JPH07235598A - 半導体装置、その製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 耐湿性の劣化を防ぎ、電気的信頼性が高く、
かつ、容易に製造することが可能な半導体装置及びその
製造方法、製造装置を得る。 【構成】 半導体装置の基板上に、配線間に接続されて
設けられた配線変更手段３を配線変更のため切断した
後、切断跡に生じた穴９に有機ガスを供給し、切断時に
用いたものと同一光源からのレーザー光により、切断跡
の穴に、切断跡の穴からの水分または汚染物質等の侵入
を防ぐための絶縁性の保護手段を形成する。 【効果】 保護手段により、切断跡からの水分等の侵入
を防ぐことが出来、半導体装置の耐湿性、電気的信頼性
が向上する。また、配線変更手段切断時と保護手段形成
時とで、同一光源を用いるため、容易にかつ迅速、正確
に製造することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、配線変更用ヒューズ
を備えた半導体装置と、その製造装置及び製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来の半導体装置における配
線変更用ヒューズ部を示した部分断面図で、配線変更用
ヒューズ部の切断後の状態を示したものである。図８乃
至図１２は従来の半導体装置の配線変更工程を含んだ製
造方法のフローを示した断面図である。製造方法につい
ては後述する。図１２において、シリコン基板１の表面
全体に、シリコン酸化膜やリンガラス膜等から成る層間
絶縁膜２が設けられ、層間絶縁膜２上には、図８に示す
ように設けられた多結晶シリコン等から形成された配線
変更用ヒューズ３が形成されており、この配線変更用ヒ
ューズ３は、冗長回路等の配線変更のために、レーザー
光等を用いて、図１２に穴９で示すようにトリミングさ
れ切断されている。ヒューズ３上には、ボロンリンガラ
ス膜等から成る層間絶縁膜４、及び、金属配線５が設け
られ、層間絶縁膜４及び金属配線５上には、金属配線５
を保護するためのシリコン窒化膜等から成る保護膜６が
設けられている。ヒューズ３の切断時に、層間絶縁膜４
にも図１２に示されるように穴９ａが形成される。

【０００３】次に従来の半導体装置の製造方法について
図８〜１２を用いて説明する。まず、図８に示すよう
に、シリコン基板１の表面全体に、シリコン酸化膜やリ
ンガラス膜等からなる層間絶縁膜２を設け、層間絶縁膜
２上に、配線変更用ヒューズ３を多結晶シリコン等で形
成する。配線変更用ヒューズ３上に、ボロンリンガラス
膜等の層間絶縁膜４をヒューズ３が一部露出するように
形成し、その上に金属配線５を、ヒューズ３の層間絶縁
膜４が施されていない部分に電気的に接続するように形
成する。次に、図９に示すように、金属配線５の電気的
短絡を防ぎ、汚染物質や水分等から半導体装置を保護す
るために、金属配線５上には、シリコン窒化膜等の保護
膜６を設ける。また、ヒューズ３上の保護膜６をエッチ
ングにより取り除く際に、保護膜６を残すべき部分をフ
ォトレジスト７で覆う。次に、図１０に示すように、プ
ラズマ等を用いて、フォトレジスト７が施されていない
ヒューズ３上の保護膜６をエッチングした後に、フォト
レジスト７を取り除き、図１１に示すように、配線変更
するために、配線切断を行うべきヒューズ３にレーザー
光８を照射すると、レーザー光８が照射されたところの
ヒューズ３が昇華してなくなり、穴９となるとともに、
その熱によりその上にあたる層間絶縁膜４が溶融した
り、ヒューズ３の昇華時に一部とび散ったりすることに
より、図１２に示すように、その部分の層間絶縁膜４に
穴９ａが生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されていて、表面が水分や汚染物質を含
む環境下にさらされると、穴９及び９ａを通して、水分
や汚染物質が侵入し、さらにヒューズ３をパスとして、
水分や汚染物質が配線金属５まで到達すると配線金属５
の腐食をひき起こす。また、層間絶縁膜２とヒューズ３
との２層の界面をパスとして汚染物質等が内部回路（図
示してない）まで侵入するとトランジスタの特性の変化
をもたらす。このように、穴９及び９ａが生じたことに
より、半導体装置の耐湿性の劣化をひき起こす可能性が
高くなるという課題があった。

【０００５】また、水分や汚染物質が穴９及び９ａから
侵入するのを防ぐために、穴９及び９ａに何らかの処置
を施すためには、新たなフォトマスクやウエハプロセス
等のいくつかの工程が必要となり、さらには、そのため
の装置等も必要となる場合もあり、また、穴９及び９ａ
のみを処理するための位置決めも困難であったため、穴
９及び９ａを容易に処理することが出来なかった。

【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、耐湿性の劣化を防ぎ、電気的信頼
性が高く、容易にかつ迅速に製造することができる半導
体装置、並びに、その製造に用いる製造装置及び製造方
法を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、請求
項１の発明は、基板と、基板上に設けられた配線と、基
板上に設けられ、配線に電気的に接続され、配線の配線
変更時に切断するための配線変更手段とを備えた半導体
装置において、配線変更手段の切断跡に埋設され、切断
跡を外部から絶縁するための絶縁性の保護手段を設けた
ことを特徴とする半導体装置である。

【０００８】また、請求項２の発明は、配線と、配線に
電気的に接続され、配線の配線変更時に切断するための
配線変更手段とを備えた基板を用意する工程と、配線変
更手段に、光源からのレーザー光を照射して、配線変更
手段を切断する工程と、配線変更手段の切断跡に、有機
ガスを供給する工程と、有機ガスを供給した状態で、配
線変更手段の切断跡に、同一光源からのレーザー光を照
射して、有機ガスを反応または解離させて、切断跡を埋
める保護手段を形成する工程とを備えたことを特徴とす
る半導体装置の製造方法である。

【０００９】請求項３の発明は、製造すべき半導体装置
の基板表面に、レーザー光を照射する光源と、レーザー
光の光強度を調節する光強度調節手段と、基板表面に、
有機ガスを供給するガス供給手段とを備えたことを特徴
とする半導体装置の製造装置である。

【００１０】

【作用】請求項１の発明によれば、絶縁性の保護手段を
設けたことにより、配線変更手段の切断跡から、外部の
水分または汚染物質等が侵入するのを防ぐ。

【００１１】また、請求項２及び３によれば、同一光源
からのレーザー光で、配線変更手段を切断し、切断跡の
みを埋める保護手段を、正確な位置に、迅速かつ容易に
形成することが出来る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図７は、本発明の半導体装置における配線
変更用ヒューズ部を示した部分断面図である。図１乃至
図７は本発明の半導体装置の製造方法のフローを示した
断面図である。製造方法については後述する。図７にお
いて、シリコン基板１の表面に、シリコン酸化膜やリン
ガラス膜等から成る層間絶縁膜２が設けられ、層間絶縁
膜２上には、図１に示すように設けられた多結晶シリコ
ン等から形成された配線変更用ヒューズ３等の配線変更
手段が設けられている。配線変更用ヒューズ３は、図５
及び図７に穴９で示すように、冗長回路等の配線変更の
ため、レーザー光８（図４）によりトリミングされ切断
されている。ヒューズ３上には、図１に示すようにボロ
ンリンガラス膜等から成る層間絶縁膜４が、ヒューズ３
の一部を除いて設けられている。また、金属配線５が、
ヒューズ３の層間絶縁膜４が施されていない部分に電気
的に接続されて設けられ、層間絶縁膜４及び金属配線５
上には、金属配線５を保護するためのシリコン窒化膜等
から成る保護膜６が設けられている。このように、金属
配線５間は、ヒューズ３により電気的に接続されている
ため、ヒューズ３を穴９により切断することにより、容
易に配線を変更することができる。ヒューズ３切断時に
層間絶縁膜４にも及んで生じた穴９及び９ａ内には、穴
９及び９ａを埋めるように、図７に示すように、水分や
汚染物質の侵入を防ぐためのシリコン酸化膜等の絶縁性
の保護手段１１が設けられている。

【００１３】次に、本発明の半導体装置の製造方法につ
いて、図１乃至図７を用いて説明する。まずはじめに、
本発明の半導体装置の製造装置について説明する。本発
明の製造装置は、図６にその概略構成図を示すように、
製造すべき半導体装置の基板表面にレーザー光を照射す
るための光源１２と、レーザー光の光強度を調節する光
強度調節手段１３とを備えている。また、本発明の製造
装置は、レーザー光の照射位置のアドレスデータを格納
する記憶手段１４と、記憶手段１４に格納された照射位
置データに基づきレーザー光の照射位置を設定する照射
位置設定手段１５とを備えており、位置合わせが必要な
場合においても、記憶手段１４のヒューズ３を切断した
際の切断アドレスデータを用いて、保護手段１１を形成
する位置を容易にかつ正確に決めることが出来る。さら
に、本発明の製造装置は、保護手段１１の材料となる有
機ガス１０を基板表面に供給するガス供給手段１６を備
えている。また、後述のように、必要であれば、内部に
おいて半導体装置を製造するための製造チャンバーを設
けてもよい。

【００１４】まず、図１に示すように、従来の半導体装
置と同様に、シリコン基板１の表面全体に、シリコン酸
化膜やリンガラス膜等からなる層間絶縁膜２を設け、層
間絶縁膜２上に、配線変更用ヒューズ３を多結晶シリコ
ン等で形成する。配線変更用ヒューズ３上に、ボロンリ
ンガラス膜等の層間絶縁膜４を、ヒューズ３の一部を除
いて断続的に形成し、その上に金属配線５を、ヒューズ
３の層間絶縁膜４が施されていない部分に電気的に接続
されるように形成する。次に、図２に示すように、金属
配線５の電気的短絡を防ぎ、汚染や水分等から半導体装
置を保護するために、金属配線５上には、シリコン窒化
膜等の保護膜６を設ける。また、ヒューズ３上の保護膜
６をエッチングにより取り除く際に、保護膜６を残すべ
き部分を図２のようにフォトレジスト７で覆う。

【００１５】次に、図３に示すように、プラズマ等によ
り、フォトレジスト７が施されていないヒューズ３上の
保護膜６をエッチングした後に、フォトレジスト７を取
り除き、図４に示すように、配線変更するために切断を
行うべきヒューズ３部分に製造装置の光源１２からのレ
ーザー光８を照射すると、レーザー光８が照射されたと
ころのヒューズ３が昇華してなくなり、図５に示すよう
に、穴９が生じるとともに、その熱によりその上にあた
る層間絶縁膜４が溶融したり、ヒューズ３の昇華時に一
部とび散ったりすることにより、その部分の層間絶縁膜
４にも穴９ａが生じる。

【００１６】そこで、ただちに、図６に示すように、レ
ーザー光８で切断したヒューズ３部分等に生じた穴９及
び９ａを埋めるための絶縁性の保護手段１１の材料とな
る有機ガス１０を、製造装置のガス供給手段１６によ
り、基板表面に供給する。有機ガス１０の供給手段１６
としては、例えば、比較的細い管にノズル等を接続した
ものを設けておき、有機ガス１０が入っている容器と基
板周辺の大気との間の圧力差を用いるなどして比較的緩
やかに、半導体装置の表面に吹き付けるようにして供給
しても良く、また、製造装置の製造チャンバー内を密閉
させておき、その中に有機ガス１０を充填させて供給し
てもよい。前者の方法は局所的に効率良く有機ガス１０
を供給したい場合に適しており、後者の方法は、広範囲
に有機ガス１０を供給したい場合等に適している。ま
た、これら以外の公知の適当な方法において有機ガス１
０を供給してもよい。

【００１７】一般に、適当なガスを選択し、レーザー光
を照射すると、光のエネルギーや熱によってガスの反応
や解離が生じ、レーザー光の照射された領域のみに、金
属膜や絶縁膜が形成されることが知られているので、図
６に示すように、有機ガス１０を表面に供給した状態
で、穴９及び９ａを埋めるように、例えばシリコン酸化
膜や有機絶縁膜等の保護手段１１を形成するべく、ヒュ
ーズ３を切断した時に用いた光源１２と同一の光源１２
からのレーザー光８を穴９及び９ａに照射する。この場
合、ヒューズ３の切断を行った位置と同一位置に照射す
るため、照射位置の位置合わせをする必要はなく、その
ままの状態で照射すればよいが、位置合わせが必要な場
合においても、製造装置の記憶手段１４が記憶している
ヒューズ３切断時の切断アドレスデータを用いて照射位
置設定手段１５により位置決めを行えば、正確かつ容易
に穴９及び９ａにのみレーザー光８を照射することが出
来る。有機ガス１０として、テトラメトキシシランのよ
うなＳｉとＯを含むガスを用いて、シリコン酸化膜から
成る保護手段１１を形成してもよく、また、Ｃ，Ｈ，Ｏ
系のガスを用いて有機絶縁膜の保護手段１１を形成して
もよい。このようにして、レーザー光８によるヒューズ
３切断後に、すぐに、同一光源１２からのレーザー光８
を用いて、有機ガス１０から絶縁性の保護手段１１を形
成するため、ヒューズ３切断直後すぐに、ヒューズ３切
断後の穴９及び９ａを保護手段１１により容易に絶縁す
ることが出来る。

【００１８】ここで、保護手段１１形成時のレーザー光
８の強度は、有機ガス１０の性質に合わせて製造装置の
光強度調節手段１３により設定され、ヒューズ３切断時
とは異なるものである。例えば、有機ガス１０が比較的
低いエネルギーで反応や解離が生じるものであれば、レ
ーザー光８の強度は低いものでよく、有機ガス１０が、
反応や解離に高いエネルギーを必要とするものであれ
ば、レーザー光８の強度は高いものに設定される。しか
しながら、上述のように、ヒューズ３切断時のレーザー
光８の強度においては、層間絶縁膜４等が、溶融した
り、一部とび散ったりしてしまうため、レーザー光８の
強度は、ヒューズ３切断時よりも低い値に設定する方が
望ましいため、それに合わせて、比較的低いエネルギー
での反応または解離が可能な適当な有機ガス１０を選ぶ
ようにする。

【００１９】このように、本発明の半導体装置は製造さ
れ、金属配線５間を電気的に接続している配線変更用ヒ
ューズ３を光源１２からのレーザー光８で照射すること
により切断し、配線変更を容易に行うことが可能で、か
つ、ヒューズ３切断後に、すぐに、ヒューズ３切断時に
生じた穴９及び９ａを外部から絶縁して外部からの水分
または汚染物質の侵入を防ぐための絶縁性の保護手段１
１を、ヒューズ３切断に用いた光源を用いて形成するの
で、新たなウエハプロセスやフォトマスク等を必要とせ
ずに、容易にかつ迅速に、保護手段１１を形成すること
が出来、高い耐湿性及び電気的信頼性を備えた半導体装
置を容易に製造することが出来る。

【００２０】また、本発明においては、ヒューズ３切断
時に用いた光源１２と同一の光源１２からのレーザー光
８を用いて保護手段１１を形成するので、有機ガス１０
を供給した状態で、位置合わせする必要もなく、そのま
まレーザー光８を照射することができ、容易に保護手段
１１を形成することが出来る。また、照射位置の位置合
わせが必要な場合においても、ヒューズ３切断時のレー
ザー光８の照射位置データに基づき位置決めを行って、
保護手段１１を形成するので、容易に、正確な位置に、
保護手段１１を形成することが可能である。

【００２１】本発明においては、ヒューズ３切断時と保
護手段１１形成時のレーザー光８の強度は自由に調整す
ることが出来るので、十分なエネルギーを有するレーザ
ー光８により確実にヒューズ３を切断することが出来る
とともに、保護手段１１形成時においては、層間絶縁膜
４等を破損することなく、保護手段１１の材料となる有
機ガス１０の性質に合わせた光強度において、効率よく
保護手段１１を形成することが出来る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、半導体装置の配線変更時に切断される配線変更手段
である配線変更用ヒューズ３の切断跡に生じた穴９及び
９ａに保護手段１１を形成したので、半導体装置の表面
が水分や汚染物質を含む環境下にさらされた場合におい
ても、保護手段１１により、穴９及び９ａからの水分や
汚染物質等の侵入を防ぐことが出来、半導体装置の耐湿
性及び電気的信頼性が向上する。

【００２３】請求項２の製造方法及び請求項３の製造装
置の発明によれば、配線変更用ヒューズ３を切断したも
のと同一光源のレーザー光を用いて保護手段１１を形成
するので、新たなウエハプロセスやフォトマスク等を必
要とせずに、容易にかつ迅速に正確な位置に保護手段１
１を形成することが出来、高い耐湿性及び電気的信頼性
を備えた半導体装置を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例による半導体装置の製造工程
中の配線変更用ヒューズ部分を示した部分断面図であ
る。

【図２】図１の製造工程中の半導体装置に、金属配線の
保護膜とフォトレジストを施した状態を示した部分断面
図である。

【図３】図２の製造工程中の半導体装置の保護膜をエッ
チングし、フォトレジストを取り除いた状態を示した部
分断面図である。

【図４】図３の製造工程中の半導体装置の配線変更用ヒ
ューズを切断するためのレーザー光を照射した状態を示
した部分断面図である。

【図５】図４の製造工程中の半導体装置の配線変更用ヒ
ューズの切断後の状態を示した部分断面図である。

【図６】図５の製造工程中の半導体装置の配線変更用ヒ
ューズの切断跡に生じた穴に、有機ガスを供給した状態
を示した部分断面図である。

【図７】本発明の実施例における半導体装置の配線変更
用ヒューズ部分を示した部分断面図である。

【図８】従来の半導体装置の製造工程中の配線変更用ヒ
ューズ部分を示した部分断面図である。

【図９】図８の製造工程中の従来の半導体装置に、金属
配線の保護膜とフォトレジストを施した状態を示した部
分断面図である。

【図１０】図９の製造工程中の従来の半導体装置の保護
膜をエッチングし、フォトレジストを取り除いた状態を
示した部分断面図である。

【図１１】図１０の製造工程中の従来の半導体装置の配
線変更用ヒューズを切断するためのレーザー光を照射し
た状態を示した部分断面図である。

【図１２】従来の半導体装置の配線変更用ヒューズ部分
を示した部分断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ 層間絶縁膜 ３ 配線変更用ヒューズ ４ 層間絶縁膜 ５ 金属配線 ６ 保護膜 ７ フォトレジスト ８ レーザー光 ９ 穴 １０ 有機ガス １１ 保護手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、上記基板上に設けられた配線
   と、上記基板上に設けられ、上記配線間に電気的に接続
   され、上記配線の配線変更時に切断するための配線変更
   手段とを備えた半導体装置において、上記配線変更手段
   の切断跡に埋設され、上記切断跡を外部から絶縁するた
   めの絶縁性の保護手段を設けたことを特徴とする半導体
   装置。
2. 【請求項２】 配線と、上記配線間に電気的に接続さ
   れ、上記配線の配線変更時に切断するための配線変更手
   段とを備えた基板を用意する工程と、 上記配線変更手段に光源からのレーザー光を照射して、
   上記配線変更手段を切断する工程と、 上記配線変更手段の切断跡に、有機ガスを供給する工程
   と、 上記有機ガスを供給した状態で、上記配線変更手段の上
   記切断跡に、上記光源からの上記レーザー光を照射し
   て、上記有機ガスを反応または解離させ、上記切断跡を
   埋める保護手段を形成する工程とを備えたことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 製造すべき半導体装置の基板表面に、レ
   ーザー光を照射する光源と、 上記レーザー光の光強度を調節する光強度調節手段と、 上記基板表面に、有機ガスを供給するガス供給手段とを
   備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。