JPH10294372A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH10294372A
JPH10294372A JP10458997A JP10458997A JPH10294372A JP H10294372 A JPH10294372 A JP H10294372A JP 10458997 A JP10458997 A JP 10458997A JP 10458997 A JP10458997 A JP 10458997A JP H10294372 A JPH10294372 A JP H10294372A
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JP
Japan
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conductive film
integrated circuit
film
semiconductor integrated
circuit device
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JP10458997A
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Takeshi Saito
剛 斎藤
Shingo Yoshida
新吾 吉田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリセルアレイの中の欠陥メモリセルを冗
長メモリセルに切り換える救済用ヒューズを有する半導
体集積回路装置の信頼性を向上することのできる技術を
提供する。 【解決手段】 救済用ヒューズ4と半導体基板1との間
にダメージ防止用膜が設けられており、ダメージ防止膜
は、救済用ヒューズ4より大きなパターンに形成され、
救済用ヒューズ4の真下に設けられる第1の導電膜3a
と、救済用ヒューズ4と平行に第1の導電膜3aの両端
上に設けられる第2の導電膜3bとによって構成されて
おり、救済用ヒューズ4を溶断するレーザが、第1の導
電膜3aおよび第2の導電膜3bに反射して救済用ヒュ
ーズ4に集中するように、第2の導電膜3bが配置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒューズを有する
半導体集積回路装置に関し、特に、レーザで溶断される
ヒューズを有する半導体集積回路装置に適用して有効な
技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】メモリセルを備えた半導体集積回路装置
は、メモリセルアレイの中の1個の欠陥メモリセルによ
って半導体チップ全体が使用できなくなるのを救済する
ために冗長メモリセルを備えている。欠陥メモリセルか
ら冗長メモリセルへの切り換えは、アドレス切り換え回
路の中の救済用ヒューズにレーザを照射して溶断するこ
とによって行う。上記救済用ヒューズはアルミニウム膜
で形成されており、半導体基板上の層間絶縁膜の上に設
けられている。
【0003】ところで、欠陥メモリセルから冗長メモリ
セルへの切り換えを確実に行うためには、上記救済用ヒ
ューズを確実に溶断する必要があり、上記レーザは微小
時間ではあるが、救済用ヒューズを溶断した後も照射さ
れ続けるため、救済用ヒューズのみならず、半導体基板
(シリコン単結晶)までも溶かしてしまうことがあっ
た。そこで、レーザのビーム径とエネルギー密度を最適
化することによって、半導体基板を構成するシリコン
(Si)の溶出を防止している。
【0004】図9は、従来の救済用ヒューズを示す半導
体基板の要部断面図であり、図10は、上記救済用ヒュ
ーズを切断する際のレーザのビーム径とエネルギー密度
との関係を示すグラフ図である。なお、図9において、
救済用ヒューズ4の厚さは1.4μmであり、絶縁膜2お
よび第1層目から第4層目までの層間絶縁膜5a〜5d
の厚さ(T1)は9.95μmである。
【0005】図10に示すように、半導体基板1を構成
するSiを溶出させず、救済用ヒューズ4を切断するこ
とが可能なレーザの照射条件の範囲(A領域)は広い
が、半導体基板1に隙間状欠陥7に加えてクラック8が
発生する照射条件が存在する(図11)。半導体基板1
に発生するクラック8は、隙間状欠陥7と異なり、寿命
試験によって進行し、半導体集積回路装置の信頼性を低
下させる可能性があるため、クラック8の発生は確実に
防ぐ必要がある。
【0006】クラックの発生を防ぐ方法としては、救済
用ヒューズと半導体基板との間に、例えばアルミニウム
膜によって構成されるダメージ防止用膜を設ける技術が
ある。なお、ダメージ防止用膜が設けられた救済用ヒュ
ーズに関しては、例えば特開昭59−84574号公
報、特開昭63−3432号公報、特開平2−2505
5号公報などに記載がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が検討したところによると、前記ダメージ防止用膜が
設けられた救済用ヒューズには以下の問題が生ずる。
【0008】図12および図14は、従来のダメージ防
止用膜が設けられた救済用ヒューズを示す半導体基板の
要部断面図であり、図13は、上記ダメージ防止用膜が
設けられた救済用ヒューズを切断する際のレーザのビー
ム径とエネルギー密度との関係を示すグラフ図である。
なお、図12および図14において、救済用ヒューズ4
の厚さは1.4μm、ダメージ防止用膜9の厚さは0.85
μmであり、図12に示すダメージ防止用膜9上の第2
層目の層間絶縁膜5bから第4層目の層間絶縁膜5dま
での厚さ(T2)は5μmである。
【0009】図14に示すように、救済用ヒューズ4を
レーザで切断するとダメージ防止用膜9に隙間状欠陥7
が生じるが、ダメージ防止用膜9を設けることにより、
クラックの発生を防ぐことができる。しかし、ダメージ
防止用膜9を溶出させず、救済用ヒューズ4を切断する
ことが可能なレーザの照射条件の範囲(図13のB領
域)は狭いため、レーザの照射条件、例えばレーザ装置
のエネルギーが少しでも変動すると、ダメージ防止用膜
9は容易に溶出してしまう。
【0010】また、レーザのビーム径が大きいほど救済
用ヒューズ4からの飛び散りが小さく、飛び散りによる
影響、例えばショートが起こり難くいので、レーザのビ
ーム径は8〜12μm2 と大きくすることが望ましい。
しかし、図13に示したように、ダメージ防止膜9が設
けられた救済用ヒューズ4ではダメージ防止用膜9が溶
出してしまうため、ビーム径を8〜12μm2 とするこ
とができない。
【0011】本発明の目的は、メモリセルアレイの中の
欠陥メモリセルを冗長メモリセルに切り換える救済用ヒ
ューズが備わった半導体集積回路装置の信頼性を向上す
ることができる技術を提供することにある。
【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【0014】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、半導体基板上のメモリセルアレイの中の欠陥メモリ
セルを冗長メモリセルに切り換えるためにレーザで溶断
される救済用ヒューズを備えており、救済用ヒューズと
半導体基板との間にはダメージ防止用膜が設けられ、ダ
メージ防止用膜は、救済用ヒューズより大きなパターン
に形成され救済用ヒューズの真下に設けられる第1の導
電膜と、救済用ヒューズと平行に第1の導電膜の両端上
に設けられる第2の導電膜とによって構成されており、
救済用ヒューズを溶断するレーザが第1の導電膜および
第2の導電膜に反射して救済用ヒューズに集中するよう
に、第2の導電膜は配置されているものである。
【0015】上記した手段によれば、ダメージ防止用膜
を設けることにより、ダメージ防止用膜に生じるダメー
ジは、寿命試験によって進行しない隙間状欠陥のみとな
る。さらに、救済用ヒューズをレーザで溶断する際、レ
ーザがダメージ防止用膜を構成する第1の導電膜および
第2の導電膜に反射して救済用ヒューズに集中するの
で、低エネルギーのレーザで確実に救済用ヒューズを切
断することが可能となる。これによって、ダメージ防止
用膜の溶出を抑えて救済用ヒューズを切断することので
きるレーザの照射条件の範囲が広くなるので、レーザの
照射条件のバラツキなどに起因するダメージ防止用膜の
溶出を防ぐことができ、また、レーザのビーム径を8〜
12μm2 と大きくして救済用ヒューズからの飛び散り
を防ぐことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0017】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて同一機能を有するものは同一の符号を付し、その
繰り返しの説明は省略する。
【0018】(実施の形態1)図1は本発明の一実施の
形態である救済用ヒューズを示す半導体基板の要部平面
図、図2(a),(b)は図1のA−A’線における半導
体基板の要部断面図であり、図2(b)はレーザを照射
した際のレーザの反射の様子を示している。また、図3
は本発明の一実施の形態である救済用ヒューズが複数並
んた構造を示す半導体基板の要部平面図、図4は図3の
B−B’線における半導体基板の要部断面図である。
【0019】図1および図2に示すように、シリコン単
結晶によって構成される半導体基板1上に絶縁膜2が形
成され、絶縁膜2上にダメージ防止用膜の一部を構成す
る第1の導電膜3aが形成されている。この第1の導電
膜3aは、救済用ヒューズ4より大きなパターンに形成
され、例えばアルミニウム合金膜からなる第1層目のメ
タル配線M1 によって構成されている。
【0020】さらに、ダメージ防止用膜の一部を構成す
る第1の導電膜3a上に、ダメージ防止用膜の他の一部
を構成する第2の導電膜3bが形成されている。この第
2の導電膜3bは、救済用ヒューズ4と平行な第1の導
電膜3aの両端上に設けられており、第1層目の層間絶
縁膜5aに設けられた開口部6aに埋め込まれる第2層
目のメタル配線M2 と、第2層目の層間絶縁膜5bに設
けられた開口部6bに埋め込まれる第3層目のメタル配
線M3 と、第3層目の層間絶縁膜5cに設けられた開口
部6cに埋め込まれる第4層目のメタル配線M4 と、第
4層目の層間絶縁膜5dに設けられた開口部6dに埋め
込まれる第5層目のメタル配線M5 とによって構成され
ている。
【0021】ダメージ防止用膜を構成する上記第1の導
電膜3aおよび上記第2の導電膜3bは、救済用ヒュー
ズ4をレーザで溶断する際、レーザが第1の導電膜3a
および第2の導電膜3bに反射して救済用ヒューズ4に
集中するように配置されている。
【0022】救済用ヒューズ4は、第5層目の層間絶縁
膜5e上に設けられており、例えばアルミニウム合金膜
からなる第6層目のメタル配線M6 によって構成されて
いる。
【0023】また、救済用ヒューズ4が複数並ぶ場合
は、図1および図2に示した第1の導電膜3aおよび第
2の導電膜3bからなるダメージ防止用膜も複数並ぶ
が、図3および図4に示すように、ダメージ防止用膜の
一部を構成する第1の導電膜3aは、複数の救済用ヒュ
ーズに対して1つのパターンで形成され、ダメージ防止
用膜の他の一部を構成する第2の導電膜3bは、隣接す
る救済用ヒューズ4間で共有される。
【0024】このように、本実施の形態1によれば、ダ
メージ防止用膜を設けることにより、ダメージ防止用膜
に生じるダメージは隙間状欠陥のみとなる。さらに、レ
ーザを救済用ヒューズ4に集中させることによって、低
エネルギーのレーザで確実に救済用ヒューズ4を切断す
ることが可能となり、ダメージ防止用膜の溶出を抑えて
救済用ヒューズ4を切断することのできるレーザの照射
条件の範囲が広くなるので、レーザの照射条件のバラツ
キなどに起因するダメージ防止用膜の溶出を防ぐことが
でき、また、レーザのビーム径を8〜12μm2 と大き
くして救済用ヒューズ4からの飛び散りを防ぐことがで
きる。
【0025】(実施の形態2)図5は本発明の他の実施
の形態である救済用ヒューズを示す半導体基板の要部平
面図、図6(a),(b)は図5のC−C’線における半
導体基板の要部断面図であり、図6(b)はレーザを照
射した際のレーザの反射の様子を示している。また、図
7は本発明の他の実施の形態である救済用ヒューズが複
数並んた構造を示す半導体基板の要部平面図、図8は図
7のD−D’線における半導体基板の要部断面図であ
る。
【0026】前記実施の形態1と同様に、ダメージ防止
用膜は、第1層目のメタル配線M1からなる第1の導電
膜3aと、救済用ヒューズ4と平行に第1の導電膜3a
の両端上に設けられた第2層目から第5層目までのメタ
ル配線M2 〜M5 からなる第2の導電膜3bとによって
構成されている。
【0027】しかし、図5および図6に示すように、第
2の導電膜3bは、上層のメタル配線で形成される部分
ほどその幅が細くなっており、レーザが救済用ヒューズ
4に、より集中するように形成されている。
【0028】また、図7および図8に示すように、救済
用ヒューズ4が複数並ぶ場合も、前記実施の形態1と同
様に、ダメージ防止用膜の一部を構成する第1の導電膜
3aは、複数の救済用ヒューズ4に対して1つのパター
ンで形成され、ダメージ防止用膜の他の一部を構成する
第2の導電膜3bは、隣接する救済用ヒューズ4間で共
有される。
【0029】このように、本実施の形態2によれば、救
済用ヒューズ4へのレーザの集中効率があがり、レーザ
のエネルギーをより低くすることができる。
【0030】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
【0031】例えば、前記実施の形態では、救済用ヒュ
ーズを構成するメタル配線より下層のメタル配線を全て
用いて、ダメージ防止用膜を構成したが、全てのメタル
配線を用いる必要はない。
【0032】また、前記実施の形態では、ダメージ防止
用膜の一部を構成する第1の導電膜を第1層目のメタル
配線で構成し、ダメージ防止用膜の他の一部を構成する
第2の導電膜を第1層目よりも上層のメタル配線によっ
て構成したが、上記第2の導電膜は層間絶縁膜に設けら
れる開口部に埋め込まれるプラグ電極によって構成して
もよく、また、メタル配線とプラグ電極を併用してもよ
い。
【0033】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0034】本発明によれば、ダメージ防止用膜に生じ
るダメージは隙間状欠陥のみであり、さらに、レーザの
照射条件の範囲を広くしてもダメージ防止用膜の溶出が
抑えられ、また、救済用ヒューズからの飛び散りを防ぐ
ことができるので、半導体集積回路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】本発明の一実施の形態である救済用ヒューズを
示す半導体基板の要部平面図である。
【図2】図1のA−A’線における半導体基板の要部断
面図である。
【図3】本発明の一実施の形態である救済用ヒューズが
複数並んだ半導体基板の要部平面図である。
【図4】図3のB−B’線における半導体基板の要部断
面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態である救済用ヒューズ
を示す半導体基板の要部平面図である。
【図6】図5のC−C’線における半導体基板の要部断
面図である。
【図7】本発明の他の実施の形態である救済用ヒューズ
が複数並んだ半導体基板の要部平面図である。
【図8】図7のD−D’線における半導体基板の要部断
面図である。
【図9】従来の救済用ヒューズを示す半導体基板の要部
断面図である。
【図10】従来の救済用ヒューズを切断する際のレーザ
のビーム径とエネルギー密度との関係を示すグラフ図で
ある。
【図11】従来の救済用ヒューズを切断した際の半導体
基板の要部断面図である。
【図12】従来のダメージ防止用膜を備えた救済用ヒュ
ーズを示す半導体基板の要部断面図である。
【図13】従来のダメージ防止用膜を備えた救済用ヒュ
ーズを切断する際のレーザのビーム径とエネルギー密度
との関係を示すグラフ図である。
【図14】従来のダメージ防止用膜を備えた救済用ヒュ
ーズを切断した際の半導体基板の要部断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 3a 第1の導電膜 3b 第2の導電膜 4 救済用ヒューズ 5a 第1層目の層間絶縁膜 5b 第2層目の層間絶縁膜 5c 第3層目の層間絶縁膜 5d 第4層目の層間絶縁膜 5e 第5層目の層間絶縁膜 6a 開口部 6b 開口部 6c 開口部 6d 開口部 7 隙間状欠陥 8 クラック 9 ダメージ防止用膜 M1 第1層目のメタル配線 M2 第2層目のメタル配線 M3 第3層目のメタル配線 M4 第4層目のメタル配線 M5 第5層目のメタル配線 M6 第6層目のメタル配線 T1 絶縁膜の厚さ T2 絶縁膜の厚さ A領域 半導体基板を構成するシリコンを溶出させずに
ヒューズを切断することが可能な範囲 B領域 ダメージ防止用膜を溶出させずにヒューズを切
断することが可能な範囲

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上のメモリセルアレイの中の
    欠陥メモリセルを冗長メモリセルに切り換えるためにレ
    ーザで溶断される救済用ヒューズを備えた半導体集積回
    路装置であって、前記救済用ヒューズと前記半導体基板
    との間にダメージ防止用膜が設けられており、前記ダメ
    ージ防止用膜は、前記救済用ヒューズより大きなパター
    ンに形成され、前記救済用ヒューズの真下に設けられる
    第1の導電膜と、前記救済用ヒューズと平行に前記第1
    の導電膜の両端上に設けられる第2の導電膜とによって
    構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第1の導電膜は単層のメタル膜によって構成
    され、前記第2の導電膜は多層のメタル膜によって構成
    されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第2の導電膜を構成する多層のメタル膜は全
    てつながっていることを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第1の導電膜を構成する単層のメタル膜と前
    記第2の導電膜を構成する多層のメタル膜は全てつなが
    っていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第2の導電膜を構成する多層のメタル膜は、
    上層に位置するメタル膜ほど幅が細いことを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第1の導電膜を構成する単層のメタル膜は第
    n(nは自然数)層目のメタル配線であり、前記第2の
    導電膜を構成する多層のメタル膜は第n層目よりも上層
    のメタル配線であることを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記救済用ヒューズおよび前記第1の導電膜は、
    アルミニウム合金膜であることを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記ダメージ防止用膜の一部を構成する第2の導
    電膜は、隣接する前記救済用ヒューズ間で共有されてい
    ることを特徴とする半導体集積回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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