JPH1187521A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒューズピッチを広げることなく、レーザー
光線で目的のヒューズのみを高効率で溶断すること。 【解決手段】 ヒューズ開口部の底面の層間絶縁膜に埋
没して複数のヒューズを形成しておき、その後、前記層
間絶縁膜をエッチングしてヒューズの上部を露出する。
次に、適当な方法で絶縁膜をヒューズ上でレンズ状にな
るように堆積して、ヒューズの上面に絶縁膜によりレン
ズ部を形成する。ヒューズをレーザートリミングする
際、レーザー光線が目的のヒューズの上部にあるレンズ
部に照射されるようにすると、このレンズ部によりレー
ザー光線がヒューズ上に集光してそのエネルギーがヒュ
ーズに集中される。これによりヒューズピッチを狭くす
るためにヒューズが細かくなっていても、目的のヒュー
ズのみを隣接するヒューズに影響を与えることなく、容
易に溶断することができると共にレーザー光線をレンズ
で集光するため、高い溶断率を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冗長メモリセルなど
のリダンダンシー回路を有する半導体装置及びその製造
方法に係り、特に前記冗長メモリセルを使用するために
レーザートリミングで溶断されるヒューズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の半導体装置は、図５示すよ
うにメモリセルをマトリックス状に並べた正規メモリセ
ルアレイ１１と、この正規メモリセルアレイ１１のメモ
リセルをアクセスするためのデコーダ１２と、正規メモ
リセルアレイ１１の不良メモリセルに代わって、冗長メ
モリセルアレイ１３のメモリセルを使用するための冗長
デコーダ１４を有している。冗長デコーダ１４はプログ
ラム手段を有し、このプログラム手段は、正規メモリセ
ルアレイ１１中の不良メモリセルを冗長メモリセルアレ
イ１３の冗長メモリセルと置換する動作を行う。

【０００３】上記のような置換は、通常、プログラム素
子である複数のヒューズを有するヒューズ回路４１の特
定のヒューズをレーザートリミングで溶断して、不良メ
モリセルのアドレスが外部より入力された時に、当該不
良メモリセルへのアクセスを禁止する信号１０１を発生
することにより、デコーダ１２の出力１０２を非活性化
し、同時に冗長デコーダ１４の出力１０３を活性化して
冗長メモリセルへのアクセスを行うことによりなされ
る。

【０００４】図６は上記したヒューズ回路４１を半導体
チップ上に形成した半導体装置の従来例を示した平面図
で、図７は図６のＡ−Ａ断面図である。１は半導体チッ
プ表面の層間絶縁膜４に形成された凹部状のヒューズ開
口部で、この開口部１の底面のほぼ平らな絶縁膜２の下
に複数本のヒューズ３が埋まっている。

【０００５】ところで、近年のメモリ素子の高集積化に
よりメモリが微細化し、これに伴いヒューズ３自体も微
細化して細くなっている。このため、上記したレーザー
トリミングでヒューズ３を溶断する際、レーザー光線の
エネルギーを目的のヒューズ３に集中し難くなって、目
的のヒューズ３が切れなかったり、或いは目的のヒュー
ズ３は切れるが、隣接するヒューズ３も切れてしまった
り、あるいは損傷を受けてしまうことがあった。

【０００６】その対策のため、図８に示すようにヒュー
ズ３の溶断ポイント３１のみ、その幅を広げた構成と
し、この溶断ポイント３１にレーザー光線のエネルギー
を集中して溶断するものもあるが、これでは幅の広い溶
断ポイント３１がじゃまとなり、ヒューズピッチを狭く
できなくなって、集積度が悪化してしまうという不具合
が生じる。

【０００７】そこで、これを回避するために、図９に示
すように溶断ポイント３１を隣合うヒューズ３同志でず
らす配置としたが、このように溶断ポイント３１がずれ
ていると、上記したレーザー光線によるヒューズの溶断
効率が３０％程下がってしまう結果となった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように冗長メモ
リセルなどのリダンダンシー回路を使用するためのプロ
グラミング素子として用いられる従来のヒューズ３は、
メモリの微細化に伴いヒューズ３自体も微細化している
ため、目的のヒューズ３上にレーザー光線のエネルギー
を集中することが難くなって、目的のヒューズ３が所定
どおりに切れなかったり、或いは目的のヒューズ３は切
れるが、隣接するヒューズ３も切れてしまったり、或い
は損傷を受けてしまうという問題が出てきた。

【０００９】その対策のため、溶断ポイント３１のみ、
その幅を広げたヒューズ３もあるが、これではヒューズ
ピッチを狭くできなくなって、ヒューズ回路部の集積度
が低下してしまうという問題が生じる。そこで、この問
題を回避するために、溶断ポイント３１を隣合うヒュー
ズ３同志でずらす配置としたが、溶断ポイント３１がず
れていると、上記したレーザー光線によるヒューズの溶
断効率が３０％程下がってしまうという問題が出て来
た。

【００１０】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、ヒューズピッチ
を広げることなく、レーザー光線で目的のヒューズのみ
を高効率で溶断することができる半導体装置及びその製
造方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明の特徴は、半導体チップの表面に形成さ
れた層間絶縁膜に設けられた凹部状の開口部と、この開
口部の底部の層間絶縁膜に上部が露出するように埋設さ
れた少なくとも１本以上のヒューズと、このヒューズの
露出面及びその周囲に堆積され、特に前記ヒューズの露
出面上にレンズ状に盛り上がって堆積される絶縁膜によ
り形成されるレンズ部とを備えたことにある。

【００１２】この第１の発明によれば、前記ヒューズを
レーザー光線で溶断して、冗長回路を使用するためのプ
ログラミングを行う際に、レーザー光線は前記ヒューズ
の上部に形成されたレンズ部で集光されて、そのエネル
ギーが前記ヒューズに集中されるため、目的のヒューズ
のみを効率よく溶断する。又、ヒューズピッチを狭める
ために前記ヒューズが細くなっている場合でも、前記レ
ンズ部で集光するためレーザー光線の幅を狭めることが
でき、隣接するヒューズを間違って溶断したり、損傷す
ることなく、目的のヒューズのみを効率よく溶断する。

【００１３】第２の発明の特徴の前記レンズ部は前記ヒ
ューズの長手方向の１部分又は全部に形成される。

【００１４】この第２の発明によれば、前記レーザー光
線で前記ヒューズを溶断する際は、前記ヒューズの長手
方向の一部にレーザー光線を照射して切断すればよい。
このため、前記レンズ部は前記ヒューズの長手で方向の
一部にあれば、この部分で目的のヒューズが溶断され
る。一方、前記レンズ部が前記ヒューズの長手で方向の
全部にあれば、前記ヒューズの溶断点を選択する際の自
由度が大きくなる。

【００１５】第３の発明の特徴は、前記開口部の底部の
層間絶縁膜の下に埋没したヒューズの上部を前記層間絶
縁膜をエッチングして露出させる工程と、前記ヒューズ
の露出面及びその周囲に絶縁膜を堆積し、特に前記ヒュ
ーズの露出面上にレンズ状に盛り上げて前記絶縁膜を堆
積することによりレンズ部を形成する工程とを含む。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の半導体装置の一実
施の形態を示した断面図である。但し、従来例と同一部
品には同一符号を付けて説明してある。半導体チップの
表面の層間絶縁膜４上に、凹部状のヒューズ開口部１が
設けられており、このヒューズ開口部１の底面には複数
本のヒューズ３が形成されて配列され、その下半分は前
記底面の層間絶縁膜４内に埋もれている。複数本のヒュ
ーズ３の前記層間絶縁膜からの露出面及びヒューズ開口
部１の内側及び外側表面には絶縁膜２が堆積され、特に
ヒューズ３の上面には、絶縁膜２がレンズ状に盛り上が
ってレンズ部２０を形成して、ヒューズ回路部を形成し
ている。

【００１７】図２は図１に示した半導体装置を製造する
工程を説明する図である。当初、層間絶縁膜４上に、凹
部状のヒューズ開口部１が設けられ、このヒューズ開口
部１の底面を形成する層間絶縁膜４の下に埋没するよう
に複数本のヒューズ３が形成されている。その後、ヒュ
ーズ開口部１の底面を形成する層間絶縁膜４を適当な方
法でヒューズ３の上部がある程度むき出しになるまでエ
ッチングをする。この状態が図２である。

【００１８】次に、適当な方法で絶縁膜２をヒューズ３
上でうまく盛り上げてレンズ状になるように堆積させる
こにより、図１に示すようにヒューズ３の上面に絶縁膜
２によりレンズ部２０を形成してヒューズ回路部を製造
する。

【００１９】次に本実施の形態の動作について図３を参
照して説明する。例えば、図示されない冗長メモリセル
を使用するため、図３に示したヒューズ３をレーザトリ
ミングする場合、図示されないレーザー照射器より照射
されたレーザー光線５がヒューズ３に向かって照射され
る。この時、ヒューズ３の上部に形成された絶縁膜で出
来たレンズ２０により、レーザー光線５がレンズ２０の
内部のヒューズ３上に集光され、これにより、ヒューズ
３が溶断されて、図示されない不良の正規メモリセルの
代わりに冗長メモリセルが使用されるプログラミングが
なされる。

【００２０】本実施の形態によれば、レーザー光線５を
集光する絶縁膜２で出来たレンズ部２０がヒューズ３の
上部に形成されているため、ヒューズピッチを狭くする
ためにヒューズ３が微細化されて細くとも、レーザー光
線５を前記レンズ部２０により目的のヒューズ３上に集
光してそのエネルギーをヒューズ３上に容易に集中する
ことができる。これにより、ヒューズ３が微細化されて
いても、容易に目的のヒューズのみを溶断することがで
きると共に、レーザー光線５をレンズ２０で集光するた
め、高い溶断率を得ることができる。

【００２１】また、ヒューズピッチが狭くなった時も、
レンズ２０で集光するため、レーザー光線５の幅を縮小
でき、隣接するヒューズ３の方向にレーザー光線５が広
がらないようにできるので、隣接するヒューズ３が溶断
したり、或いは損傷するなど、隣接するヒューズ３に影
響を与えることなく、目的のヒューズ３のみを溶断する
ことができる。このため、ミスプログラミングが防止さ
れて、プログラミング素子としてのヒューズ３の信頼性
を向上させることができる。

【００２２】なお、ヒューズ３の上部に形成されるレン
ズ部２０はヒューズ３の長手方向の全てに対して形成さ
れていてもよいが、図４に示すようにヒューズ３の長手
方向の一部に形成し、レーザー光線５を前記レンズ部２
０のところに照射すれば、その下のヒューズ３が溶断さ
れて、上記と同様の効果を得ることができる。

【００２３】又、本発明は上記したリダンダンシー回路
である冗長メモリセルを用いるレーザートリミング用以
外に、レーザー光線で溶断するヒューズに適用して、同
様の効果を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置及びその製造方法によれば、ヒューズピッチを
広げることなく、レーザー光線で目的のヒューズのみを
高効率で溶断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態を示した断
面図である。

【図２】図１に示した半導体装置のヒューズ回路部を製
造する工程を示した断面図である。

【図３】図１に示した半導体装置のヒューズをレーザ光
線にて溶断する際の説明図である。

【図４】図１に示したヒューズの上部に形成されたレン
ズ部の一実施例を示した断面図である。

【図５】従来の冗長メモリセルなどのリダンダンシー回
路を有する半導体装置の一例を示したブロック図であ
る。

【図６】従来の半導体装置のヒューズ回路部の一例を示
した平面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図８】従来の半導体装置のヒューズ回路部の他の例を
示した平面図である。

【図９】従来の半導体装置のヒューズ回路部の他の例を
示した平面図である。

【符号の説明】

１ ヒューズ開口部 ２ 絶縁膜 ３ ヒューズ ４ 層間絶縁膜 ５ レーザー光線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの表面に形成された層間絶
   縁膜に設けられた凹部状の開口部と、 この開口部の底部の層間絶縁膜に上部が露出するように
   埋設された少なくとも１本以上のヒューズと、 このヒューズの露出面及びその周囲に堆積され、特に前
   記ヒューズの露出面上にレンズ状に盛り上がって堆積さ
   れる絶縁膜により形成されるレンズ部と、 を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記レンズ部は前記ヒューズの長手方向
   の１部分又は全部に形成されることを特徴とする請求項
   １記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記開口部の底部の層間絶縁膜の下に埋
   没したヒューズの上部を前記層間絶縁膜をエッチングし
   て露出させる工程と、 前記ヒューズの露出面及びその周囲に絶縁膜を堆積し、
   特に前記ヒューズの露出面上にレンズ状に盛り上げて前
   記絶縁膜を堆積することによりレンズ部を形成する工程
   とを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体
   装置の製造方法。