JPH10112505A - Programmable element and its manufacture - Google Patents

Programmable element and its manufacture

Info

Publication number
JPH10112505A
JPH10112505A JP8264273A JP26427396A JPH10112505A JP H10112505 A JPH10112505 A JP H10112505A JP 8264273 A JP8264273 A JP 8264273A JP 26427396 A JP26427396 A JP 26427396A JP H10112505 A JPH10112505 A JP H10112505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
program
interlayer insulating
electrode
wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8264273A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3436018B2 (en
Inventor
Koji Honda
浩嗣 本田
Toru Yamaoka
徹 山岡
Koji Sakurai
浩司 桜井
Hiroshi Yuasa
寛 湯浅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP26427396A priority Critical patent/JP3436018B2/en
Publication of JPH10112505A publication Critical patent/JPH10112505A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3436018B2 publication Critical patent/JP3436018B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the deterioration and the dispersion of insulation destruction resistance and to improve quality in an electrically programmable element which is incorporated in a semiconductor integrated circuit device. SOLUTION: A face excluding the program area 16 of an insulating film for a program 14, and at least the insulating film for program 14, a lower electrode 13 and the side part of a lower wiring 12 are coated with a thin- interlayer insulating film 15, so as to be formed. A thick-interlayer insulating film 18 is formed between an oxide layer 11 and an upper wiring 19, by containing the peripheral part of an upper electrode 17 which is provided on the upper face of the thin-interlayer insulating film 15 that is connected to the face of the program area 16 in the insulating film for the program 14 and covers the upper peripheral part of the insulating film for the program 14. Thus, the absolute amount of over-etching added to the insulating film for the program 14 is reduced, and the dispersion is reduced. Then, the deterioration and the dispersion of the insulating destruction resistance of the insulating film for the program 14 can by suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置に組み込まれた電気的にプログラム可能なプログラマ
ブル素子及びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to an electrically programmable device incorporated in a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、産業用、民生用を問わず電子機器
の開発期間が製品のライフタイムを上回り、さらに製品
に多機能化や多様化が要求されてきているため、新製品
の設計から製造までの期間の短縮、製造コストの低減等
が急務となっている。そのため半導体装置の製造業界に
おいても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FPGA(Fiel
d-Programmable Gate Array)が利用されてきている。
FPGAの主たるプログラミング方式にはメモリー方式
とアンチヒューズ方式の2種類があり、FPGAの高速
化,高集積化の観点から、プログラム素子としてアンチ
ヒューズを用いるアンチヒューズ方式が有望視されてい
る。アンチヒューズは、通常は高抵抗状態の素子であ
り、電気的なプログラミング信号により低抵抗状態に変
化させることによってチップ上の基本論理素子と配線と
を接続して設計または製造現場で書き込み可能とし、ユ
ーザの回路を現場で実現できるようにしたものである。
2. Description of the Related Art In recent years, the development period of electronic equipment, whether industrial or consumer use, has exceeded the product life time, and products have been required to be multifunctional and diversified. There is an urgent need to shorten the period until manufacturing and reduce manufacturing costs. Therefore, even in the semiconductor device manufacturing industry, as a prototype of a gate array or its substitute, an FPGA (Fiel
d-Programmable Gate Array) has been used.
There are two main types of FPGA programming methods, a memory method and an anti-fuse method. From the viewpoint of speeding up and increasing the integration of the FPGA, the anti-fuse method using an anti-fuse as a program element is expected to be promising. An anti-fuse is a high-resistance element, which is usually changed to a low-resistance state by an electrical programming signal, thereby connecting a basic logic element on a chip and wiring to enable writing at a design or manufacturing site. This is to enable the user's circuit to be realized on site.

【0003】半導体集積回路装置のうち、使用者が購入
した後に内容を電気的に書き込むことのできる、いわゆ
るPROM(Programmable ROM)は望む内容のROM
(ReadOnly Memory)がただちに得られるために広く用
いられている。
In a semiconductor integrated circuit device, a so-called PROM (Programmable ROM) in which contents can be electrically written after a user purchases them is a ROM having desired contents.
(Read Only Memory) is widely used because it can be obtained immediately.

【0004】また論理回路の分野においても、やはり使
用者が購入した後に内容を電気的に書き込むことのでき
る、いわゆるPLD(Programmable Logic Device)が
類似の目的で用いられている。PROMやPLDを構成
するためには、外部から記憶内容が電気的に書き込め、
かつ電源を切ってもその記憶内容が保持できるようなプ
ログラマブル素子を用いる必要がある。
In the field of logic circuits, a so-called PLD (Programmable Logic Device), which is also capable of electrically writing contents after purchase by a user, is used for a similar purpose. In order to configure a PROM or PLD, stored contents can be electrically written from outside,
In addition, it is necessary to use a programmable element that can retain the stored contents even when the power is turned off.

【0005】図4は従来のプログラマブル素子の構造を
示す断面図であり、半導体基板9の上の厚い酸化物層1
の上面に接して所望の寸法にパターニングされた下部配
線2、下部電極3およびプログラム用絶縁膜4が順次積
層されて構成されている。これら下部配線2、下部電極
3とプログラム用絶縁膜4は厚い層間絶縁膜5によって
覆われているが、プログラム用絶縁膜4の上面の一部分
には厚い層間絶縁膜5が形成されていない部分、すなわ
ちプログラムされる領域6が設けられており、このプロ
グラムされる領域6を覆って上部電極7および上部配線
8が順次積層されて形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional programmable element, in which a thick oxide layer 1 on a semiconductor substrate 9 is formed.
A lower wiring 2, a lower electrode 3, and a program insulating film 4 patterned in a desired size in contact with the upper surface of the substrate are sequentially laminated. The lower wiring 2, the lower electrode 3, and the program insulating film 4 are covered with a thick interlayer insulating film 5, but a portion of the upper surface of the program insulating film 4 where the thick interlayer insulating film 5 is not formed, That is, an area 6 to be programmed is provided, and an upper electrode 7 and an upper wiring 8 are formed by sequentially laminating the area 6 to be programmed.

【0006】プログラミングは、上部電極7と下部電極
3との間に10V程度の電圧を印加しプログラム用絶縁
膜4の絶縁を破壊して、上部電極7と下部電極3とを電
気的に導通させることにより行われる。
In programming, a voltage of about 10 V is applied between the upper electrode 7 and the lower electrode 3 to break the insulation of the insulating film 4 for programming, thereby making the upper electrode 7 and the lower electrode 3 electrically conductive. This is done by:

【0007】図5は従来のプログラマブル素子の製造方
法を示す図であり、まず図5(a)に示すように、半導
体基板9の上の厚い酸化物層1上にアルミニウム合金膜
2a、窒化チタン膜3aをスパッタリング法により堆積
し、続いてアモルファスシリコン膜4aをプラズマCV
D法により順次積層して形成する。
FIG. 5 shows a conventional method of manufacturing a programmable element. First, as shown in FIG. 5A, an aluminum alloy film 2a and a titanium nitride film are formed on a thick oxide layer 1 on a semiconductor substrate 9. The film 3a is deposited by a sputtering method, and then the amorphous silicon film 4a is
It is formed by sequentially laminating by the method D.

【0008】つぎに図5(b)に示すように、従来のフ
ォトリソグラフィー技術およびドライエッチング技術を
用いてアモルファスシリコン膜4a、窒化チタン膜3
a、アルミニウム合金膜2aを同時にパターニングし、
プログラム用絶縁膜4、下部電極3、下部配線2を形成
する。
Next, as shown in FIG. 5B, an amorphous silicon film 4a and a titanium nitride film 3 are formed by using a conventional photolithography technique and a dry etching technique.
a, the aluminum alloy film 2a is simultaneously patterned,
The insulating film for program 4, the lower electrode 3, and the lower wiring 2 are formed.

【0009】つぎに図5(c)に示すように、厚い絶縁
膜を形成した後その表面を平坦化して厚い層間絶縁膜5
を設ける。
Next, as shown in FIG. 5C, after forming a thick insulating film, the surface thereof is flattened to form a thick interlayer insulating film 5.
Is provided.

【0010】つぎに、図5(d)に示すように、プログ
ラム用絶縁膜4の上面部に位置する厚い層間絶縁膜5の
所望の部分をフォトリソグラフィー技術、ウエットエッ
チング技術およびドライエッチング技術を用いてエッチ
ングすることによって、プログラムされる領域(以下、
プログラム領域という)6を開口する。
Next, as shown in FIG. 5D, a desired portion of the thick interlayer insulating film 5 located on the upper surface of the program insulating film 4 is formed by using a photolithography technique, a wet etching technique and a dry etching technique. The region to be programmed by etching
(Referred to as a program area) 6.

【0011】つぎに図5(e)に示すように、窒化チタ
ン膜、アルミニウム合金膜をスパッタリング法により順
次積層した後、フォトリソグラフィー技術およびドライ
エッチング技術を用いて所望の寸法にパターニングする
ことによって、上部電極7および上部配線8を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 5E, a titanium nitride film and an aluminum alloy film are sequentially laminated by a sputtering method, and then patterned into desired dimensions using a photolithography technique and a dry etching technique. The upper electrode 7 and the upper wiring 8 are formed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、プログラム領域6は厚い層間絶縁膜5を開
口することによって行われるので、厚い層間絶縁膜5を
エッチングしプログラム領域6を開口した後のオーバー
エッチにより、直下に位置するプログラム用絶縁膜4が
薄くなったり、ダメージを受けたりしてこのプログラム
用絶縁膜4の絶縁破壊耐圧が低下したり、特性のばらつ
きが増大するという課題を有していた。また、同じく、
プログラム領域6は厚い層間絶縁膜5を開口することに
よって行われるので、プログラム領域6の開口部のアス
ペクト比が大きくなり、上部電極7のカバレッジが低下
し、プログラム用絶縁膜4をプログラミングした後の導
通状態での信頼性が劣化するという課題も有していた。
However, in the above-mentioned conventional structure, the program region 6 is formed by opening the thick interlayer insulating film 5, and therefore, after the thick interlayer insulating film 5 is etched and the program region 6 is opened. Due to the overetching, the program insulating film 4 located immediately below becomes thinner or damaged, resulting in a problem that the dielectric breakdown voltage of the program insulating film 4 is reduced, and variations in characteristics are increased. I was Also,
Since the program region 6 is formed by opening the thick interlayer insulating film 5, the aspect ratio of the opening of the program region 6 is increased, the coverage of the upper electrode 7 is reduced, and after the programming insulating film 4 is programmed. There is also a problem that the reliability in the conductive state is deteriorated.

【0013】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、プログラム用絶縁膜の電気的特性劣化を抑制で
き、より高品質なプログラマブル素子を提供することを
目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a higher quality programmable element which can suppress the deterioration of the electrical characteristics of a program insulating film.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のプログラマブル素子は、半導体基板上に形成さ
れた酸化物層の上に配置された下部配線と、その下部配
線の上面に設けられた下部電極と、その下部電極の上に
形成されたプログラム用絶縁膜と、そのプログラム用絶
縁膜の上面に形成された上部電極と、その上部電極の上
面に配置された上部配線とからなるプログラマブル素子
であって、プログラム用絶縁膜上のプログラム領域を除
くプログラム用絶縁膜の周辺上面から下部電極、下部配
線の側面部を被覆し、酸化物層の上面と上部配線との間
に2層構造よりなる層間絶縁膜を備えたものであり、プ
ログラム用絶縁膜へ加わるオーバーエッチの絶対量を低
減でき、オーバーエッチ量のばらつきを低減してプログ
ラム用絶縁膜の絶縁破壊耐圧の低下およびばらつきを抑
制することができる。
In order to achieve the above object, a programmable element according to the present invention is provided on a lower wiring disposed on an oxide layer formed on a semiconductor substrate and on an upper surface of the lower wiring. A lower electrode, a program insulating film formed on the lower electrode, an upper electrode formed on the upper surface of the program insulating film, and an upper wiring disposed on the upper electrode. An element, which covers a lower electrode and a side surface of a lower wiring from a peripheral upper surface of the programming insulating film excluding a program region on the program insulating film, and has a two-layer structure between the upper surface of the oxide layer and the upper wiring. It has an interlayer insulating film consisting of a thin film, which can reduce the absolute amount of overetch applied to the program insulating film, reduce the variation in the amount of overetch, and cut off the program insulating film. It is possible to suppress the reduction and variation in breakdown voltage.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、半導体
基板上に形成された酸化物層の上に配置された下部配線
と、その下部配線の上面に設けられている下部電極と、
その下部電極の上に形成されたプログラム用絶縁膜と、
そのプログラム用絶縁膜の上面に形成された上部電極
と、その上部電極の上面に配置された上部配線とを有す
るプログラマブル素子であって、前記プログラム用絶縁
膜のプログラム領域を除く前記プログラム用絶縁膜の周
辺上面から下部電極、下部配線の側面部を被覆し、前記
半導体基板または酸化物層の上面と上部配線との間に、
2層構造よりなる層間絶縁膜を備えたものであり、プロ
グラム用絶縁膜の電気的特性劣化を抑制でき、より高品
質なプログラマブル素子を得ることができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention according to claim 1 is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a lower wiring disposed on an oxide layer formed on a semiconductor substrate; a lower electrode provided on an upper surface of the lower wiring;
An insulating film for programming formed on the lower electrode;
A programmable element having an upper electrode formed on an upper surface of the program insulating film and an upper wiring disposed on the upper surface of the upper electrode, wherein the program insulating film excludes a program area of the program insulating film. The lower electrode from the peripheral upper surface, covering the side surface of the lower wiring, between the upper surface of the semiconductor substrate or the oxide layer and the upper wiring,
Since the semiconductor device includes an interlayer insulating film having a two-layer structure, deterioration of electrical characteristics of the program insulating film can be suppressed, and a higher quality programmable element can be obtained.

【0016】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のプログラマブル素子の2層構造よりなる層間絶縁膜
が、薄い層間絶縁膜と厚い層間絶縁膜より構成されてい
るものであり、薄い層間絶縁膜を持つ構造を採ること
で、プログラム用絶縁膜の絶縁破壊耐圧の低下およびば
らつきの増大を抑制し、かつこのプログラム用絶縁膜の
絶縁を破壊した後の導通状態での信頼性を向上させるこ
とができる。
According to a second aspect of the present invention, the interlayer insulating film having a two-layer structure of the programmable element according to the first aspect is composed of a thin interlayer insulating film and a thick interlayer insulating film. Adopting a structure with an interlayer insulating film suppresses a decrease in breakdown voltage and an increase in variation of the insulating film for programming, and improves reliability in a conductive state after the insulation of the insulating film for programming is broken. Can be done.

【0017】請求項3に記載の発明は、半導体基板上に
形成された酸化物層の上に配置された下部配線と、その
下部配線の上面に設けられている下部電極と、その下部
電極の上に形成されたプログラム用絶縁膜と、そのプロ
グラム用絶縁膜の上面に形成された上部電極と、その上
部電極の上面に配置された上部配線とを有するプログラ
マブル素子であって、薄い層間絶縁膜が、プログラム用
絶縁膜のプログラム領域を除く面上と、少なくともプロ
グラム用絶縁膜と下部電極と下部配線の側面部とを被覆
し、厚い層間絶縁膜が、プログラム用絶縁膜のプログラ
ム領域の面に接続し、かつプログラム用絶縁膜の上部周
辺部を被覆する薄い層間絶縁膜の上面にかけて設けられ
ている上部電極の周辺部を含み半導体基板上に形成され
た酸化物層と上部配線との間に形成されているものであ
り、プログラム用絶縁膜へ加わるオーバーエッチの絶対
量を低減でき、オーバーエッチ量のばらつきを低減して
プログラム用絶縁膜の絶縁破壊耐圧の低下およびばらつ
きを抑制することができる。
According to a third aspect of the present invention, a lower wiring disposed on an oxide layer formed on a semiconductor substrate, a lower electrode provided on an upper surface of the lower wiring, A programmable element having a program insulating film formed thereon, an upper electrode formed on the upper surface of the program insulating film, and an upper wiring disposed on the upper electrode, and a thin interlayer insulating film. Covers the surface of the program insulating film excluding the program region and at least the side surfaces of the program insulating film, the lower electrode, and the lower wiring, and a thick interlayer insulating film covers the surface of the program insulating film in the program region. An oxide layer formed on a semiconductor substrate, including a peripheral portion of an upper electrode provided over the upper surface of a thin interlayer insulating film connected to and covering an upper peripheral portion of the program insulating film; It is formed between the line and the line, and can reduce the absolute amount of over-etch applied to the program insulating film, reduce the variation of the over-etch amount, and reduce the decrease and the variation of the dielectric breakdown voltage of the program insulating film. Can be suppressed.

【0018】請求項4に記載の発明は、請求項2または
3記載のプログラマブル素子の薄い層間絶縁膜が50〜
500nmの厚さを有するものであり、この薄い膜厚と
することにより、膜厚を限定した薄い層間絶縁膜が有効
に作用する領域を規定したものであって、プログラム用
絶縁膜の絶縁破壊耐圧の低下およびばらつきの増大を抑
制し、かつこのプログラム用絶縁膜の絶縁を破壊した後
の導通状態での信頼性を向上させることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the programmable element according to the second or third aspect, the thin interlayer insulating film has a thickness of 50 to 50 mm.
This thin film has a thickness of 500 nm, and this thin film thickness defines a region where a thin interlayer insulating film having a limited thickness works effectively. Can be suppressed, and the reliability of the program insulating film in a conductive state after the insulation of the insulating film is broken can be improved.

【0019】請求項5に記載の発明は、請求項2、3ま
たは4記載のプログラマブル素子の下部配線と下部電極
とプログラム用絶縁膜より構成される3層構造物におけ
るプログラム用絶縁膜の周辺角部および3層構造物が酸
化物層に接する部分における薄い層間絶縁膜の断面形状
が曲面を形成しているものであり、薄い層間絶縁膜の側
壁に上部電極の構成材料である窒化チタンのエッチ残り
を生じさせないという作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, a peripheral angle of a program insulating film in a three-layer structure comprising a lower wiring, a lower electrode, and a program insulating film of a programmable element according to the second, third or fourth aspect of the present invention. The cross-sectional shape of the thin interlayer insulating film at the portion where the portion and the three-layer structure are in contact with the oxide layer forms a curved surface, and the side walls of the thin interlayer insulating film are etched with titanium nitride as a constituent material of the upper electrode. It has the effect of not causing a residue.

【0020】請求項6に記載の発明は、半導体基板上に
酸化物層を形成する工程と、前記酸化物層の上に下部配
線と下部電極を形成する工程と、前記下部電極の上にプ
ログラム用絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記プ
ログラム用絶縁膜の上面部と側面部および前記下部電極
と下部配線の側面部に薄い層間絶縁膜を形成する工程
と、前記プログラム用絶縁膜上の前記薄い層間絶縁膜の
所望の部分を開口して前記プログラム用絶縁膜の表面を
露出させる工程と、前記薄い層間絶縁膜の開口部におけ
る前記プログラム用絶縁膜の上面部に上部電極を形成す
る工程と、前記上部電極の上に厚い層間絶縁膜を形成す
る工程と、前記厚い層間絶縁膜の所望の部分を開口して
前記上部電極の表面を露出させる工程と、前記厚い層間
絶縁膜の開口部に露出した前記上部電極の上面部に上部
配線を形成する工程とを有する製造方法であり、プログ
ラム用絶縁膜の絶縁破壊耐圧の低下およびばらつきの増
大を抑制し、かつこのプログラム用絶縁膜をプログラム
した後の導通状態での信頼性を向上させることができ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for forming an oxide layer on a semiconductor substrate, forming a lower wiring and a lower electrode on the oxide layer, and forming a program on the lower electrode. Forming a thin insulating film on at least the upper surface and side surfaces of the program insulating film and the side surfaces of the lower electrode and the lower wiring; and forming the thin insulating film on the program insulating film. Opening a desired portion of the thin interlayer insulating film to expose the surface of the program insulating film; and forming an upper electrode on the upper surface of the program insulating film in the opening of the thin interlayer insulating film. Forming a thick interlayer insulating film on the upper electrode; opening a desired portion of the thick interlayer insulating film to expose the surface of the upper electrode; Dew Forming an upper wiring on the upper surface portion of the upper electrode, thereby suppressing a decrease in breakdown voltage and an increase in variation of a dielectric breakdown voltage of the program insulating film, and after programming the program insulating film. Can be improved in the conductive state.

【0021】以下本発明のプログラマブル素子の実施の
形態について、図1の断面図を参照しながら説明する。
Hereinafter, an embodiment of the programmable element of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG.

【0022】図1において、10は半導体基板、11は
酸化物層、12は下部配線、13は下部電極、14はプ
ログラム用絶縁膜、15は薄い層間絶縁膜、16はプロ
グラム領域、17は上部電極、18は厚い層間絶縁膜、
19は上部配線である。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate, 11 denotes an oxide layer, 12 denotes a lower wiring, 13 denotes a lower electrode, 14 denotes a program insulating film, 15 denotes a thin interlayer insulating film, 16 denotes a program region, and 17 denotes an upper portion. Electrode, 18 is a thick interlayer insulating film,
19 is an upper wiring.

【0023】図2は本実施の形態の平面図であり、図2
において、13は下部電極、16はプログラム領域、1
7は上部電極、19は上部配線、20はオーバーラップ
マージンである。
FIG. 2 is a plan view of the present embodiment, and FIG.
, 13 is a lower electrode, 16 is a program area, 1
7 is an upper electrode, 19 is an upper wiring, and 20 is an overlap margin.

【0024】PLDのプログラミングは、上部配線19
を介して上部電極17と、下部配線12を介して下部電
極13との間に10V程度の電圧を印加しプログラム用
絶縁膜14の絶縁を破壊して上部電極17と下部電極1
3とを電気的に導通させることにより行われる。
The programming of the PLD is performed by the upper wiring 19.
A voltage of about 10 V is applied between the upper electrode 17 via the lower electrode 12 and the lower electrode 13 via the lower wiring 12 to break the insulation of the program insulating film 14 and
3 is made electrically conductive.

【0025】以上のように構成されたプログラマブル素
子について、以下その動作を説明する。
The operation of the programmable element configured as described above will be described below.

【0026】本実施の形態のプログラマブル素子におい
ては、たとえば200nm程度の厚さを有する薄い層間
絶縁膜15を持つことにより、この薄い層間絶縁膜15
をエッチングしてプログラム領域16を開口する際、エ
ッチング時のオーバーエッチの量を従来のたとえば20
00nm程度の厚さを有する層間絶縁膜の場合と比較し
てほぼ10分の1にすることができる。したがって、プ
ログラム用絶縁膜14に加わるオーバーエッチの量もほ
ぼ10分の1にすることができ、その結果プログラム用
絶縁膜14の膜厚減少およびプログラム用絶縁膜14へ
加わるダメージに起因する絶縁破壊耐圧の低下を抑制す
ることができる。また、プログラム領域16を開口する
際の被エッチング膜厚は、そのばらつきがたとえば±1
0%であるとき、薄い層間絶縁膜15の場合は±20n
m、従来の厚い層間絶縁膜5の場合は±200nmとな
る。したがって、同じ量のオーバーエッチが加わったと
きのプログラム用絶縁膜14へ加わるオーバーエッチ量
のばらつきもほぼ10分の1となり、その結果プログラ
ム用絶縁膜14の絶縁破壊耐圧のばらつきを抑制するこ
とが可能となる。
The programmable element of the present embodiment has a thin interlayer insulating film 15 having a thickness of about 200 nm, for example.
Is etched to open the program region 16, the amount of over-etching during etching is
The thickness can be reduced to about one tenth as compared with the case of an interlayer insulating film having a thickness of about 00 nm. Therefore, the amount of overetch applied to the program insulating film 14 can also be reduced to approximately one-tenth, and as a result, the thickness of the program insulating film 14 decreases and dielectric breakdown due to damage applied to the program insulating film 14 occurs. A decrease in withstand voltage can be suppressed. The film thickness to be etched when opening the program region 16 has a variation of, for example, ± 1.
0%, ± 20 n in the case of the thin interlayer insulating film 15
m, ± 200 nm in the case of the conventional thick interlayer insulating film 5. Therefore, the variation in the amount of overetch applied to the program insulating film 14 when the same amount of overetch is applied is also almost one tenth, and as a result, the variation in the dielectric breakdown voltage of the program insulating film 14 can be suppressed. It becomes possible.

【0027】また、本実施の形態のプログラマブル素子
においては、上部電極17はプログラム領域16の部分
に露出しているプログラム用絶縁膜14の上面に接続し
ているとともに、そのプログラム用絶縁膜14のプログ
ラム領域16以外の面を被覆している薄い層間絶縁膜1
5の上面にもオーバーラップして覆う構成となっている
ため、下部電極13および上部電極17の寸法ばらつき
およびマスク合わせずれに対して余裕のある構造を保持
できるという効果を有する。
Further, in the programmable element of the present embodiment, the upper electrode 17 is connected to the upper surface of the program insulating film Thin interlayer insulating film 1 covering the surface other than program area 16
5 has an effect that it can maintain a structure with a margin against dimensional variations of the lower electrode 13 and the upper electrode 17 and misalignment of the mask.

【0028】つぎに本発明のプログラマブル素子の製造
方法の実施の形態について、図3の工程断面図を参照し
ながら説明する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a programmable element according to the present invention will be described with reference to the cross-sectional views in FIG.

【0029】図3(a)において、半導体基板10の上
に形成された厚い酸化物層11上に厚さ500〜100
0nm程度のアルミニウム合金層22、厚さ200〜3
00nm程度の窒化チタン層23をスパッタリング法に
より堆積し、続いて厚さ5〜10nm程度のシリコン窒
化膜および厚さ50〜100nm程度のアモルファスシ
リコン膜の複合膜24をプラズマCVD法により順次積
層して形成する。
In FIG. 3A, a thick oxide layer 11 formed on a semiconductor substrate 10 has a thickness of 500 to 100
Aluminum alloy layer 22 of about 0 nm, thickness of 200 to 3
A titanium nitride layer 23 having a thickness of about 00 nm is deposited by a sputtering method, and a composite film 24 of a silicon nitride film having a thickness of about 5 to 10 nm and an amorphous silicon film having a thickness of about 50 to 100 nm is sequentially laminated by a plasma CVD method. Form.

【0030】つぎに図3(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィー技術およびドライエッチング技術を用い
て、シリコン窒化膜とアモルファスシリコン膜よりなる
複合膜24、窒化チタン層23およびアルミニウム合金
層22を同時にエッチングし、プログラム用絶縁膜1
4、下部電極13、下部配線12を同時にパターニング
し、形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a composite film 24 composed of a silicon nitride film and an amorphous silicon film, a titanium nitride layer 23, and an aluminum alloy layer 22 are simultaneously formed by photolithography and dry etching. Etching and programming insulating film 1
4. The lower electrode 13 and the lower wiring 12 are simultaneously patterned and formed.

【0031】つぎに図3(c)に示すように、厚さ10
0〜300nm程度の薄い層間絶縁膜15をTEOSを
用いたプラズマCVD法により成長した後、アルゴンの
スパッタリングにて薄い層間絶縁膜15の角の部分を図
中の15a、15bに示すように滑らかな曲面とする。
そして、プログラム用絶縁膜14の上面部に位置する薄
い層間絶縁膜15の所望の部分をフォトリソグラフィー
技術とウエットエッチング技術およびドライエッチング
技術を用いてエッチングすることによってプログラム領
域16を開口してプログラム用絶縁膜14の上面の一部
を露出させる。
Next, as shown in FIG.
After growing a thin interlayer insulating film 15 having a thickness of about 0 to 300 nm by a plasma CVD method using TEOS, corner portions of the thin interlayer insulating film 15 are smoothened by argon sputtering as shown by 15a and 15b in the figure. Make it a curved surface.
Then, a desired portion of the thin interlayer insulating film 15 located on the upper surface of the program insulating film 14 is etched using photolithography technology, wet etching technology, and dry etching technology to open the program region 16 so that the program region 16 is opened. A part of the upper surface of the insulating film 14 is exposed.

【0032】つぎに図3(d)に示すように、厚さ20
0〜300nm程度の窒化チタン層をスパッタリング法
により堆積した後、フォトリソグラフィー技術を用いて
所望のパターンを形成し、ドライエッチング技術で所定
の条件および時間でもって等方的に窒化チタン層をエッ
チングして上部電極17を形成する。このとき、上部電
極17の外側面17aは0.2〜0.3μm程度上部が
後退したテーパー形状となるが、薄い層間絶縁膜15の
側壁には窒化チタンのエッチ残りはほとんど生じない。
Next, as shown in FIG.
After depositing a titanium nitride layer of about 0 to 300 nm by a sputtering method, a desired pattern is formed by using a photolithography technique, and the titanium nitride layer is isotropically etched by a dry etching technique under a predetermined condition and time. To form an upper electrode 17. At this time, the outer surface 17a of the upper electrode 17 has a tapered shape in which the upper part is receded by about 0.2 to 0.3 μm, but almost no etch residue of titanium nitride is left on the side wall of the thin interlayer insulating film 15.

【0033】つぎに図3(e)に示すように、厚さ10
00〜2500nm程度の絶縁膜をTEOSを用いたプ
ラズマCVD法により成長した後、平坦化処理を行って
厚い層間絶縁膜18を形成する。そしてフォトリソグラ
フィー技術およびドライエッチング技術を用いて上部電
極17上にプログラム領域16となる開口部を設ける。
そしてさらに、厚さ700〜1000nm程度のチタン
とアルミ合金からなる上部配線19を形成することによ
ってプログラマブル素子が完成する。
Next, as shown in FIG.
After an insulating film of about 00 to 2500 nm is grown by a plasma CVD method using TEOS, a thick interlayer insulating film 18 is formed by performing a planarization process. Then, an opening serving as a program region 16 is provided on the upper electrode 17 by using a photolithography technique and a dry etching technique.
Further, a programmable element is completed by forming an upper wiring 19 made of titanium and an aluminum alloy having a thickness of about 700 to 1000 nm.

【0034】[0034]

【発明の効果】このように本発明によれば、プログラム
用絶縁膜へ加わるオーバーエッチの絶対量を低減し、か
つオーバーエッチ量のばらつきを低減してプログラム用
絶縁膜の絶縁破壊耐圧の低下およびばらつきの増大を抑
制でき、かつこのプログラム用絶縁膜をプログラムした
後の導通状態での信頼性を向上させることが可能とな
り、より高品質なるプログラマブル素子を実現できる。
As described above, according to the present invention, the absolute amount of overetch applied to the program insulating film is reduced, and the variation of the overetch amount is reduced to reduce the dielectric breakdown voltage of the program insulating film and An increase in variation can be suppressed, and the reliability in a conductive state after the programming insulating film is programmed can be improved, so that a higher quality programmable element can be realized.

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

【図1】本発明のプログラマブル素子の実施の形態を説
明するための断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of a programmable element of the present invention.

【図2】同実施の形態を説明するための平面図FIG. 2 is a plan view for explaining the embodiment.

【図3】(a)〜(e)は本発明のプログラマブル素子
の製造方法の実施の形態を説明するための工程断面図
FIGS. 3A to 3E are process cross-sectional views illustrating an embodiment of a method for manufacturing a programmable element according to the present invention.

【図4】従来のプログラマブル素子の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional programmable element.

【図5】(a)〜(e)は従来のプログラマブル素子の
製造方法を示す工程断面図
5 (a) to 5 (e) are sectional views showing steps of a conventional method for manufacturing a programmable element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 酸化物層 12 下部配線 13 下部電極 14 プログラム用絶縁膜 15 薄い層間絶縁膜 16 プログラム領域 17 上部電極 18 厚い層間絶縁膜 19 上部配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 11 Oxide layer 12 Lower wiring 13 Lower electrode 14 Program insulating film 15 Thin interlayer insulating film 16 Program area 17 Upper electrode 18 Thick interlayer insulating film 19 Upper wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 寛 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Hiroshi Yuasa, Inventor 1-1, Komachi, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された酸化物層の上
に配置された下部配線と、前記下部配線の上面に設けら
れている下部電極と、前記下部電極の上に形成されたプ
ログラム用絶縁膜と、前記プログラム用絶縁膜の上面に
形成された上部電極と、前記上部電極の上面に配置され
た上部配線とを有するプログラマブル素子であって、前
記プログラム用絶縁膜上のプログラムされる領域を除く
前記プログラム用絶縁膜の周辺上面から下部電極、下部
配線の側面部を被覆し、前記半導体基板または酸化物層
の上面と上部配線との間に2層構造よりなる層間絶縁膜
を備えたプログラマブル素子。
A lower wiring provided on an oxide layer formed on a semiconductor substrate; a lower electrode provided on an upper surface of the lower wiring; and a program electrode formed on the lower electrode. A programmable element having an insulating film, an upper electrode formed on an upper surface of the program insulating film, and an upper wiring disposed on the upper electrode, wherein a programmable region on the program insulating film is provided. And covering the lower electrode and the side surfaces of the lower wiring from the peripheral upper surface of the program insulating film except for the above, and having an interlayer insulating film having a two-layer structure between the upper surface of the semiconductor substrate or the oxide layer and the upper wiring. Programmable element.
【請求項2】 2層構造よりなる層間絶縁膜が、薄い層
間絶縁膜と厚い層間絶縁膜の2層から形成されている請
求項1記載のプログラマブル素子。
2. The programmable element according to claim 1, wherein the interlayer insulating film having a two-layer structure is formed of two layers, a thin interlayer insulating film and a thick interlayer insulating film.
【請求項3】 半導体基板上に形成された酸化物層と、
前記酸化物層の上に配置された下部配線と、前記下部配
線の上面に設けられている下部電極と、前記下部電極の
上に形成されたプログラム用絶縁膜と、前記プログラム
用絶縁膜の上面に形成された上部電極と、前記上部電極
の上面に配置された上部配線とを有するプログラマブル
素子であって、薄い層間絶縁膜が、前記プログラム用絶
縁膜のプログラム領域を除く面上と少なくとも前記プロ
グラム用絶縁膜と前記下部電極と前記下部配線の側面部
とを被覆して形成され、厚い層間絶縁膜が、前記プログ
ラム用絶縁膜のプログラム領域の面に接続しかつ前記プ
ログラム用絶縁膜の上部周辺部を被覆する前記薄い層間
絶縁膜の上面にかけて設けられている前記上部電極の周
辺部を含み、前記半導体基板上の酸化物層と前記上部配
線との間に形成されているプログラマブル素子。
3. An oxide layer formed on a semiconductor substrate,
A lower wiring disposed on the oxide layer; a lower electrode provided on an upper surface of the lower wiring; a program insulating film formed on the lower electrode; and an upper surface of the program insulating film A programmable element having an upper electrode formed on the upper electrode and an upper wiring disposed on the upper surface of the upper electrode, wherein a thin interlayer insulating film is formed on a surface excluding a program region of the program insulating film and at least the program A thick interlayer insulating film connected to a surface of a program area of the program insulating film, and an upper peripheral portion of the program insulating film. A peripheral portion of the upper electrode provided over an upper surface of the thin interlayer insulating film covering the portion, and formed between the oxide layer on the semiconductor substrate and the upper wiring. And are programmable element.
【請求項4】 薄い層間絶縁膜の厚さが、50〜500
nmである請求項2または3記載のプログラマブル素
子。
4. A thin interlayer insulating film having a thickness of 50 to 500
4. The programmable element according to claim 2, wherein
【請求項5】 下部配線と下部電極とプログラム用絶縁
膜より構成される3層構造物の前記プログラム用絶縁膜
の周辺角部および前記3層構造物が酸化物層に接する部
分における薄い層間絶縁膜の断面形状が曲面を形成して
いる請求項2、3または4記載のプログラマブル素子。
5. A thin interlayer insulating film in a three-layer structure comprising a lower wiring, a lower electrode, and a program insulating film at a peripheral corner of the program insulating film and a portion where the three-layer structure contacts an oxide layer. 5. The programmable element according to claim 2, wherein the cross-sectional shape of the film forms a curved surface.
【請求項6】 半導体基板上に酸化物層を形成する工程
と、前記酸化物層の上に下部配線と下部電極を形成する
工程と、前記下部電極の上にプログラム用絶縁膜を形成
する工程と、少なくとも前記プログラム用絶縁膜の上面
部と側面部および前記下部電極と下部配線の側面部に薄
い層間絶縁膜を形成する工程と、前記プログラム用絶縁
膜上の前記薄い層間絶縁膜の所望の部分を開口して前記
プログラム用絶縁膜の表面を露出させる工程と、前記薄
い層間絶縁膜の開口部における前記プログラム用絶縁膜
の上面部に上部電極を形成する工程と、前記上部電極の
上に厚い層間絶縁膜を形成する工程と、前記厚い層間絶
縁膜の所望の部分を開口して前記上部電極の表面を露出
させる工程と、前記厚い層間絶縁膜の開口部に露出した
前記上部電極の上面部に上部配線を形成する工程とを有
するプログラマブル素子の製造方法。
6. A step of forming an oxide layer on a semiconductor substrate, a step of forming a lower wiring and a lower electrode on the oxide layer, and a step of forming a program insulating film on the lower electrode. Forming a thin interlayer insulating film on at least an upper surface portion and a side surface portion of the program insulating film and a side surface portion of the lower electrode and the lower wiring; and forming a desired one of the thin interlayer insulating film on the program insulating film. Opening a portion to expose the surface of the program insulating film; forming an upper electrode on the upper surface of the program insulating film in the opening of the thin interlayer insulating film; Forming a thick interlayer insulating film, opening a desired portion of the thick interlayer insulating film to expose a surface of the upper electrode, and an upper surface of the upper electrode exposed at an opening of the thick interlayer insulating film Forming an upper wiring in a portion.
JP26427396A 1996-10-04 1996-10-04 Programmable element and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP3436018B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26427396A JP3436018B2 (en) 1996-10-04 1996-10-04 Programmable element and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26427396A JP3436018B2 (en) 1996-10-04 1996-10-04 Programmable element and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10112505A true JPH10112505A (en) 1998-04-28
JP3436018B2 JP3436018B2 (en) 2003-08-11

Family

ID=17400885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26427396A Expired - Fee Related JP3436018B2 (en) 1996-10-04 1996-10-04 Programmable element and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3436018B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290189A (en) * 2008-01-18 2009-12-10 Nec Electronics Corp Non-volatile semiconductor memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009290189A (en) * 2008-01-18 2009-12-10 Nec Electronics Corp Non-volatile semiconductor memory device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3436018B2 (en) 2003-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002353328A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPH03179763A (en) Anti-fuse structure and formation thereof
JPH0645449A (en) Field programmable device
KR0159450B1 (en) An anti-fuse element
JPH08181205A (en) Wiring structure of semiconductor device and manufacture thereof
JP2923489B2 (en) Antifuse structure and method of manufacturing the same
JP2000022090A (en) Ferroelectric capacitor and semiconductor integrated circuit
JPH1065113A (en) Ferroelectric substance capacitor
JP3436018B2 (en) Programmable element and method of manufacturing the same
JP3278933B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2879894B2 (en) Semiconductor integrated circuit device having antifuse element and method of manufacturing the same
US6803301B2 (en) Fuse configuration with modified capacitor border layout for a semiconductor storage device
JPH06163702A (en) Structure and method for programmable contact
JP3178438B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6492206B2 (en) Antifuse with improved radiation SEDR
JPH0992786A (en) Mim capacitor and forming method of the capacitor and interconnections
JP3206308B2 (en) Manufacturing method of programmable element
JPH11307745A (en) Nonvolatile semiconductor device and fabrication thereof
JPH1084044A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR100398570B1 (en) Method for manufacturing of ferroelectric capacitor
KR100209219B1 (en) Ferroelectric memory device and method of forming the same
JPH08264653A (en) Antifuse element and manufacture thereof
JP2003218214A (en) Semiconductor device and method of manufacturing thereof
KR100242468B1 (en) Semiconductor device and process for fabricating the same
KR100358164B1 (en) Method for forming ferroelectric memory device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080606

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090606

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100606

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100606

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees