JP3652201B2

JP3652201B2 - Semiconductor device

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Publication number: JP3652201B2
Application number: JP2000031511A
Authority: JP
Inventors: 伸治小原
Original assignee: NEC Electronics Corp; NEC Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp; NEC Corp
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: JP2001223272A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に係り、特に製造時のヒューズ上層間絶縁膜厚のばらつきに左右されることなく、安定したヒューズ切断を行うことができる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＤＲＡＭやＳＲＡＭの半導体記憶装置では、製造時の欠陥に起因した歩留まりの低下を避けるために冗長回路が設けられており、本体のメモリアレイに欠陥が生じた場合には、予備のメモリアレイを使うことが主流である。
【０００３】
予備のメモリアレイに切り換えるための一手法として、レーザー光によるヒューズの切断がある。ヒューズは、半導体装置中の導電体層を利用して形成され、レーザー光を照射することにより、ヒューズを発熱させて切断する。
【０００４】
この際、例えば特開平１０−２７０５５９号公報（第１従来技術）に開示されているように、ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚が、レーザー光の照射によるヒューズの切断の安定性に関して非常に重要である。ヒューズに到達するレーザー光の強度は入射波と反射波の干渉の影響を受けるため、図１２に示したようにヒューズ上層間絶縁膜厚（横軸）に依存して周期的に強度（縦軸）が変動する。
【０００５】
従って、ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚が厚すぎても、薄すぎても、ヒューズの切断を安定して行うことができない。
【０００６】
ところが、第１従来技術の実際の製造工程においては、ヒューズ上の層間絶縁膜厚を一定値に保つことは非常に難しく、成膜やエッチング工程におけるばらつきにより、膜厚の変動を有するのが普通である。
【０００７】
このため初期状態で、図１２に示すＢ点の膜厚にヒューズ上の層間絶縁膜厚を設定した場合には、膜厚が厚くなっても薄くなってもレーザー光の強度が低下し、ヒューズの切れ残りが生じやすくなる。逆に、図１２に示すＤ点の膜厚にヒューズ上の層間絶縁膜厚を設定した場合には、膜厚変動によりレーザー光の強度が増加し、ヒューズ、特に下地へダメージを与えてしまう。
【０００８】
ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚ばらつきを低減するための手法としては、例えば特開平５−２３５１７０号公報（第２従来技術）に掲載されているように、ヒューズ上に層間絶縁膜のエッチングに際してのストッパーとなる層を設けておき、いったんこのストッパーを露出させるまでエッチングを行った後に、ストッパー層の除去を行うという方法がある。しかしながら、第２従来技術ではストッパー層の形成・除去のための新たな製造工程が必要になり、製造工程数が増大するという欠点がある。
【０００９】
また、ヒューズ切断を安定に行うための別の方法として、例えば特公平７−１９８４２号公報（第３従来技術）に開示されているように、ヒューズ上の特定領域のみを他の領域より薄くなるようにし、その特定領域の膜厚をレーザー光照射に対して最適になるようにコントロールするというものがある。以下第３従来技術を図１３を参照して説明する。
【００１０】
図１３は、第３従来技術を説明するための素子断面図である。図１３を参照すると、３０は半導体基板上に形成した絶縁膜、３３がヒューズである。
【００１１】
ヒューズ３３の中央付近を凸状態とするように、ヒューズ３３の下に配線層３１を設ける。３２は配線層３１とヒューズ３３を分離するための絶縁膜である。ヒューズ３３上の層間絶縁膜３４を平坦になるよう公知の手段で形成する。ヒューズ３３上の全体の層間絶縁膜厚Ｔ１に対して、切断のためのレーザー光を照射する領域の膜厚Ｔ０は薄くなっており、レーザー光の照射条件に対して最も強度が大きくなる状態で切断が行えるような膜厚に設定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に述べたようにヒューズ３３上の層間絶縁膜厚Ｔ１は製造工程において非常にばらつきが発生しやすくなっており、第３従来技術では、初期状態で膜厚Ｔ０が最適状態に設定されていても、製造時の膜厚ばらつきにより、最適状態からのずれが生じる可能性が非常に高くなっている。このため、最適状態からの膜厚ずれが生じるとレーザー光の照射過多・過小状態となり、ヒューズ３３へのダメージや、切断されないといった現象を起こしてしまうことになるという問題点があった。
【００１３】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造時のヒューズ上層間絶縁膜厚のばらつきに左右されることなく、安定したヒューズ切断を行うことができる半導体装置を提供する点にある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の要旨は、半導体基板上に形成したヒューズにレーザー光を照射することによってヒューズ切断を行う半導体装置であって、前記ヒューズ上に形成した層間絶縁膜の膜厚はレーザー照射領域において、前記ヒューズの長手方向に、厚みが増加していることを特徴とする半導体装置に存する。
また、請求項２記載の本発明の要旨は、前記ヒューズの上層に設けた配線層の段差を利用して、前記ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚を制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置に存する。
また、請求項３記載の本発明の要旨は、スピナー法にて形成した塗布型絶縁膜を用いて、前記ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚の制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置に存する。
また、請求項４記載の本発明の要旨は、前記ヒューズの下層に設けた配線層の段差を利用して、前記ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚を制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置に存する。
また、請求項５記載の本発明の要旨は、スピナー法にて形成した塗布型絶縁膜を用いて、前記ヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚の制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置に存する。
また、請求項６記載の本発明の要旨は、半導体基板と、この半導体基板平面に対し傾斜を有した第１の層間絶縁膜と、この第１の層間絶縁膜上に形成したヒューズと、このヒューズおよび前記第１の層間絶縁膜上に、前記半導体基板平面に対しその上面が並行となるように形成された第２の層間絶縁膜とを備えることを特徴とする半導体装置に存する。
また、請求項７記載の本発明の要旨は、前記半導体基板上に設けた配線層の段差を利用して、前記第１の層間絶縁膜の膜厚を制御することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置に存する。
また、請求項８記載の本発明の要旨は、スピナー法にて形成した塗布型絶縁膜を用いて、前記第１の層間絶縁膜の膜厚の制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置に存する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置は、レーザー光を照射して切断するためのヒューズにおいてヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚が一定値ではなく、なだらかに厚さが変わっている点に特徴を有している。
【００１６】
本発明を図５を参照して説明する。図５は、本発明の半導体装置に設けられるヒューズの縦断面の拡大図である。図５において、１は第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、３は第２の層間絶縁膜、２０はレーザー光の照射スポットのサイズを示している。図５を参照すると、本発明の半導体装置は、第１の層間絶縁膜１上に、導電体層を用いてヒューズ２を形成している。
【００１７】
ヒューズ２上に形成した第２の層間絶縁膜３はなだらかに厚さ（膜厚）が変わっている。具体的には、レーザー光の照射スポットのサイズを２０で示すと、レーザー光の照射スポット外周部に相当するＬ１から反対側のＬ３に対して、第２の層間絶縁膜３は膜厚Ｄ１から膜厚Ｄ３へと徐々に厚くなっている。
【００１８】
一般的に、ヒューズ２に到達するレーザー光の強度はヒューズ２上の層間絶縁膜の膜厚に依存して周期的に変動することが知られている。すなわち、ある膜厚の時に、ヒューズ２の切断が最も効率よく行われることになる。
【００１９】
本発明のヒューズ２は、理想的な状態では、レーザー光の照射スポット中心部Ｌ２において、ヒューズ２上の膜厚Ｄ２がレーザー光のヒューズ２への照射という点で最大の強度になるよう設定されている。したがって、レーザー光の照射スポット２１（後述）の中心部にてヒューズ２が切断される。この状態を図６に示す。
【００２０】
図６は、ヒューズ２の切断状態を示す上面図である。図６において、２はヒューズ、５はヒューズ２上の層間絶縁膜に傾きを持たせるためのアルミニウム膜、２１はレーザー光の照射スポット、２２は切断領域である。
【００２１】
レーザー光の照射スポット２１に対して、図５のレーザー光の照射スポット２１の中心部Ｌ２に相当する切断領域２２においてレーザー光の強度が最大となるため、切断領域２２でヒューズ２が切断される。
【００２２】
次に、製造工程のばらつき等の理由でヒューズ２上の層間絶縁膜の膜厚が変動した場合の一例として、膜厚が厚くなった場合を図７に示す。図７において、１は第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、３は第２の層間絶縁膜、２０はレーザー光の照射スポットのサイズを示している。
【００２３】
ヒューズ２上の層間絶縁膜の膜厚が厚くなった場合にも、本発明の特徴である層間絶縁膜の傾きはそのままの角度で保たれるため、図７に示したようにレーザー光の強度が最大となる層間絶縁膜の膜厚Ｄ２は図で左方向にずれることになる。この状態でレーザー光の照射を行った場合を図８に示す。
【００２４】
図７で示したように、層間絶縁膜の最適な膜厚Ｄ２の領域は左にずれているため、図８の２３で示した部分にてヒューズ２が切断されることになる。
【００２５】
以上述べたように本発明では、ヒューズ２上の層間絶縁膜厚が変動しても、レーザー光の照射スポット２１の直径に対して、レーザー光の集中によりヒューズ２の切断される場所が自動的に左右にずれて、膜厚変動の影響を防止することができるという特徴を有している。
【００２６】
さらに、本発明においては、照射されたレーザー光の照射スポット２１の直径に対して、狭い範囲でのレーザー光の集中により、必要最小限の幅でヒューズ２の切断を行うことができる。
【００２７】
従って、レーザー光のフォーカスずれ等により、レーザー光の照射スポット２１の直径が大きくなった場合でも狭い領域でのみヒューズ２が切断されるため、切断領域外に与えるダメージを最小限に抑えることができるという特徴も併せて有している。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。
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の一実施の形態として、金属導体層をヒューズとして使う半導体装置を図１乃至図６を参照して説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を説明するための平面図である。図１において、２はヒューズ用の窒化チタニウム（以下ＴｉＮと記す）膜、５はヒューズ２より上層のアルミニウム（以下Ａｌと記す）膜を示している。図１におけるＡ−Ａ’断面を製造の工程手順に従って図２乃至図４に示す。
【００３０】
図２は、本発明の半導体装置における第１の層間絶縁膜１乃至塗布型絶縁膜６の形成プロセスを説明するための縦断面図である。図２において、１はＣＶＤ（化学的気相成長薄膜形成）法等の公知の手段により形成した第１の層間絶縁膜、２はスパッタ法で形成した膜厚１００ナノメートル（ｎｍ）のヒューズ（ヒューズ用ＴｉＮ膜），３はヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上に形成した第２の層間絶縁膜、４は第１のシリコン酸化膜、５はＡｌ膜、６は塗布型絶縁膜、１０はシリコンからなる半導体基板を示している。
【００３１】
ここで、ＴｉＮ膜で形成したヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）に直交するように厚さ４００ｎｍのＡｌ膜５の形成を行う。
【００３２】
次に、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長薄膜形成）法を用いて、第１のシリコン酸化膜４を厚さ２００ｎｍ程度に形成した後、スピナー法で塗布型絶縁膜６を形成する。塗布型絶縁膜６の例としては、例えばハイドロジェン・シルセスキオキサン（ＨＳＱ）等の低誘電率膜があげられる。
【００３３】
塗布型絶縁膜６は表面張力により、Ａｌ膜５で形成された段部の側面部分では膜厚が厚くなり、Ａｌ膜５からの距離が離れるに従って徐々に膜厚が減少し、やがて一定の膜厚となる。なお、塗布型絶縁膜６の有するテーパー角は、塗布する膜の粘度と、塗布の際のスピナーの回転速度、回転時間および、段を形成するためのＡｌ膜５の膜厚等を調節することにより、所望する角度を得ることができる。
【００３４】
また必要であれば、Ａｌ膜５のパターニングを行う際に、Ａｌ膜５の表面にプラズマ酸化シリコン膜またはプラズマ窒化シリコン膜等を形成してからこれらの絶縁膜と併せてＡｌ膜５のパターニングを行うことにより、より高い段差を形成することも可能である。
【００３５】
図３は、本発明の半導体装置における第２のシリコン酸化膜７およびカバー膜８の形成プロセスを説明するための縦断面図である。図３において、１は第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、３は第２の層間絶縁膜、４は第１のシリコン酸化膜、５はＡｌ膜、６は塗布型絶縁膜、７は第２のシリコン酸化膜、８はカバー膜、１０は半導体基板を示している。
【００３６】
本実施の形態では、図２のプロセスに続いて、図３に示したように、プラズマＣＶＤ法にて第２のシリコン酸化膜７を形成する。ここで図には示していないが、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）領域以外の場所にて、さらに上層のＡｌ配線を形成する。塗布型絶縁膜６を使用したことによりヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）以外の領域では、配線として使用したＡｌ膜５の急峻な段差が緩和され、段切れすることなく上層のＡｌ膜５による配線を形成することができる。この後、表面保護のためのカバー膜８を形成する。
【００３７】
ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）においては、塗布型絶縁膜６によりＡｌ膜５から一定の距離まではなだらかなテーパーが形成されており、上層の層間絶縁膜（第２のシリコン酸化膜７）とカバー膜８の形状も、下地の形状を反映して、なだらかなテーパーを有したものとなる。
【００３８】
図４は、本発明の半導体装置における第２のシリコン酸化膜７およびカバー膜８の形成プロセスを説明するための縦断面の拡大図である。図４において、１は第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、３は第２の層間絶縁膜、４は第１のシリコン酸化膜、５はＡｌ膜、６は塗布型絶縁膜、７は第２のシリコン酸化膜、８はカバー膜、９はレーザ照射領域、１０は半導体基板を示している。
【００３９】
本実施の形態では、図３のプロセスに続いて、図４に示したように、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）へ到達するレーザー光の減衰を防止するためにレーザーを照射する領域であるレーザ照射領域９の層間絶縁膜をある程度除去する。
【００４０】
この際、第２の層間絶縁膜３〜第２のシリコン酸化膜７の各種の膜に対して、エッチングレートがほぼ同等になるようなエッチング条件を適用することにより、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の第２の層間絶縁膜３〜第２のシリコン酸化膜７を、テーパー形状を保ったままエッチングを行うことが可能となる。
【００４１】
すなわち、塗布型絶縁膜６，第２のシリコン酸化膜７，カバー膜８のテーパー形状をそのまま反映した形でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上に絶縁膜がテーパー形状で残る。
【００４２】
ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上に残すべき層間絶縁膜の膜厚は使用するレーザー光の波長やヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜の膜質（レーザー光に対する反射率等）で異なるが、ここでは説明のために４００ｎｍで最もレーザー光強度が大きい状態になっているとする。レーザー光強度はヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚に依存して図１２の様に周期的に変動するため、図１２に示すＢ点の膜厚が４００ｎｍであったとする。図１２におけるレーザー光強度変化の周期、すなわち、Ｂ点からＤ点へ移動するために必要な膜厚を説明のために１２５ｎｍとする。Ｂ点の膜厚が４００ｎｍの場合には、Ｄ点の膜厚は５２５ｎｍとなる。この膜厚の仮定は、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜の膜種により異なってくるがおおむねレーザー光の波長が１０００ｎｍ近傍の場合に相当する。
【００４３】
ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）中央部分の拡大を図５に示す。図５において、１は第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、３は第２の層間絶縁膜、２０はレーザー光の照射スポットのサイズを示している。本実施の形態では、レーザー光の照射スポット２１（図６参照）のサイズ２０を約１マイクロメートル（μｍ）としている。また、レーザー光の照射スポット２１の中心部Ｌ２におけるヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜の膜厚Ｄ２は４００ｎｍである。
【００４４】
層間絶縁膜にはなだらかなテーパーがついており、レーザー光の照射スポット２１の一方の端Ｌ１においては膜厚Ｄ１は３４０ｎｍ、他方の端Ｌ３においては膜厚膜厚Ｄ３は４６０ｎｍとなっているとする。すなわち、レーザー光の照射される領域において１２０ｎｍの膜厚差が形成されていることになる。このように、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜がなだらかなテーパー形状を有している状態でレーザー光を照射した場合の状態を図６を参照して説明する。
【００４５】
図６は、本発明の半導体装置に設けられるヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断状態を示す上面図である。図６において、２はＴｉＮ膜で形成したヒューズ（ヒューズ用ＴｉＮ膜）、５は層間膜にテーパーを形成するためのＡｌ膜配線、２１はレーザー光の照射スポット、２２は切断領域を示している。
【００４６】
レーザー光の中心部において、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜が最適値である４００ｎｍに設定されているため、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）に照射されるレーザー光の強度は最大となっている。
【００４７】
このため、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）が切断される切断領域２２はレーザー光の強度が膜厚の関係で最も大きくなる中心部分に位置することになる。
【００４８】
すなわち、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が４００ｎｍ前後になっている部分で、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）が切断される。
【００４９】
この膜厚４００ｎｍ前後の領域から離れた領域においては、レーザー光の集中強度が低下するため、切断が起きないだけではなく、レーザー光によるダメージを与えることもない。
【００５０】
次に、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が製造工程のばらつきで変動した場合について述べる。
【００５１】
実施の形態の半導体装置は、前述したように、初期設定状態においてレーザー光の照射スポット２１の直径の中央付近の限られた領域でのみヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断を行うことができる。
【００５２】
図７は、先に述べた図５と同様にヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）中央部分の縦断面の拡大図である。図７において、１はヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の下に形成した第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、３はヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上に形成した第２の層間絶縁膜、２０はレーザー光の照射スポットのサイズを示している。
【００５３】
ここで、説明のために、レーザー光の照射スポット２１（図８参照）のサイズ２０（直径）の中心部分におけるヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜の膜厚が、最適値である４００ｎｍから４５０ｎｍに厚くなったとする。
【００５４】
本実施の形態では、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜の膜厚がある一定の傾きを有して変化しているため、膜厚最適値となる領域は図７においてレーザー光の照射スポット２１のサイズ２０（直径）の左側に寄った部分となる。すなわち、図７に示す膜厚Ｄ２の部分が４００ｎｍの膜厚となる。従って、この場合、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断はレーザー光の照射スポット２１の直径の中心部分ではなく、膜厚が最適値となっている膜厚Ｄ２の部分で起きる。この点について図８を用いて説明する。
【００５５】
図８は、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が厚くなった状態でのヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の平面図である。図８において、２はヒューズ、５はヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜に傾きを持たせるためのＡｌ膜、２１はレーザー光の照射スポット、２３はレーザー光の照射スポット２１に対して左寄りの領域を示している。
【００５６】
本実施の形態では、レーザー光の照射スポット２１に対して、図８の膜厚Ｄ２に相当する領域２３においてレーザー光の強度が最大となるため、レーザー光の照射スポット２１に対して左寄りの領域２３でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）が切断される。
【００５７】
これまでの説明では、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が厚い方に変動した場合の例を示したが、逆に薄い方向に変動した場合でも、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断領域が図６において右方向へずれることによって、変動の影響を抑えることができる。
【００５８】
このように、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が製造工程のばらつきで変動しても、本発明においては、膜厚ばらつきの影響を受けることなく、必要最小限の幅でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断を行うことが可能となる。
【００５９】
なお、第１の実施の形態においては、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）がＴｉＮ膜で形成されており、段差を形成するための配線としてＡｌ膜５を使用したが、本発明はこれらの材質に限定されるものではなく、他の配線材料、例えば多結晶シリコン膜等でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）や段差を形成するための配線層を形成しても、何ら問題ない。
【００６０】
以上説明したように本実施の形態においては、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が一定ではなく、膜厚の薄い領域から厚い領域へと、膜厚が徐々に推移している。レーザー光をヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）に照射した場合には、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が、ある値となる領域で、最もヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）に照射されるレーザー光の強度が大きくなる。このため、レーザー光強度が最も大きくなる層間絶縁膜厚の領域においてヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）を切断できるようになるといった効果を奏する。
【００６１】
また、製造工程のばらつきが原因で、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が変動しても、本実施の形態においては、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚の傾きは維持したままで、全体的に膜厚が変わることになる。従って、レーザー照射のスポット光の範囲内で、最もレーザー光の強度が大きくなる領域で自動的にヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）が切断される。このため、製造工程におけるヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜厚のばらつきによる影響を受けず常に安定したヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断を行うことができるようになるといった効果を奏する。
【００６２】
さらに、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜厚が最適となる幅でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断を行う事が可能となるため、本実施の形態においては必要最小限の幅でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）を切断することが可能となる。このため、レーザー光の照射スポット２１のサイズ２０が大きくなっても、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の切断部分以外の領域にダメージを与えることがないといった効果を奏する。
【００６３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図９および図１０を参照して説明する。図９および図１０は、本発明の第２の実施の形態を示す工程手順別の縦断面図である。図９において、１はＣＶＤ法等の公知の手段にて形成した第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、５は第１の実施の形態と同様に段差を形成するためにヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）と直交するように配置した厚さ４００ｎｍのＡｌ膜、１０はシリコンからなる半導体基板、１１は第１のシリコン酸化膜、１２は塗布型絶縁膜、１３は層間絶縁膜を示している。
【００６４】
本実施の形態では、Ａｌ膜５上にプラズマＣＶＤ法にて第１のシリコン酸化膜１１を厚さ２００ｎｍ程度に形成した後に、第１の実施の形態と同様にスピナー法で塗布型絶縁膜１２を形成する。
【００６５】
この場合も塗布型絶縁膜１２は表面張力により、Ａｌ膜５で形成された段部の側面部分では膜厚が厚くなり、Ａｌ膜５からの距離が離れるに従って徐々に膜厚が減少し、やがて一定の膜厚となる。なお、塗布型絶縁膜１２の有するテーパー角は、塗布する膜の粘度と、塗布の際のスピナーの回転速度、回転時間および段を形成するためのＡｌ膜５の膜厚等を調節することにより、所望する角度を得ることができる。
【００６６】
続いて、プラズマＣＶＤ法にて第２のシリコン酸化膜１３を厚さ２００ｎｍ程度に形成した後にＴｉＮ膜にてヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）を形成する。この際、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）の下に位置する層間絶縁膜１３は塗布型絶縁膜１２によりある一定の傾きを有しているから、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）もそれを反映して一定の傾きを有したものとなる。
【００６７】
図１０は、本発明の第２の実施の形態を示す工程手順別の縦断面図である。図１０において、１はＣＶＤ法等の公知の手段にて形成した第１の層間絶縁膜、２はヒューズ、５は第１の実施の形態と同様に段差を形成するためにヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）と直交するように配置した厚さ４００ｎｍのＡｌ膜、１０はシリコンからなる半導体基板、１１は第１のシリコン酸化膜、１２は塗布型絶縁膜、１３は層間絶縁膜、１４は第３のシリコン酸化膜を示している。
【００６８】
本実施の形態では、図１０に示したように、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上に、プラズマＣＶＤ法にて第３のシリコン酸化膜１４を８００ｎｍ程度の厚さに形成してから、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法にて表面を平坦にする。
【００６９】
この後、図には示していないが別の配線用のＡｌ膜、層間絶縁膜、カバー膜等を形成し、ヒューズカット用のレーザー照射する領域のカバー膜を開口して、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚を所望の厚さに調節すれば、半導体装置が完成する。
【００７０】
第２の実施の形態のヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）中央部分の拡大を図１１に示す。図１１において、２はヒューズ、１１は第１のシリコン酸化膜、１２は塗布型絶縁膜、１３は層間絶縁膜、１４は第３のシリコン酸化膜を示している。
【００７１】
本実施の形態は、図１１に示すように、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）と、その下に形成された第２のシリコン酸化膜１３は一定の傾きを有しているが、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の第３のシリコン酸化膜１４はＣＭＰ法にて表面が平坦になっているため、結果としてヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上の層間絶縁膜厚が徐々に変わっている。すなわち、レーザー光の照射スポット２１のサイズ２０に対して、その中心部レーザー光の照射スポット２１の中心部Ｌ２における層間絶縁膜厚を膜厚Ｄ２とすると、レーザー光の照射スポット２１の左側領域のＬ１での膜厚Ｄ１は図１１に示すように膜厚Ｄ２より厚くなっている。また、レーザー光の照射スポット２１の右側領域Ｌ３での膜厚膜厚Ｄ３は膜厚Ｄ２より薄くなっている。
【００７２】
従って、この場合も第１の実施の形態と同様に、レーザー光中心部でのヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜厚Ｄ２を初期状態で、最適になるように設定しておけば、層間絶縁膜厚のばらつきが生じても、レーザー光の照射強度が最大となる場所で、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）が切断される。このためヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）上層間絶縁膜のばらつきによる影響を防止することができる。
【００７３】
なお、第２の実施の形態においては、ヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）がＴｉＮ膜で形成されており、段差を形成するための配線としてＡｌ膜５を使用したが、本発明はこれらの材質に限定されるものではなく、他の配線材料、例えば多結晶シリコン膜等でヒューズ２（ヒューズ用ＴｉＮ膜）や段差を形成するための配線層を形成しても、何ら問題ない。
【００７４】
なお、本発明が上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、ヒューズ上の層間絶縁膜厚が一定ではなく、膜厚の薄い領域から厚い領域へと、膜厚が徐々に推移している。レーザー光をヒューズに照射した場合には、ヒューズ上の層間絶縁膜厚が、ある値となる領域で、最もヒューズに照射されるレーザー光の強度が大きくなる。このため、レーザー光強度が最も大きくなる層間絶縁膜厚の領域においてヒューズを切断できるようになるといった効果を奏する。
【００７６】
また、製造工程のばらつきが原因で、ヒューズ上の層間絶縁膜厚が変動しても、本発明においては、ヒューズ上の層間絶縁膜厚の傾きは維持したままで、全体的に膜厚が変わることになる。従って、レーザー照射のスポット光の範囲内で、最もレーザー光の強度が大きくなる領域で自動的にヒューズが切断される。このため、製造工程におけるヒューズ上層間絶縁膜厚のばらつきによる影響を受けず常に安定したヒューズの切断を行うことができるようになるといった効果を奏する。
【００７７】
さらに、ヒューズ上層間絶縁膜厚が最適となる幅でヒューズの切断を行うことが可能となるため、本発明においては必要最小限の幅でヒューズを切断することが可能となる。このため、レーザー光の照射スポットのサイズが大きくなっても、ヒューズの切断部分以外の領域にダメージを与えることがないといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を説明するための平面図である。
【図２】本発明の半導体装置における第１の層間絶縁膜乃至塗布型絶縁膜の形成プロセスを説明するための縦断面図である。
【図３】本発明の半導体装置における第２のシリコン酸化膜７およびカバー膜８の形成プロセスを説明するための縦断面図である。
【図４】本発明の半導体装置における第２のシリコン酸化膜７およびカバー膜８の形成プロセスを説明するための縦断面の拡大図である。
【図５】本発明の半導体装置に設けられるヒューズの縦断面の拡大図である。
【図６】本発明の半導体装置に設けられるヒューズの切断状態を示す上面図である。
【図７】本発明の半導体装置に設けられるヒューズ上の層間絶縁膜の膜厚が厚くなった場合を示すヒューズの縦断面の拡大図である。
【図８】本発明の半導体装置に設けられるヒューズの縦断面の拡大図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示す工程手順別の縦断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す工程手順別の縦断面図である。
【図１１】第２の実施の形態のヒューズ中央部分の拡大図である。
【図１２】レーザー光の強度のヒューズ上層間絶縁膜厚依存性を示すグラフである。
【図１３】第３従来技術を説明するための素子断面図である。
【符号の説明】
１…第１の層間絶縁膜
２…ヒューズ
３…第２の層間絶縁膜
４…第１のシリコン酸化膜
５…アルミニウム膜
６…塗布型絶縁膜
７…第２のシリコン酸化膜
８…カバー膜
９…レーザ照射領域
１０…半導体基板
１１…第１のシリコン酸化膜
１２…塗布型絶縁膜
１３…層間絶縁膜
１４…第３のシリコン酸化膜
２０…レーザー光の照射スポットのサイズ
２１…レーザー光の照射スポット
２２…切断領域
２３…領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor manufacturing technology, and more particularly to a semiconductor device capable of performing stable fuse cutting without being affected by variations in interlayer insulating film thickness on fuses during manufacturing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a semiconductor memory device such as a DRAM or SRAM, a redundant circuit is provided in order to avoid a decrease in yield due to a defect during manufacture. When a defect occurs in the memory array of the main body, a spare memory array is provided. Is the mainstream.
[0003]
One technique for switching to a spare memory array is to blow a fuse with laser light. The fuse is formed using a conductor layer in the semiconductor device, and is irradiated with laser light to cause the fuse to generate heat and cut.
[0004]
At this time, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-270559 (first prior art), the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse is very high with respect to the stability of cutting of the fuse by laser light irradiation. is important. Since the intensity of the laser beam reaching the fuse is affected by the interference between the incident wave and the reflected wave, the intensity (vertical axis is vertical) depending on the interlayer insulating film thickness (horizontal axis) as shown in FIG. ) Will fluctuate.
[0005]
Therefore, the fuse cannot be stably cut even if the interlayer insulating film on the fuse is too thick or too thin.
[0006]
However, in the actual manufacturing process of the first prior art, it is very difficult to keep the interlayer insulating film thickness on the fuse at a constant value, and it is normal that the film thickness varies due to variations in the film forming and etching processes. It is.
[0007]
For this reason, in the initial state, when the interlayer insulating film thickness on the fuse is set to the film thickness at the point B shown in FIG. 12, the intensity of the laser beam is reduced regardless of whether the film thickness becomes thicker or thinner. It becomes easy to produce the uncut residue. On the other hand, when the interlayer insulating film thickness on the fuse is set to the film thickness at the point D shown in FIG. 12, the intensity of the laser beam increases due to the film thickness fluctuation and damages the fuse, particularly the base.
[0008]
As a technique for reducing the film thickness variation of the interlayer insulating film on the fuse, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-235170 (second prior art), the etching of the interlayer insulating film on the fuse is performed. There is a method in which a layer serving as a stopper is provided, etching is performed until the stopper is exposed, and then the stopper layer is removed. However, the second prior art requires a new manufacturing process for forming / removing the stopper layer, which increases the number of manufacturing processes.
[0009]
Further, as another method for stably performing fuse cutting, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-19842 (third prior art), only a specific region on the fuse is made thinner than other regions. In other words, the film thickness of the specific region is controlled so as to be optimal with respect to laser beam irradiation. The third prior art will be described below with reference to FIG.
[0010]
FIG. 13 is an element cross-sectional view for explaining the third prior art. Referring to FIG. 13, 30 is an insulating film formed on a semiconductor substrate, and 33 is a fuse.
[0011]
A wiring layer 31 is provided under the fuse 33 so that the vicinity of the center of the fuse 33 is in a convex state. Reference numeral 32 denotes an insulating film for separating the wiring layer 31 and the fuse 33. An interlayer insulating film 34 on the fuse 33 is formed by a known means so as to be flat. The film thickness T0 of the region where the laser beam for cutting is irradiated is thinner than the entire interlayer insulating film thickness T1 on the fuse 33, and the intensity is maximized with respect to the irradiation condition of the laser beam. The film thickness is set so that cutting can be performed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, the interlayer insulating film thickness T1 on the fuse 33 is very likely to vary in the manufacturing process. In the third prior art, the film thickness T0 is set to the optimum state in the initial state. Even so, the possibility of deviation from the optimum state is very high due to variations in film thickness during manufacturing. For this reason, when a film thickness deviation from the optimum state occurs, there is a problem that the laser light is excessively irradiated or underexposed, causing damage to the fuse 33 or a phenomenon that the fuse 33 is not cut.
[0013]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to perform stable fuse cutting without being affected by variations in the interlayer insulating film thickness on the fuse during manufacturing. A semiconductor device is provided.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The gist of the present invention as defined in claim 1 is a semiconductor device for cutting a fuse by irradiating a laser beam onto a fuse formed on a semiconductor substrate.Formed inInterlayer insulation film thicknessIn the laser irradiation area, the thickness increases in the longitudinal direction of the fuseIt exists in the semiconductor device characterized by this.
  According to a second aspect of the present invention, the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse is controlled by using a step of a wiring layer provided on the fuse.Claim 1It exists in the semiconductor device as described in above.
  According to a third aspect of the present invention, the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse is controlled using a coating type insulating film formed by a spinner method.Claim 2It exists in the semiconductor device as described in above.
  According to a fourth aspect of the present invention, the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse is controlled by utilizing the step of the wiring layer provided in the lower layer of the fuse.Claim 1It exists in the semiconductor device as described in above.
  According to a fifth aspect of the present invention, the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse is controlled using a coating type insulating film formed by a spinner method.Claim 4It exists in the semiconductor device as described in above.
  According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate, a first interlayer insulating film having an inclination with respect to the semiconductor substrate plane, a fuse formed on the first interlayer insulating film, A semiconductor device comprising: a fuse; and a second interlayer insulating film formed on the first interlayer insulating film so that an upper surface thereof is parallel to a plane of the semiconductor substrate.Exist.
  The gist of the present invention described in claim 7 is that the film thickness of the first interlayer insulating film is controlled by using a step of a wiring layer provided on the semiconductor substrate. It exists in the semiconductor device as described in above.
  The gist of the present invention described in claim 8 is that the film thickness of the first interlayer insulating film is controlled using a coating type insulating film formed by a spinner method. It exists in the described semiconductor device.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the thickness of the interlayer insulating film on the fuse is not a constant value and the thickness is gently changed in the fuse for cutting by irradiating the laser beam. .
[0016]
The present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a longitudinal section of a fuse provided in the semiconductor device of the present invention. In FIG. 5, 1 is the first interlayer insulating film, 2 is the fuse, 3 is the second interlayer insulating film, and 20 is the size of the laser light irradiation spot. Referring to FIG. 5, in the semiconductor device of the present invention, a fuse 2 is formed on a first interlayer insulating film 1 using a conductor layer.
[0017]
The thickness (film thickness) of the second interlayer insulating film 3 formed on the fuse 2 changes gently. Specifically, when the size of the laser beam irradiation spot is indicated by 20, the second interlayer insulating film 3 has a thickness D1 relative to L3 on the opposite side from L1 corresponding to the outer periphery of the laser beam irradiation spot. The film thickness gradually increases to a film thickness D3.
[0018]
In general, it is known that the intensity of laser light reaching the fuse 2 periodically varies depending on the film thickness of an interlayer insulating film on the fuse 2. That is, the fuse 2 is cut most efficiently at a certain film thickness.
[0019]
In an ideal state, the fuse 2 of the present invention is set so that the film thickness D2 on the fuse 2 has the maximum intensity in terms of irradiation of the laser light on the fuse 2 at the laser beam irradiation spot center L2. ing. Therefore, the fuse 2 is cut at the center of the laser beam irradiation spot 21 (described later). This state is shown in FIG.
[0020]
FIG. 6 is a top view showing a cut state of the fuse 2. In FIG. 6, 2 is a fuse, 5 is an aluminum film for giving an inclination to an interlayer insulating film on the fuse 2, 21 is a laser beam irradiation spot, and 22 is a cutting region.
[0021]
The intensity of the laser beam is maximized in the cutting region 22 corresponding to the central portion L2 of the laser beam irradiation spot 21 in FIG. .
[0022]
Next, FIG. 7 shows a case where the film thickness is increased as an example of the case where the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse 2 varies due to variations in the manufacturing process. In FIG. 7, 1 is the first interlayer insulating film, 2 is the fuse, 3 is the second interlayer insulating film, and 20 is the size of the laser light irradiation spot.
[0023]
Even when the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse 2 is increased, the inclination of the interlayer insulating film, which is a feature of the present invention, is maintained at the same angle, so that the intensity of the laser beam as shown in FIG. The film thickness D2 of the interlayer insulating film in which the maximum is shifted in the left direction in the figure. FIG. 8 shows a case where laser light irradiation is performed in this state.
[0024]
As shown in FIG. 7, since the region of the optimum film thickness D2 of the interlayer insulating film is shifted to the left, the fuse 2 is cut at a portion indicated by 23 in FIG.
[0025]
As described above, in the present invention, even if the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 varies, the location where the fuse 2 is cut by the concentration of the laser beam is automatically set with respect to the diameter of the laser beam irradiation spot 21. Therefore, the influence of the film thickness variation can be prevented.
[0026]
Further, in the present invention, the fuse 2 can be cut with the minimum necessary width due to the concentration of the laser beam in a narrow range with respect to the diameter of the irradiation spot 21 of the irradiated laser beam.
[0027]
Accordingly, the fuse 2 is cut only in a narrow region even when the diameter of the laser beam irradiation spot 21 is increased due to a laser beam defocusing or the like, so that damage to the outside of the cutting region can be minimized. It also has the feature. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0028]
(First embodiment)
As an embodiment of the present invention, a semiconductor device using a metal conductor layer as a fuse will be described with reference to FIGS.
[0029]
FIG. 1 is a plan view for explaining a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 2 is a titanium nitride (hereinafter referred to as TiN) film for fuse, and 5 is an aluminum (hereinafter referred to as Al) film above the fuse 2. A-A 'cross section in FIG. 1 is shown in FIGS.
[0030]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view for explaining the formation process of the first interlayer insulating film 1 to the coating type insulating film 6 in the semiconductor device of the present invention. In FIG. 2, 1 is a first interlayer insulating film formed by a known means such as a CVD (chemical vapor deposition thin film formation) method, and 2 is a 100 nm thick fuse (nm) formed by sputtering. TiN film for fuse), 3 is a second interlayer insulating film formed on fuse 2 (TiN film for fuse), 4 is a first silicon oxide film, 5 is an Al film, 6 is a coating type insulating film, 10 is A semiconductor substrate made of silicon is shown.
[0031]
Here, an Al film 5 having a thickness of 400 nm is formed so as to be perpendicular to the fuse 2 (TiN film for fuse) formed of a TiN film.
[0032]
Next, after the first silicon oxide film 4 is formed to a thickness of about 200 nm by using a plasma CVD (chemical vapor deposition thin film formation) method, a coating type insulating film 6 is formed by a spinner method. Examples of the coating type insulating film 6 include a low dielectric constant film such as hydrogen silsesquioxane (HSQ).
[0033]
The coating type insulating film 6 becomes thicker at the side surface portion of the step portion formed of the Al film 5 due to surface tension, and gradually decreases as the distance from the Al film 5 increases. Thick. The taper angle of the coating type insulating film 6 adjusts the viscosity of the coating film, the spinner rotation speed during coating, the rotation time, the film thickness of the Al film 5 for forming the step, and the like. Thus, a desired angle can be obtained.
[0034]
If necessary, when the Al film 5 is patterned, a plasma silicon oxide film or a plasma silicon nitride film is formed on the surface of the Al film 5 and then the Al film 5 is patterned together with these insulating films. By doing so, it is possible to form a higher step.
[0035]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining the formation process of the second silicon oxide film 7 and the cover film 8 in the semiconductor device of the present invention. In FIG. 3, 1 is a first interlayer insulating film, 2 is a fuse, 3 is a second interlayer insulating film, 4 is a first silicon oxide film, 5 is an Al film, 6 is a coating type insulating film, and 7 is a first insulating film. 2 is a silicon oxide film, 8 is a cover film, and 10 is a semiconductor substrate.
[0036]
In the present embodiment, following the process of FIG. 2, as shown in FIG. 3, a second silicon oxide film 7 is formed by plasma CVD. Here, although not shown in the drawing, an upper layer Al wiring is formed at a place other than the fuse 2 (TiN film for fuse) region. By using the coating type insulating film 6, the steep step of the Al film 5 used as the wiring is relaxed in a region other than the fuse 2 (the fuse TiN film), and the wiring by the upper Al film 5 is not cut off. Can be formed. Thereafter, a cover film 8 for protecting the surface is formed.
[0037]
In the fuse 2 (the fuse TiN film), a smooth taper is formed to a certain distance from the Al film 5 by the coating type insulating film 6, and the upper interlayer insulating film (second silicon oxide film 7) and The shape of the cover film 8 also has a gentle taper reflecting the shape of the base.
[0038]
FIG. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view for explaining a process for forming the second silicon oxide film 7 and the cover film 8 in the semiconductor device of the present invention. In FIG. 4, 1 is a first interlayer insulating film, 2 is a fuse, 3 is a second interlayer insulating film, 4 is a first silicon oxide film, 5 is an Al film, 6 is a coating type insulating film, and 7 is a first insulating film. 2 is a silicon oxide film, 8 is a cover film, 9 is a laser irradiation region, and 10 is a semiconductor substrate.
[0039]
In the present embodiment, following the process of FIG. 3, as shown in FIG. 4, a laser that is a region irradiated with laser to prevent attenuation of laser light reaching the fuse 2 (the fuse TiN film). The interlayer insulating film in the irradiation region 9 is removed to some extent.
[0040]
At this time, the fuse 2 (the TiN film for fuses) is applied to the various films of the second interlayer insulating film 3 to the second silicon oxide film 7 by applying etching conditions such that the etching rates are substantially equal. It is possible to etch the second interlayer insulating film 3 to the second silicon oxide film 7 while maintaining the tapered shape.
[0041]
In other words, the insulating film remains in a tapered shape on the fuse 2 (the TiN film for fuse) reflecting the tapered shape of the coating type insulating film 6, the second silicon oxide film 7 and the cover film 8 as they are.
[0042]
The film thickness of the interlayer insulating film to be left on the fuse 2 (TiN film for fuse) varies depending on the wavelength of the laser light used and the film quality of the interlayer insulating film on the fuse 2 (TiN film for fuse) (reflectance with respect to the laser light, etc.). However, for the sake of explanation, it is assumed that the laser beam intensity is the highest at 400 nm. Since the laser light intensity periodically varies as shown in FIG. 12 depending on the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film), it is assumed that the film thickness at the point B shown in FIG. 12 is 400 nm. The period of the laser light intensity change in FIG. 12, that is, the film thickness necessary for moving from the B point to the D point is 125 nm for explanation. When the film thickness at point B is 400 nm, the film thickness at point D is 525 nm. The assumption of this film thickness varies depending on the film type of the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film), but generally corresponds to the case where the wavelength of the laser beam is around 1000 nm.
[0043]
An enlarged view of the central portion of the fuse 2 (fuse TiN film) is shown in FIG. In FIG. 5, 1 is the first interlayer insulating film, 2 is the fuse, 3 is the second interlayer insulating film, and 20 is the size of the laser light irradiation spot. In the present embodiment, the size 20 of the laser light irradiation spot 21 (see FIG. 6) is about 1 micrometer (μm). The film thickness D2 of the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film) at the center L2 of the laser light irradiation spot 21 is 400 nm.
[0044]
The interlayer insulating film has a gentle taper. The film thickness D1 is 340 nm at one end L1 of the laser light irradiation spot 21, and the film thickness D3 is 460 nm at the other end L3. . That is, a film thickness difference of 120 nm is formed in the region irradiated with the laser light. A state in which the laser beam is irradiated in a state where the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film) has a gentle taper shape will be described with reference to FIG.
[0045]
FIG. 6 is a top view showing a cut state of the fuse 2 (the fuse TiN film) provided in the semiconductor device of the present invention. In FIG. 6, 2 is a fuse (TiN film for fuse) formed of a TiN film, 5 is an Al film wiring for forming a taper in an interlayer film, 21 is a laser beam irradiation spot, and 22 is a cutting region. .
[0046]
Since the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film) is set to an optimum value of 400 nm at the center of the laser light, the intensity of the laser light applied to the fuse 2 (the fuse TiN film) is It has become the maximum.
[0047]
For this reason, the cutting region 22 where the fuse 2 (the TiN film for fuse) is cut is located at the central portion where the intensity of the laser beam is the largest in relation to the film thickness.
[0048]
In other words, the fuse 2 (the fuse TiN film) is cut at a portion where the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) is around 400 nm.
[0049]
In the region away from the region around 400 nm in thickness, the concentration intensity of the laser beam is reduced, so that not only the cutting does not occur but also the laser beam is not damaged.
[0050]
Next, the case where the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) varies due to variations in the manufacturing process will be described.
[0051]
As described above, the semiconductor device of the embodiment can cut the fuse 2 (the fuse TiN film) only in a limited region near the center of the diameter of the laser light irradiation spot 21 in the initial setting state. .
[0052]
FIG. 7 is an enlarged view of the longitudinal section of the central portion of the fuse 2 (the fuse TiN film) as in FIG. 5 described above. In FIG. 7, 1 is a first interlayer insulating film formed under a fuse 2 (a fuse TiN film), 2 is a fuse, and 3 is a second interlayer insulating film formed over a fuse 2 (a fuse TiN film). , 20 indicates the size of the irradiation spot of the laser beam.
[0053]
Here, for the sake of explanation, the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse 2 (TiN film for fuse) in the central portion of the size 20 (diameter) of the laser beam irradiation spot 21 (see FIG. 8) is an optimum value. It is assumed that the thickness increases from 400 nm to 450 nm.
[0054]
In this embodiment, since the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film) changes with a certain inclination, the region where the film thickness is optimum is shown in FIG. This is a portion closer to the left side of the size 20 (diameter) of the irradiation spot 21. That is, the film thickness D2 shown in FIG. 7 has a film thickness of 400 nm. Accordingly, in this case, the fuse 2 (the fuse TiN film) is cut not at the central portion of the diameter of the laser light irradiation spot 21 but at the portion of the film thickness D2 where the film thickness is the optimum value. This point will be described with reference to FIG.
[0055]
FIG. 8 is a plan view of the fuse 2 (fuse TiN film) in a state where the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (fuse TiN film) is increased. In FIG. 8, 2 is a fuse, 5 is an Al film for inclining an interlayer insulating film on the fuse 2 (a fuse TiN film), 21 is a laser beam irradiation spot, and 23 is a laser beam irradiation spot 21. On the other hand, an area on the left side is shown.
[0056]
In the present embodiment, the intensity of the laser beam is maximized in the region 23 corresponding to the film thickness D2 in FIG. At 23, the fuse 2 (TiN film for fuse) is cut.
[0057]
In the description so far, the example in which the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) has changed to the thicker side is shown, but conversely the fuse 2 (the fuse TiN film) has changed even in the thinner direction. The influence of the fluctuation can be suppressed by shifting the cutting region of the film) to the right in FIG.
[0058]
As described above, even if the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the TiN film for fuses) fluctuates due to variations in the manufacturing process, in the present invention, the minimum width is required without being affected by the film thickness variations. The fuse 2 (the fuse TiN film) can be cut.
[0059]
In the first embodiment, the fuse 2 (TiN film for fuse) is formed of a TiN film, and the Al film 5 is used as a wiring for forming a step, but the present invention uses these materials. The present invention is not limited to this, and there is no problem even if the wiring layer for forming the fuse 2 (TiN film for fuse) or the step is formed of another wiring material such as a polycrystalline silicon film.
[0060]
As described above, in the present embodiment, the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) is not constant, and the film thickness gradually changes from the thin area to the thick area. Yes. When the laser beam is irradiated to the fuse 2 (TiN film for fuse), the fuse 2 (TiN film for fuse) is the region where the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (TiN film for fuse) takes a certain value. The intensity of the laser beam irradiated on the surface increases. As a result, the fuse 2 (the fuse TiN film) can be cut in the region of the interlayer insulating film thickness where the laser light intensity is maximized.
[0061]
Further, even if the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) varies due to the variation in the manufacturing process, in this embodiment, the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film) The film thickness changes as a whole while maintaining the thickness gradient. Therefore, the fuse 2 (the fuse TiN film) is automatically cut in the region where the intensity of the laser beam is the highest within the range of the laser irradiated spot light. For this reason, the fuse 2 (the TiN film for fuse) can be always stably cut without being affected by the variation in the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) in the manufacturing process. Play.
[0062]
Further, since it is possible to cut the fuse 2 (the fuse TiN film) with a width in which the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (the fuse TiN film) is optimum, the minimum necessary amount in this embodiment is achieved. The fuse 2 (the fuse TiN film) can be cut by the width. For this reason, even if the size 20 of the laser light irradiation spot 21 is increased, there is an effect that the region other than the cut portion of the fuse 2 (the fuse TiN film) is not damaged.
[0063]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. FIG. 9 and FIG. 10 are longitudinal sectional views according to process procedures showing the second embodiment of the present invention. In FIG. 9, 1 is a first interlayer insulating film formed by a known means such as a CVD method, 2 is a fuse, and 5 is a fuse 2 (for fuses) to form a step as in the first embodiment. An Al film having a thickness of 400 nm arranged perpendicular to the (TiN film), 10 is a semiconductor substrate made of silicon, 11 is a first silicon oxide film, 12 is a coating type insulating film, and 13 is an interlayer insulating film. .
[0064]
In the present embodiment, after the first silicon oxide film 11 is formed to a thickness of about 200 nm on the Al film 5 by the plasma CVD method, the coating type insulating film 12 is formed by the spinner method as in the first embodiment. Form.
[0065]
Also in this case, the coating type insulating film 12 becomes thicker at the side surface portion of the step portion formed by the Al film 5 due to surface tension, and gradually decreases as the distance from the Al film 5 increases. The film thickness is constant. The taper angle of the coating type insulating film 12 is adjusted by adjusting the viscosity of the film to be coated, the spinner rotation speed during coating, the rotation time, the film thickness of the Al film 5 for forming the step, and the like. The desired angle can be obtained.
[0066]
Subsequently, after the second silicon oxide film 13 is formed to a thickness of about 200 nm by plasma CVD, the fuse 2 (TiN film for fuse) is formed using a TiN film. At this time, since the interlayer insulating film 13 located under the fuse 2 (the fuse TiN film) has a certain inclination due to the coating type insulating film 12, the fuse 2 (the fuse TiN film) also reflects this. Thus, it has a certain inclination.
[0067]
FIG. 10 is a longitudinal sectional view for each process procedure showing the second embodiment of the present invention. In FIG. 10, 1 is a first interlayer insulating film formed by a known means such as a CVD method, 2 is a fuse, and 5 is a fuse 2 (for fuses) in order to form a step as in the first embodiment. A 400 nm thick Al film disposed perpendicular to the (TiN film), 10 is a semiconductor substrate made of silicon, 11 is a first silicon oxide film, 12 is a coating type insulating film, 13 is an interlayer insulating film, and 14 is a first insulating film. 3 shows a silicon oxide film.
[0068]
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, a third silicon oxide film 14 is formed on the fuse 2 (fuse TiN film) to a thickness of about 800 nm by plasma CVD, and then CMP is performed. The surface is flattened by the (chemical mechanical polishing) method.
[0069]
Thereafter, although not shown in the drawing, another wiring Al film, an interlayer insulating film, a cover film, etc. are formed, and a cover film is opened in a region to be irradiated with a laser for fuse cutting, and a fuse 2 (for fuse) If the interlayer insulating film thickness on the (TiN film) is adjusted to a desired thickness, the semiconductor device is completed.
[0070]
FIG. 11 shows an enlargement of the central portion of the fuse 2 (the fuse TiN film) of the second embodiment. In FIG. 11, 2 is a fuse, 11 is a first silicon oxide film, 12 is a coating type insulating film, 13 is an interlayer insulating film, and 14 is a third silicon oxide film.
[0071]
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the fuse 2 (the fuse TiN film) and the second silicon oxide film 13 formed thereunder have a certain inclination, but the fuse 2 ( Since the surface of the third silicon oxide film 14 on the fuse TiN film is flattened by the CMP method, the interlayer insulating film thickness on the fuse 2 (fuse TiN film) gradually changes as a result. . That is, with respect to the size 20 of the laser beam irradiation spot 21, if the interlayer insulation film thickness in the central portion L2 of the central laser beam irradiation spot 21 is the film thickness D2, the region of the left side of the laser beam irradiation spot 21 The film thickness D1 at L1 is larger than the film thickness D2 as shown in FIG. The film thickness D3 in the right region L3 of the laser light irradiation spot 21 is smaller than the film thickness D2.
[0072]
Accordingly, in this case as well, as in the first embodiment, if the interlayer insulating film thickness D2 on the fuse 2 (fuse TiN film) at the center of the laser beam is set to be optimum in the initial state. Even if the interlayer insulating film thickness varies, the fuse 2 (TiN film for fuse) is cut at a place where the irradiation intensity of the laser beam is maximized. Therefore, it is possible to prevent the influence due to the variation of the interlayer insulating film on the fuse 2 (the fuse TiN film).
[0073]
In the second embodiment, the fuse 2 (TiN film for fuse) is formed of a TiN film, and the Al film 5 is used as a wiring for forming a step, but the present invention uses these materials. The present invention is not limited to this, and there is no problem even if the wiring layer for forming the fuse 2 (TiN film for fuse) or the step is formed of another wiring material such as a polycrystalline silicon film.
[0074]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that the embodiments can be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention. Further, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above-described embodiment, and can be set to a suitable number, position, shape, and the like for carrying out the present invention. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the interlayer insulating film thickness on the fuse is not constant, and the film thickness gradually changes from the thin film area to the thick film area. When the laser beam is irradiated to the fuse, the intensity of the laser beam irradiated to the fuse is maximized in a region where the interlayer insulating film thickness on the fuse takes a certain value. For this reason, there is an effect that the fuse can be cut in the region of the interlayer insulating film thickness where the laser light intensity is maximum.
[0076]
In addition, even if the interlayer insulating film thickness on the fuse varies due to variations in the manufacturing process, in the present invention, the thickness of the interlayer insulating film thickness on the fuse is maintained and the film thickness changes as a whole. It will be. Therefore, the fuse is automatically cut in a region where the intensity of the laser beam is the highest within the range of the spot light irradiated by the laser. For this reason, there is an effect that the fuse can be always stably cut without being affected by variations in the interlayer insulating film thickness on the fuse in the manufacturing process.
[0077]
Furthermore, since it is possible to cut the fuse with a width at which the interlayer insulating film thickness on the fuse is optimum, the fuse can be cut with a minimum width in the present invention. For this reason, even if the size of the irradiation spot of the laser beam is increased, the area other than the cut portion of the fuse is not damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view for explaining a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a longitudinal sectional view for explaining a formation process of a first interlayer insulating film or a coating type insulating film in a semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view for explaining a process for forming a second silicon oxide film 7 and a cover film 8 in the semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged vertical cross-sectional view for explaining a process for forming a second silicon oxide film 7 and a cover film 8 in the semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of a longitudinal section of a fuse provided in the semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 is a top view showing a cut state of a fuse provided in the semiconductor device of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged view of a longitudinal section of a fuse showing a case where the thickness of an interlayer insulating film on the fuse provided in the semiconductor device of the present invention is increased.
FIG. 8 is an enlarged view of a longitudinal section of a fuse provided in the semiconductor device of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view according to a process procedure showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view according to a process procedure showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an enlarged view of a fuse central portion according to the second embodiment.
FIG. 12 is a graph showing the dependency of the laser beam intensity on the interlayer insulating film thickness on the fuse.
FIG. 13 is an element cross-sectional view for explaining a third prior art.
[Explanation of symbols]
1... First interlayer insulating film
2 ... Fuse
3 ... Second interlayer insulating film
4. First silicon oxide film
5 ... Aluminum film
6 ... Coating type insulating film
7: Second silicon oxide film
8 ... Cover membrane
9 ... Laser irradiation area
10 ... Semiconductor substrate
11: First silicon oxide film
12 ... Coating type insulating film
13 ... Interlayer insulating film
14 ... Third silicon oxide film
20 ... Size of laser light irradiation spot
21 ... Laser beam irradiation spot
22 ... Cutting area
23 ... Area

Claims

A semiconductor device for cutting a fuse by irradiating a laser beam to a fuse formed on a semiconductor substrate,
The thickness of the interlayer insulating film formed on the fuse increases in the laser irradiation region in the longitudinal direction of the fuse .

2. The semiconductor device according to claim 1 , wherein a film thickness of an interlayer insulating film on the fuse is controlled using a step of a wiring layer provided on the upper layer of the fuse.

3. The semiconductor device according to claim 2 , wherein the film thickness of the interlayer insulating film on the fuse is controlled by using a coating type insulating film formed by a spinner method.

2. The semiconductor device according to claim 1 , wherein a film thickness of an interlayer insulating film on the fuse is controlled using a step of a wiring layer provided under the fuse.

5. The semiconductor device according to claim 4 , wherein a film thickness of an interlayer insulating film on the fuse is controlled using a coating type insulating film formed by a spinner method.

A semiconductor substrate;
A first interlayer insulating film having an inclination with respect to the semiconductor substrate plane;
A fuse formed on the first interlayer insulating film;
A second interlayer insulating film formed on the fuse and the first interlayer insulating film so that the upper surface thereof is parallel to the plane of the semiconductor substrate.
A semiconductor device.

The semiconductor device according to claim 6, wherein a film thickness of the first interlayer insulating film is controlled using a step of a wiring layer provided on the semiconductor substrate.

8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the film thickness of the first interlayer insulating film is controlled using a coating type insulating film formed by a spinner method.