JPH0661353A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0661353A
JPH0661353A JP15049592A JP15049592A JPH0661353A JP H0661353 A JPH0661353 A JP H0661353A JP 15049592 A JP15049592 A JP 15049592A JP 15049592 A JP15049592 A JP 15049592A JP H0661353 A JPH0661353 A JP H0661353A
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良彦 磯部
Makio Iida
眞喜男 飯田
Hirobumi Abe
安部  博文
Osamu Ishihara
治 石原
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Abstract

(57)【要約】 【目的】溶断必要エネルギの低減が可能なフューズ溶断
型半導体装置及びその簡単な製造方法の提供。 【構成】薄膜抵抗体3及び金属酸化物6は低融点化合物
を形成して、薄膜抵抗体3の融点を低下させ、このため
に必要な溶断エネルギが従来より格段に削減可能なフュ
ーズをもつ半導体装置が実現した。第2発明の半導体装
置の製造方法では、半導体基板1上に第1の絶縁膜2を
介して、フューズ3としてのクロムシリコン膜と配線と
してのアルミニウム膜5との間にタングステン合金から
なるバリヤ膜4を介在させ、このアルミニウム及びタン
グステン合金をエッチングして配線を形成する。この結
果、エッチング時にフューズ3の表面にタングステン酸
化物6が金属酸化物として堆積される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本出願人の出願になる特開平3−106
055号公報は、クロムシリコン(CrSi)系膜から
なるフューズをシリコン系酸化膜で囲覆した半導体装置
を開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したクロムシリコ
ン(CrSi)系膜からなるフューズをシリコン系酸化
膜で囲覆した半導体装置は、フューズ溶断型半導体装置
として体積変化が少ない等、好適なフューズとして特性
を有している。このようなフューズ溶断型半導体装置に
おいては、クラックなどの熱的損傷、特性劣化を軽減す
るためにフューズ溶断に必要なエネルギを低減すること
が基本的な課題である。
【0004】本発明者らは種々実験により、通常フュー
ズとして用いられる薄膜抵抗体の溶断に必要な溶断エネ
ルギを格段に低減可能な構造を発見した。本発明の第1
の目的は、溶断必要エネルギの低減が可能なフューズ溶
断型半導体装置を提供することである。更に本発明者ら
は、溶断必要エネルギの低減が可能な上記フューズ溶断
型半導体装置を簡単な工程で作製可能な製造プロセスを
発見した。本発明の第2の目的は、溶断必要エネルギの
低減が可能なフューズ溶断型半導体装置の簡単な製造方
法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1発明の半導体装置
は、シリコン系酸化膜に囲覆され加熱溶断可能な薄膜抵
抗体を備える半導体装置において、前記薄膜抵抗体の溶
断領域に接して又は混入して形成され、加熱により前記
溶断部の溶断温度を低減させる金属酸化物を有すること
を特徴としている。
【0006】第2発明の半導体装置の製造方法は、半導
体基板上に第1の絶縁膜を介して、クロムシリコンから
なる薄膜抵抗体、タングステン合金からなるバリヤ膜、
配線用のアルミ膜を順番に形成し、次に、前記薄膜抵抗
体の溶断領域上の前記バリヤ膜及びアルミ膜だけをエッ
チングし、次に、シリコン系酸化膜を堆積することを特
徴としている。
【0007】薄膜抵抗体としては、クロムシリコンが好
適であるが、金属酸化物との化合により融点が低下する
金属あるいは金属化合物であればよく、例えばニッケル
クロム、ニッケルクロムシリコン、チタンタングステ
ン、白金シリコン、モリブデンシリコンなどが採用でき
る。金属酸化物としては、タングステン酸化物が好適で
あるが、薄膜抵抗体と化合して薄膜抵抗体の融点を低下
させるものであればよく、例えばモリブデン酸化物、ニ
ッケル酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物などが採用で
きる。
【0008】クロムシリコンはクロムを少なくとも20
から50atm%含み残部がシリコンからなる合金を指
すが、その目的上、低融点となる組成が好適である。ク
ロムシリコンに酸素や窒素などの添加物を少量(少なく
とも20atm%以下)添加することは当然可能であ
る。タングステン酸化物(WOx)はタングステンを少
なくとも20から50atm%含み残部が酸素からなる
酸化物を指すが、窒素などの添加物を少量含有すること
は当然可能である。
【0009】シリコン系酸化膜はシリコン酸化膜(Si
Ox)の他、PSG(リンガラス)、BSG(ボロンガ
ラス)、BPSG(ボロンリンガラス)なども採用する
ことができる。このシリコン系酸化膜は薄膜抵抗体の上
面及び下面の両方に接して設けるのが好適であるが、少
なくとも一方に設ければよい。タングステン合金からな
るバリヤ膜はタングステンを少なくとも5から50at
m%含み残部が金属からなる合金を指すが、添加物を少
量含有することは当然可能である。
【0010】
【作用及び発明の効果】薄膜抵抗体及び金属酸化物は低
融点化合物を形成して、薄膜抵抗体の融点を低下させ、
このために必要な溶断エネルギが従来より格段に削減可
能なフューズをもつ半導体装置が実現した。また、必要
な溶断エネルギが小さいので、保護膜などのクラックな
どの熱障害も少なく、信頼性、耐久性に優れ、溶断電圧
範囲が広いので使い易いという利点もある。
【0011】第2発明の半導体装置の製造方法では、半
導体基板上に第1の絶縁膜を介して、フューズとしての
クロムシリコン膜と配線としてのアルミニウム膜との間
にタングステン合金からなるバリヤ膜を介在させ、この
アルミニウム及びタングステン合金をエッチングして配
線を形成する。このようにすると、エッチング時にクロ
ムシリコン膜の表面にタングステン酸化物が残査物とし
て堆積される。したがってこの製造方法によれば、なん
ら追加の製造工程を要することなくタングステン酸化物
を形成することができる。
【0012】
【実施例】(実施例1)本発明を適用したフューズ装置
の一実施例断面図を図1に示す。シリコン基板1上には
シリコン酸化膜2を介してクロムシリコン膜からなるフ
ューズ3が配設され、フューズ3の溶断領域31の両側
上にバリヤメタル部4を挟んでアルミ配線部5が配設さ
れている。更にフューズ3の溶断領域31上には薄いタ
ングステン酸化物6が配設されており、それらの上にP
SG膜7を挟んでパッシベーション用のリンドープ窒化
シリコン膜(P−SiN)8が形成されている。
【0013】以下、その製造方法の一例を説明する。ま
ず図2に示すように、シリコン基板1上に下地絶縁膜と
して厚さ約1.25μmのシリコン酸化膜2を酸化法又
はCVD法により形成し、その上にPVD法により厚さ
約0.015μmのクロムシリコン膜を形成し、このク
ロムシリコン膜を所定形状にエッチングしてフューズ3
を形成した。なお、下地絶縁膜としては下に窒化シリコ
ン膜、上にシリコン酸化膜とした複合絶縁膜としてもよ
く、またシリコン酸化膜にボロンやリンをドープしても
よい。クロムシリコン膜の組成はクロム36atm%、
シリコン64atm%とした。
【0014】次に、PVD法により厚さ約0.15μm
のチタンタングステン(TiW)合金膜40を形成し、
更にその上にPVD法により厚さ約1.1μmのアルミ
ニウム膜50を形成した。チタンタングステン合金膜4
0の組成はチタン90atm%、タングステン10at
m%とした。次に、アルミニウム膜50の上にレジスト
を配設し、このレジストをホトリソ工程により開口した
マスクを用いて、チタンタングステン合金膜40及びア
ルミニウム膜50だけをウエットエッチングした。な
お、エッチング液としては過酸化水素水又はこれにアン
モニアを添加したものを用い、エッチング時間は10
分、エッチング温度は摂氏25度とした。エッチング後
に、純水により約5分、洗浄を行った。
【0015】このようにすると、エッチング後に露出す
るフューズ3の溶断領域31上に薄い(約10オングス
トローム)の厚さのタングステン酸化物6が形成され
た。このようにして、フューズ3の両端部上にチタンタ
ングステンからなるバリヤメタル部4を挟んでアルミ配
線部5を形成した(図3参照)。次に図1に示すよう
に、CVD法により、厚さ約0.4μmのPSG膜7、
厚さ約0.5μmのP−SiN膜8を形成し、その後、
両膜7、8の選択開口によるパッド部(図示せず)の形
成、パッド部へのワイヤボンディングなどを行って、工
程を終了した。
【0016】上記実施例品と、上記実施例品と同一構造
を有し、バリヤメタル部4を形成しない比較例品の溶断
必要エネルギ量について試験した。試験結果を図4に示
す。なお、これらフューズ装置の溶断領域の31の厚さ
は前述のように0.015μm、長さは9.6μm、幅
は6.4μmとした。図4の縦軸は、溶断領域の単位面
積当たりの投入エネルギ量であり、投入電力量(溶断電
圧×通電電流×通電電流×通電時間)とし、試験ではパ
ワーメータで測定した。通電時間は一定(ここでは、1
マイクロ秒)とした。
【0017】図4から実施例品は比較例品に比べて溶断
必要エネルギを格段に低減できることがわかった。そこ
で断面を顕微鏡検査してみると、クロムとタングステン
酸化物とが一体的にPSG膜7中に分散していた。上記
のことから、実施例品では各膜、特にP−SiN膜8に
与える熱的ストレスを大幅に低減でき、P−SiN膜8
などのクラックは大幅に軽減できることが予測される。
このことを実証するために、上記実施例品及び比較例品
についてフューズ3への印加電圧を変更した場合におけ
るクラック発生なしに溶断可能な最大電圧を調べた。た
だし、クラックの有無はキャロス試験により調べた。な
お、フューズ3への印加電圧を上昇すると、通電電流電
流が比例的に増大し、通電電流電流の二乗に比例する投
入電力に対応して昇温速度が増大し、PSGの膨張など
により熱ストレスも増大し、P−SiN膜8のクラック
が発生しやすくなる。しかし、低温度で溶融又は昇華が
生じて溶断すれば、それ以降の通電遮断により溶断領域
31の昇温が停止される。試験結果によれば、実施例品
のクラック発生なしに溶断可能な最大電圧は35V、比
較例品のそれは15Vであった。したがって、低温度で
溶断が生じる実施例品では溶断のために大電圧を印加し
てもクラック発生を抑止し得る。
【0018】以上説明したように、本実施例のフューズ
装置は従来のものに比べて小エネルギ溶断が可能とな
り、クラック発生が少なく、高い信頼性をもつ。また、
印加可能な最大電圧が高く、投入必要エネルギが小さ
く、使い易い。このようなフューズ3の低融点化は、透
過型電子顕微鏡などによる断面の観察結果から考える
と、クロムシリコンとタングステン酸化物と界面付近で
これらの低融点(又は低融点低沸点)化合物が生じ、こ
れが溶融、蒸発するとタングステン酸化物が急速にクロ
ムシリコン中に溶け込み、クロムシリコンの溶解、蒸発
を促進するのではないかと考えられる。
【0019】上記の知見から、タングステン酸化物の膜
厚は僅かでもそれなりに有効であることがわかる.な
お、クロムシリコン膜の低エネルギ溶断に必要な膜厚を
超える以上にタングステン酸化物を配設することは不可
能では無いが無用であり、好適にはタングステン酸化物
の膜厚はクロムシリコン膜の20%以下の膜厚とするこ
とが好ましい。 (実施例2)他の実施例を図5に示す。
【0020】この実施例はフューズ3の下にタングステ
ン酸化物の薄膜6aを設けたものであり、プロセスとし
ては、タングステン酸化物のPVD堆積、その上へのク
ロムシリコン膜の堆積を順次行い、その後、これら両膜
を同一マスクを用いてエッチングすればよい。その他、
クロムシリコン膜30上又は下にタングステン酸化物の
薄膜を堆積し、図6に示すように、溶断領域のタングス
テン酸化物膜40だけを残して、それ以外のタングステ
ン酸化物を選択エッチングし、その後、アルミ配線体部
5を形成してもよい。
【0021】更に、クロムシリコン膜中に所定比率でタ
ングステン酸化物を混入してもよい。なお上記実施例に
おいて、タングステン酸化物の比抵抗は105 μΩcm
程度とクロムシリコンの600μΩcmに比べて格段に
高いので、フューズの電気抵抗変化は無視することがで
きる。
【0022】また上記実施例において、加熱方法は通電
の他、レーザービームの照射でもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一実施例を示す断面図、
【図2】図1の装置の製造プロセスを示す断面図、
【図3】図1の装置の製造プロセスを示す断面図、
【図4】図1の装置のフューズの溶断必要エネルギと印
加電圧との関係を示す特性図、
【図5】他の実施例を示す断面図、
【図6】他の実施例を示す平面図。
【符号の説明】
1はシリコン基板、2はシリコン系酸化膜(本発明でい
うシリコン系酸化膜)、3はクロムシリコンからなるフ
ューズ(本発明でいう薄膜抵抗体)、31は溶断領域、
4はチタンタングステンからなるバリヤ膜、5はアルミ
膜、6はタングステン酸化物(本発明でいう金属酸化
物)
フロントページの続き (72)発明者 飯田 眞喜男 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 安部 博文 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 石原 治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン系酸化膜に囲覆され加熱溶断可能
    な薄膜抵抗体を備える半導体装置において、 前記薄膜抵抗体の溶断領域に接して又は混入して形成さ
    れ、加熱により前記溶断部の溶断温度を低減させる金属
    酸化物を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して、ク
    ロムシリコンからなる薄膜抵抗体、タングステン合金か
    らなるバリヤ膜、配線用のアルミ膜を順番に形成し、 次に、前記薄膜抵抗体の溶断領域上の前記バリヤ膜及び
    アルミ膜だけをエッチングし、 次に、シリコン系酸化膜を堆積することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
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