JP5331408B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含む半導体装置が提供される。
電気ヒューズの両端(下層配線側と上層配線側)に所定の電圧を印加して電気ヒューズに電流を流し、電気ヒューズを構成する導電体の電流による自己発熱を利用して当該導電体を膨張させる。当該導電体は周囲の絶縁膜に比べてより膨張するため、絶縁膜内にクラックが形成され、このクラックを満たすように当該導電体を上層配線から外方に流出させる。さらに、ビア内部の導電体が外方流出部に向けて移動するため、ビア部にボイドを形成して、切断が生じる。
(1)電気ヒューズに適切なパワーを印加して、たとえば上層配線から電子を過剰に注入することで、配線およびビアを加熱する。
(2)加熱された配線およびビアを構成する導電体が膨張し、周囲の絶縁膜やバリアメタル膜にクラックが発生する。このとき、半導体基板の面内方向の面積が大きい配線(すなわち体積の大きい配線)周囲にクラックが発生する。
(3)絶縁膜やバリアメタル膜のクラック中に導電体が流出し、電気ヒューズを構成する導電体の密度が下がる。
(4)これに伴い、この密度低下を補償するように半導体基板の面内方向の面積が小さいビア部分(すなわち体積の小さいビア部分)の導電体が流出した方向に吸い上げられる。これにより、ビア部分に切断箇所が生じ、電気ヒューズが切断される。
上層配線1152と下層配線1122との間に所定の電圧を印加して電気ヒューズ1200に適切なパワーが印加されると、電気ヒューズ1200の上層配線1152を構成する導電体が膨張する。導電体の膨張に伴い、バリアメタル膜1150やエッチング阻止膜1118等にクラックが生じ、上層配線1152を構成する導電体がクラックから周囲の膜中に流出する。つまり、上層配線1152を構成する導電体が、配線溝外部に流出する。これにより、図15(b)に示すように、流出部1142が形成される。
以下に、本実施の形態における半導体装置の構成を説明する。
図1および図2は、本実施の形態における電気ヒューズ100の構成の一例を示す平面模式図である。また、図3および図4は、図1の断面図である。図3は、図1のA−A’断面図、図4は、図1のb−b’断面図である。
図5および図6は、本実施の形態における半導体装置200の構成の一例を示す平面模式図である。また、図7は、図5のb−b’断面図である。
図8および図9は、本実施の形態における半導体装置200の構成の一例を示す平面模式図である。本実施の形態において、接続配線158aおよび接続配線158bが上層配線110と接続する箇所が第1の実施の形態と異なる。本実施の形態において、接続配線158aおよび接続配線158bは、上層配線110がビア130と接続される箇所よりも、上層端子111に近い位置で上層配線110と接続されている。
図11は、本実施の形態における半導体装置200の構成の一例を示す平面模式図である。
図11(a)は、説明のために、上層配線110、ビア130、および下層配線120を示している。また、図11(b)は、上層配線110が形成された層の構成を示す平面図、図11(c)は、下層配線120が形成された層の構成を示す平面図である。
図16は、本実施の形態における半導体装置200の構成の一例を示す平面模式図である。また、図17は、図16のA−A‘断面図、図18は、図16のb−b’断面図である。図16は、説明のために、上層配線110、ビア130、下層配線120、およびビア170を示している。
ここで、上層配線110の両側方ではなく、一側方にのみ熱拡散用上層配線152aが設けられている点で図8に示した例と異なる。このように熱拡散用上層配線152aを上層配線110の一側方のみに配置した場合でも、上層配線110が熱拡散用上層配線152aと電気的に接続されているため、電気ヒューズ100に発生した熱を熱拡散用上層配線152aに逃すことができる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含む半導体装置。
2.1.に記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方が前記第1のビアと接続された箇所において、当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に少なくとも形成された半導体装置。
3.1.または2.に記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方と並行して設けられた半導体装置。
4.1.に記載の半導体装置において、
前記熱拡散部は、前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に形成され、前記熱拡散用配線と前記上層配線および前記下層配線の一方とを接続する接続配線をさらに含む半導体装置。
5.4.に記載の半導体装置において、
前記接続配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方と、当該上層配線および前記下層配線の一方が前記第1のビアと接続された箇所で接続する半導体装置。
6.4.または5.に記載の半導体装置において、
前記接続配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方よりも幅が広く形成された半導体装置。
7.1.から6.いずれかに記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方の両側方にそれぞれ形成された半導体装置。
8.1.から7.いずれかに記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の側方にそれぞれ形成された半導体装置。
9.1.から7.いずれかに記載の半導体装置において、
前記熱拡散部は、平面視で前記熱拡散用配線と重なるとともに前記上層配線および前記下層配線の他方と同層に形成された他の熱拡散用配線と、当該他の熱拡散用配線と前記熱拡散用配線とを電気的に接続する第2のビアとをさらに含む半導体装置。
10.1.に記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線と同層に当該上層配線の側方に形成され、
前記上層配線のさらに上層に設けられたプレート電極と、
前記上層配線と前記プレート電極とを接続する第3のビアと、
前記プレート電極と前記熱拡散用配線とを接続する第4のビアと、
をさらに含む半導体装置。
11.1.に記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記下層配線と同層に当該下層配線の側方に形成され、
前記下層配線のさらに下層に設けられたプレート電極と、
前記下層配線と前記プレート電極とを接続する第5のビアと、
前記プレート電極と前記熱拡散用配線とを接続する第6のビアと、
をさらに含む半導体装置。
12.1.から12.いずれかに記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズは、前記下層配線と前記第1のビアとの間または前記第1のビアに切断箇所が形成される半導体装置。
110 上層配線
111 上層端子
120 下層配線
121 下層端子
130 ビア
150a 熱拡散部
150b 熱拡散部
151a 熱拡散用上層ビア
151b 熱拡散用上層ビア
152a 熱拡散用上層配線
152b 熱拡散用上層配線
153a 熱拡散用下層ビア
153b 熱拡散用下層ビア
154a 熱拡散用下層配線
154b 熱拡散用下層配線
156 上部プレート電極
158a 接続配線
158b 接続配線
160a 接続配線
160b 接続配線
170 ビア
200 半導体装置
202 層間絶縁膜
204 エッチング阻止膜
206 層間絶縁膜
208 層間絶縁膜
210 層間絶縁膜
1100 半導体装置
1102 エッチング阻止膜
1104 層間絶縁膜
1106 保護膜
1108 エッチング阻止膜
1110 層間絶縁膜
1112 エッチング阻止膜
1114 層間絶縁膜
1116 保護膜
1118 エッチング阻止膜
1120 バリアメタル膜
1122 下層配線
1140 空隙部
1142 流出部
1150 バリアメタル膜
1151 ビア
1152 上層配線
1154 デュアルダマシン配線
1200 電気ヒューズ
Claims (12)
- 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含む半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含み、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方が前記第1のビアと接続された箇所において、当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に少なくとも形成された半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置において、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方と並行して設けられた半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含み、
前記熱拡散部は、前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に形成され、前記熱拡散用配線と前記上層配線および前記下層配線の一方とを接続する接続配線をさらに含む半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記接続配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方と、当該上層配線および前記下層配線の一方が前記第1のビアと接続された箇所で接続する半導体装置。 - 請求項4または5に記載の半導体装置において、
前記接続配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方よりも幅が広く形成された半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含み、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の一方の両側方にそれぞれ形成された半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含み、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線および前記下層配線の側方にそれぞれ形成された半導体装置。 - 請求項1から7いずれかに記載の半導体装置において、
前記熱拡散部は、平面視で前記熱拡散用配線と重なるとともに前記上層配線および前記下層配線の他方と同層に形成された他の熱拡散用配線と、当該他の熱拡散用配線と前記熱拡散用配線とを電気的に接続する第2のビアとをさらに含む半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含み、
前記熱拡散用配線は、前記上層配線と同層に当該上層配線の側方に形成され、
前記上層配線のさらに上層に設けられたプレート電極と、
前記上層配線と前記プレート電極とを接続する第3のビアと、
前記プレート電極と前記熱拡散用配線とを接続する第4のビアと、
をさらに含む半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に形成された下層配線と、前記下層配線上に当該下層配線に接続して設けられた第1のビアと、前記第1のビア上に当該第1のビアに接続して設けられた上層配線とを含む電気ヒューズであって、切断状態において、前記電気ヒューズを構成する導電体が外方に流出してなる流出部が形成されることにより切断される電気ヒューズと、
前記上層配線および前記下層配線の一方と同層に当該上層配線および前記下層配線の一方の側方に形成されるとともに、当該上層配線および前記下層配線の一方と電気的に接続された熱拡散用配線を含む熱拡散部と、
を含み、
前記熱拡散用配線は、前記下層配線と同層に当該下層配線の側方に形成され、
前記下層配線のさらに下層に設けられたプレート電極と、
前記下層配線と前記プレート電極とを接続する第5のビアと、
前記プレート電極と前記熱拡散用配線とを接続する第6のビアと、
をさらに含む半導体装置。 - 請求項1から12いずれかに記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズは、前記下層配線と前記第1のビアとの間または前記第1のビアに切断箇所が形成される半導体装置。
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