JPH1079434A - 半導体集積回路用ヒューズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板にダメージを与えることなく１回のレーザ
照射で確実に溶断される半導体集積回路用ヒューズ構造
を提供する。 【解決手段】基板と、基板上に設けられるヒューズメタ
ル７及びその近傍に設けられるダミーヒューズメタル８
により構成される。このヒューズ構造のヒューズメタル
７とダミーメタル８は絶縁膜５で覆われ、ヒューズメタ
ル７とダミーメタル８の中心付近で、絶縁膜５の側面は
接するように構成される。レーザ光照射時、ヒューズメ
タル７とダミーヒューズメタル８間中心から互いに外向
きの力が発生し、両ヒューズメタル７、８は互いに反対
方向へ飛散する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスの冗
長回路に用いられるヒューズに関し、特にヒューズの構
造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの微細化に伴い、チップ
内に存在する欠陥による歩留まりの低下が問題になって
くる。そこで、不良部分を正常な部分に置き換えて歩留
まりを上げる技術として冗長回路が用いられている。

【０００３】この冗長回路は、半導体メモリアレイにあ
らかじめ予備のライン（行線、列線）を設けておき、欠
陥によって不良になったメモリセルあるいはラインを、
予備ラインで置き換えて救済するものである。６４Ｋ〜
２５６Ｋビット世代から冗長回路は本格的に実用化され
ている。ウェハテスト時にヒューズを用いて内部回路を
プログラムしておき、実使用時に不良ラインのアドレス
が入力しても予備ラインに選択が切り換わるようにして
おく。ヒューズとしてはポリシリコン配線などが用いら
れ、レーザで切断する方法が採用されている。

【０００４】一般的なプログラムの方式の一例を図５に
示す。図５は各ラインの出口と予備ラインのデコーダに
ヒューズを設ける方式である。図では簡単のため、ＮＭ
ＯＳダイナミックＮＯＲデコーダを例にとってある。図
５（ａ）のように、予備デコーダには真補のすべてのア
ドレス（ａi、／ａi、ａj、／ａj）がヒューズＦを介し
て入力され、このヒューズＦをブログラムすれば、所望
のアドレスの組み合わせでこのデコーダが選択されるよ
うになっている（伊藤 清男 著「超ＬＳＩメモリ」培
風館 ｐ１８１〜ｐ１８２参照）。

【０００５】

【数１】 半導体ウェハの動作テスト時に、不良セルを含む不良ラ
インがあると、例えば図５（ｂ）のヒューズＦを切断し
てそのラインをドライバから切り離す。またそれと置き
換える予備ラインに対しては、例えば図５（ａ）のデコ
ーダの論理を不良ラインデコーダの論理に一致させるよ
うにヒューズＦでブログラムしておく。実使用状態で
は、入力アドレスと不良ライン（ＷＬ）のアドレスが一
致して正規デコーダが選択され、そのドライバＭＯＳＱ
Dがオンになっても、ワード線ＷＬにはパルスは出力し
ない。その代わりに予備デコーダも同時に選択され、予
備ワード線ＷＬ’にはパルスが出力する。このとき救済
による速度の損失はない。

【０００６】このような冗長回路を導入することはチッ
プ面積の増大を招くが、歩留まりは改善される。このた
め、欠陥密度に応じて設置する冗長回路数が決められて
いる。

【０００７】冗長回路を選択する素子として用いられる
ヒューズの材料として、初期の頃は前述のようにポリシ
リコンが用いられた。ポリシリコンは現在でも主流の材
料であるが、デバイスの多層化が進んだため、ヒューズ
窓を開け何層もの絶縁膜をエッチングし、ポリシリコン
表面を露出させなければならなくなった。

【０００８】そこで、ポリシリコンより上層にある配線
用のメタルをヒューズとして用いる技術が開発されてい
る。ヒューズメタルの特長のーつとして、ヒューズ窓を
開けないで絶縁膜上から直接レーザーを照射しヒューズ
を溶断できることがある。しかし、溶断後にヒューズ残
さが残る可能性がある。そこで、特開平６−３２６１９
５では、ヒューズを溶断するときヒューズ部を中心に複
数回のレーザー照射を行い、残さを除去する技術が示さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】レーザー照射を複数回
行うことは、工程の増加を招くと共に基板に与えるダメ
ージを増やすことにもなる。

【００１０】従って本発明の目的は基板にダメージを与
えることなく１回のレーザ照射で確実に溶断される半導
体集積回路用ヒューズを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明による半導体集積回路用の第１のヒューズ構造
は、基板と、基板上に設けられるヒューズメタルパター
ン及びその近傍に設けられるダミーメタルパターンを具
備する。この第１のヒューズ構造の前記ダミーメタルパ
ターンは前記ヒューズメタルパターンに平行に設けられ
ることを特徴とする。又、この第１のヒューズ構造の前
記ヒューズメタルパターンとダミーパターンは絶縁膜で
覆われ、前記ヒューズメタルパターンとダミーパターン
の中心付近で、前記絶縁膜の側面は接するように構成さ
れることを特徴とする。

【００１２】レーザー照射でヒューズパターンを溶断す
る際、埋め込まれた絶縁膜がレーザーの熱で膨張しヒュ
ーズメタルを互いに外向きに押すため、ヒューズメタル
及び周りの絶縁膜が飛散する際、互いに外向きに飛ぶよ
うになり、残さの再付着が起こりにくくなる。このよう
な構造は工程の増加の必要はなく、マスク上のパターン
の工夫のみで形成できる。

【００１３】本発明による半導体集積回路用の第２のヒ
ューズ構造は、基板と、１回の折り返し構造を持ち前記
基板上に設けられるヒューズメタルを具備する。この第
２のヒューズ構造の前記ヒューズメタルは絶縁膜で覆わ
れ、折り返された前記ヒューズメタル間の中心付近で、
前記絶縁膜の側面は接するように構成されることを特徴
とする。ヒューズ素子を構成するヒューズメタルを１回
折り返す構造にして、折り返したメタル間に絶縁膜が埋
め込まれる。

【００１４】本発明による半導体集積回路用の第３のヒ
ューズ構造は、基板と、前記基板上に設けられるヒュー
ズメタルパターン及びその近傍に設けられるダミーメタ
ルパターンと、前記ヒューズメタルパターン及びダミー
メタルパターンを覆う第１絶縁膜と、前記ヒューズメタ
ルパターン及びダミーメタルパターンの中心付近に生じ
る前記第１絶縁膜の凹部を埋めるように前記第１絶縁膜
上に設けられる第２絶縁膜を具備する。この第２絶縁膜
により前記ヒューズメタルパターンとダミーメタルパタ
ーンの間に生じる第１絶縁膜上の溝を埋めることがで
き、レーザ光照射の際、溶融ヒューズメタルを飛散させ
る力が確実に発生される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明によるヒューズの
実施の形態を図面を参照して説明する。

【００１６】図１（ａ）は本発明のヒューズの平面図で
ある。ヒューズメタルパターン７とダミーのヒューズメ
タルパターン８が接近して設けられている。図中、点線
で囲った領域にレーザが照射される。図１（ｂ）が実際
のデバイスに組み込んだ場合の断面図である。図１
（ｂ）から判るように、接近したメタル間の中心で左右
のメタルを覆っている絶縁膜が接触している。

【００１７】図２はレーザ光をヒューズに照射し、ヒュ
ーズが溶断される様子を示す図であり、図２（ａ）及び
２（ｂ）は本発明のヒューズの場合、図２（ｃ）及び２
（ｄ）は従来のヒューズの場合を示す。レーザ光が照射
されると、メタルは溶融し更に気化し急激に膨張する。
図２（ａ）に示すように熱膨張時、ヒューズメタル３の
間に形成された絶縁膜５は膨張し、両側のヒューズメタ
ルに対して横方向の力を及ぼし、メタル間中心から互い
に外向きの力が発生する。溶断の際、この力がヒューズ
メタルを互いに反対方向へ飛ばす原動力となる。この結
果図２（ｂ）のようにレーザ光が照射された部分のヒュ
ーズメタルは全て外部に飛散する。これに対し図２
（ｃ）のような従来の構造では、溶融したヒューズメタ
ルを互いに反対方向へ飛ばす作用力が小さいため、図２
（ｄ）に示すようにヒューズメタル３’が残ることがあ
る。このような場合ヒューズは完全には切れていないの
で、冗長回路の動作不良の原因となる。このような本発
明によるヒューズメタル構造を実現するための工程を図
３を参照して説明する。先ず図３（ａ）のように、基板
１上に層間絶縁膜２を形成する。次に（ｂ）のように、
メタル層３をスパッタリングで堆積する。次に（ｃ）の
ように配線パターンとヒューズパターンを同一のマスク
を用いてフォトレジストＰＲにより形成し、（ｄ）のよ
うにフォトレジストＰＲを除去する。

【００１８】次に（ｅ）のように絶縁膜５を堆積する。
この場合、２本のヒューズメタル３中心で絶縁膜の側面
が当たる、即ち密着するようになることが望ましい。絶
縁膜は少なくとも１層であり、膜厚は２本のヒューズメ
夕ル間の距離の１／２である。このようにすれば、絶縁
膜５はヒューズメタル中心で接しているため熱膨張時に
互いに相手を押すことになる。又、２本のヒューズメタ
ル３の間に絶縁膜を完全に充填するために、図１（ｂ）
のように更に第２絶縁膜６を形成しても良い。これによ
り溶融ヒューズメタルを飛散させる力が確実に発生す
る。

【００１９】図４は本発明の他の実施例を示す平面図で
ある。左右のメタル間に絶縁膜が埋まる構造になってい
ることは明らかである。本構造も従来の製造工程の増加
無しに形成できることは明らかである。

【００２０】図４（ａ）〜４（ｄ）は何れも、図１
（ｂ）又は図３（ｅ）のように、ヒューズ素子を構成す
る左右のヒューズメタル間は絶縁膜で覆われ、その中心
付近で絶縁膜の側面が接するように構成されている。図
４（ｃ）及び４（ｄ）に示すヒューズはヒューズメタル
を１回折り返す構造となっている。ここで、メタルの折
り返しをもう１回行うと、中心のメタルはレーザ照射の
際、左右の絶縁膜から自らの中心に向かって押される構
造になる。従って１回の折り返しで必要十分であり、２
回以上では返って残さを残しやすくなってしまう。

【００２１】

【発明の効果】ヒューズメタルとダミーヒューズメタル
間の絶縁膜、或いは折り返しメタルの間に挟まれた絶縁
膜が、互いに逆向きの力を発生させるので、レーザー溶
断時ヒューズメタルを互いに外向きに飛散させる。つま
り、メタルパターンの工夫をするだけで残さの残りにく
いヒューズメタルパターンが形成できるため、ヒューズ
後歩留まりが簡便に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒューズメタルの平面図及び断面図。

【図２】レーザ光をヒューズに照射し、ヒューズが溶断
される様子を示す図。

【図３】本発明によるヒューズメタル構造を実現するた
めの工程を示す図。

【図４】本発明によるヒューズメタル構造の他の実施例
を示す平面図。

【図５】アドレスデコーダの一般的なプログラムの方式
の一例を示す図。

【符号の説明】

１…基板 ２…絶縁膜 ３…メタル膜 ４…フォトレジスト ５…絶縁膜 ６…絶縁膜 ７…ヒューズメタルパターン ８…ダミーヒューズメタルパターン Ｆ…ヒューズ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、前記基板上に設けられるヒューズ
   メタルパターン及びその近傍に設けられるダミーメタル
   パターン、 を具備することを特徴とする半導体集積回路用ヒューズ
   構造。
2. 【請求項２】前記ダミーメタルパターンは前記ヒューズ
   メタルパターンに平行に設けられることを特徴とする請
   求項１記載の半導体集積回路用ヒューズ構造。
3. 【請求項３】前記ヒューズメタルパターンとダミーパタ
   ーンは絶縁膜で覆われ、前記ヒューズメタルパターンと
   ダミーパターンの中心付近で、前記絶縁膜の側面は接す
   るように構成されることを特徴とする請求項１記載の半
   導体集積回路用ヒューズ構造。
4. 【請求項４】基板と、 １回の折り返し構造を持ち、前記基板上に設けられるヒ
   ューズメタル、 を具備することを特徴とする半導体集積回路用ヒューズ
   構造。
5. 【請求項５】前記ヒューズメタルは絶縁膜で覆われ、折
   り返された前記ヒューズメタル間の中心付近で、前記絶
   縁膜の側面は接するように構成されることを特徴とする
   請求項４記載の半導体集積回路用ヒューズ構造。
6. 【請求項６】基板と、 前記基板上に設けられるヒューズメタルパターン及びそ
   の近傍に設けられるダミーメタルパターンと、 前記ヒューズメタルパターン及びダミーメタルパターン
   を覆う第１絶縁膜と、 前記ヒューズメタルパターン及びダミーメタルパターン
   の中心付近に生じる前記第１絶縁膜の凹部を埋めるよう
   に前記第１絶縁膜上に設けられる第２絶縁膜、を具備す
   ることを特徴とする半導体集積回路用ヒューズ構造。