JP2012147009A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2012147009A
JP2012147009A JP2012072740A JP2012072740A JP2012147009A JP 2012147009 A JP2012147009 A JP 2012147009A JP 2012072740 A JP2012072740 A JP 2012072740A JP 2012072740 A JP2012072740 A JP 2012072740A JP 2012147009 A JP2012147009 A JP 2012147009A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuse
wiring
semiconductor device
layer
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012072740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5492929B2 (en
Inventor
Takahiro Uchida
孝裕 内田
Shigeki Obayashi
茂樹 大林
Toshiaki Yonezu
俊明 米津
Takeshi Iwamoto
猛 岩本
Kazufumi Kono
和史 河野
Masashi Arakawa
政司 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2012072740A priority Critical patent/JP5492929B2/en
Publication of JP2012147009A publication Critical patent/JP2012147009A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5492929B2 publication Critical patent/JP5492929B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability of a semiconductor device with a fuse.SOLUTION: A semiconductor device is composed of an electric-fusion relief fuse 4a and a testing fuse 4b provided on a layer M4 among layers M1-M6 forming a multilayer wiring formed on a main surface of a semiconductor substrate 11, a pair of conductor plates 10a provided on the layers M2 and M6 near the fuse 4a, and a pair of conductor plates 10b provided on the layers M3 and M5 near the fuse 4b. The distance between the fuse 4b and the conductor plate 10b is shorter than the distance between the fuse 4a and the conductor plate 10a.

Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、電気溶断型によって切断可能なヒューズを備えた半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technology that is effective when applied to a semiconductor device including a fuse that can be cut by an electric fusing type.

DRAM(Dynamic Random Access Memory)や電気的書き込みおよび消去が可能な不揮発性メモリ(EEPROM:Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等のメモリLSIは、製造工程で生じた欠陥(不良)を救済するための冗長機能を備えることによって、半導体装置の信頼性および製造歩留りの向上を図っている。これは、半導体装置内にあらかじめ欠陥救済用のメモリセル列やメモリセル行(冗長回路)を用意しておき、メモリアレイ内に欠陥メモリセル列が生じた場合には、かかる欠陥メモリセルに入るアドレス信号を、欠陥救済用のメモリセル列に入力することによって所望のメモリ動作を行わせるという欠陥救済機能である。   Memory LSIs such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and non-volatile memory (EEPROM) that can be electrically written and erased are redundant to remedy defects (defects) that occur in the manufacturing process. By providing the function, the reliability and the manufacturing yield of the semiconductor device are improved. This is because a memory cell column and a memory cell row (redundant circuit) for defect relief are prepared in advance in a semiconductor device, and when a defective memory cell column is generated in the memory array, the defective memory cell is entered. This is a defect relief function in which a desired memory operation is performed by inputting an address signal to a memory cell column for defect relief.

例えば、欠陥メモリセルを欠陥救済用メモリセルによって置き換える場合、その欠陥メモリセルを特定するアドレス(欠陥アドレス)を記憶しておく必要がある。このような欠陥アドレスは、ヒューズ(FUSE)と呼ばれる素子によって、そのヒューズの切断/非切断に応じた情報を記憶させるのが一般的である。すなわち、欠陥メモリセルと欠陥救済用のメモリセルとの切り換えは、アドレス切り換え回路に接続されたヒューズを切断することによって行なわれる。なお、ヒューズには種々のものあるが、電流/電圧で切断可能なヒューズを電気溶断型ヒューズという。   For example, when a defective memory cell is replaced with a defect relief memory cell, it is necessary to store an address (defective address) for specifying the defective memory cell. In general, such a defect address is stored by a device called a fuse (FUSE) in accordance with whether the fuse is cut or not. That is, switching between a defective memory cell and a memory cell for defect relief is performed by cutting a fuse connected to the address switching circuit. Although there are various types of fuses, a fuse that can be cut by current / voltage is referred to as an electrically blown fuse.

特開2005−39220号公報(特許文献1)および特開2005−57186号公報(特許文献2)には、半導体基板上に搭載されるヒューズをより小さい電流または電圧により切断するための技術が開示されている。特許文献1では、ヒューズを構成する導電体が複数回折り返す構造が示されている。また、特許文献2では、ヒューズを導電板によって囲む構造が示されている。これらの構造はいずれも、ヒューズに電流を流したときにヒューズに発生する熱を蓄積させることによって、ヒューズの切断を容易とするものである。   Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-39220 (Patent Document 1) and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-57186 (Patent Document 2) disclose a technique for cutting a fuse mounted on a semiconductor substrate with a smaller current or voltage. Has been. Patent Document 1 shows a structure in which a plurality of conductors constituting a fuse are folded back. Patent Document 2 shows a structure in which a fuse is surrounded by a conductive plate. All of these structures facilitate cutting the fuse by accumulating heat generated in the fuse when a current is passed through the fuse.

特開2005−39220号公報JP-A-2005-39220 特開2005−57186号公報JP 2005-57186 A

本発明者らは、半導体基板の主面上に形成された複数の配線層(多層配線)のうちのある層に配置される電気溶断型(電気切断型)のヒューズ(FUSE)について検討を行っている。この電気溶断型ヒューズは、その切断/非切断に応じて1ビットの情報を記憶し、記憶されたデータを用いてメモリセルなどの欠陥救済に用いられるものである。   The present inventors have studied an electric fusing type (electric cutting type) fuse (FUSE) disposed in a layer among a plurality of wiring layers (multilayer wiring) formed on the main surface of the semiconductor substrate. ing. This electric fusing type fuse stores 1-bit information in accordance with cutting / non-cutting, and is used for repairing defects such as memory cells using the stored data.

この電気溶断型ヒューズ(以下、単に「ヒューズ」という)は、ヒューズを構成する配線(ヒューズ配線)に電流を流し、配線温度を上昇させることで、その配線を切断(溶断)するものであり、このため切断の可否はヒューズ自身の抵抗に大きく影響を受ける。すなわち、製造ばらつきによって実際のヒューズ形状(最小寸法)がばらついて抵抗が増加した場合、ヒューズが所定の切断条件(電流/電圧)で切断不可能となる。したがって、ヒューズが所定の切断条件で切断しにくくなった場合や切断不可能の場合、ヒューズは欠陥救済としての役割を果たすことができない不具合が生じる。   This electric fusing type fuse (hereinafter, simply referred to as “fuse”) cuts (cuts) the wiring by passing a current through the wiring (fuse wiring) constituting the fuse and raising the wiring temperature. For this reason, the possibility of cutting is greatly affected by the resistance of the fuse itself. That is, when the actual fuse shape (minimum dimension) varies due to manufacturing variations and the resistance increases, the fuse cannot be cut under a predetermined cutting condition (current / voltage). Therefore, when the fuse becomes difficult to cut under a predetermined cutting condition or cannot be cut, there is a problem that the fuse cannot play a role of defect relief.

そこで、欠陥メモリセルの欠陥救済として設計通りのヒューズが形成されているか否かを判断するために、形成後にヒューズに電流を流して抵抗値測定などのスクリーニング試験を行っている。ここで、スクリーニング試験の対象となるヒューズ(以下、「試験用ヒューズ」という)の平面形状は、実際の欠陥救済用ヒューズ(以下、「救済用ヒューズ」という)の平面形状と異なる形状とし、試験用ヒューズが切断しないようにしている。例えば、救済用ヒューズおよび試験用ヒューズの平面形状を直線形状とした場合、その長さを同一とし、救済用ヒューズの幅を0.12μm程度、試験用ヒューズの幅を3μm程度と異なる形状としている。しかしながら、平面形状が異なるため抵抗値測定などの正確なスクリーニング試験を行うことができなかった。   Therefore, in order to determine whether or not a designed fuse is formed as a defect relief for a defective memory cell, a screening test such as resistance measurement is performed by passing a current through the fuse after the formation. Here, the planar shape of the fuse to be subjected to the screening test (hereinafter referred to as “test fuse”) is different from the actual planar shape of the defect repair fuse (hereinafter referred to as “rescue fuse”). The fuse is not cut. For example, when the planar shape of the relief fuse and the test fuse is a straight shape, the length is the same, the relief fuse width is different from about 0.12 μm, and the test fuse width is different from about 3 μm. . However, since the planar shapes are different, an accurate screening test such as resistance measurement cannot be performed.

また、救済用ヒューズと試験用ヒューズの平面形状を同一にした場合、その製造ばらつきによって抵抗がばらついてしまうため、所定の切断条件で試験を行うことができず、また所定の切断条件で試験を行っても試験用ヒューズを切断してしまうことがある。   In addition, if the relief fuse and the test fuse have the same planar shape, the resistance varies due to manufacturing variations, so the test cannot be performed under a predetermined cutting condition, and the test is performed under the predetermined cutting condition. Doing so may break the test fuse.

本発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上することのできる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor device.

また、本発明の他の目的は、ヒューズが、製造ばらつきの影響を受け難くすることのできる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique in which a fuse can be hardly affected by manufacturing variations.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明による半導体装置は、半導体基板の主面上に形成にされた多層配線のうちの中間層に設けられた電気溶断型の第1ヒューズおよび第2ヒューズと、前記第1ヒューズの近傍に設けられた第1導電板と、前記第2ヒューズの近傍に設けられた第2導電板とを有し、前記第2ヒューズと前記第2導電板との間が、前記第1ヒューズと前記第1導電板との間より近いものである。   The semiconductor device according to the present invention is provided in the vicinity of the first fuse and the electrofused first fuse and the second fuse provided in the intermediate layer of the multilayer wiring formed on the main surface of the semiconductor substrate. A first conductive plate and a second conductive plate provided in the vicinity of the second fuse, and the gap between the second fuse and the second conductive plate is between the first fuse and the first conductive plate. It is closer to the conductive plate.

また、本発明による前記半導体装置の製造方法は、前記第2ヒューズに所定の電流/電圧を印加して前記第2ヒューズの抵抗値を測定することによって、前記第2ヒューズの抵抗値を前記第1ヒューズの抵抗値と同定するものである。   In the method of manufacturing the semiconductor device according to the present invention, the resistance value of the second fuse is measured by applying a predetermined current / voltage to the second fuse and measuring the resistance value of the second fuse. This is identified as the resistance value of one fuse.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

本発明の半導体装置の製造技術によれば、ヒューズがメモリセルなどの欠陥救済としての信頼性を向上することができる技術を提供することにある。   According to the manufacturing technique of a semiconductor device of the present invention, it is an object to provide a technique in which a fuse can improve reliability as a defect relief for a memory cell or the like.

本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 図1における半導体装置の要部を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a main part of the semiconductor device in FIG. 1. 図1におけるヒューズマクロの1ビット分の等価回路を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an equivalent circuit for one bit of the fuse macro in FIG. 1. 図3におけるヒューズを切断するためのフロー図である。FIG. 4 is a flowchart for cutting the fuse in FIG. 3. 本発明の実施の形態1におけるヒューズの平面図である。It is a top view of the fuse in Embodiment 1 of this invention. 図5におけるX−X線の断面図である。It is sectional drawing of the XX line in FIG. 本発明の実施の形態2におけるヒューズの平面図である。It is a top view of the fuse in Embodiment 2 of this invention. 図7におけるX−X線の断面図である。It is sectional drawing of the XX line in FIG. 本発明の実施の形態3におけるヒューズの平面図である。It is a top view of the fuse in Embodiment 3 of this invention. 図9におけるX−X線の断面図である。It is sectional drawing of the XX line in FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1にかかる半導体装置は、半導体基板の主面上に形成された複数の配線層(多層配線)のうちの中間層に配置される電気溶断型(電気切断型)のヒューズ(FUSE)を備えている。この電気溶断型のヒューズ(以下、単に「ヒューズ」という)は、その切断(溶断)/非切断(非溶断)に応じて1ビットの情報を記憶し、記憶されたデータを用いてメモリセルなどの欠陥救済に用いられるものである。本実施の形態1にかかる半導体装置は、複数のヒューズが集まってヒューズマクロが構成され、また、その周辺にはメモリセルが複数個集まって例えばマトリクス状に配置されたメモリアレイを含むメモリマクロが構成されているものである。
(Embodiment 1)
The semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is an electric fusing type (electric cutting type) fuse arranged in an intermediate layer of a plurality of wiring layers (multilayer wiring) formed on a main surface of a semiconductor substrate. (FUSE). This electric fusing type fuse (hereinafter simply referred to as “fuse”) stores 1-bit information according to its cutting (blowing) / non-cutting (non-blowing), and using the stored data, a memory cell, etc. It is used for defect repair. In the semiconductor device according to the first embodiment, a fuse macro is configured by gathering a plurality of fuses, and a memory macro including a memory array in which a plurality of memory cells are gathered and arranged in a matrix, for example. It is configured.

図1は、本実施の形態1にかかる半導体装置の構成を示すものである。欠陥救済用のメモリセル列やメモリセル行(行と列のアレイ)からなる冗長回路部を構成するヒューズマクロ1は、種々のメモリマクロ2、3などにより共有されている。このため、救済のためのアドレス情報などは、ヒューズマクロ1によって、各メモリマクロ2、3などに供給されるようになっている。なお、メモリマクロ2、3はメモリアレイを含んで構成されており、例えば、メモリマクロ2はDRAM(Dynamic Random Access Memory)などから構成されており、メモリマクロ3はSRAM(Static Random Access Memory)などから構成されている。   FIG. 1 shows the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. A fuse macro 1 constituting a redundant circuit portion composed of memory cell columns for repairing defects and memory cell rows (arrays of rows and columns) is shared by various memory macros 2 and 3. For this reason, address information for relief and the like is supplied to each of the memory macros 2 and 3 by the fuse macro 1. The memory macros 2 and 3 include a memory array. For example, the memory macro 2 includes a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and the memory macro 3 includes an SRAM (Static Random Access Memory). It is composed of

図2は、ヒューズマクロ1のヒューズ4の領域を示すものである。1ビットを構成するヒューズ4と、その判定回路5が複数個並んで配置されている。それらヒューズ4および判定回路5の周辺領域には、バッファー記憶回路6が配置されており、メモリマクロ2、3などとのデータ処理速度を調整するものである。このヒューズ4が、切断あるいは非切断しているかによって、1ビットの情報を記憶し、記憶されたメモリアレイのメモリセルのアドレスなどのデータを用いて欠陥メモリセルの欠陥救済を行う。   FIG. 2 shows the area of the fuse 4 of the fuse macro 1. A plurality of fuses 4 constituting one bit and a plurality of determination circuits 5 are arranged side by side. A buffer storage circuit 6 is arranged in the peripheral area of the fuse 4 and the determination circuit 5 to adjust the data processing speed with the memory macros 2 and 3. Depending on whether the fuse 4 is cut or not cut, 1-bit information is stored, and defective memory cells are repaired using data such as memory cell addresses stored in the memory array.

図3は、ヒューズマクロ1の1ビット分の等価回路を示すものである。ヒューズ4を切断するための電界効果型トランジスタQのドレイン(D)側には、ヒューズ4および判定回路5が接続されている。電界効果型トランジスタQのゲート(G)側には、シフタ回路6を介してAND回路7が接続されている。このAND回路7は、切断用データ(救済データなど)、切断ビット確定用データおよび切断用信号によって論理演算し、これらすべての入力が例えば「H」であれば、電界効果型トランジスタQのゲート(G)にヒューズ4を切断するための信号を出力するものである。   FIG. 3 shows an equivalent circuit for one bit of the fuse macro 1. The fuse 4 and the determination circuit 5 are connected to the drain (D) side of the field effect transistor Q for cutting the fuse 4. An AND circuit 7 is connected to the gate (G) side of the field effect transistor Q via a shifter circuit 6. The AND circuit 7 performs a logical operation based on the cutting data (relief data, etc.), the cutting bit determination data, and the cutting signal. If all these inputs are “H”, for example, the gate ( G) outputs a signal for cutting the fuse 4.

本実施の形態1では、切断用データは、フリップフロップ回路8aに格納されている切断情報であり、「H」あるいは「L」としている。また、切断ビット確定用データは、フリップフロップ回路8bに格納されている切断対象の情報であり、切断対象にのみ「H」としている。さらに、切断用信号は、すべてのヒューズ4に対して「H」としている。これによりAND回路7への入力がすべて「H」となったときに、電界効果型トランジスタQはオン状態となって、ヒューズ4に電流が流れて、ヒューズ4が切断される。なお、本実施の形態1では、ヒューズ4を切断可能な最小電流は20mA程度となるように、そのヒューズ4の形状などが調整されている。   In the first embodiment, the cutting data is cutting information stored in the flip-flop circuit 8a, and is “H” or “L”. Further, the cutting bit determination data is information on a cutting target stored in the flip-flop circuit 8b, and is set to “H” only for the cutting target. Further, the cutting signal is set to “H” for all the fuses 4. As a result, when all the inputs to the AND circuit 7 become “H”, the field effect transistor Q is turned on, a current flows through the fuse 4, and the fuse 4 is cut. In the first embodiment, the shape and the like of the fuse 4 are adjusted so that the minimum current that can cut the fuse 4 is about 20 mA.

図4は、ヒューズ4を切断するときのフロー図を示すものである。まず、図3に示したフリップフロップ回路8aのデータの有無を確認し、あるヒューズ4(以下、「対象ヒューズ」という)に対して切断を行うか確定する。次いで、対象ヒューズが良品/欠陥品であるか否かの判定を行う。ここで、対象ヒューズが良品/欠陥品であるかは、事前に行われたスクリーニング試験の結果から把握されている。   FIG. 4 shows a flow chart when the fuse 4 is cut. First, the presence / absence of data in the flip-flop circuit 8a shown in FIG. 3 is confirmed, and it is determined whether or not a certain fuse 4 (hereinafter referred to as “target fuse”) is to be cut. Next, it is determined whether or not the target fuse is a non-defective product / defective product. Here, whether or not the target fuse is a non-defective product / defective product is grasped from the result of a screening test performed in advance.

次いで、対象ヒューズが良品であった場合、フリップフロップ回路8bに切断情報を格納する。これにより、前述したAND回路7への入力がすべて「H」となり、電界効果型トランジスタQはオン状態となって、対象ヒューズに電流が流れて、対象ヒューズを切断する。その後、救済されたメモリセルの動作試験を行う。   Next, when the target fuse is a non-defective product, the cutting information is stored in the flip-flop circuit 8b. Thereby, all the inputs to the AND circuit 7 described above become “H”, the field effect transistor Q is turned on, a current flows through the target fuse, and the target fuse is cut. Thereafter, an operation test of the repaired memory cell is performed.

図5および図6は、それぞれ本実施の形態1におけるヒューズ4の平面形状および断面形状を示すものである。なお、図2に示したヒューズマクロ1の要部が拡大されて図5に示されている。   5 and 6 show a planar shape and a cross-sectional shape of the fuse 4 in the first embodiment, respectively. 2 is an enlarged view of the main part of the fuse macro 1 shown in FIG.

図5および図6に示すように、このヒューズ4は、第1のヒューズ4aおよび第2のヒューズ4bを有しているが、共に所定の電圧によって電流が流れて切断する電気溶断型であるが、それぞれの役割は異なるものである。   As shown in FIGS. 5 and 6, this fuse 4 has a first fuse 4a and a second fuse 4b, both of which are of an electric fusing type in which a current flows by a predetermined voltage and is cut. Each role is different.

本実施の形態1に係る半導体装置は、半導体基板11と、半導体基板11の主面上に形成にされた層M1〜M6からなる多層配線と、多層配線のうちの中間層の層M4に設けられ、電気溶断型のヒューズ4aと、層M4と同層に設けられ、ヒューズ4aと同一形状の電気溶断型のヒューズ4bと、切断時にヒューズ4aが飛散するのを防止する導電板10aと、切断時にヒューズ4bが飛散するのを防止する導電板10bとを有している。このようにヒューズ4aおよびヒューズ4bの近傍には、切断したときに周辺が汚染されるのを防止するシールドとして導電板10aおよび導電板10bが設けられている。なお、図5には、層M4に設けられたヒューズ4aおよびヒューズ4bが示されているが、層M6(あるいは層M2)に設けられている導電板10aおよび層M5(あるいは層M3)に設けられている導電板10bも併せて示されている。   The semiconductor device according to the first embodiment is provided on a semiconductor substrate 11, a multilayer wiring composed of layers M1 to M6 formed on the main surface of the semiconductor substrate 11, and an intermediate layer M4 of the multilayer wiring. An electric fusing type fuse 4a, an electric fusing type fuse 4b provided in the same layer as the layer M4 and having the same shape as the fuse 4a, and a conductive plate 10a for preventing the fuse 4a from being scattered at the time of cutting; And a conductive plate 10b for preventing the fuse 4b from scattering at times. As described above, the conductive plate 10a and the conductive plate 10b are provided in the vicinity of the fuse 4a and the fuse 4b as shields for preventing the surroundings from being contaminated when cut. 5 shows the fuse 4a and the fuse 4b provided in the layer M4, but the conductive plate 10a and the layer M5 (or layer M3) provided in the layer M6 (or layer M2) are provided. A conductive plate 10b is also shown.

ヒューズ4は、幅a、長さb、厚さcの導電体からなり、その平面形状が図5に示すように、一方向(長さbの方向)に延びた形状(直線形状)である。例えば、幅aが0.12μm程度、長さbが8〜10μm程度、厚さcが140〜180μm程度である。このヒューズ4は、一方がVDD電源側の電極9aと、他方がVSS電源側の電極9bと電気的に接続されており、電極9aと電極9bとの間の所定の電圧によってヒューズ4に電流が流れる。なお、ヒューズ4の幅aは、切断を容易にするため最小加工寸法から決定され、フューズ4の直前までは可能な限り幅広となっている。   The fuse 4 is made of a conductor having a width a, a length b, and a thickness c, and its planar shape is a shape (linear shape) extending in one direction (the direction of the length b) as shown in FIG. . For example, the width a is about 0.12 μm, the length b is about 8 to 10 μm, and the thickness c is about 140 to 180 μm. One of the fuses 4 is electrically connected to an electrode 9a on the VDD power supply side and the other is electrically connected to an electrode 9b on the VSS power supply side, and current is supplied to the fuse 4 by a predetermined voltage between the electrodes 9a and 9b. Flowing. Note that the width a of the fuse 4 is determined from the minimum processing size in order to facilitate cutting, and is as wide as possible until just before the fuse 4.

図6に示すように、ヒューズ4aおよびヒューズ4bは、半導体基板11の主面上に形成された例えば6層からなる多層配線の中間層である層M4に設けられている。この半導体基板11は、例えばp型の単結晶シリコン基板からなり、その主面にはヒューズ4を切断するための電界効果型トランジスタQが形成されている。この電界効果型トランジスタQは、例えばMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)であり、導電性を有する多結晶シリコンからなるゲート電極12、その両側に自己整合的に形成されたn型の半導体領域からなるソース/ドレイン13およびゲート電極12下のゲート絶縁膜14を有している。   As shown in FIG. 6, the fuse 4 a and the fuse 4 b are provided in a layer M <b> 4 that is an intermediate layer of, for example, six layers of multilayer wiring formed on the main surface of the semiconductor substrate 11. The semiconductor substrate 11 is made of, for example, a p-type single crystal silicon substrate, and a field effect transistor Q for cutting the fuse 4 is formed on the main surface thereof. The field effect transistor Q is, for example, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), and includes a gate electrode 12 made of conductive polycrystalline silicon, and n-type semiconductor regions formed on both sides in a self-aligning manner. A source / drain 13 and a gate insulating film 14 under the gate electrode 12.

この電界効果型トランジスタQの上部には、例えば6つの層M1〜M6からなる多層配線が形成されており、各層を絶縁分離する層間絶縁膜に配線15a〜15fが設けられている。これら配線15a〜15fは、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法によって形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。この層M1の配線15aと電界効果型トランジスタQのソース/ドレイン13とはコンタクト16を介して電気的に接続されており、配線15a〜15fが互いにビア17a〜17eを介して電気的に接続されている。このようにヒューズ4aおよびヒューズ4bの近傍に配置されるビア17b〜17eは、ヒューズ4aおよびヒューズ4bが切断したときに周辺が汚染されるのを防止するシールドとしての役割も果たしている。   On top of this field effect transistor Q, for example, a multilayer wiring composed of six layers M1 to M6 is formed, and wirings 15a to 15f are provided in interlayer insulating films that insulate and isolate each layer. The wirings 15a to 15f are formed by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and have copper (Cu) as a main component. The wiring 15a of the layer M1 and the source / drain 13 of the field effect transistor Q are electrically connected via a contact 16, and the wirings 15a to 15f are electrically connected to each other via vias 17a to 17e. ing. As described above, the vias 17b to 17e arranged in the vicinity of the fuse 4a and the fuse 4b also serve as a shield for preventing the surroundings from being contaminated when the fuse 4a and the fuse 4b are cut.

このような電界効果型トランジスタQおよびの上部の多層配線は、周知の技術によって形成することができる。例えば、電界効果型トランジスタQを形成後、層間絶縁膜を堆積して凹凸段差を平坦化し、ソース/ドレイン13上およびゲート電極12上に接続孔を形成してから導電膜の埋込みを行い、コンタクト16を形成した後、1層目の層M1の配線15a形成のための成膜および加工を行う。次に、配線15a上に層間絶縁膜を堆積して平坦化した後、2層目の層M2の配線15bとの接続孔および配線15bの配線溝を形成して、接続孔および配線溝に導電膜の埋込みを行い、ビア17aおよび配線15bを形成する。この際、CMP法が用いられる。3層以上の層M3〜M6は、このサイクルを繰り返した後、パッシベーション膜を堆積し、外部電極が形成される。   Such a field effect transistor Q and the multilayer wiring above it can be formed by a known technique. For example, after forming the field effect transistor Q, an interlayer insulating film is deposited to flatten the uneven step, and a connection hole is formed on the source / drain 13 and the gate electrode 12, and then the conductive film is buried, and the contact is formed. After forming 16, film formation and processing for forming the wiring 15a of the first layer M1 are performed. Next, after an interlayer insulating film is deposited and planarized on the wiring 15a, a connection hole with the wiring 15b of the second layer M2 and a wiring groove of the wiring 15b are formed, and the connection hole and the wiring groove are electrically conductive. The film is embedded to form vias 17a and wirings 15b. At this time, a CMP method is used. For the three or more layers M3 to M6, after repeating this cycle, a passivation film is deposited and an external electrode is formed.

多層配線の層M1〜M6のうち層M4には、配線15dと共にヒューズ4aおよびヒューズ4bが設けられており、このヒューズ4aおよびヒューズ4bもCMP法を用いて配線15dと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。このためヒューズ4aおよびヒューズ4bは配線(ヒューズ配線)から構成されるともいえる。電気溶断型ヒューズとして、例えばポリシリコンからなるものがある。しかしながら、ヒューズ配線の幅を狭くして切断し易くするためには、より微細化が可能な銅からなるものがより適している。   Of the layers M1 to M6 of the multilayer wiring, the fuse 4a and the fuse 4b are provided together with the wiring 15d in the layer M4. The fuse 4a and the fuse 4b are also formed at the same time as the wiring 15d by using the CMP method. ) As a main component. Therefore, it can be said that the fuse 4a and the fuse 4b are composed of wiring (fuse wiring). An example of an electrically blown fuse is made of polysilicon, for example. However, in order to narrow the width of the fuse wiring so that it can be easily cut, one made of copper that can be further miniaturized is more suitable.

また、層M2には、配線15bと共に導電板10aが設けられており、導電板10aもCMP法を用いて配線15bと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。また、層M6には、配線15fと共に導電板10aが設けられており、導電板10aもCMP法を用いて配線15fと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。このため導電板10aは配線から構成されるともいえる。この層M2および層M6の一対の導電板10aは、ヒューズ4aの近傍であって、層M4の上層である層M6および下層である層M2に設けられ、ヒューズ4aが切断したときに飛散防止としての役割をするものである。   The layer M2 is provided with the conductive plate 10a together with the wiring 15b. The conductive plate 10a is also formed at the same time as the wiring 15b by using the CMP method, and has copper (Cu) as a main component. The layer M6 is provided with the conductive plate 10a together with the wiring 15f. The conductive plate 10a is also formed at the same time as the wiring 15f using the CMP method, and is mainly composed of copper (Cu). For this reason, it can be said that the conductive plate 10a is composed of wiring. The pair of conductive plates 10a of the layer M2 and the layer M6 is provided in the vicinity of the fuse 4a and in the upper layer M6 and the lower layer M2 of the layer M4, and prevents scattering when the fuse 4a is cut. It plays the role of

また、層M3には、配線15cと共に導電板10bが設けられており、導電板10bもCMP法を用いて配線15bと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。また、層M5には、配線15eと共に導電板10bが設けられており、導電板10bもCMP法を用いて配線15eと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。このため導電板10bは配線から構成されるともいえる。この層M3および層M5の一対の導電板10bは、ヒューズ4bの近傍であって、層M4の上層である層M5および下層である層M3に設けられ、ヒューズ4bが切断したときに飛散防止としての役割をするものである。なお、後述するが、導電板10bは、ヒューズ4bに電流が流れて発熱した場合に、その熱を放散させるための放熱板としての役割もするものである。   The layer M3 is provided with the conductive plate 10b together with the wiring 15c. The conductive plate 10b is also formed at the same time as the wiring 15b by using the CMP method, and is mainly composed of copper (Cu). The layer M5 is provided with the conductive plate 10b together with the wiring 15e. The conductive plate 10b is also formed at the same time as the wiring 15e by using the CMP method, and is mainly composed of copper (Cu). Therefore, it can be said that the conductive plate 10b is composed of wiring. The pair of conductive plates 10b of the layer M3 and the layer M5 are provided in the vicinity of the fuse 4b and in the layer M5 that is the upper layer of the layer M4 and the layer M3 that is the lower layer, and are used to prevent scattering when the fuse 4b is cut. It plays the role of As will be described later, the conductive plate 10b also serves as a heat radiating plate for dissipating heat when a current flows through the fuse 4b to generate heat.

ところで、電界効果型トランジスタQ、多層配線、パッシベーション膜および外部電極などが形成された後、本実施の形態1では、欠陥メモリセルの欠陥救済用として設計通りのヒューズ4aが形成されているか否かを判断するために、ヒューズ4bに電流/電圧を印加して抵抗値(配線抵抗値)測定などのスクリーニング試験を行う。なお、スクリーニング試験において、ヒューズ4aに電流/電圧は印加しない。   By the way, after the field effect transistor Q, the multilayer wiring, the passivation film, the external electrode, and the like are formed, in the first embodiment, whether or not the designed fuse 4a is formed for defect relief of the defective memory cell. Therefore, a screening test such as resistance value (wiring resistance value) measurement is performed by applying a current / voltage to the fuse 4b. In the screening test, no current / voltage is applied to the fuse 4a.

中間層である層M4に設けられたヒューズ4のうちヒューズ4aは、欠陥救済用として用いるもの(救済用ヒューズ)であり、電気溶断型のヒューズである。このヒューズ4aは、例えばDRAMや電気的書き込みおよび消去が可能な不揮発性メモリなどのメモリLSIにおいて製造工程で生じた欠陥(不良)のメモリセルを救済するための冗長機能としての役割をするものである。例えば、欠陥メモリセルをスペアによって置き換える場合、その欠陥メモリセルを特定するアドレス(欠陥アドレス)を記憶しておく必要がある。このような欠陥アドレスは、ヒューズ4aによって、そのヒューズ4aの切断/非切断に応じた情報を記憶させる。すなわち、欠陥メモリセルと欠陥救済用のメモリセルとの切り換えは、アドレス切り換え回路に接続されたヒューズ4aを切断することによって行なうものである。このため切り替えをしなければならない状況の場合においては、所定の電流/電圧によってヒューズ4aが切断(溶断)されなければならず、ヒューズ4aの抵抗値が設計値通りとなるようにしなければならない。   Of the fuses 4 provided in the intermediate layer M4, the fuse 4a is used for defect repair (rescue fuse) and is an electrically blown fuse. The fuse 4a serves as a redundant function for relieving a defective (defective) memory cell generated in a manufacturing process in a memory LSI such as a DRAM or a nonvolatile memory capable of electrical writing and erasing. is there. For example, when a defective memory cell is replaced with a spare, it is necessary to store an address (defective address) for specifying the defective memory cell. Such a defect address is stored by the fuse 4a in accordance with the cutting / non-cutting of the fuse 4a. That is, switching between the defective memory cell and the memory cell for defect repair is performed by cutting the fuse 4a connected to the address switching circuit. For this reason, in a situation where switching is required, the fuse 4a must be cut (blown) by a predetermined current / voltage, and the resistance value of the fuse 4a must be as designed.

本実施の形態1では、スクリーニング試験でヒューズ4bの抵抗値を測定することによって、ヒューズ4bの抵抗値をヒューズ4aの抵抗値と同定する。さらに、この同定した抵抗値から、所定の電流/電圧では切断されないヒューズ4aを検出する。これによって、所定の電流/電圧をヒューズ4aに印加することなく、ヒューズ4aが欠陥救済用としての機能を有する素子か否か、すなわち良品か不良品か否かの判定を行うことができる。   In the first embodiment, the resistance value of the fuse 4b is identified as the resistance value of the fuse 4a by measuring the resistance value of the fuse 4b in the screening test. Further, the fuse 4a that is not cut at a predetermined current / voltage is detected from the identified resistance value. Thus, it is possible to determine whether or not the fuse 4a is an element having a function for defect repair, that is, whether it is a good product or a defective product, without applying a predetermined current / voltage to the fuse 4a.

製造ばらつきによってヒューズ4aの抵抗値が増加した場合、ヒューズが所定の切断条件(電流/電圧)で切断不可能となり、このような半導体装置は正常な機能を果たすことができなくなる。しかしながら、本実施の形態1では、スクリーニング試験によって不良品のヒューズ4aを判別して除去するので、良品として判別されたヒューズ4aを有する半導体装置を形成することができる。このため、半導体装置の信頼性および製造歩留まりを向上することができる。   When the resistance value of the fuse 4a increases due to manufacturing variations, the fuse cannot be cut under a predetermined cutting condition (current / voltage), and such a semiconductor device cannot perform a normal function. However, since the defective fuse 4a is determined and removed by the screening test in the first embodiment, a semiconductor device having the fuse 4a determined as a non-defective product can be formed. For this reason, the reliability and manufacturing yield of the semiconductor device can be improved.

一方、ヒューズ4のうちのヒューズ4bは、スクリーニング試験用として用いるもの(試験用ヒューズ)であり、ヒューズ4aと同一形状の電気溶断型のヒューズである。このヒューズ4bは、欠陥メモリセルの欠陥救済としてヒューズ4aが所定の切断条件で切断されるか否かを判断するための役割をするものである。具体的には、ヒューズ4bに対して所定の切断条件でスクリーニング試験を行い、測定したヒューズ4bの抵抗値をヒューズ4aの抵抗値と同定し、この抵抗値が所定の範囲内であれば、ヒューズ4aが所定の切断条件で切断されると判断する。   On the other hand, the fuse 4b of the fuses 4 is used for a screening test (testing fuse), and is an electrically blown fuse having the same shape as the fuse 4a. The fuse 4b serves to determine whether or not the fuse 4a is cut under a predetermined cutting condition as defect relief for the defective memory cell. Specifically, a screening test is performed on the fuse 4b under a predetermined cutting condition, the measured resistance value of the fuse 4b is identified as the resistance value of the fuse 4a, and if the resistance value is within a predetermined range, the fuse It is determined that 4a is cut under a predetermined cutting condition.

ところで、試験用ヒューズであるヒューズ4bは、救済用ヒューズであるヒューズ4aが切断される所定の切断条件でスクリーニング試験が行われても切断されることはない。すなわち、ヒューズ4aと同一の抵抗値とされるヒューズ4bに所定の切断条件でスクリーニング試験が行われてもヒューズ4bは切断されることはない。本実施の形態1では、図6に示すように、層M4に設けられているヒューズ4bの上層の層M5、下層の層M3に一対の導電板10bを設けている。このため所定の切断条件でヒューズ4bに電流/電圧が印加されてヒューズ4bが発熱した場合であっても、導電板10bが放熱板としてヒューズ4bが発熱した熱を放散し、ヒューズ4bを切断しにくくさせているものと考えられる。言い換えると、ヒューズ4bの近傍に導電板10bを設けることによって、ヒューズ4bからの熱が蓄積されにくくなり、ヒューズ4bを切断しにくくさせているものと考えられる。したがって、導電板10bは、前述したヒューズ4bが切断したときに飛散するのを防止する役割の他に、熱を放散する役割を有している。   By the way, the fuse 4b that is a test fuse is not cut even if a screening test is performed under a predetermined cutting condition in which the fuse 4a that is a relief fuse is cut. That is, even if a screening test is performed on the fuse 4b having the same resistance value as that of the fuse 4a under a predetermined cutting condition, the fuse 4b is not cut. In the first embodiment, as shown in FIG. 6, a pair of conductive plates 10b are provided in the upper layer M5 and the lower layer M3 of the fuse 4b provided in the layer M4. Therefore, even when a current / voltage is applied to the fuse 4b under a predetermined cutting condition and the fuse 4b generates heat, the conductive plate 10b serves as a heat dissipation plate to dissipate the heat generated by the fuse 4b, thereby cutting the fuse 4b. This is thought to be difficult. In other words, by providing the conductive plate 10b in the vicinity of the fuse 4b, it is considered that heat from the fuse 4b is not easily accumulated and the fuse 4b is difficult to cut. Therefore, the conductive plate 10b has a role of dissipating heat in addition to preventing the above-described fuse 4b from being scattered when the fuse 4b is cut.

一方、層M4に設けられているヒューズ4aの上層M6、下層M2に一対の導電板10aを設けている。しかしながら、導電板10aは、熱を放散することよりもヒューズ4aが切断したときの飛散防止の役割が大きいものと考えられる。   On the other hand, a pair of conductive plates 10a are provided in the upper layer M6 and the lower layer M2 of the fuse 4a provided in the layer M4. However, the conductive plate 10a is considered to play a greater role in preventing scattering when the fuse 4a is cut than by dissipating heat.

図5および図6に示したように、導電板10aおよび導電板10bの形状は同一であるが、それらが設けられる層が異なる。すなわち、ヒューズ4bと導電板10bとの間(距離y2)が、ヒューズ4aと導電板10aとの間(距離y1)より近い。例えば、距離y1は600μm程度であり、距離y2は200μm程度である。   As shown in FIGS. 5 and 6, the shapes of the conductive plate 10a and the conductive plate 10b are the same, but the layers on which they are provided are different. That is, the distance between the fuse 4b and the conductive plate 10b (distance y2) is closer than the distance between the fuse 4a and the conductive plate 10a (distance y1). For example, the distance y1 is about 600 μm, and the distance y2 is about 200 μm.

この導電板10bによって、ヒューズ4bに電流/電圧を印加したときにヒューズ4bに発生する熱を蓄積させる影響は少なく、ヒューズ4bの切断が容易となるものではなく、反対に切断がされにくくなる。   Due to this conductive plate 10b, there is little effect of accumulating heat generated in the fuse 4b when a current / voltage is applied to the fuse 4b, and the fuse 4b is not easily cut, but is unlikely to be cut.

したがって、救済用ヒューズであるヒューズ4aとは同形状でありながら、切断不可能な試験用ヒューズであるヒューズ4bを配置することによって、所定の切断条件時のヒューズ4aを流れる電流を測定でき、スクリーニング試験時に判明した切断不可能な抵抗値をもつヒューズ4aを含むメモリマクロを検出することができる。また、この結果をフィードバックすることでスクリーニング試験時間を短縮することができる。   Therefore, by arranging the fuse 4b, which is the same shape as the relief fuse 4a, but cannot be cut, the current flowing through the fuse 4a under a predetermined cutting condition can be measured and screened. It is possible to detect a memory macro including the fuse 4a having an unbreakable resistance value that was found during the test. Further, the screening test time can be shortened by feeding back the result.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、多層配線のうちの中間層において、第1のヒューズ(救済用ヒューズ)と最も近傍の配線との間と、第2のヒューズ(試験用ヒューズ)と最も近傍の配線との間とが等しい場合について説明した。本実施の形態2では、第1のヒューズと最も近傍の配線との間が、第2のヒューズと最も近傍の配線との間より近い場合について説明する。なお、その他は、前記実施の形態1と同様であるので説明は省略する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, in the intermediate layer of the multilayer wiring, between the first fuse (rescue fuse) and the nearest wiring, the second fuse (test fuse) and the nearest wiring An explanation has been given of the case where the interval is equal. In the second embodiment, a case where the distance between the first fuse and the nearest wiring is closer than between the second fuse and the nearest wiring will be described. The rest is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図7および図8は、それぞれ本実施の形態2におけるヒューズ4の平面形状および断面形状を示すものである。なお、図2に示したヒューズマクロ1の要部が拡大されて図7に示されている。   7 and 8 show a planar shape and a cross-sectional shape of the fuse 4 in the second embodiment, respectively. Note that the main part of the fuse macro 1 shown in FIG. 2 is enlarged and shown in FIG.

図7および図8に示すように、このヒューズ4は、第1のヒューズ4aおよび第2のヒューズ4bを有しているが、共に所定の電圧によって電流が流れて切断する電気溶断型である。   As shown in FIGS. 7 and 8, the fuse 4 has a first fuse 4a and a second fuse 4b, both of which are of an electric fusing type in which a current flows by a predetermined voltage and is cut.

本実施の形態2に係る半導体装置は、半導体基板11と、半導体基板11の主面上に形成にされた層M1〜M6からなる多層配線と、多層配線のうちの中間層の層M4に設けられ、電気溶断型のヒューズ4aと、層M4と同層に設けられ、ヒューズ4aと同一形状の電気溶断型のヒューズ4bと、切断時にヒューズ4aが飛散するのを防止する導電板10aと、切断時にヒューズ4bが飛散するのを防止する導電板10bとを有している。さらに、層M4に設けられ、ヒューズ4aに最も近傍の配線15eと、層M4に設けられ、ヒューズ4bに最も近傍の配線20とを有している。このようにヒューズ4aおよびヒューズ4bの近傍には、切断したときに周辺が汚染されるのを防止するシールドとして導電板10aおよび導電板10bが設けられている。なお、図7には、層M4に設けられたヒューズ4aおよびヒューズ4bが示されているが、層M6(あるいは層M2)に設けられている導電板10aおよび層M5(あるいは層M3)に設けられている導電板10bも併せて示されている。   The semiconductor device according to the second embodiment is provided in a semiconductor substrate 11, a multilayer wiring composed of layers M1 to M6 formed on the main surface of the semiconductor substrate 11, and an intermediate layer M4 of the multilayer wiring. An electric fusing type fuse 4a, an electric fusing type fuse 4b provided in the same layer as the layer M4 and having the same shape as the fuse 4a, and a conductive plate 10a for preventing the fuse 4a from being scattered at the time of cutting; And a conductive plate 10b for preventing the fuse 4b from scattering at times. Furthermore, the wiring line 15e closest to the fuse 4a is provided in the layer M4, and the wiring line 20e closest to the fuse 4b is provided in the layer M4. As described above, the conductive plate 10a and the conductive plate 10b are provided in the vicinity of the fuse 4a and the fuse 4b as shields for preventing the surroundings from being contaminated when cut. FIG. 7 shows the fuse 4a and the fuse 4b provided in the layer M4, but they are provided in the conductive plate 10a and the layer M5 (or layer M3) provided in the layer M6 (or layer M2). A conductive plate 10b is also shown.

図8に示すように、ヒューズ4bと配線20との間(距離x2)が、ヒューズ4aと配線20との間(距離x1)より近い。例えば、距離x1は2μm程度であり、距離x2は0.4μm程度である。後述するが、ヒューズ4bの近傍に配線20を設けることによって、ヒューズ4aの製造ばらつきを防止することができる。   As shown in FIG. 8, the distance between the fuse 4b and the wiring 20 (distance x2) is closer than the distance between the fuse 4a and the wiring 20 (distance x1). For example, the distance x1 is about 2 μm, and the distance x2 is about 0.4 μm. As will be described later, the manufacturing variation of the fuse 4a can be prevented by providing the wiring 20 in the vicinity of the fuse 4b.

ヒューズ4は、幅a、長さb、厚さcの導電体からなり、図7に示すように、その平面形状が一方向(長さbの方向)に延びた形状(直線形状)である。例えば、幅aが0.12μm程度、長さbが10μm程度、厚さcが140〜180μm程度である。このヒューズ4は、一方がVDD電源側の電極9aと、他方がVSS電源側の電極9bと電気的に接続されており、電極9aと電極9bとの間の所定の電圧によってヒューズ4に電流が流れる。なお、ヒューズ4の幅aは、切断を容易にするため最小加工寸法から決定され、ヒューズ4の直前までは可能な限り幅広となっている。   The fuse 4 is made of a conductor having a width a, a length b, and a thickness c. As shown in FIG. 7, the planar shape is a shape (linear shape) extending in one direction (direction of the length b). . For example, the width a is about 0.12 μm, the length b is about 10 μm, and the thickness c is about 140 to 180 μm. One of the fuses 4 is electrically connected to an electrode 9a on the VDD power supply side and the other is electrically connected to an electrode 9b on the VSS power supply side, and current is supplied to the fuse 4 by a predetermined voltage between the electrodes 9a and 9b. Flowing. Note that the width a of the fuse 4 is determined from the minimum processing size in order to facilitate cutting, and is as wide as possible until just before the fuse 4.

多層配線の層M1〜M6のうち層M4には、配線15dと共に、ヒューズ4a、ヒューズ4bおよび配線20が設けられており、このヒューズ4a、ヒューズ4bおよび配線20もCMP法を用いて配線15dと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。このためヒューズ4aおよびヒューズ4bは配線(ヒューズ配線)から構成されるともいえる。   Among the multilayer wiring layers M1 to M6, the layer M4 is provided with the fuse 4a, the fuse 4b, and the wiring 20 together with the wiring 15d. The fuse 4a, the fuse 4b, and the wiring 20 are also connected to the wiring 15d by using the CMP method. It is formed at the same time and has copper (Cu) as a main component. Therefore, it can be said that the fuse 4a and the fuse 4b are composed of wiring (fuse wiring).

配線20は、電気的に独立したダミー配線であって、例えばヒューズ4b、配線15dなどとは電気的に接続されておらず、層M4においてヒューズ4aと配線15dとの間に配置されている。このように配線20を電気的に独立とすることによって、ヒューズ4bが試験時に切断され、飛散して配線20まで到達した場合であっても、配線20を介して短絡することを防止することができる。   The wiring 20 is an electrically independent dummy wiring, and is not electrically connected to, for example, the fuse 4b and the wiring 15d, and is disposed between the fuse 4a and the wiring 15d in the layer M4. By making the wiring 20 electrically independent in this way, it is possible to prevent a short circuit through the wiring 20 even when the fuse 4b is cut at the time of the test and scattered to reach the wiring 20. it can.

このように、救済用ヒューズであるヒューズ4aは、切断を容易にするために最小加工寸法の配線から構成される。また、ヒューズ4aの切断時に周辺汚染を防止するためヒューズ4aは、近傍の配線15dから一定の間隔を開けて配置されるため、疎の状態となっている。さらに、図2に示したように、ヒューズ列の両端側に配置されるヒューズ4aは、平坦化などの製造ばらつきの影響が懸念される。   Thus, the fuse 4a, which is a relief fuse, is composed of a wiring with a minimum processing dimension in order to facilitate cutting. Further, in order to prevent peripheral contamination when the fuse 4a is cut, the fuse 4a is arranged at a certain distance from the adjacent wiring 15d, and therefore is in a sparse state. Further, as shown in FIG. 2, the fuses 4a arranged at both ends of the fuse array are concerned with the influence of manufacturing variations such as flattening.

そこで、本実施の形態2で示したように、ヒューズ列の両端に試験用ヒューズであるヒューズ4bを配置し、そのヒューズ4bと配線15dとの間に電気的に独立した配線20を配置することによって、層M4の平坦化を図ることができる。すなわち、ヒューズ4aの形状の製造ばらつきを低減することができる。   Therefore, as shown in the second embodiment, the fuses 4b as test fuses are arranged at both ends of the fuse row, and the electrically independent wiring 20 is arranged between the fuse 4b and the wiring 15d. Thus, the layer M4 can be planarized. That is, manufacturing variations in the shape of the fuse 4a can be reduced.

(実施の形態3)
前記実施の形態1では、平面形状が一方向に延びた直線形状のヒューズについて説明した。本実施の形態3では、平面形状が一方向に延びた後少なくとも1回折り返した形状のヒューズについて説明する。なお、その他は、前記実施の形態1と同様であるので説明は省略する。
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the linear fuse whose planar shape extends in one direction has been described. In the third embodiment, a fuse having a shape in which the planar shape extends in one direction and then turns back at least once will be described. The rest is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図9および図10は、それぞれ本実施の形態3におけるヒューズ4の平面形状および断面形状を示すものである。なお、図2に示したヒューズマクロ1の要部が拡大されて図9に示されている。   9 and 10 show the planar shape and the cross-sectional shape of the fuse 4 in the third embodiment, respectively. Note that the main part of the fuse macro 1 shown in FIG. 2 is enlarged and shown in FIG.

図9および図10に示すように、このヒューズ4は、第1のヒューズ4aおよび第2のヒューズ4bを有しているが、共に所定の電圧によって電流が流れて切断する電気溶断型であるが、それぞれの役割は異なるものである。   As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the fuse 4 has a first fuse 4a and a second fuse 4b, both of which are of an electric fusing type in which a current flows by a predetermined voltage and is cut. Each role is different.

本実施の形態3に係る半導体装置は、半導体基板11と、半導体基板11の主面上に形成にされた層M1〜M6からなる多層配線と、多層配線のうちの中間層の層M4に設けられ、電気溶断型のヒューズ4aと、層M4と同層に設けられ、ヒューズ4aと同一形状の電気溶断型のヒューズ4bと、切断時にヒューズ4aが飛散するのを防止する導電板10aと、切断時にヒューズ4bが飛散するのを防止する導電板10bとを有している。このようにヒューズ4aおよびヒューズ4bの近傍には、切断したときに周辺が汚染されるのを防止するシールドとして導電板10aおよび導電板10bが設けられている。なお、図9には、層M4に設けられたヒューズ4aおよびヒューズ4bが示されているが、層M6(あるいは層M2)に設けられている導電板10aおよび層M5(あるいは層M3)に設けられている導電板10bも併せて示されている。   The semiconductor device according to the third embodiment is provided on a semiconductor substrate 11, a multilayer wiring composed of layers M1 to M6 formed on the main surface of the semiconductor substrate 11, and an intermediate layer M4 of the multilayer wiring. An electric fusing type fuse 4a, an electric fusing type fuse 4b provided in the same layer as the layer M4 and having the same shape as the fuse 4a, and a conductive plate 10a for preventing the fuse 4a from being scattered at the time of cutting; And a conductive plate 10b for preventing the fuse 4b from scattering at times. As described above, the conductive plate 10a and the conductive plate 10b are provided in the vicinity of the fuse 4a and the fuse 4b as shields for preventing the surroundings from being contaminated when cut. 9 shows the fuse 4a and the fuse 4b provided in the layer M4, but the conductive plate 10a and the layer M5 (or layer M3) provided in the layer M6 (or layer M2) are provided. A conductive plate 10b is also shown.

ヒューズ4は、導電体からなり、図5に示すように、平面形状が一方向に延びた後少なくとも1回折り返した形状である。このヒューズ4は、一方がVDD電源側の電極9aと、他方がVSS電源側の電極9bと電気的に接続されており、電極9aと電極9bとの間の所定の電圧によってヒューズ4に電流が流れる。なお、本願において「折り返す」とは、ヒューズ4の平面形状において90度より大きく折り返す箇所(コーナー部)のことである。   The fuse 4 is made of a conductor and has a shape in which the planar shape extends in one direction and then turns back at least once as shown in FIG. One of the fuses 4 is electrically connected to an electrode 9a on the VDD power supply side and the other is electrically connected to an electrode 9b on the VSS power supply side, and current is supplied to the fuse 4 by a predetermined voltage between the electrodes 9a and 9b. Flowing. In the present application, “turning back” refers to a portion (corner portion) that turns back more than 90 degrees in the planar shape of the fuse 4.

多層配線の層M1〜M6のうち層M4には、配線15dと共に、ヒューズ4aおよびヒューズ4bが設けられており、このヒューズ4aおよびヒューズ4bもCMP法を用いて配線15dと同時に形成され、銅(Cu)を主成分としてなるものである。このためヒューズ4aおよびヒューズ4bは配線(ヒューズ配線)から構成されるともいえる。   Of the multilayer wiring layers M1 to M6, the layer M4 is provided with a fuse 4a and a fuse 4b together with the wiring 15d. The fuse 4a and the fuse 4b are also formed at the same time as the wiring 15d using the CMP method, and copper ( Cu) as a main component. Therefore, it can be said that the fuse 4a and the fuse 4b are composed of wiring (fuse wiring).

このように本実施の形態3に係るヒューズ4は、コーナー部を有する平面形状とすることによって、直線形状のみと比較して電圧/電流印加時において比較的高い温度に保たれる。したがって、ヒューズ4aはより小さい電圧/電流によって切断することができることとなり、例えばメモリマクロを有する半導体装置の信頼性を向上することができる。   As described above, the fuse 4 according to the third embodiment is kept at a relatively high temperature when the voltage / current is applied as compared with the linear shape only by adopting a planar shape having a corner portion. Therefore, the fuse 4a can be cut by a smaller voltage / current, and for example, the reliability of a semiconductor device having a memory macro can be improved.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態では、救済用のヒューズおよび試験用のヒューズの平面形状を一方向に延びた形状あるいは一方向に延びた後少なくとも1回折り返した形状としたが、それぞれのヒューズの形状が同一であれば良い。   For example, in the above-described embodiment, the planar shape of the relief fuse and the test fuse is a shape that extends in one direction or a shape that extends in one direction and then turns back at least once, but the shape of each fuse is If it is the same.

また、例えば、前記実施の形態1では、救済用のヒューズからなるヒューズ列の両端に試験用のヒューズを設けた場合について説明したが、ヒューズ列の両端に限らず、例えばヒューズ列の片側や列内にも適用することができる。   Further, for example, in the first embodiment, the case where the test fuses are provided at both ends of the fuse array composed of the fuses for repair has been described. However, the present invention is not limited to the both ends of the fuse array. It can also be applied within.

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用されるものである。   The present invention is widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.

1 ヒューズマクロ
2、3 メモリマクロ
4、4a、4b ヒューズ
5 判定回路
6 シフタ回路
7 AND回路
8a、8b フリップフロップ回路
9a、9b 電極
10a、10b 導電板
11 半導体基板
12 ゲート電極
13 ソース/ドレイン
14 ゲート絶縁膜
15a、15b、15c、15d、15e、15f 配線
16 コンタクト
17 ビア
20 配線
M1、M2、M3、M4、M5、M6 層
Q 電界効果型トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuse macro 2, 3 Memory macro 4, 4a, 4b Fuse 5 Judgment circuit 6 Shifter circuit 7 AND circuit 8a, 8b Flip-flop circuit 9a, 9b Electrode 10a, 10b Conductive plate 11 Semiconductor substrate 12 Gate electrode 13 Source / drain 14 Gate Insulating films 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f Wiring 16 Contact 17 Via 20 Wiring M1, M2, M3, M4, M5, M6 Layer Q Field effect transistor

Claims (9)

半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に形成された多層配線と、
前記多層配線のうちの中間層に設けられ、電気溶断型の第1ヒューズと、
前記中間層と同層に設けられ、前記第1ヒューズと同一形状の電気溶断型の第2ヒューズと、
前記第1ヒューズの近傍であって、前記中間層の上層および下層に設けられた一対の第1導電板と、
前記第2ヒューズの近傍であって、前記中間層の上層および下層に設けられた一対の第2導電板とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記第2ヒューズに所定の電流/電圧を印加して前記第2ヒューズの抵抗値を測定することによって、前記第2ヒューズの抵抗値を前記第1ヒューズの抵抗値と同定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor substrate;
Multilayer wiring formed on the main surface of the semiconductor substrate;
Provided in an intermediate layer of the multilayer wiring;
An electric fusing type second fuse having the same shape as the first fuse, provided in the same layer as the intermediate layer;
A pair of first conductive plates provided in the vicinity of the first fuse and in the upper and lower layers of the intermediate layer;
A method of manufacturing a semiconductor device having a pair of second conductive plates provided in the vicinity of the second fuse and in an upper layer and a lower layer of the intermediate layer,
A resistance value of the second fuse is identified as a resistance value of the first fuse by applying a predetermined current / voltage to the second fuse and measuring a resistance value of the second fuse. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記所定の電流/電圧では切断されない前記第1ヒューズを検出することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first fuse that is not cut at the predetermined current / voltage is detected. 前記第2ヒューズと前記第2導電板との間の距離は、前記第1ヒューズと前記第1導電板との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the second fuse and the second conductive plate is smaller than a distance between the first fuse and the first conductive plate. . 前記中間層に設けられ、前記第1ヒューズに最も近傍の第1配線と、
前記中間層に設けられ、前記第2ヒューズに最も近傍であって、電気的に独立した第2配線とを有し、
前記第2ヒューズと前記第2配線との間の距離は、前記第1ヒューズと前記第1配線との間の距離よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
A first wiring provided in the intermediate layer and nearest to the first fuse;
A second wiring provided in the intermediate layer and nearest to the second fuse and electrically independent;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a distance between the second fuse and the second wiring is smaller than a distance between the first fuse and the first wiring.
前記第1ヒューズ、前記第2ヒューズ、前記第1配線および前記第2配線は、CMP法を用いて同時に形成されていることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first fuse, the second fuse, the first wiring, and the second wiring are simultaneously formed using a CMP method. 前記第1ヒューズ、前記第2ヒューズ、前記第1配線および前記第2配線は、銅を主成分としてなることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first fuse, the second fuse, the first wiring, and the second wiring are mainly composed of copper. 前記中間層において、
前記第1ヒューズが複数並べられて列をなしており、
前記第2ヒューズが前記列の端に配置されていることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
In the intermediate layer,
A plurality of the first fuses arranged in a row;
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the second fuse is disposed at an end of the row.
前記第1ヒューズおよび前記第2ヒューズは、平面形状が一方向に延びた形状であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first fuse and the second fuse have a planar shape extending in one direction. 前記第1ヒューズおよび前記第2ヒューズは、平面形状が一方向に延びた後少なくとも1回折り返した形状であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first fuse and the second fuse have shapes in which a planar shape extends in one direction and then turns back at least once. 3.
JP2012072740A 2012-03-28 2012-03-28 Manufacturing method of semiconductor device Expired - Fee Related JP5492929B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012072740A JP5492929B2 (en) 2012-03-28 2012-03-28 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012072740A JP5492929B2 (en) 2012-03-28 2012-03-28 Manufacturing method of semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006225944A Division JP4995512B2 (en) 2006-08-23 2006-08-23 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012147009A true JP2012147009A (en) 2012-08-02
JP5492929B2 JP5492929B2 (en) 2014-05-14

Family

ID=46790199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012072740A Expired - Fee Related JP5492929B2 (en) 2012-03-28 2012-03-28 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5492929B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014207413A (en) * 2013-04-16 2014-10-30 富士電機株式会社 Semiconductor device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01123451A (en) * 1987-11-06 1989-05-16 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2005057186A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Nec Electronics Corp Semiconductor device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01123451A (en) * 1987-11-06 1989-05-16 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2005057186A (en) * 2003-08-07 2005-03-03 Nec Electronics Corp Semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014207413A (en) * 2013-04-16 2014-10-30 富士電機株式会社 Semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5492929B2 (en) 2014-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10153288B2 (en) Double metal layout for memory cells of a non-volatile memory
JP2009117461A (en) Antifuse element and method of setting antifuse element
JP4995512B2 (en) Semiconductor device
JP5132162B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US7307880B2 (en) One time programming memory cell using MOS device
CN101740543A (en) Fuse structure for intergrated circuit devices
KR101385251B1 (en) Multi-level antifuse and method for operation the same
US7888772B2 (en) Electronic fuse having heat spreading structure
US9842802B2 (en) Integrated circuit device featuring an antifuse and method of making same
KR100684892B1 (en) Analytic Structure For Failure Analysis Of Semiconductor Device
KR102086466B1 (en) Semiconductor apparatus and method for fabricating the same
KR20090103613A (en) Antifuse and method of operating the same
JP5596467B2 (en) Method for writing to semiconductor device and memory device
JP5317420B2 (en) Resistance change memory forming method, resistance change memory, and resistance change memory manufacturing method
US8598680B2 (en) Semiconductor device with electrical fuse
US9263383B2 (en) Anti-fuse array of semiconductor device and method for operating the same
JP5492929B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR20190137004A (en) Efuse
US8759945B2 (en) Fuse structures, e-fuses comprising fuse structures, and semiconductor devices comprising e-fuses
JP2006073947A (en) Fuse structure
KR100979348B1 (en) Fuse of semiconductor device and method for manufacturing the same
KR100495911B1 (en) Semiconductor device using capacitor adhesion layer for anti-fuse
WO2015148944A1 (en) Integrated circuit device featuring an antifuse and method of making same
KR100583130B1 (en) Ferroelectric wafer burn-in test method of FeRAM
KR20110075973A (en) Fuse of semiconductor device and method for forming the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140117

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5492929

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees