JP3287293B2

JP3287293B2 - 半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP3287293B2
Application number: JP00510898A
Authority: JP
Inventors: 健二丹羽
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2002-06-04
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: JPH10261720A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冗長セルの置換
などに用いる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。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置はますます高集積化の
一途をたどっており、それに伴って製造歩留りは一般的
に低下する傾向を示している。そのため、特に最近の半
導体記憶装置では、いくつかの冗長ビットセルを余分に
メモリセルアレイ内に含ませておき、これにより不良ビ
ットセルを置換できるようにしている。このことによ
り、不良ビットセルが発生しても、そのチップを不良と
せずにすみ、歩留りの低下を防止している。この不良ビ
ットセルと冗長ビットセルとの置換は、以下に示すよう
に、あらかじめ形成しておいたヒューズ配線をレーザな
どにより溶断して回路をつなぎ変えるようにしている。

【０００３】例えば、図８は、不良メモリセルを冗長し
てある予備のメモリセルで救済する冗長回路を含む回路
図であり、８０１は電源Ｖcc、８０２はＧＮＤ、８０
３，８０９は容量、８０４，８１０はヒューズ、８０
５，８０６，８０７，８１１，８１２，８１７はインバ
ータ回路、８０８ａは冗長ライン選択回路、８１３はｅ
ｘ−ＯＲ回路、８１４ａ，８１４ｂはアドレス選択回
路、８１９は冗長ラインのデコーダであるＮＡＮＤ回
路、８１６は正規デコーダをディスエーブルする信号、
８１８は冗長ラインである。

【０００４】次に、図８の冗長回路の動作について説明
すると、冗長回路を使用しない通常動作時には、ヒュー
ズ配線８０４はＧＮＤ８０２に接地しているので、イン
バータ回路８０５に「Ｌ」レベルが入力され、インバー
タ回路８０５の出力は「Ｈ」レベルとなり、次段のイン
バータ回路８０７に入力される。また、インバータ回路
８０６によって「Ｈ」レベルの信号がラッチされる。イ
ンバータ回路８０７の出力ｒｅ信号は「Ｌ」レベルとな
り、ＮＡＮＤ回路８１５の出力の信号８１６は常時
「Ｈ」レベルを出力し、冗長ライン８１８はインバータ
回路８１７によって反転されて常時「Ｌ」レベルとな
り、冗長ライン８１８は非選択状態となっている。

【０００５】一方、冗長ライン使用時には、冗長ライン
選択回路８０８ａ中のヒューズ配線８０４を切断すると
ともに、同時に不良アドレスに対応するアドレス選択回
路８１４ａ，８１４ｂ中のヒューズ配線８１０も必要に
応じて切断する。これらのことにより、冗長ライン選択
回路８０８ａ中のヒューズ配線８０４は切断されている
ので、電源Ｖcc８０１に接続された容量８０３によって
「Ｈ」レベルの信号がインバータ回路８０５に入力され
る。この結果、ｒｅ信号は「Ｈ」レベルとなり、冗長ラ
イン８１８の選択がイネーブル状態となる。

【０００６】このとき、アドレス選択信号回路８１４
ａ，８１４ｂ中のヒューズ配線８１０の情報と外部から
入力されるアドレス信号ａ₀〜ａ_iの情報が同一になる
と、ｒａ₀ 信号〜ｒａ₁ 信号は全て「Ｈ」レベルを出力
することになる。この結果、ＮＡＮＤ回路８１５の出力
の信号８１６は「Ｌ」レベルとなり、正規デコーダをデ
ィスエーブル状態にする。そして、冗長ライン８１８の
信号は「Ｈ」レベルとなり冗長ラインが選択されるよう
になる。

【０００７】図９は、そのヒューズ配線の構成を示す説
明図であり、所定の素子やその上に配置される配線層な
どを形成した上に層間絶縁膜９０１が形成され、この上
にＡｌなどからなる金属配線９０２が形成されている。
この金属配線９０２がヒューズ配線となる。また、その
金属配線９０２上には、層間絶縁膜９０３およびパシベ
ーション膜９０４が形成されている。そして、パシベー
ション膜９０４の所定位置に、層間絶縁膜９０３途中ま
での開口部９０５が形成されている。開口部９０５は、
表面から金属配線９０２までの距離を短くするために開
けるためのものである。

【０００８】次に、金属配線９０２の切断に関して説明
する。この金属配線９０２の切断は、図９（ｂ）の平面
図に示すように、開口部９０５の金属配線９０２上の所
定のレーザ照射領域９０６に２．５μｍ角程度のアパー
チャ径としたレーザを照射することにより行う。このレ
ーザ照射は、パルス的に２０〜１００ｍｓ間行われる。
このレーザ照射により金属配線９０２は、図９（ｃ）に
示すように、金属配線９０２ａと金属配線９０２ｂとに
分断（溶断）される。ここで、レーザ照射された金属配
線９０２は、照射部位が瞬間的に蒸発する。この結果、
金属配線９０２はレーザ照射により溶断されるが、その
蒸発は爆発的に起こるため、その下層の層間絶縁膜９０
１の一部と上層の層間絶縁膜９０３とを吹き飛ばし、穴
９０７が形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来では、
上述したようにヒューズ配線としての金属配線９０２を
溶断するようにしていたが、電気的には分離できない場
合が多いという問題があった。すなわち、レーザ照射に
より金属配線９０２は溶断されるが、このとき蒸発した
金属材料が穴９０８側壁に再蒸着し、金属膜９０８を形
成するからである。この金属膜９０８は、図９（ｃ），
（ｄ）に示すように、穴９０７側壁全域に形成されるた
め、溶断された金属配線９０２ａと金属配線９０２ｂ
は、その金属膜９０８により電気的に接続された状態と
なっている。

【００１０】ここで、ヒューズ配線としてポリシリコン
からなる配線を用いる技術もある（例えば、特開平６−
５３３２３号公報）。ポリシリコンは、レーザ照射によ
り容易に切断しやすく、また再蒸着しにくいため、上述
したような問題が発生しにくい。しかし、ポリシリコン
は、その形成のために高温環境が必要となるため、金属
を用いた配線が下層に形成されている状態では、この金
属配線が溶けてしまうので、ポリシリコン配線を形成で
きない。このため、ポリシリコンをヒューズ配線に用い
る場合、最下層に配置する必要がある。すなわち、ポリ
シリコンをヒューズ配線に用い、その上に多くの配線層
及び層間絶縁膜が形成される場合は、このヒューズ配線
を切断しようとすると、深い開口部を形成する必要があ
る。このため、ポリシリコンをヒューズ配線に用いよう
とすると、工程を複雑にし、かつヒューズ配線上の層間
絶縁膜の残膜制御性が悪くなることにより、ヒューズ切
断成功率が極めて悪化してしまう。

【００１１】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、工程を複雑にすることな
く、ヒューズ配線上の層間絶縁膜の残膜制御を容易にす
るとともに、ヒューズ切断成功率の向上を図ることを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体装置
は、半導体基板上に形成された下層配線と、その下層配
線上に層間絶縁膜を介して下層配線の一部と重畳領域を
持つように形成された上層金属配線と、重畳領域に上層
金属配線と下層配線とを電気的に接続するように形成さ
れた導体部とから構成された複数のヒューズを有し、こ
のヒューズの中の第１のヒューズの第１の上層金属配線
と、第１のヒューズの隣に配置する第２のヒューズの第
２の上層金属配線とが、各々の第１の導体部および第２
の導体部から、隣り合うことなく各々異なる方向に延在
し、第１の上層金属配線の第１の導体部上にヒューズ切
断された場合に形成される第１の開口領域と、第２の上
層金属配線の第２の導体部上にヒューズ切断された場合
に形成される第２の開口領域とが重ならないように、第
１の導体部と第２の導体部との距離が離れて形成されて
いるものである。この発明によれば、上層金属配線の導
体部上の部分を除去することで、上層金属配線と下層配
線とが電気的に分離される。また、この発明の半導体装
置の製造方法では、半導体基板上に形成された下層配線
と、この下層配線上に層間絶縁膜を介して少なくとも下
層配線の一部と重畳領域を持つように形成された上層金
属配線と、層間絶縁膜の重畳領域に形成されたコンタク
トホール内に充填して形成され上層金属配線と下層配線
とを電気的に接続する導体部とから構成されたヒューズ
を有する半導体装置の製造方法において、レーザ照射に
より導体部が接続される部分の上層金属配線を蒸発させ
ると共に略中央に導体部の上面が露出するような穴を形
成してこの穴の側面から導体部を離間させることでヒュ
ーズの切断を行おうとしたものである。この発明によれ
ば、レーザ照射により重畳領域の上層金属配線部分が無
くなるので、上層金属配線と下層配線とが電気的に分離
される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。実施の形態１はじめに、この発明の第１の実施の形態に関して説明す
る。図１は、この実施の形態２における半導体装置の一
部構成を示す断面図であり、この実施の形態１では、ま
ず、基板上に所定の素子やその上に配置される配線層な
どを形成した上に層間絶縁膜１０１を配置し、この上に
Ａｌなどからなる下層配線１０２を形成した。また、こ
の実施の形態１では、下層配線１０２上の層間絶縁膜１
０３に形成されたコンタクトホール内に充填されたプラ
グ１０４に端部が接続するように、層間絶縁膜１０３上
にＡｌなどからなる上層金属配線１０５を形成するよう
にした。なお、プラグ１０４はタングステンなどの高融
点金属から構成されている。

【００１４】そして、その上層金属配線１０５上には、
層間絶縁膜１０６およびパシベーション膜１０７が形成
され、そして、パシベーション膜１０７の所定位置に、
層間絶縁膜１０６が数百ｎｍの厚さとなるように開口部
１０８が形成された状態となっている。この開口部１０
８は、表面から上層金属配線１０５までの距離を短く
し、ヒューズ切断を容易にするために開けるものであ
り、レーザ照射によって上層金属配線１０５が所定の形
状に加工できる場合、開口部は形成しなくてもよい。以
上示したように、この実施の形態１においては、下層配
線１０２とプラグ１０４と上層金属配線１０５とでヒュ
ーズ配線を構成するようにした。

【００１５】以下に、このヒューズ配線の切断に関して
説明する。この実施の形態１においては、図１（ｂ）の
断面図に示すように、開口部１０８の上層金属配線１０
５端部上の所定の領域に２．５μｍ角程度のアパーチャ
径としたレーザを照射することにより行う。このレーザ
照射は、パルス的に２０〜１００ｍｓ間行われる。この
レーザ照射により、上層金属配線１０５は、図１（ｂ）
に示すように、プラグ１０４上の部分が消滅する。ここ
で、レーザ照射された上層金属配線１０５は、照射部位
が瞬間的に蒸発する。この結果、上層金属配線１０５は
レーザ照射により端部が蒸発してなくなるが、その蒸発
は爆発的に起こるため、その上層の層間絶縁膜１０６が
吹き飛ばされ、穴１０９が形成される。

【００１６】このとき、従来と同様に、穴１０９側壁に
は、上層金属配線１０５端部から蒸発した金属材料の一
部が再蒸着し、金属膜１１０が形成される。そして、こ
の金属膜１１０は、図１（ｃ）の平面図に示すように、
穴１０９側壁に形成される。しかし、ここで、その金属
膜１１０は穴１０９底面には形成されない。このため、
金属膜１１０は上層金属配線１０５とは接触している
が、プラグ１０４とは接触していない。すなわち、この
実施の形態１によれば、レーザ照射でプラグ１０４上の
上層金属配線１０５端部を除去することにより、上層金
属配線１０５と下層配線１０２との電気的接続を断つこ
とができる。

【００１７】実施の形態２次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。
図２は、この実施の形態２における半導体装置の一部構
成を示す断面図であり、この実施の形態２では、まず、
基板上に所定の素子やその上に配置される配線層などを
形成した上に層間絶縁膜２０１を配置し、この上にＡｌ
などからなる下層配線２０２を形成した。また、下層配
線２０２上の層間絶縁膜２０３に形成されたコンタクト
ホール内に充填されたプラグ２０４に端部が接続するよ
うに、層間絶縁膜２０３上に中間配線２０５を形成する
ようにした。

【００１８】また、その中間配線２０５上の層間絶縁膜
２０６に形成されたコンタクトホール内に充填されたプ
ラグ２０７に端部が接続するように、層間絶縁膜２０６
上に上層金属配線２０８を形成するようにした。なお、
その上層金属配線２０８上には、層間絶縁膜２０９およ
びパシベーション膜２１０が形成され、そして、パシベ
ーション膜２１０の所定位置に、層間絶縁膜２０９途中
までの開口部２１１が形成された状態となっている。こ
の開口部２１１は、表面から上層金属配線２０８までの
距離を短くするために開けるものであり、層間絶縁膜２
０９およびパシベーション膜２１０が薄ければ形成しな
くてもよい。以上示したように、この実施の形態２にお
いては、下層配線２０２とプラグ２０４と中間配線２０
５とプラグ２０７と上層金属配線２０８とでヒューズ配
線を構成するようにした。

【００１９】以下に、このヒューズ配線の切断に関して
説明する。まず、この実施の形態２においては、開口部
２１１の上層金属配線２０８端部上の所定の領域に、
２．５μｍ角程度のアパーチャ径としたレーザを照射す
ることにより行う。このレーザ照射は、パルス的に２０
〜１００ｍｓ間行われる。このとき、照射するレーザの
出力が大きい場合、上層金属配線２０８端部だけでな
く、その下の中間配線２０５にまでレーザが照射される
ことになり、それら両方のレーザ照射部分が消滅するこ
とになる。そして、このときレーザ照射された部分は瞬
間的に蒸発し、それが爆発的に起こるため、図２（ｂ）
に示すように、穴２１２が形成されることになる。この
穴２１２は、層間絶縁膜２０３の一部にまで達し、その
側壁には再蒸着した金属膜２１３が形成される。しか
し、再蒸着する金属膜２１３は穴２１２底部には形成さ
れないので、金属膜２１３とプラグ２０４が接触するこ
とはない。

【００２０】すなわち、この実施の形態２（図２）のよ
うに、ヒューズ配線を構成すれば、たとえ照射するレー
ザの出力が大きすぎても、それが下層配線２０２に到達
しなければ、ヒューズ切断処理の後で上層金属配線２０
８と下層配線２０２とが接続しているようなことはな
い。したがって、この実施の形態２によれば、ヒューズ
切断のためのレーザ照射は、少なくとも上層金属配線２
０８端部を除去することができるが下層配線２０２にま
で届かない範囲となっていればよく、その出力設定の範
囲が大きいものとなっている。

【００２１】実施の形態３次に、この発明の第３の実施の形態について図３を用い
て説明する。図３は、この実施の形態３における半導体
装置の一部構成を示す平面図と断面図であり、この実施
の形態３では、まず、基板上に所定の素子やその上に配
置される配線層などを形成した上に層間絶縁膜３０１を
配置し、この上にＡｌなどからなる下層配線３０２を形
成した。また、この実施の形態３では、下層配線３０２
上の層間絶縁膜３０３に形成されたコンタクトホール内
に充填されたプラグ３０４に端部が接続するように、層
間絶縁膜３０３上にＡｌなどからなる上層金属配線３０
５を形成するようにした。同時に、組み立て用パッド３
１１を形成するようにした。ここで、上層金属配線３０
５は、図３（ｂ）の平面図に示すように、例えば、３つ
の下層配線に接続するように、広い面積に形成されてい
るようにした。なお、プラグ３０４はタングステンなど
の高融点金属から構成されている。

【００２２】次に、上層金属配線３０５および組み立て
用パッド３１１上に、層間絶縁膜３０６およびパシベー
ション膜３０７を形成する。ついで、上層金属配線３０
５および組み立て用パッド３１１の内側領域にある層間
絶縁膜３０６およびパシベーション膜３０７をエッチン
グ除去することにより、開口部３０８および開口部３１
２を形成し、上層金属配線３０５および組み立て用パッ
ド３１１表面を露出させた。上述したように、この実施
の形態３においては、例えば、３つの下層配線３０２と
プラグ３０４とに、広い面積に形成した上層金属配線３
０５を接続してヒューズ配線を構成するようにした。

【００２３】以下に、このヒューズ配線の切断に関して
説明する。この実施の形態３においては、図３（ｃ）の
断面図に示すように、開口部３０８に露出している上層
金属配線３０５の所定の領域に、例えば、２．５μｍ角
程度のアパーチャ径としたレーザを照射することにより
行う。このレーザ照射は、パルス的に２０〜１００ｍｓ
間行われる。このレーザ照射により、上層金属配線３０
５は、図３（ｃ）に示すように、プラグ３０４上の部分
が消滅する。ここで、レーザ照射された上層金属配線３
０５は、レーザの照射領域が瞬間的に蒸発する。この結
果、上層金属配線３０５はレーザ照射された領域が蒸発
してなくなり、穴３０９が形成される。そして、この実
施の形態３では、上層金属配線３０５が露出した状態で
レーザを照射しているので、上層金属配線３０５の所望
とする領域を容易に蒸発させ除去することができる。

【００２４】このとき、実施の形態１と同様に、穴３０
９側壁には、上層金属配線３０５から蒸発した金属材料
の一部が再蒸着し、金属膜３１０が形成される。そし
て、この金属膜３１０は、図３（ｄ）の平面図に示すよ
うに、穴３０９側壁に形成される。しかし、ここで、そ
の金属膜３１０は穴３０９底面には形成されない。この
ため、金属膜３１０は上層金属配線３０５とは接触して
いるが、プラグ３０４とは接触していない。すなわち、
この実施の形態３によれば、レーザ照射でプラグ３０４
上の領域の上層金属配線３０５を除去することにより、
上層金属配線３０５と下層配線３０２との電気的接続を
断つことができる。また、この実施の形態３では、上層
金属配線３０５を広い面積に形成するようにしたので、
組み立て用パッド３１１上の開口部３１２の形成と同時
に開口部３０８を形成することができるので、上層金属
配線３０５の所望の領域を露出させるために、新たなプ
ロセスを追加する必要が無く、工程の増加を招かない。

【００２５】実施の形態４次に、この発明の第４の実施の形態について図４を用い
て説明する。図４は、この実施の形態４における半導体
装置の一部構成を示す平面図と断面図である。この実施
の形態４においては、特にヒューズ配線が狭い間隔で並
列に複数配置されている場合を例にしている。すなわ
ち、図４に示すように、まず、基板上に所定の素子やそ
の上に配置される配線層などを形成した上に層間絶縁膜
４０１を配置し、この上にＡｌなどからなる下層配線４
０２を形成する。また、下層配線４０２上に層間絶縁膜
４０３を介し、プラグ４０４で接続する上層金属配線４
０５を形成する。また、上層金属配線４０５上には、層
間絶縁膜４０６およびパシベーション膜４０７が形成さ
れ、そして、パシベーション膜４０７の所定位置に、層
間絶縁膜４０６が数百ｎｍの厚さとなるように開口部４
０８が形成された状態となっている。

【００２６】そして、この実施の形態４では、下層配線
４０２−プラグ４０４−上層金属配線４０５のヒューズ
配線の隣り合う組において、上層金属配線４０５のプラ
グ４０４からの延在方向がそれぞれ異なり、かつ上層金
属配線４０５同士が隣り合った状態がないようにした。
この結果、プラグ４０４同士の距離が、図４（ｂ）に示
すように、ヒューズ配線間隔よりも広く離れるような
る。そして、その隣り合うヒューズ配線間で、ヒューズ
切断された場合に形成される穴４０９同士が重ならない
ように、プラグ４０４同士の距離をはなすようにした。
この結果、この実施の形態４によれば、一組のヒューズ
配線の切断により形成された穴４０９が、隣のヒューズ
配線の上層金属配線４０５およびプラグ４０４に影響を
及ぼすことがない。

【００２７】以上のことに対して、図５に示すように、
プラグ４０４の位置を、下層配線４０２−上層金属配線
４０５方向に垂直な方向に一直線上に配置してプラグ４
０４同士の距離が近くなるように配置すると、図５
（ｃ），（ｄ）に示すように、ヒューズ切断において隣
のヒューズ配線領域に影響を与えるようになる。例え
ば、配線幅が１μｍで上層金属配線４０５が形成され、
その上の層間絶縁膜４０６の膜厚が１μｍである場合、
レーザ照射によりヒューズ切断を行うと、穴４０９の大
きさは、その径が６μｍ程度となる。従って、図５に示
すように、プラグ４０４および上層金属配線４０５が配
置された状態では、上層金属配線４０５同士の間を、６
μｍより大きく離しておかないと、ヒューズ切断により
形成された穴４０９によりとなりのヒューズ配線の上層
金属配線４０５が影響を受けることになる。

【００２８】それらのことに対して、図４に示したよう
に、まず、隣り合うヒューズ配線の上層金属配線４０５
同士が、隣り合って存在することなく異なる方向に延在
するようにする。そして、それぞれのプラグ４０４同士
の間を上述したように所定距離以上離すようにすれば、
配線間が３μｍ程度にまで狭くなっても、ヒューズ切断
により隣のヒューズ配線に影響を与えることが抑制でき
る。従って、この実施の形態４によれば、ヒューズ配線
が形成される領域をより縮小させることができる。

【００２９】実施の形態５次に、この発明の第５の実施の形態について説明する。
図６は、この実施の形態５における半導体装置の一部構
成を示す断面図であり、この実施の形態５では、まず、
基板上に所定の素子やその上に配置される配線層などを
形成した上に層間絶縁膜５０１を配置し、この上にＡｌ
などからなる下層配線５０２ａおよび下層配線５０２ｂ
を形成した。また、下層配線５０２ａ，５０２ｂ上に層
間絶縁膜５０３が形成されている。そして、層間絶縁膜
５０３の下層配線５０２ａおよび下層配線５０２ｂ端部
上に形成されたコンタクトホール内に、プラグ５０４
ａ，５０４ｂが充填形成されている。

【００３０】加えて、プラグ５０４ａとプラグ５０４ｂ
とを接続するように、層間絶縁膜上に上層金属配線５０
５が形成されているようにした。なお、その上層金属配
線５０５上には、層間絶縁膜５０６およびパシベーショ
ン膜５０７が形成され、そして、パシベーション膜５０
７の所定位置に、層間絶縁膜５０６途中までの開口部５
０８が形成された状態となっている。この開口部５０８
は、表面から上層金属配線５０５までの距離を短くする
ために開けるものであり、層間絶縁膜５０６およびパシ
ベーション膜５０７が薄ければ形成しなくてもよい。以
上示したように、この実施の形態５においては、下層配
線５０２ａ，５０２ｂとプラグ５０４ａ，５０４ｂと上
層金属配線５０５とでヒューズ配線を構成するようにし
た。

【００３１】以下に、このヒューズ配線の切断に関して
説明する。まず、この実施の形態５においても、開口部
５０８の上層金属配線５０５端部上の所定の領域に、
２．５μｍ角程度のアパーチャ径としたレーザを照射す
ることにより行う。このレーザ照射は、パルス的に２０
〜１００ｍｓ間行われる。前述した実施の形態１と同様
に、このレーザ照射により、上層金属配線５０５は、図
６（ｂ）に示すように、プラグ５０４ａ上の部分が消滅
し、その蒸発は爆発的に起こるため、層間絶縁膜５０６
が吹き飛ばされて穴５０９ａが形成される。この穴５０
９ａは、層間絶縁膜５０３の一部にまで達し、その側壁
には再蒸着した金属膜５１０が形成される。

【００３２】しかし、再蒸着する金属膜５１０は穴５０
９ａ底部には形成されないので、金属膜５１０とプラグ
５０４ａが接触することはない。そして、この実施の形
態５では、図６（ｂ）に示すように、プラグ５０４ｂの
箇所においても、開口部５０８の上層金属配線５０５端
部上の所定の領域にレーザを照射し、穴５０９ｂを形成
するようにした。すなわち、この実施の形態４では、一
組のヒューズ配線において、２カ所を溶断するようにし
た。

【００３３】ここで、１つのプラグ上の箇所をレーザ照
射によりヒューズ切断した場合、その箇所の切断成功率
を例えば９５％とする。すると、上述した実施の形態１
におけるヒューズ切断の成功率は９５％となる。これに
対して、この実施の形態５においては、プラグ５０４ａ
上のヒューズ切断失敗率が５％、プラグ５０４ｂ上のヒ
ューズ切断失敗率も５％であるので、両方とも失敗する
確率は０．２５％となる。言い換えれば、この実施の形
態５における切断成功率は９９．７５％となり、ヒュー
ズ切断の成功率を飛躍的に向上させることができる。

【００３４】また、上述では、プラグ５０４ａの形成位
置とプラグ５０４ｂの形成位置を離すようにしたが、図
６（ｃ）に示すように、プラグ５０４ａとプラグ５０４
ｂとを近くに配置するようにしてもよい。このことによ
り、上層金属配線５０５のプラグ５０４ａとプラグ５０
４ｂの間程度にレーザを照射すれば、図６（ｄ）に示す
ように、１つの穴５０９を形成するだけで、プラグ５０
４ａと上層金属配線５０５との切断、および、プラグ５
０４ｂと上層金属配線５０５との切断が同時に行える。
そして、この場合においても、２カ所の切断を行うよう
にしてるので、その切断成功率は上述と同様に向上させ
ることができる。

【００３５】さらに、図７に示すように、下層配線５０
２ａおよび下層配線５０２ｂに加え、同一の配線層にお
いて下層配線５０２ｃも形成し、この下層配線５０２ａ
−プラグ５０４ａ−上層金属配線５０５ａ−プラグ５０
４ｃ−下層配線５０２ｃ−プラグ５０４ｄ−上層金属配
線５０５ｂ−プラグ５０４ｂ−下層配線５０２ｂの経路
により、ヒューズ配線を構成するようにしてもよい。図
７において、ＡＡ’断面を図７（ｂ）に示し、ＢＢ’断
面を図７（ｃ）に示している。ここで、プラグ５０４ａ
〜５０４ｄの形成する領域，および，上層金属配線５０
５ａ，５０５ｂを、上述したようにレーザ照射すること
で形成される穴５０９領域内とすれば、１回のレーザ照
射により上述したヒューズ配線の切断ができる。

【００３６】そして、この場合では、１つのヒューズ配
線の中で、４カ所のプラグ５０４ａ〜５０４ｄが存在し
ていることになる。すなわち、プラグ５０４ａ〜５０４
ｄ上すべてにおいて切断が失敗する確率は０．０５⁴ ＝
０．０００００６２５であるので、この場合は、ヒュー
ズ切断成功率が９９．９９９３７５％となり、さらに向
上させることができる。なお、上述では、１本のヒュー
ズ配線内に２個または４個のプラグを配置し、直列に接
続するようにしたが、プラグの個数はこれに限るもので
はなく、ヒューズ配線領域に応じて増減するようにして
もよい。

【００３７】なお、上記実施の形態１〜５では、上層金
属配線としてＡｌを用いるようにしたが、これに限るも
のではなく、ＣｕやＮｉなどの金属を用いるようにして
もよい。また、プラグとして高融点金属を用いるように
したが、これに限るものではなく、Ａｌなど上層金属配
線と同一の材料を用いるようにしてもよい。例えば、プ
ラグの重点と上層金属配線の形成を同時におこなう埋め
込み配線技術を用いれば、自動的に上層金属配線とプラ
グとが同一材料となる。また、上記実施の形態１〜５で
は、下層配線としてＡｌを用いるようにしているが、こ
れに限るものではなく、ＣｕやＮｉなど他の金属を用い
るようにしてもよい。加えて、下層配線をより基板に近
いところに形成するようにすれば、ポリシリコンなど半
導体材料を用いるようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、半
導体基板上に形成された下層配線とその下層配線上に形
成された層間絶縁膜と、その下層配線に接触して層間絶
縁膜に形成されたコンタクトホール内に充填されたプラ
グと、そのプラグに接続して層間絶縁膜上に形成された
上層金属配線とからヒューズ配線を構成するようにし
た。そして、上層金属配線のプラグ上の部分を除去する
ことで、上述の構成としたヒューズ配線の切断を行うよ
うにした。ここで、上層金属配線を除去したときに発生
する再付着物があっても、その再付着物とプラグとが接
触することがない。この結果、この発明によれば、上層
金属配線のプラグ上の部分を除去すれば、上層金属配線
と下層配線とを電気的に分離することができるので、工
程を複雑にすることなく、ヒューズ配線上の層間絶縁膜
の残膜制御を容易にするとともにヒューズ切断成功率の
向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態における半導体
装置の一部構成を示す断面図である。

【図２】この発明の第２の実施の形態における半導体
装置の一部構成を示す断面図である。

【図３】この発明の第３の実施の形態における半導体
装置の一部構成を示す平面図と断面図である。

【図４】この発明の第４の実施の形態における半導体
装置の一部構成を示す平面図と断面図である。

【図５】実施の形態４との比較をするための半導体装
置の一部構成を示す平面図と断面図である。

【図６】この発明の第５の実施の形態における半導体
装置の一部構成を示す断面図である。

【図７】この発明の第５の実施の形態における半導体
装置の他の例における一部構成を示す断面図である。

【図８】不良メモリセルを冗長してある予備のメモリ
セルで救済する冗長回路を含む回路図である。

【図９】従来のヒューズ配線の構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０１，１０３，１０６…層間絶縁膜、１０２…下層配
線、１０４…プラグ、１０５…上層金属配線、１０７…
パシベーション膜、１０８…開口部、１０９…穴、１１
０…金属膜。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成された下層配線と、
前記下層配線上に層間絶縁膜を介して少なくとも前記下
層配線の一部と重畳領域を持つように形成された上層金
属配線と、前記重畳領域に前記上層金属配線と前記下層
配線とを電気的に接続するように形成された導体部とか
ら構成された複数のヒューズを有し、このヒューズの中の第１のヒューズの第１の上層金属配
線と、前記第１のヒューズの隣に配置する第２のヒュー
ズの第２の上層金属配線とが、各々の第１の導体部およ
び第２の導体部から、隣り合うことなく各々異なる方向
に延在し、前記第１の上層金属配線の前記第１の導体部上にヒュー
ズ切断された場合に形成される第１の開口領域と、前記
第２の上層金属配線の前記第２の導体部上にヒューズ切
断された場合に形成される第２の開口領域とが重ならな
いように、前記第１の導体部と第２の導体部との距離が
離れて形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】半導体基板上に形成された下層配線と、
前記下層配線上に層間絶縁膜を介して少なくとも前記下
層配線の一部と重畳領域を持つように形成された上層金
属配線と、前記重畳領域に前記上層金属配線と前記下層
配線とを電気的に接続するように形成された導体部とか
ら構成され、かつ、前記上層金属配線と前記下層配線と
が、前記上層金属配線と前記下層配線との間に形成され
る中間層配線と、前記上層金属配線と前記中間層配線と
を接続する上層導体部と、前記中間層配線と前記下層配
線とを接続する下層導体部とを介して電気的に接続され
た複数のヒューズを有し、前記ヒューズの中の第１のヒューズの第１の上層金属配
線と、前記第１のヒューズの隣に配置する第２のヒュー
ズの第２の上層金属配線とが、各々の第１の導体部およ
び第２の導体部から、隣り合うことなく各々異なる方向
に延在し、前記第１の上層金属配線の前記第１の導体部上にヒュー
ズ切断された場合に形成される第１の開口領域と、前記
第２の上層金属配線の前記第２の導体部上にヒューズ切
断された場合に形成される第２の開口領域とが重ならな
いように、前記第１の導体部と第２の導体部との距離が
離れて形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】請求項１または２記載の半導体装置にお
いて、前記上層金属配線と前記導体または前記上層導体部とが
同一材料であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】請求項１または２記載の半導体装置にお
いて、前記上層金属配線に接触している導体部上の前記上層金
属配線表面が露出するように、かつ、ヒューズ切断のた
めに前記上層金属配線が除去される領域より広く形成さ
れた開口部を備えた絶縁膜が前記上層金属配線上に形成
されていることを特徴する半導体装置。
【請求項５】半導体基板上に形成された第１，第２，
および，第３の下層配線と、前記第１〜第３の下層配線
上に層間絶縁膜を介して少なくとも前記第１〜第３の下
層配線の一部と重畳領域を持つように形成された第１お
よび第２の上層金属配線と、前記重畳領域に前記第１お
よび第２の上層金属配線と前記第１〜３下層配線とを電
気的に接続するように形成された第１，第２，第３，お
よび，第４の導体部とから構成されたヒューズを有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項１〜５いずれか１項に記載の半導
体装置において、前記導体部は、高融点金属から構成されていることを特
徴とする半導体装置。
【請求項７】請求項１〜５いずれか１項に記載の半導
体装置において、前記導体部は、タングステンから構成されていることを
特徴とする半導体装置。
【請求項８】半導体基板上に形成された下層配線と、
この下層配線上に層間絶縁膜を介して少なくとも前記下
層配線の一部と重畳領域を持つように形成された上層金
属配線と、前記層間絶縁膜の前記重畳領域に形成された
コンタクトホール内に充填して形成され前記上層金属配
線と前記下層配線とを電気的に接続する導体プラグとか
ら構成されたヒューズを有する半導体装置の製造方法に
おいて、レーザ照射により前記導体プラグが接続される
部分の前記上層金属配線を蒸発させると共に前記導体プ
ラグの上面のみが前記層間絶縁膜とともに底面に露出す
るような穴を形成してこの穴の側面から前記導体プラグ
を離間させることで前記ヒューズの切断を行うことを特
徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】半導体基板上に形成された下層配線と、
この下層配線上に第１の層間絶縁膜を介して少なくとも
前記下層配線の一部と重畳領域を持つように形成された
中間金属配線と、前記層間絶縁膜の前記重畳領域に形成
されたコンタクトホール内に充填して形成され前記中間
金属配線と前記下層配線とを電気的に接続する第１導体
プラグと、前記中間配線上に第２の層間絶縁膜を介して
少なくとも前記重畳領域で前記下層配線，中間金属配線
と重畳する部分があるように形成された上層金属配線
と、前記第２の層間絶縁膜の前記重畳領域に形成された
コンタクトホール内に充填して形成され前記上層金属配
線と前記中間金属配線とを電気的に接続する第２導体プ
ラグとから構成されたヒューズを有する半導体装置の製
造方法において、レーザ照射により前記第２導体プラグ
が接続される部分の前記上層金属配線と前記中間金属配
線とを蒸発させると共に前記第１導体プラグの上面のみ
が前記第１の層間絶縁膜とともに底面に露出するような
穴を形成してこの穴の側面から前記第１導体プラグを離
間させることで前記ヒューズの切断を行うことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】請求項８または９記載の半導体装置の
製造方法において、前記導体プラグは、高融点金属から
構成されていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項１１】請求項８または９記載の半導体装置の
製造方法において、前記導体プラグは、タングステンか
ら構成されていることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項１２】請求項８〜１１いずれか１項に記載の
半導体装置の製造方法において、前記レーザ照射は、前
記上層金属配線上に形成された所定膜厚の絶縁膜を介し
ておこなわれることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項１３】請求項８〜１１いずれか１項に記載の
半導体装置の製造方法において、前記上層金属配線上に
絶縁膜を形成し、この絶縁膜に、前記重畳領域の前記上
層金属配線表面が露出するように、かつ、ヒューズ切断
のために前記上層金属配線が除去される領域より広い開
口部を形成し、この開口部の中で、前記レーザ照射を行
い前記ヒューズの切断を行うことを特徴とする半導体装
置の製造方法。