JPH08316322A - Anti-fuse element and its production - Google Patents

Anti-fuse element and its production

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JPH08316322A
JPH08316322A JP7120093A JP12009395A JPH08316322A JP H08316322 A JPH08316322 A JP H08316322A JP 7120093 A JP7120093 A JP 7120093A JP 12009395 A JP12009395 A JP 12009395A JP H08316322 A JPH08316322 A JP H08316322A
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JP
Japan
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metal wiring
wiring layer
upper electrode
antifuse
layer
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JP7120093A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Yano
敏彦 矢野
Tetsuo Ishida
哲夫 石田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE: To reduce the parasitic capacity of an anti-fuse in a wiring. CONSTITUTION: An anti-fuse consisting of a lower electrode 15 that is smaller than a first metallic wiring layer 14, anti-fuse layer 16 and upper electrode 17 is placed on the layer 14, and an interlayer insulation film 18 is formed in the area excluding the electrode 17 on the layer 14 and in a manner to provide a space for a connection hole 24 thereon, then a metallic wiring layer 19 is formed over the layer 18, the inner wall of the hole 24 and the electrode 17.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体集積回路におけ
るアンチヒューズ素子およびその製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antifuse element in a semiconductor integrated circuit and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ゲートアレイのプロトタイプやそ
の代替品として、手元で論理をプログラミングできるF
PGA(Field-Programmable Gate Array )が利用され
ている。FPGAの主たるプログラミング方式であるア
ンチヒューズ方式において、高速化、高集積化のため
に、アンチヒューズ素子は、多結晶シリコンとシリコン
基板に挟まれた構造に代わるものとして金属配線間に挟
まれた構造が開発されている。アンチヒューズ素子は、
通常は高抵抗状態であり、電気的なプログラミング信号
により低抵抗状態に変化する。
2. Description of the Related Art In recent years, as a prototype of a gate array or its substitute, the logic which can be programmed at hand has been developed.
PGA (Field-Programmable Gate Array) is used. In the antifuse method, which is the main programming method of FPGA, the antifuse element is a structure sandwiched between metal wirings as an alternative to the structure sandwiched between polycrystalline silicon and a silicon substrate for high speed and high integration. Is being developed. The antifuse element is
It is normally in a high resistance state, and changes to a low resistance state by an electric programming signal.

【0003】以下図面を参照しながら、従来のアンチヒ
ューズ素子について説明する。図5は従来のアンチヒュ
ーズ素子を示した断面図である。図5において、1は絶
縁基板、2はアルミニウム合金からなる第1の金属配線
層、3は窒化チタンからなる下部電極、4はアモルファ
スシリコンからなるアンチヒューズ層、5は窒化チタン
からなる上部電極、6は層間絶縁膜、7はアルミニウム
合金からなる第2の金属配線層である。
A conventional anti-fuse element will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a sectional view showing a conventional antifuse element. In FIG. 5, 1 is an insulating substrate, 2 is a first metal wiring layer made of an aluminum alloy, 3 is a lower electrode made of titanium nitride, 4 is an antifuse layer made of amorphous silicon, 5 is an upper electrode made of titanium nitride, Reference numeral 6 is an interlayer insulating film, and 7 is a second metal wiring layer made of an aluminum alloy.

【0004】以上のような構成のアンチヒューズ素子に
ついて、以下にその動作について説明する。アンチヒュ
ーズ素子は通常、上部電極5と下部電極3に挟まれたア
ンチヒューズ層4を介して、第1の金属配線層2と第2
の金属配線層7の間を絶縁しており、第1の金属配線層
2と第2の金属配線層7は非導通となっている。ここ
で、アンチヒューズ層4により電気的に絶縁されている
第1の金属配線層1と第2の金属配線層7からなる回路
を形成する場合、まず、第1の金属配線層2と第2の金
属配線層7に電気的なプログラミング信号を外部より提
供する。前記外部より提供されたプログラミング信号に
より、上部電極5と下部電極3に挟まれたアンチヒュー
ズ層4を介して第1の金属配線層2と第2の金属配線層
7の間に電圧が印加される。第1の金属配線層2と第2
の金属配線層7の間に印加されている電圧の臨界値がア
ンチヒューズ層4を介して確立されるとアンチヒューズ
層4は絶縁破壊を起こす。その結果、第1の金属配線層
2と第2の金属配線層7間が低抵抗状態となり、第1の
金属配線層2と第2の金属配線層7からなる新たな回路
が形成される。
The operation of the antifuse element having the above structure will be described below. The anti-fuse element is usually connected to the first metal wiring layer 2 and the second metal wiring layer 2 via the anti-fuse layer 4 sandwiched between the upper electrode 5 and the lower electrode 3.
The metal wiring layers 7 are insulated from each other, and the first metal wiring layer 2 and the second metal wiring layer 7 are not electrically connected. Here, in the case of forming a circuit composed of the first metal wiring layer 1 and the second metal wiring layer 7 which are electrically insulated by the anti-fuse layer 4, first, the first metal wiring layer 2 and the second metal wiring layer 2 are formed. An electrical programming signal is externally provided to the metal wiring layer 7 of FIG. A voltage is applied between the first metal wiring layer 2 and the second metal wiring layer 7 through the antifuse layer 4 sandwiched between the upper electrode 5 and the lower electrode 3 by a programming signal provided from the outside. It First metal wiring layer 2 and second
When the critical value of the voltage applied between the metal wiring layers 7 is established through the antifuse layer 4, the antifuse layer 4 causes a dielectric breakdown. As a result, a low resistance state is created between the first metal wiring layer 2 and the second metal wiring layer 7, and a new circuit including the first metal wiring layer 2 and the second metal wiring layer 7 is formed.

【0005】以下に、図5に示した従来のアンチヒュー
ズ素子の製造方法を説明する。図6(a)〜(e)は従
来のアンチヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図で
ある。1は絶縁基板、2はアルミニウム合金からなる第
1の金属配線層、3は窒化チタンからなる下部電極、4
はアモルファスシリコンからなるアンチヒューズ層、5
は窒化チタンからなる上部電極、6は層間絶縁膜、7は
アルミニウム合金からなる第2の金属配線層、8はアル
ミニウム合金膜、9,11は窒化チタン膜、10はアモ
ルファスシリコンからなるアンチヒューズ絶縁膜、12
は接続孔である。
A method of manufacturing the conventional antifuse element shown in FIG. 5 will be described below. 6A to 6E are process cross-sectional views showing the manufacturing process of a conventional antifuse element. 1 is an insulating substrate, 2 is a first metal wiring layer made of an aluminum alloy, 3 is a lower electrode made of titanium nitride, 4
Is an antifuse layer made of amorphous silicon, 5
Is an upper electrode made of titanium nitride, 6 is an interlayer insulating film, 7 is a second metal wiring layer made of an aluminum alloy, 8 is an aluminum alloy film, 9 and 11 are titanium nitride films, and 10 is an antifuse insulation made of amorphous silicon. Membrane, 12
Is a connection hole.

【0006】まず、絶縁基板1上にアルミニウム合金膜
8をスパッタリング法により堆積した後、スパッタリン
グ法により窒化チタン膜9を、プラズマCVD法により
アンチヒューズ絶縁膜10を、スパッタリング法により
窒化チタン膜11を順次堆積する(図6(a))。つぎ
に、アルミニウム合金膜8、窒化チタン膜9、アンチヒ
ューズ膜10、窒化チタン膜11をフォトレジストによ
りマスキングしかつドライエッチングして、上部電極5
と下部電極3に挟まれたアンチヒューズ層4と第1の金
属配線層2を形成する(図6(b))。
First, after depositing the aluminum alloy film 8 on the insulating substrate 1 by the sputtering method, the titanium nitride film 9 is formed by the sputtering method, the anti-fuse insulating film 10 is formed by the plasma CVD method, and the titanium nitride film 11 is formed by the sputtering method. The layers are sequentially deposited (FIG. 6A). Next, the aluminum alloy film 8, the titanium nitride film 9, the antifuse film 10, and the titanium nitride film 11 are masked with a photoresist and dry-etched to form the upper electrode 5.
Then, the anti-fuse layer 4 and the first metal wiring layer 2 sandwiched between the lower electrodes 3 are formed (FIG. 6B).

【0007】つぎに、プラズマCVD法を用いて絶縁膜
を堆積しレジストエッチバック法により平坦化して層間
絶縁膜6を形成する(図6(c))。つぎに、フォトレ
ジストでマスキングしかつドライエッチングして、接続
孔12を形成し上部電極5を露出させる(図6
(d))。つぎに、スパッタリング法によりアルミニウ
ム合金膜を堆積し、フォトレジストでマスキングかつド
ライエッチングすることにより第2の金属配線層7を形
成する(図6(e))。
Next, an insulating film is deposited by the plasma CVD method and flattened by the resist etch back method to form the interlayer insulating film 6 (FIG. 6C). Next, masking with a photoresist and dry etching are performed to form a connection hole 12 and expose the upper electrode 5 (FIG. 6).
(D)). Next, an aluminum alloy film is deposited by a sputtering method, masked with a photoresist and dry-etched to form a second metal wiring layer 7 (FIG. 6E).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアンチヒューズ素子では、上部電極5と下部電極3
が第1の金属配線層2と同じ大きさに形成されるため、
上部電極5と下部電極3の面積が大きくなり、その結
果、寄生容量が大きくなる。したがって、アンチヒュー
ズ素子を搭載した半導体集積回路においてはプログラミ
ングされないアンチヒューズ素子が多く存在することで
配線間の寄生容量の増加して集積回路の特性が劣化する
という問題を有していた。
However, in the above-mentioned conventional anti-fuse element, the upper electrode 5 and the lower electrode 3 are used.
Is formed to have the same size as the first metal wiring layer 2,
The area of the upper electrode 5 and the lower electrode 3 becomes large, and as a result, the parasitic capacitance becomes large. Therefore, in a semiconductor integrated circuit equipped with an antifuse element, there are many antifuse elements that are not programmed, which causes a problem that the parasitic capacitance between wirings increases and the characteristics of the integrated circuit deteriorate.

【0009】この発明の目的は、上記従来のアンチヒュ
ーズ素子の問題を解決するもので、寄生容量を小さくす
ることができるアンチヒューズ素子およびその製造方法
を提供することである。
An object of the present invention is to solve the above problems of the conventional anti-fuse element, and to provide an anti-fuse element capable of reducing the parasitic capacitance and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のアンチヒ
ューズ素子は、第1の金属配線層と、この第1の金属配
線層上に積層した第1の金属配線層よりも小面積の接続
孔の大きさの下部電極とアンチヒューズ層と上部電極か
らなるアンチヒューズと、第1の金属配線層上に上部電
極上を開けて積層することにより上部電極上に接続孔を
設けた層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上と接続孔の内壁
と上部電極上にわたって積層した第2の金属配線層とを
備えている。
According to another aspect of the present invention, there is provided an antifuse element having a connection between a first metal wiring layer and an area smaller than that of the first metal wiring layer laminated on the first metal wiring layer. An antifuse including a lower electrode having the size of a hole, an antifuse layer, and an upper electrode, and an interlayer insulating film in which a connection hole is provided on the upper electrode by opening and stacking the upper electrode on the first metal wiring layer. And a second metal wiring layer laminated on the interlayer insulating film, the inner wall of the connection hole and the upper electrode.

【0011】請求項2記載のアンチヒューズ素子の製造
方法は、導電膜を堆積しパターニングして第1の金属配
線層を形成する工程と、第1の金属配線層上に第1の導
体を堆積する工程と、第1の導体上にアンチヒューズ絶
縁体を堆積する工程と、アンチヒューズ絶縁体上に第2
の導体を堆積する工程と、第1の導体,アンチヒューズ
絶縁体および第2の導体をフォトレジストをマスクとし
てエッチングし第1の金属配線層よりも小面積の接続孔
の大きさの下部電極とアンチヒューズ層と上部電極を形
成する工程と、下部電極とアンチヒューズ層と上部電極
とフォトレジストに対して上部電極が埋没しフォトレジ
ストが埋没しない程度の膜厚で層間絶縁膜を堆積する工
程と、フォトレジストを除去することにより接続孔を設
けて上部電極を露出させる工程と、層間絶縁膜上と接続
孔の内壁と上部電極上に導電膜を堆積しパターニングし
て第2の金属配線層を形成する工程とを含む。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an anti-fuse element, which comprises depositing and patterning a conductive film to form a first metal wiring layer, and depositing a first conductor on the first metal wiring layer. A step of depositing an anti-fuse insulator on the first conductor, and a second step on the anti-fuse insulator.
The step of depositing the conductor, and the first conductor, the anti-fuse insulator and the second conductor are etched using the photoresist as a mask to form a lower electrode having a contact hole size smaller than that of the first metal wiring layer. A step of forming an antifuse layer and an upper electrode, and a step of depositing an interlayer insulating film to a thickness such that the upper electrode is buried in the lower electrode, the antifuse layer, the upper electrode and the photoresist and the photoresist is not buried. , A step of exposing the upper electrode by forming a connection hole by removing the photoresist, and a conductive film is deposited and patterned on the interlayer insulating film, the inner wall of the connection hole and the upper electrode to form a second metal wiring layer. And a step of forming.

【0012】請求項3記載のアンチヒューズ素子は、第
1の金属配線層と、この第1の金属配線層上に積層した
第1の金属配線層よりも小面積の略接続孔の大きさの下
部電極とアンチヒューズ層と上部電極からなり上部電極
の外周縁をアンチヒューズ層の外周縁より内方に後退さ
せたアンチヒューズと、第1の金属配線層上に上部電極
上を開けて積層することにより上部電極上に接続孔を設
けた層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上と接続孔と上部電
極上にわたって積層した第2の金属配線層とを備えてい
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided an anti-fuse element having a first metal wiring layer and a contact hole having a smaller area than that of the first metal wiring layer laminated on the first metal wiring layer. An antifuse which is composed of a lower electrode, an antifuse layer, and an upper electrode and has an outer peripheral edge of the upper electrode receded inward from an outer peripheral edge of the antifuse layer, and an upper electrode is opened and laminated on the first metal wiring layer. As a result, an interlayer insulating film having a connection hole formed on the upper electrode and a second metal wiring layer laminated on the interlayer insulating film, the connection hole, and the upper electrode are provided.

【0013】請求項4記載のアンチヒューズ素子の製造
方法は、導電膜を堆積しパターニングして第1の金属配
線層を形成する工程と、第1の金属配線層上に第1の導
体を堆積する工程と、第1の導体上にアンチヒューズ絶
縁体を堆積する工程と、アンチヒューズ絶縁体上に第2
の導体を堆積する工程と、第1の導体とアンチヒューズ
絶縁体と第2の導体をフォトレジストをマスクとしてエ
ッチングし第1の金属配線層よりも小面積の略接続孔の
大きさの下部電極とアンチヒューズ層と上部電極を形成
する工程と、フォトレジストを等方性エッチングする工
程と、等方性エッチングしたフォトレジストをマスクと
して上部電極をエッチングする工程と、エッチングした
上部電極とアンチヒューズ層と下部電極とフォトレジス
トに対して上部電極が埋没しフォトレジストが埋没しな
い程度の膜厚で層間絶縁膜を堆積する工程と、フォトレ
ジストを除去することにより接続孔を設けて上部電極を
露出させる工程と、層間絶縁膜上と接続孔の内壁と上部
電極上に導電膜を堆積しパターニングして第2の金属配
線層を形成する工程とを含む。
A method of manufacturing an anti-fuse element according to a fourth aspect of the present invention comprises the steps of depositing and patterning a conductive film to form a first metal wiring layer, and depositing a first conductor on the first metal wiring layer. A step of depositing an anti-fuse insulator on the first conductor, and a second step on the anti-fuse insulator.
And a step of depositing the conductor of the first conductor, the antifuse insulator, and the second conductor are etched using the photoresist as a mask to form a lower electrode having a smaller area than that of the first metal wiring layer and having a size of a substantially contact hole. And a step of forming an antifuse layer and an upper electrode, a step of isotropically etching the photoresist, a step of etching the upper electrode using the isotropically etched photoresist as a mask, an etched upper electrode and an antifuse layer And a step of depositing an interlayer insulating film with a film thickness such that the upper electrode is buried in the lower electrode and the photoresist and the photoresist is not buried, and a connection hole is provided by removing the photoresist to expose the upper electrode. And a step of forming a second metal wiring layer by depositing and patterning a conductive film on the interlayer insulating film, the inner wall of the contact hole and the upper electrode. Including the door.

【0014】請求項5記載のアンチヒューズ素子の製造
方法は、請求項2または請求項4記載のアンチヒューズ
素子の製造方法において、層間絶縁膜の堆積を液相成長
により行うことを特徴とする。
A method for manufacturing an antifuse element according to a fifth aspect is characterized in that, in the method for manufacturing an antifuse element according to the second or fourth aspect, the interlayer insulating film is deposited by liquid phase growth.

【0015】[0015]

【作用】請求項1記載のアンチヒューズ素子によれば、
下部電極、アンチヒューズ層、上部電極の面積が接続孔
の断面積と同じ大きさであり、第1の金属配線層より小
さいため、アンチヒューズ素子の寄生容量も小さくな
る。請求項2記載のアンチヒューズ素子の製造方法によ
れば、下部電極とアンチヒューズ層と上部電極で構成さ
れるアンチヒューズの面積が接続孔の断面積と同じ大き
さであり、第1の金属配線層より小さいため、プログラ
ミングされていないアンチヒューズ素子の寄生容量も小
さくなる。また、アンチヒューズ層を接続孔形成前に堆
積しているため、アンチヒューズ素子毎にアンチヒュー
ズ層の膜厚のばらつきがない。したがって、アンチヒュ
ーズ層の膜厚ばらつきに起因したプログラミング時の絶
縁破壊電圧のばらつきをなくすことができ、良好なプロ
グラミング特性を得ることができる。
According to the antifuse element according to claim 1,
Since the areas of the lower electrode, the antifuse layer, and the upper electrode are the same as the cross-sectional area of the connection hole and smaller than the first metal wiring layer, the parasitic capacitance of the antifuse element is also small. According to the method of manufacturing an antifuse element according to claim 2, the area of the antifuse composed of the lower electrode, the antifuse layer, and the upper electrode is the same as the cross-sectional area of the connection hole, and the first metal wiring is formed. Since it is smaller than the layer, the parasitic capacitance of the unprogrammed antifuse element is also small. Further, since the anti-fuse layer is deposited before forming the connection hole, there is no variation in the thickness of the anti-fuse layer among the anti-fuse elements. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the dielectric breakdown voltage during programming due to the variation in the thickness of the antifuse layer, and it is possible to obtain good programming characteristics.

【0016】請求項3記載のアンチヒューズ素子によれ
ば、上部電極の面積が接続孔の断面積と同じ大きさであ
り、第1の金属配線層より小さいため、アンチヒューズ
素子の寄生容量を小さくすることが可能である。また、
上部電極の外周縁をアンチヒューズ層の外周縁より内方
に後退させた構造とすることで電極エッジ部分での電極
間沿面距離が大きくなりアンチヒューズでのリークの問
題を解消できる。
According to the antifuse element of the third aspect, since the area of the upper electrode is the same as the cross-sectional area of the connection hole and is smaller than the first metal wiring layer, the parasitic capacitance of the antifuse element is small. It is possible to Also,
By adopting a structure in which the outer peripheral edge of the upper electrode is recessed inward from the outer peripheral edge of the antifuse layer, the creeping distance between the electrodes at the electrode edge portion becomes large, and the problem of leakage in the antifuse can be solved.

【0017】請求項4記載のアンチヒューズ素子の製造
方法によれば、上部電極が接続孔の断面積と同じ大きさ
であり、第1の金属配線層より小さいため、プログラミ
ングされていないアンチヒューズ素子の寄生容量も小さ
くなる。また、上部電極の外周縁をアンチヒューズ層の
外周縁より内方に後退させた構造であるため、上部電極
と下部電極のエッジ部分での電極間沿面距離が大きくな
ることで、アンチヒューズ部分でのリークの問題をなく
すことができる。また、アンチヒューズ層を接続孔形成
前に堆積しているため、アンチヒューズ素子毎にアンチ
ヒューズ層の膜厚のばらつきがない。したがって、アン
チヒューズ層の膜厚ばらつきに起因したプログラミング
時の絶縁破壊電圧のばらつきをなくすことができ、良好
なプログラミング特性を得ることができる。
According to the method of manufacturing the antifuse element according to the fourth aspect, since the upper electrode has the same size as the cross-sectional area of the connection hole and is smaller than the first metal wiring layer, the antifuse element not programmed. The parasitic capacitance of is also small. Further, since the outer edge of the upper electrode is recessed inward from the outer edge of the antifuse layer, the creepage distance between the electrodes at the edge portions of the upper electrode and the lower electrode becomes large, and You can eliminate the leak problem. Further, since the anti-fuse layer is deposited before forming the connection hole, there is no variation in the thickness of the anti-fuse layer among the anti-fuse elements. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the dielectric breakdown voltage during programming due to the variation in the thickness of the antifuse layer, and it is possible to obtain good programming characteristics.

【0018】請求項5記載のアンチヒューズ素子の製造
方法によれば、層間絶縁膜形成に液相成長法を用いるた
め、基板全面で層間絶縁膜の膜厚が一定となる。そのた
め、通常必要な層間絶縁膜の平坦化工程を省略でき、製
造工程の短縮化を図ることができる。
According to the method of manufacturing an anti-fuse element of the fifth aspect, since the liquid phase growth method is used for forming the interlayer insulating film, the film thickness of the interlayer insulating film is constant over the entire surface of the substrate. Therefore, the step of planarizing the interlayer insulating film, which is usually necessary, can be omitted, and the manufacturing process can be shortened.

【0019】[0019]

【実施例】以下に、この発明の第1の実施例のアンチヒ
ューズ素子について図面を参照しながら説明する。図1
は、この発明の第1の実施例におけるアンチヒューズ素
子の概略断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An antifuse element according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the antifuse element according to the first embodiment of the present invention.

【0020】図1において、13は絶縁基板、14はア
ルミニウム合金からなる第1の金属配線層、15は窒化
チタンからなる下部電極、16はアモルファスシリコン
からなるアンチヒューズ層、17は窒化チタンからなる
上部電極、18は層間絶縁膜、19はアルミニウム合金
からなる第2の金属配線層である。以下にこの発明の第
1の実施例におけるアンチヒューズ素子の構成について
説明する。
In FIG. 1, 13 is an insulating substrate, 14 is a first metal wiring layer made of an aluminum alloy, 15 is a lower electrode made of titanium nitride, 16 is an antifuse layer made of amorphous silicon, and 17 is made of titanium nitride. An upper electrode, 18 is an interlayer insulating film, and 19 is a second metal wiring layer made of an aluminum alloy. The structure of the anti-fuse element according to the first embodiment of the present invention will be described below.

【0021】図1において、絶縁基板13上の第1の金
属配線層14および第2の金属配線層19は、半導体集
積回路の回路要素である。また、第1の金属配線層14
および第2の金属配線層19は、下部電極15、アンチ
ヒューズ層16、上部電極17のアンチヒューズ素子が
形成されている部位、および回路設計上必要とされた接
点以外の範囲では層間絶縁膜18により絶縁されてい
る。また、下部電極15とアンチヒューズ層16と上部
電極17は接続孔24の底部にのみ接続孔24と同一形
状で、第1の金属配線層14と第2の金属配線層19の
間にあり、第1の金属配線層14と第2の金属配線層1
9を絶縁している。
In FIG. 1, the first metal wiring layer 14 and the second metal wiring layer 19 on the insulating substrate 13 are circuit elements of a semiconductor integrated circuit. In addition, the first metal wiring layer 14
The second metal wiring layer 19 includes the interlayer insulating film 18 in a region other than the lower electrode 15, the anti-fuse layer 16, the upper electrode 17 where the anti-fuse element is formed, and a contact required for circuit design. It is insulated by. The lower electrode 15, the anti-fuse layer 16, and the upper electrode 17 have the same shape as the connection hole 24 only at the bottom of the connection hole 24, and are located between the first metal wiring layer 14 and the second metal wiring layer 19. First metal wiring layer 14 and second metal wiring layer 1
9 is insulated.

【0022】つまり、このアンチヒューズ素子は、第1
の金属配線層14と、この第1の金属配線層14上に積
層した第1の金属配線層14よりも小面積の接続孔24
の大きさの下部電極15とアンチヒューズ層16と上部
電極17からなるアンチヒューズ39と、第1の金属配
線層14上に上部電極17上を開けて積層することによ
り上部電極17上に接続孔24を設けた層間絶縁膜18
と、この層間絶縁膜18上と接続孔24の内壁と上部電
極17上にわたって積層した第2の金属配線層19とを
備えている。
In other words, this antifuse element has the first
Metal wiring layer 14 and a connection hole 24 having a smaller area than the first metal wiring layer 14 laminated on the first metal wiring layer 14.
A lower electrode 15, an antifuse layer 16 and an upper electrode 17 each having a size of 1 μm, and a connection hole formed on the upper electrode 17 by opening and stacking the upper electrode 17 on the first metal wiring layer 14. Interlayer insulating film 18 provided with 24
And a second metal wiring layer 19 laminated on the interlayer insulating film 18, the inner wall of the connection hole 24 and the upper electrode 17.

【0023】ここで、下部電極15、アンチヒューズ層
16、上部電極17の面積は接続孔24の断面積と同じ
大きさであり、第1の金属配線層14より小さいため、
アンチヒューズ素子の寄生容量を小さくすることが可能
である。つぎに、この発明の第1の実施例におけるアン
チヒューズ素子の製造方法を説明する。
Since the areas of the lower electrode 15, the antifuse layer 16 and the upper electrode 17 are the same as the cross-sectional area of the connection hole 24 and smaller than the first metal wiring layer 14,
It is possible to reduce the parasitic capacitance of the anti-fuse element. Next, a method of manufacturing the antifuse element according to the first embodiment of the present invention will be described.

【0024】図2(a)〜(f)はこの発明の第1の実
施例の製造方法を示す工程断面図であり、13は絶縁基
板、14はアルミニウム合金からなる第1の金属配線
層、15は窒化チタンからなる下部電極、16はアモル
ファスシリコンからなるアンチヒューズ層、17は窒化
チタンからなる上部電極、18は層間絶縁膜、19はア
ルミニウム合金からなる第2の金属配線層、20,22
は窒化チタン膜、21はアモルファスシリコン膜、23
は接続孔形成用反転フォトレジストパターン、24は接
続孔である。
2 (a) to 2 (f) are process sectional views showing the manufacturing method of the first embodiment of the present invention, in which 13 is an insulating substrate, 14 is a first metal wiring layer made of an aluminum alloy, Reference numeral 15 is a lower electrode made of titanium nitride, 16 is an antifuse layer made of amorphous silicon, 17 is an upper electrode made of titanium nitride, 18 is an interlayer insulating film, 19 is a second metal wiring layer made of an aluminum alloy, and 20, 22.
Is a titanium nitride film, 21 is an amorphous silicon film, 23
Is a reverse photoresist pattern for forming connection holes, and 24 is a connection hole.

【0025】まず、絶縁基板13上にスパッタリング法
により、アルミニウム合金を堆積し、フォトレジストを
用いてマスキングした後にドライエッチングを行い第1
の金属配線層14を形成し、続いて窒化チタン膜20を
スパッタリング法により堆積し、アモルファスシリコン
膜21をプラズマCVD法により堆積し、窒化チタン膜
22をスパッタリング法により堆積する(図2
(a))。
First, an aluminum alloy is deposited on the insulating substrate 13 by a sputtering method, masked with a photoresist and then dry-etched.
Metal wiring layer 14 is formed, subsequently titanium nitride film 20 is deposited by sputtering, amorphous silicon film 21 is deposited by plasma CVD, and titanium nitride film 22 is deposited by sputtering (FIG. 2).
(A)).

【0026】つぎに、第1の金属配線層14よりも小面
積の接続孔形成用反転フォトレジストパターン23を形
成する(図2(b))。つぎに、接続孔形成用反転フォ
トレジストパターン23をマスクとしてドライエッチン
グを行い上部電極17、アンチヒューズ層16、下部電
極15からなるアンチヒューズ39を形成する(図2
(c))。
Next, an inverted photoresist pattern 23 for forming a contact hole having an area smaller than that of the first metal wiring layer 14 is formed (FIG. 2B). Next, dry etching is performed using the connection hole forming inverted photoresist pattern 23 as a mask to form an antifuse 39 including the upper electrode 17, the antifuse layer 16 and the lower electrode 15 (FIG. 2).
(C)).

【0027】つぎに、第1の金属配線層14、下部電極
15、アンチヒューズ層16、上部電極17を電気的に
絶縁するため、上部電極17の高さ以上で接続孔形成用
反転フォトレジストパターン23の高さ以下の膜厚で液
相成長法を用いて層間絶縁膜18を形成する(図2
(d))。ここで、絶縁膜の液相成長法は低温処理と選
択性の特徴を有する。したがって、フォトレジストの耐
熱温度以下での絶縁膜形成が可能であり、また、選択性
により下地が絶縁膜のところから成長が始まるため、絶
縁基板13に対し基板全面を同じ膜厚で形成することが
できる。
Next, in order to electrically insulate the first metal wiring layer 14, the lower electrode 15, the anti-fuse layer 16 and the upper electrode 17, a connection hole forming inversion photoresist pattern is formed at a height higher than that of the upper electrode 17. The inter-layer insulation film 18 is formed by a liquid phase epitaxy method with a film thickness of 23 or less (see FIG. 2).
(D)). Here, the liquid phase growth method of the insulating film has characteristics of low temperature treatment and selectivity. Therefore, it is possible to form an insulating film at a temperature not higher than the heat resistant temperature of the photoresist, and since the underlayer starts to grow from the insulating film due to the selectivity, the entire surface of the insulating substrate 13 should be formed with the same film thickness. You can

【0028】つぎに、接続孔形成用反転レジストパター
ン23をアッシングにより除去して接続孔24を形成し
上部電極17を露出させる(図2(e))。つぎに、上
部電極17と層間絶縁膜18上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム合金を堆積し、フォトレジストを用い
てマスキングした後にドライエッチングを行い第2の金
属配線層19を形成する(図2(f))。
Next, the connection hole forming reverse resist pattern 23 is removed by ashing to form a connection hole 24 to expose the upper electrode 17 (FIG. 2 (e)). Next, an aluminum alloy is deposited on the upper electrode 17 and the interlayer insulating film 18 by a sputtering method, masked with a photoresist, and then dry-etched to form a second metal wiring layer 19 (FIG. 2 (f). )).

【0029】以上のようにして、この発明の第1の実施
例のアンチヒューズ素子が形成される。この実施例によ
れば、下部電極15とアンチヒューズ層16と上部電極
17で構成されるアンチヒューズ39の面積が接続孔2
4の断面積と同じ大きさであり、第1の金属配線層14
より小さいため、プログラミングされていないアンチヒ
ューズ素子の寄生容量を小さくすることが可能である。
また、アンチヒューズ層16を接続孔24の形成前に堆
積しているため、アンチヒューズ素子毎にアンチヒュー
ズ層16の膜厚のばらつきがない。したがって、アンチ
ヒューズ層16の膜厚ばらつきに起因したプログラミン
グ時の絶縁破壊電圧のばらつきをなくすことができ、良
好なプログラミング特性を得ることができる。さらに、
層間絶縁膜18の形成に液相成長法を用いるため、基板
全面で層間絶縁膜18の膜厚が一定となり、通常必要な
層間絶縁膜の平坦化工程を省略できるため、製造工程の
短縮化を図ることができる。
The antifuse element according to the first embodiment of the present invention is formed as described above. According to this embodiment, the area of the antifuse 39 composed of the lower electrode 15, the antifuse layer 16 and the upper electrode 17 is equal to the area of the connection hole 2.
4 has the same size as the cross-sectional area of the first metal wiring layer 14
Since it is smaller, it is possible to reduce the parasitic capacitance of the anti-fuse element which is not programmed.
Further, since the anti-fuse layer 16 is deposited before forming the connection hole 24, there is no variation in the film thickness of the anti-fuse layer 16 among the anti-fuse elements. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the dielectric breakdown voltage during programming due to the variation in the film thickness of the anti-fuse layer 16, and it is possible to obtain good programming characteristics. further,
Since the liquid phase epitaxy method is used to form the interlayer insulating film 18, the film thickness of the interlayer insulating film 18 becomes constant over the entire surface of the substrate, and the normally required flattening step of the interlayer insulating film can be omitted. Therefore, the manufacturing process can be shortened. Can be planned.

【0030】図3は、この発明の第2の実施例における
アンチヒューズ素子の概略断面図である。図3におい
て、25は絶縁基板、26はアルミニウム合金からなる
第1の金属配線層、27は窒化チタンからなる下部電
極、28はアモルファスシリコンからなるアンチヒュー
ズ層、29は窒化チタンからなる上部電極、30は層間
絶縁膜、31はアルミニウム合金からなる第2の金属配
線層である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of an antifuse element according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, 25 is an insulating substrate, 26 is a first metal wiring layer made of an aluminum alloy, 27 is a lower electrode made of titanium nitride, 28 is an antifuse layer made of amorphous silicon, 29 is an upper electrode made of titanium nitride, Reference numeral 30 is an interlayer insulating film, and 31 is a second metal wiring layer made of an aluminum alloy.

【0031】以下にこの発明の第2の実施例におけるア
ンチヒューズ素子の構成について説明する。図3におい
て、第1の金属配線層26および第2の金属配線層31
は、半導体集積回路の回路要素である。また、第1の金
属配線層26および第2の金属配線層31は、下部電極
27、アンチヒューズ層28、上部電極29のアンチヒ
ューズ素子が形成されている部位、および回路設計上必
要とされた接点以外の範囲では層間絶縁膜30により絶
縁されている。また、上部電極29は接続孔と同じ大き
さで下部電極27とアンチヒューズ層28は接続孔38
と同心で相似形状で接続孔38の底部に第1の金属配線
層26と第2の金属配線層31の間にあり、第1の金属
配線層26と第2の金属配線層31を絶縁している。
The structure of the antifuse element according to the second embodiment of the present invention will be described below. In FIG. 3, the first metal wiring layer 26 and the second metal wiring layer 31
Are circuit elements of a semiconductor integrated circuit. Further, the first metal wiring layer 26 and the second metal wiring layer 31 were required for the lower electrode 27, the antifuse layer 28, the upper electrode 29 where the antifuse element was formed, and for the circuit design. In the area other than the contact area, insulation is provided by the interlayer insulating film 30. The upper electrode 29 has the same size as the connection hole, and the lower electrode 27 and the antifuse layer 28 have the connection hole 38.
Concentric with and similar in shape to the bottom of the connection hole 38 between the first metal wiring layer 26 and the second metal wiring layer 31, and insulating the first metal wiring layer 26 and the second metal wiring layer 31. ing.

【0032】つまり、このアンチヒューズ素子は、第1
の金属配線層26と、この第1の金属配線層26上に積
層した第1の金属配線層26よりも小面積の略接続孔3
8の大きさの下部電極27,アンチヒューズ層28およ
び上部電極29からなり上部電極29の外周縁をアンチ
ヒューズ層28の外周縁より内方に後退させたアンチヒ
ューズ40と、第1の金属配線層26上に上部電極29
上を開けて積層することにより上部電極29上に接続孔
38を設けた層間絶縁膜30と、この層間絶縁膜30上
と接続孔38と上部電極29上とにわたって積層した第
2の金属配線層31とを備えている。
In other words, this antifuse element has the first
Of the metal wiring layer 26 and the substantially contact hole 3 having a smaller area than the first metal wiring layer 26 laminated on the first metal wiring layer 26.
An antifuse 40 having a lower electrode 27 having a size of 8, an antifuse layer 28, and an upper electrode 29, and an outer peripheral edge of the upper electrode 29 receding inward from the outer peripheral edge of the antifuse layer 28; and a first metal wiring. An upper electrode 29 on the layer 26
An interlayer insulating film 30 in which a connection hole 38 is provided on the upper electrode 29 by opening and stacking, and a second metal wiring layer laminated on the interlayer insulating film 30, the connection hole 38, and the upper electrode 29. 31 and 31 are provided.

【0033】ここで、上部電極29の面積が接続孔38
の断面積と同じ大きさであり,第1の配線層26より小
さいため、アンチヒューズ素子の寄生容量を小さくする
ことが可能である。また、第1の実施例のアンチヒュー
ズ素子でも問題はないが、上部電極29の外周縁をアン
チヒューズ層28の外周縁より内方に後退させた構造と
することで電極エッジ部分での電極間沿面距離が大きく
なりアンチヒューズ40でのリークの問題をなくすこと
ができる。
Here, the area of the upper electrode 29 is equal to the contact hole 38.
Since it has the same size as the cross-sectional area and is smaller than that of the first wiring layer 26, it is possible to reduce the parasitic capacitance of the anti-fuse element. In addition, although there is no problem in the antifuse element of the first embodiment, the structure in which the outer peripheral edge of the upper electrode 29 is recessed inward from the outer peripheral edge of the antifuse layer 28 causes a gap between the electrodes at the electrode edge portion. The creepage distance becomes large, and the problem of leakage in the antifuse 40 can be eliminated.

【0034】つぎに、この発明の第2の実施例における
アンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図4(a)
〜(g)はこの発明の第2の実施例の製造方法を示す工
程断面図であり、25は絶縁基板、26はアルミニウム
合金からなる第1の金属配線層、27は窒化チタンから
なる下部電極、28はアモルファスシリコンからなるア
ンチヒューズ層、29は窒化チタンからなる上部電極、
30は層間絶縁膜、31はアルミニウム合金からなる第
2の金属配線層、32,34は窒化チタン膜、33はア
モルファスシリコン膜、35は接続孔形成用反転フォト
レジストパターン、36は窒化チタン層、37は等方性
エッチングを行った後の接続孔形成用反転フォトレジス
トパターン、38は接続孔である。
Next, a method of manufacturing the antifuse element according to the second embodiment of the present invention will be described. Figure 4 (a)
(G) is a process sectional view showing the manufacturing method of the second embodiment of the present invention, 25 is an insulating substrate, 26 is a first metal wiring layer made of an aluminum alloy, and 27 is a lower electrode made of titanium nitride. , 28 is an antifuse layer made of amorphous silicon, 29 is an upper electrode made of titanium nitride,
Reference numeral 30 is an interlayer insulating film, 31 is a second metal wiring layer made of an aluminum alloy, 32 and 34 are titanium nitride films, 33 is an amorphous silicon film, 35 is a reverse photoresist pattern for forming contact holes, 36 is a titanium nitride layer, Reference numeral 37 is an inverted photoresist pattern for forming a contact hole after isotropic etching, and 38 is a contact hole.

【0035】まず、絶縁基板25上にスパッタリング法
により、アルミニウム合金を堆積し、フォトレジストを
用いてマスキングした後にドライエッチングを行い第1
の金属配線層26を形成し、続いて窒化チタン膜32を
スパッタリング法により堆積し、アモルファスシリコン
膜33をプラズマCVD法により堆積し、窒化チタン膜
34をスパッタリング法により堆積する(図4
(a))。
First, an aluminum alloy is deposited on the insulating substrate 25 by a sputtering method, masked with a photoresist and then dry-etched.
Of the metal wiring layer 26, a titanium nitride film 32 is deposited by sputtering, an amorphous silicon film 33 is deposited by plasma CVD, and a titanium nitride film 34 is deposited by sputtering (FIG. 4).
(A)).

【0036】つぎに、接続孔形成用反転フォトレジスト
パターン35を形成する(図4(b))。つぎに、第1
の金属配線層26よりも小面積の接続孔形成用反転フォ
トレジストパターン35をマスクとしてドライエッチン
グを行い窒化チタン層36、アンチヒューズ層28、下
部電極27を形成する(図4(c))。
Next, an inverted photoresist pattern 35 for forming connection holes is formed (FIG. 4B). Next, the first
Using the inverted photoresist pattern 35 for forming a contact hole having a smaller area than the metal wiring layer 26 as a mask, dry etching is performed to form a titanium nitride layer 36, an antifuse layer 28, and a lower electrode 27 (FIG. 4C).

【0037】つぎに、フォトレジストに対し等方性エッ
チングを行い、接続孔形成用反転フォトレジストパター
ン37を形成し、これをマスクとして窒化チタン層36
をエッチングして上部電極29を形成する(図4
(d))。つぎに、第1の金属配線層26、下部電極2
7、アンチヒューズ層28、上部電極29を電気的に絶
縁するため、上部電極29の高さ以上で接続孔形成用反
転フォトレジストパターン37の高さ以下の膜厚で液相
成長法を用いて層間絶縁膜30を形成する(図4
(e))。
Next, the photoresist is isotropically etched to form an inverted photoresist pattern 37 for forming a contact hole, and the titanium nitride layer 36 is used as a mask.
Is etched to form the upper electrode 29 (FIG. 4).
(D)). Next, the first metal wiring layer 26 and the lower electrode 2
7. In order to electrically insulate the antifuse layer 28 and the upper electrode 29, liquid phase epitaxy is used with a film thickness not less than the height of the upper electrode 29 and not more than the height of the inverted photoresist pattern 37 for forming connection holes. The interlayer insulating film 30 is formed (FIG. 4).
(E)).

【0038】ここで、絶縁膜の液相成長法は低温処理と
選択性の特徴を有する。したがって、フォトレジストの
耐熱温度以下での絶縁膜形成が可能であり、また、選択
性により下地が絶縁膜のところから成長が始まるため、
絶縁基板25に対し基板全面を同じ膜厚で形成すること
ができる。つぎに、接続孔形成用反転レジストパターン
37をアッシングにより除去して接続孔38を形成し上
部電極29を露出させる(図4(f))。
Here, the liquid phase epitaxy method of the insulating film has characteristics of low temperature treatment and selectivity. Therefore, it is possible to form an insulating film at a temperature lower than the heat resistant temperature of the photoresist, and because the selectivity starts the growth of the base from the insulating film,
The entire surface of the insulating substrate 25 can be formed with the same thickness. Next, the connection hole forming inversion resist pattern 37 is removed by ashing to form a connection hole 38 to expose the upper electrode 29 (FIG. 4F).

【0039】つぎに、上部電極29と層間絶縁膜30上
にスパッタリング法により、アルミニウム合金を堆積
し、フォトレジストを用いてマスキングした後にドライ
エッチングを行い第2の金属配線層31を形成する(図
2(g))。以上のようにして、この発明の第2の実施
例のアンチヒューズ素子が形成される。
Next, an aluminum alloy is deposited on the upper electrode 29 and the interlayer insulating film 30 by a sputtering method, masked with a photoresist and then dry-etched to form a second metal wiring layer 31 (FIG. 2 (g)). As described above, the antifuse element of the second embodiment of the present invention is formed.

【0040】この実施例によれば、上部電極29が接続
孔38の断面積と同じ大きさであるため、プログラミン
グされなていないアンチヒューズ素子の寄生容量を小さ
くすることが可能である。また、上部電極29の外周縁
をアンチヒューズ層28の外周縁より内方へ後退させた
構造であるため上部電極29と下部電極27のエッジ部
分での電極間沿面距離が大きくなることで、アンチヒュ
ーズ40でのリークの問題をなくすことができる。ま
た、アンチヒューズ層28を接続孔38の形成前に堆積
しているため、アンチヒューズ素子毎にアンチヒューズ
層28の膜厚のばらつきがない。したがって、アンチヒ
ューズ層28の膜厚ばらつきに起因したプログラミング
時の絶縁破壊電圧のばらつきをなくすことができ、良好
なプログラミング特性を得ることができる。さらに、層
間絶縁膜30の形成に液相成長法を用いるため、基板全
面で層間絶縁膜30の膜厚が一定となるため、通常必要
な層間絶縁膜の平坦化工程を省略でき、製造工程の短縮
化を図ることができる。
According to this embodiment, since the upper electrode 29 has the same size as the sectional area of the connection hole 38, it is possible to reduce the parasitic capacitance of the anti-fuse element which is not programmed. Further, since the outer peripheral edge of the upper electrode 29 is recessed inward from the outer peripheral edge of the anti-fuse layer 28, the creeping distance between the electrodes at the edge portions of the upper electrode 29 and the lower electrode 27 becomes large, The problem of leakage in the fuse 40 can be eliminated. Further, since the anti-fuse layer 28 is deposited before forming the connection hole 38, there is no variation in the film thickness of the anti-fuse layer 28 for each anti-fuse element. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the dielectric breakdown voltage at the time of programming due to the variation in the film thickness of the antifuse layer 28, and it is possible to obtain good programming characteristics. Further, since the liquid phase epitaxy method is used to form the interlayer insulating film 30, the thickness of the interlayer insulating film 30 is constant over the entire surface of the substrate, so that the normally required flattening step of the interlayer insulating film can be omitted, and the manufacturing process It can be shortened.

【0041】[0041]

【発明の効果】請求項1記載のアンチヒューズ素子によ
れば、下部電極、アンチヒューズ層、上部電極の面積は
接続孔の断面積と同じ大きさであり第1の金属配線層よ
り小さいため、アンチヒューズ素子の寄生容量を小さく
することが可能である。請求項2記載のアンチヒューズ
素子の製造方法によれば、下部電極とアンチヒューズ層
と上部電極で構成されるアンチヒューズの面積が接続孔
の断面積と同じ大きさであり第1の金属配線層より小さ
いため、プログラミングされていないアンチヒューズ素
子の寄生容量を小さくすることが可能である。また、ア
ンチヒューズ層を接続孔形成前に堆積しているため、ア
ンチヒューズ素子毎にアンチヒューズ層の膜厚のばらつ
きがない。したがって、アンチヒューズ層の膜厚ばらつ
きに起因したプログラミング時の絶縁破壊電圧のばらつ
きをなくすことができ、良好なプログラミング特性を得
ることができる。
According to the antifuse element of the first aspect of the present invention, the area of the lower electrode, the antifuse layer, and the upper electrode is the same as the cross-sectional area of the connection hole and smaller than the first metal wiring layer. It is possible to reduce the parasitic capacitance of the anti-fuse element. According to the method of manufacturing the antifuse element according to claim 2, the area of the antifuse composed of the lower electrode, the antifuse layer, and the upper electrode is as large as the cross-sectional area of the connection hole, and the first metal wiring layer is formed. Since it is smaller, it is possible to reduce the parasitic capacitance of the anti-fuse element which is not programmed. Further, since the anti-fuse layer is deposited before forming the connection hole, there is no variation in the thickness of the anti-fuse layer among the anti-fuse elements. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the dielectric breakdown voltage during programming due to the variation in the thickness of the antifuse layer, and it is possible to obtain good programming characteristics.

【0042】請求項3記載のアンチヒューズ素子によれ
ば、上部電極の面積が接続孔の断面積と同じ大きさであ
り第1の金属配線層より小さくなるため、アンチヒュー
ズ素子の寄生容量を小さくすることが可能である。ま
た、上部電極の外周縁をアンチヒューズ層の外周縁より
内方に後退させた構造とすることで電極エッジ部分での
電極間沿面距離が大きくなりアンチヒューズでのリーク
の問題を解消できる。
According to the antifuse element of the third aspect, since the area of the upper electrode is the same as the cross-sectional area of the connection hole and smaller than that of the first metal wiring layer, the parasitic capacitance of the antifuse element is small. It is possible to Further, by adopting a structure in which the outer peripheral edge of the upper electrode is recessed inward from the outer peripheral edge of the antifuse layer, the creeping distance between the electrodes at the electrode edge portion becomes large, and the problem of leakage in the antifuse can be solved.

【0043】請求項4記載のアンチヒューズ素子の製造
方法によれば、上部電極が接続孔の断面積と同じ大きさ
であり第1の金属配線層より小さいため、プログラミン
グされなていないアンチヒューズ素子の寄生容量を小さ
くすることが可能である。また、上部電極の外周縁をア
ンチヒューズ層の外周縁より内方に後退させた構造であ
るため、上部電極と下部電極のエッジ部分での電極間沿
面距離が大きくなり、アンチヒューズ部分でのリークの
問題を解消することができる。また、アンチヒューズ層
を接続孔形成前に堆積しているため、アンチヒューズ素
子毎にアンチヒューズ層の膜厚のばらつきがない。した
がって、アンチヒューズ層の膜厚ばらつきに起因したプ
ログラミング時の絶縁破壊電圧のばらつきをなくすこと
ができ、良好なプログラミング特性を得ることができ
る。
According to the method of manufacturing the antifuse element according to the fourth aspect, since the upper electrode has the same size as the cross-sectional area of the connection hole and is smaller than the first metal wiring layer, the antifuse element which is not programmed is not used. It is possible to reduce the parasitic capacitance of. Also, since the outer edge of the upper electrode is recessed inward from the outer edge of the anti-fuse layer, the creeping distance between the electrodes at the edge portions of the upper electrode and the lower electrode becomes large, and the leakage at the anti-fuse portion becomes large. The problem of can be solved. Further, since the anti-fuse layer is deposited before forming the connection hole, there is no variation in the thickness of the anti-fuse layer among the anti-fuse elements. Therefore, it is possible to eliminate the variation in the dielectric breakdown voltage during programming due to the variation in the thickness of the antifuse layer, and it is possible to obtain good programming characteristics.

【0044】請求項5記載のアンチヒューズ素子の製造
方法によれば、層間絶縁膜形成に液相成長法を用いるた
め、基板全面で層間絶縁膜の膜厚が一定となる。そのた
め、通常必要な層間絶縁膜の平坦化工程を省略でき、製
造工程の短縮化を図ることができる。
According to the method of manufacturing an anti-fuse element of the fifth aspect, since the liquid phase growth method is used for forming the interlayer insulating film, the film thickness of the interlayer insulating film is constant over the entire surface of the substrate. Therefore, the step of planarizing the interlayer insulating film, which is usually necessary, can be omitted, and the manufacturing process can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例であるアンチヒューズ
素子の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an anti-fuse element that is a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施例であるアンチヒューズ
素子の製造方法の工程断面図である。
FIG. 2 is a process cross-sectional view of the method of manufacturing the antifuse element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2の実施例であるアンチヒューズ
素子の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an antifuse element according to a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2の実施例であるアンチヒューズ
素子の製造方法の工程断面図である。
FIG. 4 is a process sectional view of a method for manufacturing an antifuse element, which is a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のアンチヒューズ素子の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional antifuse element.

【図6】従来のアンチヒューズ素子の製造方法の工程断
面図である。
FIG. 6 is a process sectional view of a conventional method for manufacturing an anti-fuse element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 第1の金属配線層 3 下部電極 4 アンチヒューズ層 5 上部電極 6 層間絶縁膜 7 第2の金属配線層 8 アルミニウム合金膜 9 窒化チタン膜 10 アンチヒューズ絶縁膜 11 窒化チタン膜 12 接続孔 13 絶縁基板 14 第1の金属配線層 15 下部電極 16 アンチヒューズ層 17 上部電極 18 層間絶縁膜 19 第2の金属配線層 20 窒化チタン膜 21 アモルファスシリコン膜 22 窒化チタン膜 23 接続孔形成用反転フォトレジストパターン 24 接続孔 25 絶縁基板 26 第1の金属配線層 27 下部電極 28 アンチヒューズ層 29 上部電極 30 層間絶縁膜 31 第2の金属配線層 32 窒化チタン膜 33 アモルファスシリコン膜 34 窒化チタン膜 35 接続孔形成用反転フォトレジストパターン 36 窒化チタン層 37 等方性エッチング後の接続孔形成用反転フォトレ
ジストパターン 38 接続孔 39 アンチヒューズ 40 アンチヒューズ
1 Insulating Substrate 2 First Metal Wiring Layer 3 Lower Electrode 4 Anti-Fuse Layer 5 Upper Electrode 6 Interlayer Insulating Film 7 Second Metal Wiring Layer 8 Aluminum Alloy Film 9 Titanium Nitride Film 10 Anti-Fuse Insulating Film 11 Titanium Nitride Film 12 Connection Hole 13 Insulating Substrate 14 First Metal Wiring Layer 15 Lower Electrode 16 Anti-Fuse Layer 17 Upper Electrode 18 Interlayer Insulating Film 19 Second Metal Wiring Layer 20 Titanium Nitride Film 21 Amorphous Silicon Film 22 Titanium Nitride Film 23 Inversion for Connection Hole Formation Photoresist pattern 24 Connection hole 25 Insulating substrate 26 First metal wiring layer 27 Lower electrode 28 Antifuse layer 29 Upper electrode 30 Interlayer insulating film 31 Second metal wiring layer 32 Titanium nitride film 33 Amorphous silicon film 34 Titanium nitride film 35 Inverted photoresist pattern for connection hole formation 36 Nitriding Connection hole for reversing photo Tan layer 37 isotropically after etching resist pattern 38 connecting hole 39 antifuse 40 antifuse

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の金属配線層と、この第1の金属配
線層上に積層した前記第1の金属配線層よりも小面積の
接続孔の大きさの下部電極とアンチヒューズ層と上部電
極からなるアンチヒューズと、前記第1の金属配線層上
に前記上部電極上を開けて積層することにより前記上部
電極上に前記接続孔を設けた層間絶縁膜と、この層間絶
縁膜上と前記接続孔の内壁と前記上部電極上にわたって
積層した第2の金属配線層とを備えたアンチヒューズ素
子。
1. A first metal wiring layer, and a lower electrode, an antifuse layer, and an upper portion having a size of a connection hole which has a smaller area than that of the first metal wiring layer laminated on the first metal wiring layer. An antifuse made of an electrode; an interlayer insulating film having the connection hole formed on the upper electrode by opening and stacking the upper electrode on the first metal wiring layer; An anti-fuse element comprising an inner wall of a connection hole and a second metal wiring layer laminated over the upper electrode.
【請求項2】 導電膜を堆積しパターニングして第1の
金属配線層を形成する工程と、前記第1の金属配線層上
に第1の導体を堆積する工程と、前記第1の導体上にア
ンチヒューズ絶縁体を堆積する工程と、前記アンチヒュ
ーズ絶縁体上に第2の導体を堆積する工程と、前記第1
の導体と前記アンチヒューズ絶縁体と前記第2の導体を
フォトレジストをマスクとしてエッチングし前記第1の
金属配線層よりも小面積の接続孔の大きさの下部電極と
アンチヒューズ層と上部電極を形成する工程と、前記下
部電極と前記アンチヒューズ層と前記上部電極と前記フ
ォトレジストに対して前記上部電極が埋没し前記フォト
レジストが埋没しない程度の膜厚で層間絶縁膜を堆積す
る工程と、前記フォトレジストを除去することにより前
記接続孔を設けて前記上部電極を露出させる工程と、前
記層間絶縁膜上と前記接続孔の内壁と前記上部電極上に
導電膜を堆積しパターニングして第2の金属配線層を形
成する工程とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。
2. A step of depositing and patterning a conductive film to form a first metal wiring layer, a step of depositing a first conductor on the first metal wiring layer, and a step of depositing the first conductor on the first conductor. Depositing an anti-fuse insulator on the substrate, depositing a second conductor on the anti-fuse insulator, and
Of the conductor, the antifuse insulator, and the second conductor are etched using a photoresist as a mask to form a lower electrode, an antifuse layer, and an upper electrode having a contact hole size smaller than that of the first metal wiring layer. A step of forming, and a step of depositing an interlayer insulating film with a thickness such that the upper electrode is buried with respect to the lower electrode, the antifuse layer, the upper electrode, and the photoresist, and the photoresist is not buried. A step of exposing the upper electrode by forming the connection hole by removing the photoresist; depositing a conductive film on the interlayer insulating film, the inner wall of the connection hole and the upper electrode, and patterning the conductive film; And a step of forming a metal wiring layer of the above.
【請求項3】 第1の金属配線層と、この第1の金属配
線層上に積層した前記第1の金属配線層よりも小面積の
略接続孔の大きさの下部電極とアンチヒューズ層と上部
電極からなり前記上部電極の外周縁を前記アンチヒュー
ズ層の外周縁より内方に後退させたアンチヒューズと、
前記第1の金属配線層上に前記上部電極上を開けて積層
することにより前記上部電極上に前記接続孔を設けた層
間絶縁膜と、この層間絶縁膜上と前記接続孔と前記上部
電極上にわたって積層した第2の金属配線層とを備えた
アンチヒューズ素子。
3. A first metal wiring layer, a lower electrode laminated on the first metal wiring layer and having an area smaller than that of the first metal wiring layer, and having a size of a contact hole and an antifuse layer. An antifuse comprising an upper electrode, the outer edge of the upper electrode being receded inward from the outer edge of the antifuse layer;
An interlayer insulating film having the connection hole formed on the upper electrode by opening and stacking the upper electrode on the first metal wiring layer, and the interlayer insulating film, the connection hole, and the upper electrode. An anti-fuse element having a second metal wiring layer laminated over the same.
【請求項4】 導電膜を堆積しパターニングして第1の
金属配線層を形成する工程と、前記第1の金属配線層上
に第1の導体を堆積する工程と、前記第1の導体上にア
ンチヒューズ絶縁体を堆積する工程と、前記アンチヒュ
ーズ絶縁体上に第2の導体を堆積する工程と、前記第1
の導体と前記アンチヒューズ絶縁体と前記第2の導体を
フォトレジストをマスクとしてエッチングし前記第1の
金属配線層よりも小面積の略接続孔の大きさの下部電極
とアンチヒューズ層と上部電極を形成する工程と、前記
フォトレジストを等方性エッチングする工程と、前記等
方性エッチングしたフォトレジストをマスクとして上部
電極をエッチングする工程と、前記エッチングした上部
電極と前記アンチヒューズ層と前記下部電極と前記フォ
トレジストに対して前記上部電極が埋没し前記フォトレ
ジストが埋没しない程度の膜厚で層間絶縁膜を堆積する
工程と、前記フォトレジストを除去することにより前記
接続孔を設けて上部電極を露出させる工程と、前記層間
絶縁膜上と前記接続孔の内壁と前記上部電極上に導電膜
を堆積しパターニングして第2の金属配線層を形成する
工程とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。
4. A step of depositing and patterning a conductive film to form a first metal wiring layer, a step of depositing a first conductor on the first metal wiring layer, and a step of depositing a first conductor on the first conductor. Depositing an anti-fuse insulator on the substrate, depositing a second conductor on the anti-fuse insulator, and
Of the conductor, the antifuse insulator, and the second conductor are etched by using a photoresist as a mask, and the lower electrode, the antifuse layer, and the upper electrode are smaller in size than the first metal wiring layer and have a size of a connection hole. A step of forming an isotropic etching of the photoresist, a step of etching an upper electrode using the isotropically etched photoresist as a mask, the etched upper electrode, the antifuse layer and the lower portion. A step of depositing an interlayer insulating film in such a thickness that the upper electrode is buried in the electrode and the photoresist and the photoresist is not buried; and the connection hole is provided by removing the photoresist to form the upper electrode. Exposing the interlayer insulating film, depositing a conductive film on the inner wall of the connection hole, and on the upper electrode. Method for manufacturing antifuse element and a step of forming a second metal interconnection layer is grayed.
【請求項5】 請求項2または請求項4記載のアンチヒ
ューズ素子の製造方法において、層間絶縁膜の堆積を液
相成長により行うことを特徴とするアンチヒューズ素子
の製造方法。
5. The method for manufacturing an antifuse element according to claim 2, wherein the interlayer insulating film is deposited by liquid phase growth.
JP7120093A 1995-05-18 1995-05-18 Anti-fuse element and its production Pending JPH08316322A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856234A (en) * 1993-09-14 1999-01-05 Actel Corporation Method of fabricating an antifuse

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856234A (en) * 1993-09-14 1999-01-05 Actel Corporation Method of fabricating an antifuse

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