JPH07130860A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH07130860A
JPH07130860A JP6027437A JP2743794A JPH07130860A JP H07130860 A JPH07130860 A JP H07130860A JP 6027437 A JP6027437 A JP 6027437A JP 2743794 A JP2743794 A JP 2743794A JP H07130860 A JPH07130860 A JP H07130860A
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film
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polysilicon
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信治 有働
Masamichi Ishihara
政道 石原
Tetsuo Matsumoto
哲郎 松本
Masanori Hiroki
正紀 尋木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒューズの低抵抗化を図ってヒューズ溶断を
容易にする一方、前述のフロセス及び構造上の問題にな
るヒューズの断線(または高抵抗)をなくすことにより
歩留及び信頼性を高め、更にヒューズ寸法のコントロー
ル性の向上、マスク工程の低減、ヒューズの機械的強度
の向上等を実現した半導体集積回路装置の製造方法を提
供する。 【構成】 少なくともフィールド絶縁膜と第1層目ポリ
シリコン膜及び第1層目ポリシリコン膜上に絶縁膜が形
成されてなる半導体基板上に第2層目以降のポリシリコ
ン膜を形成し、上記フィールド絶縁膜を含む絶縁膜上に
金属膜を被着させて、それをパターンエッチングしてヒ
ューズを形成する。 【効果】 金属膜を用いてヒューズを形成しているか
ら、抵抗値が小さく、信頼性が高く、かつヒューズ寸法
のコントロール性の向上やマスク工程の低減ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路装置
の製造方法に関し、特にヒューズとMOSFET(絶縁
ゲート型電界効果トランジスタ)を備えた半導体集積回
路装置の製造方法に利用して有効な技術に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般にP−ROM、D−RAM等のメモ
リ回路素子のように、回路の一部に欠陥が生じたときに
これを救済する欠陥救済回路、所謂冗長回路を有する半
導体集積回路装置では、冗長回路に接続するヒューズを
一体に形成しておき、このヒューズを適宜溶断すること
により欠陥の救済を行うようにしている。このヒューズ
の溶断方法にはレーザビーム照射方法や過電流通流方法
等が使用されている。
【0003】ところで、前述したP−ROM(EPRO
M)やD−RAM(ダイナミック型RAM)のように、
半導体集積回路装置の製造プロセスに第1、第2のポリ
シリコン膜を形成する工程を有する装置においては、先
に形成する第1導体膜をヒューズとして形成する構造が
採用されている。例えば、D−RAMの場合には、第1
ポリシリコン膜でキャパシタ電極を形成し、第2ポリシ
リコン膜でゲート電極を形成しているが、このキャパシ
タ電極を形成すると同時にフィールド絶縁膜上等に第1
ポリシリコン膜をパターニングしてヒューズを形成して
いるのである。なお、溶断時にはヒューズ上部は、パッ
シベーション膜や酸化膜を除去した開口構造となってい
る(特願昭58−172990号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本願発明者
がこのヒューズを有する半導体集積回路装置について検
討したところ次のような問題点が生じることがあきらか
とされた。すなわち、第1ポリシリコン膜でヒューズを
形成すると、このヒューズは、第1ポリシリコン膜と第
2ポリシリコン膜の表面の各熱酸化処理を経験すること
になる。このため、ポリシリコン結晶(粒子)寸法が大
きくなるとともに、この結晶の粒界にそって酸化が進む
ことが考えられる。この酸化された結晶粒界は、ヒュー
ズ上部開口の酸化膜エッチング時に、エッチされる。つ
まり、結晶粒径が大きくなることで、膜表面から底面に
達するまでの結晶粒界の和は短くなり酸化、エッチング
が進み易く、このような結晶粒界がヒューズを横断する
とヒューズの断線(又は高抵抗状態)を発生する。
【0005】このヒューズの断線(又は高抵抗)は、ヒ
ューズ溶断を困難にすると共に、パッケージ封入時の機
械的力やエージングによるヒューズ抵抗値の変化、不良
発生も、信頼性の低下を招く。
【0006】また、製造プロセス上の問題として、前述
の第1ポリシリコン膜の酸化(第2ポリシリコン膜との
層間絶縁膜形成)工程で、ヒューズ表面が厚く酸化さ
れ、この酸化膜を除去した後のヒューズ完成寸法は、マ
スクからの寸法変動量が大きく、かつバラツキも大とな
り、制御性が悪くなる。
【0007】更に、ヒューズ上部を開口構造とするため
に、熱酸化膜、第2ポリシリコン膜、PSG、最終パッ
シベーション膜等の除去開口のパターニングマスクが多
数枚必要となる。かつ一方では、この開口のエッチング
により、ヒューズ下地の熱酸化膜が、エッチング侵触さ
れヒューズの機械的強度を低下させる。
【0008】この発明の目的は、ヒューズの低抵抗化を
図ってヒューズ溶断を容易にする一方、前述のプロセス
及び構造上の問題になるヒューズの断線(または高抵
抗)をなくすことにより歩留及び信頼性を高め、更にヒ
ューズ寸法のコントロール性の向上、マスク工程の低
減、ヒューズの機械的強度の向上等を実現した半導体集
積回路装置の製造方法を提供することにある。この発明
の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細
書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、少なくともフィールド絶縁
膜と第1層目ポリシリコン膜及び第1層目ポリシリコン
膜上に絶縁膜が形成されてなる半導体基板上に第2層目
以降のポリシリコン膜を形成し、上記フィールド絶縁膜
を含む絶縁膜上に金属膜を被着させて、それをパターン
エッチングしてヒューズを形成する。また、Mo、Wな
どの金属配線層でヒューズを形成する。
【0010】
【作用】上記した手段によれば、ピュアの金属膜を用い
てヒューズを形成しているから、抵抗値が小さく、信頼
性が高くかつヒューズ寸法のコントロール性の向上やマ
スク工程の低減ができる。
【0011】
【実施例】図1には、この発明が適用されたダイナミッ
ク型RAM(本願では、単にD−RAMのように略して
いる)の一実施例の製造工程図が示されている。同図に
おいて、(A)のように、P型単結晶シリコン基板1の
主面上に常法によりフィールド絶縁膜2及びゲート絶縁
膜3を形成する。そして、この全面に第1ポリシリコン
膜4をCVD法等により被着し、かつこれを所定のパタ
ーン形状にエッチングすることによりキャパシタ電極5
を形成する。このキャパシタ電極5は熱酸化処理されて
表面にSiO2 膜6が形成される。
【0012】次いで、図1(B)のように全面に第2ポ
リシリコン膜7を形成し、更にその上にMoSi2 等の
シリサイド膜8を被着し、かつこれを熱処理することに
よりポリサイド構造とする。その上で、これをパターニ
ングし、ゲート絶縁膜3上にゲート電極9を形成する。
そして、フィールド絶縁膜上に常法にてMo等のピュア
の金属膜16を被着し、これをパターニングしてヒュー
ズ10を形成する。あるいは上記第2ポリシリコン膜7
の上に形成された絶縁膜等上に上記同様に常法にてMo
等の金属膜16を被着し、これをパターニングしてヒュ
ーズ10を形成するようにしてもよい。
【0013】しかる上で、図1(C)のように、N型不
純物のイオン打ち込み等による常法処理によってソース
・ドレイン領域11,11を形成してD−RAM素子
(メモリセル)M−CELを構成し、その上にPSG膜
12を層間絶縁膜として全面に堆積する。
【0014】そして、図1(D)のように、PSG膜1
2にコンタクトホールを形成し、かつAl配線13を形
成し、その上に、パッシベーション膜として酸化シリコ
ン(PSG膜とその上のSiO2 膜)14を形成する。
【0015】最後に、ヒューズ10上のPSG膜12と
パッシベーション膜14を部分エッチングして開口15
を形成すれば、図1(E)のようなヒューズ10構造を
有するD−RAMが完成される。
【0016】前記ヒューズ10の平面構成を図2に模式
的に示し、この図のIII −III 線断面図を図3に示す。
なお、ヒューズ10は図外の冗長回路に接続されるもの
であることはいうまでもない。
【0017】以上のように構成された半導体集積回路装
置(D−RAM)では、ヒューズ10を金属膜で形成し
ているので、ポリシリコン膜の熱酸化処理の工程の影響
を受けることなく、ポリシリコン膜を用いた場合のよう
な粒径の増大による断線や高抵抗化がなく、ヒューズの
歩留、信頼性を向上する一方、電流の通電を容易にして
発熱によるヒューズの溶断を容易なものにできる。そし
て、機械的強度大の性質と低抵抗の性質により、前述し
た効果が更に助長される。また、ポリシリコン膜のよう
に表面酸化に伴うヒューズ寸法の変動もなく、そのコン
トロール性を向上させることができる。
【0018】更に、ヒューズ10溶断時の発生した熱の
拡散防止(開口した状態だと空気が保湿性が高い。皮膜
があると熱伝導で発生した熱が拡散する。)と形状変化
を容易にさせ、切断を完全にて行わせるための開口15
の形成に際しては、PSG膜12とパッシベーション膜
14の同時エッチングないし順序的なエッチングを行う
が、従来の第1ポリシリコン膜における開口形成工程
(第2ポリシリコン膜の開口、層間絶縁膜の開口、パッ
シベーション膜の開口)に比較して少なくとも1回以上
のエッチング工程を省略することができる。
【0019】これにより、エッチング用ホトマスク及び
そのマスク工程の低減ができる一方、エッチング工程の
低減によりフィールド絶縁膜2への侵触および基板1へ
の電気的影響を防止することができる。なお、前記ヒュ
ーズ10はレーザビームの照射による溶断を行うことも
勿論可能である。
【0020】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) ヒューズを金属膜で形成しているので、ポリシ
リコン等の熱酸化処理工程の影響を受けることなく、し
かも低抵抗と機械的強度大の性質により信頼性の向上と
ともに、通電による発熱を促進して溶断を容易に行うこ
とができるという効果が得られる。
【0021】(2) ヒューズ上には層間絶縁膜やパッ
シベーションを形成してこれに開口を形成しているの
で、エッチング工程を低減でき、マスク工程の低減とと
もに半導体集積回路装置の製造を容易なものにできると
いう効果が得られる。
【0022】(3) エッチング工程を低減できるので
ヒューズを形成する下地としてのフィールド絶縁膜への
エッチングの影響を低減し、フィールド絶縁膜の侵触を
防止して電気的特性の安定化を図りつつ、ヒューズの信
頼性を向上させることができるという効果が得られる。
【0023】(4) ヒューズ表面の酸化が零ないし微
小であるので、酸化によるヒューズ寸法の変動が極めて
小さく、パターン寸法がそのままヒューズ寸法となって
設計値に一致した寸法幅のヒューズを形成でき、溶断等
を容易に行うことができるという効果が得られる。
【0024】(5) ヒューズの比抵抗が小さいので、
上記パターン寸法のコントロール性によりヒューズ面積
を小さく形成することができるという効果が得られる。
【0025】(6) ヒューズの抵抗値が小さいので、
信号伝送路として用いるときの信号伝播遅延時間が短く
なり、その動作の高速化を図ることができるという効果
が得られる。
【0026】(7) ヒューズの融点が低くなるので、
溶断時のパワーを低く設定することができ、基板に不所
望なダメージを与えることな溶断を行うことができると
いう効果が得られる。
【0027】(8) ヒューズを金属膜で構成するとい
う製造方法では、金属配線層の製造工程をそのまま利用
して同時にヒューズも形成できるという効果が得られ
る。
【0028】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、ヒュ
ーズを形成するのに用いられる金属はMoの他に、Wや
Ta等の高融点金属を使用してもよい。MOSFETの
ゲート電極は、第2ポリシリコン膜上にシリサイド膜に
代えてヒューズと同じMo等の金属を被着させてポリシ
リコン膜と金属膜からなる構造としてもよい。このよう
にすると、MOSFETのゲート電極を構成するための
金属膜とヒューズとを同時に形成することができる。
【0029】半導体プロセスによっては3層以上のポリ
シリコン膜形成を行う場合には、最終のポリシリコン膜
上に形成された絶縁膜上に金属膜からなるヒューズを形
成してもよい。更に、層間絶縁膜SiO2 を使用しても
よい。また、パッシベーション膜は、プラズマSiN膜
等を使用してもよい。また、ヒューズ切断後にパッシベ
ーション膜を被着し、ヒューズの信頼性(機械的強度を
向上させる)向上を図った構造としてもよい。
【0030】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となって利用分野であるD−R
AMの冗長回路用ヒューズに適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではなく、例えばP−R
OM、その他の冗長回路を有するデバイスの製造方法全
てに適用できる。
【0031】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ヒューズを金属膜で形成し
ているので、ポリシリコン等の熱酸化処理工程の影響を
受けることなく、しかも低抵抗と機械的強度大の性質に
より信頼性の向上とともに、通電による発熱を促進して
溶断を容易に行うことができる。
【0032】ヒューズ上には層間絶縁膜やパッシベーシ
ョンを形成してこれに開口を形成しているので、エッチ
ング工程を低減でき、マスク工程の低減とともに半導体
集積回路装置の製造を容易なものにできる。
【0033】エッチング工程を低減できるのでヒューズ
を形成する下地としてのフィールド絶縁膜へのエッチン
グの影響を低減し、フィールド絶縁膜の侵触を防止して
電気的特性の安定化を図りつつ、ヒューズの信頼性を向
上させることができる。
【0034】ヒューズ表面の酸化が零ないし微小である
ので、酸化によるヒューズ寸法の変動が極めて小さく、
パターン寸法がそのままヒューズ寸法となって設計値に
一致した寸法幅のヒューズを形成でき、溶断等を容易に
行うことができる。
【0035】ヒューズの比抵抗が小さいので、上記パタ
ーン寸法のコントロール性によりヒューズ面積を小さく
形成することができる。
【0036】ヒューズの抵抗値が小さいので、信号伝送
路として用いるときの信号伝播遅延時間が短くなり、動
作の高速化を図ることができる。
【0037】ヒューズの融点が低くなるので、溶断時の
パワーを低く設定することができ、基板に不所望なダメ
ージを与えることな溶断を行うことができる。
【0038】ヒューズを金属膜で構成するという製造方
法では、金属配線層の製造工程をそのまま利用して同時
にヒューズも形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をD−RAMに適用した実施例の製造工
程図である。
【図2】この発明にかかるヒューズの一実施例を示す模
式的平面図である。
【図3】図3のIII −III 線断面図である。
【符号の説明】
1…P型単結晶シリコン基板、2…フィールド絶縁膜、
3…ゲート絶縁膜、4…第1ポリシリコン膜、5…キャ
パシタ電極、6…SiO2 膜、7…第2ポリシリコン
膜、8…シリサイド膜、9…ゲート電極、10…ヒュー
ズ、11…ソース・ドレイン、12…PSG膜、13…
Al配線、14…酸化シリコン膜、15…開口、16…
金属膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/8246 27/112 29/78 7210−4M H01L 27/10 325 U 7210−4M 433 7514−4M 29/78 301 M (72)発明者 石原 政道 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 松本 哲郎 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 尋木 正紀 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所デバイス開発センタ内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)少なくともフィールド絶縁膜と第
    1層目ポリシリコン膜及び第1層目ポリシリコン膜上に
    絶縁膜が形成されてなる半導体基板上に第2層目以降の
    ポリシリコン膜を形成する工程、(2)上記フィールド
    絶縁膜を含む絶縁膜上に金属膜を被着させる工程、
    (3)上記金属膜をパターンエッチングしてヒューズを
    形成する工程を含むことを特徴とする半導体集積回路装
    置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記(3)のパターンエッチングにおい
    て、ゲート絶縁膜上に形成された第2ポリシリコン膜及
    び金属膜も残してMOSFETのゲート電極及びそれに
    接続される配線の一部又は全部が上記ヒューズとともに
    同時に形成されるものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体集積回路装置の製造方法。
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