JPH0945782A - 冗長手段を有する半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冗長手段を有する半導体装置及びその製造方
法に関し、冗長手段の切断工程或いは接続工程において
絶縁膜にクラックが発生することを防止する。 【構成】 層間絶縁層４を介して設けた上下の配線層
３，９を接続する孔５内に埋め込んだコンタクト導電体
６と同じ導電体からなり、且つ、少なくとも孔５が形成
されているのと同じ層間絶縁層４を含む絶縁層内に形成
されたフューズ配線層７を冗長手段として設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冗長手段を有する半導体
装置及びその製造方法に関するものであり、特に、冗長
回路部との接続部或いは切断部の近傍において、絶縁層
にクラックが発生するのを防止することによって信頼性
を高めた冗長手段を有する半導体装置及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の超ＬＳＩ等の半導体集積回路装置
における集積度の向上と共に、回路素子の一部に不良が
発生しても良品を得ることができるように、冗長手段を
設けることによって半導体集積回路装置の歩留りを向上
させていた。

【０００３】例えば、マイクロプロセッサに使用される
キャッシュＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）おけ
る冗長手段は、メモリ回路の一部に冗長ビット・セルを
設けておき、不良ビット・セルが発生した場合には、予
め形成しておいたＡｌフューズ配線層をレーザ光等によ
り溶断して不良ビット・セルを良品の冗長ビット・セル
に切り換えることが行われている。

【０００４】図１３参照 このＡｌフューズ配線層からなる冗長手段は、例えば、
４層配線構造の場合には、図１３に示すように、シリコ
ン基板２１上に下地絶縁層２２を介して第１層目配線層
乃至第３層目配線層を相互に分離するために第１層間絶
縁層６５、第２層間絶縁層６６、及び、第３層間絶縁層
６７を設け、この第３層間絶縁層６７上にＡｌ層を堆積
させたのちパターニングすることによって、第４層目配
線層と共にＡｌフューズ配線層６８を形成し、カバー膜
３１で被覆した構造になっており、必要な箇所にレーザ
光を照射してＡｌフューズ配線層６８を溶断していた。

【０００５】この場合、Ａｌフューズ配線層６８にレー
ザ光が照射されると、Ａｌフューズ配線層６８の一部が
溶融・気化するが、カバー膜３１で被覆されているので
圧力が高まり、カバー膜３１ごと吹き飛び切断に至る。
なお、カバー膜３１が存在しない場合には、Ａｌフュー
ズ配線層６８は単に溶融するだけで、切断には至らな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冗長手段の切
断にカバー膜３１ごとＡｌフューズ配線層６８の一部を
吹き飛ばすという現象を用いているので、切断部近傍の
絶縁層、例えば、カバー膜３１及び第３層間絶縁層６７
にクラックが発生するという問題があり、その結果、周
辺の未切断のＡｌフューズ配線層６８の信頼性を劣化さ
せるという問題があった。

【０００７】また、Ａｌフューズ配線層６８の切断部に
おいてはカバー膜３１に穴が開き、その部分から水分が
進入してＡｌフューズ配線層６８の切断箇所から腐食が
進み、この腐食が原因でその周辺のカバー膜３１及び第
３層間絶縁層３８にクラックが発生して周辺の未切断の
Ａｌフューズ配線層６８の信頼性を劣化させるという問
題があった。

【０００８】また、Ａｌフューズ配線層６８を構成する
Ａｌはレーザ加工に用いられているＹＡＧレーザからの
赤外光に対する吸収率が低く、確実に切断を行うために
はレーザエネルギーを高くする必要があるが、レーザエ
ネルギーを高く設定すると切断部近傍にダメージを与
え、やはりクラック発生の原因となる欠点がある。

【０００９】さらに、水分に対する耐腐食性が良好で、
且つ、ＹＡＧレーザからの赤外光に対する吸収率が高い
配線層を用いて冗長手段を形成しようとすると、通常に
用いられているＡｌ系配線層とは別の配線層が必要とな
り、製造工程が増加し、コストアップになるという問題
がある。

【００１０】したがって、本発明は、半導体装置の冗長
機構という同一の産業上の利用分野において、製造工程
を増加させることなく冗長手段の切断性を良好にするこ
とによって、或いは、切断型ではなく接続型の冗長手段
を用いることによって、絶縁層におけるクラックの発生
を防止するという同一の課題を解決することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して課題を解決する
ための手段を説明する。なお、図１（ａ）は切断型の冗
長手段の説明図であり、また、図１（ｂ）は接続型の冗
長手段の説明図である。なお、図１において、符号１、
２、及び、１２は、夫々基板、下地絶縁層、及び、切断
部を表す。

【００１２】図１（ａ）参照 （１）本発明は、冗長手段を有する半導体装置におい
て、層間絶縁層４を介して設けた上下の配線層３，９を
接続する孔５内に埋め込んだコンタクト導電体６と同じ
導電体からなり、且つ、少なくとも孔５が形成されてい
るのと同じ層間絶縁層４を含む絶縁層内に形成されたフ
ューズ配線層７を有することを特徴とする。

【００１３】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、コンタクト導電体６の厚さがフューズ配線層７の厚
さよりも厚いことを特徴とする。

【００１４】（３）また、本発明は、上記（１）または
（２）において、フューズ配線層７の一部分の幅が他の
部分より細い幅細部を有していることを特徴とする。

【００１５】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、フューズ配線層上の少なく
とも一部に、絶縁膜１０の厚さが周囲の絶縁膜１０の厚
さよりも薄くなっている凹部を設けたことを特徴とす
る。

【００１６】（５）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、フューズ配線層の上表面の
少なくとも一部が露出していることを特徴とする。

【００１７】（６）また、本発明は、冗長手段を有する
半導体装置の製造方法において、上下の配線層３，９を
分離する層間絶縁層４に孔５及びフューズ配線層７用の
溝８を形成する工程、孔５及びフューズ配線層７用の溝
８を導電体で同時に埋め込む工程、導電体上に絶縁膜１
０を設ける工程を有することを特徴とする。

【００１８】（７）また、本発明は、上記（６）におい
て、孔５及びフューズ配線層７用の溝８を導電体で同時
に埋め込む工程が、導電体を全面に堆積させたのち、エ
ッチバック、或いは、化学機械研磨法によって、孔５内
及びフューズ配線層７用の溝８内以外の導電体を除去す
る工程からなることを特徴とする。

【００１９】（８）また、本発明は、上記（６）または
（７）において、フューズ配線層７用の溝８を孔５と同
時の工程で形成することを特徴とする。

【００２０】（９）また、本発明は、上記（６）または
（７）において、絶縁膜１０にコンタクトホールを設け
る工程と同時に、フューズ配線層７上の絶縁膜１０に凹
部または開口部を設けたことを特徴とする。

【００２１】図１（ｂ）参照 （１０）また、本発明は、冗長手段を有する半導体装置
において、スリット１４により電気的に分断されている
冗長用配線層１３を電気的に接続することによって、不
良ビットを冗長ビットに切り換えることを特徴とする。

【００２２】（１１）また、本発明は、上記（１０）に
おいて、冗長用配線層１３の分断状態において、スリッ
ト部１４において冗長用配線層１３の切断端面の少なく
とも一部が露出していることを特徴とする。

【００２３】（１２）また、本発明は、上記（１０）ま
たは（１１）において、冗長用配線層１３の少なくとも
一部分の幅を他の部分より広い幅広部を設けたことを特
徴とする。

【００２４】（１３）また、本発明は、冗長手段を有す
る半導体装置の製造方法において、冗長用配線層１３を
スリット１４によって分断する工程と、分断された冗長
用配線層１３を電気的に接続することによって不良ビッ
トを冗長ビットに切り換える工程を有することを特徴と
する。

【００２５】（１４）また、本発明は、上記（１３）に
おいて、冗長用配線層１３をスリット１４により分断す
る工程が、上下の配線層を分離する層間絶縁層４にスリ
ット１４に相当する部分に設けた分離障壁で分離された
２つの溝を設ける工程と、溝を導電体で埋め込む工程か
らなることを特徴とする。

【００２６】（１５）また、本発明は、上記（１４）に
おいて、溝を形成する工程が、上下の配線層を接続する
ために層間絶縁層４に孔を設ける工程と同時であり、且
つ、溝を導電体で埋め込む工程が孔をコンタクト導電体
で埋め込む工程と同時であることを特徴とする。

【００２７】（１６）また、本発明は、上記（１３）ま
たは（１４）において、冗長用配線層１３の電気的接続
を、スリット近傍の冗長用配線層の一部分を溶融した溶
融接続部１５によって行うことを特徴とする。

【００２８】（１７）また、本発明は、上記（１３）ま
たは（１４）において、冗長用配線層１３の電気的接続
を、スリット１４近傍に導電体を局所的に成長させるこ
とによって行うことを特徴とする。

【００２９】

【作用】フューズ配線層７を層間絶縁層４を介して設け
た上下の配線層３，９を接続する孔５内に埋め込んだコ
ンタクト導電体６と同じ導電体からなり、且つ、この層
間絶縁層４を含む絶縁層内に形成することによって、フ
ューズ配線層７をコンタクト導電体と同一工程で形成す
ることができるので、製造工程を増加することなく、且
つ、Ａｌ等の通常の配線層用導電体よりレーザ光に対す
る光吸収率の高い導電体を用いることができるので、溶
断のために照射するレーザ光のレーザエネルギーを小さ
くでき、それによって、絶縁層にクラックが発生するこ
とを抑制することができる。

【００３０】図２参照 例えば、図２はカバー膜を設けた幅０．６μｍで厚さ
１．０μｍのＷフューズ、カバー膜を設けた幅０．６μ
ｍで厚さ０．７μｍのＡｌフューズ、及び、カバー膜を
設けない幅０．６μｍで厚さ１．０μｍのＷフューズに
赤外レーザ光を照射した場合の、切断歩留りの照射レー
ザエネルギー依存性を示す図であり、同じレーザエネル
ギーでは実線で示すＷフューズの切断歩留りは、破線で
示すＡｌフューズの切断歩留りより高いことが判る。

【００３１】また、図２におけるＷフューズはＡｌフュ
ーズよりも膜厚が厚いものであり、一般に膜厚の厚いフ
ューズの切断が困難である事実から見て、同じ膜厚の場
合には、Ｗフューズの切断はより容易になる。

【００３２】また、フューズ配線層７の厚さをコンタク
ト導電体６の厚さよりも薄くすることによって、フュー
ズ配線層７の切断はより容易になるので、照射レーザエ
ネルギーを小さくして絶縁層にクラックが発生すること
を抑制することができる。

【００３３】また、フューズ配線層７の一部分に、フュ
ーズ配線層７の他の部分より細い幅細部を設けることに
よってフューズ配線層７の切断はより容易になるので、
照射レーザエネルギーを小さくして絶縁層にクラックが
発生することを効果的に抑制することができる。

【００３４】また、フューズ配線層７上の少なくとも一
部に、絶縁膜１０の厚さが周囲の絶縁膜１０の厚さより
も薄い凹部を設けることによって、薄くなった絶縁膜１
０を介してレーザ光１１を照射するので、レーザエネル
ギーを小さくでき、それによって、絶縁層にクラックが
発生することを抑制することができる。

【００３５】また、フューズ配線層７の上表面の少なく
とも一部を露出させることによって、フューズ配線層７
がＷから構成される場合に、より低エネルギーでの切断
が可能になり、且つ、絶縁膜１０を吹き飛ばす必要がな
いので、絶縁層にクラックが発生することを抑制するこ
とができる。

【００３６】図２参照 ＷはＡｌと異なって赤外光に対する光吸収率が高く容易
に気化するため、一点鎖線で示すようにカバー膜なしで
も切断が可能であり、且つ、実線で示すＷフューズの切
断歩留りとの対比からは、Ｗフューズの場合にはカバー
膜がない方が低エネルギーでの切断が可能になる。

【００３７】また、上下の配線層３，９を分離する層間
絶縁層４に孔５及びフューズ配線層７用の溝８を同じ導
電体で同時に埋め込むことにより、製造工程の増加を防
ぐことができる。

【００３８】また、孔５及びフューズ配線層７用の溝８
を導電体で同時に埋め込む工程として、エッチバック、
或いは、化学機械研磨法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：ＣＭＰ）を用いる
ことによって、平坦性に優れた配線層を形成することが
できると共に、ＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチ
ング）に適さない導電体を用いることもできる。

【００３９】また、フューズ配線層７用の溝８を孔５と
同時の工程で形成することにより、製造工程の増加を防
ぐことができる。

【００４０】また、絶縁膜１０にコンタクトホールを設
ける工程と同時に、フューズ配線層７上の絶縁膜１０に
凹部または開口部を設けることにより、薄くなった絶縁
膜１０を介して或いは露出したフューズ配線層７に直接
レーザ光１１を照射するので、レーザエネルギーを小さ
くでき、それによって、絶縁層にクラックが発生するこ
とを抑制することができる。

【００４１】また、スリット１４により電気的に分断さ
れている冗長用配線層１３を電気的に接続することによ
って、切断型の冗長手段に比べて絶縁層に与えるダメー
ジを少なくできるので、クラックの発生を防止すること
ができる。

【００４２】また、冗長用配線層１３の分断状態におい
て、スリット部１４において冗長用配線層１３の切断端
面の少なくとも一部を露出させることによって、冗長用
配線層１３の電気的な接続が容易になる。

【００４３】また、冗長用配線層１３の少なくとも一部
分に、冗長用配線層１３の他の部分より幅の広い幅広部
を設けたことによって、溶融面積を大きくすることがで
き、それによって溶融接続部１５による接続を確実に行
うことができる。

【００４４】また、分断された冗長用配線層１３を電気
的に接続することによって不良ビットを冗長ビットに切
り換える方式を用いることによって、切断型の冗長手段
に比べて絶縁層に与えるダメージを少なくできるので、
クラックの発生を防止することができる。

【００４５】また、冗長用配線層１３を、溝に導電体を
埋め込む工程によって形成することによって、導電体と
してＡｌ系導電体に比べて光吸収率の高い材料を用いる
ことができ、且つ、表面を平坦化することができる。

【００４６】また、上下の配線層を接続するために層間
絶縁層４に孔を設ける工程と同時に冗長用配線層１３用
の溝を形成し、且つ、孔をコンタクト導電体で埋め込む
工程と同時に溝を導電体で埋め込むことにより、製造工
程を増加することなく、Ａｌ系導電体に比べて光吸収率
の高い材料を用いて冗長用配線層１３を形成することが
できる。

【００４７】また、冗長用配線層１３の電気的接続を、
スリット１４近傍の冗長用配線層１３の一部を溶融した
溶融接続部１５によって行うことにより、気化による冗
長用配線層の切断より低エネルギーで冗長を行うことが
でき、且つ、溶融接続部１５上に絶縁層もないため絶縁
層にクラックが発生することを抑制することができる。

【００４８】また、冗長用配線層１３の電気的接続を、
スリット１４近傍に導電体を局所的に成長させることに
よって行うことにより、熱的ダメージを少なくすること
ができ、絶縁層にクラックが発生することを抑制するこ
とができる。

【００４９】

【実施例】図３及び図４を参照して、本発明の第１の実
施例を説明する。 図３（ａ）参照 まず、シリコン基板２１上に、ＳｉＯ₂ 膜等の下地絶縁
層２２を介して厚さ１μｍのＡｌ配線層２３を設けたの
ち、ＳｉＯ₂ 膜とＳＯＧ（スピン・オン・グラス）膜の
複合膜からなる合計の厚さが１μｍの層間絶縁層２４を
形成する。

【００５０】この場合、ＳＯＧ膜の流動性が極めて高い
ので、Ａｌ配線層２３上のＳＯＧ膜はＡｌ配線層２３間
に流れ出してＡｌ配線層２３による高さ１μｍの段差部
全体を埋め込むので、Ａｌ配線層２３間においては層間
絶縁層２４の厚さは１μｍ以上になり、この傾向はＡｌ
配線層２３間の間隔が密な高集積度の半導体装置ほど顕
著になる。

【００５１】図３（ｂ）参照 次いで、ＲＩＥ法を用いて、Ａｌ配線層２３を上層配線
層と接続するためのビアホール２５の形成と同時にフュ
ーズ配線層用の溝２６を形成する。この場合のフューズ
配線層用の溝２６の幅は０．５μｍであり、また、深さ
はビアホール２５のエッチングのマージン確保のための
オーバーエッチングと合わせて１．３μｍとする。

【００５２】図３（ｃ）参照 次いで、スパッタリング法によって層間絶縁層２４との
密着性を改善するために薄いＴｉＮ膜（図示せず）を堆
積させたのち、ＣＶＤ法（化学気相成長法）を用いてＷ
を全面に堆積させ、化学機械研磨法（ＣＭＰ法）を用い
て全面を研磨し、ビアホール２５内及びフューズ配線層
用の溝２６内以外のＷを除去してＷコンタクト導電体２
７及びＷフューズ配線層２８を形成する。

【００５３】このＣＭＰ法は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 粉末等の微粒
子を含むスラリーを用いて化学的に研磨する研磨方法で
あり、適当なエッチングガスの存在しない導電体にも適
用できる手法であるので、ＲＩＥ法に適さないＣｕ等の
導電体による微細配線の形成に有用な方法である。

【００５４】図４（ｄ）参照 次いで、全面に厚さ１μｍのＡｌ膜を堆積させたのちパ
ターニングしてＷコンタクト導電体２７と接続する上層
配線層２９、及び、Ｗフューズ配線層２８と接続する上
層配線層３０を形成し、次いで、０．５μｍのＳｉＮ膜
及び０．５μｍのＳｉＯ₂ 膜を順次堆積させてカバー膜
３１を形成する。

【００５５】なお、この上層配線層３０のパターニング
工程において、エッチングマージンを確保するためのオ
ーバエッチングによって、Ｗフューズ配線層２８の表面
も０．２〜０．３μｍ削られて、溝内に埋め込まれたＷ
フューズ配線層２８の厚さは、１．０〜１．１μｍとな
る。

【００５６】図４（ｅ）参照 次いで、内部回路素子の電気的試験の結果、不良ビット
が発見された場合、冗長ビットの内の良品と切り換える
ために、所定のＷフューズ配線層２８の破線で示す切断
部３３にカバー膜３１を介して０．５〜１．０μＪ、好
適には０．７μＪのレーザ光３２を１０〜３０ｎｓ（ナ
ノ秒）、好適には２０ｎｓ間照射する。

【００５７】図４（ｆ）参照 レーザ光３２の照射部においては、Ｗが溶融・気化し、
カバー膜３１と一緒に吹き飛ぶことによって切断部３３
が形成されて、不良ビットの切り換えが行われる。

【００５８】この第１の実施例においては、フューズ配
線層としてＡｌ系配線層よりも赤外光の吸収率の高いＷ
を用いているため、照射するレーザ光３２のレーザエネ
ルギーを従来よりも小さくすることができ、それによっ
て、カバー膜３１及び層間絶縁層２４に与えるダメージ
を少なくすることができるので、クラックの発生を抑制
することができる。

【００５９】また、ＷはＡｌ系配線層に比べて水分に対
する耐腐食性が良好であるので、切断したＷフューズ配
線層２８の近傍のカバー膜３１の一部分に穴が開いてい
て水分が進入しても、腐食が進行してＷフューズ配線層
２８の信頼性が低下するようなことがない。

【００６０】次に、図５を参照して、本発明の第２の実
施例を説明する。 図５（ａ）参照 まず、第１の実施例と同様に、シリコン基板２１上に下
地絶縁層２２を介して１μｍの厚さのＡｌ配線層２３を
形成したのち、膜厚０．１μｍのＳｉＮ膜からなるエッ
チングストッパ膜３４、及び、ＳｉＯ₂ 膜とＳＯＧ膜の
複合膜からなる合計の厚さが０．９μｍの層間絶縁層２
４を形成する。

【００６１】次いで、内容積が８０００ｃｍ³ の平行平
板ＲＩＥ装置を用いて、ＳｉＮとＳｉＯ₂ の選択比が取
れる条件、即ち、エッチングガスとしてＣ₄ Ｆ₈ を５０
ｓｃｃｍ及びＣＯを２００ｓｃｃｍ流して０．１Ｔｏｒ
ｒとした状態で、４００Ｗの電力を印加することによっ
てビアホール２５及びフューズ配線層用の溝２６に位置
する部分の層間絶縁層２４のみを選択的にエッチングす
る。

【００６２】図５（ｂ）参照 次いで、通常の条件のＲＩＥエッチングによって露出し
ているＳｉＮからなるエッチングストッパ膜３４を除去
してビアホール２５及びフューズ配線層用の溝２６を形
成する。

【００６３】図５（ｃ）参照 次いで、第１の実施例と同様に、ＣＭＰ法を用いてＷを
埋め込むことによって、Ｗコンタクト導電体２７及びＷ
フューズ配線層２８を形成したのち、Ａｌ等からなる上
層配線層２９，３０を形成する。

【００６４】次いで、カバー膜（図示せず）を形成した
のち、不良ビットの切り換えが必要な箇所のＷフューズ
配線層２８にレーザ光を照射してＷフューズ配線層２８
を切断する。

【００６５】この第２の実施例においてはエッチングス
トッパ膜３４を用いているので、Ｗフューズ配線層２８
を設けるための溝の深さを精度良く形成することができ
るので、即ち、層間絶縁層２４とエッチングストッパ膜
３４との合計の厚さにすることができるので、レーザ光
照射条件の設定が容易になる。

【００６６】また、このエッチングストッパ膜３４は、
ＳｉＮ膜に限られるものではなく、ＳｉＯＮ膜、或い
は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 膜等のＳｉＯ₂ 膜に対して選択エッチン
グ性を有する膜を用いても良く、さらに、このエッチン
グストッパ膜３４は、層間絶縁層２４を構成するＳＯＧ
膜を形成する際の耐湿性向上膜としても機能する。

【００６７】次に、図６を参照して、本発明の第３の実
施例を説明する。 図６（ａ）参照 まず、第１の実施例と同様に、シリコン基板２１上に下
地絶縁層２２を介して１μｍの厚さのＡｌ配線層２３を
形成したのち、ＳｉＯ₂ 膜とＳＯＧ膜の複合膜からなる
合計の厚さが１．０μｍの層間絶縁層２４を形成し、次
いで、ビアホール２５を形成する。

【００６８】図６（ｂ）参照 次いで、新たなフォトレジストマスクを用いてエッチン
グすることによって幅０．５μｍで深さ０．５μｍのフ
ューズ配線層用の溝２６を形成する。

【００６９】図６（ｃ）参照 次いで、第１の実施例と同様に、ＣＭＰ法を用いてＷを
埋め込むことによって、Ｗコンタクト導電体２７及びＷ
フューズ配線層２８を形成したのち、Ａｌ等からなる上
層配線層２９，３０を形成する。

【００７０】次いで、カバー膜（図示せず）を形成した
のち、不良ビットの切り換えが必要な箇所のＷフューズ
配線層２８にレーザ光を照射してＷフューズ配線層２８
を切断する。

【００７１】この第３の実施例においては、ビアホール
２５の形成工程とＷフューズ配線層２８用の溝２６の形
成工程を別工程としたので、溝２６の深さを任意の深さ
に設定でき、それによってレーザ照射条件の幅を広くす
ることができる。なお、Ｗフューズ配線層２８用の溝２
６の形成工程をビアホール２５の形成工程の前に行って
も良い。

【００７２】次に、図７を参照して、第１の実施例の変
形である本発明の第４の実施例を説明する。 図７（ａ）参照 まず、図４（ｄ）に示す積層構造を形成したのち、上層
配線層２９に接続するボンディングパッド３７に対する
ボンディング窓３５を形成する際に、Ｗフューズ配線層
２８上に位置するカバー膜３１の一部をエッチングする
ことによって形成した開口部３６によりＷフューズ配線
層２８の一部を露出させる。

【００７３】図７（ｂ）参照 次いで、露出しているＷフューズ配線層２８上にレーザ
光３２を照射して、Ｗフューズ配線層２８を溶融・気化
して切断する。

【００７４】なお、Ｗフューズ配線層２８は従来のＡｌ
フューズ配線層に比べ赤外レーザ光の吸収率が高く、Ｗ
フューズ配線層２８上にカバー膜３１がなくとも容易に
気化するのでレーザ切断が可能になり、また、カバー膜
３１がない方が低エネルギーでの切断が可能になるが、
開口部３６のＷフューズ配線層２８上にカバー膜３１が
薄く残っていても良い。

【００７５】なお、この第４の実施例においては、上層
配線層２９，３０上に設ける絶縁層を、カバー膜３１と
して１層しか示していないが、より下層の配線層の階層
にフューズ配線層を設ける場合には、上層配線層２９，
３０上にさらに多層のカバー膜或いは層間絶縁層、及
び、配線層を設け、多層のカバー膜或いは層間絶縁層を
エッチングして開口部３６を形成することになり、この
場合にも、開口部３６のＷフューズ配線層２８上にカバ
ー膜３１が薄く残っていても良い。

【００７６】次に、図８を参照して、本発明の第５の実
施例を説明する。なお、図８（ｂ）は図８（ａ）の平面
図をＡ−Ａ’で示す一点鎖線において切断した断面図で
ある。

【００７７】図８（ａ）及び（ｂ）参照 まず、第１の実施例と同様に、シリコン基板２１上に下
地絶縁層２２を介して１μｍの厚さのＡｌ配線層２３を
形成したのち、ＳｉＯ₂ 膜とＳＯＧ膜の複合膜からなる
合計の厚さが１．０μｍの層間絶縁層２４を形成する。

【００７８】次いで、フォトレジストマスクにおけるビ
アホール２５用開口及びＷフューズ配線層２８用の溝２
６のコンタクト部３９を０．６μｍ□とし、Ｗフューズ
配線層２８用の溝２６の中央の幅細部３８の幅を０．４
μｍとしてエッチングを行い、ビアホール２５及びＷフ
ューズ配線層２８を形成する。

【００７９】この場合、エッチングすべきパターン幅の
差によるローディング効果によって、ビアホール２５及
びＷフューズ配線層２８用の溝２６のコンタクト部３９
のエッチングがＷフューズ配線層２８用の溝２６の中央
の幅細部３８のエッチングよりも早く進行するので、コ
ンタクト部３９の深さは中央の幅細部３８の深さより深
くなる。

【００８０】例えば、ビアホール２５のエッチングマー
ジンを含めてエッチングを行うと、Ｗフューズ配線層２
８用の溝２６のコンタクト部３９の深さ及び中央の幅細
部３８の深さを夫々１．３μｍ及び０．７μｍにするこ
とができる。

【００８１】この場合にも、Ｗフューズ配線層２８の切
断部における溶断すべきＷの量を少なくすることができ
るので、レーザエネルギーを小さくすることができ、レ
ーザ光照射に伴うダメージを少なくしてクラックの発生
を抑制することができる。

【００８２】なお、上記第１乃至第５の実施例において
は、フューズ配線層用の導電体としてＷを用いている
が、Ｗに限られるものではなく、Ｗシリサイドを用いて
も良く、これらの導電体はＡｌに比べて赤外線の吸収率
が高いので、照射するレーザエネルギーを小さくするこ
とができ、レーザ光照射に伴うダメージを少なくしてク
ラックの発生を抑制することができる。

【００８３】また、フューズ配線層を埋め込む際には、
ＣＭＰ法の代わりに、エッチングバックを用いても良い
が、ＣＭＰ法の方が、適当なエッチングガスの存在しな
い導電体にも適用できるので好適である。

【００８４】次に、図９を参照して、接続型の冗長手段
を用いた本発明の第６の実施例を説明する。 図９（ａ）参照 まず、シリコン基板４１上に層間絶縁層４２を介して密
着用メタルとして薄いＴｉＮ膜（図示せず）をスパッタ
リング法によって堆積させたのち、厚さ０．５μｍのＷ
膜を堆積させてパターニングすることによって、０．５
μｍの間隙のスリット４４で隔てられた幅１μｍの冗長
用配線層４３を形成する。

【００８５】図９（ｂ）参照 次いで、全面にカバー膜４５として厚さ０．５μｍの破
線で示すＳｉＮ膜を堆積したのち、スリット４４近傍を
選択的にエッチングすることによってスリット部の側壁
にＳｉＮ膜からなるサイドウォール４６を形成し、且
つ、冗長用配線層４３の端部の側面を露出させる。

【００８６】図９（ｃ）参照 次いで、チップ内の回路素子の良否を判定する電気的試
験を行ったのち、不良ビットを良品の冗長ビットと切り
換えるために、所定箇所の冗長用配線層４３のスリット
４４近傍にＹＡＧレーザからの０．１〜０．２μＪ、好
適には０．１５μＪのレーザ光４７を１０〜３０ｎｓ、
好適には２０ｎｓ間照射する。

【００８７】この場合には、冗長用配線層４３の端部の
側面が露出しており、且つ、レーザエネルギーが低いの
で、レーザ光４７によって冗長用配線層４３は気化せず
に溶融するだけであり、スリット４４部における溶融導
電体が接続して溶融接続部４８が形成され、左右の冗長
用配線層４３が電気的に接続されて不良ビットと良品の
冗長ビットとの切り換えが行われる。

【００８８】なお、この場合、図においては冗長用配線
層４３の端部の側面しか露出していないものの、エッチ
ングの際にマスクの開口部を大きくして、冗長用配線層
４３の端部の上表面の一部が露出するようにしても良い
し、さらに、エッチングによってサイドウォール４６を
完全に除去しても良い。

【００８９】また、カバー膜４５及びサイドウォール４
６の代わりに、冗長用配線層４３の厚さより薄い、例え
ば、厚さ０．５μｍ以下のＳｉＮ膜を堆積させて、段切
れによって冗長用配線層４３上の絶縁層と冗長用配線層
４３の端部間の絶縁層を形成しても良い。

【００９０】この第６の実施例においては溶融・気化に
よる切断を利用していないので、原理的にレーザ照射に
伴うダメージが少なく、カバー膜４５等にクラックが発
生するのを抑制することができる。

【００９１】また、ＷはＡｌに比べて赤外光の吸収率が
高いので、レーザエネルギーをより少なくすることがで
きると共に、ＷはＡｌより耐湿性に優れているので、冗
長用配線層４３の一部分が露出していても、腐食が進行
して信頼性が低下することが少ない。

【００９２】次に、図１０を参照して、本発明の第７の
実施例を説明する。 図１０（ａ）及び（ｂ）参照 まず、第６の実施例と同様に、シリコン基板４１上に層
間絶縁層４２を介して密着用メタルとして薄いＴｉＮ膜
（図示せず）をスパッタリング法によって堆積させたの
ち、厚さ０．５μｍのＷ膜を堆積させてパターニングす
ることによって、０．５μｍの間隙のスリット４４で隔
てられた幅１μｍの冗長用配線層４３を形成し、次い
で、カバー膜４５として破線で示す厚さ０．５μｍのＳ
ｉＮ膜を堆積したのち、スリット４４近傍を選択的にエ
ッチングすることによってスリット部の側壁にＳｉＮ膜
からなるサイドウォール４６を形成し、且つ、冗長用配
線層４３の端部の側面を露出させる。

【００９３】図１０（ｃ）参照 次いで、フォーカスイオンビーム法（ＦＩＢ法）を用い
て、スリット４４の近傍にＷ層を局所的に成長させて接
続導電層４９を形成して左右の冗長用配線層４３を電気
的に接続し、不良ビットと良品の冗長ビットとの切り換
えを行う。

【００９４】なお、この第７の実施例においても、冗長
用配線層４３の端部上のカバー膜４５の一部分を除去し
て冗長用配線層４３の端部の上表面を露出させても良い
し、場合によってはスリット４４部におけるサイドウォ
ール４６を除去しても良いが、少なくとも冗長用配線層
４３の端部の側面及び上表面の少なくとも一方が露出し
ていれば良い。

【００９５】また、冗長用配線層４３の接続のためにレ
ーザ光を用いないので、カバー膜４５及び層間絶縁層４
２に与える熱的ダメージが少なくなり、クラックの発生
が抑制される。

【００９６】次に、図１１を参照して、本発明の第８の
実施例を説明する。 図１１（ａ）参照 まず、第１の実施例と同様に、シリコン基板４１上に下
地絶縁層５０を介して厚さ１μｍのＡｌ配線層５１を形
成したのち、ＳｉＯ₂ 膜とＳＯＧ膜との複合膜からなる
厚さ１．０μｍの層間絶縁層５２を堆積させ、次いで、
ビアホール５３を形成する際に、スリットに相当する厚
さ０．５μｍの分離障壁５４で分離された冗長用配線層
形成用の溝５５を同時に形成する。

【００９７】図１１（ｂ）参照 次いで、同じく第１の実施例と同様にＣＭＰ法を用い
て、ビアホール５３及び溝５５にＷを埋め込んで、Ｗコ
ンタクト導電体５６及びＷ冗長用配線層５７を形成した
のち、全面にＡｌ等の導電膜を堆積させてパターニング
することによってＷコンタクト導電体に接続する上層配
線層５８、及び、Ｗ冗長用配線層５７に接続する上層配
線層５９を形成する。なお、上層配線層５８の一部にボ
ンディングパッド６０が形成される。

【００９８】図１１（ｃ）参照 次いで、全面にＳｉＮ膜等のカバー膜６１を堆積させた
後、ボンディングパッド６０に対するボンディング窓６
２を形成する際に、スリットに相当する分離障壁５４の
近傍のカバー膜６１を除去して開口部６３を形成して、
Ｗ冗長用配線層５７の一部分を露出させる。この場合、
開口部６３の形成工程において、分離障壁５４の一部分
もエッチングされているが、必ずしもエッチングする必
要はない。

【００９９】次いで、第６の実施例と同様に、開口部６
３にレーザ光を照射するか、或いは、第７の実施例と同
様にＦＩＢ法を用いてＷ層を局所的に成長させることに
よって、左右の冗長用配線層４３を電気的に接続し、不
良ビットと良品の冗長ビットとの切り換えを行う。

【０１００】この第８の実施例においては、ビアホール
５３の形成工程及びＷコンタクト導電体５６の形成工程
を利用して、Ｗ冗長用配線層５７を形成しているので、
製造工程を増加させることなく、耐湿性が高く、且つ、
レーザ光の吸収率の高い導電体を用いた冗長用配線層を
形成することができる。

【０１０１】なお、この第８の実施例においては上層配
線層５８，５９の上に設ける絶縁膜はカバー膜６１とし
て１層しか示していないが、より下層の配線層の階層に
冗長用配線層４３を設ける場合には、上層配線層５８，
５９上にさらに多層のカバー膜或いは層間絶縁層、及
び、配線層を設け、多層のカバー膜或いは層間絶縁層を
エッチングしてボンディング用窓或いはコンタクトホー
ルを形成する際に分離障壁５４近傍の絶縁層を除去し
て、開口部６３を形成することになる。

【０１０２】次に、図１２を参照して、第８の実施例の
変形である本発明の第９の実施例を説明する。 図１２参照 この第９の実施例は、Ｗ冗長用配線層５７の平面パター
ンに関するもので、一対のＷ冗長用配線層５７は幅Ｗが
５μｍで長さＬが０．５μｍの幅広部６４を有してお
り、この幅広部６４が厚さＤが０．５μｍの分離障壁５
４を介して対向するように設ける。

【０１０３】この第９の実施例の構成は、接続をレーザ
光照射による溶融で行う場合に有効であり、Ｗ冗長用配
線層５７の溶融面積が大きくなるので、Ｗ冗長用配線層
５７の接続が容易に、且つ、確実になる。

【０１０４】なお、幅Ｗは、レーザ光のスポット径と同
程度であれば良く、また、長さＬは、溝をＷ膜で埋め込
む際に幅広部６４がＷで充分平坦に埋め込まれる長さで
あれば良く、さらに、第９の実施例においては、幅広部
６４は片側１本づつであるが、溶融面積を更に大きくす
るために複数本並べても良い。

【０１０５】なお、上記第６乃至第９の実施例において
は、冗長用配線層としてＷを用いているが、Ｗに限られ
るものではなく、Ｗシリサイド或いはＴｉＮ等のＡｌよ
り赤外光の吸収率の高い導電体を用いても良いものであ
る。

【０１０６】また、上記第１及び第８の実施例において
は、Ｗフューズ配線層２８を埋め込むための溝２６或い
はＷ冗長用配線層５７を埋め込むための溝５５を層間絶
縁層２４或いは層間絶縁層５２の内部に形成している
が、下地絶縁層２２或いは下地絶縁層５０に食い込むよ
うに設けても良い。

【０１０７】また、上記各実施例における、配線層の厚
さ及び幅、或いは、絶縁層の厚さに関する数値は単なる
１例で、記載されている数値に限られるものではなく、
形成する半導体装置の集積度に応じて適宜設定すべきも
のである。

【０１０８】

【発明の効果】本発明によれば、冗長用のフューズ配線
層としてＡｌよりレーザ光の吸収率が高く且つ耐湿性に
優れたＷ等の導電体を用い、或いは、接続型の冗長手段
を用いたので、不良ビットを冗長ビットに切り換える際
のレーザ光照射に伴うクラックの発生を防止することが
でき、それによって半導体装置の信頼性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の作用の説明図である。

【図３】本発明の第１の実施例の途中までの製造工程の
説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例の図３以降の製造工程の
説明図である。

【図５】本発明の第２の実施例の製造工程の説明図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施例の製造工程の説明図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施例の製造工程の説明図であ
る。

【図８】本発明の第５の実施例の説明図である。

【図９】本発明の第６の実施例の製造工程の説明図であ
る。

【図１０】本発明の第７の実施例の製造工程の説明図で
ある。

【図１１】本発明の第８の実施例の製造工程の説明図で
ある。

【図１２】本発明の第９の実施例の説明図である。

【図１３】従来のフューズ配線層の説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下地絶縁層 ３ 配線層 ４ 層間絶縁層 ５ 孔 ６ コンタクト導電体 ７ フューズ配線層 ８ 溝 ９ 配線層 １０ 絶縁膜 １１ レーザ光 １２ 切断部 １３ 冗長用配線層 １４ スリット １５ 溶融接続部 ２１ シリコン基板 ２２ 下地絶縁層 ２３ Ａｌ配線層 ２４ 層間絶縁層 ２５ ビアホール ２６ 溝 ２７ Ｗコンタクト導電体 ２８ Ｗフューズ配線層 ２９ 上層配線層 ３０ 上層配線層 ３１ カバー膜 ３２ レーザ光 ３３ 切断部 ３４ エッチングストッパ膜 ３５ ボンディング窓 ３６ 開口部 ３７ ボンディングパッド ３８ 幅細部 ３９ コンタクト部 ４１ シリコン基板 ４２ 層間絶縁層 ４３ 冗長用配線層 ４４ スリット ４５ カバー膜 ４６ サイドウォール ４７ レーザ光 ４８ 溶融接続部 ４９ 接続導電層 ５０ 下地絶縁層 ５１ Ａｌ配線層 ５２ 層間絶縁層 ５３ ビアホール ５４ 分離障壁 ５５ 溝 ５６ Ｗコンタクト導電体 ５７ Ｗ冗長用配線層 ５８ 上層配線層 ５９ 上層配線層 ６０ ボンディングパッド ６１ カバー膜 ６２ ボンディング窓 ６３ 開口部 ６４ 幅広部 ６５ 第１層間絶縁層 ６６ 第２層間絶縁層 ６７ 第３層間絶縁層 ６８ Ａｌフューズ配線層

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 層間絶縁層を介して設けた上下の配線層
   を接続する孔内に埋め込んだコンタクト導電体と同じ導
   電体からなり、且つ、少なくとも前記層間絶縁層を含む
   絶縁層内に形成されたフューズ配線層を有することを特
   徴とする冗長手段を有する半導体装置。
2. 【請求項２】 上記コンタクト導電体の厚さが、上記フ
   ューズ配線層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項
   １記載の冗長手段を有する半導体装置。
3. 【請求項３】 上記フューズ配線層の一部分の幅が、前
   記フューズ配線層の他の部分より細い幅細部を有してい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の冗長手段
   を有する半導体装置。
4. 【請求項４】 上記フューズ配線層上の少なくとも一部
   に、絶縁膜の厚さが周囲の絶縁膜の厚さよりも薄くなっ
   ている凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか１項に記載の冗長手段を有する半導体装置。
5. 【請求項５】 上記フューズ配線層の上表面の少なくと
   も一部が露出していることを特徴とする請求項１乃至３
   のいずれか１項に記載の冗長手段を有する半導体装置。
6. 【請求項６】 上下の配線層を分離する層間絶縁層に前
   記上下の配線層を接続する孔及びフューズ配線層用の溝
   を形成する工程、前記孔及びフューズ配線層用の溝を導
   電体で同時に埋め込む工程、及び、前記導電体上に絶縁
   膜を設ける工程を有することを特徴とする冗長手段を有
   する半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 上記孔及びフューズ配線層用の溝を導電
   体で同時に埋め込む工程が、前記導電体を全面に堆積さ
   せたのち、エッチバック、或いは、化学機械研磨法によ
   って、前記孔内及び前記フューズ配線層用の溝内以外の
   前記導電体を除去する工程からなることを特徴とする請
   求項６記載の冗長手段を有する半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 上記フューズ配線層用の溝を、上記孔と
   同時の工程で形成することを特徴とする請求項６または
   ７に記載の冗長手段を有する半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 上記絶縁膜にコンタクトホールを設ける
   工程と同時に、上記フューズ配線層上の前記絶縁膜に凹
   部または開口部を設けたことを特徴とする請求項６乃至
   ８のいずれか１項に記載の冗長手段を有する半導体装置
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 スリットにより電気的に分断されてい
    る冗長用配線層を電気的に接続することによって、不良
    ビットを冗長ビットに切り換えることを特徴とする冗長
    手段を有する半導体装置。
11. 【請求項１１】 上記冗長用配線層の分断状態におい
    て、上記スリット部において前記冗長用配線層の切断端
    面の少なくとも一部が露出していることを特徴とする請
    求項１０記載の冗長手段を有する半導体装置。
12. 【請求項１２】 上記冗長用配線層の少なくとも一部分
    の幅を、前記冗長用配線層の他の部分より広い幅広部を
    設けたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の
    冗長手段を有する半導体装置。
13. 【請求項１３】 冗長用配線層をスリットによって分断
    する工程と、分断された冗長用配線層を電気的に接続す
    ることによって不良ビットを冗長ビットに切り換える工
    程を有することを特徴とする冗長手段を有する半導体装
    置の製造方法。
14. 【請求項１４】 上記冗長用配線層をスリットにより分
    断する工程が、上下の配線層を分離する層間絶縁層に前
    記スリットに相当する部分に設けた分離障壁で分離され
    た２つの溝を設ける工程と、前記溝を導電体で埋め込む
    工程からなることを特徴とする請求項１３記載の冗長手
    段を有する半導体装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 上記溝を形成する工程が、上記上下の
    配線層を接続するために層間絶縁層に孔を設ける工程と
    同時であり、且つ、上記溝を導電体で埋め込む工程が、
    前記孔をコンタクト導電体で埋め込む工程と同時である
    ことを特徴とする請求項１４記載の冗長手段を有する半
    導体装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 上記冗長用配線層の電気的接続を、上
    記スリット近傍の前記冗長用配線層の一部分を溶融した
    溶融接続部によって行うことを特徴とする請求項１３ま
    たは１４記載の冗長手段を有する半導体装置の製造方
    法。
17. 【請求項１７】 上記冗長用配線層の電気的接続を、上
    記スリット近傍に導電体を局所的に成長させることによ
    って行うことを特徴とする請求項１３または１４記載の
    冗長手段を有する半導体装置の製造方法。