JPH0955476A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0955476A
JPH0955476A JP7204538A JP20453895A JPH0955476A JP H0955476 A JPH0955476 A JP H0955476A JP 7204538 A JP7204538 A JP 7204538A JP 20453895 A JP20453895 A JP 20453895A JP H0955476 A JPH0955476 A JP H0955476A
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JP
Japan
Prior art keywords
antifuse
wiring layer
semiconductor device
fuse
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP7204538A
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English (en)
Inventor
Yoshinobu Toyama
義信 外山
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アンチヒューズに対する書き込み電圧のばらつ
きを、その下地構造に依存することなく低減する。 【構成】アンチヒューズにより形成された不揮発性記憶
素子を有する半導体装置。アンチヒューズの下方側電極
を兼ねる第1配線層105とアンチヒューズ107及び
アンチヒューズの上方側電極を兼ねる第2配線層108
を絶縁する層間絶縁膜106には、アンチヒューズ10
7と第1配線層105との接続孔が、第1配線層105
上の接続面と同一平面の端部を含むように形成される。
こうしてアンチヒューズ107に対する書き込みは第1
配線層105の端部への電界集中によって行われ、アン
チヒューズの配線層との接続部の下部の段差形状や傾斜
の状態に依存しない。また接続孔が埋め込み金属層によ
って形成された半導体装置のアンチヒューズといった構
造をとることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の不揮発性記
憶素子の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置の高速化、高集積化に
対応して、不揮発性記憶素子としてアンチヒューズが用
いられるようになってきている。
【0003】図3は配線層とアンチヒューズの接続によ
って構成された不揮発性記憶素子部に関する従来の構造
の一例を示す断面図である。以下、図3に従って、配線
層とアンチヒューズの接続によって構成された不揮発性
記憶素子部に関する従来の構造について説明する。
【0004】図3(a)及び図3(b)にアンチヒュー
ズとそれに接続される配線層が形成された段階での半導
体装置の断面図を示す。301は半導体基板であり、3
02は素子分離領域、303はMOS型トランジスタの
ゲート電極、304はゲート電極とアンチヒューズの下
方側電極を兼ねる第1配線層を絶縁するための第1層間
絶縁膜、305はアンチヒューズの下方側電極を兼ねる
第1配線層、306は第1配線層305とアンチヒュー
ズ及び第2配線層を絶縁するための第2層間絶縁膜、3
07はアンチヒューズ、308はアンチヒューズの上方
側電極を兼ねる第2配線層である。第2層間絶縁膜30
6にはアンチヒューズ307と第1配線層305を接続
するための接続孔が第1配線層305の接続面と同一平
面の端部より外にでないように形成されている。図3
(a)はアンチヒューズが平坦部に構成された例であ
り、図3(b)はアンチヒューズが傾斜部に構成された
例である。図3(a)の構造に比べて図3(b)の構造
は、アンチヒューズ307の膜厚や成膜条件などの諸条
件が同じ場合には、不揮発性記憶素子に対する書き込み
電圧が数パーセントから数十パーセント低くなる。この
ため図3(a)の構造と図3(b)の構造は同時に形成
せず、どちらか一方の構造のみを用いて作成される。従
来は主に図3(a)の構造のみ用いられてきた。
【0005】以上、従来の配線層とアンチヒューズの接
続部に関する構造の1例を示した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路
の高速化、高集積化の要求にともない、アンチヒューズ
よりなる不揮発性記憶素子は、その下地となる段差構造
に依存することなく自由に配置ができるようにする必要
がでてきている。そのためアンチヒューズは、例えば図
3(a)に示されるような平坦部に形成されたり、ある
いは図3(b)に示されるように下地傾斜部に形成され
るなど様々な場合が生じる。
【0007】この様な場合、そのアンチヒューズの配線
層との接続部の段差形状や傾斜の状態により、不揮発性
記憶素子の書き込みに要する電圧のばらつきを生じ、書
き込み不良や歩留り低下を引き起こすという問題があっ
た。
【0008】そこで、本発明は前記のような課題を解決
しようとするものであり、その目的とするところは従来
の製造方法を踏まえた上で、不揮発性記憶素子の書き込
み電圧のばらつきの低減を図り、書き込み不良の減少及
び歩留りを向上させる技術を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(手段1) おもに2つの異なった配線層と接続された
アンチヒューズにより形成された不揮発性記憶素子を有
する半導体装置において、前記配線層の少なくとも一方
とアンチヒューズの接続部が、当該配線層の接続面と同
一平面の端部を含むことを特徴とする。
【0010】(手段2) おもに2つの異なった配線層
と接続されたアンチヒューズにより形成された不揮発性
記憶素子を有する半導体装置において、前記アンチヒュ
ーズの下方で接続される配線層とアンチヒューズとの接
続孔が、当該配線層の接続面と同一平面の端部を含むよ
うに形成することを特徴とする。
【0011】(手段3) おもに2つの異なった配線層
と接続されたアンチヒューズにより形成された不揮発性
記憶素子を有する半導体装置において、前記アンチヒュ
ーズの下方で接続される配線層とアンチヒューズとの接
続孔が、少なくとも金属層によって埋め込まれ、前記埋
め込み金属層とアンチヒューズとの接続部が当該埋め込
み金属層の接続面と同一平面の端部を含むように形成す
ることを特徴とする半導体装置。
【0012】(手段4) さらにアンチヒューズが接続
孔内の埋め込み金属を覆っていることを特徴とする。
【0013】(手段5) またはアンチヒューズ上の配
線が、アンチヒューズを覆っていることを特徴とする。
【0014】(手段6) または埋め込み金属層のアン
チヒューズとの接続面と同一平面の端部を構成する要素
がタングステン、チタン、モリブデン、および前記金属
の珪化物または窒化物からなることを特徴とする。
【0015】
【作用】アンチヒューズを用いた不揮発性記憶素子を有
する半導体装置の書き込み不良や歩留り低下の要因とし
て、アンチヒューズの配線層との接続部の段差形状や傾
斜の状態に起因する不揮発性記憶素子の書き込みに要す
る電圧のばらつきがあげられる。本発明は、アンチヒュ
ーズに接続される配線層の、接続面と同一平面上の端部
を直接アンチヒューズ部と接続することにより、不揮発
性記憶素子への書き込みが配線層端部への電界集中によ
るアンチヒューズの電気的接続によってのみ生ずるよう
にすることで、不揮発性記憶素子の書き込みに要する電
圧のばらつきを低減させるものである。
【0016】
【実施例】図1及び図2は本発明によるアンチヒューズ
を用いた不揮発性記憶素子を有する半導体装置の構造を
示す断面図である。以下、図1及び図2に従って、本発
明によるアンチヒューズを用いた不揮発性記憶素子を有
する半導体装置の構造の例を説明する。
【0017】図1はアンチヒューズとそれに接続される
上方側配線層が形成された段階での半導体装置の断面図
を示す。101は半導体基板であり、102は素子分離
領域、103はMOS型トランジスタのゲート電極、1
04はゲート電極103とアンチヒューズの下方側電極
を兼ねる第1配線層を絶縁するための層間絶縁膜、10
5はアンチヒューズの下方側電極を兼ねる第1配線層で
ある。第1配線層105とアンチヒューズ107及びア
ンチヒューズの上方側電極を兼ねる第2配線層108を
絶縁する層間絶縁膜106にはアンチヒューズ107と
第1配線層105との接続孔が第1配線層105上の接
続面と同一平面の端部を含むように形成され、その後ア
ンチヒューズ107と第2配線層108が形成される。
本構造においてアンチヒューズ107に対する書き込み
は第1配線層105の端部への電界集中によって行わ
れ、アンチヒューズの配線層との接続部の下部の段差形
状や傾斜の状態に依存しない。
【0018】図2はアンチヒューズの下方で接続される
配線層とアンチヒューズとの接続孔が埋め込み金属層に
よって形成された半導体装置のアンチヒューズとそれに
接続される上方側配線層が形成された段階での断面図を
示す。201は半導体基板であり、202は素子分離領
域、203はMOS型トランジスタのゲート電極、20
4はゲート電極203とアンチヒューズの下方側電極を
兼ねる第1配線層205を絶縁するための層間絶縁膜、
205はアンチヒューズの下方側電極を兼ねる第1配線
層である。第1配線層205とアンチヒューズ207及
びアンチヒューズの上方側電極を兼ねる第2配線層20
8を絶縁する層間絶縁膜206にはアンチヒューズ20
7と第1配線層205との接続孔が第1配線層205上
に形成され、その後スパッタ法または気層成長法を用い
てタングステンあるいはモリブデンまたは前記金属の珪
化物からなる埋め込み金属層209が形成される。この
とき、埋め込み金属層の下地層としてTiあるいはTi
の窒化物または珪化物を使用してもよい。アンチヒュー
ズ207は埋め込み金属層209とアンチヒューズ20
7との接続部が当該埋め込み金属層209の接続面と同
一平面の端部を含むように形成される。埋め込み金属層
209の端部は下地層を用いない場合にはタングステン
あるいはモリブデンまたは前記金属の珪化物より構成さ
れ、下地層を用いた場合にはその下地層を構成するTi
あるいはTiの窒化物または珪化物により構成される。
その後第2配線層208が形成される。アンチヒューズ
は、少なくとも埋め込み金属層と層間絶縁膜の境界部分
上にあればよく、第2の配線が直接埋め込み金属層に直
接接触しなければ、アンチヒューズは接続孔を覆うよう
に形成される必要はない。絶縁のために新たに膜を形成
するよりも、接続孔表面をアンチヒューズで覆った方が
プロセスを省略することができる。また第2配線層も、
アンチヒューズ破壊時に、埋め込み金属層と接続されれ
ば良いので、アンチヒューズを完全に覆う必要はない。
【0019】本構造においてアンチヒューズ207に対
する書き込みは埋め込み金属層209の端部への電界集
中によって行われ、アンチヒューズの配線層との接続部
の下部の段差形状や傾斜の状態に依存しない。
【0020】なお、本発明による構造は前記2実施例で
は第1配線層と第2配線層の間に形成されるアンチヒュ
ーズで適用したが、配線多層構造を有する半導体装置に
おいては、どの配線層間に形成したアンチヒューズでも
適用できるといえる。
【0021】
【発明の効果】以上本発明によれば、アンチヒューズに
接続される配線層の、接続面と同一平面上の端部を直接
アンチヒューズ部と接続することにより、不揮発性記憶
素子への書き込みが配線層端部への電界集中によるアン
チヒューズの電気的接続によって生ずるようにすること
ができ、従来生じていたアンチヒューズ下部の段差形状
や傾斜の状態による書き込みに要する電圧のばらつきを
低減させ、アンチヒューズを不揮発性記憶素子として用
いた半導体装置の書き込み不良の発生を著しく減少し、
歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の構造の一例を示す断面
図。
【図2】本発明の半導体装置の構造の一例を示す断面
図。
【図3】従来の半導体装置の構造を示す断面図。
【符号の説明】
半導体基板 101、201、301 素子分離領域 102、202、302 ゲート電極 103、203、303 第1層間絶縁膜 104、204、304 第1配線層 105、205、305 第2層間絶縁膜 106、206、306 アンチヒューズ 107、207、307 第2配線層 108、208、308 埋め込み金属層 209

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの異なった配線層と接続されたアンチ
    ヒューズにより形成された不揮発性記憶素子を有する半
    導体装置において、前記配線層の少なくとも一方とアン
    チヒューズの接続部が、当該配線層の接続面と同一平面
    の端部を含むことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】2つの異なった配線層と接続されたアンチ
    ヒューズにより形成された不揮発性記憶素子を有する半
    導体装置において、前記アンチヒューズの下方で接続さ
    れる配線層とアンチヒューズとの接続孔が、当該配線層
    の接続面と同一平面の端部を含むように形成することを
    特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】絶縁膜に形成された接続孔と、前記絶縁膜
    の表面が平坦化されるよう前記接続孔に充填された第1
    の導電部材と、前記導電部材と前記絶縁膜の境界の少な
    くとも一部を覆うように前記絶縁膜上に設けられたアン
    チヒューズ部材と、前記アンチヒューズ部材上に形成さ
    れた第2の導電部材とを有することを特徴とする半導体
    装置。
  4. 【請求項4】前記アンチヒューズ部材は前記第1の導電
    部材を覆うことを特徴とする請求項3記載の半導体装
    置。
  5. 【請求項5】前記第2の導電部材は前記アンチヒューズ
    部材を覆うことを特徴とする請求項3または4記載の半
    導体装置。
  6. 【請求項6】前記請求項3の半導体装置において、埋め
    込み金属層のアンチヒューズとの接続面と同一平面の端
    部を構成する要素がタングステン、チタン、モリブデ
    ン、および前記金属の珪化物または窒化物からなること
    を特徴とする請求項3記載の半導体装置。
JP7204538A 1995-08-10 1995-08-10 半導体装置 Pending JPH0955476A (ja)

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Cited By (4)

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