JPH09139431A - 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Info
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- JPH09139431A JPH09139431A JP7296551A JP29655195A JPH09139431A JP H09139431 A JPH09139431 A JP H09139431A JP 7296551 A JP7296551 A JP 7296551A JP 29655195 A JP29655195 A JP 29655195A JP H09139431 A JPH09139431 A JP H09139431A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多層配線構造の平坦化を図るためにSOG膜
を利用すると、ヒューズ溶断用の開口内にSOG膜の端
部が露呈され、このSOG膜を通して水分が内部回路に
まで進入され、半導体装置の特性が劣化される。 【解決手段】 ヒューズ3を溶断するためにカバー膜1
0や絶縁膜8等に設けた開口11を平面方向に囲むよう
にダミーの配線層5Xを形成する。このダミーの配線層
5Xは平坦化を行うためのSOG膜7と同じ層に位置さ
れるため、SGO膜7を開口11の周囲において分断す
ることになる。開口11内にその一端部が露呈されたS
OG膜7が水分を吸収しても、ダミー配線層5Xによっ
て水分の伝達が防止され、水分が内部回路にまで進入す
ることが防止される。
を利用すると、ヒューズ溶断用の開口内にSOG膜の端
部が露呈され、このSOG膜を通して水分が内部回路に
まで進入され、半導体装置の特性が劣化される。 【解決手段】 ヒューズ3を溶断するためにカバー膜1
0や絶縁膜8等に設けた開口11を平面方向に囲むよう
にダミーの配線層5Xを形成する。このダミーの配線層
5Xは平坦化を行うためのSOG膜7と同じ層に位置さ
れるため、SGO膜7を開口11の周囲において分断す
ることになる。開口11内にその一端部が露呈されたS
OG膜7が水分を吸収しても、ダミー配線層5Xによっ
て水分の伝達が防止され、水分が内部回路にまで進入す
ることが防止される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冗長回路を有し、か
つ多層配線構造の半導体装置とその製造方法に関する。
つ多層配線構造の半導体装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年における半導体装置の高集積化に伴
って多層配線構造が採用されているが、下側配線によっ
てその表面に段差が生じると、上側配線において段切れ
等の不良が生じ易くなる。このため、従来から下側配線
の段差を緩和する構成が提案されている。図6はその一
例を示す図である。先ず、図6(a)のように、半導体
基板1の全面にCVD法によりシリコン酸化膜からなる
第1の絶縁膜2と第2の絶縁膜4を形成する。そして、
その上にタングステンCVD法により約500nmのタ
ングステン配線層5を形成し、その上面にプラズマCV
D法により500nmのプラズマ酸化膜からなる第3の
絶縁膜6を形成する。そして、この第3の絶縁膜6上に
は有機シリカ(SOG)膜7を塗布した後、約400
℃、30分のベーク処理を行う。
って多層配線構造が採用されているが、下側配線によっ
てその表面に段差が生じると、上側配線において段切れ
等の不良が生じ易くなる。このため、従来から下側配線
の段差を緩和する構成が提案されている。図6はその一
例を示す図である。先ず、図6(a)のように、半導体
基板1の全面にCVD法によりシリコン酸化膜からなる
第1の絶縁膜2と第2の絶縁膜4を形成する。そして、
その上にタングステンCVD法により約500nmのタ
ングステン配線層5を形成し、その上面にプラズマCV
D法により500nmのプラズマ酸化膜からなる第3の
絶縁膜6を形成する。そして、この第3の絶縁膜6上に
は有機シリカ(SOG)膜7を塗布した後、約400
℃、30分のベーク処理を行う。
【0003】次いで、図6(b)のように、前記タング
ステン配線層5の上側において前記第3の絶縁膜6の一
部が露呈されるまで前記SOG膜7をエッチングバック
する。これにより前記タングステン配線層5の間にのみ
SOG膜7が残され、配線層の間の段差が緩和される。
ステン配線層5の上側において前記第3の絶縁膜6の一
部が露呈されるまで前記SOG膜7をエッチングバック
する。これにより前記タングステン配線層5の間にのみ
SOG膜7が残され、配線層の間の段差が緩和される。
【0004】しかる上で、図6(c)のように、全面に
プラズマCVD法により約400nmのプラズマ酸化膜
からなる第4の絶縁膜8を形成し、タングステン配線層
5の上にコンタクト孔8aを形成する。さらに、このコ
ンタクト孔8aを形成後、タングステン配線層5に接続
されるようにスパッタ法により700nmのAlSiC
uと50nmのTiNを形成し、積層配線層9を形成す
る。次に、全面に約1000nmのカバー膜10を形成
する。
プラズマCVD法により約400nmのプラズマ酸化膜
からなる第4の絶縁膜8を形成し、タングステン配線層
5の上にコンタクト孔8aを形成する。さらに、このコ
ンタクト孔8aを形成後、タングステン配線層5に接続
されるようにスパッタ法により700nmのAlSiC
uと50nmのTiNを形成し、積層配線層9を形成す
る。次に、全面に約1000nmのカバー膜10を形成
する。
【0005】ところで、前記したような半導体装置にお
いては、素子の微細化により生じ易い素子欠陥を救済す
るために冗長回路が設けられることがある。この冗長回
路は例えばヒューズにより本回路に接続されており、本
回路に欠陥が生じたときにヒューズを切断して本回路の
一部を冗長回路に切り替えることが行われている。例え
ば、前記した例では、図7(a)に示すように、第1の
絶縁膜2の上にタングステンシリサイドによりヒューズ
3を形成しておき、図6(c)に示した工程が完了され
た後に、図7(b)のように、このヒューズを形成した
領域において前記カバー膜10、第4,第3の各絶縁膜
8,6を選択エッチングして開口11を設け、かつ第2
の絶縁膜4もその膜厚を低減させている。ヒューズ3を
切断する場合には、この開口11を通してヒューズ3に
レーザ光を投射し、ヒューズを溶断している。
いては、素子の微細化により生じ易い素子欠陥を救済す
るために冗長回路が設けられることがある。この冗長回
路は例えばヒューズにより本回路に接続されており、本
回路に欠陥が生じたときにヒューズを切断して本回路の
一部を冗長回路に切り替えることが行われている。例え
ば、前記した例では、図7(a)に示すように、第1の
絶縁膜2の上にタングステンシリサイドによりヒューズ
3を形成しておき、図6(c)に示した工程が完了され
た後に、図7(b)のように、このヒューズを形成した
領域において前記カバー膜10、第4,第3の各絶縁膜
8,6を選択エッチングして開口11を設け、かつ第2
の絶縁膜4もその膜厚を低減させている。ヒューズ3を
切断する場合には、この開口11を通してヒューズ3に
レーザ光を投射し、ヒューズを溶断している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このようにヒューズの
溶断効率を高めるために、ヒューズ3上の絶縁膜をエッ
チングして開口を形成しているが、このとき、図7
(b)のように、開口11の形成領域に前記SOG膜7
がエッチングされずに残存していると、このSGO膜7
の端部が開口11の側面に露呈される状態が生じること
になる。このようにSGO膜7の端部が露呈されている
と、半導体装置を樹脂封止したプラスチックパッケージ
からの水分がSOG膜7の端部から吸収され、吸収され
た水分がSOG膜7を通して内部回路にまで伝えられ、
内部回路を電気的に短絡して半導体装置の動作不良や信
頼性を低下させる原因となる。
溶断効率を高めるために、ヒューズ3上の絶縁膜をエッ
チングして開口を形成しているが、このとき、図7
(b)のように、開口11の形成領域に前記SOG膜7
がエッチングされずに残存していると、このSGO膜7
の端部が開口11の側面に露呈される状態が生じること
になる。このようにSGO膜7の端部が露呈されている
と、半導体装置を樹脂封止したプラスチックパッケージ
からの水分がSOG膜7の端部から吸収され、吸収され
た水分がSOG膜7を通して内部回路にまで伝えられ、
内部回路を電気的に短絡して半導体装置の動作不良や信
頼性を低下させる原因となる。
【0007】このため、開口11の形成領域にSOG膜
7が完全に残らないように、SOG膜のエッチングを進
行させると、エッチング時間が長くなって製造効率が低
下するとともに、配線領域のSOG膜の膜厚も低減さ
れ、前記した多層配線構造の平坦化効果が低下されてし
まうことになる。
7が完全に残らないように、SOG膜のエッチングを進
行させると、エッチング時間が長くなって製造効率が低
下するとともに、配線領域のSOG膜の膜厚も低減さ
れ、前記した多層配線構造の平坦化効果が低下されてし
まうことになる。
【0008】本発明の目的は、多層配線構造の平坦化を
図る一方で、ヒューズ開口からの水分の進入による特性
劣化を防止した半導体装置とその製造方法を提供するこ
とにある。
図る一方で、ヒューズ開口からの水分の進入による特性
劣化を防止した半導体装置とその製造方法を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
上下層の配線層を絶縁する層間絶縁膜の一部にSOG膜
が形成されて平坦化を行っている多層配線構造を有する
半導体装置において、SOG膜を含む層間絶縁膜の厚さ
方向にわたって開設された開口を有し、かつSOG膜と
同じ層に開口を平面方向に囲む配線層が形成されている
ことを特徴とする。ここで、開口を囲む配線層は、ダミ
ーの配線層で構成される。また、開口は冗長回路のヒュ
ーズ形成領域に開設され、この開口を利用してヒューズ
の溶断を行うように形成される。
上下層の配線層を絶縁する層間絶縁膜の一部にSOG膜
が形成されて平坦化を行っている多層配線構造を有する
半導体装置において、SOG膜を含む層間絶縁膜の厚さ
方向にわたって開設された開口を有し、かつSOG膜と
同じ層に開口を平面方向に囲む配線層が形成されている
ことを特徴とする。ここで、開口を囲む配線層は、ダミ
ーの配線層で構成される。また、開口は冗長回路のヒュ
ーズ形成領域に開設され、この開口を利用してヒューズ
の溶断を行うように形成される。
【0010】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板に第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を形成する工程
と、この第2の絶縁膜上に配線層を形成し、かつこの配
線層の一部により所要の領域に囲い状のダミーの配線層
を形成する工程と、全面に第3の絶縁膜を形成した後、
SOG膜を塗布し、かつこれをエッチングバックして前
記配線層の直上のSOG膜を除去する工程と、全面に第
4の絶縁膜及びカバー膜を形成する工程と、前記ダミー
の配線層で囲まれた領域にカバー膜の表面からSOG膜
を含む所要の厚さ範囲にわたって開口を開設する工程と
を含んでいる。特に、第1の絶縁膜上の所要の領域に冗
長回路のヒューズを形成し、その上に第2の絶縁膜を形
成し、かつ前記ダミーの配線層は前記ヒューズの一部を
囲むように形成され、前記開口は前記ヒューズ上におけ
る第2の絶縁膜が所要の厚さに残される厚さまで開設さ
れる。
基板に第1の絶縁膜及び第2の絶縁膜を形成する工程
と、この第2の絶縁膜上に配線層を形成し、かつこの配
線層の一部により所要の領域に囲い状のダミーの配線層
を形成する工程と、全面に第3の絶縁膜を形成した後、
SOG膜を塗布し、かつこれをエッチングバックして前
記配線層の直上のSOG膜を除去する工程と、全面に第
4の絶縁膜及びカバー膜を形成する工程と、前記ダミー
の配線層で囲まれた領域にカバー膜の表面からSOG膜
を含む所要の厚さ範囲にわたって開口を開設する工程と
を含んでいる。特に、第1の絶縁膜上の所要の領域に冗
長回路のヒューズを形成し、その上に第2の絶縁膜を形
成し、かつ前記ダミーの配線層は前記ヒューズの一部を
囲むように形成され、前記開口は前記ヒューズ上におけ
る第2の絶縁膜が所要の厚さに残される厚さまで開設さ
れる。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1ないし図4は本発明の実施形態
を工程順に示す図であり、図1〜図3のそれぞれにおい
て、(a)は配線領域の、(b)はヒューズ領域の断面
図である。先ず、図1(a),(b)のように、半導体
基板1の全面にCVD法によりシリコン酸化膜からなる
第1の絶縁膜2を形成し、その上でヒューズ領域には約
150nmのタングステンシリサイドからなるヒューズ
3を形成し、その上に第2の絶縁膜4を形成する。ま
た、配線領域ではこの第2絶縁膜4の上にタングステン
CVD法により約500nmのタングステン配線層5を
形成する。このとき、ヒューズ領域では、タングステン
配線層の一部を利用して後工程で形成する開口を包囲す
る領域に、ダミーのタングステン配線層5Xを形成して
おく。
参照して説明する。図1ないし図4は本発明の実施形態
を工程順に示す図であり、図1〜図3のそれぞれにおい
て、(a)は配線領域の、(b)はヒューズ領域の断面
図である。先ず、図1(a),(b)のように、半導体
基板1の全面にCVD法によりシリコン酸化膜からなる
第1の絶縁膜2を形成し、その上でヒューズ領域には約
150nmのタングステンシリサイドからなるヒューズ
3を形成し、その上に第2の絶縁膜4を形成する。ま
た、配線領域ではこの第2絶縁膜4の上にタングステン
CVD法により約500nmのタングステン配線層5を
形成する。このとき、ヒューズ領域では、タングステン
配線層の一部を利用して後工程で形成する開口を包囲す
る領域に、ダミーのタングステン配線層5Xを形成して
おく。
【0012】しかる上で、前記タングステン配線層5の
上面にプラズマCVD法により500nmのプラズマ酸
化膜からなる第3の絶縁膜6を形成する。そして、この
第3の絶縁膜6上には有機シリカ(SOG)膜7を塗布
した後、約400℃、30分のベーク処理を行う。
上面にプラズマCVD法により500nmのプラズマ酸
化膜からなる第3の絶縁膜6を形成する。そして、この
第3の絶縁膜6上には有機シリカ(SOG)膜7を塗布
した後、約400℃、30分のベーク処理を行う。
【0013】次いで、図2(a),(b)のように、前
記タングステン配線層5の上側において前記第3の絶縁
膜6の一部が露呈されるまで前記SOG膜7をエッチン
グバックする。これにより配線領域では前記タングステ
ン配線層5の間にのみSOG膜7が残され、配線層5の
間の段差が緩和される。また、ヒューズ領域にはエッチ
ングされないSOG膜7が薄く残されている。
記タングステン配線層5の上側において前記第3の絶縁
膜6の一部が露呈されるまで前記SOG膜7をエッチン
グバックする。これにより配線領域では前記タングステ
ン配線層5の間にのみSOG膜7が残され、配線層5の
間の段差が緩和される。また、ヒューズ領域にはエッチ
ングされないSOG膜7が薄く残されている。
【0014】しかる上で、図3(a),(b)のよう
に、全面にプラズマCVD法により約400nmのプラ
ズマ酸化膜からなる第4の絶縁膜8を形成する。そし
て、配線領域でタングステン配線層5の上にコンタクト
孔を形成し、その後、タングステン配線層5に接続され
るようにスパッタ法により700nmのAlSiCuと
50nmのTiNを形成し、積層配線層9を形成する。
次に、全面に約1000nmのカバー膜10を形成す
る。
に、全面にプラズマCVD法により約400nmのプラ
ズマ酸化膜からなる第4の絶縁膜8を形成する。そし
て、配線領域でタングステン配線層5の上にコンタクト
孔を形成し、その後、タングステン配線層5に接続され
るようにスパッタ法により700nmのAlSiCuと
50nmのTiNを形成し、積層配線層9を形成する。
次に、全面に約1000nmのカバー膜10を形成す
る。
【0015】次いで、図4(a)のように、ヒューズ領
域においては、ヒューズ3上の一部に対して前記カバー
膜10、第4,第3の各絶縁膜8,6を選択エッチング
して開口11を設け、かつ第2の絶縁膜4もヒューズ3
上の膜厚が300〜400nmとなるように低減させて
いる。この開口11を形成することで、ヒューズ3を切
断する場合には、この開口11を通してヒューズ3にレ
ーザ光を投射して溶断することが容易となる。この開口
11は、図4(b)に平面構成を示すように、前記ダミ
ーのタングステン配線層5Xで囲まれた区画内に形成さ
れる。
域においては、ヒューズ3上の一部に対して前記カバー
膜10、第4,第3の各絶縁膜8,6を選択エッチング
して開口11を設け、かつ第2の絶縁膜4もヒューズ3
上の膜厚が300〜400nmとなるように低減させて
いる。この開口11を形成することで、ヒューズ3を切
断する場合には、この開口11を通してヒューズ3にレ
ーザ光を投射して溶断することが容易となる。この開口
11は、図4(b)に平面構成を示すように、前記ダミ
ーのタングステン配線層5Xで囲まれた区画内に形成さ
れる。
【0016】したがって、このように構成された半導体
装置では、開口11にSOG膜7の端部が露呈されてい
るため、プラスチックパッケージ封止したときに水分が
開口11にまで進入され、SOG膜7が水分を吸収し、
半導体装置の内部にまで水分が進入されようとする。し
かしながら、開口11を囲むようにダミーのタングステ
ン配線層5Xが形成されており、このダミータングステ
ン配線層5XによってSOG膜7は内部回路とは分断さ
れた状態とされているため、水分はダミーのタングステ
ン配線層5Xによって遮断され、内部回路にまで進入す
ることが防止される。これにより、内部回路での電気的
な短絡や信頼性の劣化が防止される。
装置では、開口11にSOG膜7の端部が露呈されてい
るため、プラスチックパッケージ封止したときに水分が
開口11にまで進入され、SOG膜7が水分を吸収し、
半導体装置の内部にまで水分が進入されようとする。し
かしながら、開口11を囲むようにダミーのタングステ
ン配線層5Xが形成されており、このダミータングステ
ン配線層5XによってSOG膜7は内部回路とは分断さ
れた状態とされているため、水分はダミーのタングステ
ン配線層5Xによって遮断され、内部回路にまで進入す
ることが防止される。これにより、内部回路での電気的
な短絡や信頼性の劣化が防止される。
【0017】また、この半導体装置では、SOG膜7が
ヒューズ領域に残存されていても、前記したように内部
回路への水分の進入が防止されるため、SOG膜7のエ
ッチングを必要以上に行うことはなく、エッチング時間
を短縮して半導体装置の製造効率を高め、かつSOG膜
による多層配線構造の平坦化が促進できる。因みに、本
発明の半導体装置をプラスチック封止した上で、130
℃、圧力25atm、湿度100%の状態で500時間
の試験を行ったところ、不良の発生は皆無であった。
ヒューズ領域に残存されていても、前記したように内部
回路への水分の進入が防止されるため、SOG膜7のエ
ッチングを必要以上に行うことはなく、エッチング時間
を短縮して半導体装置の製造効率を高め、かつSOG膜
による多層配線構造の平坦化が促進できる。因みに、本
発明の半導体装置をプラスチック封止した上で、130
℃、圧力25atm、湿度100%の状態で500時間
の試験を行ったところ、不良の発生は皆無であった。
【0018】ここで、図5に示すように、ヒューズ領域
に形成するダミーのタングステン配線層は、ヒューズ開
口を2重に囲むタングステン配線層5X1,5X2で構
成してもよい。さらには、スペースに余裕があれば、3
重以上で囲むように形成してもよい。このダミーのタン
グステン配線の数が多ければ、それだけSOG膜を通し
て水分が内部回路にまで進入することを防止する効果が
高められる。
に形成するダミーのタングステン配線層は、ヒューズ開
口を2重に囲むタングステン配線層5X1,5X2で構
成してもよい。さらには、スペースに余裕があれば、3
重以上で囲むように形成してもよい。このダミーのタン
グステン配線の数が多ければ、それだけSOG膜を通し
て水分が内部回路にまで進入することを防止する効果が
高められる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、層間絶縁
膜の一部に塗布絶縁膜が形成されて平坦化を行っている
多層配線構造を有する半導体装置において、塗布絶縁膜
を含む層間絶縁膜の厚さ方向にわたって開設された開口
を有し、かつ塗布絶縁膜と同じ層に開口を平面方向に囲
む配線層が形成されているので、開口内にSOG膜の端
部が露呈され、この端部から水分がSOG膜に吸収され
て内部回路にまで進入されようとした場合でも、配線層
によってSOG膜が分断されているため、水分が内部回
路にまで進入されることはなく、半導体装置の特性劣化
や信頼性の低下が防止される。また、開口を設けた領域
においてSOG膜を完全にエッチングする必要がないた
め、SOG膜による多層配線構造の平坦化効果が高めら
れる。
膜の一部に塗布絶縁膜が形成されて平坦化を行っている
多層配線構造を有する半導体装置において、塗布絶縁膜
を含む層間絶縁膜の厚さ方向にわたって開設された開口
を有し、かつ塗布絶縁膜と同じ層に開口を平面方向に囲
む配線層が形成されているので、開口内にSOG膜の端
部が露呈され、この端部から水分がSOG膜に吸収され
て内部回路にまで進入されようとした場合でも、配線層
によってSOG膜が分断されているため、水分が内部回
路にまで進入されることはなく、半導体装置の特性劣化
や信頼性の低下が防止される。また、開口を設けた領域
においてSOG膜を完全にエッチングする必要がないた
め、SOG膜による多層配線構造の平坦化効果が高めら
れる。
【図1】本発明の実施形態の製造方法を工程順に示す断
面図のその1である。
面図のその1である。
【図2】本発明の実施形態の製造方法を工程順に示す断
面図のその2である。
面図のその2である。
【図3】本発明の実施形態の製造方法を工程順に示す断
面図のその3である。
面図のその3である。
【図4】本発明の実施形態の製造方法を工程順に示す断
面図と平面図である。
面図と平面図である。
【図5】本発明の他の実施形態における平面図である。
【図6】従来の半導体装置の製造方法の一例を工程順に
示す断面図である。
示す断面図である。
【図7】図6の製造方法における問題点を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
1 半導体基板 2 第1の絶縁膜 3 ヒューズ 4 第2の絶縁膜 5 タングステン配線層 5X ダミーのタングステン配線層 6 第3の絶縁膜 7 SOG膜 8 第4の絶縁膜 9 積層配線層 10 カバー膜 11 開口
Claims (5)
- 【請求項1】 上下層の配線層を絶縁する層間絶縁膜の
一部が塗布絶縁膜が形成されて平坦化を行っている多層
配線構造を有する半導体装置において、前記塗布絶縁膜
を含む前記層間絶縁膜の厚さ方向にわたって開設された
開口を有し、かつ前記塗布絶縁膜と同じ層に前記開口を
平面方向に囲む配線層が形成されていることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項2】 開口を囲む配線層は、ダミーの配線層で
ある請求項1の半導体装置。 - 【請求項3】 層間絶縁膜の下層には冗長回路のヒュー
ズが形成されており、開口はこのヒューズ形成領域に開
設されてなる請求項1または2の半導体装置。 - 【請求項4】 半導体基板に第1の絶縁膜及び第2の絶
縁膜を形成する工程と、この第2の絶縁膜上に配線層を
形成し、かつこの配線層の一部により所要の領域に囲い
状のダミーの配線層を形成する工程と、全面に第3の絶
縁膜を形成した後、塗布絶縁膜を塗布し、かつこれをエ
ッチングバックして前記配線層の直上の塗布絶縁膜を除
去する工程と、全面に第4の絶縁膜及びカバー膜を形成
する工程と、前記ダミーの配線層で囲まれた領域に前記
カバー膜の表面から前記塗布絶縁膜を含む所要の厚さ範
囲にわたって開口を開設する工程とを含むことを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 第1の絶縁膜上の所要の領域に冗長回路
のヒューズを形成し、その上に第2の絶縁膜を形成し、
かつ前記ダミーの配線層は前記ヒューズの一部を囲むよ
うに形成され、前記開口は前記ヒューズ上における第2
の絶縁膜が所要の厚さに残される厚さまで開設される請
求項4の半導体装置の製造方法。
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