JP3186744B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3186744B2
JP3186744B2 JP22551499A JP22551499A JP3186744B2 JP 3186744 B2 JP3186744 B2 JP 3186744B2 JP 22551499 A JP22551499 A JP 22551499A JP 22551499 A JP22551499 A JP 22551499A JP 3186744 B2 JP3186744 B2 JP 3186744B2
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fuse element
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冗長回路の一部を構成
するヒューズ素子を備えた半導体装置に関し、さらに詳
しくは、ヒューズ素子を溶断するエネルギービームのア
ライメントずれが生じた場合にもヒューズ素子を確実に
溶断できる半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a fuse element forming a part of a redundant circuit, and more particularly, to a fuse element even when an energy beam for blowing the fuse element is misaligned. The present invention relates to a semiconductor device capable of reliably fusing.

【0002】[0002]

【従来の技術】メモリ回路などの主回路の他に、その主
回路を保護するための冗長回路を備えた半導体装置が知
られている。この冗長回路は、半導体装置を構成する1
チップ内に不良素子が発生した場合、これと対応する番
地のヒューズ素子をレーザービームにより溶断すること
で、不良素子を正常な素子に切り替えるものである。
2. Description of the Related Art A semiconductor device is known which includes a main circuit such as a memory circuit and a redundant circuit for protecting the main circuit. This redundant circuit is composed of 1
When a defective element is generated in a chip, the fuse element at an address corresponding to the defective element is blown by a laser beam, thereby switching the defective element to a normal element.

【0003】従来の半導体装置のヒューズ素子を図13
(A),(B)を参照して説明する。
FIG. 13 shows a fuse element of a conventional semiconductor device.
A description will be given with reference to FIGS.

【0004】各図において、シリコン基板100上に
は、シリコン酸化膜102が形成され、さらにその上に
配線層の一部のパターンを利用して多結晶シリコン膜か
ら成るヒューズ素子104が形成される。シリコン酸化
膜106により被覆されるヒューズ素子104の両端
は、コンタクトホール108を介してアルミニウム配線
110に接続されている。そして、ヒューズ素子104
の溶断は、図13(A)に示すように、レーザービーム
112をヒューズ素子104に照射することで、ヒュー
ズ素子104を発熱させて行われる。
In each of the drawings, a silicon oxide film 102 is formed on a silicon substrate 100, and a fuse element 104 made of a polycrystalline silicon film is formed thereon by utilizing a part of the pattern of a wiring layer. . Both ends of the fuse element 104 covered with the silicon oxide film 106 are connected to an aluminum wiring 110 via a contact hole 108. Then, the fuse element 104
Is performed by irradiating the fuse element 104 with a laser beam 112 as shown in FIG. 13A, thereby causing the fuse element 104 to generate heat.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ヒューズ素子104の
溶断ミスの原因としてレーザー照射装置のアライメント
ずれがある。一般に、レーザー照射装置に用いられるア
ライメント装置は、露光装置に於けるステッパほど精度
が良好でなく、2μmの幅を持つヒューズ素子104に
対してアライメント精度は1μm程度であると言われて
いる。
The misalignment of the laser irradiating device is caused as a cause of the erroneous blow of the fuse element 104. In general, it is said that an alignment device used for a laser irradiation device is not as accurate as a stepper in an exposure device, and has an alignment accuracy of about 1 μm for a fuse element 104 having a width of 2 μm.

【0006】レーザビーム112によりヒューズ素子1
04を溶断できる必須条件としては、ヒューズ素子10
4の配線幅の全てがビーム径内に入っていることであ
る。しかしながら、アライメントずれにより、ヒューズ
素子104の配線幅の一部でもビーム径内から逸脱した
場合には、もはやヒューズ素子104をオープンさせる
ことはできず、溶断ミスとなってしまう。
[0006] The fuse element 1 is
04 is required to be blown by the fuse element 10
4 means that the entire wiring width is within the beam diameter. However, if even a part of the wiring width of the fuse element 104 deviates from within the beam diameter due to misalignment, the fuse element 104 cannot be opened any more, resulting in a fusing mistake.

【0007】ヒューズ素子104の配線幅の全てがビー
ム径内に存在する場合にも溶断ミスは生ずる。これは、
レーザービームのエネルギー分布に起因している。この
エネルギー分布は図11のようになっており、ビーム中
心からの距離xが大きくなるほど、レーザービームのエ
ネルギー密度は小さくなっている。したがって、アライ
メントずれにより、ヒューズ素子104の中心からレー
ザービームの中心がずれるほど、溶断に寄与するエネル
ギーが少くなり、溶断ミスが生ずるのである。
[0007] Even when the entire wiring width of the fuse element 104 is within the beam diameter, a fusing mistake occurs. this is,
This is due to the energy distribution of the laser beam. This energy distribution is as shown in FIG. 11, and as the distance x from the beam center increases, the energy density of the laser beam decreases. Therefore, as the center of the laser beam deviates from the center of the fuse element 104 due to misalignment, the amount of energy contributing to fusing decreases, and a fusing mistake occurs.

【0008】本発明者の着目した第1の課題は、アライ
メントずれに起因したヒューズ素子の溶断ミスを確実に
なくすことである。
A first problem to which the present inventor has paid attention is to reliably eliminate a fusing error of a fuse element caused by misalignment.

【0009】このような溶断ミスは、半導体装置の微細
化が急速に進むにつれ益々増大するものと思われる。半
導体装置の微細化と共に、ヒューズ素子104の膜厚を
も薄くせざるを得ず、膜厚が薄くなるほど吸収されるエ
ネルギーが小さくなるからである。
It is considered that such fusing mistakes increase more and more as the miniaturization of semiconductor devices advances rapidly. This is because the thickness of the fuse element 104 must be reduced with the miniaturization of the semiconductor device, and the absorbed energy decreases as the thickness decreases.

【0010】薄膜のヒューズ素子104に対してレーザ
ビーム112のアライメントずれが生じた場合には、ヒ
ューズ素子104の溶断を妨げる要因が重なり、溶断ミ
スはさらに増大するであろう。本発明者が着目した第2
の課題は、このように薄膜化の傾向にあるヒューズ素子
をも確実に溶断することにある。
If the laser beam 112 is misaligned with respect to the thin film fuse element 104, factors that hinder the fuse element 104 from being blown will overlap, and the number of blowout errors will further increase. The second that the inventor focused on
An object of the present invention is to surely blow a fuse element which tends to become thinner.

【0011】下記の各公報は、ヒューズ素子の溶断に関
する技術を開示しているが、アライメントずれおよびヒ
ューズ素子の薄膜化に起因した溶断ミスへの対策は何ら
成されていない。
The following publications disclose techniques relating to the fusing of the fuse element, but do not take any measures against the fusing error caused by the misalignment and the thinning of the fuse element.

【0012】特開昭61−51966号公報には、ヒュ
ーズ素子の下方に多結晶シリコン膜から成る衝撃緩和層
を設けた技術が開示されている。このようにすれば、レ
ーザービームの出力を大きして薄膜化の傾向にあるヒュ
ーズ素子104を溶断したとしても、シリコン基板に対
する悪影響を防止できる。しかしながら、レーザー照射
装置のアライメントずれが生じた場合には、ヒューズ素
子を確実に溶断することは不可能である。多結晶シリコ
ン膜から成る衝撃緩和層は、ヒューズ素子を透過したビ
ームを吸収するのみである。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-51966 discloses a technique in which a shock absorbing layer made of a polycrystalline silicon film is provided below a fuse element. In this way, even if the fuse element 104, which tends to be thinned by increasing the output of the laser beam, is blown, an adverse effect on the silicon substrate can be prevented. However, if the laser irradiation device is misaligned, it is impossible to reliably blow the fuse element. The shock absorbing layer made of the polycrystalline silicon film only absorbs the beam transmitted through the fuse element.

【0013】特開昭58−640610号公報は、ヒュ
ーズ素子の上方に光吸収性の高い被覆を設ける技術を開
示している。また、特開昭60−17625号公報は、
ヒューズ素子の上方に、ヒューズ素子を露出させる窓を
設ける技術を開示している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 58-640610 discloses a technique in which a coating having high light absorption is provided above a fuse element. Also, JP-A-60-17625 discloses that
A technique is disclosed in which a window for exposing the fuse element is provided above the fuse element.

【0014】これら2つの技術では、共にヒューズ素子
がビーム径内に存在する場合に限り入射するエネルギー
を比較的高く確保できるのみであり、アライメントずれ
対策にはなっていない。
[0014] In these two techniques, only when the fuse element exists within the beam diameter, it is only possible to secure a relatively high incident energy, and there is no measure against alignment misalignment.

【0015】特開昭58−207665号公報には、V
字状の溝に沿ってヒューズ素子を形成する技術が開示さ
れている。この技術によれば、レーザービームの照射時
にヒューズ素子が溶融してV字状の溝に沿って流動する
ので、比較的低パワーでの溶断が可能である。しかしな
がら、ヒューズ素子の幅方向にレーザービームがアライ
メントずれした場合の対策は何ら成されていない。
JP-A-58-207665 describes that V
A technique for forming a fuse element along a letter-shaped groove is disclosed. According to this technique, the fuse element is melted and flows along the V-shaped groove at the time of laser beam irradiation, so that it is possible to blow the fuse with relatively low power. However, no measure is taken when the laser beam is misaligned in the width direction of the fuse element.

【0016】本発明の目的とすることは、レーザー照射
装置のアライメントずれが生じた場合にも、ヒューズ素
子を確実に溶断することのできる半導体装置を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can reliably blow a fuse element even when a laser irradiation device is misaligned.

【0017】本発明の他の目的とするところは、素子の
微細化によりヒューズ素子の膜厚が薄くなっても、レー
ザービームの出力をさほど高めることなくヒューズ素子
を確実に溶断することのできる半導体装置を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reliably blowing a fuse element without significantly increasing the output of a laser beam, even if the thickness of the fuse element is reduced by miniaturization of the element. It is to provide a device.

【0018】本発明の他の目的とするところは、ヒュー
ズ素子の薄膜化とレーザー照射装置のアライメントずれ
との二重の悪条件が重なった場合にも、ヒューズ素子を
確実に溶断することのできる半導体装置を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to reliably blow the fuse element even when the double bad conditions of thinning the fuse element and misalignment of the laser irradiation device overlap. It is to provide a semiconductor device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
レーザービームにより溶断可能なヒューズ素子を有する
半導体装置であって、前記ヒューズ素子は、基板の上方
に形成された第1のヒューズ素子と、前記第1のヒュー
ズ素子の上方に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁
膜の上方に形成された第2のヒューズ素子と、を含み、
前記第1のヒューズ素子は、その配線幅方向に間隔をお
いて複数列に設けられたヒューズ配線層を直列接続して
形成されてなり、前記第2のヒューズ素子は、互いに隣
あう前記ヒューズ配線層の間に形成される間隔と対向す
る上方に形成されてなるとともに、前記第1のヒューズ
配線層とコンタクトホールを介して接続されてなること
を特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A semiconductor device having a fuse element that can be blown by a laser beam, wherein the fuse element includes a first fuse element formed above a substrate, and an interlayer insulating film formed above the first fuse element. And a second fuse element formed above the interlayer insulating film,
The first fuse element is formed by serially connecting fuse wiring layers provided in a plurality of columns at intervals in a wiring width direction, and the second fuse element is formed by connecting the fuse wiring layers adjacent to each other. It is formed above the space formed between the layers and opposite to the space between the layers, and is connected to the first fuse wiring layer via a contact hole.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【作用】レーザー照射装置のアライメントずれはあらゆ
る方向に生ずるが、特にレーザービームがヒューズ素子
の配線幅から外れた場合には、もはやそのヒューズ素子
の溶断が全く不可能である。第1の発明では、配線幅方
向に間隔をおいて複数列に設けられた(すなわち複数回
平行に折り返した)ヒューズ配線層を有するので、レー
ザービームが特にその配線幅方向にずれたとしても、い
ずれか1つのヒューズ配線層を必ずレーザービームのビ
ーム径内に位置させることができ、確実な溶断が図れ
る。そして、各列のヒューズ配線層は、直列接続されて
いるため、そのうちの一列のヒューズ配線層を溶断する
だけで、ヒューズ素子を必ずオープン状態とすることが
可能となる。
The misalignment of the laser irradiation device occurs in all directions, but particularly when the laser beam deviates from the wiring width of the fuse element, the fuse element can no longer be blown. In the first invention, since the fuse wiring layers are provided in a plurality of rows at intervals in the wiring width direction (that is, folded in a plurality of times in parallel), even if the laser beam is shifted particularly in the wiring width direction, Any one of the fuse wiring layers can always be positioned within the beam diameter of the laser beam, and reliable fusing can be achieved. Since the fuse wiring layers in each column are connected in series, it is possible to always open the fuse element only by blowing out one of the fuse wiring layers.

【0024】直列接続された複数列のヒューズ配線層パ
ターンは、フォトリソグラフィ工程に用いられるマスク
パターンにより容易に形成でき、製造工程が増えること
もない。
A plurality of fuse wiring layer patterns connected in series can be easily formed by a mask pattern used in a photolithography process, and the number of manufacturing processes does not increase.

【0025】また、一般にヒューズ素子の配置エリア
は、半導体装置の主回路エリアの微細化が進んでも比較
的広く確保できるので、複数列パターンにより半導体装
置の微細化を妨げるものでもない。
In general, the area for arranging fuse elements can be relatively widened even if the main circuit area of the semiconductor device is miniaturized. Therefore, the miniaturization of the semiconductor device is not hindered by a plurality of column patterns.

【0026】第2の発明では、半導体基板上の配線層と
して高融点金属膜が用いられている場合には、この高融
点金属膜をヒューズ素子と対向する下層位置に形成する
ことで、ヒューズ素子を透過したレーザービームを反射
させて、ヒューズ素子の溶断エネルギーとして利用する
ことができる。特に、ヒューズ素子が1000オングス
トローム以下の薄膜であるとエネルギー吸収が少く、透
過エネルギーが高くなるので、これを反射させて溶断エ
ネルギーの一部として利用することで、薄膜化したヒュ
ーズ素子の確実な溶断が可能となる。また、アライメン
トずれに起因してヒューズ素子の中心よりビーム中心が
ずれて、ヒューズ素子に直接入射するエネルギーが少な
くなっても、反射エネルギーによりヒューズ素子の確実
な溶断が図れる。このような高融点金属膜は、例えばS
RAM(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ)
等のゲート電極あるいはVss電源の配線層として用いら
れているものである。従って、ヒューズ素子と対向する
下層位置に形成される高融点金属膜は、フォトリソグラ
フィ工程でのマスクパターンを変更するだけで実現でき
る。このため、ヒューズ素子の薄膜化が進んでも、冗長
回路の製造のためだけに製造工程が増えることがなくな
り、製品コストアップを伴うことなく、薄膜化したヒュ
ーズ素子の確実な溶断が実現できる。
In the second invention, when a high melting point metal film is used as a wiring layer on a semiconductor substrate, the high melting point metal film is formed at a lower layer position facing the fuse element, so that the fuse element is formed. The laser beam that has passed through is reflected and can be used as the fusing energy of the fuse element. In particular, if the fuse element is a thin film having a thickness of 1000 angstroms or less, the energy absorption is small, and the transmitted energy is high. Becomes possible. Further, even if the beam center is shifted from the center of the fuse element due to the misalignment and the energy directly incident on the fuse element is reduced, the fuse element can be reliably blown by the reflected energy. Such a high melting point metal film is, for example, S
RAM (static random access memory)
Are used as a gate electrode or a wiring layer of a Vss power supply. Therefore, the refractory metal film formed in the lower layer position facing the fuse element can be realized only by changing the mask pattern in the photolithography process. For this reason, even if the thickness of the fuse element is reduced, the number of manufacturing steps does not increase only for manufacturing the redundant circuit, and the reliable melting of the thinned fuse element can be realized without increasing the product cost.

【0027】第3の発明は、第1の発明および第2の発
明を組合せたものであり、レーザー照射装置の大きなア
ライメントずれが生じた場合にも、複数列の少くとも1
つのヒューズ配線層を確実に溶断できる。しかもそのヒ
ューズ配線層と対向する下層位置には、薄膜化したヒュ
ーズ配線層を透過したエネルギービームを反射できる高
融点金属膜が必ず形成されているので、ヒューズ配線層
に吸収されるエネルギー量を増大させて確実な溶断を実
現することができる。
The third invention is a combination of the first invention and the second invention. Even when a large misalignment of the laser irradiation apparatus occurs, at least one of the plurality of rows is required.
One fuse wiring layer can be reliably blown. In addition, since a refractory metal film capable of reflecting an energy beam transmitted through the thinned fuse wiring layer is always formed in a lower layer position facing the fuse wiring layer, the amount of energy absorbed by the fuse wiring layer is increased. As a result, reliable fusing can be realized.

【0028】半導体装置の微細化により薄膜化された第
2のヒューズ素子のエネルギー吸収が悪化する。特にア
ライメントずれによりエネルギー密度の低いビームが照
射されると、第2のヒューズ素子の溶断できなくなる恐
れがある。そこで、第4の発明では、この下層に第2の
ヒューズ素子よりも厚い第1のヒューズ素子を配置し、
第2のヒューズ素子を透過したビームエネルギーによ
り、エネルギー吸収性の高い第1のヒューズ素子を溶断
している。第1,第2のヒューズ素子は直列接続されて
いるので、いずれか一方を溶断することでヒューズ素子
を確実にオープンさせることができる。
The energy absorption of the thinned second fuse element deteriorates due to the miniaturization of the semiconductor device. In particular, when a beam having a low energy density is irradiated due to misalignment, the second fuse element may not be blown. Therefore, in the fourth invention, a first fuse element thicker than the second fuse element is arranged in the lower layer,
The beam energy transmitted through the second fuse element blows the first fuse element having high energy absorption. Since the first and second fuse elements are connected in series, it is possible to reliably open the fuse element by blowing one of them.

【0029】[0029]

【実施例】本発明の好適な実施例を、図面を参照して説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】(実施例1)実施例1装置の係わる半導体
装置の冗長回路部分の構造を、図1を参照して製造工程
順に説明する。
Embodiment 1 The structure of a redundant circuit portion of a semiconductor device according to Embodiment 1 will be described in the order of manufacturing steps with reference to FIG.

【0031】先ず、P型あるいはN型シリコン基板10
を、1100℃のウェット雰囲気で酸化を行ない、シリ
コン酸化膜16を約8000オングストローム形成す
る。次にCVD法により配線層である多結晶シリコン膜
を約1000オングストローム形成する。次にフォトリ
ソグラフィによりエッチングのためのパターン形成後、
プラズマエッチングにより多結晶シリコン膜の不要部分
を除去する。そして、多結晶シリコン膜によるヒューズ
素子30を形成する。なお、ヒューズ素子30は、多結
晶シリコン膜に代えて、単結晶シリコン膜あるいは非晶
質シリコン膜で形成しても良い。
First, a P-type or N-type silicon substrate 10
Is oxidized in a wet atmosphere at 1100 ° C. to form a silicon oxide film 16 of about 8000 angstroms. Next, a polycrystalline silicon film serving as a wiring layer is formed to a thickness of about 1000 angstroms by the CVD method. Next, after forming a pattern for etching by photolithography,
Unnecessary portions of the polycrystalline silicon film are removed by plasma etching. Then, a fuse element 30 of a polycrystalline silicon film is formed. Note that the fuse element 30 may be formed of a single crystal silicon film or an amorphous silicon film instead of the polycrystalline silicon film.

【0032】ここで、このヒューズ素子30は、1ライ
ンの配線層を蛇行形成することで形成されている。この
結果、ヒューズ素子30は、配線幅方向に間隔をおいて
複数列設けられた(すなわち複数回平行に折り返した)
ヒューズ配線層32で構成され、かつ、各列のヒューズ
配線層32が直列接続されている。このようにして、ヒ
ューズ素子30のパターンは、図1(A)のように、レ
ーザービーム40のビーム径内にヒューズ配線層32が
2本以上存在するように形成する。
Here, the fuse element 30 is formed by meandering a one-line wiring layer. As a result, the fuse elements 30 are provided in a plurality of rows at intervals in the wiring width direction (that is, folded in a plurality of times in parallel).
The fuse wiring layers 32 are formed, and the fuse wiring layers 32 in each column are connected in series. In this way, the pattern of the fuse element 30 is formed such that two or more fuse wiring layers 32 exist within the beam diameter of the laser beam 40 as shown in FIG.

【0033】次に、CVD法によりシリコン酸化膜18
を5000オングストローム形成する。その後、フォト
リソグラフィ工程によりコンタクトホール20のエッチ
ングパターンを形成し、ドライエッチングを行ないコン
タクトホール20を形成する。次にシリコンを5%含有
するアルミニウムをスパッタ法により約1μm形成し、
フォトリソグラフィ工程によりエッチングパターン形成
後、ドライエッチングを行ないアルミニウム配線22を
形成する。
Next, the silicon oxide film 18 is formed by CVD.
5000 angstrom. Thereafter, an etching pattern of the contact hole 20 is formed by a photolithography process, and dry etching is performed to form the contact hole 20. Next, about 1 μm of aluminum containing 5% of silicon is formed by a sputtering method,
After forming an etching pattern by a photolithography process, dry etching is performed to form an aluminum wiring 22.

【0034】ここで、主回路であるメモリ回路を構成す
るチップに例えばゴミの付着による不良が発生した場合
には、そのアドレスに対応するヒューズ素子30をレー
ザビーム40により溶断してリペアを行う。
Here, when a defect, for example, due to the adhesion of dust occurs in a chip constituting a memory circuit as a main circuit, the fuse element 30 corresponding to the address is blown off by the laser beam 40 to perform repair.

【0035】このとき、アライメントずれにより、ヒュ
ーズ素子30とレーザービーム40とがいずれの方向に
ずれたとしても、確実にヒューズ素子20を溶断でき
る。すなわち、ヒューズ素子30は、図1(A)のよう
に蛇行形成されて配線幅方向に間隔をおいて配列された
複数列のヒューズ配線層32(すなわち複数回平行に折
り返した形)で構成され、レーザービーム40の有効ビ
ーム径(D)内に、いずれか1列のヒューズ配線層32
を必ず存在させることができる。従って、1列のヒュー
ズ配線層32の配線幅から逸脱する大きなアライメント
ずれがあっても、直列接続された複数列のうちのいずれ
かのヒューズ配線層32が確実に溶断され、ヒューズ素
子30を確実にオープンさせることができる。
At this time, even if the fuse element 30 and the laser beam 40 are displaced in any direction due to misalignment, the fuse element 20 can be reliably blown. That is, the fuse element 30 is composed of a plurality of rows of fuse wiring layers 32 (that is, folded a plurality of times in parallel) formed in a meandering manner as shown in FIG. 1A and arranged at intervals in the wiring width direction. , Any one row of the fuse wiring layer 32 within the effective beam diameter (D) of the laser beam 40.
Can always exist. Therefore, even if there is a large misalignment that deviates from the wiring width of one row of fuse wiring layers 32, any one of the plurality of serially connected rows of fuse wiring layers 32 is surely blown, and the fuse element 30 is securely connected. Can be opened.

【0036】ここで、ヒューズ配線層32の配列条件と
しては、図2に示すようにレーザービーム40がヒュー
ズ配線層30を溶断するのに寄与する有効ビーム径を
(D)とし、ヒューズ配線層32の幅をそれぞれ(W)
とし、相隣接する2つのヒューズ配線層32の中心ピッ
チを(P)としたとき、 D>P+W である。このようにすれば、ヒューズ配線層32の幅方
向に平行にアライメントずれが生じても、必ず1本のヒ
ューズ配線層32がレーザビーム40により溶断でき
る。なお、レーザビーム40のエネルギー分布は図11
に示す通りであり、有効ビーム径(D)とは、ヒューズ
配線層32を溶断するのに足るエネルギー(E´)例え
ば約1μJのエネルギー(E´)を持つビーム径であ
る。
Here, as an arrangement condition of the fuse wiring layer 32, as shown in FIG. 2, the effective beam diameter that contributes to the fusing of the fuse wiring layer 30 by the laser beam 40 is (D), and the fuse wiring layer 32 The width of each (W)
When the center pitch between two adjacent fuse wiring layers 32 is (P), D> P + W. In this way, even if the misalignment occurs parallel to the width direction of the fuse wiring layer 32, one fuse wiring layer 32 can always be blown by the laser beam 40. The energy distribution of the laser beam 40 is shown in FIG.
The effective beam diameter (D) is a beam diameter having energy (E ′) sufficient to blow the fuse wiring layer 32, for example, energy (E ′) of about 1 μJ.

【0037】より好ましくは、 D≧2P+W の条件に設定すると良い。このようにすれば、有効ビー
ム(D)のビーム中心位置に1列のヒューズ配線層32
が存在する確率が高くなる。従って、最もエネルギーの
高いビーム中心エリアを溶断に利用できるので、薄膜化
されたヒューズ配線層32を必ず溶断させることができ
る。
It is more preferable to set the condition of D ≧ 2P + W. By doing so, one line of the fuse wiring layer 32 is located at the beam center position of the effective beam (D).
Is more likely to be present. Accordingly, since the beam center area having the highest energy can be used for fusing, the thinned fuse wiring layer 32 can always be blown.

【0038】(実施例2)この実施例2に係わる半導体
装置は、厚さ方向で異なる位置に2つの配線層が層間絶
縁層を介して形成され、1つのヒューズ素子を層の異な
る2つの配線層を利用して形成したものである。
(Embodiment 2) In a semiconductor device according to Embodiment 2, two wiring layers are formed at different positions in the thickness direction via an interlayer insulating layer, and one fuse element is connected to two wirings having different layers. It is formed using a layer.

【0039】図3において、シリコン基板10上には素
子分離絶縁層12及びゲート酸化膜14が順次形成さ
れ、その上にシリコン酸化膜16が形成されている。シ
リコン酸化膜16上には、第1層の配線層としての多結
晶シリコン膜が約1000オングストローム形成され、
フォトリソグラフィによりエッチングパターン形成後、
プラズマエッチングにより例えば2本の下層ヒューズ配
線層52,52が平行に形成される。この下層ヒューズ
配線層52,52の上には、層間絶縁層としての第2層
のシリコン酸化膜18が、各所にコンタクトホール2
0,26を有するようにして形成され、その上層に第2
層の配線層としての多結晶シリコン膜が約1000オン
グストローム形成される。そして、同様にフォトリソグ
ラフィ工程,エッチング工程により、2つの下層ヒュー
ズ配線層52,52と平行に、かつ、それらの中間位置
に、上層ヒューズ配線層54が形成される。この上層ヒ
ューズ層54はコンタクトホール26を利用して下層ヒ
ューズ配線層52と接続される。この後、その上に更に
シリコン酸化膜24が形成され、最後にアルミニウム配
線22を行う。アルミニウム配線22はコンタクトホー
ル20を利用して下層ヒューズ層52と接続される。
In FIG. 3, an element isolation insulating layer 12 and a gate oxide film 14 are sequentially formed on a silicon substrate 10, and a silicon oxide film 16 is formed thereon. On the silicon oxide film 16, a polycrystalline silicon film as a first wiring layer is formed to about 1000 angstroms,
After forming an etching pattern by photolithography,
By plasma etching, for example, two lower fuse wiring layers 52, 52 are formed in parallel. On the lower fuse wiring layers 52, 52, a silicon oxide film 18 of a second layer as an interlayer insulating layer is formed at various positions in the contact holes 2.
0, 26, and a second layer
A polycrystalline silicon film as a wiring layer is formed to about 1000 Å. Then, an upper fuse wiring layer 54 is formed by a photolithography step and an etching step in a manner parallel to the two lower fuse wiring layers 52 and at an intermediate position therebetween. The upper fuse layer 54 is connected to the lower fuse wiring layer 52 using the contact hole 26. Thereafter, a silicon oxide film 24 is further formed thereon, and finally an aluminum wiring 22 is formed. Aluminum interconnection 22 is connected to lower fuse layer 52 using contact hole 20.

【0040】ここで、2つの下層ヒューズ配線層52,
52と、その間に形成された上層ヒューズ配線層54と
は、コンタクトホール26を利用して、アルミニウム配
線22に対して直列接続される。このようにして、ヒュ
ーズ素子50は、異なる層で形成した複数列のヒューズ
配線層52,52,54を、ヒューズ配線層の幅方向で
間隔をおいて複数列形成し、かつ、各列を直列接続して
いる。
Here, two lower fuse wiring layers 52,
52 and the upper fuse wiring layer 54 formed therebetween are connected in series to the aluminum wiring 22 using the contact hole 26. In this way, the fuse element 50 forms a plurality of rows of fuse wiring layers 52, 52, 54 formed of different layers at intervals in the width direction of the fuse wiring layer, and connects each row in series. Connected.

【0041】この結果、この第2実施例に係わるヒュー
ズ素子50も、第1実施例と同様に、レーザービーム4
0の有効ビーム径D内に、2本以上のヒューズ配線層を
存在させることができる。
As a result, the fuse element 50 according to the second embodiment also has the same laser beam 4 as in the first embodiment.
Within the effective beam diameter D of 0, two or more fuse wiring layers can exist.

【0042】(実施例3)実施例3に係わる半導体装置
の構造を、図4を参照して説明する。
Embodiment 3 The structure of a semiconductor device according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.

【0043】この第3実施例に係わる半導体装置は、第
1層としての配線層に高融点金属膜を用い、これと層間
絶縁層を介して上層に形成された第2層の配線層とし多
結晶シリコンを有する半導体装置である。
In the semiconductor device according to the third embodiment, a high melting point metal film is used for the first wiring layer, and a second wiring layer is formed on the high melting point metal layer via an interlayer insulating layer. This is a semiconductor device including crystalline silicon.

【0044】そして、本実施例では第2層の多結晶シリ
コンを利用し、これをフォトリソグラフィ工程およびエ
ッチング工程により1ラインのヒューズ素子60を形成
している。そして、さらに、第1層の配線層である高融
点金属膜例えばタングステン膜62を、ヒューズ素子6
0と対向する下層位置に形成するように、フォトリソグ
ラフィ工程のパターン形成およびその後のエッチング工
程を実施している。なお、本実施例では、タングステン
膜62の厚さが2000オングストロームであり、ヒュ
ーズ素子60の厚さは800オングストロームである。
さらに、タングステン膜62はヒューズ素子60と対向
する下層位置よりも広い面積に亘って形成されている。
これは、ヒューズ素子60の形成時に、その配線パター
ンが幅方向にずれて形成されても、必ずその下にタング
ステン膜62が存在すること保証するためである。
In this embodiment, a second layer of polycrystalline silicon is used, and a single line of the fuse element 60 is formed by photolithography and etching. Then, a refractory metal film, for example, a tungsten film 62 as a first wiring layer is formed on the fuse element 6.
A pattern is formed in a photolithography process and a subsequent etching process is performed so as to form a lower layer position opposite to 0. In this embodiment, the thickness of the tungsten film 62 is 2000 angstroms, and the thickness of the fuse element 60 is 800 angstroms.
Further, the tungsten film 62 is formed over an area larger than a lower layer position facing the fuse element 60.
This is to ensure that the tungsten film 62 always exists under the fuse element 60 even if the wiring pattern is formed shifted in the width direction when the fuse element 60 is formed.

【0045】図4(A),(B)において、レーザービ
ーム40を上方から照射すると、多結晶シリコン膜によ
るヒューズ素子60にその一部が吸収される。本発明者
の実験によれば、多結晶シリコン膜によるヒューズ60
の膜厚が1000オングストローム以下になると、レー
ザー光の吸収率が悪くなり、レーザー光のほとんどが透
過してしまうことが判明した。その結果ヒューズ60の
発熱が不十分になりヒューズが溶断できない場合があ
る。
4A and 4B, when a laser beam 40 is irradiated from above, a part of the fuse element 60 made of a polycrystalline silicon film is absorbed. According to the experiment of the inventor, the fuse 60 made of a polycrystalline silicon film was used.
It has been found that when the film thickness is less than 1000 angstroms, the absorptance of the laser light becomes poor, and most of the laser light is transmitted. As a result, the heat generation of the fuse 60 may be insufficient and the fuse may not be blown.

【0046】ここで、ヒューズ素子60に吸収されるエ
ネルギーEは下記の通りである。
Here, the energy E absorbed by the fuse element 60 is as follows.

【0047】E=Φ[1−exp(−α×t)] Φ:入射パワー α:ヒューズ素子の吸収係数 t:ヒューズ素子の膜厚 ヒューズ素子を構成する多結晶シリコンの吸収係数α
は、レーザ光源としてYLFレーザー(波長=1047nm)
又はYAGレーザー(波長=1056nm)の場合、その波長
での吸収係数はほぼα=3×10(1/cm)である。
E = Φ [1-exp (−α × t)] Φ: Incident power α: Absorption coefficient of fuse element t: Film thickness of fuse element Absorption coefficient α of polycrystalline silicon constituting fuse element
Is a YLF laser (wavelength = 1047 nm) as a laser light source
Alternatively, in the case of a YAG laser (wavelength = 1056 nm), the absorption coefficient at that wavelength is approximately α = 3 x 10 (1 / cm).

【0048】従って、ヒューズ素子の膜厚が従来のよう
に2000オングストロームの場合の吸収エネルギーE
1 は、 E1 =0.006Φ であるのに対し、膜厚t=1000オングストロームに
なると、その吸収エネルギーE2 は、 E2 =0.003Φ となり、かなり吸収率が低下することが分かる。
Therefore, the absorption energy E when the thickness of the fuse element is 2000 angstrom as in the prior art.
1 is E 1 = 0.006Φ, whereas when the film thickness t becomes 1000 Å, the absorbed energy E 2 becomes E 2 = 0.003Φ, indicating that the absorption rate is considerably reduced.

【0049】そこで、本実施例のようにヒューズ素子6
0の下層にタングステン膜62を設けると、ヒューズ素
子60を透過したレーザービーム40は、このタングス
テン膜62上で反射し、再び多結晶シリコン膜によるヒ
ューズ素子60に吸収される。従って、高融点金属膜6
2に入射する光のほとんどが反射するとすれば、ヒュー
ズ素子60内では、高融点金属膜62のない場合の約2
倍(直接入射+反射)のレーザービームの吸収が起きる
ことになる。このため、ヒューズ素子60の発熱量も約
2倍になるので、ヒューズ素子60の膜厚を薄くしても
ヒューズが溶断できないという不良がなくなる。
Therefore, as in this embodiment, the fuse element 6
When a tungsten film 62 is provided below 0, the laser beam 40 transmitted through the fuse element 60 is reflected on the tungsten film 62 and is absorbed again by the fuse element 60 made of a polycrystalline silicon film. Therefore, the high melting point metal film 6
If most of the light incident on the fuse element 2 is reflected, the fuse element 60 has about 2.
Double (direct incidence + reflection) laser beam absorption will occur. For this reason, the amount of heat generated by the fuse element 60 is also approximately doubled, so that even if the thickness of the fuse element 60 is reduced, there is no defect that the fuse cannot be blown.

【0050】レーザービームの入射エネルギー分布が図
11の通りであることを考慮すると、従来のように下層
に高融点金属膜がないヒューズ素子がビーム中心エリア
を利用して溶断できたとしても、レーザー照射装置のア
ライメントずれにより、やはりヒューズが溶断できない
場合が生じる。本実施例では、多結晶シリコン膜による
ヒューズ素子60の幅を(W)とし、レーザー光のビー
ム径を(φ)とし、高融点金属膜の幅をLとし、W<φ
<Lに設定している。このため、アラインメントずれに
より、レーザビーム40が多少ずれたとしても、ヒュー
ズ素子60のエネルギー吸収が約2倍になることから、
ヒューズ素子60が溶断できないことはなくなる。
Considering that the incident energy distribution of the laser beam is as shown in FIG. 11, even if a fuse element having no refractory metal film in the lower layer as in the prior art could be blown out using the beam center area, Due to misalignment of the irradiation device, the fuse may not be blown. In this embodiment, the width of the fuse element 60 made of a polycrystalline silicon film is (W), the beam diameter of laser light is (φ), the width of the refractory metal film is L, and W <φ.
<L is set. Therefore, even if the laser beam 40 is slightly shifted due to the alignment shift, the energy absorption of the fuse element 60 is approximately doubled.
This prevents the fuse element 60 from being blown.

【0051】上記の作用を、図12及び図11の比較か
ら説明する。図12は本実施例でのヒューズ素子60に
入射されるレーザービームの入射+反射エネルギー密度
の図である。
The above operation will be described by comparing FIG. 12 and FIG. FIG. 12 is a diagram of the incident + reflected energy density of the laser beam incident on the fuse element 60 in this embodiment.

【0052】図11、図12において、xはレーザー光
のビーム中心からの距離、φはレーザービーム径、EF
はレーザービームの入射エネルギー密度、EFRはレーザ
ー光の吸収率を10%と仮定した場合のレーザー光の入
射+反射エネルギー密度、E´はヒューズを溶断するに
必要なエネルギー密度、Wは多結晶シリコン膜によるヒ
ューズ幅、MGはヒューズを溶断するのに許容できるビ
ーム,ヒューズ素子のアライメントマージンである。
11 and 12, x is the distance from the center of the laser beam, φ is the laser beam diameter, and E F
Is the incident energy density of the laser beam, E FR is the incident and reflected energy density of the laser light assuming that the absorption rate of the laser light is 10%, E 'is the energy density required to blow the fuse, and W is the polycrystal. The fuse width and MG of the silicon film are an alignment margin of a beam and a fuse element that can be allowed to blow the fuse.

【0053】そして、図11、図12において、ヒュー
ズ幅(W)を1μm、レーザービームのビーム径(φ)
を5μmとする。図13の従来例ではヒューズを切断す
るためのアライメントマージン(MG)は図11の通り
少なく、片側0.6μmしかない。これに対し、図4の
本実施例では、アライメントマージン(MG)は図12
の通り広くなり、1.6μm確保できる。
11 and 12, the fuse width (W) is 1 μm, and the beam diameter (φ) of the laser beam.
Is 5 μm. In the conventional example of FIG. 13, the alignment margin (MG) for cutting the fuse is small as shown in FIG. 11, and is only 0.6 μm on one side. On the other hand, in the embodiment of FIG. 4, the alignment margin (MG) is
And 1.6 μm can be secured.

【0054】図4の本実施例では、シリコン基板10上
に直接タングステン膜62を形成したが、シリコン基板
10上にシリコン酸化膜を熱酸化法あるいはCVD法で
形成してからタングステン膜62を形成してもよい。
In this embodiment shown in FIG. 4, the tungsten film 62 is formed directly on the silicon substrate 10, but the silicon oxide film is formed on the silicon substrate 10 by a thermal oxidation method or a CVD method, and then the tungsten film 62 is formed. May be.

【0055】また、反射層として機能する高融点金属膜
としては、本実施例ではタングステン膜62を用いた
が、その上層のヒューズ素子60よりも十分融点が高い
金属であれば良く、好ましくは融点1400°C以上の
金属として、モリブデン、チタン、プラチナ、ニッケ
ル、コバルト、タンタル膜等を使用してもよい。あるい
は、高融点金属膜として、これら単体の高融点金属のシ
リコン化合物である高融点金属シリサイド膜を使用して
もよい。上記の単体金属膜あるいはシリサイド膜は、反
射層として好ましくは500〜3000オングストロー
ム形成するもので良い。さらには、高融点金属膜とし
て、500〜2000オングストロームの多結晶シリコ
ン上に、上記の単体の高融点金属膜を500〜2000
オングストロームの厚さで形成した高融点金属ポリサイ
ド膜を使用してもよい。これらの材質に関しては、下記
の各実施例の高融点金属膜にも同様に適用できる。
In this embodiment, the tungsten film 62 is used as the high melting point metal film functioning as the reflection layer. However, any metal having a melting point sufficiently higher than that of the fuse element 60 above it may be used. Molybdenum, titanium, platinum, nickel, cobalt, tantalum film or the like may be used as the metal at 1400 ° C. or higher. Alternatively, a refractory metal silicide film, which is a silicon compound of a single refractory metal, may be used as the refractory metal film. The above-mentioned single metal film or silicide film may be preferably formed as a reflective layer to have a thickness of 500 to 3000 Å. Further, as a high melting point metal film, the above-mentioned single high melting point metal film is formed on polycrystalline silicon having a thickness of 500 to 2,000 angstroms.
A refractory metal polycide film formed with a thickness of Å may be used. These materials can be similarly applied to the high melting point metal films of the following embodiments.

【0056】(実施例4)この実施例4に係わる半導体
装置は、図5に示すような平面的配置のヒューズ素子7
0から構成される。このヒューズ素子70は、多結晶シ
リコン膜から構成される上層のヒューズ配線層72と、
これと対向する下層位置に形成される高融点金属膜例え
ばタングステン膜74とから構成され、その両者は一端
部においてコンタクトホール26を介して直列接続され
ている。またヒューズ配線層72およびタングステン膜
74の他端部は、二層の重なりエリアより左右に引き出
されたエリアにて、それぞれコンタクトホール20を介
してアルミニウム配線22,22に接続されている。す
なわち、ヒューズ素子70の両端に対するアルミニウム
配線22,22の配線位置は、ヒューズ素子70の同一
サイドに並設されたパターンとなっている。このように
して、ほぼT字型パターンの二層構造のヒューズ素子7
0を構成している。
(Fourth Embodiment) A semiconductor device according to a fourth embodiment has a fuse element 7 having a planar arrangement as shown in FIG.
It consists of 0. The fuse element 70 includes an upper fuse wiring layer 72 made of a polycrystalline silicon film,
A refractory metal film, for example, a tungsten film 74 is formed at a lower layer position opposite to this, and both of them are connected in series via a contact hole 26 at one end. The other ends of the fuse wiring layer 72 and the tungsten film 74 are connected to the aluminum wirings 22 and 22 via the contact holes 20, respectively, in areas that are drawn right and left from the two-layer overlapping area. That is, the wiring positions of the aluminum wirings 22 and 22 with respect to both ends of the fuse element 70 are patterns arranged in parallel on the same side of the fuse element 70. In this manner, the fuse element 7 having a two-layer structure having a substantially T-shaped pattern is provided.
0.

【0057】このヒューズ素子70の断面構造は、図6
(A)〜(C)に示す通りである。
The sectional structure of the fuse element 70 is shown in FIG.
(A) to (C).

【0058】そして、本実施例では、主回路であるメモ
リー回路を構成する第1〜第3層の配線層のうち、最上
層の第3層の配線層の一部を利用してヒューズ配線層7
2を形成し、第2層の配線層の一部のパターンを利用し
てタングステン膜74を形成している。
In this embodiment, the fuse wiring layer is formed by utilizing a part of the uppermost third wiring layer among the first to third wiring layers constituting the memory circuit as the main circuit. 7
2 and a tungsten film 74 is formed using a part of the pattern of the second wiring layer.

【0059】このような構造によれば、第3実施例と同
様に比較的薄膜であるヒューズ配線層72に直接入射さ
れるレーザービーム40のエネルギー吸収がたとえ少な
くても、このヒューズ配線層72を透過したレーザービ
ーム40のほとんどが、その下層のタングステン膜74
にて反射され、このエネルギーをも利用してヒューズ配
線層72の溶断を実現することができる。
According to such a structure, even if the energy absorption of the laser beam 40 directly incident on the relatively thin fuse wiring layer 72 is small as in the case of the third embodiment, the fuse wiring layer 72 can be removed. Most of the transmitted laser beam 40 is transmitted to the underlying tungsten film 74.
The fuse wiring layer 72 can be blown by utilizing this energy.

【0060】(実施例5)この実施例5に係わる半導体
装置は、その平面的な配置は図5に示す通りであるが、
その断面構造を図7(A)〜(C)の通りとしている。
即ち、この第5実施例装置も第4実施例装置と同様に、
第3層の配線層を利用したヒューズ配線層72と対向す
る下層にタングステン膜74を有する点では同一である
が、タングステン膜74が、主回路を構成するメモリ回
路の第1層の配線層を利用して、その一部のパターンを
ヒューズ配線層72の下層位置まで延在形成したもので
ある。
(Embodiment 5) The semiconductor device according to Embodiment 5 has a planar arrangement as shown in FIG.
The cross-sectional structure is as shown in FIGS.
That is, the device of the fifth embodiment is similar to the device of the fourth embodiment,
It is the same in that a tungsten film 74 is provided in a lower layer facing a fuse wiring layer 72 using a third wiring layer, but the tungsten film 74 serves as a first wiring layer of a memory circuit forming a main circuit. Utilizing this, a part of the pattern is formed to extend to a position below the fuse wiring layer 72.

【0061】この実施例5の場合も、実施例3および実
施例4と同様に、比較的薄膜のヒューズ配線層72を透
過したレーザービーム40のエネルギーを、タングステ
ン膜74で反射させることでヒューズ配線層72の溶断
に寄与させることができる。
In the case of the fifth embodiment, as in the third and fourth embodiments, the energy of the laser beam 40 transmitted through the relatively thin fuse wiring layer 72 is reflected by the tungsten film 74 so that the fuse wiring is formed. It can contribute to the fusing of the layer 72.

【0062】但し、ヒューズ配線層72とタングステン
膜74との間には、層間絶縁層として2層のシリコン酸
化膜16,18が存在するので、そこでのエネルギー吸
収分だけ溶断エネルギーは消費されることになる。
However, since two silicon oxide films 16 and 18 exist as an interlayer insulating layer between the fuse wiring layer 72 and the tungsten film 74, the fusing energy is consumed by the energy absorption there. become.

【0063】(実施例6)この実施例6に係わる半導体
装置も同様に、その平面的な配置は図5に示す通りであ
り、その断面構造を図8(A)〜(C)の通りとしたも
のである。即ち、ヒューズ配線層72は、主回路を構成
するメモリ回路の第2層の配線層の一部のパターンを利
用して形成されている。一方、タングステン膜74は、
メモリ回路の第1層の配線層の1部のパターンを利用し
て形成されている。タングステン膜74での反射エネル
ギーをヒューズ配線層72の溶断エネルギーとして利用
できる点は、上述した各実施例と同様である。
(Sixth Embodiment) Similarly, the semiconductor device according to the sixth embodiment has a planar arrangement as shown in FIG. 5 and a sectional structure as shown in FIGS. 8 (A) to 8 (C). It was done. That is, the fuse wiring layer 72 is formed using a part of the pattern of the second wiring layer of the memory circuit forming the main circuit. On the other hand, the tungsten film 74
It is formed using a pattern of a part of the first wiring layer of the memory circuit. The point that the energy reflected by the tungsten film 74 can be used as the fusing energy of the fuse wiring layer 72 is the same as in the above-described embodiments.

【0064】(実施例7) この実施例7に係わる半導体装置は、ヒューズ素子80
を多結晶シリコンから成る上層ヒューズ素子82と、こ
れと対向する領域に形成された高融点金属膜から成る下
層ヒューズ素子86とで構成している。そしてさらに、
上層および下層のヒューズ素子82,86を、その配線
幅方向に間隔をおいて複数列に設けられた各ヒューズ配
線層84,88(すなわち複数回平行に折り返した形)
で構成している。そして、上層および下層のヒューズ素
子82,86の一端部は、コンタクトホール26を利用
して相接続され、その他端部はそれぞれコンタクトホー
ル20を利用してアルミニウム配線22,22に接続さ
れている。
(Embodiment 7) The semiconductor device according to the embodiment 7 has a fuse element 80
Are composed of an upper fuse element 82 made of polycrystalline silicon and a lower fuse element 86 made of a refractory metal film formed in a region facing the fuse element 82. And furthermore,
The fuse elements 82 and 86 in the upper layer and the lower layer are divided into fuse wiring layers 84 and 88 provided in a plurality of columns at intervals in the wiring width direction (that is, folded in a plurality of times).
It consists of. One ends of the upper and lower fuse elements 82 and 86 are connected in phase using the contact holes 26, and the other ends are connected to the aluminum wirings 22 and 22 using the contact holes 20, respectively.

【0065】この第7実施例によれば、上層ヒューズ素
子82は、その配線幅方向に複数列のヒューズ配線層8
4を有することから、たとえアライメントずれが生じた
場合にも、レーザービーム40の有効ビーム径D内に必
ず一本のヒューズ配線層84を存在させて溶断すること
ができる。
According to the seventh embodiment, the upper fuse element 82 has a plurality of rows of fuse wiring layers 8 in the wiring width direction.
4, the fuse can always be blown out with one fuse wiring layer 84 within the effective beam diameter D of the laser beam 40 even if an alignment error occurs.

【0066】しかも、上層ヒューズ素子82を構成する
複数列の各ヒューズ配線層84と対向する下層位置に
は、高融点金属膜にて形成されたヒューズ配線層88が
必ず存在するので、比較的薄膜の上層のヒューズ配線層
84をレーザービーム40が透過したとしも、下層のヒ
ューズ配線層88にて反射させることで、上層のヒュー
ズ配線層84を溶断するのに寄与するエネルギーを増大
させることができ、確実なヒューズ素子80の溶断を実
現できる。
Further, since a fuse wiring layer 88 formed of a high melting point metal film always exists at a lower layer position facing each of the fuse wiring layers 84 in a plurality of rows constituting the upper fuse element 82, a relatively thin film is formed. Even if the laser beam 40 passes through the upper fuse wiring layer 84, the energy that contributes to the fusing of the upper fuse wiring layer 84 can be increased by reflecting the laser beam 40 on the lower fuse wiring layer 88. As a result, the fuse element 80 can be reliably blown.

【0067】この実施例7の変形として、半導体基板1
0に3層の配線層が形成される場合には、実施例4〜実
施例6と同様に3種の組み合わせが適用できる。
As a modification of the seventh embodiment, the semiconductor substrate 1
In the case where three wiring layers are formed at 0, three combinations can be applied as in the fourth to sixth embodiments.

【0068】なお、上述した第4実施例〜第7実施例に
おいては、上層のヒューズ配線層72,84と下層の高
融点金属膜から成るヒューズ配線層74,88を直列接
続し、その両者でヒューズ素子70,80を構成した
が、上層のヒューズ配線層72,84の両端をアルミニ
ウム配線22,22に接続し、下層の高融点金属膜7
4,88をレーザービーム40の反射層としてのみ用い
ることも可能である。
In the fourth to seventh embodiments described above, the upper fuse wiring layers 72 and 84 and the lower fuse wiring layers 74 and 88 made of a refractory metal film are connected in series, and both of them are connected in series. Although the fuse elements 70 and 80 are formed, both ends of the upper fuse wiring layers 72 and 84 are connected to the aluminum wirings 22 and 22, and the lower refractory metal film 7 is formed.
It is also possible to use 4,88 only as a reflection layer of the laser beam 40.

【0069】また、下層の高融点金属膜をその上層のヒ
ューズ配線層よりも幅広に形成する場合には、高融点金
属膜の表面を凹レンズ状に形成するとよい。このように
すれば、上層のヒューズ配線層を透過して高融点金属膜
に入射したレーザービームを、ヒューズ配線層に集束さ
せて反射することができ、ヒューズ配線層の溶断エネル
ギーをより増大させることが可能となる。
When the lower refractory metal film is formed wider than the upper fuse wiring layer, the surface of the refractory metal film may be formed in a concave lens shape. With this configuration, the laser beam transmitted through the upper fuse wiring layer and incident on the refractory metal film can be focused on the fuse wiring layer and reflected, thereby further increasing the fusing energy of the fuse wiring layer. Becomes possible.

【0070】(実施例8)この実施例8では、図10に
示すように、共に多結晶シリコンから成る第1,第2の
ヒューズ素子92,94を層間絶縁層であるシリコン酸
化膜18を介して上下で対向する位置に形成し、両者の
一端をコンタクトホール26を介して直列接続すること
でヒューズ素子90を形成している。上層の第2のヒュ
ーズ素子92は例えば1000オングストローム以下の
薄膜であり、第1のヒューズ素子94は第2ヒューズ素
子92よりも厚く形成されている。
(Embodiment 8) In this embodiment 8, as shown in FIG. 10, first and second fuse elements 92 and 94 both made of polycrystalline silicon are interposed via a silicon oxide film 18 which is an interlayer insulating layer. The fuse element 90 is formed by forming one end of the fuse element 90 and the other end of the fuse element 90 in series. The upper second fuse element 92 is a thin film of, for example, 1000 Å or less, and the first fuse element 94 is formed thicker than the second fuse element 92.

【0071】ヒューズ素子90にレーザービームを照射
すると、上層の第2のヒューズ素子92にてそのエネル
ギーが吸収される。レーザービームのアライメントずれ
が少なければ、図11に示すエネルギー密度の高い領域
を利用して、第2のヒューズ素子92を溶断できる。し
かし、アライメントずれが大きくなると、エネルギー密
度の低い領域が第2のヒューズ素子92に照射される。
このとき、薄膜の第2のヒューズ素子92はエネルギー
吸収が少ないため、確実な溶断が困難となる場合があ
る。薄膜の第2のヒューズ素子92を透過したレーザー
ビームは、比較的厚い膜形成によりエネルギー吸収性の
良い第1のヒューズ素子94に照射される。第1のヒュ
ーズ素子94に入射するレーザービームのエネルギー密
度は、第1のヒューズ素子94に入射するものよりも低
くなるが、エネルギー吸収性が良い分、発熱による溶断
が確実化される。
When the laser beam is applied to the fuse element 90, the energy is absorbed by the second fuse element 92 in the upper layer. If the laser beam misalignment is small, the second fuse element 92 can be blown using the high energy density region shown in FIG. However, when the misalignment increases, a region having a low energy density is irradiated to the second fuse element 92.
At this time, since the thin film second fuse element 92 has low energy absorption, it may be difficult to reliably blow it. The laser beam transmitted through the thin film second fuse element 92 is applied to the first fuse element 94 having good energy absorption by forming a relatively thick film. Although the energy density of the laser beam incident on the first fuse element 94 is lower than that of the laser beam incident on the first fuse element 94, the melting due to heat generation is ensured due to the good energy absorption.

【0072】このように、実施例8によれば直列接続さ
れた第1,第2のヒューズ素子94,92のいずれか一
方を溶断することで、ヒューズ素子90を確実にオープ
ンさせることができる。
As described above, according to the eighth embodiment, the fuse element 90 can be reliably opened by blowing one of the first and second fuse elements 94 and 92 connected in series.

【0073】[0073]

【発明の効果】第1の発明によれば、配線幅方向に間隔
をおいて複数列(すなわち複数回平行に折り返した形)
に設けられ、かつ直列接続されたヒューズ配線層を有す
るので、レーザービームが特にその配線幅方向に大きく
ずれたとしても、いずれか1つのヒューズ配線層を必ず
レーザービームのビーム径内に位置させることができ、
ヒューズ素子の確実な溶断が図れる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of columns (that is, a plurality of parallel folded portions) are arranged at intervals in the wiring width direction.
And one of the fuse wiring layers connected in series, even if the laser beam is largely shifted in the width direction of the wiring, one of the fuse wiring layers must be positioned within the beam diameter of the laser beam. Can be
The fuse element can be reliably blown.

【0074】第2の発明によれば、高融点金属膜をヒュ
ーズ素子と対向する下層位置に形成することで、ヒュー
ズ素子を透過したレーザービームを反射させて、ヒュー
ズ素子の溶断エネルギーとして利用することができ、特
に薄膜化されたヒューズ素子を確実に溶断できる。
According to the second aspect of the present invention, by forming the high melting point metal film in a lower layer position facing the fuse element, the laser beam transmitted through the fuse element is reflected and used as the fusing energy of the fuse element. In particular, the thinned fuse element can be reliably blown.

【0075】第3の発明によれば、第1の発明および第
2の発明の双方の作用により、薄膜のヒューズ素子に対
してビームのアライメントずれが生じた場合にも、確実
にヒューズ素子を溶断できる効果がある。
According to the third aspect of the present invention, the fuse element is reliably blown by the action of both the first and second aspects of the present invention, even when a beam misalignment occurs with respect to the thin-film fuse element. There is an effect that can be done.

【0076】第4の発明によれば、アライメントずれが
少ない場合には、エネルギー密度の高いビームにより上
層の薄膜化された第2のヒューズ素子を溶断でき、アラ
イメントずれが大きい場合には、エネルギー吸収の少な
い第2のヒューズ素子を透過したビームにより、比較的
厚膜でエネルギー吸収性の高いの第1のヒューズ素子を
溶断でき、上下層で直列接続されたいずれか一方のヒュ
ーズ素子を確実に溶断できる。
According to the fourth aspect of the present invention, when the misalignment is small, the second fuse element having a thinner upper layer can be blown by a beam having a high energy density. The first fuse element having a relatively thick film and high energy absorption can be blown by the beam transmitted through the second fuse element having a small number of fuse elements, and one of the fuse elements connected in series in the upper and lower layers is reliably blown. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係わる半導体装置を示す
もので、同図(A)は、ヒューズ素子を上方より透視し
て見た平面図、同図(B)は、同図(A)のI−I断面
図である。
FIGS. 1A and 1B show a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a fuse element seen from above, and FIG. It is II sectional drawing of A).

【図2】レーザービームの有効ビーム径と、隣接する2
本のヒューズ配線層との配置関係を示す概略説明図であ
る。
FIG. 2 shows an effective beam diameter of a laser beam and two adjacent beams.
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing an arrangement relationship with a fuse wiring layer of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例に係わる半導体装置を示す
もので、同図(A)は、ヒューズ素子を上方から透視し
て見た平面図、同図(B)は、同図(A)のII−II断面
図、同図(C)は、同図(A)のIII −III 断面図であ
る。
3A and 3B show a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a plan view of the fuse element seen from above, and FIG. (A) is a sectional view taken along the line II-II, and (C) is a sectional view taken along the line III-III in FIG.

【図4】本発明の第3実施例に係わる半導体装置を示す
もので、同図(A)はヒューズ素子をその上方から透視
して見た平面図、同図(B)は、同図(A)のIV−IV断
面図である。
4A and 4B show a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4A is a plan view of the fuse element seen from above, and FIG. It is IV-IV sectional drawing of A).

【図5】本発明の第4実施例〜第6実施例に係わる半導
体装置をその上方から透視して見た平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a semiconductor device according to a fourth embodiment to a sixth embodiment of the present invention as seen through from above.

【図6】本発明の第4実施例に係わる半導体装置の断面
構造を示し、同図(A)は図5のV−V断面図、同図
(B)は、図5のVI−VI断面図、同図(C)は、図5の
VII −VII 断面図である。
6A and 6B show a sectional structure of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6A is a sectional view taken along line VV of FIG. 5, and FIG. 6B is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. FIG. 5 (C) is the same as FIG.
It is VII-VII sectional drawing.

【図7】本発明の第5実施例に係わる半導体装置の断面
構造を示し、同図(A)は、図5のVI−VI断面図、同図
(B)は、図5のVII −VII 断面図である。
FIGS. 7A and 7B show a cross-sectional structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5, and FIG. It is sectional drawing.

【図8】本発明の第6実施例に係わる半導体装置の断面
構造を示し、同図(A)は、図5のVI−VI断面図、同図
(B)は、図5のVII −VII 断面図である。
8A and 8B show a sectional structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8A is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. 5, and FIG. 8B is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. It is sectional drawing.

【図9】本発明の第7実施例に係わる半導体装置を示
し、同図(A)はヒューズ素子をその上方より透視して
見た平面図、同図(B)は、同図(A)のVIII−VIII断
面図である。
9A and 9B show a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 9A is a plan view of the fuse element seen from above, and FIG. 9B is a view of FIG. VIII-VIII sectional drawing of FIG.

【図10】本発明の第8実施例に係わる半導体装置を示
し、同図(A)はその半導体装置をその上方から透視し
て見た平面図、同図(B)は、同図(A)ののIX−IX断
面図、同図(C)は、同図(A)のX−X断面図、同図
(D)は、同図(A)のXI−XI断面図である。
10A and 10B show a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention. FIG. 10A is a plan view of the semiconductor device seen from above, and FIG. ) Is a sectional view taken along the line IX-IX, (C) is a sectional view taken along the line XX in (A), and (D) is a sectional view taken along the line XI-XI in (A).

【図11】レーザービームのエネルギー分布を示す特性
図である。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing an energy distribution of a laser beam.

【図12】ヒューズ配線層の下層に高融点金属膜を有す
る場合のヒューズ配線層への直接入射エネルギーおよび
反射して入射するエネルギーのエネルギー分布を示す特
性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing an energy distribution of energy directly incident on the fuse wiring layer and energy reflected and incident on the fuse wiring layer when a refractory metal film is provided below the fuse wiring layer.

【図13】従来の半導体装置を示し、同図(A)は、ヒ
ューズ素子をその上方から透視して見た平面図、同図
(B)は、同図(A)のXII −XII 断面図である。
FIG. 13 shows a conventional semiconductor device, wherein FIG. 13A is a plan view of the fuse element seen from above, and FIG. 13B is a sectional view taken along line XII-XII of FIG. It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 16,18,24 シリコン酸化膜 20,26 コンタクトホール 22 アルミニウム配線 30 ヒューズ素子 32 ヒューズ配線層 40 レーザービーム 50 ヒューズ素子 52 下層ヒューズ配線層 54 上層ヒューズ配線層 60 ヒューズ素子 62 高融点金属膜 70 ヒューズ素子 72 ヒューズ配線層 74 高融点金属膜 80 ヒューズ素子 82 上層ヒューズ素子 84 ヒューズ配線層 86 下層ヒューズ素子 88 ヒューズ配線層 90 ヒューズ素子 92 第2のヒューズ素子 94 第1のヒューズ素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 16, 18, 24 Silicon oxide film 20, 26 Contact hole 22 Aluminum wiring 30 Fuse element 32 Fuse wiring layer 40 Laser beam 50 Fuse element 52 Lower fuse wiring layer 54 Upper fuse wiring layer 60 Fuse element 62 High melting point metal film Reference Signs List 70 fuse element 72 fuse wiring layer 74 refractory metal film 80 fuse element 82 upper fuse element 84 fuse wiring layer 86 lower fuse element 88 fuse wiring layer 90 fuse element 92 second fuse element 94 first fuse element

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザービームにより溶断可能なヒュー
ズ素子を有する半導体装置であって、 前記ヒューズ素子は、基板の上方に形成された第1のヒ
ューズ素子と、前記第1のヒューズ素子の上方に形成さ
れた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上方に形成された
第2のヒューズ素子と、を含み、 前記第1のヒューズ素子は、その配線幅方向に間隔をお
いて複数列に設けられたヒューズ配線層を直列接続して
形成されてなり、 前記第2のヒューズ素子は、互いに隣あう前記ヒューズ
配線層の間に形成される間隔と対向する上方に形成され
てなるとともに、前記第1のヒューズ配線層とコンタク
トホールを介して接続されてなることを特徴とする半導
体装置。
1. A semiconductor device having a fuse element that can be blown by a laser beam, wherein the fuse element is formed above a first fuse element formed above a substrate, and above the first fuse element. And a second fuse element formed above the interlayer insulating film, wherein the first fuse elements are provided in a plurality of columns at intervals in the wiring width direction. A fuse wiring layer formed in series, wherein the second fuse element is formed above and opposed to a space formed between the adjacent fuse wiring layers; A semiconductor device which is connected to a fuse wiring layer via a contact hole.
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