるようになっている。

しかしながら、レーザでヒューズを切断する方法では、切断箇所を小さく絞ることが困難である。そのため、ヒューズを電流により溶断する電気ヒューズが開発されている。たとえば特許文献２（特開２００２−１９７８８４号公報）には、電気ヒューズを電流により容易に溶断させるために、電気ヒューズを構成するメタル層の一部を狭くしたり、１度だけ直角に折曲させた形状にし、折曲部に電流を集中させることが開示されている。

なお、特許文献３（特開２００４−１９３４３１号公報）には、配線間容量を下げるために、配線間にエアギャップを設けた構成が記載されている。

特開平１１−９７５４２号公報 特開２００２−１９７８８４号公報 特開２００４−１９３４３１号公報

電流により溶断する電気ヒューズにおいては、特許文献１に記載されたヒューズのように、レーザ光によりアルミニウムが爆発的に蒸発する程の衝撃は生じない。そのため、切断時に蒸発したアルミニウムの逃げ場となるような空隙を設ける必要はない。しかし、一方、電気ヒューズを電流により溶断する場合、エレクトロマイグレーションが生じやすいようにするために、電気ヒューズを効率的に発熱させる必要がある。とくに、電気ヒューズを、たとえば銅のようなエレクトロマイグレーション耐性の強い材料で形成すると、切断が生じにくいという問題がある。

本発明によれば、
基板と、
前記基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜中に形成された第１の配線により構成され、被切断部を有する電気ヒューズと、
前記第１の配線と同層において、前記電気ヒューズの前記被切断部の両側方に、それぞれ、前記被切断部に沿って延在して形成された第２の配線および第３の配線と、
を含み、
前記被切断部と前記第２の配線との間、および前記被切断部と前記第３の配線との間には、それぞれ、前記被切断部に沿って延在して形成されたエアギャップが設けられた半導体装置が提供される。

本発明によれば、
上記の電気ヒューズを製造する方法であって、
前記電気ヒューズに電流を流して前記電気ヒューズの前記被切断部を切断する工程を含む半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、
上記の電気ヒューズを製造する方法であって、
前記基板上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜に配線溝を形成し、当該配線溝内にメタル材料を埋め込み、前記配線溝外部に露出した前記メタル材料を除去することにより、前記第１の配線、前記第２の配線、および前記第３の配線を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜をエッチングにより除去して、前記第１の配線と前記第２の配線との間、および前記第１の配線と前記第３の配線との間に空間を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜を除去した後に、前記基板上に第２の層間絶縁膜を、前記第１の配線と前記第２の配線との間、および前記第１の配線と前記第３の配線との間に前記第２の層間絶縁膜が埋め込まれない条件で形成して、前記エアギャップを形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法が提供される。

この構成によれば、電気ヒューズの被切断部の両側方に層間絶縁膜が存在せず、層間絶縁膜よりも熱伝導率の低いエアギャップが設けられている。そのため、電気ヒューズに電流を流して電気ヒューズを切断する際に、エアギャップが熱遮断領域として機能し、被切断部からの放熱を少なくすることができ、被切断部を効果的に発熱させることができ、電気ヒューズの溶断を容易に行うことができる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、電気ヒューズに電流を流したときの被切断部の発熱を大きくして、電気ヒューズを切断しやすくすることができる。

本発明の実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す図である。 図１に示した半導体装置の構成を示す平面断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の製造手順を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す断面図である。 図４に示した構成の半導体装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す平面断面図である。 本発明の実施の形態における半導体装置の構成の他の例を示す平面断面図である。 従来の半導体装置の構成を示す図である。 従来の半導体装置の構成を示す図である。

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、同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す図である。図１（ａ）は、半導体装置１００の平面断面図、図１（ｂ）は、半導体装置１００の断面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ１−Ｂ２断面図に対応し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１−Ａ２断面図に対応する。本実施の形態における半導体装置１００は、多層配線構造を用いたロジック系、メモリー系の半導体装置全般に適用することができる。

半導体装置１００は、基板１０１と、基板１０１上にこの順で形成された層間絶縁膜１０２、バリア絶縁膜１０６、および層間絶縁膜１０８と、層間絶縁膜１０８中に形成された第１の配線１２０により構成され、被切断部１５２を有する電気ヒューズ１５０と、第１の配線１２０と同層において、第１の配線１２０の被切断部１５２の両側方に、それぞれ、被切断部１５２に沿って延在して形成された第２の配線１２６および第３の配線１２８と、を含む。ここで、第１の配線１２０は、第１層配線（メタル１）として示しているが、上層に層間絶縁膜が形成されている層であれば、他の層に形成することもできる。

ここで、第１の配線１２０の被切断部１５２と第２の配線１２６との間、および第１の配線１２０の被切断部と第３の配線１２８との間には、それぞれ、被切断部１５２に沿って延在して形成されたエアギャップ１１８が設けられている。エアギャップ１１８は、層間絶縁膜１０８が存在しない領域である。ここで、エアギャップ１１８は、熱伝導率が低い熱遮断領域として機能する。

基板１０１は、たとえばシリコン基板等の半導体基板とすることができる。ここでは図示していないが、基板１０１上には、トランジスタ等の能動素子や、容量・抵抗等の受動素子等の素子が形成された構成とすることができる。

第１の配線１２０、第２の配線１２６、および第３の配線１２８は、それぞれ、配線メタル膜１２４と、配線メタル膜１２４の底面および側面に形成されたバリアメタル膜１２２とにより構成される。ここで、配線メタル膜１２４は、銅を主成分として含む銅含有金属膜により構成することができる。また、銅含有金属膜の表面は、たとえばシリサイド膜が形成された構成とすることもできる。バリアメタル膜１２２は、たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ、Ｒｕ、Ｍｎまたはこれらの積層膜等の高融点金属により構成することができる。

層間絶縁膜１０２は、たとえばＰＳＧ（Phosphorus Silicon Glass）やシリコン酸化膜により構成することができる。バリア絶縁膜１０６は、たとえばＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＮまたはこれらの積層膜により構成することができる。層間絶縁膜１０８は、比誘電率が３．０より小さい低誘電率膜により構成することができる。層間絶縁膜１０８は、たとえばポーラスＳｉＯＣ（空孔を有するＳｉＯ_ｘＣ_ｙＨ_ｚ）またはポーラスＳｉＯとすることができる。

また、半導体装置１００は、第１の配線１２０の被切断部１５２を囲むように形成されたガード部材１６０をさらに含む。ガード部材１６０は、第１の配線１２０と同層において、被切断部１５２との間に第２の配線１２６および第３の配線１２８を挟んで、さらに外側にそれぞれ形成されたガード用配線１３０（第１のガード用配線）およびガード用配線１３２（第２のガード用配線）を含む。ここで、ガード部材１６０を構成するガード用配線１３０およびガード用配線１３２も、第１の配線１２０等と同様、バリアメタル膜１２２と配線メタル膜１２４とにより構成することができる。図１（ａ）に示すように、ガード用配線１３０およびガード用配線１３２は、コの字状に形成することもできるが、被切断部１５２の周囲を覆う構成となっていれば、他の種々の形状とすることもできる。

このようなガード部材１６０を設けることにより、電気ヒューズ１５０が切断されたときに、第１の配線１２０を構成するメタル材料が飛び散った破片が周囲の層間絶縁膜内に入り込むのを防ぐことができる。これにより、後の熱処理工程により、メタル材料が拡散して、回路の誤動作を発生させる不具合や、層間絶縁膜自体がヒューズ溶断の際の衝撃によって剥がれ、水分の浸入による配線信頼性の劣化等の不具合を防止することが可能となる。

次に、図２を参照して、本実施の形態における半導体装置１００の電気ヒューズ１５０を切断する手順を説明する。図２（ａ）は電気ヒューズ１５０の切断前、図２（ｂ）は電気ヒューズ１５０の切断後の状態を示す平面断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）も、図１（ｂ）のＢ１−Ｂ２断面図に対応する。

本実施の形態において、図２（ａ）に示すように、第１の配線１２０の一端と他端との間に所定の電圧を印加して電気ヒューズ１５０に電流を流す。本実施の形態において、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２の両側方には、層間絶縁膜が存在しないエアギャップ１１８が形成されている。ここで、エアギャップ１１８の熱伝導率は、層間絶縁膜が存在する場合に比べて低いため、電気ヒューズ１５０に電流を流したときに、エアギャップ１１８が熱遮断領域として機能し、被切断部１５２の発熱が大きくなる。そのため、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２において、電子流によるエレクトロマイグレーションの効果に加え、発熱の影響が大きくなり、より溶断が発生しやすくなり、容易に断線を引き起こすことができる。これにより、図２（ｂ）に示すように、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２が溶断されて電気ヒューズ１５０が電気的に切断される。

また、本実施の形態において、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、少なくとも第２の配線１２６および第３の配線１２８が設けられた領域において、第２の配線１２６および第３の配線１２８の配線幅以下の幅とすることができる。本例では、被切断部１５２の配線幅が第２の配線１２６および第３の配線１２８の配線幅と等しい例を示す。また、ガード用配線１３０およびガード用配線１３２の配線幅も、被切断部１５２の配線幅と等しくなっている。このように、第１の配線１２０の配線幅を少なくとも他の配線の配線幅と同様とすることにより、電気ヒューズ１５０に電流を流したときの第１の配線１２０の被切断部１５２の抵抗をある程度高くすることができ、電気ヒューズ１５０の溶断を容易にすることができる。

さらに、本実施の形態において、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、その下層に形成された層間絶縁膜１０２に接して形成されている。つまり、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２と接する下層全面に層間絶縁膜１０２が形成されており、少なくとも被切断部１５２には、ビアとの接続箇所が設けられていない。半導体装置の多層配線構造において、ビア径は配線幅よりも狭いため、配線よりもビアの方が抵抗が低くなる。そのため、電気ヒューズを構成する配線がビアと接続されていると、電気ヒューズに電流を流したときに、配線部分ではなく、ビアが切断されてしまう。本実施の形態において、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２にビアとの接続箇所が設けられていない構成となっているとともに、被切断部１５２の両側方にエアギャップ１１８が形成されているので、第１の配線１２０である被切断部１５２を効率よく切断することができる。

次に、本実施の形態における半導体装置１００の製造手順を説明する。図３および図４は、半導体装置１００の製造手順を示す工程断面図である。
まず、基板１０１上に各素子を形成し、その上に層間絶縁膜１０２（たとえば膜厚２００ｎｍから８００ｎｍ程度）を形成する。層間絶縁膜１０２は、たとえばプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。ついで、層間絶縁膜１０２に、基板１０１上に形成された素子と電気的に接続するコンタクト等（不図示）を形成する。また、ここでは層間絶縁膜１０２を一層として記載しているが、複数層とすることもできる。

次いで、層間絶縁膜１０２上に、層間絶縁膜１０７（たとえば膜厚約１４０ｎｍ）を形成する（図３（ａ））。層間絶縁膜１０７は、たとえばポーラスＳｉＯＣＨ等の低誘電率膜により構成することができる。ここで、図示していないが、層間絶縁膜１０７上に、たとえばシリコン酸化膜等、低誘電率膜よりも機械強度の高いキャップ絶縁膜を形成することができる。このようなキャップ絶縁膜を形成しておくことにより、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）時に、層間絶縁膜１０７を保護することができる。この後、リソグラフィー工程により、層間絶縁膜１０７（およびキャップ絶縁膜）に配線溝を形成する。つづいて、層間絶縁膜１０７（およびキャップ絶縁膜）上にバリアメタル膜１２２（たとえば膜厚１ｎｍから２０ｎｍ程度）および配線メタル膜１２４をこの順で形成する。配線メタル膜１２４は、たとえばめっき法により形成することができる。次いで、配線溝外部に露出した配線メタル膜１２４およびバリアメタル膜１２２を化学的機械的研磨により除去する。これにより、図３（ｂ）に示したように、層間絶縁膜１０７に第１の配線１２０、第２の配線１２６、第３の配線１２８、ガード用配線１３０、およびガード用配線１３２が形成される。

この後、反応性ドライエッチングにより、層間絶縁膜１０７を除去する（図４）。これにより、第１の配線１２０と第２の配線１２６との間、および第１の配線１２０と第３の配線１２８との間に空間が形成される。また、ここでは図示していないが、このようなエッチング時の選択性を向上させるために、層間絶縁膜１０２と層間絶縁膜１０７との間に、たとえばＳｉＣＮ等により構成されるエッチング阻止膜を形成しておくこともできる。

つづいて、層間絶縁膜１０２上の全面に、バリア絶縁膜１０６（たとえば膜厚５ｎｍから７０ｎｍ程度）を形成する。

次いで、たとえばプラズマＣＶＤ法により、層間絶縁膜１０８（たとえば膜厚１４０ｎｍから２００ｎｍ程度）をコンフォーマルに形成する。層間絶縁膜１０８は、層間絶縁膜１０７と同じ材料により構成することもできるが、違う材料により構成してもよい。このとき、層間絶縁膜１０８は、配線間隔の狭い第１の配線１２０と第２の配線１２６との間、および第１の配線１２０と第３の配線１２８との間には、層間絶縁膜１０８が埋め込まれない条件で形成する。つまり、層間絶縁膜１０８は、配線溝の肩の部分の横方向の成膜速度が溝内よりも大きい条件で形成する。これにより、図１に示すように、第１の配線１２０と第２の配線１２６との間、および第１の配線１２０と第３の配線１２８との間に、それぞれエアギャップ１１８が形成される。本実施の形態において、このようなエアギャップ１１８を形成するために、第１の配線１２０の被切断部１５２と、第２の配線１２６および第３の配線１２８との間の間隔は、それぞれ、半導体装置１００の配線間隔の最小寸法となっている。たとえば、１４０ｎｍピッチ配線においては、これらの間隔は７０ｎｍ以下とすることができる。

図５および図６は、半導体装置１００の他の例を示す図である。図５は、半導体装置１００の断面図、図６は、半導体装置１００の平面断面図である。図６は、図５のＣ１−Ｃ２断面図に対応し、図５は、図６のＡ１−Ａ２断面図に対応する。また、図５のＢ１−Ｂ２断面図は、図１（ａ）と同様である。

本例において、半導体装置１００は、図１（ｂ）に示した構成に加えて、層間絶縁膜１０２とバリア絶縁膜１０６との間にこの順で形成された層間絶縁膜１０３、エッチング阻止膜１０４、および層間絶縁膜１０５と、層間絶縁膜１０８上にこの順で形成されたエッチング阻止膜１０９および層間絶縁膜１１０とを含む。

本例では、ガード部材１６０の構成が図１を参照して説明した構成と異なる。ガード部材１６０は、さらに、第１の配線１２０の上層において、平面視で電気ヒューズ１５０の被切断部１５２を覆うように形成された上層プレート電極１４０と、ガード用配線１３０と上層プレート電極１４０との間の層に設けられ、これらを接続するガード用ビア１３６（第１のガード用ビア）、およびガード用配線１３２と上層プレート電極１４０との間の層に設けられ、これらを接続するガード用ビア１３８（第２のガード用ビア）と、を含む。ガード用ビア１３６およびガード用ビア１３８は、スリットビアとすることができる。

上層プレート電極１４０と第１の配線１２０との間には層間絶縁膜１０８が形成されており、上層プレート電極１４０と第１の配線１２０とは、層間絶縁膜１０８により絶縁されている。ガード用ビア１３６とガード用ビア１３８とは、層間絶縁膜１０８中に形成されている。上層プレート電極１４０は、層間絶縁膜１１０およびエッチング阻止膜１０９中に形成されている。図６に示すように、本実施の形態において、上層プレート電極１４０は、平面視で電気ヒューズ１５０の被切断部１５２、第２の配線１２６、第３の配線１２８、ガード用配線１３０、およびガード用配線１３２の全体を覆うように形成することができる。

さらに、ガード部材１６０は、第１の配線１２０の下層において、平面視で電気ヒューズ１５０の被切断部１５２を覆うように形成された下層プレート電極１３４をさらに含むことができる。下層プレート電極１３４と第１の配線１２０との間には層間絶縁膜１０５が形成されており、下層プレート電極１３４と第１の配線１２０とは、層間絶縁膜１０５により絶縁されている。本例において、ガード用配線１３０およびガード用配線１３２は、それぞれ、ビアと連続して形成されたデュアルダマシン配線とすることができ、層間絶縁膜１０５およびエッチング阻止膜１０４中にも延在して形成されている。つまり、ガード用配線１３０とガード用配線１３２とは、第３のガード用ビア、および第４のガード用ビアとしても機能している。ここで、ガード用配線１３０およびガード用配線１３２のビアは、スリットビアとすることができる。ガード用配線１３０およびガード用配線１３２は、下層プレート電極１３４と接触している。下層プレート電極１３４は、上層プレート電極１４０と同様の形状とすることができる。

なお、下層プレート電極１３４、ガード用ビア１３６、ガード用ビア１３８、および上層プレート電極１４０も、それぞれ、バリアメタル膜１２２および配線メタル膜１２４により構成することができる。層間絶縁膜１０３、層間絶縁膜１０５、および層間絶縁膜１１０は、層間絶縁膜１０８と同様の低誘電率膜により構成することができる。エッチング阻止膜１０４およびエッチング阻止膜１０９は、たとえばＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＮまたはこれらの積層膜により構成することができる。

本例において、電気ヒューズ１５０の上層と下層には、それぞれ上層プレート電極１４０と下層プレート電極１３４とが形成されているので、電気ヒューズ１５０が切断されたときに、電気ヒューズ１５０を構成するメタル材料が上下方向へ飛散したとしても、上層プレート電極１４０と下層プレート電極１３４とで遮断され、メタル材料が多層配線構造中に拡散して、半導体装置１００の信頼性に影響を及ぼすのをさらに防ぐことができる。

図７から図９は、半導体装置１００のまた他の例を示す図である。
図７（ａ）は、半導体装置１００の平面断面図、図７（ｂ）は、半導体装置１００の断面図である。図７（ａ）は、図７（ｂ）のＢ１−Ｂ２断面図に対応し、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ１−Ａ２断面図に対応する。
図７に示す例では、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、少なくとも第２の配線１２６および第３の配線１２８が設けられた領域において、第２の配線１２６および第３の配線１２８よりも幅が狭く形成されている。また、ガード用配線１３０およびガード用配線１３２も、第２の配線１２６および第３の配線１２８と同様の配線幅を有するように形成されている。つまり、ここでは、電気ヒューズ１５０を構成する第１の配線１２０のみが配線幅が狭く形成されている。このような構成とすることにより、電気ヒューズ１５０に電流を流したときの被切断部１５２の抵抗を高くすることができ、電気ヒューズ１５０の溶断を容易にすることができる。

図８は、半導体装置１００の平面断面図である。図８のＡ１−Ａ２断面図は、図１（ｂ）と同様となる。
ここで、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、第１の配線１２０の他の領域よりも、幅が狭く形成されている。このような構成とすることにより、電気ヒューズ１５０に電流を流したときの被切断部１５２の抵抗を高くすることができ、電気ヒューズ１５０の溶断を容易にすることができる。なお、ここでは、第２の配線１２６、第３の配線１２８、ガード用配線１３０、およびガード用配線１３２の配線幅は、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２の配線幅と同様に形成されている。

図９は、半導体装置１００の平面断面図である。図９のＡ１−Ａ２断面図は、図７（ｂ）と同様となる。
ここで、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、少なくとも第２の配線１２６および第３の配線１２８が設けられた領域において、第２の配線１２６および第３の配線１２８よりも幅が狭く形成されている。また、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、第１の配線１２０の他の領域よりも、幅が狭く形成されている。また、ここでは、ガード用配線１３０およびガード用配線１３２の配線幅は、第２の配線１２６および第３の配線１２８の配線幅と同様に形成されている。つまり、ここでは、電気ヒューズ１５０を構成する第１の配線１２０の被切断部１５２のみが配線幅が狭く形成されている。なお、第１の配線１２０の被切断部１５２以外の領域の配線幅は、第２の配線１２６および第３の配線１２８と同じ配線幅でもよく、異なる配線幅でもいずれでもよい。このような構成とすることにより、電気ヒューズ１５０に電流を流したときの被切断部１５２の抵抗を高くすることができ、電気ヒューズ１５０の溶断を容易にすることができる。

次に、本実施の形態における半導体装置１００の効果を説明する。
以上の実施の形態における半導体装置１００によれば、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２の両側方に層間絶縁膜が存在せず、層間絶縁膜よりも熱伝導率の低いエアギャップ１１８が設けられている。そのため、電気ヒューズ１５０に電流を流して電気ヒューズ１５０を切断する際に、エアギャップ１１８が熱遮断領域として機能し、被切断部１５２からの放熱を少なくすることができ、被切断部１５２を効果的に発熱させることができ、電気ヒューズ１５０の溶断を容易に行うことができる。

また、以上の実施の形態において、電気ヒューズ１５０の被切断部１５２は、その下層に形成された層間絶縁膜１０２に接して形成されている。そのため、第１の配線１２０である被切断部１５２を効率よく切断することができる。一方、たとえば、特許文献１に記載された構成のヒューズにおいては、上層金属配線４が金属プラグ５と接続されている。そのため、このヒューズを電気ヒューズとして用いようとすると、ヒューズに電流を流したときに、上層金属配線４ではなく、金属プラグ５（ビア）が切断されてしまうことになってしまう。

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。

なお、以上の実施の形態において、図４に示したように、基板１０１上全面において層間絶縁膜１０７を除去する例を示しているが、層間絶縁膜１０７は、第１の配線１２０と第２の配線１２６との間、および第１の配線１２０と第３の配線１２８との間に空間ができる程度に除去されていれば、一部残ったままでもよい。この場合、層間絶縁膜１０８を層間絶縁膜１０７と同じ材料により構成することができる。

また、以上の実施の形態において、図１に示した例でも、半導体装置１００がガード用配線１３０およびガード用配線１３２を含むガード部材１６０を有する例を示したが、半導体装置１００は、ガード部材１６０を有しない構成とすることもできる。また、図５および図６を参照して説明した例において、上層プレート電極１４０がガード用ビア１３６およびガード用ビア１３８を介してそれぞれガード用配線１３０およびガード用配線１３２に接続された構成を示したが、半導体装置１００がガード用配線１３０およびガード用配線１３２を有しない構成として、上層プレート電極１４０がガード用ビアを介して第２の配線１２６および第３の配線１２８に接続されるような構成とすることもできる。

また、図７から図９を参照して説明した構成においても、図５および図６に示した構成のガード部材１６０を設けた構成とすることもできる。また、この場合も、半導体装置１００がガード用配線１３０およびガード用配線１３２を有しない構成として、上層プレート電極１４０がガード用ビアを介して第２の配線１２６および第３の配線１２８に接続されるような構成とすることもできる。

１００ 半導体装置
１０１ 基板
１０２ 層間絶縁膜
１０３ 層間絶縁膜
１０４ エッチング阻止膜
１０５ 層間絶縁膜
１０６ バリア絶縁膜
１０７ 層間絶縁膜
１０８ 層間絶縁膜
１０９ エッチング阻止膜
１１０ 層間絶縁膜
１１８ エアギャップ
１２０ 第１の配線
１２２ バリアメタル膜
１２４ 配線メタル膜
１２６ 第２の配線
１２８ 第３の配線
１３０ ガード用配線
１３２ ガード用配線
１３４ 下層プレート電極
１３６ ガード用ビア
１３８ ガード用ビア
１４０ 上層プレート電極
１５０ 電気ヒューズ
１５２ 被切断部
１６０ ガード部材

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板上に形成された層間絶縁膜と、
   前記層間絶縁膜中に形成された第１の配線により構成され、被切断部を有する電気ヒューズと、
   前記第１の配線と同層において、前記電気ヒューズの前記被切断部の両側方に、それぞれ、前記被切断部に沿って延在して形成された第２の配線および第３の配線と、
   を含み、
   前記被切断部と前記第２の配線との間、および前記被切断部と前記第３の配線との間には、それぞれ、前記被切断部に沿って延在して形成されたエアギャップが設けられた半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第１の配線と同層において、前記第１の配線の上層において、平面視で前記電気ヒューズの前記被切断部を覆うように形成された上層プレート電極を含むガード部材をさらに含む半導体装置。
3. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記ガード部材は、前記第１の配線と同層において、前記電気ヒューズの前記被切断部との間に前記第２の配線および前記第３の配線を挟んで、さらに外側にそれぞれ形成された第１のガード用配線および第２のガード用配線と、前記第１のガード用配線と前記上層プレート電極との間の層に設けられ、これらを接続する第１のガード用ビア、および前記第２のガード用配線と前記上層プレート電極との間の層に設けられ、これらを接続する第２のガード用ビアと、をさらに含む半導体装置。
4. 請求項３に記載の半導体装置において、
   前記ガード部材は、前記第１の配線の下層において、平面視で前記電気ヒューズの前記被切断部を覆うように形成された下層プレート電極と、前記第１のガード用配線と前記下層プレート電極との間の層に設けられ、これらを接続する第３のガード用ビア、および前記第２のガード用配線と前記下層プレート電極との間の層に設けられ、これらを接続する第４のガード用ビアと、をさらに含む半導体装置。
5. 請求項１から４いずれかに記載の半導体装置において、
   前記電気ヒューズの前記被切断部は、少なくとも前記第２の配線および前記第３の配線が設けられた領域において、前記第２の配線および前記第３の配線の配線幅以下の幅である半導体装置。
6. 請求項１から５いずれかに記載の半導体装置において、
   前記電気ヒューズの前記被切断部は、少なくとも前記第２の配線および前記第３の配線が設けられた領域において、前記第２の配線および前記第３の配線よりも幅が狭い半導体装置。
7. 請求項１から６いずれかに記載の半導体装置において、
   前記電気ヒューズの前記被切断部は、前記第１の配線の他の領域よりも、幅が狭く形成された半導体装置。
8. 請求項１から７いずれかに記載の半導体装置において、
   前記第１の配線の前記被切断部と、前記第２の配線および前記第３の配線との間隔は、当該半導体装置の配線間隔の最小寸法である半導体装置。
9. 請求項１から８いずれかに記載の半導体装置において、
   前記第１の配線の前記被切断部は、その下層に形成された絶縁膜に接して形成された半導体装置。
10. 請求項１から９いずれかに記載の半導体装置において、
    前記第１の配線、前記第２の配線、および前記第３の配線は、銅を主成分として含む銅含有金属膜により構成された半導体装置。
11. 請求項１から１０いずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
    前記電気ヒューズに電流を流して前記電気ヒューズの前記被切断部を切断する工程を含む半導体装置の製造方法。
12. 請求項１から１０いずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、
    前記基板上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１の層間絶縁膜に配線溝を形成し、当該配線溝内にメタル材料を埋め込み、前記配線溝外部に露出した前記メタル材料を除去することにより、前記第１の配線、前記第２の配線、および前記第３の配線を形成する工程と、
    前記第１の層間絶縁膜をエッチングにより除去して、前記第１の配線と前記第２の配線との間、および前記第１の配線と前記第３の配線との間に空間を形成する工程と、
    前記第１の層間絶縁膜を除去した後に、前記基板上に第２の層間絶縁膜を、前記第１の配線と前記第２の配線との間、および前記第１の配線と前記第３の配線との間に前記第２の層間絶縁膜が埋め込まれない条件で形成して、前記エアギャップを形成する工程と、
    を含む半導体装置の製造方法。

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