JPS59210653A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS59210653A
JPS59210653A JP58084182A JP8418283A JPS59210653A JP S59210653 A JPS59210653 A JP S59210653A JP 58084182 A JP58084182 A JP 58084182A JP 8418283 A JP8418283 A JP 8418283A JP S59210653 A JPS59210653 A JP S59210653A
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JP
Japan
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film
fuse
semiconductor device
wiring
sio2
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Application number
JP58084182A
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English (en)
Inventor
Yasuo Wada
恭雄 和田
Akira Sato
朗 佐藤
Hitoshi Kume
久米 均
Yoshifumi Kawamoto
川本 佳史
Kiyoo Ito
清男 伊藤
Ryoichi Hori
堀 陵一
Hideo Sunami
英夫 角南
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPS59210653A publication Critical patent/JPS59210653A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76886Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
    • H01L21/76888By rendering at least a portion of the conductor non conductive, e.g. oxidation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/01Manufacture or treatment

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は半導体装置、とくにVLSI (大規模集積
回路)によるRAM (ランダム・アクセス・メモリ)
を製造する方法に関するものである。
〔発明の背景〕
VLSIによるRAMにおいては、歩留りを高く保つた
めに、欠陥球済用の冗長り路を具備しており、第1図に
示すように、不良回路1が存在するときには、冗長回路
2を使用して、完全なメモリ動作をするチップを得てい
る。なお、冗長回路2を多数設けるほど、完全動作する
チップの割合は増大するが、冗長回路2を多数設けるほ
ど、チップの面積が大きくなるため、1ウェハ当りのチ
ップ取得数が減少してしまう。そして、1チツプに設け
る冗長回路2の数と1ウエハから得られる完全動作する
チップ取得数との関係は第2図に示すようになり、極大
値を生ずる。したがって、冗長回路2の数は完全動作す
るチップ取得数が最大となる値とすることが望ましい。
このようなRAMにおいて、不良回路1が生じた場合に
、冗長回路2を電気的に選択するためには、各回路に切
断可能な抵抗体すなわちヒーーズを設け、不良回路1の
ヒーーズを切断する。このヒ一ズを切断する方法として
は、大電流によってヒーーズを溶解する電気的切断法と
、レーザ光によってヒーーズを溶解する光学的切断法と
があるが電気的切断法においては、RAMの電気的試験
中に不良回路1を冗長回路2に切換えることができ、簡
便にかつ低コストに冗長回路2を選択することができる
から、電気的切断法が有利である。
ところで、ヒユーズを電気的に切断可能とするためには
、ヒユーズ上の膜を全て取り除いた構造とすることが必
要であるが、VLSI%おいては、反応性スパンクエノ
チングにより膜の加工を行なっているから、ヒユーズを
保護するために、エツチング速度が小さくしたがって耐
エツチング性のある材料からなる保護膜でヒユーズを覆
ったのちに、それ以後の膜の加工を行ない、製造工程の
最後に保護膜を取り除く必要がある。
従来、2層ゲート構造のMOS VLSIによるRAM
においては、第1層ゲートの材料としてpoly Si
を用い、第2層ゲートの材料としてW(タングステン)
 、Mo (モリブデン)等の高融点金属を用いるのが
一般的であって、ヒユーズを第1層ゲートの材料である
poly Siで形成するとともに、保護膜を第2層ゲ
ートの材料である高融点金属で形成している。しかしな
がら、保護膜の材料として高融点金属を用いたときには
、高融点金属と酸素との反応が極めて速やかであり、か
つ反応生成物であるWO8等の酸化物が高温で揮発性で
あるため、保護膜形成後に形成すべき膜の加工において
熱処理を行なうと、保護膜が酸化、蒸発するので、ヒ一
ズを有効に保護することができない。そこで、保護膜の
酸化、蒸発を防止するためには、熱処理炉の入口に予備
室を設け、空気を完全に窒素と置換してから、試料を炉
内に挿入し、また引出し後は試料が完全に冷却してから
、試料を空気に曝すことが考えられる。しかし、このよ
うな方法では膜の加工に長時間を要し、かつ特殊な炉体
な必要と塗るので、コスト的な面で問題がある。また、
W、λlo弄が表面に露出した状態で熱処理を行なうと
、その表面から金属が蒸発し、ウェハに再付着し、81
基板中に貫入して、いわゆる再結合中心が形成され、素
子不良の原因となる。
〔発明の目的〕
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、保護膜でヒユーズを有効に保護することができ、か
つ素子不良が生ずることが少ない半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
この目的を達成するため、この発明においては冗長回路
と、その冗長回路を電気的に選択することを可能とする
ヒユーズと、Al配線とを有する半導体装置を製造する
方法にお℃・て、上記ヒユーズを上記Al配線と同時に
形成したl保護膜で覆った状態で、上記Al配線よりも
上部に形成される膜の加工を行なう。
〔発明の実施例〕
以下、この発明を実施例に基づき具体的に説明するQ 実施例1 この実施例では、2層ゲート、2層Aノ配線のMOS 
VLSIによるRAMの製造方法を示す。
まず、第3図(a)に示すように、p型、(ioo )
面、比抵抗(0Ω・儂のS]ラウェ・30表面を熱酸化
し、厚さ20 nmの酸化膜4を成長させたのち、OV
D法(化学蒸着法)により窒化シリコン膜5を堆積する
。つぎに、通常のホトエツチング法により窒化シリコン
膜5をパターニングしたのち、ヒユーズを形成すべき領
域にボロンイオン(B+)を加速エネルギー75 ke
V、打込み量5 X lO”crn−2で打込み、チャ
ネルストッパとする。ついで、第3図(b)に示すよう
に、1000°C5ウエツト酸素雰囲気中で酸化するこ
とにより、厚さ06μmのフィールド酸化膜(素子間分
離酸化膜)6を成長させたのち、熱リン酸中で窒化シリ
コン膜5を除去し、希弗酸中で酸化膜4を除去する。つ
ぎに、1000°C。
ドライ酸素雰囲気中で厚さ10nmの熱酸化膜7を成長
させ、CVD法で厚さ20 nmの窒化シリコン膜8を
堆積したのち、再び1000”C,ウェット酸素雰囲気
中で酸化することにより、窒化シリコン膜8上に厚さ4
nmの熱酸化膜9を成長させる。このときの窒化シリコ
ン膜8の膜厚は約4nm減少し、16nm  となって
いる。ついで、熱酸化膜9上にCVD法によりpony
 Si膜を厚さ350nmに堆積し、そのpojy S
i膜を選択エツチングすることにより、ヒーーズ10お
よび第1層ゲート(図示せず)を形成したのち、100
0°C,ウェット酸素雰囲気中で酸化することにより、
ヒーーズ10、第1層ゲート上に熱酸化膜11を成長さ
せる。この熱酸化膜11は第1層ゲートと第2層ゲート
との間の絶縁に用いられる。つぎに、熱酸化膜9.窒化
シリコン膜8.熱酸化膜7を選択エツチングする。この
とき、ヒ−ズ領域の熱酸化膜9.窒化シリコン膜8.熱
酸化膜7は除去される。ついで、第3図(c)に示すよ
うに、ドライ酸素雰囲気中で酸化することにより熱酸化
膜12を成長させたのち、スパッタ法により厚さ350
 nmにW膜を堆積し、そのW膜を選択エツチングする
ことにより、第2層ゲート(図示せず)を形成する。こ
のとき、ヒーーズ領域のW膜は全て除去される。つぎに
、 Asイオンを打込んだのち窒素雰囲気中で熱処理す
ることにより、接合深さ03μmの拡散層13を形成す
る。ついで、CVD法により厚さ400nmのPSG 
(リンガラス:  Phospbosilicate 
Glass )膜14を堆積し、ヒユーズ10を覆う。
ついで、スパッタ法により厚さ1μmのhl(アルミニ
ウム)膜を堆積し、そのAt膜を選択エツチングするこ
とにより、ヒユーズ10を十分に覆5Al保護膜15お
よび第1層配線(図示せず)を形成する。つぎに、第3
図(d)に示すように、CVD法により厚さ1μmのP
’SG膜16全16し、ホトエツチング法によりPSG
膜16のヒユーズ】0上にスルーホール17を形成した
のち、スパッタ法で厚さ1.5μmのAt膜を堆積し、
その人l膜を選択エツチングすることにより、第2層配
線(図示せず)を形成する。最後K、再びリン酸素のエ
ツチング液を用いたウェットエツチング法でスルーホー
ル17部の残存保護膜15を除去し、さらにPSG膜1
膜製4酸化膜11を弗酸系のエツチング液で除去する。
この製造方法にお〜・ては、第1層配線の材料であるA
Iからなる保護膜15を形成した状態で、第1層配線よ
りも上部に形成される膜の加工を行なっており、かつA
tが酸化したとしても、その酸化物は高温で揮発するこ
とはな℃・から、膜の加工において熱処理を行なうとき
に、その熱処理時に非酸化性雰囲気にすることなく、ヒ
ーーズ10を有効に保護することが可能である。また、
AIが蒸発し、ウェハに再付着したとしても、 Alが
素子に及ぼす悪影響は小さいから、素子不良が生ずるこ
とが少ない。この理由は、AIはSl中でアクセプタと
なるが、アクセプタ濃度は1015c+n3以上でない
と影響が全くない一方、W、No等はSi中で再結合中
心となるため、1012..3という極微量でも特性に
影響をおよぼすためである。さらに、拡散層13をヒー
ーズ領域を囲むように形成すれば、素子の安定性を確保
することができる。
実施例2 実施例1においては、熱酸化膜11を形成したのち、直
ちにPSG膜1膜製4積したが、この実施例では熱酸化
膜11を除去したのちに、PSG膜1膜製4積する方法
について述べる。
まず、第4図(a)に示すように、熱酸化膜11を形成
したのち、第4図(b)に示すように、弗酸、弗化アン
モニウムの比が1:6の混合液からなるエツチング液を
用いた通常のホトエツチング法により熱酸化膜11を除
去する。このとき、フィールド酸化膜6のヒーーズ10
0両側部分に熱酸化膜11の厚さとほぼ同じ深さの四部
18が形成される。そこで第4図(C)に示すように、
塗布ガラスたとえば0CD59310 (商品名;東京
応化製)を回転数500Orpmで回転塗布し、800
°C以上の温度でアニールすることにより、塗布ガラス
膜19を形成し、四部J8を完全に埋込む。つぎに、P
SG膜1膜製4積する。
なお、熱酸化膜11を除去したのち、PSG膜1膜製4
積し、ついで塗布ガラス膜19を形成してもよい実施例
3 実施例1においては、スルーホール17部に残存した保
護膜15を、リン酸系のエツチング液如、よりウェット
エツチングして除去したが、この実施例では、残存保護
膜15を反応性スパッタエツチングにより除去する方法
について示す。
まず、第5図(a)に示すように、スルーホール17を
形成したのち、At膜20を堆積する。つぎに、第5図
(b)に示すように、Al膜か上に通常の方法でレジス
トパターンを形成したのち、All膜製反応性スパッタ
エツチングにより選択除去し、第2層配線を形成する。
このとき、オーバーエツチングにより、保護膜15も約
1/3〜1/2がエツチングされる。ついて、第5図(
C)に示すように、レジストパターンを形成したのち、
残存保護膜15を塩素ガスを用いた反応性スパッタエツ
チングにより除去し、さらにPSG膜1膜製4素系のガ
スを用いた反応性スパッタエツチングにより除去し、つ
ぎに熱酸化膜11を除去して、ヒユーズ10を露出させ
る。
この製造方法にお(・ては、PSG膜1膜製4ツチング
をほぼマスク寸法通りにすることができるから、ヒーー
ズ領域を小さくすることが可能である。また、PSG膜
1膜製4イドエツチングをほぼ零にすることができるか
ら、保護膜15が残存していても、オーバルハンダ構造
とならないので、保護膜15に起因する短絡現象等が起
こりにくい。
実施例4 実施例1においては、第1層配線と第2層配線との眉間
膜としてPSG膜16を用いたが、この実施例では、バ
イアス・スパッタS 1011からなる平担化した層間
膜を用いる方法について述べる。
まず、第6図(a)に示すように、保護膜15を形成し
たのち、バイアス・スパッタ法により層間S i0Q膜
21を形成する。このとき、 5i02膜2Iの膜厚が
保護膜15上で変化するが、これは後の層間膜のエツチ
ングに影響を及ぼさない。つぎに、保護膜】5上の5i
Oq膜2xをエツチングして、スルーホール22を形成
したのち、hp膜加を堆積し、All膜製反応性スパッ
タエツチングにより選択除去して、第2層配線を形成す
る。ついで、保護膜15. PS()膜14゜熱酸化膜
11を除去することにより、ヒーーズlOを露出させる
なお、上述実施例においては、2層ゲート、2層配線の
MOS VLSIによるRAMを製造する場合について
説明したが、冗長回路を電気的に選択することを可能と
するヒユーズを有する他の半導体装置を製造する場合に
も、この発明を適用することが可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明に係る半導体装置の製造
方法においては、保護膜でヒーーズを有効に保護するこ
とができ、かつ素子不良が生ずることが少なし・から、
完全動作するチップの割合を大幅に増大させることが可
能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は冗長回路を具備するRAMの回路を示す図、第
2図は1チツプに設ける冗長回路の数と1ウエハから得
られる完全動作するチップ取得数との関係を示すグラフ
、第3図ないし第6図はこの発明に係る半導体装置の製
造方法の説明図である。 3・・・S1ウエハ      7・・・熱酸化膜8・
・・窒化シリコン膜   9・・・熱酸化膜10・・・
ヒユーズ      11・・・熱酸化膜13・・・拡
散層      14・・・PSG膜j5・・・Al保
護膜     16・・・PSG膜加・・・A4膜 代理人弁理士 中 村 純之助 iPl  図 ■ 1′F2図 完渠回路教 (任意スケール) 1F3図 矛3図 第4 白 幸5図 中6図 II   10 所内 所内 0発 明 者 角南英夫 国分寺市東恋ケ窪−丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)冗長回路と、その冗長回路を電気的に選択するこ
    とを可能とするヒーーズと、Al配線とを有する半導体
    装置を製造する方法におt・て、上記ヒーーズを上記A
    l配線と同時に形成したAI保護膜で覆った状態で、上
    記A7配線よりも上部に形成される膜の加工を行なうこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)  上記半導体装置が2層ゲートを有し、上記ヒ
    ユーズを第1層ゲートと同時にpoJ!y Siで形成
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。
  3. (3)  上記半導体装置がAlからなる2層配線を有
    し、上記保護膜を第1層配線と同時に形成することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導
    体装置の製造方法。
JP58084182A 1983-05-16 1983-05-16 半導体装置の製造方法 Pending JPS59210653A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61107742A (ja) * 1984-10-31 1986-05-26 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPS6237944A (ja) * 1985-08-12 1987-02-18 Matsushita Electronics Corp 半導体装置
JPH01169943A (ja) * 1987-12-24 1989-07-05 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61107742A (ja) * 1984-10-31 1986-05-26 Fujitsu Ltd 半導体装置
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