JPH0936236A - アンチヒューズ素子およびその製造方法 - Google Patents
アンチヒューズ素子およびその製造方法Info
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- JPH0936236A JPH0936236A JP18006095A JP18006095A JPH0936236A JP H0936236 A JPH0936236 A JP H0936236A JP 18006095 A JP18006095 A JP 18006095A JP 18006095 A JP18006095 A JP 18006095A JP H0936236 A JPH0936236 A JP H0936236A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧のばらつき
を抑制し、良好なプログラミング特性および高信頼性を
実現する。 【解決手段】 アンチヒューズ層２５，２６は、シリコ
ンナイトライド膜２５の上にアモルファスシリコン膜２
６を積層したものである。アンチヒューズ層２５，２６
は、アンチヒューズ下部電極２４とアンチヒューズ上部
電極２９の間にあり、上部全面でアンチヒューズ上部電
極２９を介して上部金属配線層３０と、下部全面でアン
チヒューズ下部電極２４と接しており、下部金属配線層
２３と上部金属配線層３０を絶縁している。下部金属配
線層２３および上部金属配線層３０は、アンチヒューズ
が形成されている部位であるヒューズ接続口２８以外の
領域では層間絶縁膜２７により絶縁されている。
を抑制し、良好なプログラミング特性および高信頼性を
実現する。 【解決手段】 アンチヒューズ層２５，２６は、シリコ
ンナイトライド膜２５の上にアモルファスシリコン膜２
６を積層したものである。アンチヒューズ層２５，２６
は、アンチヒューズ下部電極２４とアンチヒューズ上部
電極２９の間にあり、上部全面でアンチヒューズ上部電
極２９を介して上部金属配線層３０と、下部全面でアン
チヒューズ下部電極２４と接しており、下部金属配線層
２３と上部金属配線層３０を絶縁している。下部金属配
線層２３および上部金属配線層３０は、アンチヒューズ
が形成されている部位であるヒューズ接続口２８以外の
領域では層間絶縁膜２７により絶縁されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路に
用いるアンチヒューズ素子およびアンチヒューズ素子の
製造方法に関するものである。
用いるアンチヒューズ素子およびアンチヒューズ素子の
製造方法に関するものである。
【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（Field-Programmable Gate Array)の主
たるプログラミング方式はメモリー方式とアンチヒュー
ズ方式の２種類あり、ＦＰＧＡの高速化、高集積化の観
点からアンチヒューズ方式が有望視されている。さら
に、ＦＰＧＡの高速化、高集積化のためアンチヒューズ
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。
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（Field-Programmable Gate Array)の主
たるプログラミング方式はメモリー方式とアンチヒュー
ズ方式の２種類あり、ＦＰＧＡの高速化、高集積化の観
点からアンチヒューズ方式が有望視されている。さら
に、ＦＰＧＡの高速化、高集積化のためアンチヒューズ
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。
【０００３】以下図面を参照しながら、従来のアンチヒ
ューズ素子の一例について説明する。図６１は従来のア
ンチヒューズ素子を示した断面図である。図６１におい
て、１はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、３はアル
ミニウム合金膜からなる下部金属配線層である。４は絶
縁膜からなるアンチヒューズ層である。５はアルミニウ
ム合金膜からなる上部金属配線層である。６は下部金属
配線層３と上部金属配線層５を電気的に絶縁する層間絶
縁膜である。
ューズ素子の一例について説明する。図６１は従来のア
ンチヒューズ素子を示した断面図である。図６１におい
て、１はシリコン基板、２はシリコン酸化膜、３はアル
ミニウム合金膜からなる下部金属配線層である。４は絶
縁膜からなるアンチヒューズ層である。５はアルミニウ
ム合金膜からなる上部金属配線層である。６は下部金属
配線層３と上部金属配線層５を電気的に絶縁する層間絶
縁膜である。
【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、アンチヒューズ層４を介して、下部金
属配線層３と上部金属配線層５の間を絶縁しており、下
部金属配線層３と上部金属配線層５の間は開放してい
る。
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、アンチヒューズ層４を介して、下部金
属配線層３と上部金属配線層５の間を絶縁しており、下
部金属配線層３と上部金属配線層５の間は開放してい
る。
【０００５】ここで、アンチヒューズ層４により電気的
に絶縁されている下部金属配線層３と上部金属配線層５
からなる回路を形成する場合、まず、下部金属配線層３
と上部金属配線層５に電気的なプログラミング信号を図
示しない外部より供給する。上記外部より供給されたプ
ログラミング信号により、アンチヒューズ層４を介して
下部金属配線層３と上部金属配線層５の間に電圧が印加
される。下部金属配線層３と上部金属配線層５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、下部金属配線層３と上部金属配線層５間
が低抵抗状態となり、下部金属配線層３と上部金属配線
層５からなる新たな回路が形成される。
に絶縁されている下部金属配線層３と上部金属配線層５
からなる回路を形成する場合、まず、下部金属配線層３
と上部金属配線層５に電気的なプログラミング信号を図
示しない外部より供給する。上記外部より供給されたプ
ログラミング信号により、アンチヒューズ層４を介して
下部金属配線層３と上部金属配線層５の間に電圧が印加
される。下部金属配線層３と上部金属配線層５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、下部金属配線層３と上部金属配線層５間
が低抵抗状態となり、下部金属配線層３と上部金属配線
層５からなる新たな回路が形成される。
【０００６】以下に図６１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６２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。図６２
（ａ）〜（ｆ）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。図６２において、１１はシリ
コン基板、１２はシリコン酸化膜、１３はアルミニウム
合金膜からなる下部金属配線層、１４は下部金属配線層
１２と上部金属配線層１７を電気的に絶縁する層間絶縁
膜、１５はアンチヒューズ形成コンタクト、１６は絶縁
体からなるアンチヒューズ層、１７はアルミニウム合金
膜からなる上部金属配線層である。
ズ素子の製造方法を説明する。図６２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。図６２
（ａ）〜（ｆ）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。図６２において、１１はシリ
コン基板、１２はシリコン酸化膜、１３はアルミニウム
合金膜からなる下部金属配線層、１４は下部金属配線層
１２と上部金属配線層１７を電気的に絶縁する層間絶縁
膜、１５はアンチヒューズ形成コンタクト、１６は絶縁
体からなるアンチヒューズ層、１７はアルミニウム合金
膜からなる上部金属配線層である。
【０００７】まず、シリコン基板１１上にＣＶＤ法によ
りシリコン酸化膜１２を形成した上にアルミニウム合金
膜をスパッタリング法により堆積する。つぎに、堆積さ
れた上記アルミニウム合金膜をマスキングしかつエッチ
ングして、アルミニウム合金膜からなる下部金属配線層
１３を形成する（図６２（ａ））。つぎに、下部金属配
線層１３上に層間絶縁膜１４を堆積し、かつ下部金属配
線層１３上の平坦化を行う（図６２（ｂ））。その後、
層間絶縁膜１４をマスキングしかつエッチングして、所
定のアンチヒューズ形成コンタクト１５の箇所のみ、下
部金属配線層１３を露出させる（図６２（ｃ））。
りシリコン酸化膜１２を形成した上にアルミニウム合金
膜をスパッタリング法により堆積する。つぎに、堆積さ
れた上記アルミニウム合金膜をマスキングしかつエッチ
ングして、アルミニウム合金膜からなる下部金属配線層
１３を形成する（図６２（ａ））。つぎに、下部金属配
線層１３上に層間絶縁膜１４を堆積し、かつ下部金属配
線層１３上の平坦化を行う（図６２（ｂ））。その後、
層間絶縁膜１４をマスキングしかつエッチングして、所
定のアンチヒューズ形成コンタクト１５の箇所のみ、下
部金属配線層１３を露出させる（図６２（ｃ））。
【０００８】つぎに、露出している下部金属配線層１３
および層間絶縁膜１４上に、ＣＶＤ法を用いて絶縁体１
６ａを堆積する（図６２（ｄ））。つぎに、堆積された
絶縁体１６ａをマスキングしかつエッチングして、アン
チヒューズ形成コンタクト１５およびその近傍以外の範
囲の上記堆積された絶縁体１６ａを除去し、上記堆積さ
れた絶縁体からなるアンチヒューズ層１６を形成する
（図６２（ｅ））。
および層間絶縁膜１４上に、ＣＶＤ法を用いて絶縁体１
６ａを堆積する（図６２（ｄ））。つぎに、堆積された
絶縁体１６ａをマスキングしかつエッチングして、アン
チヒューズ形成コンタクト１５およびその近傍以外の範
囲の上記堆積された絶縁体１６ａを除去し、上記堆積さ
れた絶縁体からなるアンチヒューズ層１６を形成する
（図６２（ｅ））。
【０００９】つぎに、スパッタリング法によりアルミニ
ウム合金膜を堆積する。つぎに、堆積されたアルミニウ
ム合金膜をマスキングしかつエッチングすることによ
り、アンチヒューズ層１６を被覆する上部金属配線層１
７を形成し、アンチヒューズ素子が完成する（図６２
（ｆ））。
ウム合金膜を堆積する。つぎに、堆積されたアルミニウ
ム合金膜をマスキングしかつエッチングすることによ
り、アンチヒューズ層１６を被覆する上部金属配線層１
７を形成し、アンチヒューズ素子が完成する（図６２
（ｆ））。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のア
ンチヒューズ素子では、アンチヒューズ形成コンタクト
１５の深さが、層間絶縁膜１４の膜厚と等しくなる。絶
縁体であるアンチヒューズ層１６はＣＶＤ（気相成長）
法により形成を行う。ＣＶＤ法では反応ガス到達量の少
ない凹部での堆積膜厚は薄くなる。そのため、層間絶縁
膜１４の堆積膜厚が厚いほど、アンチヒューズ形成コン
タクト１５の底部，側壁部においては、その上部に比べ
てアンチヒューズ層１６として用いられている絶縁体の
堆積膜厚が薄くなり、さらに複数のアンチヒューズ素子
を形成する際には、それぞれのアンチヒューズ素子を形
成する部位の底部，側壁部における絶縁体の堆積膜厚の
ばらつきが大きくなる。
ンチヒューズ素子では、アンチヒューズ形成コンタクト
１５の深さが、層間絶縁膜１４の膜厚と等しくなる。絶
縁体であるアンチヒューズ層１６はＣＶＤ（気相成長）
法により形成を行う。ＣＶＤ法では反応ガス到達量の少
ない凹部での堆積膜厚は薄くなる。そのため、層間絶縁
膜１４の堆積膜厚が厚いほど、アンチヒューズ形成コン
タクト１５の底部，側壁部においては、その上部に比べ
てアンチヒューズ層１６として用いられている絶縁体の
堆積膜厚が薄くなり、さらに複数のアンチヒューズ素子
を形成する際には、それぞれのアンチヒューズ素子を形
成する部位の底部，側壁部における絶縁体の堆積膜厚の
ばらつきが大きくなる。
【００１１】ここで、アンチヒューズ層１６が絶縁破壊
を起こす電界は、主としてアンチヒューズ層１６の膜厚
に依存するため、前述の堆積膜厚のばらつきが、そのま
ま、アンチヒューズ層１６の絶縁破壊電圧のばらつきと
なる。ＦＰＧＡのプログラム素子としてアンチヒューズ
素子を用いる際には、前述のアンチヒューズ層１６の絶
縁破壊電圧のばらつきは、プログラミング上および信頼
性上の大きな問題点となる。
を起こす電界は、主としてアンチヒューズ層１６の膜厚
に依存するため、前述の堆積膜厚のばらつきが、そのま
ま、アンチヒューズ層１６の絶縁破壊電圧のばらつきと
なる。ＦＰＧＡのプログラム素子としてアンチヒューズ
素子を用いる際には、前述のアンチヒューズ層１６の絶
縁破壊電圧のばらつきは、プログラミング上および信頼
性上の大きな問題点となる。
【００１２】以上の問題点を解決するには、層間絶縁膜
１４の膜厚を減じればよいが、半導体集積回路において
は、層間絶縁膜１４の膜厚が減少するにしたがって、配
線間の寄生容量が増加するため、層間絶縁膜１４を薄く
することが困難である。また、コンタクト１５の形成前
にアンチヒューズ層１６を下部金属配線層１３の上の全
面に形成すればアンチヒューズ層１６の堆積膜厚のばら
つきの問題は解決できるが、コンタクト１５の形成時に
アンチヒューズ層１６がエッチングされ、結果的に実効
的な堆積膜厚が大きくばらつくという問題があった。
１４の膜厚を減じればよいが、半導体集積回路において
は、層間絶縁膜１４の膜厚が減少するにしたがって、配
線間の寄生容量が増加するため、層間絶縁膜１４を薄く
することが困難である。また、コンタクト１５の形成前
にアンチヒューズ層１６を下部金属配線層１３の上の全
面に形成すればアンチヒューズ層１６の堆積膜厚のばら
つきの問題は解決できるが、コンタクト１５の形成時に
アンチヒューズ層１６がエッチングされ、結果的に実効
的な堆積膜厚が大きくばらつくという問題があった。
【００１３】また、アンチヒューズ素子のプログラム後
の電気特性として、スイッチングレシオ（プログラムし
て導通したヒューズが断線にいたる電流値／プログラム
時の電流値）が大きいことが要求されるが、このスイッ
チングレシオは上部金属配線層１７の膜厚に依存し、ア
ンチヒューズ層１６の形成時の問題と同様に上部金属配
線層１７のアンチヒューズ素子を形成する部位の底部，
側壁部における導電膜の堆積膜厚が薄くなることにより
スイッチングレシオが小さくなるという問題があった。
の電気特性として、スイッチングレシオ（プログラムし
て導通したヒューズが断線にいたる電流値／プログラム
時の電流値）が大きいことが要求されるが、このスイッ
チングレシオは上部金属配線層１７の膜厚に依存し、ア
ンチヒューズ層１６の形成時の問題と同様に上部金属配
線層１７のアンチヒューズ素子を形成する部位の底部，
側壁部における導電膜の堆積膜厚が薄くなることにより
スイッチングレシオが小さくなるという問題があった。
【００１４】この発明の目的は、絶縁破壊電圧のばらつ
きを低減でき、良好なプログラミング特性および高信頼
性を得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。
きを低減でき、良好なプログラミング特性および高信頼
性を得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。
【００１５】
【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、アンチヒューズ下部電極と、このアンチ
ヒューズ下部電極上に形成されてアモルファスシリコン
膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチヒューズ層と、
アンチヒューズ下部電極およびアンチヒューズ層の上に
形成した層間絶縁膜と、アンチヒューズ層上の層間絶縁
膜に設けた開口部と、この開口部を含む層間絶縁膜上に
形成したアンチヒューズ上部電極とを備えている。
ューズ素子は、アンチヒューズ下部電極と、このアンチ
ヒューズ下部電極上に形成されてアモルファスシリコン
膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチヒューズ層と、
アンチヒューズ下部電極およびアンチヒューズ層の上に
形成した層間絶縁膜と、アンチヒューズ層上の層間絶縁
膜に設けた開口部と、この開口部を含む層間絶縁膜上に
形成したアンチヒューズ上部電極とを備えている。
【００１６】請求項２記載のアンチヒューズ素子の製造
方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極を
堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上にアモルフ
ァスシリコン膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチヒ
ューズ層を堆積する工程と、アンチヒューズ層をマスキ
ングしかつエッチングしてパターニングする工程と、下
部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極を同時にマ
スキングしかつエッチングしてパターニングする工程
と、パターニングされたアンチヒューズ層と下部金属配
線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆
積する工程と、層間絶縁膜のアンチヒューズ層上に開口
部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、露出し
たアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆
積する工程とを含む。
方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極を
堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上にアモルフ
ァスシリコン膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチヒ
ューズ層を堆積する工程と、アンチヒューズ層をマスキ
ングしかつエッチングしてパターニングする工程と、下
部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極を同時にマ
スキングしかつエッチングしてパターニングする工程
と、パターニングされたアンチヒューズ層と下部金属配
線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆
積する工程と、層間絶縁膜のアンチヒューズ層上に開口
部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、露出し
たアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆
積する工程とを含む。
【００１７】請求項１記載のアンチヒューズ素子および
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、アンチヒューズ層が従来技術のようにコンタクト底
部にではなくアンチヒューズ下部電極上全面に形成され
るため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部で
アンチヒューズ層の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。このような膜厚ばらつきの抑制によって、アンチ
ヒューズ層の絶縁破壊電圧が安定し、良好なプログラミ
ング特性および高信頼性を得ることができる。
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、アンチヒューズ層が従来技術のようにコンタクト底
部にではなくアンチヒューズ下部電極上全面に形成され
るため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部で
アンチヒューズ層の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。このような膜厚ばらつきの抑制によって、アンチ
ヒューズ層の絶縁破壊電圧が安定し、良好なプログラミ
ング特性および高信頼性を得ることができる。
【００１８】請求項３記載のアンチヒューズ素子は、請
求項１記載のアンチヒューズ素子において、アモルファ
スシリコン膜の膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であ
ることを特徴とする。請求項４記載のアンチヒューズ素
子の製造方法は、請求項２記載のアンチヒューズ素子の
製造方法において、アモルファスシリコン膜の膜厚が５
０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする。
求項１記載のアンチヒューズ素子において、アモルファ
スシリコン膜の膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であ
ることを特徴とする。請求項４記載のアンチヒューズ素
子の製造方法は、請求項２記載のアンチヒューズ素子の
製造方法において、アモルファスシリコン膜の膜厚が５
０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】請求項３記載のアンチヒューズ素子および
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、アンチヒューズ層のばらつきが一層安定し、しかも
リーク電流の非対称性が大きくならない。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記載のア
ンチヒューズ素子の製造方法において、アンチヒューズ
層を形成する工程が、膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以
下であるアモルファスシリコン膜を、大気雰囲気に曝す
ことなく連続して堆積するものである。
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、アンチヒューズ層のばらつきが一層安定し、しかも
リーク電流の非対称性が大きくならない。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記載のア
ンチヒューズ素子の製造方法において、アンチヒューズ
層を形成する工程が、膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以
下であるアモルファスシリコン膜を、大気雰囲気に曝す
ことなく連続して堆積するものである。
【００２０】請求項６記載のアンチヒューズ素子の製造
方法は、請求項２記載のアンチヒューズ素子の製造方法
において、アンチヒューズ層を形成する工程が、水素プ
ラズマ処理し膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である
アモルファスシリコン膜を堆積するものである。請求項
７記載のアンチヒューズ素子の製造方法は、請求項２記
載のアンチヒューズ素子の製造方法において、アンチヒ
ューズ層を形成する工程が、水素プラズマ処理し膜厚が
５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコ
ン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して堆積する
ものである。
方法は、請求項２記載のアンチヒューズ素子の製造方法
において、アンチヒューズ層を形成する工程が、水素プ
ラズマ処理し膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である
アモルファスシリコン膜を堆積するものである。請求項
７記載のアンチヒューズ素子の製造方法は、請求項２記
載のアンチヒューズ素子の製造方法において、アンチヒ
ューズ層を形成する工程が、水素プラズマ処理し膜厚が
５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコ
ン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して堆積する
ものである。
【００２１】請求項５、請求項６および請求項７記載の
アンチヒューズ素子の製造方法によれば、アンチヒュー
ズ層のばらつきが一層安定し、リーク電流の非対称性が
大きくならず、アモルファスシリコン膜が均一に成長す
るため耐圧分布が一層安定する。請求項８記載のアンチ
ヒューズ素子の製造方法は、下部金属配線層上にアンチ
ヒューズ下部電極を堆積する工程と、アンチヒューズ下
部電極上に絶縁膜を堆積した後に水素プラズマ処理を行
い膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファ
スシリコン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して
堆積することによりアンチヒューズ層を形成する工程
と、アンチヒューズ層をマスキングしかつエッチングし
てパターニングする工程と、下部金属配線層およびアン
チヒューズ下部電極を同時にマスキングしかつエッチン
グしてパターニングする工程と、パターニングされたア
ンチヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒューズ下部
電極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、層間絶縁膜
上のアンチヒューズ層上に開口部を設けてアンチヒュー
ズ層を露出する工程と、露出したアンチヒューズ層を酸
化シリコン膜換算で２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さだけ
スパッタエッチングする工程と、スパッタエッチングし
たアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆
積する工程とを含む。
アンチヒューズ素子の製造方法によれば、アンチヒュー
ズ層のばらつきが一層安定し、リーク電流の非対称性が
大きくならず、アモルファスシリコン膜が均一に成長す
るため耐圧分布が一層安定する。請求項８記載のアンチ
ヒューズ素子の製造方法は、下部金属配線層上にアンチ
ヒューズ下部電極を堆積する工程と、アンチヒューズ下
部電極上に絶縁膜を堆積した後に水素プラズマ処理を行
い膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファ
スシリコン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して
堆積することによりアンチヒューズ層を形成する工程
と、アンチヒューズ層をマスキングしかつエッチングし
てパターニングする工程と、下部金属配線層およびアン
チヒューズ下部電極を同時にマスキングしかつエッチン
グしてパターニングする工程と、パターニングされたア
ンチヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒューズ下部
電極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、層間絶縁膜
上のアンチヒューズ層上に開口部を設けてアンチヒュー
ズ層を露出する工程と、露出したアンチヒューズ層を酸
化シリコン膜換算で２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さだけ
スパッタエッチングする工程と、スパッタエッチングし
たアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆
積する工程とを含む。
【００２２】請求項９記載のアンチヒューズ素子の製造
方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極を
堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上に絶縁膜を
堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚が５０ｎｍ以
上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコン膜を大気
に曝すことなく２回以上に分割して堆積することにより
アンチヒューズ層を形成する工程と、アンチヒューズ層
をマスキングしかつエッチングしてパターニングする工
程と、下部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極を
同時にマスキングしかつエッチングしてパターニングす
る工程と、パターニングされたアンチヒューズ層と下部
金属配線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶縁
膜を堆積する工程と、異方性のリアクティブイオンエッ
チングにより層間絶縁膜上のアンチヒューズ層上に開口
部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、Ｃ
Ｆ4 ，Ｏ2 等の混合ガスを用いて露出したアンチヒュー
ズ層を酸化シリコン膜換算で２ｎｍ以上２０ｎｍ以下の
厚さだけプラズマエッチングする工程と、プラズマエッ
チングしたアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部
電極を堆積する工程とを含む。
方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極を
堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上に絶縁膜を
堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚が５０ｎｍ以
上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコン膜を大気
に曝すことなく２回以上に分割して堆積することにより
アンチヒューズ層を形成する工程と、アンチヒューズ層
をマスキングしかつエッチングしてパターニングする工
程と、下部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極を
同時にマスキングしかつエッチングしてパターニングす
る工程と、パターニングされたアンチヒューズ層と下部
金属配線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶縁
膜を堆積する工程と、異方性のリアクティブイオンエッ
チングにより層間絶縁膜上のアンチヒューズ層上に開口
部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、Ｃ
Ｆ4 ，Ｏ2 等の混合ガスを用いて露出したアンチヒュー
ズ層を酸化シリコン膜換算で２ｎｍ以上２０ｎｍ以下の
厚さだけプラズマエッチングする工程と、プラズマエッ
チングしたアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部
電極を堆積する工程とを含む。
【００２３】請求項１０記載のアンチヒューズ素子の製
造方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極
を堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上に絶縁膜
を堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚が５０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコン膜を大
気に曝すことなく２回以上に分割して堆積することによ
りアンチヒューズ層を形成する工程と、アンチヒューズ
層をマスキングしかつエッチングしてパターニングする
工程と、下部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極
を同時にマスキングしかつエッチングしてパターニング
する工程と、パターニングされたアンチヒューズ層と下
部金属配線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶
縁膜を堆積する工程と、異方性のリアクティブイオンエ
ッチングにより層間絶縁膜上のアンチヒューズ層上に開
口部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、緩衝
弗酸水溶液を用いて露出したアンチヒューズ層を酸化シ
リコン膜換算で２ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚さだけウエ
ットエッチングする工程と、ウエットエッチングしたア
ンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆積す
る工程とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。
造方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極
を堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上に絶縁膜
を堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚が５０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコン膜を大
気に曝すことなく２回以上に分割して堆積することによ
りアンチヒューズ層を形成する工程と、アンチヒューズ
層をマスキングしかつエッチングしてパターニングする
工程と、下部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極
を同時にマスキングしかつエッチングしてパターニング
する工程と、パターニングされたアンチヒューズ層と下
部金属配線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶
縁膜を堆積する工程と、異方性のリアクティブイオンエ
ッチングにより層間絶縁膜上のアンチヒューズ層上に開
口部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、緩衝
弗酸水溶液を用いて露出したアンチヒューズ層を酸化シ
リコン膜換算で２ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚さだけウエ
ットエッチングする工程と、ウエットエッチングしたア
ンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆積す
る工程とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。
【００２４】請求項８、請求項９および請求項１０記載
のアンチヒューズ素子の製造方法によれば、アンチヒュ
ーズ層のばらつきが一層安定し、リーク電流の非対称性
が大きくならず、アモルファスシリコン膜が均一に成長
するため耐圧分布が一層安定する。また、開口部を設け
てアンチヒューズ素子を露出する際にダメージにより形
成される酸化シリコン膜を除去するため、耐圧分布特性
が一層良好となる。
のアンチヒューズ素子の製造方法によれば、アンチヒュ
ーズ層のばらつきが一層安定し、リーク電流の非対称性
が大きくならず、アモルファスシリコン膜が均一に成長
するため耐圧分布が一層安定する。また、開口部を設け
てアンチヒューズ素子を露出する際にダメージにより形
成される酸化シリコン膜を除去するため、耐圧分布特性
が一層良好となる。
【００２５】請求項１１記載のアンチヒューズ素子は、
アンチヒューズ下部電極と、このアンチヒューズ下部電
極上に形成されてアモルファスシリコン膜を最上層とす
る絶縁膜からなるアンチヒューズ層と、アンチヒューズ
下部電極およびアンチヒューズ層の上に形成した層間絶
縁膜と、アンチヒューズ層上の層間絶縁膜に設けた開口
部と、この開口部を含む層間絶縁膜上に開口部直上の膜
厚が２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下となるように形成し
たＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極とを備えて
いる。
アンチヒューズ下部電極と、このアンチヒューズ下部電
極上に形成されてアモルファスシリコン膜を最上層とす
る絶縁膜からなるアンチヒューズ層と、アンチヒューズ
下部電極およびアンチヒューズ層の上に形成した層間絶
縁膜と、アンチヒューズ層上の層間絶縁膜に設けた開口
部と、この開口部を含む層間絶縁膜上に開口部直上の膜
厚が２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下となるように形成し
たＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極とを備えて
いる。
【００２６】請求項１２記載のアンチヒューズ素子の製
造方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極
を堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上にアモル
ファスシリコン膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチ
ヒューズ層を堆積する工程と、アンチヒューズ層をマス
キングしかつエッチングしてパターニングする工程と、
下部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極を同時に
マスキングしかつエッチングしてパターニングする工程
と、パターニングされたアンチヒューズ層と下部金属配
線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆
積する工程と、層間絶縁膜のアンチヒューズ層上に開口
部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、露出し
たアンチヒューズ層の上にＴｉＮ膜からなるアンチヒュ
ーズ上部電極を開口部直上の膜厚が２００ｎｍ以上４０
０ｎｍ以下となるように堆積する工程とを含む。
造方法は、下部金属配線層上にアンチヒューズ下部電極
を堆積する工程と、アンチヒューズ下部電極上にアモル
ファスシリコン膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチ
ヒューズ層を堆積する工程と、アンチヒューズ層をマス
キングしかつエッチングしてパターニングする工程と、
下部金属配線層およびアンチヒューズ下部電極を同時に
マスキングしかつエッチングしてパターニングする工程
と、パターニングされたアンチヒューズ層と下部金属配
線層とアンチヒューズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆
積する工程と、層間絶縁膜のアンチヒューズ層上に開口
部を設けてアンチヒューズ層を露出する工程と、露出し
たアンチヒューズ層の上にＴｉＮ膜からなるアンチヒュ
ーズ上部電極を開口部直上の膜厚が２００ｎｍ以上４０
０ｎｍ以下となるように堆積する工程とを含む。
【００２７】請求項１１記載のアンチヒューズ素子およ
び請求項１２記載のアンチヒューズ素子の製造方法によ
れば、アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を得ることがで
き、スイッチングレシオも大きくなる。請求項１３記載
のアンチヒューズ素子の製造方法は、請求項１２記載の
アンチヒューズ素子の製造方法において、ＴｉＮ膜から
なるアンチヒューズ上部電極を堆積する工程に、コリメ
ーションスパッタ法を用いる。
び請求項１２記載のアンチヒューズ素子の製造方法によ
れば、アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を得ることがで
き、スイッチングレシオも大きくなる。請求項１３記載
のアンチヒューズ素子の製造方法は、請求項１２記載の
アンチヒューズ素子の製造方法において、ＴｉＮ膜から
なるアンチヒューズ上部電極を堆積する工程に、コリメ
ーションスパッタ法を用いる。
【００２８】請求項１４記載のアンチヒューズ素子の製
造方法は、請求項１２記載のアンチヒューズ素子の製造
方法において、ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電
極を堆積する工程に、ＣＶＤ法を用いる。請求項１３お
よび請求項１４記載のアンチヒューズ素子の製造方法に
よれば、アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧が安定し、良
好なプログラミング特性および高信頼性を得ることがで
き、スイッチングレシオも大きくなる。また、開口部お
よび平坦部のＴｉＮ膜の膜厚比が改善されるためアンチ
ヒューズ上部電極およびその上に形成する金属配線層の
加工が容易となる。
造方法は、請求項１２記載のアンチヒューズ素子の製造
方法において、ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電
極を堆積する工程に、ＣＶＤ法を用いる。請求項１３お
よび請求項１４記載のアンチヒューズ素子の製造方法に
よれば、アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧が安定し、良
好なプログラミング特性および高信頼性を得ることがで
き、スイッチングレシオも大きくなる。また、開口部お
よび平坦部のＴｉＮ膜の膜厚比が改善されるためアンチ
ヒューズ上部電極およびその上に形成する金属配線層の
加工が容易となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態における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の実施の形態に
おけるアンチヒューズ素子の断面構造を示すものであ
る。
態における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の実施の形態に
おけるアンチヒューズ素子の断面構造を示すものであ
る。
【００３０】図１において、２１はシリコン基板であ
る。２２はシリコン酸化膜である。２３はアルミニウム
合金膜からなる下部金属配線層である。２４はＴｉＮ膜
からなるアンチヒューズ下部電極である。２５はシリコ
ンナイトライド膜からなるアンチヒューズ層である。２
６はアモルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層
である。２７は下部金属配線層２３と上部金属配線層３
０を電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる
層間絶縁膜である。２８はアンチヒューズ層とアンチヒ
ューズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相
当する）である。２９はＴｉＮ膜からなるアンチヒュー
ズ上部電極である。３０はアルミニウム合金膜からなる
上部金属配線層である。
る。２２はシリコン酸化膜である。２３はアルミニウム
合金膜からなる下部金属配線層である。２４はＴｉＮ膜
からなるアンチヒューズ下部電極である。２５はシリコ
ンナイトライド膜からなるアンチヒューズ層である。２
６はアモルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層
である。２７は下部金属配線層２３と上部金属配線層３
０を電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる
層間絶縁膜である。２８はアンチヒューズ層とアンチヒ
ューズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相
当する）である。２９はＴｉＮ膜からなるアンチヒュー
ズ上部電極である。３０はアルミニウム合金膜からなる
上部金属配線層である。
【００３１】以下に、この発明の第１の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の構成を説明する。図１におい
て、下部金属配線層２３および上部金属配線層３０は、
半導体集積回路の回路要素である。下部金属配線層２３
および上部金属配線層３０は、アンチヒューズ素子が形
成されている部位であるヒューズ接続口２８および回路
設計上必要とされる接点（図示せず）以外の範囲では層
間絶縁膜２７により絶縁されている。
けるアンチヒューズ素子の構成を説明する。図１におい
て、下部金属配線層２３および上部金属配線層３０は、
半導体集積回路の回路要素である。下部金属配線層２３
および上部金属配線層３０は、アンチヒューズ素子が形
成されている部位であるヒューズ接続口２８および回路
設計上必要とされる接点（図示せず）以外の範囲では層
間絶縁膜２７により絶縁されている。
【００３２】ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下部電極
２４は、下部金属配線層２３の上にあり、その下部全面
で下部金属配線層２３に接している。アンチヒューズ層
２５，２６は、アンチヒューズ下部電極２４とアンチヒ
ューズ上部電極２９の間にあり、上部全面でアンチヒュ
ーズ上部電極２９を介して上部金属配線層３０と、下部
全面でアンチヒューズ下部電極２４と接しており、下部
金属配線層２３と上部金属配線層３０を絶縁している。
２４は、下部金属配線層２３の上にあり、その下部全面
で下部金属配線層２３に接している。アンチヒューズ層
２５，２６は、アンチヒューズ下部電極２４とアンチヒ
ューズ上部電極２９の間にあり、上部全面でアンチヒュ
ーズ上部電極２９を介して上部金属配線層３０と、下部
全面でアンチヒューズ下部電極２４と接しており、下部
金属配線層２３と上部金属配線層３０を絶縁している。
【００３３】このような構成によりアンチヒューズ層２
５，２６は従来技術のようにコンタクト底部にではなく
アンチヒューズ下部電極２４の上全面に形成されている
ため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でア
ンチヒューズ層２５，２６の膜厚がばらつくという問題
が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によっ
て、アンチヒューズ層２５の絶縁破壊電圧が安定し、良
好なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチ
ヒューズ素子を得ることができる。また、アンチヒュー
ズ層２５，２６がない下部金属配線層２３と上部金属配
線層３０の層間絶縁膜２７の膜厚は充分厚いため、この
実施の形態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導
体装置の配線間の寄生容量による計算速度低下は問題に
はならない。
５，２６は従来技術のようにコンタクト底部にではなく
アンチヒューズ下部電極２４の上全面に形成されている
ため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でア
ンチヒューズ層２５，２６の膜厚がばらつくという問題
が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によっ
て、アンチヒューズ層２５の絶縁破壊電圧が安定し、良
好なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチ
ヒューズ素子を得ることができる。また、アンチヒュー
ズ層２５，２６がない下部金属配線層２３と上部金属配
線層３０の層間絶縁膜２７の膜厚は充分厚いため、この
実施の形態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導
体装置の配線間の寄生容量による計算速度低下は問題に
はならない。
【００３４】以下に、この発明の第１の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図２な
いし図６はこの発明の第１の実施の形態の製造工程を示
す工程断面図である。図２ないし図６において、３１は
シリコン基板である。３２はシリコン酸化膜である。３
３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配線層であ
る。３４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下部電極で
ある。３５はシリコンナイトライド膜からなるアンチヒ
ューズ層である。３６はアモルファスシリコン膜からな
るアンチヒューズ層である。３７は下部金属配線層３３
と上部金属配線層４０を電気的に絶縁するための二酸化
シリコン膜からなる層間絶縁膜である。３８はアンチヒ
ューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続するヒューズ
接続口（開口部に相当する）である。３９はＴｉＮ膜か
らなるアンチヒューズ上部電極である。４０はアルミニ
ウム合金膜からなる上部金属配線層である。
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図２な
いし図６はこの発明の第１の実施の形態の製造工程を示
す工程断面図である。図２ないし図６において、３１は
シリコン基板である。３２はシリコン酸化膜である。３
３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配線層であ
る。３４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下部電極で
ある。３５はシリコンナイトライド膜からなるアンチヒ
ューズ層である。３６はアモルファスシリコン膜からな
るアンチヒューズ層である。３７は下部金属配線層３３
と上部金属配線層４０を電気的に絶縁するための二酸化
シリコン膜からなる層間絶縁膜である。３８はアンチヒ
ューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続するヒューズ
接続口（開口部に相当する）である。３９はＴｉＮ膜か
らなるアンチヒューズ上部電極である。４０はアルミニ
ウム合金膜からなる上部金属配線層である。
【００３５】まず、シリコン基板３１の上に常圧ＣＶＤ
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜３２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜３２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜３３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜３４を３００ｎｍ程度堆
積する。つぎに、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4 ガ
スとＮ2 ガスを用い、堆積温度４００℃、堆積圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積条件でシリコンナ
イトライド膜３５を２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、
プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを用
い、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周
波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜３６
を７５ｎｍ程度堆積させる（図２）。
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜３２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜３２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜３３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜３４を３００ｎｍ程度堆
積する。つぎに、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4 ガ
スとＮ2 ガスを用い、堆積温度４００℃、堆積圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積条件でシリコンナ
イトライド膜３５を２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、
プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを用
い、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周
波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜３６
を７５ｎｍ程度堆積させる（図２）。
【００３６】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜３３とＴｉＮ
膜３４の上にシリコンナイトライド膜３５とアモルファ
スシリコン膜３６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜３４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜３３とＴｉＮ膜
３４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜３２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層３３とアンチヒューズ下部電極３４を形成する（図
３）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜３３とＴｉＮ
膜３４の上にシリコンナイトライド膜３５とアモルファ
スシリコン膜３６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜３４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜３３とＴｉＮ膜
３４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜３２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層３３とアンチヒューズ下部電極３４を形成する（図
３）。
【００３７】つぎに、下部金属配線層３３およびアンチ
ヒューズ下部電極３４とアンチヒューズ層３５，３６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜３７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜３７
を平坦化する（図４）。
ヒューズ下部電極３４とアンチヒューズ層３５，３６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜３７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜３７
を平坦化する（図４）。
【００３８】つぎに、層間絶縁膜３７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口３８を形成する（図５）。ヒュー
ズ接続口３８をリアクティブイオンエッチング法により
形成する際には、層間絶縁膜３７の膜厚ばらつきおよび
エッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし１
００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層３６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層３６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口３８を形成する（図５）。ヒュー
ズ接続口３８をリアクティブイオンエッチング法により
形成する際には、層間絶縁膜３７の膜厚ばらつきおよび
エッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし１
００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層３６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層３６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
【００３９】つぎに、スパッタリング法によりＴｉＮ膜
３９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極３９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜４０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
３９とアルミニウム合金膜４０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜３７の上およびアン
チヒューズ層３５，３６の上に、アンチヒューズ上部電
極３９と上部金属配線層４０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図６）。
３９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極３９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜４０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
３９とアルミニウム合金膜４０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜３７の上およびアン
チヒューズ層３５，３６の上に、アンチヒューズ上部電
極３９と上部金属配線層４０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図６）。
【００４０】このような製造方法によりアンチヒューズ
層３５，３６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極３４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層３５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層３５，３６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層３５がない下部金属配線層３３と上部金属配線層４０
の層間絶縁膜３７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
層３５，３６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極３４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層３５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層３５，３６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層３５がない下部金属配線層３３と上部金属配線層４０
の層間絶縁膜３７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
【００４１】図７にアンチヒューズ層３６の膜厚とアン
チヒューズ層３５，３６の耐圧分布の関係を示す。図７
において、横軸はアンチヒューズ耐圧（Ｖ）を示し、縦
軸は各膜厚毎に１００個のアンチヒューズ素子について
測定した場合の個数を示している。アンチヒューズ層３
６の膜厚が５０ｎｍ以上で安定することがわかる。ま
た、データを提示しないが、アンチヒューズ層３６の膜
厚が１００ｎｍを超えると、アンチヒューズ上部電極か
らの電圧印加とアンチヒューズ下部電極からの電圧印加
でリーク電流の非対称性が大きくなる。
チヒューズ層３５，３６の耐圧分布の関係を示す。図７
において、横軸はアンチヒューズ耐圧（Ｖ）を示し、縦
軸は各膜厚毎に１００個のアンチヒューズ素子について
測定した場合の個数を示している。アンチヒューズ層３
６の膜厚が５０ｎｍ以上で安定することがわかる。ま
た、データを提示しないが、アンチヒューズ層３６の膜
厚が１００ｎｍを超えると、アンチヒューズ上部電極か
らの電圧印加とアンチヒューズ下部電極からの電圧印加
でリーク電流の非対称性が大きくなる。
【００４２】したがって、この実施の形態ではアンチヒ
ューズ層３６の膜厚を５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とす
ることでドライエッチングのストッパーとし、良好な耐
圧とリーク電流特性を備えたアンチヒューズ素子が得ら
れることがわかる。以下に、この発明の第２の実施の形
態におけるアンチヒューズ素子の製造方法について、図
面を参照しながら説明する。
ューズ層３６の膜厚を５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とす
ることでドライエッチングのストッパーとし、良好な耐
圧とリーク電流特性を備えたアンチヒューズ素子が得ら
れることがわかる。以下に、この発明の第２の実施の形
態におけるアンチヒューズ素子の製造方法について、図
面を参照しながら説明する。
【００４３】図８ないし図１２はこの発明の第２の実施
の形態の製造工程を示す工程断面図である。図８ないし
図１２において、４１はシリコン基板である。４２はシ
リコン酸化膜である。４３はアルミニウム合金膜からな
る下部金属配線層である。４４はＴｉＮ膜からなるアン
チヒューズ下部電極である。４５はシリコンナイトライ
ド膜からなるアンチヒューズ層である。４６はアモルフ
ァスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。４７
は下部金属配線層４３と上部金属配線層５０を電気的に
絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜で
ある。４８はアンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電
極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当する）であ
る。４９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極で
ある。５０はアルミニウム合金膜からなる上部金属配線
層である。
の形態の製造工程を示す工程断面図である。図８ないし
図１２において、４１はシリコン基板である。４２はシ
リコン酸化膜である。４３はアルミニウム合金膜からな
る下部金属配線層である。４４はＴｉＮ膜からなるアン
チヒューズ下部電極である。４５はシリコンナイトライ
ド膜からなるアンチヒューズ層である。４６はアモルフ
ァスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。４７
は下部金属配線層４３と上部金属配線層５０を電気的に
絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜で
ある。４８はアンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電
極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当する）であ
る。４９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極で
ある。５０はアルミニウム合金膜からなる上部金属配線
層である。
【００４４】まず、シリコン基板４１の上に常圧ＣＶＤ
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜４２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜４２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜４３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜４４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜４５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にした後、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、
プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力
５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモル
ファスシリコン膜４６を７５ｎｍ程度堆積させる（図
８）。
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜４２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜４２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜４３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜４４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜４５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にした後、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、
プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力
５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモル
ファスシリコン膜４６を７５ｎｍ程度堆積させる（図
８）。
【００４５】シリコンナイトライド膜４５とアモルファ
スシリコン膜４６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜４
５とアモルファスシリコン膜４６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。つぎに、公知のフォトリソグラフ
ィにより所定の箇所にレジストパターンを形成し、リア
クティブイオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合
ガスを用いてエッチングして、アルミニウム合金膜４３
とＴｉＮ膜４４の上にシリコンナイトライド膜４５とア
モルファスシリコン膜４６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜４４はほとんどエッチング
されないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜４３とＴ
ｉＮ膜４４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定
の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブイオ
ンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガ
スを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜４２の上に
それぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金
属配線層４３とアンチヒューズ下部電極４４を形成する
（図９）。
スシリコン膜４６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜４
５とアモルファスシリコン膜４６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。つぎに、公知のフォトリソグラフ
ィにより所定の箇所にレジストパターンを形成し、リア
クティブイオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合
ガスを用いてエッチングして、アルミニウム合金膜４３
とＴｉＮ膜４４の上にシリコンナイトライド膜４５とア
モルファスシリコン膜４６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜４４はほとんどエッチング
されないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜４３とＴ
ｉＮ膜４４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定
の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブイオ
ンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガ
スを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜４２の上に
それぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金
属配線層４３とアンチヒューズ下部電極４４を形成する
（図９）。
【００４６】つぎに、下部金属配線層４３およびアンチ
ヒューズ下部電極４４とアンチヒューズ層４５，４６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜４７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜４７
を平坦化する（図１０）。
ヒューズ下部電極４４とアンチヒューズ層４５，４６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜４７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜４７
を平坦化する（図１０）。
【００４７】つぎに、層間絶縁膜４７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口４８を形成する（図１１）。ヒュ
ーズ接続口４８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜４７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層４６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層４６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口４８を形成する（図１１）。ヒュ
ーズ接続口４８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜４７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層４６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層４６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
【００４８】つぎに、スパッタリング法によりＴｉＮ膜
４９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極４９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜５０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
４９とアルミニウム合金膜５０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜４７の上およびアン
チヒューズ層４５，４６の上に、アンチヒューズ上部電
極４９と上部金属配線層５０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図１２）。
４９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極４９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜５０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
４９とアルミニウム合金膜５０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜４７の上およびアン
チヒューズ層４５，４６の上に、アンチヒューズ上部電
極４９と上部金属配線層５０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図１２）。
【００４９】このような製造方法によりアンチヒューズ
層４５，４６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極４４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層４５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層４５，４６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層４５がない下部金属配線層４３と上部金属配線層５０
の層間絶縁膜４７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
層４５，４６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極４４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層４５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層４５，４６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層４５がない下部金属配線層４３と上部金属配線層５０
の層間絶縁膜４７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
【００５０】図１３にアンチヒューズ層４５，４６の耐
圧分布を示す。図１３において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各成長条件毎に１００個のア
ンチヒューズ素子について測定した場合の個数を示して
いる。第１の実施の形態より耐圧分布が安定しているこ
とがわかる。シリコンナイトライド膜４５とアモルファ
スシリコン膜４６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するので、シリコンナイトライド膜４
５とアモルファスシリコン膜４６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。その結果アモルファスシリコン膜
４６がより均一に成長するためであると考えられる。
圧分布を示す。図１３において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各成長条件毎に１００個のア
ンチヒューズ素子について測定した場合の個数を示して
いる。第１の実施の形態より耐圧分布が安定しているこ
とがわかる。シリコンナイトライド膜４５とアモルファ
スシリコン膜４６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するので、シリコンナイトライド膜４
５とアモルファスシリコン膜４６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。その結果アモルファスシリコン膜
４６がより均一に成長するためであると考えられる。
【００５１】したがって、この実施の形態では、シリコ
ンナイトライド膜４５とアモルファスシリコン膜４６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく連続成長
するために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチ
ヒューズ素子が得られることがわかる。以下に、この発
明の第３の実施の形態におけるアンチヒューズ素子の製
造方法を説明する。
ンナイトライド膜４５とアモルファスシリコン膜４６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく連続成長
するために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチ
ヒューズ素子が得られることがわかる。以下に、この発
明の第３の実施の形態におけるアンチヒューズ素子の製
造方法を説明する。
【００５２】図１４ないし図１８は、この発明の第３の
実施の形態の製造工程を示す工程断面図である。図１４
ないし図１８において、５１はシリコン基板である。５
２はシリコン酸化膜である。５３はアルミニウム合金膜
からなる下部金属配線層である。５４はＴｉＮ膜からな
るアンチヒューズ下部電極である。５５はシリコンナイ
トライド膜からなるアンチヒューズ層である。５６はア
モルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層であ
る。５７は下部金属配線層５３と上部金属配線層６０を
電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間
絶縁膜である。５８はアンチヒューズ層とアンチヒュー
ズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当す
る）である。５９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上
部電極である。６０はアルミニウム合金膜からなる上部
金属配線層である。
実施の形態の製造工程を示す工程断面図である。図１４
ないし図１８において、５１はシリコン基板である。５
２はシリコン酸化膜である。５３はアルミニウム合金膜
からなる下部金属配線層である。５４はＴｉＮ膜からな
るアンチヒューズ下部電極である。５５はシリコンナイ
トライド膜からなるアンチヒューズ層である。５６はア
モルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層であ
る。５７は下部金属配線層５３と上部金属配線層６０を
電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間
絶縁膜である。５８はアンチヒューズ層とアンチヒュー
ズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当す
る）である。５９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上
部電極である。６０はアルミニウム合金膜からなる上部
金属配線層である。
【００５３】まず、シリコン基板５１の上に常圧ＣＶＤ
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜５２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜５２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜５３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜５４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜５５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜５５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜５６を７５ｎｍ程度
堆積させる。（図１４）。
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜５２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜５２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜５３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜５４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜５５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜５５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜５６を７５ｎｍ程度
堆積させる。（図１４）。
【００５４】シリコンナイトライド膜５５とアモルファ
スシリコン膜５６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜５
５とアモルファスシリコン膜５６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜５
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜５５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜５６が堆積される。
スシリコン膜５６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜５
５とアモルファスシリコン膜５６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜５
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜５５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜５６が堆積される。
【００５５】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜５３とＴｉＮ
膜５４の上にシリコンナイトライド膜５５とアモルファ
スシリコン膜５６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜５４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜５３とＴｉＮ膜
５４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜５２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層５３とアンチヒューズ下部電極５４を形成する（図１
５）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜５３とＴｉＮ
膜５４の上にシリコンナイトライド膜５５とアモルファ
スシリコン膜５６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜５４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜５３とＴｉＮ膜
５４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜５２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層５３とアンチヒューズ下部電極５４を形成する（図１
５）。
【００５６】つぎに、下部金属配線層５３およびアンチ
ヒューズ下部電極５４とアンチヒューズ層５５，５６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜５７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜５７
を平坦化する（図１６）。
ヒューズ下部電極５４とアンチヒューズ層５５，５６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜５７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜５７
を平坦化する（図１６）。
【００５７】つぎに、層間絶縁膜５７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口５８を形成する（図１７）。ヒュ
ーズ接続口５８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜５７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層５６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層５６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口５８を形成する（図１７）。ヒュ
ーズ接続口５８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜５７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層５６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層５６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
【００５８】つぎに、スパッタリング法によりＴｉＮ膜
５９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極５９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜６０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
５９とアルミニウム合金膜６０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜５７の上およびアン
チヒューズ層５５，５６の上に、アンチヒューズ上部電
極５９と上部金属配線層６０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図１８）。
５９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極５９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜６０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
５９とアルミニウム合金膜６０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜５７の上およびアン
チヒューズ層５５，５６の上に、アンチヒューズ上部電
極５９と上部金属配線層６０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図１８）。
【００５９】このような製造方法によりアンチヒューズ
層５５，５６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極５４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層５５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層５５，５６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層５５がない下部金属配線層５３と上部金属配線層６０
の層間絶縁膜５７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
層５５，５６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極５４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層５５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層５５，５６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層５５がない下部金属配線層５３と上部金属配線層６０
の層間絶縁膜５７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
【００６０】図１９にアンチヒューズ層５５，５６の耐
圧分布を示す。図１９において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各処理条件毎に１００個のア
ンチヒューズ素子について測定した場合の個数を示して
いる。第２の実施の形態より耐圧分布が安定しているこ
とがわかる。シリコンナイトライド膜５５とアモルファ
スシリコン膜５６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく成長するためにシリコンナイトライド膜５５と
アモルファスシリコン膜５６との界面にはシリコン酸化
膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド膜５５
表面をＨ2 プラズマで処理することによりアモルファス
シリコン膜５６がより均一に成長するためであると考え
られる。
圧分布を示す。図１９において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各処理条件毎に１００個のア
ンチヒューズ素子について測定した場合の個数を示して
いる。第２の実施の形態より耐圧分布が安定しているこ
とがわかる。シリコンナイトライド膜５５とアモルファ
スシリコン膜５６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく成長するためにシリコンナイトライド膜５５と
アモルファスシリコン膜５６との界面にはシリコン酸化
膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド膜５５
表面をＨ2 プラズマで処理することによりアモルファス
シリコン膜５６がより均一に成長するためであると考え
られる。
【００６１】したがって、この実施の形態では、シリコ
ンナイトライド膜５５とアモルファスシリコン膜５６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜５５表面をＨ2 プラ
ズマで処理するために良好な耐圧とリーク電流特性を備
えたアンチヒューズ素子が得られることがわかる。以下
に、この発明の第４の実施の形態におけるアンチヒュー
ズ素子の製造方法を説明する。
ンナイトライド膜５５とアモルファスシリコン膜５６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜５５表面をＨ2 プラ
ズマで処理するために良好な耐圧とリーク電流特性を備
えたアンチヒューズ素子が得られることがわかる。以下
に、この発明の第４の実施の形態におけるアンチヒュー
ズ素子の製造方法を説明する。
【００６２】図２０ないし図２４はこの発明の第４の実
施の形態の製造工程を示す工程断面図である。図２０な
いし図２４において、６１はシリコン基板である。６２
はシリコン酸化膜である。６３はアルミニウム合金膜か
らなる下部金属配線層である。６４はＴｉＮ膜からなる
アンチヒューズ下部電極である。６５はシリコンナイト
ライド膜からなるアンチヒューズ層である。６６はアモ
ルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。
６７は下部金属配線層６３と上部金属配線層７０を電気
的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶縁
膜である。６８はアンチヒューズ層とアンチヒューズ上
部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当する）
である。６９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電
極である。７０はアルミニウム合金膜からなる上部金属
配線層である。
施の形態の製造工程を示す工程断面図である。図２０な
いし図２４において、６１はシリコン基板である。６２
はシリコン酸化膜である。６３はアルミニウム合金膜か
らなる下部金属配線層である。６４はＴｉＮ膜からなる
アンチヒューズ下部電極である。６５はシリコンナイト
ライド膜からなるアンチヒューズ層である。６６はアモ
ルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。
６７は下部金属配線層６３と上部金属配線層７０を電気
的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶縁
膜である。６８はアンチヒューズ層とアンチヒューズ上
部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当する）
である。６９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電
極である。７０はアルミニウム合金膜からなる上部金属
配線層である。
【００６３】まず、シリコン基板６１の上に常圧ＣＶＤ
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜６２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜６２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜６３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜６４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜６５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜６５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜６６を３０ｎｍ程度
堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶ
Ｄ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、
再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズ
マＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０
Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファス
シリコン膜６６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積さ
せる（図２０）。
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜６２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜６２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜６３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜６４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜６５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜６５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜６６を３０ｎｍ程度
堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶ
Ｄ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、
再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズ
マＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０
Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファス
シリコン膜６６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積さ
せる（図２０）。
【００６４】シリコンナイトライド膜６５とアモルファ
スシリコン膜６６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜６
５とアモルファスシリコン膜６６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜６
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜６５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜６６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜６６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜６
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜６６が形成される。
スシリコン膜６６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜６
５とアモルファスシリコン膜６６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜６
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜６５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜６６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜６６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜６
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜６６が形成される。
【００６５】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜６３とＴｉＮ
膜６４の上にシリコンナイトライド膜６５とアモルファ
スシリコン膜６６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜６４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜６３とＴｉＮ膜
６４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜６２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層６３とアンチヒューズ下部電極６４を形成する（図２
１）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜６３とＴｉＮ
膜６４の上にシリコンナイトライド膜６５とアモルファ
スシリコン膜６６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜６４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜６３とＴｉＮ膜
６４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜６２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層６３とアンチヒューズ下部電極６４を形成する（図２
１）。
【００６６】つぎに、下部金属配線層６３およびアンチ
ヒューズ下部電極６４とアンチヒューズ層６５，６６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜６７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜６７
を平坦化する（図２２）。
ヒューズ下部電極６４とアンチヒューズ層６５，６６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜６７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜６７
を平坦化する（図２２）。
【００６７】つぎに、層間絶縁膜６７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口６８を形成する（図２３）。ヒュ
ーズ接続口６８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜６７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層６６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層６６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口６８を形成する（図２３）。ヒュ
ーズ接続口６８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜６７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層６６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層６６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。
【００６８】つぎに、スパッタリング法によりＴｉＮ膜
６９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極６９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜７０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
６９とアルミニウム合金膜７０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜６７の上およびアン
チヒューズ層６５，６６の上に、アンチヒューズ上部電
極６９と上部金属配線層７０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図２４）。
６９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエッチン
グすることによりアンチヒューズ上部電極６９を形成す
る。つぎに、スパッタリング法により、アルミニウム；
９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜７０を
４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜
６９とアルミニウム合金膜７０をマスキングしかつエッ
チングすることにより、層間絶縁膜６７の上およびアン
チヒューズ層６５，６６の上に、アンチヒューズ上部電
極６９と上部金属配線層７０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図２４）。
【００６９】このような製造方法によりアンチヒューズ
層６５，６６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極６４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層６５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層６５，６６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層６５がない下部金属配線層６３と上部金属配線層７０
の層間絶縁膜６７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
層６５，６６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極６４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層６５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層６５，６６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層６５がない下部金属配線層６３と上部金属配線層７０
の層間絶縁膜６７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
【００７０】図２５にアンチヒューズ層６５，６６の耐
圧分布を示す。図２５において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各堆積条件毎に１００個のア
ンチヒューズ素子について測定した場合の個数を示して
いる。第３の実施の形態より耐圧分布が安定しているこ
とがわかる。シリコンナイトライド膜６５とアモルファ
スシリコン膜６６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく成長するためにシリコンナイトライド膜６５と
アモルファスシリコン膜６６との界面にはシリコン酸化
膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド膜６５
表面をＨ2 プラズマで処理することおよび２回に分割し
て堆積することによりアモルファスシリコン膜６６がよ
り均一に成長するためであると考えられる。
圧分布を示す。図２５において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各堆積条件毎に１００個のア
ンチヒューズ素子について測定した場合の個数を示して
いる。第３の実施の形態より耐圧分布が安定しているこ
とがわかる。シリコンナイトライド膜６５とアモルファ
スシリコン膜６６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく成長するためにシリコンナイトライド膜６５と
アモルファスシリコン膜６６との界面にはシリコン酸化
膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド膜６５
表面をＨ2 プラズマで処理することおよび２回に分割し
て堆積することによりアモルファスシリコン膜６６がよ
り均一に成長するためであると考えられる。
【００７１】したがって、この実施の形態では、シリコ
ンナイトライド膜６５とアモルファスシリコン膜６６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜６５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積するため
に良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒューズ
素子が得られることがわかる。
ンナイトライド膜６５とアモルファスシリコン膜６６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜６５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積するため
に良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒューズ
素子が得られることがわかる。
【００７２】以下に、この発明の第５の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図２６
ないし図３０はこの発明の第５の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図２６ないし図３０におい
て、７１はシリコン基板である。７２はシリコン酸化膜
である。７３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配
線層である。７４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下
部電極である。７５はシリコンナイトライド膜からなる
アンチヒューズ層である。７６はアモルファスシリコン
膜からなるアンチヒューズ層である。７７は下部金属配
線層７３と上部金属配線層８０を電気的に絶縁するため
の二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。７８は
アンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続する
ヒューズ接続口（開口部に相当する）である。７９はＴ
ｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極である。８０は
アルミニウム合金膜からなる上部金属配線層である。
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図２６
ないし図３０はこの発明の第５の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図２６ないし図３０におい
て、７１はシリコン基板である。７２はシリコン酸化膜
である。７３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配
線層である。７４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下
部電極である。７５はシリコンナイトライド膜からなる
アンチヒューズ層である。７６はアモルファスシリコン
膜からなるアンチヒューズ層である。７７は下部金属配
線層７３と上部金属配線層８０を電気的に絶縁するため
の二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。７８は
アンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続する
ヒューズ接続口（開口部に相当する）である。７９はＴ
ｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極である。８０は
アルミニウム合金膜からなる上部金属配線層である。
【００７３】まず、シリコン基板７１の上に常圧ＣＶＤ
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜７２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜７２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜７３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜７４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜７５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜７５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜７６を３０ｎｍ程度
堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶ
Ｄ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、
再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズ
マＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０
Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファス
シリコン膜７６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積さ
せる（図２６）。
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜７２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜７２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜７３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜７４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜７５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜７５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜７６を３０ｎｍ程度
堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶ
Ｄ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、
再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズ
マＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０
Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファス
シリコン膜７６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積さ
せる（図２６）。
【００７４】シリコンナイトライド膜７５とアモルファ
スシリコン膜７６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜７
５とアモルファスシリコン膜７６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜７
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜７５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜７６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜７６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜７
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜７６が形成される。
スシリコン膜７６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜７
５とアモルファスシリコン膜７６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜７
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜７５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜７６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜７６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜７
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜７６が形成される。
【００７５】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜７３とＴｉＮ
膜７４の上にシリコンナイトライド膜７５とアモルファ
スシリコン膜７６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜７４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜７３とＴｉＮ膜
７４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜７２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層７３とアンチヒューズ下部電極７４を形成する（図２
７）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜７３とＴｉＮ
膜７４の上にシリコンナイトライド膜７５とアモルファ
スシリコン膜７６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜７４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜７３とＴｉＮ膜
７４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜７２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層７３とアンチヒューズ下部電極７４を形成する（図２
７）。
【００７６】つぎに、下部金属配線層７３およびアンチ
ヒューズ下部電極７４とアンチヒューズ層７５，７６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜７７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜７７
を平坦化する（図２８）。
ヒューズ下部電極７４とアンチヒューズ層７５，７６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜７７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜７７
を平坦化する（図２８）。
【００７７】つぎに、層間絶縁膜７７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口７８を形成する（図２９）。ヒュ
ーズ接続口７８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜７７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層７６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層７６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。ヒューズ接続口７８形成後に、層間絶縁膜７７の
上のレジストを除去するが、この時点ではアンチヒュー
ズ層７６表面にドライエッチング時のダメージおよびレ
ジスト除去処理により数ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形
成される。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口７８を形成する（図２９）。ヒュ
ーズ接続口７８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜７７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層７６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層７６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。ヒューズ接続口７８形成後に、層間絶縁膜７７の
上のレジストを除去するが、この時点ではアンチヒュー
ズ層７６表面にドライエッチング時のダメージおよびレ
ジスト除去処理により数ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形
成される。
【００７８】つぎに、アルゴンスパッタエッチング法に
より、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度層間絶縁膜７７
およびヒューズ接続口７８全面をエッチング除去する。
引き続き大気雰囲気に曝すことなくスパッタリング法に
よりＴｉＮ膜７９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキング
かつエッチングすることによりアンチヒューズ上部電極
７９を形成する。つぎに、スパッタリング法により、ア
ルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム
合金膜８０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積さ
れたＴｉＮ膜７９とアルミニウム合金膜８０をマスキン
グしかつエッチングすることにより、層間絶縁膜７７の
上およびアンチヒューズ層７５，７６の上に、アンチヒ
ューズ上部電極７９と上部金属配線層８０を形成するこ
とによりアンチヒューズ素子が完成する（図３０）。
より、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度層間絶縁膜７７
およびヒューズ接続口７８全面をエッチング除去する。
引き続き大気雰囲気に曝すことなくスパッタリング法に
よりＴｉＮ膜７９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキング
かつエッチングすることによりアンチヒューズ上部電極
７９を形成する。つぎに、スパッタリング法により、ア
ルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム
合金膜８０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積さ
れたＴｉＮ膜７９とアルミニウム合金膜８０をマスキン
グしかつエッチングすることにより、層間絶縁膜７７の
上およびアンチヒューズ層７５，７６の上に、アンチヒ
ューズ上部電極７９と上部金属配線層８０を形成するこ
とによりアンチヒューズ素子が完成する（図３０）。
【００７９】このような製造方法によりアンチヒューズ
層７５，７６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極７４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層７５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層７５，７６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層７５がない下部金属配線層７３と上部金属配線層８０
の層間絶縁膜７７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
層７５，７６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極７４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層７５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層７５，７６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層７５がない下部金属配線層７３と上部金属配線層８０
の層間絶縁膜７７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
【００８０】図３１にアンチヒューズ層７５，７６の耐
圧分布を示す。図３１において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各エッチング条件毎に１００
個のアンチヒューズ素子について測定した場合の個数を
示している。第４の実施の形態より耐圧分布が安定して
いることがわかる。シリコンナイトライド膜７５とアモ
ルファスシリコン膜７６は、同一反応室内で大気雰囲気
に曝すことなく成長するためにシリコンナイトライド膜
７５とアモルファスシリコン膜７６との界面にはシリコ
ン酸化膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド
膜７５表面をＨ 2 プラズマで処理することおよび２回に
分割して堆積することによりアモルファスシリコン膜７
６がより均一に成長するためであると考えられる。ま
た、ヒューズ接続口７８形成のエッチング時のダメージ
により形成される酸化シリコン膜をアルゴンスパッタエ
ッチング法によりエッチング除去している。図３１に示
すようにエッチング量は２ｎｍ以上で耐圧分布改善の効
果があり、１０ｎｍ以上ではシリコンナイトライド膜７
５もしくはアモルファスシリコン膜７６がエッチングさ
れるため耐圧平均値が低下していることがわかる。
圧分布を示す。図３１において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各エッチング条件毎に１００
個のアンチヒューズ素子について測定した場合の個数を
示している。第４の実施の形態より耐圧分布が安定して
いることがわかる。シリコンナイトライド膜７５とアモ
ルファスシリコン膜７６は、同一反応室内で大気雰囲気
に曝すことなく成長するためにシリコンナイトライド膜
７５とアモルファスシリコン膜７６との界面にはシリコ
ン酸化膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド
膜７５表面をＨ 2 プラズマで処理することおよび２回に
分割して堆積することによりアモルファスシリコン膜７
６がより均一に成長するためであると考えられる。ま
た、ヒューズ接続口７８形成のエッチング時のダメージ
により形成される酸化シリコン膜をアルゴンスパッタエ
ッチング法によりエッチング除去している。図３１に示
すようにエッチング量は２ｎｍ以上で耐圧分布改善の効
果があり、１０ｎｍ以上ではシリコンナイトライド膜７
５もしくはアモルファスシリコン膜７６がエッチングさ
れるため耐圧平均値が低下していることがわかる。
【００８１】したがって、この実施の形態では、シリコ
ンナイトライド膜７５とアモルファスシリコン膜７６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜７５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積すること
とアンチヒューズ上部電極７９形成前にアルゴンスパッ
タエッチング法により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程
度エッチングするために良好な耐圧とリーク電流特性を
備えたアンチヒューズ素子が得られることがわかる。
ンナイトライド膜７５とアモルファスシリコン膜７６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜７５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積すること
とアンチヒューズ上部電極７９形成前にアルゴンスパッ
タエッチング法により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程
度エッチングするために良好な耐圧とリーク電流特性を
備えたアンチヒューズ素子が得られることがわかる。
【００８２】以下に、この発明の第６の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図３２
ないし図３６はこの発明の第６の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図３２ないし図３６におい
て、８１はシリコン基板である。８２はシリコン酸化膜
である。８３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配
線層である。８４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下
部電極である。８５はシリコンナイトライド膜からなる
アンチヒューズ層である。８６はアモルファスシリコン
膜からなるアンチヒューズ層である。８７は下部金属配
線層８３と上部金属配線層９０を電気的に絶縁するため
の二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。８８は
アンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続する
ヒューズ接続口（開口部に相当する）である。８９はＴ
ｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極である。９０は
アルミニウム合金膜からなる上部金属配線層である。
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図３２
ないし図３６はこの発明の第６の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図３２ないし図３６におい
て、８１はシリコン基板である。８２はシリコン酸化膜
である。８３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配
線層である。８４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下
部電極である。８５はシリコンナイトライド膜からなる
アンチヒューズ層である。８６はアモルファスシリコン
膜からなるアンチヒューズ層である。８７は下部金属配
線層８３と上部金属配線層９０を電気的に絶縁するため
の二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。８８は
アンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続する
ヒューズ接続口（開口部に相当する）である。８９はＴ
ｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極である。９０は
アルミニウム合金膜からなる上部金属配線層である。
【００８３】まず、シリコン基板８１の上に常圧ＣＶＤ
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜８２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜８２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜８３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜８４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜８５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜８５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜８６を３０ｎｍ程度
堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶ
Ｄ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、
再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズ
マＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０
Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファス
シリコン膜８６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積さ
せる（図３２）。
法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜８２を約７０
０ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つ
ぎに、シリコン酸化膜８２の上にスパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜８３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きス
パッタリング法によりＴｉＮ膜８４を３００ｎｍ程度堆
積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室
に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００
℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積
条件でシリコンナイトライド膜８５を２０ｎｍ程度堆積
させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止
して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下
にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．
０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマに
よるシリコンナイトライド膜８５表面のＨ2 パッシベー
ション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを
反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４
００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの
堆積条件でアモルファスシリコン膜８６を３０ｎｍ程度
堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶ
Ｄ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、
再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズ
マＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０
Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファス
シリコン膜８６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積さ
せる（図３２）。
【００８４】シリコンナイトライド膜８５とアモルファ
スシリコン膜８６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜８
５とアモルファスシリコン膜８６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜８
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜８５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜８６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜８６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜８
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜８６が形成される。
スシリコン膜８６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜８
５とアモルファスシリコン膜８６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜８
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜８５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜８６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜８６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜８
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜８６が形成される。
【００８５】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜８３とＴｉＮ
膜８４の上にシリコンナイトライド膜８５とアモルファ
スシリコン膜８６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜８４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜８３とＴｉＮ膜
８４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜８２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層８３とアンチヒューズ下部電極８４を形成する（図３
３）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜８３とＴｉＮ
膜８４の上にシリコンナイトライド膜８５とアモルファ
スシリコン膜８６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜８４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜８３とＴｉＮ膜
８４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜８２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層８３とアンチヒューズ下部電極８４を形成する（図３
３）。
【００８６】つぎに、下部金属配線層８３およびアンチ
ヒューズ下部電極８４とアンチヒューズ層８５，８６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜８７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜８７
を平坦化する（図３４）。
ヒューズ下部電極８４とアンチヒューズ層８５，８６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜８７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜８７
を平坦化する（図３４）。
【００８７】つぎに、層間絶縁膜８７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口８８を形成する（図３５）。ヒュ
ーズ接続口８８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜８７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層８６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層８６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。ヒューズ接続口８８形成後に、層間絶縁膜８７の
上のレジストを除去するが、この時点でアンチヒューズ
層８６表面にドライエッチング時のダメージおよびレジ
スト除去処理により数ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形成
される。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口８８を形成する（図３５）。ヒュ
ーズ接続口８８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜８７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層８６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層８６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。ヒューズ接続口８８形成後に、層間絶縁膜８７の
上のレジストを除去するが、この時点でアンチヒューズ
層８６表面にドライエッチング時のダメージおよびレジ
スト除去処理により数ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形成
される。
【００８８】つぎに、ＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用いて
プラズマエッチングにより酸化シリコン膜換算で５ｎｍ
程度層間絶縁膜８７およびヒューズ接続口８８全面をエ
ッチング除去する。つぎに、スパッタリング法によりＴ
ｉＮ膜８９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエ
ッチングすることによりアンチヒューズ上部電極８９を
形成する。つぎに、スパッタリング法により、アルミニ
ウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜
９０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴ
ｉＮ膜８９とアルミニウム合金膜９０をマスキングしか
つエッチングすることにより、層間絶縁膜８７の上およ
びアンチヒューズ層８５，８６の上に、アンチヒューズ
上部電極８９と上部金属配線層９０を形成することによ
りアンチヒューズ素子が完成する（図３６）。
プラズマエッチングにより酸化シリコン膜換算で５ｎｍ
程度層間絶縁膜８７およびヒューズ接続口８８全面をエ
ッチング除去する。つぎに、スパッタリング法によりＴ
ｉＮ膜８９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングかつエ
ッチングすることによりアンチヒューズ上部電極８９を
形成する。つぎに、スパッタリング法により、アルミニ
ウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合金膜
９０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積されたＴ
ｉＮ膜８９とアルミニウム合金膜９０をマスキングしか
つエッチングすることにより、層間絶縁膜８７の上およ
びアンチヒューズ層８５，８６の上に、アンチヒューズ
上部電極８９と上部金属配線層９０を形成することによ
りアンチヒューズ素子が完成する（図３６）。
【００８９】このような製造方法によりアンチヒューズ
層８５，８６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極８４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層８５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層８５，８６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層８５がない下部金属配線層８３と上部金属配線層９０
の層間絶縁膜８７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
層８５，８６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極８４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層８５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層８５，８６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層８５がない下部金属配線層８３と上部金属配線層９０
の層間絶縁膜８７の膜厚は充分厚いため、この実施の形
態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置の
配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはならな
い。
【００９０】図３７にアンチヒューズ層８５，８６の耐
圧分布を示す。図３７において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各エッチング条件毎に１００
個のアンチヒューズ素子について測定した場合の個数を
示している。第５の実施の形態より耐圧分布が安定して
いることがわかる。シリコンナイトライド膜８５とアモ
ルファスシリコン膜８６は、同一反応室内で大気雰囲気
に曝すことなく成長するためにシリコンナイトライド膜
８５とアモルファスシリコン膜８６との界面にはシリコ
ン酸化膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド
膜８５表面をＨ 2 プラズマで処理することおよび２回に
分割して堆積することによりアモルファスシリコン膜８
６がより均一に成長するためであると考えられる。ま
た、ヒューズ接続口８８形成のエッチング時のダメージ
により形成される酸化シリコン膜をプラズマエッチング
法によりエッチング除去している。図３７に示すように
エッチング量は２ｎｍ以上で耐圧分布改善の効果があ
り、２０ｎｍ以上ではシリコンナイトライド膜８５もし
くはアモルファスシリコン膜８６がエッチングされるた
め耐圧平均値が低下していることがわかる。
圧分布を示す。図３７において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各エッチング条件毎に１００
個のアンチヒューズ素子について測定した場合の個数を
示している。第５の実施の形態より耐圧分布が安定して
いることがわかる。シリコンナイトライド膜８５とアモ
ルファスシリコン膜８６は、同一反応室内で大気雰囲気
に曝すことなく成長するためにシリコンナイトライド膜
８５とアモルファスシリコン膜８６との界面にはシリコ
ン酸化膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド
膜８５表面をＨ 2 プラズマで処理することおよび２回に
分割して堆積することによりアモルファスシリコン膜８
６がより均一に成長するためであると考えられる。ま
た、ヒューズ接続口８８形成のエッチング時のダメージ
により形成される酸化シリコン膜をプラズマエッチング
法によりエッチング除去している。図３７に示すように
エッチング量は２ｎｍ以上で耐圧分布改善の効果があ
り、２０ｎｍ以上ではシリコンナイトライド膜８５もし
くはアモルファスシリコン膜８６がエッチングされるた
め耐圧平均値が低下していることがわかる。
【００９１】したがって、この実施の形態では、シリコ
ンナイトライド膜８５とアモルファスシリコン膜８６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜８５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積すること
とアンチヒューズ上部電極８９形成前にプラズマエッチ
ング法により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチ
ングするために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたア
ンチヒューズ素子が得られることがわかる。
ンナイトライド膜８５とアモルファスシリコン膜８６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜８５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積すること
とアンチヒューズ上部電極８９形成前にプラズマエッチ
ング法により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチ
ングするために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたア
ンチヒューズ素子が得られることがわかる。
【００９２】以下に、この発明の第７の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図３８
ないし図４２はこの発明の第７の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図３８ないし図４２におい
て、９１はシリコン基板である。９２はシリコン酸化膜
である。９３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配
線層である。９４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下
部電極である。９５はシリコンナイトライド膜からなる
アンチヒューズ層である。９６はアモルファスシリコン
膜からなるアンチヒューズ層である。９７は下部金属配
線層９３と上部金属配線層１００を電気的に絶縁するた
めの二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。９８
はアンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続す
るヒューズ接続口（開口部に相当する）である。９９は
ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極である。１０
０はアルミニウム合金膜からなる上部金属配線層であ
る。まず、シリコン基板９１の上に常圧ＣＶＤ法により
ボロンリンを含むシリコン酸化膜９２を約７００ｎｍ堆
積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つぎに、シ
リコン酸化膜９２の上にスパッタリング法により、アル
ミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合
金膜９３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きスパッタリ
ング法によりＴｉＮ膜９４を３００ｎｍ程度堆積する。
ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室に供給
し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積
圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積条件でシ
リコンナイトライド膜９５を２０ｎｍ程度堆積させる。
つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止して、Ｃ
ＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にする。
つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．０Ｔｏｒ
ｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマによるシリ
コンナイトライド膜９５表面のＨ2 パッシベーション処
理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に
供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、
堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件
でアモルファスシリコン膜９６を３０ｎｍ程度堆積し、
ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶＤ装置の
反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、再度Ｓｉ
Ｈ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ
法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒ
ｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコ
ン膜９６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積させる
（図３８）。
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図３８
ないし図４２はこの発明の第７の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図３８ないし図４２におい
て、９１はシリコン基板である。９２はシリコン酸化膜
である。９３はアルミニウム合金膜からなる下部金属配
線層である。９４はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下
部電極である。９５はシリコンナイトライド膜からなる
アンチヒューズ層である。９６はアモルファスシリコン
膜からなるアンチヒューズ層である。９７は下部金属配
線層９３と上部金属配線層１００を電気的に絶縁するた
めの二酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜である。９８
はアンチヒューズ層とアンチヒューズ上部電極を接続す
るヒューズ接続口（開口部に相当する）である。９９は
ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部電極である。１０
０はアルミニウム合金膜からなる上部金属配線層であ
る。まず、シリコン基板９１の上に常圧ＣＶＤ法により
ボロンリンを含むシリコン酸化膜９２を約７００ｎｍ堆
積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行う。つぎに、シ
リコン酸化膜９２の上にスパッタリング法により、アル
ミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合
金膜９３を４００ｎｍ程度堆積し、引き続きスパッタリ
ング法によりＴｉＮ膜９４を３００ｎｍ程度堆積する。
ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣＶＤ装置の反応室に供給
し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、堆積
圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの堆積条件でシ
リコンナイトライド膜９５を２０ｎｍ程度堆積させる。
つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスの供給を停止して、Ｃ
ＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にする。
つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に供給し、圧力４．０Ｔｏｒ
ｒ、高周波電力５０Ｗの条件でＨ2 プラズマによるシリ
コンナイトライド膜９５表面のＨ2 パッシベーション処
理を行う。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反応室に
供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４００℃、
堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件
でアモルファスシリコン膜９６を３０ｎｍ程度堆積し、
ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスの供給を停止してＣＶＤ装置の
反応室圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にした後、再度Ｓｉ
Ｈ4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ
法により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒ
ｒ、高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコ
ン膜９６を４５ｎｍ程度合計７５ｎｍ程度堆積させる
（図３８）。
【００９３】シリコンナイトライド膜９５とアモルファ
スシリコン膜９６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜９
５とアモルファスシリコン膜９６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜９
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜９５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜９６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜９６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜９
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜９６が形成される。
スシリコン膜９６は、同一反応室内で大気雰囲気に曝す
ことなく連続成長するためにシリコンナイトライド膜９
５とアモルファスシリコン膜９６との界面にはシリコン
酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトライド膜９
５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うため、ＳｉＨ
4 ガスのシリコンナイトライド膜９５表面への吸着サイ
トが均一化するため、従来より均一にアモルファスシリ
コン膜９６が堆積される。また、アモルファスシリコン
膜９６の堆積を大気雰囲気に曝すことなく２回に分割し
て行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルファスシリコン膜９
６表面への吸着サイトが堆積途中で変化するためより均
一にアモルファスシリコン膜９６が形成される。
【００９４】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜９３とＴｉＮ
膜９４の上にシリコンナイトライド膜９５とアモルファ
スシリコン膜９６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜９４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜９３とＴｉＮ膜
９４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜９２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層９３とアンチヒューズ下部電極９４を形成する（図３
９）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜９３とＴｉＮ
膜９４の上にシリコンナイトライド膜９５とアモルファ
スシリコン膜９６からなるアンチヒューズ層を形成す
る。この際、ＴｉＮ膜９４はほとんどエッチングされな
いで残る。つぎに、アルミニウム合金膜９３とＴｉＮ膜
９４を公知のフォトリソグラフ技術を用いて所定の箇所
にレジストパターンを形成し、リアクティブイオンエッ
チング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の混合ガスを用
いてエッチングを行いシリコン酸化膜９２の上にそれぞ
れアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からなる下部金属配線
層９３とアンチヒューズ下部電極９４を形成する（図３
９）。
【００９５】つぎに、下部金属配線層９３およびアンチ
ヒューズ下部電極９４とアンチヒューズ層９５，９６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜９７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜９７
を平坦化する（図４０）。
ヒューズ下部電極９４とアンチヒューズ層９５，９６を
含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ（ＯＣ2
Ｈ5）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコン膜を２
０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜９７を形成し、公知
のレジストエッチバック技術を用いて、層間絶縁膜９７
を平坦化する（図４０）。
【００９６】つぎに、層間絶縁膜９７の上に公知のフォ
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口９８を形成する（図４１）。ヒュ
ーズ接続口９８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜９７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層９６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層９６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。ヒューズ接続口９８形成後に、層間絶縁膜９７の
上のレジストを除去するが、この時点でアンチヒューズ
層９６表面にドライエッチング時のダメージおよびレジ
スト除去処理により数ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形成
される。
トリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターンを
形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨＦ
3 ，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチング
して、ヒューズ接続口９８を形成する（図４１）。ヒュ
ーズ接続口９８をリアクティブイオンエッチング法によ
り形成する際には、層間絶縁膜９７の膜厚ばらつきおよ
びエッチング速度のばらつきを考慮すると５０％ないし
１００％のオーバーエッチングが必要である。したがっ
て、アンチヒューズ層９６はエッチングされることにな
るが、アンチヒューズ層９６はアモルファスシリコン膜
であり、リアクティブイオンエッチングにおいて二酸化
シリコン膜と１０：１以上の選択比を得ることが可能で
あり、エッチングストッパーとなる。一方、シリコンナ
イトライド膜は二酸化シリコン膜と高々２：１程度の選
択比を得ることしかできず、エッチングをストップでき
ない。ヒューズ接続口９８形成後に、層間絶縁膜９７の
上のレジストを除去するが、この時点でアンチヒューズ
層９６表面にドライエッチング時のダメージおよびレジ
スト除去処理により数ｎｍ程度の酸化シリコン膜が形成
される。
【００９７】つぎに、弗化アンモニウムと弗酸の混合水
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜９７およびヒューズ接続口９８
全面をエッチングする。つぎに、スパッタリング法によ
りＴｉＮ膜９９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングか
つエッチングすることによりアンチヒューズ上部電極９
９を形成する。つぎに、スパッタリング法により、アル
ミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合
金膜１００を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積さ
れたＴｉＮ膜９９とアルミニウム合金膜１００をマスキ
ングしかつエッチングすることにより、層間絶縁膜９７
の上およびアンチヒューズ層９５，９６の上に、アンチ
ヒューズ上部電極９９と上部金属配線層１００を形成す
ることによりアンチヒューズ素子が完成する（図４
２）。
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜９７およびヒューズ接続口９８
全面をエッチングする。つぎに、スパッタリング法によ
りＴｉＮ膜９９を３００ｎｍ程度堆積し、マスキングか
つエッチングすることによりアンチヒューズ上部電極９
９を形成する。つぎに、スパッタリング法により、アル
ミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム合
金膜１００を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積さ
れたＴｉＮ膜９９とアルミニウム合金膜１００をマスキ
ングしかつエッチングすることにより、層間絶縁膜９７
の上およびアンチヒューズ層９５，９６の上に、アンチ
ヒューズ上部電極９９と上部金属配線層１００を形成す
ることによりアンチヒューズ素子が完成する（図４
２）。
【００９８】このような製造方法によりアンチヒューズ
層９５，９６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極９４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層９５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層９５，９６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層９５がない下部金属配線層９３と上部金属配線層１０
０の層間絶縁膜９７の膜厚は充分厚いため、この実施の
形態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置
の配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはなら
ない。
層９５，９６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極９４の上全面に形成するた
め、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部でアン
チヒューズ層９５の膜厚がばらつくという問題が発生し
ない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によって、アン
チヒューズ層９５，９６の絶縁破壊電圧が安定し、良好
なプログラミング特性および高信頼性を有するアンチヒ
ューズ素子を得ることができる。また、アンチヒューズ
層９５がない下部金属配線層９３と上部金属配線層１０
０の層間絶縁膜９７の膜厚は充分厚いため、この実施の
形態におけるアンチヒューズ素子を応用した半導体装置
の配線間の寄生容量による計算速度低下は問題にはなら
ない。
【００９９】図４３にアンチヒューズ層９５，９６の耐
圧分布を示す。図４３において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各エッチング条件毎に１００
個のアンチヒューズ素子について測定した場合の個数を
示している。第６の実施の形態より耐圧分布が安定して
いることがわかる。シリコンナイトライド膜９５とアモ
ルファスシリコン膜９６は、同一反応室内で大気雰囲気
に曝すことなく成長するためにシリコンナイトライド膜
９５とアモルファスシリコン膜９６との界面にはシリコ
ン酸化膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド
膜９５表面をＨ 2 プラズマで処理することおよび２回に
分割して堆積することによりアモルファスシリコン膜９
６がより均一に成長するためであると考えられる。ま
た、ヒューズ接続口９８形成のエッチング時のダメージ
により形成される酸化シリコン膜を緩衝弗酸水溶液によ
りエッチング除去している。図４３に示すようにエッチ
ング量は２ｎｍ以上で耐圧分布改善の効果があり、４０
ｎｍ以上ではアモルファスシリコン膜９６のピンホール
より緩衝弗酸水溶液が浸入しシリコンナイトライド膜９
５をエッチングするため耐圧平均値が低下していること
がわかる。
圧分布を示す。図４３において、横軸はアンチヒューズ
耐圧（Ｖ）を示し、縦軸は各エッチング条件毎に１００
個のアンチヒューズ素子について測定した場合の個数を
示している。第６の実施の形態より耐圧分布が安定して
いることがわかる。シリコンナイトライド膜９５とアモ
ルファスシリコン膜９６は、同一反応室内で大気雰囲気
に曝すことなく成長するためにシリコンナイトライド膜
９５とアモルファスシリコン膜９６との界面にはシリコ
ン酸化膜は存在しないことおよびシリコンナイトライド
膜９５表面をＨ 2 プラズマで処理することおよび２回に
分割して堆積することによりアモルファスシリコン膜９
６がより均一に成長するためであると考えられる。ま
た、ヒューズ接続口９８形成のエッチング時のダメージ
により形成される酸化シリコン膜を緩衝弗酸水溶液によ
りエッチング除去している。図４３に示すようにエッチ
ング量は２ｎｍ以上で耐圧分布改善の効果があり、４０
ｎｍ以上ではアモルファスシリコン膜９６のピンホール
より緩衝弗酸水溶液が浸入しシリコンナイトライド膜９
５をエッチングするため耐圧平均値が低下していること
がわかる。
【０１００】したがって、この実施の形態では、シリコ
ンナイトライド膜９５とアモルファスシリコン膜９６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜９５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積すること
とアンチヒューズ上部電極９９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。
ンナイトライド膜９５とアモルファスシリコン膜９６
は、同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長する
ことおよびシリコンナイトライド膜９５表面をＨ2 プラ
ズマで処理することおよび２回に分割して堆積すること
とアンチヒューズ上部電極９９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。
【０１０１】以下に、この発明の第８の実施の形態にお
ける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４４はこの発明の第８の実施の形態におけ
るアンチヒューズ素子の断面構造を示すものである。図
４４において、１０１はシリコン基板である。１０２は
シリコン酸化膜である。１０３はアルミニウム合金膜か
らなる下部金属配線層である。１０４はＴｉＮ膜からな
るアンチヒューズ下部電極である。１０５はシリコンナ
イトライド膜からなるアンチヒューズ層である。１０６
はアモルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層で
ある。１０７は下部金属配線層１０３と上部金属配線層
１１０を電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜から
なる層間絶縁膜である。１０８はアンチヒューズ層とア
ンチヒューズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口
部に相当する）である。１０９はＴｉＮ膜からなるアン
チヒューズ上部電極である。１１０はアルミニウム合金
膜からなる上部金属配線層である。
ける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４４はこの発明の第８の実施の形態におけ
るアンチヒューズ素子の断面構造を示すものである。図
４４において、１０１はシリコン基板である。１０２は
シリコン酸化膜である。１０３はアルミニウム合金膜か
らなる下部金属配線層である。１０４はＴｉＮ膜からな
るアンチヒューズ下部電極である。１０５はシリコンナ
イトライド膜からなるアンチヒューズ層である。１０６
はアモルファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層で
ある。１０７は下部金属配線層１０３と上部金属配線層
１１０を電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜から
なる層間絶縁膜である。１０８はアンチヒューズ層とア
ンチヒューズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口
部に相当する）である。１０９はＴｉＮ膜からなるアン
チヒューズ上部電極である。１１０はアルミニウム合金
膜からなる上部金属配線層である。
【０１０２】以下に、この発明の第８の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の構成を説明する。図４４にお
いて、下部金属配線層１０３および上部金属配線層１１
０は、半導体集積回路の回路要素である。また、下部金
属配線層１０３および上部金属配線層１１０は、アンチ
ヒューズが形成されている部位であるヒューズ接続口１
０８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１０７により絶縁されている。
けるアンチヒューズ素子の構成を説明する。図４４にお
いて、下部金属配線層１０３および上部金属配線層１１
０は、半導体集積回路の回路要素である。また、下部金
属配線層１０３および上部金属配線層１１０は、アンチ
ヒューズが形成されている部位であるヒューズ接続口１
０８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１０７により絶縁されている。
【０１０３】ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ下部電極
１０４は、下部金属配線層１０３の上にあり、その下部
全面で下部金属配線層１０３に接している。アンチヒュ
ーズ層１０５，１０６は、アンチヒューズ下部電極１０
４とアンチヒューズ上部電極１０９の間にあり、上部全
面でアンチヒューズ上部電極１０９を介して上部金属配
線層１１０と、下部全面でアンチヒューズ下部電極１０
４と接しており、下部金属配線層１０３と上部金属配線
層１１０を絶縁している。アンチヒューズ上部電極１０
９はアンチヒューズが形成されている部位であるヒュー
ズ接続口１０８直上の膜厚が約２５０ｎｍとなるように
構成されている。
１０４は、下部金属配線層１０３の上にあり、その下部
全面で下部金属配線層１０３に接している。アンチヒュ
ーズ層１０５，１０６は、アンチヒューズ下部電極１０
４とアンチヒューズ上部電極１０９の間にあり、上部全
面でアンチヒューズ上部電極１０９を介して上部金属配
線層１１０と、下部全面でアンチヒューズ下部電極１０
４と接しており、下部金属配線層１０３と上部金属配線
層１１０を絶縁している。アンチヒューズ上部電極１０
９はアンチヒューズが形成されている部位であるヒュー
ズ接続口１０８直上の膜厚が約２５０ｎｍとなるように
構成されている。
【０１０４】このような構成によりアンチヒューズ層１
０５，１０６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極１０４の上全面に形成され
ているため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁
部でアンチヒューズ層１０５，１０６の膜厚がばらつく
という問題が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの
抑制によって、アンチヒューズ層１０５の絶縁破壊電圧
が安定し、良好なプログラミング特性および高信頼性を
有するアンチヒューズ素子を得ることができる。また、
アンチヒューズ層１０５，１０６がない下部金属配線層
１０３と上部金属配線層１１０の層間絶縁膜１０７の膜
厚は充分厚いため、この実施の形態におけるアンチヒュ
ーズ素子を応用した半導体装置の配線間の寄生容量によ
る計算速度低下は問題にはならない。
０５，１０６は従来技術のようにコンタクト底部にでは
なくアンチヒューズ下部電極１０４の上全面に形成され
ているため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁
部でアンチヒューズ層１０５，１０６の膜厚がばらつく
という問題が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの
抑制によって、アンチヒューズ層１０５の絶縁破壊電圧
が安定し、良好なプログラミング特性および高信頼性を
有するアンチヒューズ素子を得ることができる。また、
アンチヒューズ層１０５，１０６がない下部金属配線層
１０３と上部金属配線層１１０の層間絶縁膜１０７の膜
厚は充分厚いため、この実施の形態におけるアンチヒュ
ーズ素子を応用した半導体装置の配線間の寄生容量によ
る計算速度低下は問題にはならない。
【０１０５】また、アンチヒューズ素子のプログラム後
に要求される電気特性として、スイッチングレシオ（プ
ログラムして導通したヒューズが断線にいたる電流値／
プログラム時の電流値）が大きいことがある。後に図示
するが、アンチヒューズ上部電極１０９であるＴｉＮ膜
の膜厚が厚くなるに従ってスイッチングレシオが大きく
なり、膜厚約２００ｎｍ以上で飽和することがわかって
おり、この実施の形態によりスイッチングレシオ特性も
優れたアンチヒューズ素子を得ることができる。
に要求される電気特性として、スイッチングレシオ（プ
ログラムして導通したヒューズが断線にいたる電流値／
プログラム時の電流値）が大きいことがある。後に図示
するが、アンチヒューズ上部電極１０９であるＴｉＮ膜
の膜厚が厚くなるに従ってスイッチングレシオが大きく
なり、膜厚約２００ｎｍ以上で飽和することがわかって
おり、この実施の形態によりスイッチングレシオ特性も
優れたアンチヒューズ素子を得ることができる。
【０１０６】以下に、この発明の第８の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図４５
ないし図４９はこの発明の第８の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図４５ないし図４９におい
て、１１１はシリコン基板である。１１２はシリコン酸
化膜である。１１３はアルミニウム合金膜からなる下部
金属配線層である。１１４はＴｉＮ膜からなるアンチヒ
ューズ下部電極である。１１５はシリコンナイトライド
膜からなるアンチヒューズ層である。１１６はアモルフ
ァスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。１１
７は下部金属配線層１１３と上部金属配線層１２０を電
気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶
縁膜である。１１８はアンチヒューズ層とアンチヒュー
ズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当す
る）である。１１９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ
上部電極である。１２０はアルミニウム合金膜からなる
上部金属配線層である。
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図４５
ないし図４９はこの発明の第８の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図４５ないし図４９におい
て、１１１はシリコン基板である。１１２はシリコン酸
化膜である。１１３はアルミニウム合金膜からなる下部
金属配線層である。１１４はＴｉＮ膜からなるアンチヒ
ューズ下部電極である。１１５はシリコンナイトライド
膜からなるアンチヒューズ層である。１１６はアモルフ
ァスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。１１
７は下部金属配線層１１３と上部金属配線層１２０を電
気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶
縁膜である。１１８はアンチヒューズ層とアンチヒュー
ズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当す
る）である。１１９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ
上部電極である。１２０はアルミニウム合金膜からなる
上部金属配線層である。
【０１０７】まず、シリコン基板１１１の上に常圧ＣＶ
Ｄ法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜１１２を約
７００ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行
う。つぎに、シリコン酸化膜１１２の上にスパッタリン
グ法により、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成
で、アルミニウム合金膜１１３を４００ｎｍ程度堆積
し、引き続きスパッタリング法によりＴｉＮ膜１１４を
３００ｎｍ程度堆積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣ
ＶＤ装置の反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、
堆積温度４００℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電
力５０Ｗの堆積条件でシリコンナイトライド膜１１５を
２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2
ガスの供給を停止して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．
０１Ｔｏｒｒ以下にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に
供給し、圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件
でＨ2 プラズマによるシリコンナイトライド膜１１５表
面のＨ2パッシベーション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ
4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法
により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、
高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜
１１６を３０ｎｍ程度堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガス
の供給を停止してＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔ
ｏｒｒ以下にした後、再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反
応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４０
０℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆
積条件でアモルファスシリコン膜１１６を４５ｎｍ程度
合計７５ｎｍ程度堆積させる（図４５）。
Ｄ法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜１１２を約
７００ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行
う。つぎに、シリコン酸化膜１１２の上にスパッタリン
グ法により、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成
で、アルミニウム合金膜１１３を４００ｎｍ程度堆積
し、引き続きスパッタリング法によりＴｉＮ膜１１４を
３００ｎｍ程度堆積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣ
ＶＤ装置の反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、
堆積温度４００℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電
力５０Ｗの堆積条件でシリコンナイトライド膜１１５を
２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2
ガスの供給を停止して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．
０１Ｔｏｒｒ以下にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に
供給し、圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件
でＨ2 プラズマによるシリコンナイトライド膜１１５表
面のＨ2パッシベーション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ
4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法
により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、
高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜
１１６を３０ｎｍ程度堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガス
の供給を停止してＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔ
ｏｒｒ以下にした後、再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反
応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４０
０℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆
積条件でアモルファスシリコン膜１１６を４５ｎｍ程度
合計７５ｎｍ程度堆積させる（図４５）。
【０１０８】シリコンナイトライド膜１１５とアモルフ
ァスシリコン膜１１６は、同一反応室内で大気雰囲気に
曝すことなく連続成長するためにシリコンナイトライド
膜１１５とアモルファスシリコン膜１１６との界面には
シリコン酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトラ
イド膜１１５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うた
め、ＳｉＨ4 ガスのシリコンナイトライド膜１１５表面
への吸着サイトが均一化するため、従来より均一にアモ
ルファスシリコン膜１１６が堆積される。また、アモル
ファスシリコン膜１１６の堆積を大気雰囲気に曝すこと
なく２回に分割して行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルフ
ァスシリコン膜１１６表面への吸着サイトが堆積途中で
変化するためより均一にアモルファスシリコン膜１１６
が形成される。
ァスシリコン膜１１６は、同一反応室内で大気雰囲気に
曝すことなく連続成長するためにシリコンナイトライド
膜１１５とアモルファスシリコン膜１１６との界面には
シリコン酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトラ
イド膜１１５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うた
め、ＳｉＨ4 ガスのシリコンナイトライド膜１１５表面
への吸着サイトが均一化するため、従来より均一にアモ
ルファスシリコン膜１１６が堆積される。また、アモル
ファスシリコン膜１１６の堆積を大気雰囲気に曝すこと
なく２回に分割して行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルフ
ァスシリコン膜１１６表面への吸着サイトが堆積途中で
変化するためより均一にアモルファスシリコン膜１１６
が形成される。
【０１０９】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜１１３とＴｉ
Ｎ膜１１４の上にシリコンナイトライド膜１１５とアモ
ルファスシリコン膜１１６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜１１４はほとんどエッチン
グされないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜１１３
とＴｉＮ膜１１４を公知のフォトリソグラフ技術を用い
て所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティ
ブイオンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の
混合ガスを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜１１
２の上にそれぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からな
る下部金属配線層１１３とアンチヒューズ下部電極１１
４を形成する（図４６）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜１１３とＴｉ
Ｎ膜１１４の上にシリコンナイトライド膜１１５とアモ
ルファスシリコン膜１１６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜１１４はほとんどエッチン
グされないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜１１３
とＴｉＮ膜１１４を公知のフォトリソグラフ技術を用い
て所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティ
ブイオンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の
混合ガスを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜１１
２の上にそれぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からな
る下部金属配線層１１３とアンチヒューズ下部電極１１
４を形成する（図４６）。
【０１１０】つぎに、下部金属配線層１１３およびアン
チヒューズ下部電極１１４とアンチヒューズ層１１５，
１１６を含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコ
ン膜を２０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜１１７を形
成し、公知のレジストエッチバック技術を用いて、層間
絶縁膜１１７を平坦化する（図４７）。
チヒューズ下部電極１１４とアンチヒューズ層１１５，
１１６を含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコ
ン膜を２０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜１１７を形
成し、公知のレジストエッチバック技術を用いて、層間
絶縁膜１１７を平坦化する（図４７）。
【０１１１】つぎに、層間絶縁膜１１７の上に公知のフ
ォトリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターン
を形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチン
グして、ヒューズ接続口１１８を形成する（図４８）。
ヒューズ接続口１１８をリアクティブイオンエッチング
法により形成する際には、層間絶縁膜１１７の膜厚ばら
つきおよびエッチング速度のばらつきを考慮すると５０
％ないし１００％のオーバーエッチングが必要である。
したがって、アンチヒューズ層１１６はエッチングされ
ることになるが、アンチヒューズ層１１６はアモルファ
スシリコン膜であり、リアクティブイオンエッチングに
おいて二酸化シリコン膜と１０：１以上の選択比を得る
ことが可能であり、エッチングストッパーとなる。一
方、シリコンナイトライド膜は二酸化シリコン膜と高々
２：１程度の選択比を得ることしかできず、エッチング
をストップできない。ヒューズ接続口１１８形成後に、
層間絶縁膜１１７の上のレジストを除去するが、この時
点でアンチヒューズ層１１６表面にドライエッチング時
のダメージおよびレジスト除去処理により数ｎｍ程度の
酸化シリコン膜が形成される。
ォトリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターン
を形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチン
グして、ヒューズ接続口１１８を形成する（図４８）。
ヒューズ接続口１１８をリアクティブイオンエッチング
法により形成する際には、層間絶縁膜１１７の膜厚ばら
つきおよびエッチング速度のばらつきを考慮すると５０
％ないし１００％のオーバーエッチングが必要である。
したがって、アンチヒューズ層１１６はエッチングされ
ることになるが、アンチヒューズ層１１６はアモルファ
スシリコン膜であり、リアクティブイオンエッチングに
おいて二酸化シリコン膜と１０：１以上の選択比を得る
ことが可能であり、エッチングストッパーとなる。一
方、シリコンナイトライド膜は二酸化シリコン膜と高々
２：１程度の選択比を得ることしかできず、エッチング
をストップできない。ヒューズ接続口１１８形成後に、
層間絶縁膜１１７の上のレジストを除去するが、この時
点でアンチヒューズ層１１６表面にドライエッチング時
のダメージおよびレジスト除去処理により数ｎｍ程度の
酸化シリコン膜が形成される。
【０１１２】つぎに、弗化アンモニウムと弗酸の混合水
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜１１７およびヒューズ接続口１
１８全面をエッチングする。つぎに、スパッタリング法
によりＴｉＮ膜１１９を８００ｎｍ程度堆積し、ヒュー
ズ接続口１１８直上で膜厚が約２５０ｎｍとなるように
する。通常のスパッタリング法では段差被覆率は約３０
％程度であるのでヒューズ接続口１１８直上で膜厚が約
２５０ｎｍとするためには平坦部上に８００ｎｍ程度堆
積する必要がある。このＴｉＮ膜１１９をマスキングか
つエッチングすることによりアンチヒューズ上部電極１
１９を形成する。つぎに、スパッタリング法により、ア
ルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム
合金膜１２０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積
されたＴｉＮ膜１１９とアルミニウム合金膜１２０をマ
スキングしかつエッチングすることにより、層間絶縁膜
１１７の上およびアンチヒューズ層１１５，１１６の上
に、アンチヒューズ上部電極１１９と上部金属配線層１
２０を形成することによりアンチヒューズ素子が完成す
る（図４９）。
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜１１７およびヒューズ接続口１
１８全面をエッチングする。つぎに、スパッタリング法
によりＴｉＮ膜１１９を８００ｎｍ程度堆積し、ヒュー
ズ接続口１１８直上で膜厚が約２５０ｎｍとなるように
する。通常のスパッタリング法では段差被覆率は約３０
％程度であるのでヒューズ接続口１１８直上で膜厚が約
２５０ｎｍとするためには平坦部上に８００ｎｍ程度堆
積する必要がある。このＴｉＮ膜１１９をマスキングか
つエッチングすることによりアンチヒューズ上部電極１
１９を形成する。つぎに、スパッタリング法により、ア
ルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミニウム
合金膜１２０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎに、堆積
されたＴｉＮ膜１１９とアルミニウム合金膜１２０をマ
スキングしかつエッチングすることにより、層間絶縁膜
１１７の上およびアンチヒューズ層１１５，１１６の上
に、アンチヒューズ上部電極１１９と上部金属配線層１
２０を形成することによりアンチヒューズ素子が完成す
る（図４９）。
【０１１３】このような製造方法によりアンチヒューズ
層１１５，１１６は従来技術のようにコンタクト底部に
ではなくアンチヒューズ下部電極１１４の上全面に形成
するため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部
でアンチヒューズ層１１５の膜厚がばらつくという問題
が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によっ
て、アンチヒューズ層１１５，１１６の絶縁破壊電圧が
安定し、良好なプログラミング特性および高信頼性を有
するアンチヒューズ素子を得ることができる。また、ア
ンチヒューズ層１１５がない下部金属配線層１１３と上
部金属配線層１２０の層間絶縁膜１１７の膜厚は充分厚
いため、この実施の形態におけるアンチヒューズ素子を
応用した半導体装置の配線間の寄生容量による計算速度
低下は問題にはならない。
層１１５，１１６は従来技術のようにコンタクト底部に
ではなくアンチヒューズ下部電極１１４の上全面に形成
するため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部
でアンチヒューズ層１１５の膜厚がばらつくという問題
が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によっ
て、アンチヒューズ層１１５，１１６の絶縁破壊電圧が
安定し、良好なプログラミング特性および高信頼性を有
するアンチヒューズ素子を得ることができる。また、ア
ンチヒューズ層１１５がない下部金属配線層１１３と上
部金属配線層１２０の層間絶縁膜１１７の膜厚は充分厚
いため、この実施の形態におけるアンチヒューズ素子を
応用した半導体装置の配線間の寄生容量による計算速度
低下は問題にはならない。
【０１１４】また、この実施の形態では、シリコンナイ
トライド膜１１５とアモルファスシリコン膜１１６は、
同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長すること
およびシリコンナイトライド膜１１５表面をＨ2 プラズ
マで処理することおよび２回に分割して堆積することと
アンチヒューズ上部電極１１９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。また、アンチヒュ
ーズ素子のプログラム後に要求される電気特性として、
スイッチングレシオ（プログラムして導通したヒューズ
が断線にいたる電流値／プログラム時の電流値）が大き
いことがある。
トライド膜１１５とアモルファスシリコン膜１１６は、
同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長すること
およびシリコンナイトライド膜１１５表面をＨ2 プラズ
マで処理することおよび２回に分割して堆積することと
アンチヒューズ上部電極１１９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。また、アンチヒュ
ーズ素子のプログラム後に要求される電気特性として、
スイッチングレシオ（プログラムして導通したヒューズ
が断線にいたる電流値／プログラム時の電流値）が大き
いことがある。
【０１１５】図５０にスイッチングレシオとヒューズ接
続口１１８直上のアンチヒューズ上部電極１１９である
ＴｉＮ膜の関係を示す。アンチヒューズ上部電極１１９
であるＴｉＮ膜の膜厚が厚くなるに従ってスイッチング
レシオが大きくなり、膜厚約２００ｎｍ以上で飽和する
ことがわかる。ただし、通常のスパッタリング法では段
差被覆率は約３０％程度であるのでヒューズ接続口１１
８直上で膜厚が約２５０ｎｍとするためには平坦部上に
８００ｎｍ程度堆積する必要がある。また、ヒューズ接
続口１１８直上のアンチヒューズ上部電極１１９である
ＴｉＮ膜の膜厚が４００ｎｍ以上になれば導通時の抵抗
が高くなることなるため、ヒューズ接続口１１８直上の
アンチヒューズ上部電極１１９であるＴｉＮ膜の膜厚は
２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当である。
続口１１８直上のアンチヒューズ上部電極１１９である
ＴｉＮ膜の関係を示す。アンチヒューズ上部電極１１９
であるＴｉＮ膜の膜厚が厚くなるに従ってスイッチング
レシオが大きくなり、膜厚約２００ｎｍ以上で飽和する
ことがわかる。ただし、通常のスパッタリング法では段
差被覆率は約３０％程度であるのでヒューズ接続口１１
８直上で膜厚が約２５０ｎｍとするためには平坦部上に
８００ｎｍ程度堆積する必要がある。また、ヒューズ接
続口１１８直上のアンチヒューズ上部電極１１９である
ＴｉＮ膜の膜厚が４００ｎｍ以上になれば導通時の抵抗
が高くなることなるため、ヒューズ接続口１１８直上の
アンチヒューズ上部電極１１９であるＴｉＮ膜の膜厚は
２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当である。
【０１１６】以下に、この発明の第９の実施の形態にお
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図５１
ないし図５５はこの発明の第９の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図５１ないし図５５におい
て、１２１はシリコン基板である。１２２はシリコン酸
化膜である。１２３はアルミニウム合金膜からなる下部
金属配線層である。１２４はＴｉＮ膜からなるアンチヒ
ューズ下部電極である。１２５はシリコンナイトライド
膜からなるアンチヒューズ層である。１２６はアモルフ
ァスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。１２
７は下部金属配線層１２３と上部金属配線層１３０を電
気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶
縁膜である。１２８はアンチヒューズ層とアンチヒュー
ズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当す
る）である。１２９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ
上部電極である。１３０はアルミニウム合金膜からなる
上部金属配線層である。
けるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図５１
ないし図５５はこの発明の第９の実施の形態の製造工程
を示す工程断面図である。図５１ないし図５５におい
て、１２１はシリコン基板である。１２２はシリコン酸
化膜である。１２３はアルミニウム合金膜からなる下部
金属配線層である。１２４はＴｉＮ膜からなるアンチヒ
ューズ下部電極である。１２５はシリコンナイトライド
膜からなるアンチヒューズ層である。１２６はアモルフ
ァスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。１２
７は下部金属配線層１２３と上部金属配線層１３０を電
気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間絶
縁膜である。１２８はアンチヒューズ層とアンチヒュー
ズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当す
る）である。１２９はＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ
上部電極である。１３０はアルミニウム合金膜からなる
上部金属配線層である。
【０１１７】まず、シリコン基板１２１の上に常圧ＣＶ
Ｄ法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜１２２を約
７００ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行
う。つぎに、シリコン酸化膜１２２の上にスパッタリン
グ法により、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成
で、アルミニウム合金膜１２３を４００ｎｍ程度堆積
し、引き続きスパッタリング法によりＴｉＮ膜１２４を
３００ｎｍ程度堆積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣ
ＶＤ装置の反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、
堆積温度４００℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電
力５０Ｗの堆積条件でシリコンナイトライド膜１２５を
２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2
ガスの供給を停止して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．
０１Ｔｏｒｒ以下にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に
供給し、圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件
でＨ2 プラズマによるシリコンナイトライド膜１２５表
面のＨ2パッシベーション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ
4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法
により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、
高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜
１２６を３０ｎｍ程度堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガス
の供給を停止してＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔ
ｏｒｒ以下にした後、再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反
応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４０
０℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆
積条件でアモルファスシリコン膜１２６を４５ｎｍ程度
合計７５ｎｍ程度堆積させる（図５１）。
Ｄ法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜１２２を約
７００ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行
う。つぎに、シリコン酸化膜１２２の上にスパッタリン
グ法により、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成
で、アルミニウム合金膜１２３を４００ｎｍ程度堆積
し、引き続きスパッタリング法によりＴｉＮ膜１２４を
３００ｎｍ程度堆積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣ
ＶＤ装置の反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、
堆積温度４００℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電
力５０Ｗの堆積条件でシリコンナイトライド膜１２５を
２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2
ガスの供給を停止して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．
０１Ｔｏｒｒ以下にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に
供給し、圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件
でＨ2 プラズマによるシリコンナイトライド膜１２５表
面のＨ2パッシベーション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ
4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法
により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、
高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜
１２６を３０ｎｍ程度堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガス
の供給を停止してＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔ
ｏｒｒ以下にした後、再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反
応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４０
０℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆
積条件でアモルファスシリコン膜１２６を４５ｎｍ程度
合計７５ｎｍ程度堆積させる（図５１）。
【０１１８】シリコンナイトライド膜１２５とアモルフ
ァスシリコン膜１２６は、同一反応室内で大気雰囲気に
曝すことなく連続成長するためにシリコンナイトライド
膜１２５とアモルファスシリコン膜１２６との界面には
シリコン酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトラ
イド膜１２５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うた
め、ＳｉＨ4 ガスのシリコンナイトライド膜１２５表面
への吸着サイトが均一化するため、従来より均一にアモ
ルファスシリコン膜１２６が堆積される。また、アモル
ファスシリコン膜１２６の堆積を大気雰囲気に曝すこと
なく２回に分割して行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルフ
ァスシリコン膜１２６表面への吸着サイトが堆積途中で
変化するためより均一にアモルファスシリコン膜１２６
が形成される。
ァスシリコン膜１２６は、同一反応室内で大気雰囲気に
曝すことなく連続成長するためにシリコンナイトライド
膜１２５とアモルファスシリコン膜１２６との界面には
シリコン酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトラ
イド膜１２５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うた
め、ＳｉＨ4 ガスのシリコンナイトライド膜１２５表面
への吸着サイトが均一化するため、従来より均一にアモ
ルファスシリコン膜１２６が堆積される。また、アモル
ファスシリコン膜１２６の堆積を大気雰囲気に曝すこと
なく２回に分割して行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルフ
ァスシリコン膜１２６表面への吸着サイトが堆積途中で
変化するためより均一にアモルファスシリコン膜１２６
が形成される。
【０１１９】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜１２３とＴｉ
Ｎ膜１２４の上にシリコンナイトライド膜１２５とアモ
ルファスシリコン膜１２６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜１２４はほとんどエッチン
グされないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜１２３
とＴｉＮ膜１２４を公知のフォトリソグラフ技術を用い
て所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティ
ブイオンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の
混合ガスを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜１２
２の上にそれぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からな
る下部金属配線層１２３とアンチヒューズ下部電極１２
４を形成する（図５２）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜１２３とＴｉ
Ｎ膜１２４の上にシリコンナイトライド膜１２５とアモ
ルファスシリコン膜１２６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜１２４はほとんどエッチン
グされないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜１２３
とＴｉＮ膜１２４を公知のフォトリソグラフ技術を用い
て所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティ
ブイオンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の
混合ガスを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜１２
２の上にそれぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からな
る下部金属配線層１２３とアンチヒューズ下部電極１２
４を形成する（図５２）。
【０１２０】つぎに、下部金属配線層１２３およびアン
チヒューズ下部電極１２４とアンチヒューズ層１２５，
１２６を含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコ
ン膜を２０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜１２７を形
成し、公知のレジストエッチバック技術を用いて、層間
絶縁膜１２７を平坦化する（図５３）。
チヒューズ下部電極１２４とアンチヒューズ層１２５，
１２６を含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコ
ン膜を２０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜１２７を形
成し、公知のレジストエッチバック技術を用いて、層間
絶縁膜１２７を平坦化する（図５３）。
【０１２１】つぎに、層間絶縁膜１２７の上に公知のフ
ォトリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターン
を形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチン
グして、ヒューズ接続口１２８を形成する（図５４）。
ヒューズ接続口１２８をリアクティブイオンエッチング
法により形成する際には、層間絶縁膜１２７の膜厚ばら
つきおよびエッチング速度のばらつきを考慮すると５０
％ないし１００％のオーバーエッチングが必要である。
したがって、アンチヒューズ層１２６はエッチングされ
ることになるが、アンチヒューズ層１２６はアモルファ
スシリコン膜であり、リアクティブイオンエッチングに
おいて二酸化シリコン膜と１０：１以上の選択比を得る
ことが可能であり、エッチングストッパーとなる。一
方、シリコンナイトライド膜は二酸化シリコン膜と高々
２：１程度の選択比を得ることしかできず、エッチング
をストップできない。ヒューズ接続口１２８形成後に、
層間絶縁膜１２７の上のレジストを除去するが、この時
点でアンチヒューズ層１２６表面にドライエッチング時
のダメージおよびレジスト除去処理により数ｎｍ程度の
酸化シリコン膜が形成される。
ォトリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターン
を形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチン
グして、ヒューズ接続口１２８を形成する（図５４）。
ヒューズ接続口１２８をリアクティブイオンエッチング
法により形成する際には、層間絶縁膜１２７の膜厚ばら
つきおよびエッチング速度のばらつきを考慮すると５０
％ないし１００％のオーバーエッチングが必要である。
したがって、アンチヒューズ層１２６はエッチングされ
ることになるが、アンチヒューズ層１２６はアモルファ
スシリコン膜であり、リアクティブイオンエッチングに
おいて二酸化シリコン膜と１０：１以上の選択比を得る
ことが可能であり、エッチングストッパーとなる。一
方、シリコンナイトライド膜は二酸化シリコン膜と高々
２：１程度の選択比を得ることしかできず、エッチング
をストップできない。ヒューズ接続口１２８形成後に、
層間絶縁膜１２７の上のレジストを除去するが、この時
点でアンチヒューズ層１２６表面にドライエッチング時
のダメージおよびレジスト除去処理により数ｎｍ程度の
酸化シリコン膜が形成される。
【０１２２】つぎに、弗化アンモニウムと弗酸の混合水
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜１２７およびヒューズ接続口１
２８全面をエッチングする。つぎに、コリメーションス
パッタリング法によりＴｉＮ膜１２９を４００ｎｍ程度
堆積し、ヒューズ接続口１２８直上で膜厚が約２５０ｎ
ｍとなるようにする。コリメーションスパッタリング法
では段差被覆率は約６０％程度であるのでヒューズ接続
口１２８直上で膜厚が約２５０ｎｍとするためには平坦
部上に４００ｎｍ程度堆積する必要がある。このＴｉＮ
膜１２９をマスキングかつエッチングすることによりア
ンチヒューズ上部電極１２９を形成する。つぎに、スパ
ッタリング法により、アルミニウム；９９％，銅；１％
の組成で、アルミニウム合金膜１３０を４００ｎｍ程度
堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜１２９とアルミ
ニウム合金膜１３０をマスキングしかつエッチングする
ことにより、層間絶縁膜１２７の上およびアンチヒュー
ズ層１２５，１２６の上に、アンチヒューズ上部電極１
２９と上部金属配線層１３０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図５５）。
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜１２７およびヒューズ接続口１
２８全面をエッチングする。つぎに、コリメーションス
パッタリング法によりＴｉＮ膜１２９を４００ｎｍ程度
堆積し、ヒューズ接続口１２８直上で膜厚が約２５０ｎ
ｍとなるようにする。コリメーションスパッタリング法
では段差被覆率は約６０％程度であるのでヒューズ接続
口１２８直上で膜厚が約２５０ｎｍとするためには平坦
部上に４００ｎｍ程度堆積する必要がある。このＴｉＮ
膜１２９をマスキングかつエッチングすることによりア
ンチヒューズ上部電極１２９を形成する。つぎに、スパ
ッタリング法により、アルミニウム；９９％，銅；１％
の組成で、アルミニウム合金膜１３０を４００ｎｍ程度
堆積する。つぎに、堆積されたＴｉＮ膜１２９とアルミ
ニウム合金膜１３０をマスキングしかつエッチングする
ことにより、層間絶縁膜１２７の上およびアンチヒュー
ズ層１２５，１２６の上に、アンチヒューズ上部電極１
２９と上部金属配線層１３０を形成することによりアン
チヒューズ素子が完成する（図５５）。
【０１２３】このような製造方法によりアンチヒューズ
層１２５，１２６は従来技術のようにコンタクト底部に
ではなくアンチヒューズ下部電極１２４の上全面に形成
するため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部
でアンチヒューズ層１２５の膜厚がばらつくという問題
が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によっ
て、アンチヒューズ層１２５，１２６の絶縁破壊電圧が
安定し、良好なプログラミング特性および高信頼性を有
するアンチヒューズ素子を得ることができる。また、ア
ンチヒューズ層１２５がない下部金属配線層１２３と上
部金属配線層１３０の層間絶縁膜１２７の膜厚は充分厚
いため、この実施の形態におけるアンチヒューズ素子を
応用した半導体装置の配線間の寄生容量による計算速度
低下は問題にはならない。
層１２５，１２６は従来技術のようにコンタクト底部に
ではなくアンチヒューズ下部電極１２４の上全面に形成
するため、アンチヒューズコンタクト部の底部、側壁部
でアンチヒューズ層１２５の膜厚がばらつくという問題
が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの抑制によっ
て、アンチヒューズ層１２５，１２６の絶縁破壊電圧が
安定し、良好なプログラミング特性および高信頼性を有
するアンチヒューズ素子を得ることができる。また、ア
ンチヒューズ層１２５がない下部金属配線層１２３と上
部金属配線層１３０の層間絶縁膜１２７の膜厚は充分厚
いため、この実施の形態におけるアンチヒューズ素子を
応用した半導体装置の配線間の寄生容量による計算速度
低下は問題にはならない。
【０１２４】また、この実施の形態では、シリコンナイ
トライド膜１２５とアモルファスシリコン膜１２６は、
同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長すること
およびシリコンナイトライド膜１２５表面をＨ2 プラズ
マで処理することおよび２回に分割して堆積することと
アンチヒューズ上部電極１２９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。
トライド膜１２５とアモルファスシリコン膜１２６は、
同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長すること
およびシリコンナイトライド膜１２５表面をＨ2 プラズ
マで処理することおよび２回に分割して堆積することと
アンチヒューズ上部電極１２９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。
【０１２５】また、アンチヒューズ素子のプログラム後
に要求される電気特性として、スイッチングレシオ（プ
ログラムして導通したヒューズが断線にいたる電流値／
プログラム時の電流値）が大きいことがある。図５０に
示したようにスイッチングレシオとヒューズ接続口１２
８直上のアンチヒューズ上部電極１２９であるＴｉＮ膜
が厚くなるに従ってスイッチングレシオが大きくなり、
膜厚約２００ｎｍ以上で飽和することがわかっている。
コリメーションスパッタリング法では段差被覆率は約６
０％程度であるので、ヒューズ接続口１２８直上で膜厚
が約２５０ｎｍとするためには平坦部上に４００ｎｍ程
度堆積すればよい。
に要求される電気特性として、スイッチングレシオ（プ
ログラムして導通したヒューズが断線にいたる電流値／
プログラム時の電流値）が大きいことがある。図５０に
示したようにスイッチングレシオとヒューズ接続口１２
８直上のアンチヒューズ上部電極１２９であるＴｉＮ膜
が厚くなるに従ってスイッチングレシオが大きくなり、
膜厚約２００ｎｍ以上で飽和することがわかっている。
コリメーションスパッタリング法では段差被覆率は約６
０％程度であるので、ヒューズ接続口１２８直上で膜厚
が約２５０ｎｍとするためには平坦部上に４００ｎｍ程
度堆積すればよい。
【０１２６】したがって、第８の実施の形態と比較して
平坦部上のＴｉＮ膜の膜厚が約１／２となっているた
め、アンチヒューズ上部電極１２９と上部金属配線層１
３０の加工が容易となり、加工時に発生する金属配線層
１３０間の短絡あるいは断線といった問題が減少する。
また、ヒューズ接続口直上のアンチヒューズ上部電極１
２９であるＴｉＮ膜の膜厚が４００ｎｍ以上になれば導
通時の抵抗が高くなることなるため、ヒューズ接続口直
上のアンチヒューズ上部電極１２９であるＴｉＮ膜の膜
厚は２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当である。
平坦部上のＴｉＮ膜の膜厚が約１／２となっているた
め、アンチヒューズ上部電極１２９と上部金属配線層１
３０の加工が容易となり、加工時に発生する金属配線層
１３０間の短絡あるいは断線といった問題が減少する。
また、ヒューズ接続口直上のアンチヒューズ上部電極１
２９であるＴｉＮ膜の膜厚が４００ｎｍ以上になれば導
通時の抵抗が高くなることなるため、ヒューズ接続口直
上のアンチヒューズ上部電極１２９であるＴｉＮ膜の膜
厚は２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当である。
【０１２７】以下に、この発明の第１０の実施の形態に
おけるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図５
６ないし図６０はこの発明の第１０の実施の形態の製造
工程を示す工程断面図である。図５６ないし図６０にお
いて、１３１はシリコン基板である。１３２はシリコン
酸化膜である。１３３はアルミニウム合金膜からなる下
部金属配線層である。１３４はＴｉＮ膜からなるアンチ
ヒューズ下部電極である。１３５はシリコンナイトライ
ド膜からなるアンチヒューズ層である。１３６はアモル
ファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。１
３７は下部金属配線層１３３と上部金属配線層１４０を
電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間
絶縁膜である。１３８はアンチヒューズ層とアンチヒュ
ーズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当
する）である。１３９はＴｉＮ膜からなるアンチヒュー
ズ上部電極である。１４０はアルミニウム合金膜からな
る上部金属配線層である。
おけるアンチヒューズ素子の製造方法を説明する。図５
６ないし図６０はこの発明の第１０の実施の形態の製造
工程を示す工程断面図である。図５６ないし図６０にお
いて、１３１はシリコン基板である。１３２はシリコン
酸化膜である。１３３はアルミニウム合金膜からなる下
部金属配線層である。１３４はＴｉＮ膜からなるアンチ
ヒューズ下部電極である。１３５はシリコンナイトライ
ド膜からなるアンチヒューズ層である。１３６はアモル
ファスシリコン膜からなるアンチヒューズ層である。１
３７は下部金属配線層１３３と上部金属配線層１４０を
電気的に絶縁するための二酸化シリコン膜からなる層間
絶縁膜である。１３８はアンチヒューズ層とアンチヒュ
ーズ上部電極を接続するヒューズ接続口（開口部に相当
する）である。１３９はＴｉＮ膜からなるアンチヒュー
ズ上部電極である。１４０はアルミニウム合金膜からな
る上部金属配線層である。
【０１２８】まず、シリコン基板１３１の上に常圧ＣＶ
Ｄ法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜１３２を約
７００ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行
う。つぎに、シリコン酸化膜１３２の上にスパッタリン
グ法により、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成
で、アルミニウム合金膜１３３を４００ｎｍ程度堆積
し、引き続きスパッタリング法によりＴｉＮ膜１３４を
３００ｎｍ程度堆積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣ
ＶＤ装置の反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、
堆積温度４００℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電
力５０Ｗの堆積条件でシリコンナイトライド膜１３５を
２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2
ガスの供給を停止して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．
０１Ｔｏｒｒ以下にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に
供給し、圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件
でＨ2 プラズマによるシリコンナイトライド膜１３５表
面のＨ2パッシベーション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ
4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法
により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、
高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜
１３６を３０ｎｍ程度堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガス
の供給を停止してＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔ
ｏｒｒ以下にした後、再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反
応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４０
０℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆
積条件でアモルファスシリコン膜１３６を４５ｎｍ程度
合計７５ｎｍ程度堆積させる（図５６）。
Ｄ法によりボロンリンを含むシリコン酸化膜１３２を約
７００ｎｍ堆積し、９００℃３０分の溶融平坦化を行
う。つぎに、シリコン酸化膜１３２の上にスパッタリン
グ法により、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成
で、アルミニウム合金膜１３３を４００ｎｍ程度堆積
し、引き続きスパッタリング法によりＴｉＮ膜１３４を
３００ｎｍ程度堆積する。ＳｉＨ4 ガスとＮ2 ガスをＣ
ＶＤ装置の反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、
堆積温度４００℃、堆積圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電
力５０Ｗの堆積条件でシリコンナイトライド膜１３５を
２０ｎｍ程度堆積させる。つぎに、ＳｉＨ4 ガスとＮ2
ガスの供給を停止して、ＣＶＤ装置の反応室圧力を０．
０１Ｔｏｒｒ以下にする。つぎに、Ｈ2 ガスを反応室に
供給し、圧力４．０Ｔｏｒｒ、高周波電力５０Ｗの条件
でＨ2 プラズマによるシリコンナイトライド膜１３５表
面のＨ2パッシベーション処理を行う。つぎに、ＳｉＨ
4 ガスとＡｒガスを反応室に供給し、プラズマＣＶＤ法
により、堆積温度４００℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、
高周波電力８０Ｗの堆積条件でアモルファスシリコン膜
１３６を３０ｎｍ程度堆積し、ＳｉＨ4 ガスとＡｒガス
の供給を停止してＣＶＤ装置の反応室圧力を０．０１Ｔ
ｏｒｒ以下にした後、再度ＳｉＨ4 ガスとＡｒガスを反
応室に供給し、プラズマＣＶＤ法により、堆積温度４０
０℃、堆積圧力５．０Ｔｏｒｒ、高周波電力８０Ｗの堆
積条件でアモルファスシリコン膜１３６を４５ｎｍ程度
合計７５ｎｍ程度堆積させる（図５６）。
【０１２９】シリコンナイトライド膜１３５とアモルフ
ァスシリコン膜１３６は、同一反応室内で大気雰囲気に
曝すことなく連続成長するためにシリコンナイトライド
膜１３５とアモルファスシリコン膜１３６との界面には
シリコン酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトラ
イド膜１３５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うた
め、ＳｉＨ4 ガスのシリコンナイトライド膜１３５表面
への吸着サイトが均一化するため、従来より均一にアモ
ルファスシリコン膜１３６が堆積される。また、アモル
ファスシリコン膜１３６の堆積を大気雰囲気に曝すこと
なく２回に分割して行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルフ
ァスシリコン膜１３６表面への吸着サイトが堆積途中で
変化するためより均一にアモルファスシリコン膜１３６
が形成される。
ァスシリコン膜１３６は、同一反応室内で大気雰囲気に
曝すことなく連続成長するためにシリコンナイトライド
膜１３５とアモルファスシリコン膜１３６との界面には
シリコン酸化膜は存在しない。また、シリコンナイトラ
イド膜１３５表面のＨ2 パッシベーション処理を行うた
め、ＳｉＨ4 ガスのシリコンナイトライド膜１３５表面
への吸着サイトが均一化するため、従来より均一にアモ
ルファスシリコン膜１３６が堆積される。また、アモル
ファスシリコン膜１３６の堆積を大気雰囲気に曝すこと
なく２回に分割して行うため、ＳｉＨ4 ガスのアモルフ
ァスシリコン膜１３６表面への吸着サイトが堆積途中で
変化するためより均一にアモルファスシリコン膜１３６
が形成される。
【０１３０】つぎに、公知のフォトリソグラフィにより
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜１３３とＴｉ
Ｎ膜１３４の上にシリコンナイトライド膜１３５とアモ
ルファスシリコン膜１３６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜１３４はほとんどエッチン
グされないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜１３３
とＴｉＮ膜１３４を公知のフォトリソグラフ技術を用い
て所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティ
ブイオンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の
混合ガスを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜１３
２の上にそれぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からな
る下部金属配線層１３３とアンチヒューズ下部電極１３
４を形成する（図５７）。
所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティブ
イオンエッチング法によりＣＦ4 ，Ｏ2 の混合ガスを用
いてエッチングして、アルミニウム合金膜１３３とＴｉ
Ｎ膜１３４の上にシリコンナイトライド膜１３５とアモ
ルファスシリコン膜１３６からなるアンチヒューズ層を
形成する。この際、ＴｉＮ膜１３４はほとんどエッチン
グされないで残る。つぎに、アルミニウム合金膜１３３
とＴｉＮ膜１３４を公知のフォトリソグラフ技術を用い
て所定の箇所にレジストパターンを形成し、リアクティ
ブイオンエッチング法によりＣｌ2 ，ＢＣｌ3 ，Ｎ2 の
混合ガスを用いてエッチングを行いシリコン酸化膜１３
２の上にそれぞれアルミニウム合金膜とＴｉＮ膜からな
る下部金属配線層１３３とアンチヒューズ下部電極１３
４を形成する（図５７）。
【０１３１】つぎに、下部金属配線層１３３およびアン
チヒューズ下部電極１３４とアンチヒューズ層１３５，
１３６を含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコ
ン膜を２０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜１３７を形
成し、公知のレジストエッチバック技術を用いて、層間
絶縁膜１３７を平坦化する（図５８）。
チヒューズ下部電極１３４とアンチヒューズ層１３５，
１３６を含む基板上に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ガスとＯ2 ガスを用いて二酸化シリコ
ン膜を２０００ｎｍ程度堆積し、層間絶縁膜１３７を形
成し、公知のレジストエッチバック技術を用いて、層間
絶縁膜１３７を平坦化する（図５８）。
【０１３２】つぎに、層間絶縁膜１３７の上に公知のフ
ォトリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターン
を形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチン
グして、ヒューズ接続口１３８を形成する（図５９）。
ヒューズ接続口１３８をリアクティブイオンエッチング
法により形成する際には、層間絶縁膜１３７の膜厚ばら
つきおよびエッチング速度のばらつきを考慮すると５０
％ないし１００％のオーバーエッチングが必要である。
したがって、アンチヒューズ層１３６はエッチングされ
ることになるが、アンチヒューズ層１３６はアモルファ
スシリコン膜であり、リアクティブイオンエッチングに
おいて二酸化シリコン膜と１０：１以上の選択比を得る
ことが可能であり、エッチングストッパーとなる。一
方、シリコンナイトライド膜は二酸化シリコン膜と高々
２：１程度の選択比を得ることしかできず、エッチング
をストップできない。ヒューズ接続口１３８形成後に、
層間絶縁膜１３７の上のレジストを除去するが、この時
点でアンチヒューズ層１３６表面にドライエッチング時
のダメージおよびレジスト除去処理により数ｎｍ程度の
酸化シリコン膜が形成される。
ォトリソグラフィにより所定の箇所にレジストパターン
を形成し、リアクティブイオンエッチング法によりＣＨ
Ｆ3，ＣＦ4 ，Ｎ2 ，Ｈｅの混合ガスを用いてエッチン
グして、ヒューズ接続口１３８を形成する（図５９）。
ヒューズ接続口１３８をリアクティブイオンエッチング
法により形成する際には、層間絶縁膜１３７の膜厚ばら
つきおよびエッチング速度のばらつきを考慮すると５０
％ないし１００％のオーバーエッチングが必要である。
したがって、アンチヒューズ層１３６はエッチングされ
ることになるが、アンチヒューズ層１３６はアモルファ
スシリコン膜であり、リアクティブイオンエッチングに
おいて二酸化シリコン膜と１０：１以上の選択比を得る
ことが可能であり、エッチングストッパーとなる。一
方、シリコンナイトライド膜は二酸化シリコン膜と高々
２：１程度の選択比を得ることしかできず、エッチング
をストップできない。ヒューズ接続口１３８形成後に、
層間絶縁膜１３７の上のレジストを除去するが、この時
点でアンチヒューズ層１３６表面にドライエッチング時
のダメージおよびレジスト除去処理により数ｎｍ程度の
酸化シリコン膜が形成される。
【０１３３】つぎに、弗化アンモニウムと弗酸の混合水
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜１３７およびヒューズ接続口１
３８全面をエッチングする。つぎに、ＴｉＣｌ4 ，ＮＨ
3 の混合ガスを用いたＣＶＤ法によりＴｉＮ膜１３９を
２５０ｎｍ程度堆積し、ヒューズ接続口１３８直上で膜
厚が２５０ｎｍとなるようにする。ＣＶＤ法では段差被
覆率は約１００％であるのでヒューズ接続口１３８直上
で膜厚が約２５０ｎｍとするためには平坦部上に２５０
ｎｍ程度堆積すればよい。このＴｉＮ膜１３９をマスキ
ングかつエッチングすることによりアンチヒューズ上部
電極１３９を形成する。つぎに、スパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜１４０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎ
に、堆積されたＴｉＮ膜１３９とアルミニウム合金膜１
４０をマスキングしかつエッチングすることにより、層
間絶縁膜１３７の上およびアンチヒューズ層１３５，１
３６の上に、アンチヒューズ上部電極１３９と上部金属
配線層１４０を形成することによりアンチヒューズ素子
が完成する（図６０）。このような製造方法によりアン
チヒューズ層１３５，１３６は従来技術のようにコンタ
クト底部にではなくアンチヒューズ下部電極１３４の上
全面に形成するため、アンチヒューズコンタクト部の底
部、側壁部でアンチヒューズ層１３５の膜厚がばらつく
という問題が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの
抑制によって、アンチヒューズ層１３５，１３６の絶縁
破壊電圧が安定し、良好なプログラミング特性および高
信頼性を有するアンチヒューズ素子を得ることができ
る。また、アンチヒューズ層１３５がない下部金属配線
層１３３と上部金属配線層１４０の層間絶縁膜１３７の
膜厚は充分厚いため、この実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子を応用した半導体装置の配線間の寄生容量に
よる計算速度低下は問題にはならない。
溶液（以下緩衝弗酸水溶液）を用い酸化シリコン膜換算
で５ｎｍ程度層間絶縁膜１３７およびヒューズ接続口１
３８全面をエッチングする。つぎに、ＴｉＣｌ4 ，ＮＨ
3 の混合ガスを用いたＣＶＤ法によりＴｉＮ膜１３９を
２５０ｎｍ程度堆積し、ヒューズ接続口１３８直上で膜
厚が２５０ｎｍとなるようにする。ＣＶＤ法では段差被
覆率は約１００％であるのでヒューズ接続口１３８直上
で膜厚が約２５０ｎｍとするためには平坦部上に２５０
ｎｍ程度堆積すればよい。このＴｉＮ膜１３９をマスキ
ングかつエッチングすることによりアンチヒューズ上部
電極１３９を形成する。つぎに、スパッタリング法によ
り、アルミニウム；９９％，銅；１％の組成で、アルミ
ニウム合金膜１４０を４００ｎｍ程度堆積する。つぎ
に、堆積されたＴｉＮ膜１３９とアルミニウム合金膜１
４０をマスキングしかつエッチングすることにより、層
間絶縁膜１３７の上およびアンチヒューズ層１３５，１
３６の上に、アンチヒューズ上部電極１３９と上部金属
配線層１４０を形成することによりアンチヒューズ素子
が完成する（図６０）。このような製造方法によりアン
チヒューズ層１３５，１３６は従来技術のようにコンタ
クト底部にではなくアンチヒューズ下部電極１３４の上
全面に形成するため、アンチヒューズコンタクト部の底
部、側壁部でアンチヒューズ層１３５の膜厚がばらつく
という問題が発生しない。したがって、膜厚ばらつきの
抑制によって、アンチヒューズ層１３５，１３６の絶縁
破壊電圧が安定し、良好なプログラミング特性および高
信頼性を有するアンチヒューズ素子を得ることができ
る。また、アンチヒューズ層１３５がない下部金属配線
層１３３と上部金属配線層１４０の層間絶縁膜１３７の
膜厚は充分厚いため、この実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子を応用した半導体装置の配線間の寄生容量に
よる計算速度低下は問題にはならない。
【０１３４】また、この実施の形態では、シリコンナイ
トライド膜１３５とアモルファスシリコン膜１３６は、
同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長すること
およびシリコンナイトライド膜１３５表面をＨ2 プラズ
マで処理することおよび２回に分割して堆積することと
アンチヒューズ上部電極１３９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。
トライド膜１３５とアモルファスシリコン膜１３６は、
同一反応室内で大気雰囲気に曝すことなく成長すること
およびシリコンナイトライド膜１３５表面をＨ2 プラズ
マで処理することおよび２回に分割して堆積することと
アンチヒューズ上部電極１３９形成前に緩衝弗酸水溶液
により、酸化シリコン膜換算で５ｎｍ程度エッチングす
るために良好な耐圧とリーク電流特性を備えたアンチヒ
ューズ素子が得られることがわかる。
【０１３５】また、アンチヒューズ素子のプログラム後
に要求される電気特性として、スイッチングレシオ（プ
ログラムして導通したヒューズが断線にいたる電流値／
プログラム時の電流値）が大きいことがある。図５０に
示したようにスイッチングレシオとヒューズ接続口１３
８直上のアンチヒューズ上部電極１３９であるＴｉＮ膜
が厚くなるに従ってスイッチングレシオが大きくなり、
膜厚約２００ｎｍ以上で飽和することがわかっている。
ＣＶＤ法では段差被覆率は約１００％であるので、ヒュ
ーズ接続口１３８直上で膜厚が約２５０ｎｍとするため
には平坦部上にも２５０ｎｍ程度堆積すればよい。
に要求される電気特性として、スイッチングレシオ（プ
ログラムして導通したヒューズが断線にいたる電流値／
プログラム時の電流値）が大きいことがある。図５０に
示したようにスイッチングレシオとヒューズ接続口１３
８直上のアンチヒューズ上部電極１３９であるＴｉＮ膜
が厚くなるに従ってスイッチングレシオが大きくなり、
膜厚約２００ｎｍ以上で飽和することがわかっている。
ＣＶＤ法では段差被覆率は約１００％であるので、ヒュ
ーズ接続口１３８直上で膜厚が約２５０ｎｍとするため
には平坦部上にも２５０ｎｍ程度堆積すればよい。
【０１３６】したがって、第９の実施の形態と比較して
平坦部上のＴｉＮ膜の膜厚が約６０％となっているた
め、アンチヒューズ上部電極１３９と上部金属配線層１
４０の加工が容易となり、加工時に発生する金属配線層
１４０間の短絡あるいは断線といった問題がより減少す
る。また、ヒューズ接続口直上のアンチヒューズ上部電
極１３９であるＴｉＮ膜の膜厚が４００ｎｍ以上になれ
ば導通時の抵抗が高くなることなるため、ヒューズ接続
口直上のアンチヒューズ上部電極１３９であるＴｉＮ膜
の膜厚は２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当である。
平坦部上のＴｉＮ膜の膜厚が約６０％となっているた
め、アンチヒューズ上部電極１３９と上部金属配線層１
４０の加工が容易となり、加工時に発生する金属配線層
１４０間の短絡あるいは断線といった問題がより減少す
る。また、ヒューズ接続口直上のアンチヒューズ上部電
極１３９であるＴｉＮ膜の膜厚が４００ｎｍ以上になれ
ば導通時の抵抗が高くなることなるため、ヒューズ接続
口直上のアンチヒューズ上部電極１３９であるＴｉＮ膜
の膜厚は２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が適当である。
【０１３７】
【発明の効果】この発明によれば、アンチヒューズ層に
用いられている絶縁体の堆積膜厚のばらつきを抑制でき
る。そのため、アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧のばら
つきを抑制でき、良好なプログラミング特性および高信
頼性を実現することが可能となる。また、スイッチング
レシオの高いアンチヒューズ素子を提供することが可能
となる。
用いられている絶縁体の堆積膜厚のばらつきを抑制でき
る。そのため、アンチヒューズ層の絶縁破壊電圧のばら
つきを抑制でき、良好なプログラミング特性および高信
頼性を実現することが可能となる。また、スイッチング
レシオの高いアンチヒューズ素子を提供することが可能
となる。
【図１】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の断面構造図である。
ューズ素子の断面構造図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図６】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図７】この発明の第１の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図８】この発明の第２の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態におけるアンチヒ
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１１】この発明の第２の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１３】この発明の第２の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図１４】この発明の第３の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１５】この発明の第３の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１６】この発明の第３の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１７】この発明の第３の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１８】この発明の第３の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図１９】この発明の第３の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図２０】この発明の第４の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２１】この発明の第４の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２２】この発明の第４の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２３】この発明の第４の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２４】この発明の第４の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２５】この発明の第４の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図２６】この発明の第５の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２７】この発明の第５の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２８】この発明の第５の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図２９】この発明の第５の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３０】この発明の第５の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３１】この発明の第５の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図３２】この発明の第６の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３３】この発明の第６の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３４】この発明の第６の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３５】この発明の第６の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３６】この発明の第６の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３７】この発明の第６の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図３８】この発明の第７の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図３９】この発明の第７の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４０】この発明の第７の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４１】この発明の第７の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４２】この発明の第７の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４３】この発明の第７の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
ヒューズ素子の耐圧分布を示す図である。
【図４４】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の断面構造図である。
ヒューズ素子の断面構造図である。
【図４５】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４６】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４７】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４８】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図４９】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５０】この発明の第８の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子のスイッチングレシオを示す図である。
ヒューズ素子のスイッチングレシオを示す図である。
【図５１】この発明の第９の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５２】この発明の第９の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５３】この発明の第９の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５４】この発明の第９の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５５】この発明の第９の実施の形態におけるアンチ
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
ヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５６】この発明の第１０の実施の形態におけるアン
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５７】この発明の第１０の実施の形態におけるアン
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５８】この発明の第１０の実施の形態におけるアン
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図５９】この発明の第１０の実施の形態におけるアン
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図６０】この発明の第１０の実施の形態におけるアン
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
チヒューズ素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図６１】従来のアンチヒューズ素子の断面構造図であ
る。
る。
【図６２】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。
工程断面図である。
２１ シリコン基板 ２２ シリコン酸化膜 ２３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ２４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ２５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ２６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ２７ 層間絶縁膜 ２８ ヒューズ接続口（開口部） ２９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ３０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ３１ シリコン基板 ３２ シリコン酸化膜 ３３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ３４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ３５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ３６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ３７ 層間絶縁膜 ３８ ヒューズ接続口（開口部） ３９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ４０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ４１ シリコン基板 ４２ シリコン酸化膜 ４３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ４４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ４５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ４６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ４７ 層間絶縁膜 ４８ ヒューズ接続口（開口部） ４９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ５０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ５１ シリコン基板 ５２ シリコン酸化膜 ５３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ５４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ５５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ５６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ５７ 層間絶縁膜 ５８ ヒューズ接続口（開口部） ５９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ６０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ６１ シリコン基板 ６２ シリコン酸化膜 ６３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ６４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ６５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ６６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ６７ 層間絶縁膜 ６８ ヒューズ接続口（開口部） ６９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ７０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ７１ シリコン基板 ７２ シリコン酸化膜 ７３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ７４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ７５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ７６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ７７ 層間絶縁膜 ７８ ヒューズ接続口（開口部） ７９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ８０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ８１ シリコン基板 ８２ シリコン酸化膜 ８３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ８４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ８５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ８６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ８７ 層間絶縁膜 ８８ ヒューズ接続口（開口部） ８９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） ９０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） ９１ シリコン基板 ９２ シリコン酸化膜 ９３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） ９４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） ９５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン膜） ９６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド膜） ９７ 層間絶縁膜 ９８ ヒューズ接続口（開口部） ９９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １００ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １０１ シリコン基板 １０２ シリコン酸化膜 １０３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １０４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １０５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １０６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １０７ 層間絶縁膜 １０８ ヒューズ接続口（開口部） １０９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １１０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １１１ シリコン基板 １１２ シリコン酸化膜 １１３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １１４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １１５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １１６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １１７ 層間絶縁膜 １１８ ヒューズ接続口（開口部） １１９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １２０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １２１ シリコン基板 １２２ シリコン酸化膜 １２３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １２４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １２５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １２６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １２７ 層間絶縁膜 １２８ ヒューズ接続口（開口部） １２９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １３０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １３１ シリコン基板 １３２ シリコン酸化膜 １３３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １３４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １３５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １３６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １３７ 層間絶縁膜 １３８ ヒューズ接続口（開口部） １３９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １４０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜）
膜） １０６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １０７ 層間絶縁膜 １０８ ヒューズ接続口（開口部） １０９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １１０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １１１ シリコン基板 １１２ シリコン酸化膜 １１３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １１４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １１５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １１６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １１７ 層間絶縁膜 １１８ ヒューズ接続口（開口部） １１９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １２０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １２１ シリコン基板 １２２ シリコン酸化膜 １２３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １２４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １２５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １２６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １２７ 層間絶縁膜 １２８ ヒューズ接続口（開口部） １２９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １３０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜） １３１ シリコン基板 １３２ シリコン酸化膜 １３３ 下部金属配線層（アルミニウム合金膜） １３４ アンチヒューズ下部電極（ＴｉＮ膜） １３５ アンチヒューズ層（アモルファスシリコン
膜） １３６ アンチヒューズ層（シリコンナイトライド
膜） １３７ 層間絶縁膜 １３８ ヒューズ接続口（開口部） １３９ アンチヒューズ上部電極（ＴｉＮ膜） １４０ 上部金属配線層（アルミニウム合金膜）
Claims (14)
- 【請求項１】 アンチヒューズ下部電極と、このアンチ
ヒューズ下部電極上に形成されてアモルファスシリコン
膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチヒューズ層と、
前記アンチヒューズ下部電極および前記アンチヒューズ
層の上に形成した層間絶縁膜と、前記アンチヒューズ層
上の前記層間絶縁膜に設けた開口部と、この開口部を含
む前記層間絶縁膜上に形成したアンチヒューズ上部電極
とを備えたアンチヒューズ素子。 - 【請求項２】 下部金属配線層上にアンチヒューズ下部
電極を堆積する工程と、前記アンチヒューズ下部電極上
にアモルファスシリコン膜を最上層とする絶縁膜からな
るアンチヒューズ層を堆積する工程と、前記アンチヒュ
ーズ層をマスキングしかつエッチングしてパターニング
する工程と、前記下部金属配線層および前記アンチヒュ
ーズ下部電極を同時にマスキングしかつエッチングして
パターニングする工程と、前記パターニングされたアン
チヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒューズ下部電
極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、前記層間絶縁
膜の前記アンチヒューズ層上に開口部を設けて前記アン
チヒューズ層を露出する工程と、前記露出したアンチヒ
ューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆積する工程
とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のアンチヒューズ素子にお
いて、アモルファスシリコン膜の膜厚が５０ｎｍ以上１
００ｎｍ以下であることを特徴とするアンチヒューズ素
子。 - 【請求項４】 請求項２記載のアンチヒューズ素子の製
造方法において、アモルファスシリコン膜の膜厚が５０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とするアンチ
ヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２記載のアンチヒューズ素子の製
造方法において、アンチヒューズ層を形成する工程が、
膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファス
シリコン膜を、大気雰囲気に曝すことなく連続して堆積
するものであるアンチヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項２記載のアンチヒューズ素子の製
造方法において、アンチヒューズ層を形成する工程が、
水素プラズマ処理し膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
であるアモルファスシリコン膜を堆積するものであるア
ンチヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項２記載のアンチヒューズ素子の製
造方法において、アンチヒューズ層を形成する工程が、
水素プラズマ処理し膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
であるアモルファスシリコン膜を大気に曝すことなく２
回以上に分割して堆積するものであるアンチヒューズ素
子の製造方法。 - 【請求項８】 下部金属配線層上にアンチヒューズ下部
電極を堆積する工程と、前記アンチヒューズ下部電極上
に絶縁膜を堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚が
５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコ
ン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して堆積する
ことによりアンチヒューズ層を形成する工程と、前記ア
ンチヒューズ層をマスキングしかつエッチングしてパタ
ーニングする工程と、前記下部金属配線層および前記ア
ンチヒューズ下部電極を同時にマスキングしかつエッチ
ングしてパターニングする工程と、前記パターニングさ
れたアンチヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒュー
ズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、前記
層間絶縁膜上の前記アンチヒューズ層上に開口部を設け
て前記アンチヒューズ層を露出する工程と、前記露出し
たアンチヒューズ層を酸化シリコン膜換算で２ｎｍ以上
１０ｎｍ以下の厚さだけスパッタエッチングする工程
と、前記スパッタエッチングしたアンチヒューズ層の上
にアンチヒューズ上部電極を堆積する工程とを含むアン
チヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項９】 下部金属配線層上にアンチヒューズ下部
電極を堆積する工程と、前記アンチヒューズ下部電極上
に絶縁膜を堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚が
５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリコ
ン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して堆積する
ことによりアンチヒューズ層を形成する工程と、前記ア
ンチヒューズ層をマスキングしかつエッチングしてパタ
ーニングする工程と、前記下部金属配線層および前記ア
ンチヒューズ下部電極を同時にマスキングしかつエッチ
ングしてパターニングする工程と、前記パターニングさ
れたアンチヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒュー
ズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、異方
性のリアクティブイオンエッチングにより前記層間絶縁
膜上の前記アンチヒューズ層上に開口部を設けて前記ア
ンチヒューズ層を露出する工程と、ＣＦ4 ，Ｏ2 等の混
合ガスを用いて前記露出したアンチヒューズ層を酸化シ
リコン膜換算で２ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚さだけプラ
ズマエッチングする工程と、前記プラズマエッチングし
たアンチヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆
積する工程とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項１０】 下部金属配線層上にアンチヒューズ下
部電極を堆積する工程と、前記アンチヒューズ下部電極
上に絶縁膜を堆積した後に水素プラズマ処理を行い膜厚
が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるアモルファスシリ
コン膜を大気に曝すことなく２回以上に分割して堆積す
ることによりアンチヒューズ層を形成する工程と、前記
アンチヒューズ層をマスキングしかつエッチングしてパ
ターニングする工程と、前記下部金属配線層および前記
アンチヒューズ下部電極を同時にマスキングしかつエッ
チングしてパターニングする工程と、前記パターニング
されたアンチヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒュ
ーズ下部電極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、異
方性のリアクティブイオンエッチングにより前記層間絶
縁膜上の前記アンチヒューズ層上に開口部を設けて前記
アンチヒューズ層を露出する工程と、緩衝弗酸水溶液を
用いて前記露出したアンチヒューズ層を酸化シリコン膜
換算で２ｎｍ以上４０ｎｍ以下の厚さだけウエットエッ
チングする工程と、前記ウエットエッチングしたアンチ
ヒューズ層の上にアンチヒューズ上部電極を堆積する工
程とを含むアンチヒューズ素子の製造方法。 - 【請求項１１】 アンチヒューズ下部電極と、このアン
チヒューズ下部電極上に形成されてアモルファスシリコ
ン膜を最上層とする絶縁膜からなるアンチヒューズ層
と、前記アンチヒューズ下部電極および前記アンチヒュ
ーズ層の上に形成した層間絶縁膜と、前記アンチヒュー
ズ層上の前記層間絶縁膜に設けた開口部と、この開口部
を含む前記層間絶縁膜上に前記開口部直上の膜厚が２０
０ｎｍ以上４００ｎｍ以下となるように形成したＴｉＮ
膜からなるアンチヒューズ上部電極とを備えたアンチヒ
ューズ素子。 - 【請求項１２】 下部金属配線層上にアンチヒューズ下
部電極を堆積する工程と、前記アンチヒューズ下部電極
上にアモルファスシリコン膜を最上層とする絶縁膜から
なるアンチヒューズ層を堆積する工程と、前記アンチヒ
ューズ層をマスキングしかつエッチングしてパターニン
グする工程と、前記下部金属配線層および前記アンチヒ
ューズ下部電極を同時にマスキングしかつエッチングし
てパターニングする工程と、前記パターニングされたア
ンチヒューズ層と下部金属配線層とアンチヒューズ下部
電極との上に層間絶縁膜を堆積する工程と、前記層間絶
縁膜の前記アンチヒューズ層上に開口部を設けて前記ア
ンチヒューズ層を露出する工程と、前記露出したアンチ
ヒューズ層の上にＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ上部
電極を前記開口部直上の膜厚が２００ｎｍ以上４００ｎ
ｍ以下となるように堆積する工程とを含むアンチヒュー
ズ素子の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１２記載のアンチヒューズ素子
の製造方法において、ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ
上部電極を堆積する工程に、コリメーションスパッタ法
を用いることを特徴とするアンチヒューズ素子の製造方
法。 - 【請求項１４】 請求項１２記載のアンチヒューズ素子
の製造方法において、ＴｉＮ膜からなるアンチヒューズ
上部電極を堆積する工程に、ＣＶＤ法を用いることを特
徴とするアンチヒューズ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18006095A JPH0936236A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | アンチヒューズ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18006095A JPH0936236A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | アンチヒューズ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936236A true JPH0936236A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16076787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18006095A Withdrawn JPH0936236A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | アンチヒューズ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936236A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5856234A (en) * | 1993-09-14 | 1999-01-05 | Actel Corporation | Method of fabricating an antifuse |
| CN100355075C (zh) * | 1998-09-24 | 2007-12-12 | 张国飙 | 三维掩模编程只读存储器之只读存储元 |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP18006095A patent/JPH0936236A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5856234A (en) * | 1993-09-14 | 1999-01-05 | Actel Corporation | Method of fabricating an antifuse |
| CN100355075C (zh) * | 1998-09-24 | 2007-12-12 | 张国飙 | 三维掩模编程只读存储器之只读存储元 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20040319 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |