JP2839636B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体装置およびその製造方法に関し、例
えば半導体記憶装置等に組み込まれ、メモリリダンダン
シ技術に使用されるようなヒューズを有する半導体装置
およびその製造方法に関する。
(従来の技術) 従来のメモリリダンシ技術に使用されるヒューズは、
主にポリシリコン、モリブデンシリサイドといった線状
ヒューズをフィールド酸化膜上に形成し、ヒューズ上に
はCVD酸化膜、BPSG膜およびPSG膜等からなる層間絶縁膜
若しくは保護膜の機能を持つ絶縁膜を形成している。
ヒューズの切断は、これに、例えばYAGレーザ等を照
射し、ポリシリコン等を溶融蒸発させ、溶断させること
により行なわれている。
しかし、近年、メモリデバイスの、特にアルミニウム
配線の多層化により、ヒューズ上方の絶縁膜の膜厚増加
が発生している。この絶縁膜の膜圧増加は、ヒューズの
熱爆発力を抑える方向の荷重負荷となり、ヒューズの溶
断を阻害している。
このため、ポリシリコン、モリブデンシリサイド等と
いったヒューズに変わって、アルミニウム配線をヒュー
ズに直接使用し、ヒューズ上の絶縁膜の膜厚増加を抑え
る試みが行われている。
しかし、アルミニウム配線をヒューズに直接使用し、
これを切断すると、切断部が露出するため、樹脂封止し
た際、切断部からの水分浸入や、樹脂中の不純物イオン
により、アルミニウム配線に腐食(コロージョン)が発
生する。また、切断部に露出するアルミニウムは内部回
路と直接つながっているため、その腐食が内部回路まで
進行する恐れもある。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように、アルミニウム配線をヒューズに直接使
用し、切断すると、この切断部からアルミニウム配線の
腐食が始まり、装置内部へとその腐食が進行するという
問題があった。
この発明は上記のような点に鑑み為されたものであ
り、その目的は、アルミニウム配線をヒューズに直接使
用し、これを切断しても、切断部から始まるアルミニウ
ム配線の腐食の装置内部への進行を防止できる構造を持
つヒューズを有する半導体装置およびその製造方法を提
供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、この発明では、表面にフ
ィールド絶縁膜を有する半導体基板と、前記フィールド
絶縁膜の上方に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形
成された、切断部を含む第1の金属配線層と、この第1
の金属配線層の両端付近に電気的にそれぞれ接続される
とともに前記フィールド絶縁膜の上に形成され、前記第
1の金属配線層より腐食しにくい材料で構成された第
1、第2の難腐食性配線層と、これら第1、第2の難腐
食性配線層に電気的に接続され、かつ所定の回路にそれ
ぞれ接続される第2、第3の金属配線層とを具備するこ
とを特徴としている。
(作用) 上記のような発明にあっては、切断部を含む第1の金
属配線層が、内部回路に接続される第2、第3の金属配
線と、一旦、難腐食性配線層を介することによっての
み、接続されるようになる。これにより、第1の金属配
線層の切断部で始まる腐食は、難腐食性配線層で遮断さ
れるので、第2、第3の金属配線に腐食が及ぶことはほ
とんどなくなり、腐食の内部回路への進行が防止され
る。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例に係わるヒ
ューズについて説明する。
第1図は本発明の一実施例に係わるヒューズの平面
図、第2図は第1図中の2−2線に沿う断面図である。
同図らに示すように、シリコン基板10の表面領域上に
はフィールド酸化膜12が形成されており、このフィール
ド酸化膜12上には、例えばn型ポリシリコン層14A、14B
が互いに離間されて形成されている。さらに層間絶縁膜
16がポリシリコン層14A、14Bを覆うように全面に形成さ
れており、この第1の層間絶縁膜16には、ポリシリコン
層14Aに到達するコンタクト孔18A、18Bがそれぞれ形成
され、同様に、ポリシリコン層14Bに到達するコンタク
ト孔18C、18Dがそれぞれ形成されている。層間絶縁膜16
上には、一端がコンタクト孔18Aを介することによりポ
リシリコン層14Aに電気的に接続され、他端が図示せぬ
内部回路に電気的に接続されるアルミニウム配線20A
と、一端がコンタクト孔18Bを介することによりポリシ
リコン層14Aに電気的に接続され、他端がコンタクト孔1
8Cを介することによりポリシリコン層14Bに電気的に接
続されるアルミニウム配線20Bと、一端がコンタクト孔1
8Dを介することによりポリシリコン層14Bに電気的に接
続され、他端が図示せぬ内部回路と電気的に接続される
アルミニウム配線20Cとが形成されている。さらに第2
の層間絶縁膜22がアルミニウム配線20A〜20Cを覆うよう
に全面に形成されている。
上述のような構成のヒューズのうち、切断部24は、両
端付近がそれぞれポリシリコン層14A,14Bに接続された
アルミニウム配線20Bに設けられる。
切断する以前は、アルミニウム配線20Aとアルミニウ
ム配線20Cとが、ポリシリコン層14A、14B及びアルミニ
ウム配線20Bを介することによって導通状態にある。
ヒューズの切断は、切断部24に対して、例えばYAGレ
ーザを照射し、切断部24のアルミニウムを溶融蒸発させ
溶断することにより行なわれる。これによってアルミニ
ウム配線20Aとアルミニウム配線20Cとは、互いに分離す
ることになり、電気的に絶縁された状態となる。
その他のヒューズの切断の方法としては、例えば集束
イオンビームを切断部24に対して照射し、この部分のア
ルミニウムをスパッタするといった方法もある。
次に、上述のような構成のヒューズを具備する半導体
装置の好ましい一製造方法について第3図を参照して説
明する。
第3図(a)乃至(c)は、この発明の一実施例に係
わるヒューズ部分に着目し、それぞれ製造工程順に示し
た断面図である。
まず、同図(a)に示すように、シリコン基板10の表
面領域に、例えばLOCOS法を用いてフィールド酸化膜12
を選択的に形成する。次いで、例えばCVD法を用いてポ
リシリコン層を約3000Åの厚みに形成し、次いで、例え
ばリン(P)等のn型不純物をポリシリコン層に拡散
し、導体化(n型化)する。次いで、このポリシリコン
層を、写真蝕刻法を用いてパターニングし、フィールド
酸化膜12上にポリシリコン層14A、14Bをそれぞれ離間し
て形成する。このとき、図示せぬ箇所で内部回路を構成
するMOSFETのゲート電極や、ポリシリコン内部配線等も
同時にパターニングし形成する。
次いで、同図(b)に示すように、例えばCVD法を用
いて全面に、第1の層間絶縁膜となるCVDシリコン酸化
膜16を形成する。次いで、写真蝕刻法を用いてシリコン
酸化膜16に、ポリシリコン層14A、14Bに到達するコンタ
クト孔18A〜18Dを形成する。
次いで、同図(c)に示すように、例えばスパッタ法
を用いて全面に、アルミニウム層を形成し、次いで、こ
のアルミニウム層を、写真蝕刻法を用いてパターニング
し、コンタクト孔18Aを介してポリシリコン層14Aに接続
されるアルミニウム配線20A、コンタクト孔18B、18Cを
介してポリシリコン層14A、14Bに互いに接続されるアル
ミニウム配線20B、及びコンタクト孔18Dを介してポリシ
リコン層14Bに接続されるアルミニウム配線20Cをそれぞ
れ形成する。このとき、図示せぬ箇所で内部回路同士を
互いに接続するアルミニウム内部配線等も同時にパター
ニングし形成する。次いで、例えばCVD法を用いて第2
の層間絶縁膜となるCVDシリコン酸化膜22を形成する。
以上のような工程をもって、この発明の一実施例に係
わるヒューズを具備する半導体装置が製造される。
上述のような構成のヒューズによれば、切断部24を含
むアルミニウム配線20Bが、一旦、ポリシリコン層14A、
若しくは14Bを介して内部回路に接続されるアルミニウ
ム配線20A及び20Cにそれぞれ接続されるので、切断部24
を含む配線20Bのアルミニウムが直接内部回路に通じな
い構造となっている。ポリシリコンは、アルミニウムよ
り腐食に対する耐性が強い。これにより、樹脂封止の
際、透湿による水分の浸入、あるいは樹脂中の不純物イ
オンによって切断部24から始まる腐食は、ポリシリコン
層14A、若しくは14Bで遮断され、内部回路に通じるアル
ミニウム配線20A、20Bには及ばなくなる。したがって、
アルミニウム配線20Bをヒューズとし、これを切断して
も、内部回路への腐食の進行が防止される。
さらに、従来のポリシリコンを切断するヒューズと比
較し、切断部24がアルミニウム配線20Bに存在すること
によって切断部上、即ちヒューズ上の絶縁膜の膜厚を薄
くできる。これにより、アルミニウム配線の多層化が進
展しても、ヒューズの溶断を行い易い構造となり、集積
度の高い大規模容量の半導体記憶装置(16M,64M,256M
…)におけるメモリリダンダンシ技術に最適なヒューズ
となる。
なお、腐食を遮断するポリシリコン層14A、14Bはポリ
シリコンに限らず、その他の腐食しにくい難腐食性の導
体層で代替することも可能である。例えばモリブデンシ
リサイド等の各種シリサイド等が挙げられる。
また、腐食の進行を遮断する導体層には、一製造方法
で述べたようなヒューズを構成するアルミニウム層より
以前に形成されるMOSFETのゲート電極や、メモリなら
ば、例えばビット線を構成するポリシリコン層等を用い
ることが好ましい。
このように、MOSFETのゲート電極等と腐食の進行を遮
断する導体層とを同一の導体層を用いてそれぞれ形成す
れば、例えばゲート電極等をパターニングする際に用い
るマスク(レチクル)パターンの変更等だけで、即ち、
製造工程の増加なくこの発明に係わるヒューズを形成で
きる。
もちろん、腐食の進行を遮断する導体層に通じるコン
タクト孔18A〜18D、あるいは切断部を含むアルミニウム
配線20Bも、マスクパターンの変更等だけで形成できる
ことは言うまでもない。
尚、この発明は上記実施例に限定されることはなく、
その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる
ことは勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、アルミニウ
ム配線をヒューズに直接使用し、これを溶断しても、切
断部から始まるアルミニウム配線の腐食が装置内部へ進
行しない構造を持つヒューズを有する半導体装置および
その製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係わるヒューズの平面
図、第2図は第1図中の2−2線に沿う断面図、第3図
(a)〜(c)はこの発明の一実施例に係わるヒューズ
の好ましい一製造方法について製造工程順にそれぞれ示
した断面図である。 10……シリコン基板,12……フィールド酸化膜、14A,B…
…ポリシリコン層、16……第1の層間絶縁膜、18A〜18D
……コンタクト孔、20A〜20C……アルミニウム配線層、
22……第2の層間絶縁膜。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面にフィールド絶縁膜を有する半導体基
    板と、 前記フィールド絶縁膜の上方に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成された、切断部を含む第1の金属配
    線層と、 前記第1の金属配線層の両端付近に電気的にそれぞれ接
    続されるとともに前記フィールド絶縁膜の上に形成さ
    れ、前記第1の金属配線層より腐食しにくい材料で構成
    された第1、第2の難腐食性配線層と、 前記第1、第2の難腐食性配線層に電気的に接続され、
    かつ所定の回路にそれぞれ接続される第2、第3の金属
    配線層とを具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】表面にフィールド絶縁膜を有する半導体基
    板と、 前記フィールド絶縁膜の上方に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜中に形成された切断部を含む第1の金属配線
    層と、 前記第1の金属配線層の両端付近に電気的にそれぞれ接
    続されるとともに前記フィールド絶縁膜の上に形成さ
    れ、前記第1の金属配線層より腐食しにくい材料で構成
    された第1、第2の難腐食性配線層と、 前記第1、第2の難腐食性配線層に電気的に接続され、
    かつ所定の回路にそれぞれ接続される第2、第3の金属
    配線層と、 前記切断部上方における前記絶縁膜の厚みが、前記フィ
    ールド絶縁膜の上に形成された前記第1、第2の難腐食
    性配線層上方における前記絶縁膜の厚みよりも薄くされ
    ていることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】第1、第2の難腐食性配線層と、 前記第1、第2の難腐食性配線層を被覆する、前記第
    1、第2の難腐食性配線層の上方よりも前記第1、第2
    の難腐食性配線層間においてその表面が低い絶縁膜と、 前記絶縁膜の表面に沿って前記第1、第2の難腐食性配
    線層どうしを接続するとともに、これら第1、第2の難
    腐食性配線層との電気的接点間に切断部を有する第1の
    金属配線層と、 前記第1、第2の難腐食性配線層に電気的に接続され、
    かつ所定の回路にそれぞれ接続される第2、第3の金属
    配線層と、を具備することを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】前記第1、第2の難腐食性配線層は、ポリ
    シリコンまたはシリサイドにより構成されていることを
    特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか一項に記載の
    半導体装置。
  5. 【請求項5】表面にフィールド絶縁膜を有する半導体基
    板の前記フィールド絶縁膜上に、第1、第2の難腐食性
    配線層を互いに離間して形成する工程と、 前記フィールド絶縁膜の上方に、前記第1、第2の難腐
    食性配線層を被覆する絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜に、前記第1の難腐食性配線層に達する第
    1、第2の開孔部、前記第2の難腐食性配線層に達する
    第3、第4の開孔部をそれぞれ形成する工程と、 前記第1の開孔部および前記第3の開口部を介して前記
    第1、第2の難腐食性配線層どうしを電気的に接続する
    とともに、これら第1、第2の難腐食性配線層との電気
    的接点間に切断部を有する第1の金属配線層、前記第2
    の開孔部を介して前記第1の難腐食性配線層を内部回路
    に接続する第2の金属配線、および前記第4の開孔部を
    介して前記第2の難腐食性配線層を前記内部回路に接続
    する第3の金属配線を形成する工程と を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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