JPH06310713A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH06310713A
JPH06310713A JP11903593A JP11903593A JPH06310713A JP H06310713 A JPH06310713 A JP H06310713A JP 11903593 A JP11903593 A JP 11903593A JP 11903593 A JP11903593 A JP 11903593A JP H06310713 A JPH06310713 A JP H06310713A
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JP
Japan
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fuse
gate electrode
substrate
gate
semiconductor device
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Application number
JP11903593A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kamijo
浩幸 上条
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】MOSFETを構成要素に持つ半導体装置にお
いて、ゲート電極形成後から素子完成までのウェーハプ
ロセスで、ゲート電極は、直接またはこれに接続される
メタル配線を通じて、プラズマガスにさらされること
(例えばRIEやプラズマCVD等)が多い。このため
ゲート酸化膜の静電破壊が、しばしば発生し、この防止
は重要な課題となっている。 【構成】(a)ゲート電極に接続する配線膜と、(b)
チャネルが形成されている領域とひとつづきの同一導電
型でかつ基板表面に露出する半導体層と、(c)前記
(a)項記載の配線膜と(b)項記載の露出する半導体
層とを接続するフューズとを設ける。これにより、ゲー
ト電極とチャネル形成領域とをほぼ等電位にしてウェー
ハプロセスを施し、プロセス終了後、フューズを切断し
て、MOS構造の機能を正常に戻すことができる構造と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOSFETまたはM
OSFETを構成素子とするLSI等の半導体装置とそ
の製造方法とに関するもので、特に製造工程中、ゲート
酸化膜の静電破壊を防止することのできる電極配線構造
に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】CMOS集積回路のPウェル領域に形成
されるNチャネル形MOSFET(以下NchMOSFE
Tと略記)を例とし、従来技術とその問題点について説
明する。図4は、前記NchMOSFETの模式的な断面
図である。N型半導体基板1にP型不純物を選択的に拡
散してPウェル2が形成されている。素子分離用酸化膜
3に囲まれる領域に、ゲート酸化膜4を介してゲート電
極5及びチャネル形成領域6が対向して形成され、チャ
ネル形成領域6を挟んで高濃度のN+ ソース6s及びN
+ ドレイン6dが形成される。7は第1の層間絶縁膜、
9は第2の層間絶縁膜、11はパッシベ―ション膜、1
1tは前記7,9及び11の絶縁膜が一体化された層間
絶縁膜で、便宜上その区別をしない。8は1層目のAl
配線膜、10は2層目のAl 配線膜である。
【0003】上記NchMOSFETは、薄いゲート酸化
膜(例えば厚さ数十nm)4上にゲート電極5を形成し
た後、種々の工程を経て、素子として完成されるが、上
記従来技術の問題点は、ゲート電極形成後における各種
プラズマ工程において、ゲート電極を介して、ゲート酸
化膜の静電破壊が、しばしば発生することである。
【0004】図4において、1層目のメタル配線膜8及
び2層目のメタル配線膜10のそれぞれの配線加工、あ
るいはゲート電極5へのコンタクトホ―ル8h及び上下
のメタル配線膜を接続するビアホール(via hole,スル
ーホールとも呼ぶ)10hの開孔には、RIE(Reacti
ve Ion Etching、反応性ガスプラズマを利用するエッチ
ング)法が使用される。また配線膜は、現在Alを主成
分としたメタルが用いられ、その融点は低い。したがっ
てAl 配線膜形成後の層間絶縁膜あるいはパッシベーシ
ョン膜の成膜に際しては、成膜温度は高くても 500℃以
上には上げられない。したがってこれら成膜には、低温
で成膜できるプラズマCVDが用いられる。
【0005】このようにゲート電極は、該電極形成後の
製造工程において、直接あるいは配線膜を通じ、プラズ
マガスにさらされる。その際ゲート電極5と基板のPウ
ェル2との間に高い電界がかかると、ゲート酸化膜4中
をトンネル電流が流れ、トラップの発生によるVTH(し
きい値電圧)のシフト程度がひどくなると、ゲート酸化
膜4が静電破壊を起こすと考えられる。
【0006】従来は、この静電破壊に対し、プラズマ装
置の改造を行なったり、プロセス条件の変更をしたり、
ある程度試行錯誤で対応を施す等、手間のかかる対応を
行ない、少なくとも静電破壊を防止する努力がなされて
きた。しかしながら静電破壊を著しく減少することはで
きなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】これまで述べたよう
に、MOS構造のFET素子を有する半導体装置におい
ては、高集積化、高密度化に伴い、MOS構造を構成す
るゲート酸化膜は薄くなり、またドライエッチングやC
VDの工程で、プラズマガスの使用が増加している。こ
れにより、ゲート電極形成後の工程において、ゲート電
極がプラズマガスにさらされる機会も多くなり、ゲート
の静電破壊がしばしば発生するようになり、この防止は
重要な課題となっている。
【0008】本発明は、MOS構造のFETを有する半
導体装置(特にIC)において、MOS構造形成後の製
造工程で、ゲートの静電破壊を防止できる構造の半導体
装置とその製造方法とを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
半導体装置は、半導体基板表面に形成されたゲート酸化
膜を介して互いに対向するゲート電極とチャネル形成領
域とからなるMOS構造の電界効果トランジスタを具備
する半導体装置において、(a)前記ゲート電極に接続
する前記基板上の配線膜と、(b)前記MOS構造のチ
ャネルが形成されている領域とひとつづきの同一導電型
でかつ基板表面に露出する半導体層と、(c)前記配線
膜に電気接続する第1の接続部及び前記半導体層にオー
ミックに接続する第2の接続部を有すると共に第1と第
2の接続部の間に両接続部を電気的に分離する切断箇所
を有するフューズとを、具備することを特徴とする。
【0010】なお前記(b)項の基板表面に露出する部
分は、高不純物濃度の拡散層であり、また(c)項のフ
ューズは、不純物をドープしたポリSi 或いはポリサイ
ドから成ることが望ましい実施態様である。また所望に
よりフューズを切断しやすくする手段、例えば、フュー
ズをレーザーカットできる窓を開孔する構造等を持つ。
【0011】本発明の請求項2に係る半導体装置の製造
方法は、前記ゲート電極に接続する配線膜を前記基板上
に形成する工程と、前記MOS構造のチャネルが形成さ
れている領域とひとつづきの同一導電型でかつ基板表面
に露出する半導体層を形成する工程と、前記配線膜に電
気接続する第1の接続部及び前記露出する半導体層にオ
ーミックに接続する第2の接続部を有するフューズを形
成する工程と、該フューズを切断して第1と第2の接続
部を電気的に分離する工程とを含むことを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法である。
【0012】
【作用】ゲート酸化膜の静電破壊を防止するためには、
ゲート電極と、ゲート酸化膜を挟んでこれと対向するチ
ャネル形成領域とが、製造工程中、常に同電位に保持さ
れていることが、理想条件である。
【0013】本発明においては、前記(a)項記載のゲ
ート電極に接続する導電配線膜と、(b)項記載のチャ
ネル形成領域とひとつづきの基板面に露出させた半導体
層とを、(c)項記載のフューズによって接続し、でき
るだけ前記理想条件に近い状態で、ウェーハプロセスを
行ない、プラズマガスによる作業中のゲートの静電破壊
を防止する。
【0014】またダイソートテスト前で、かつゲート酸
化膜を静電破壊するおそれのある工程を終わった後に、
前記第1及び第2接続部が電気的に分離するようにフュ
ーズを切断し、MOS構造の機能を正常に戻すことが望
ましい。
【0015】
【実施例】本発明の実施例として、論理LSIの構成素
子であるPウェル中に形成されたNchMOSFETを例
として、以下説明する。
【0016】図1は、上記MOSFETの断面図であ
る。N型半導体基板21内のPウェル22に 1つのNch
MOSFETが形成される。このNchMOSFETは、
Pウェル22の表面に形成されたゲート酸化膜24を介
して、互いに対向するゲート電極25とチャネル形成領
域26とから成るMOS構造を有し、チャネル形成領域
26を挟むN+ ソース26s及びN+ ドレイン26d等
から構成される。符号23は、素子分離用酸化膜(フィ
ールド酸化膜)である。
【0017】このNchMOSFETは、(a)ゲート電
極25に接続される基板21上の1層目のメタル(本実
施例ではAl 系合金)配線膜28と、(b)前記MOS
構造のチャネル形成領域26とひとつづきの同一導電
型、すなわちPウェル22に属しかつPウェル表面に露
出する半導体層(本実施例ではP+ 拡散層)32と、
(c)前記1層目のメタル配線28に電気接続する第1
の接続部28a及びP+ 拡散層32にオーミックに接続
する第2の接続部32aを有すると共に、第1と第2の
接続部の間に、接続部28a及び32aを電気的に分離
する切断箇所33aを有するフューズ33とを、具備す
ることを特徴とするものである。
【0018】次に上記NchMOSFETの製造方法の概
要について説明する。まず公知の方法により、N型半導
体基板21にB(ホウ素)を選択的に拡散してPウェル
22を形成する。次にLocos 法によりフィールド酸化膜
23を形成するが、この際NchMOSFETを形成する
領域とP+ 拡散層32を形成する領域とを開口してお
く。次にPウェル22の表面の酸化膜を除去した後、改
めて熱酸化して、厚さ数十nmのゲート酸化膜24を形
成する。次にCVD法でポリSi 膜を堆積し、パターニ
ングしてゲート電極25を形成する。次にゲート電極2
5をマスクにして自己整合的にN+ ドレイン26d及び
+ ソース26sを拡散形成する。次に選択的にP型不
純物をイオン注入して、P+ 拡散層32を形成する。
【0019】CVDにより基板全面に酸化膜を形成し、
さらにB(ホウ素)やP(リン)を添加した酸化膜を堆
積し、リフローして表面を平坦化する。次にP+ 拡散層
32に達するコンタクトホールを開口し、ポリSi を堆
積する。その後、P型不純物をドープし、P+ 拡散層3
2とオーミックに接続する第2の接続部32aを含むフ
ューズ33を形成する。
【0020】この時、N型半導体基板21に形成される
PchMOSFETは、図3に示すようにN+ 拡散層52
上にコンタクトホール52aが開孔される。フューズと
なるポリSi は両拡散層上に同時に成膜されるため、N
+ 拡散層52上にコンタクトをとっている部分のポリS
i は、N+ にドープし、P+ 拡散層32上にコンタクト
をとっている部分のポリSi はP+ にドープする必要が
ある。この場合、通常はイオン注入で打ちわけられる。
【0021】またバリアメタルを基板との間に挟む場合
はこの限りではなく、N+ 拡散層上、P+ 拡散層上とも
同一のドーピングでよく、この場合イオン注入する必要
なく、ドープトポリSi を用いることも可能である。ま
た当然のことながらフューズをメタルで形成する場合は
ドーピングは不用となる。
【0022】次に第1の層間絶縁膜27に、ゲート電極
25に達するコンタクトホール28b及びフューズ33
に達するビアホール28cを、RIEにより開口した
後、Al 系合金膜を堆積し、RIEによりパターニング
して1層目のメタル配線28及びフューズ33と接続す
る第1の接続部28aを形成する。
【0023】次にプラズマCVDにより全面に酸化膜を
形成、さらにBやPを添加した酸化膜を堆積し、表面を
平坦にした第2の層間絶縁膜29を形成する。1層目の
メタル配線28に達するビアホール30aをRIEにて
開口し、Al 系合金膜を堆積し、RIEによりパターニ
ングして各素子間等を接続する2層目のメタル配線30
を形成する。
【0024】次にパッシベーション膜(BPSG)31
を堆積した後、電極取り出し用のパッド及びレーザーカ
ット用の開孔窓34を形成する。最後にレーザービーム
によりフューズ33を切断し、第1の接続部28aと第
2の接続部32aを互いに分離する切断箇所33aを形
成する。
【0025】次に本発明(上記実施例に等しい)と従来
技術とそれぞれで製造した2層メタル配線膜を有するゲ
ートアレイについて、ゲート絶縁膜破壊による不良モー
ドが、ダイソート(ウェーハ上の各集積回路チップを個
別に選別する工程)で不良となった製品のうち、どれく
らい占めるかを比較した。
【0026】その結果、ダイソートで不良となった製品
のうち、ゲート酸化膜不良が、従来技術の場合、全体の
10%を占めているのに対し、本発明では、 1%以下に低
下しており、ゲート破壊に対し、すなわちゲート電極加
工後のプロセス中のゲートの静電破壊に対し、本発明が
極めて効果的であることがわかった。
【0027】図1に示す実施例において、フューズ33
は、P+ 拡散層32と同一導電型の不純物すなわちP型
不純物でドープしたポリSi を使用したが、これに限定
されない。フューズ33はレーザーで切断できる導電体
ならば、金属であってもポリサイド等であっても差し支
えない。
【0028】さらにゲート電極25とフューズ33とが
同一材料であれば、同一工程で同時に形成しても差し支
えない。図2はこの場合のNchMOSFETの断面図で
ある。同図において図1と同符号は同じ部分をあらわ
す。ゲート電極45とフューズ43が、いずれもポリS
i であるとする。ゲート酸化膜24及びP+ 拡散層42
の開口面を含む基板上に同時にポリSi 膜を堆積し、パ
ターニングしてゲート電極45及びフューズ43を形成
する。48は1層目のメタル配線、48aは第1の接続
部、42aは第2の接続部、43aは切断箇所である。
【0029】
【発明の効果】これまで詳述したように、MOSFET
またはMOSFETを構成要素とする半導体装置におい
て、製造工程中、ゲート電極とゲート酸化膜を挟んで対
向するチャネル形成領域とが近似的に等電位になるよう
にフューズを新設したことにより、MOS構造形成後の
製造工程で、ゲートの静電破壊を防止できる構造の半導
体装置とその製造方法とを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の実施例を示す断面図であ
る。
【図2】本発明の半導体装置の他の実施例を示す断面図
である。
【図3】本発明の半導体装置の他の実施例を示す断面図
である。
【図4】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1,21,51 半導体基板 2,22 Pウェル 3,23 フィールド酸化膜 4,24,54 ゲート酸化膜 5,25,45,55 ゲート電極 6,26,56 チャネル形成領域 7,27,47 層間絶縁膜 8,28,48,58 1層目のメタル配線膜 10,30 2層目のメタル配線膜 28a,48a,58a 第1の接続部 32,42,52 基板表面に露出する半導体層 32a,42a,52a 第2の接続部 33,43,53 フューズ 33a,43a,53a 切断箇所

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板表面に形成されたゲート酸化膜
    を介して互いに対向するゲート電極とチャネル形成領域
    とからなるMOS構造の電界効果トランジスタを具備す
    る半導体装置において、 前記ゲート電極に接続する前記基板上の配線膜と、前記
    MOS構造のチャネルが形成されている領域とひとつづ
    きの同一導電型でかつ基板表面に露出する半導体層と、
    前記配線膜に電気接続する第1の接続部及び前記半導体
    層にオーミックに接続する第2の接続部を有すると共に
    第1と第2の接続部の間に両接続部を電気的に分離する
    切断箇所を有するフューズとを、具備することを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】前記ゲート電極に接続する配線膜を前記基
    板上に形成する工程と、前記MOS構造のチャネルが形
    成されている領域とひとつづきの同一導電型でかつ基板
    表面に露出する半導体層を形成する工程と、前記配線膜
    に電気接続する第1の接続部及び前記露出する半導体層
    にオーミックに接続する第2の接続部を有するフューズ
    を形成する工程と、該フューズを切断して第1と第2の
    接続部を電気的に分離する工程とを含むことを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP11903593A 1993-04-22 1993-04-22 半導体装置とその製造方法 Pending JPH06310713A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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