半導体装置、電気ヒューズの切断方法、および電気ヒューズの判定方法
【課題】電気ヒューズの判定精度を高める。
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に形成され、第１の導電体１０２および第１の導電体１０２と電気的に分離された第２の導電体１０８を含む電気ヒューズ１０１とを含む。電気ヒューズ１０１の切断処理後状態において、第１の導電体１０２は、第２の導電体１０８と電気的に分離される第１部分１０５ａと、第１の導電体１０２を構成する材料が外方に流出して第２の導電体１０８と電気的に接続される流出部１１４を含む第２部分１０５ｂとに切断される。
【解決手段】半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に形成され、第１の導電体１０２および第１の導電体１０２と電気的に分離された第２の導電体１０８を含む電気ヒューズ１０１とを含む。電気ヒューズ１０１の切断処理後状態において、第１の導電体１０２は、第２の導電体１０８と電気的に分離される第１部分１０５ａと、第１の導電体１０２を構成する材料が外方に流出して第２の導電体１０８と電気的に接続される流出部１１４を含む第２部分１０５ｂとに切断される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置、電気ヒューズの切断方法、および電気ヒューズの判定方法に関し、とくに電気ヒューズを含む半導体装置、電気ヒューズの切断方法、および電気ヒューズの判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置にヒューズを搭載しておき、ヒューズを切断することにより半導体装置で使用する抵抗の値を調整したり、不良素子を切り離して正常素子に置き換える等の処理を行う技術が知られている。
【０００３】
ヒューズの切断方法としては、ヒューズの一部にレーザを照射することによりヒューズを切断する方式や、ヒューズを電流により切断する方式が知られている。
【０００４】
特許文献１（特開２００５−５７１８６号公報）には、ヒューズを構成する材料がエレクトロマイグレーションにより移動する現象を用いて切断される電気ヒューズが記載されている。ここで、電気ヒューズの被切断部分をプレートで囲むことにより、電気ヒューズに電流を流したときに被切断部分で発生する熱を閉じこめたり蓄積したりするようにして切断を促進する構成が記載されている。
【０００５】
特許文献２（特開２００４−１０３６１０号公報）には、半導体集積回路にあらかじめ用意された調整用回路の接続をオン／オフ選択しながら調整を行うトリミングパターン（電気ヒューズ）が記載されている。図１０は、特許文献２に記載されたトリミングパターンの概略平面図である。トリミングパターンは、電圧を印加するための２つのパッド部１１、１２と２つのパッド部１１、１２をつなぐ細線部１０と、細線部１０と接触してない両側にあって、調整用回路と半導体集積回路とにつながる２つの接続部１３、１４を含む。このようなトリミングパターンを用いて、パッド部１１、１２間に電圧を印加して電流を流して、細線部１０を溶融切断させてパッドにつながる調整用回路をオフさせるのではなく、溶融した細線部１０のメタルが接続部１３、１４に接続することにより、接続部１３、１４につながる調整用回路をオンする方法でトリミングを行っている。細線部１０を溶融切断させるよりも、近傍の接続部１３、１４に溶融メタルを接触させる方が簡単に起こりえるので、トリミングを容易に、また短時間に行うことができる、とされている。
【特許文献１】特開２００５−５７１８６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の従来技術には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載されたような構成の電気ヒューズが切断されると、被切断部分が高抵抗になり、電気ヒューズに流れる電流の電流値が低くなる。従来、電気ヒューズが切断されたか否かは、電気ヒューズの一端に所定の電位を付与した後、電位が保たれるかまたは保たれないかで判定を行っていた。図１１に従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す。
【０００７】
電気ヒューズ１００１ａは、導電体１００２ａおよびその両端に設けられた端子１００４ａおよび端子１００６ａを含む。電気ヒューズ１００１ａの端子１００６ａは、判定回路１０１０ａに接続されている。また、電気ヒューズ１００１ａの端子１００４ａは、他の電気ヒューズ１００１ｂの端子１００４ｂと共通に共通配線１０２０に接続されている。電気ヒューズ１００１ｂも電気ヒューズ１００１ａと同様の構成を有する。
【０００８】
次に、電気ヒューズが切断されたか否かの判定方法を説明する。ここで、電気ヒューズ１００１ａは充分に切断された状態、電気ヒューズ１００１ｂは切断が不充分な状態とする。電気ヒューズ１００１ａが切断されたか否かを判定する際には、共通配線１０２０を接地するとともに、判定回路１０１０ａから端子１００６ａに所定の電位を付与して、電気ヒューズ１００１ａの端子１００６ａの電位を検知する。電気ヒューズ１００１ａが切断されていなければ、共通配線１０２０が接地されているので、端子１００６ａおよび端子１００４ａ間に電流が流れ、端子１００６ａの電位は保たれない。一方、電気ヒューズ１００１ａが切断されていると、端子１００６ａおよび端子１００４ａ間に電流が流れないので、端子１００６ａの電位は保たれ、判定回路１０１０ａがチャージを検出する。これにより、電気ヒューズ１００１ａが切断されたと正しく判定される。
【０００９】
しかし、たとえば電気ヒューズ１００１ｂのように、切断処理を施したにもかかわらず切断が不完全だと、端子１００６ｂおよび端子１００４ｂ間に電流が流れてしまい、端子１００６ｂの電位は保たれずに、切断されていないと判定されるような誤判定が生じるという問題があった。
【００１０】
このような誤判定を防ぐために、判定回路から端子に付与する電位を高くすることが考えられる。しかし、このようにすると、新たな問題が生じる。通常、面積省略のため、半導体装置に含まれる複数の電気ヒューズは共通配線に接続された構成となっている。図１２は、３つの電気ヒューズ（電気ヒューズ１００１ａ、電気ヒューズ１００１ｂ、および電気ヒューズ１００１ｃ）が共通配線１０２０で接続された構成を示す。いずれかの電気ヒューズを切断する際には、共通配線１０２０に電源電圧を付与するとともに、切断する電気ヒューズを選択して電源電圧が付与された側とは逆側を接地してその電気ヒューズに電流を流す。また、電気ヒューズが切断されたか否かを判定する際には、共通配線１０２０を接地するとともに、各判定回路から端子に所定の電位を付与して、電気ヒューズに流れる電流を検出して判定する。このとき、切断されていない電気ヒューズから共通配線１０２０に電流が流れ込むが、各判定回路が各端子に付与する電位が高くなると、多数の電気ヒューズから流れ込む電流量が多くなり、共通配線１０２０の電位が浮いてしまう。そのため、電気ヒューズが切断されていないにも関わらず切断されたと判定されるような誤判定が生じてしまう。
【００１１】
また、特許文献２に記載の技術では、トリミングパターンの細線部１０を溶融切断させるかわりに、細線部１０近傍の接続部１３、１４に溶融メタルを接触させることにより、電気ヒューズの切断の有無を判定している。しかし、トリミングパターンに電流を流した際に、細線部１０が切断されていないと、以下のような問題が生じる。
【００１２】
図１３は、特許文献２に記載されたのと同様の電気ヒューズ（トリミングパターン）を複数（Ａ、Ｂ、Ｃ）配置した構成を示す。通常、半導体基板上には複数の電気ヒューズが並置される。また、電気ヒューズ設置のための面積増加を抑えるために、各電気ヒューズは共通配線に接続される。ここでは、パッド部１１が共通配線で接続された例を示す。電気ヒューズに電圧を印加して細線部１０を溶融させる際、共通配線に電圧を印加するとともに溶融対象の電気ヒューズのパッド部１２を選択的に接地する等して細線部１０に電流を流す。これにより、細線部１０が溶融される。
【００１３】
ここで、たとえば電気ヒューズＡおよび電気ヒューズＣにおいて、細線部１０の溶融メタル２０が接続部１３、１４に接触している（図１３（ａ））。このような構成において、電気ヒューズＡの判定を行うために接続部１３を接地するとともに接続部１４に電位を付与する。このとき、細線部１０とパッド部１１との間が切断されていないと、電気ヒューズＡのパッド部１１から共通配線を介して電流が流れ、電気ヒューズＣのパッド部１１を介して電気ヒューズＣのパッド部１４に電圧が伝わってしまう（図１３（ｂ））。このような意図しない 伝達経路が生じると、 判定回路から付与した電位が共通配線の電位を浮かせてしまい、正しい判定ができなくなる。
【００１４】
さらに、特許文献２に記載の構成では、２つの接続部１３、１４を設ける必要があり、トリミングパターン形成のために必要な面積が増大するという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズと、
を含み、
前記電気ヒューズの切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される半導体装置が提供される。ここで、第１の導電体に所定の電流を流すことにより電気ヒューズへの切断処理を行うことができる。
【００１６】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズの切断方法であって、
前記第１の導電体に所定の電流を流し、当該第１の導電体を構成する材料を外方に流出させて前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を形成し、当該第１の導電体を前記第２の導電体と電気的に分離された第１部分と前記流出部を含む第２部分とに切断する工程を含む電気ヒューズの切断方法が提供される。
【００１７】
このような構成により、電気ヒューズを、切断処理の前後において、第１の導電体の第２部分が、第１の導電体の第１部分および第２の導電体のいずれか一方と電気的に接続されるとともに、いずれか他方と電気的に切断されるスイッチ素子のように機能させることができる。これにより、種々の形態で電気ヒューズの切断状態を判定することができる。たとえば、第１の導電体の第１の部分と第２の部分との電気的接続状態を検出することにより電気ヒューズに切断処理が施されたか否かを検出することもでき、また、第１の導電体の第２部分と第２の導電体との電気的接続状態を検出することにより電気ヒューズに切断処理が施されたか否かを検出することもできる。
【００１８】
本発明の電気ヒューズは、切断処理が施されると、「流出部」が形成される。ここで、「外方」とは、切断処理前状態において第１の導電体が形成されていた領域の外方とすることができる。たとえば、第１の導電体は、絶縁膜中に形成された配線溝内に埋め込まれた配線とすることができる。この場合、「外方」は、当該配線が形成されていた配線溝外とすることができる。第１の導電体にこのような流出部が形成されることにより、第１の導電体を第１部分と第２部分とに確実に切断することができ、また切断箇所を大きく形成することができる。また、流出部とは異なる箇所に切断箇所が設けられるため、切断された電気ヒューズが再接続される可能性を大幅に低減することもできる。
【００１９】
本発明の半導体装置は、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、前記第２部分における電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部と、前記第２の導電体に所定の第２電位を与える電位付与部と、をさらに含むことができる。
【００２０】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、前記第２の導電体に所定の電位を与えた状態で、前記第１の導電体の前記第１部分を接地するとともに、前記第２部分に所定の電位を与えて当該第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００２１】
このような構成の判定部または判定方法を用いると、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２部分は第１部分と電気的に接続されているため、第１部分を接地した状態で第２部分に所定の電位を与えると、第２部分から第１部分に電流が流れ、第２部分の電位は接地電位となる。一方、電気ヒューズに切断処理が施されている場合、第２部分は第１部分と電気的に接続されていないため、第２部分に所定の電位を与えるとその電位が第２部分に保持される。そのため、第２部分の電位を検出することにより、電気ヒューズの切断状態を判定することができる。
【００２２】
ところが、上述したように、第１部分と第２部分との切断が不充分だと、電気ヒューズの切断処理が施されている場合でも、第２部分から第１部分に電流が流れ、第２部分の電位が低くなり、電気ヒューズの切断処理が施されていないと誤判定されるおそれがある。
【００２３】
本発明の構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合、第２の導電体は第１の導電体の第２部分と電気的に接続されることになる。このような状態で、第２の導電体にも所定の電位を付与すると、その分の電位が第２部分に保持されることになり、第２部分に保持される電位をかさ上げすることができる。これにより、電気ヒューズの切断処理が施されている場合の誤判定を低減することができる。
【００２４】
一方、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２の導電体は第１の導電体と電気的に接続されない。そのため、このような構成としても、電気ヒューズに切断処理が施されていないことを検出する際には何の影響も与えない。以上から、本発明の構成によれば、電気ヒューズの判定精度を高めることができる。
【００２５】
本発明において、たとえば接地電位を検出した場合、電位が低いと判定することができ、第２部分に与えたのと同程度の電位を検出した場合、電位が高いと判定することができる。また、所定の基準電位を設定しておき、検出電位が所定の基準電位よりも低い場合に電位が低いと判定し、検出電位が所定の基準電位よりも高い場合に電位が低いと判定することもできる。以下の形態についても同様である。
【００２６】
本発明の半導体装置は、前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の第３電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部をさらに含むことができる。
【００２７】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００２８】
このような構成の判定部または判定方法は、従来のアンチヒューズの接続状態を検出するのと同様に行うことができる。上述したように、本発明においては、第１の導電体にこのような流出部が形成されることにより、第１の導電体を第１部分と第２部分とに確実に切断することができ、また切断箇所を大きく形成することができる。そのため、複数の電気ヒューズを共通配線で接続したような場合でも、図１３を参照して説明したような意図しない電流経路が生じるおそれを防ぐことができ、判定精度を高めることができる。
【００２９】
本発明の半導体装置は、複数の前記電気ヒューズと、前記複数の電気ヒューズにそれぞれ対応して設けられ、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する複数の判定部と、前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、をさらに含むことができる。
【００３０】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、複数の前記電気ヒューズの前記２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００３１】
本発明の構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合、第２の導電体は第１の導電体の第２部分と電気的に接続されることになる。このような状態で、複数の電気ヒューズの第２の導電体を共通配線で接続すると、いずれかの電気ヒューズにおいて切断が不充分で、その電気ヒューズの第２部分の電位が低くなる場合でも、他の電気ヒューズの第２部分に保持された電位によりかさ上げすることができ、電気ヒューズの切断処理が施されたすべての電気ヒューズの第２部分の電位を安定的に高く保つことができる。これにより、電気ヒューズの切断処理が施されている場合の誤判定を低減することができる。
【００３２】
一方、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２の導電体は第１の導電体と電気的に接続されない。そのため、このような構成としても、電気ヒューズに切断処理が施されていないことを検出する際には何の影響も与えない。以上から、本発明の構成によれば、電気ヒューズの判定精度を高めることができる。
【００３３】
本発明の半導体装置は、複数の前記電気ヒューズを含む電気ヒューズ群と、前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、前記複数の電気ヒューズに共通に設けられ、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、前記第２の共通配線を介して各前記第２の導電体に所定の第４電位を与えて前記第２の共通配線における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する判定部と、をさらに含むことができる。
【００３４】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、複数の前記電気ヒューズを一つの電気ヒューズ群として選択してこれらの前記第２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、共通に電気的に接続された前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００３５】
このような構成の判定部または判定方法は、アンチヒューズの接続状態を検出するのと同様に行うことができる。このような構成の判定部または判定方法を用いると、複数の電気ヒューズにより構成される電気ヒューズ群の切断状態を１つの判定回路で行うことができ、面積を省略して判定精度を高めることができる。なお、複数のヒューズを直列に接続し判定回路を１つとすることでも 面積を低減して判定精度を高めることができるが、ヒューズが電気ヒューズで構成される場合は、直列に接続された電気ヒューズを個別に切断するために、電流経路を限定するための特別なトランジスタ面積が発生する。それに対して、本発明の構成では複数の電気ヒューズが並列配置された状態で電気ヒューズへの切断処理を行うことができるため、電気ヒューズの切断処理時には、それぞれの電気ヒューズに個別に電圧を印加することができ、特別なトランジスタ等を設けることなく、これらを個別に切断することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、切断対象の電気ヒューズを選択する工程と、選択対象の電気ヒューズを上記電気ヒューズの切断方法により切断する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、電気ヒューズの判定精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に形成された電気ヒューズ１０１を含む。電気ヒューズ１０１は、第１の端子１０４、第２の端子１０６、および第３の端子１１０と、導電体材料により構成されたヒューズリンク１２０とを含む。ヒューズリンク１２０は、切断処理前状態において、第１の端子１０４および第２の端子１０６に電気的に接続されて第３の端子１１０と電気的に切断され、切断処理後状態において、第２の端子１０６および第３の端子１１０に電気的に接続され、第１の端子１０４と電気的に切断される。
【００３９】
本実施の形態において、ヒューズリンク１２０は、電気ヒューズ１０１の切断前状態および切断後状態のいずれにおいても第２の端子１０６に電気的に接続されるとともに、切断前状態においては第２の端子１０６と第１の端子１０４とを電気的に接続し、切断後状態においては第２の端子１０６と第３の端子１１０とを電気的に接続するスイッチのように機能する。
【００４０】
本発明者は、電気ヒューズの構成や電気ヒューズへの電圧印加方法等を制御することにより、電気ヒューズの切断処理時に、電気ヒューズの一部で電気ヒューズを構成する材料を強制的に外方に流出させ、材料の移動・供給のバランスを崩すことにより、他の部分に大きな切断箇所を形成するという手法を見出した。すなわち、切断処理を行う電気ヒューズに過剰なパワーを印加することにより、電気ヒューズに電流が流れ、導電体材料が加熱されて膨張する。導電体材料が膨張すると、それを取り囲む周囲の被覆膜にクラック等が生じる。さらに導電体材料が膨張することにより、導電体材料が周囲の被覆膜のクラック内に強制的に流出される。その結果、導電体材料の移動・供給のバランスが崩れ、導電体材料が流出した領域とは異なる部分に大きな切断箇所が形成される。以下、この手法による電気ヒューズの切断を、「クラックアシスト型切断」という。
【００４１】
このようなクラックアシスト型切断により、電気ヒューズの切断を容易にすることができるとともに、切断状態を良好に保つことができる。また、電気ヒューズの構成を工夫することにより、導電体材料が流出する箇所と導電体材料が切断する箇所とを選択的に設けることができる。本実施の形態において、クラックアシスト型切断を用いて電気ヒューズ１０１の切断処理を行う。
【００４２】
図２は、図１に示した電気ヒューズ１０１を具体的に示す図である。
図２（ａ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理前状態を示す。ヒューズリンク１２０は、第１の端子１０４と第２の端子１０６とを電気的に接続する第１の導電体１０２と、第１の導電体１０２近傍に設けられ、第１の導電体１０２と電気的に分離されるとともに第３の端子１１０と電気的に接続された第２の導電体１０８とを含む。
【００４３】
図２（ｂ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理後状態を示す。切断処理後状態において、第１の導電体１０２は、第２の導電体１０８と電気的に分離される第１部分１０５ａと、第１の導電体１０２を構成する材料が外方に流出して第２の導電体１０８と電気的に接続される流出部１１４を含む第２部分１０５ｂとに切断される。第１部分１０５ａと第２部分１０５ｂとの間には切断部１１２が形成される。
【００４４】
本実施の形態において、第１の導電体１０２は、第２の端子１０６に近い箇所で導電体材料の流出が生じて流出部１１４が形成され、第１の端子１０４との間に切断部１１２が形成されるような構成を有する。
【００４５】
図３は、第１の導電体１０２の具体的な構成の一例を示す上面模式図である。図３（ａ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理前状態、図３（ｂ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理後状態を示す。
【００４６】
半導体装置１００は、半導体基板（不図示）と、その上に形成された電気ヒューズ１０１を有する。この例において、第１の導電体１０２、第１の端子１０４、および第２の端子１０６は、同層に形成される。ここで、第１の導電体１０２は、配線である。以下で説明する配線およびビアは、銅を主成分として含む銅含有金属膜により構成することができる。さらに、配線およびビアは、少なくとも側壁がバリアメタル膜で覆われた構成とすることができる。
【００４７】
第１の導電体１０２は、第１の端子１０４と接続される部分に、第２の端子１０６と接続される部分よりも幅が細い細幅配線１０３ａを有する。また、第１の導電体１０２は、第２の端子１０６と接続される部分に、配線の折り返し構造１０３ｂを有する。折り返し構造１０３ｂは、第２の端子１０６に接続された第１直線部、第１直線部に略平行に配置された第２直線部、第２直線部に略平行に配置された第３直線部、第３直線部に略平行に配置された第４直線部、第１直線部と第２直線部とを接続する第１接続部、第２直線部と第３直線部とを接続する第２接続部、第３直線部と第４直線部とを接続する第３接続部、および第４直線部と細幅配線１０３ａとを接続する第４接続部とを有する。
【００４８】
このような構成の第１の導電体１０２において、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に電流を流すと、第１の導電体１０２を構成する材料が加熱される。このとき、配線幅が広く、配線が折り返された部分で第１の導電体１０２を構成する材料が加熱されやすくなる。そのため、折り返し構造１０３ｂ部分で導電体材料が熱膨張しやすくなり、クラックが生じやすくなる。つまり、折り返し構造１０３ｂ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に流出部１１４が形成される流出予定領域１１５ａとなる。一方、流出予定領域１１５ａから導電体材料が流出すると、細幅配線１０３ａで導電体材料の供給が追いつかず、切断されやすくなる。そのため、細幅配線１０３ａ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に切断部１１２が形成される切断予定領域１１３ａとなる。
【００４９】
また、第１の導電体１０２の折り返し構造１０３ｂ近傍には、第２の導電体１０８が配置される。第２の導電体１０８は、第１の導電体１０２と同層に形成された配線１０９ａと、他の層に形成された配線１０９ｃと、配線１０９ａを配線１０９ｃに接続するビア１０９ｂとを含む。配線１０９ｃと第３の端子１１０とは同層に形成される。配線１０９ａは、切断処理前状態において、第１の導電体１０２と電気的に切断されるとともに、切断処理後状態において、第１の導電体１０２の流出部１１４と接する位置に配置される。
【００５０】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１の上方、下方および側方を、カバー部材４０４により覆った構成を有する。カバー部材４０４は、ビア４０２、電極４００、および図示しないプレートにより構成される。電極４００は、電気ヒューズ１０１の第１の導電体１０２と同層に形成されたパッド電極とすることができる。また、ビア４０２は、電極４００の上層および下層に形成され、さらにその上層および下層に形成されたプレート（不図示）と電極４００を互いに接続する。ビア４０２は、スリットビアとすることができ、ビア４０２と電極４００とで、電気ヒューズ１０１の周囲を壁状に覆う構成とすることができる。これにより、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に電流を流したときに、第１の導電体１０２に発生する熱をカバー部材４０４により反射させてカバー部材４０４内部に閉じ込めることができ、電気ヒューズ１０１において、流出部１１４および切断部１１２が形成されやすいようにすることができる。また、第１の導電体１０２が切断されるときに、第１の導電体１０２の構成材料が周囲に飛散するのをカバー部材４０４によりブロックすることができる。これにより、第１の導電体１０２の構成材料の飛散物が他の素子に達しないようにすることができる。
【００５１】
以上の構成において、細幅配線１０３ａは第１部分１０５ａに対応し、折り返し構造１０３ｂは第２部分１０５ｂに対応する。このような構成の電気ヒューズ１０１を用いることにより、第１の導電体１０２が切断されたときに、第２の導電体１０８と電気的に接続される第２部分１０５ｂと第２の導電体１０８と電気的に分離される第１部分１０５ａとを選択的に配置することができる。これにより、第１の端子１０４、第２の端子１０６、および第３の端子１１０の３つの端子を用いて、種々の形態で電気ヒューズの切断状態を判定することができる。以下の各実施の形態において、電気ヒューズ１０１は、図３を参照して説明したような構成とすることができる。
【００５２】
（第１の実施の形態）
図４は、本実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
【００５３】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂも同様である。
【００５４】
電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂの第１の端子１０４ａおよび第１の端子１０４ｂは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。また、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂの第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂは、第２の共通配線１５０で共通に接続されている。つまり、第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂの電位は等しくなる。
【００５５】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂにそれぞれ対応して設けられた複数の判定回路、判定回路１３０ａおよび判定回路１３０ｂをさらに含む。判定回路１３０ａは、第１の端子１０４ａを接地した状態で第２の端子１０６ａに所定の電位を与えて第２の端子１０６ａにおける電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より低い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていないと判定する。第１の端子１０４ａは、第１の共通配線１４０を接地することにより接地される。判定回路１３０ｂも同様に、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が行われたか否かを判定する。
【００５６】
このように構成された半導体装置１００において、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が行われたか否かを判定する手順を説明する。
判定時、第１の共通配線１４０は接地しておく。電気ヒューズ１０１ａにおいて、判定回路１３０ａにより第２の端子１０６ａに所定の電位を与える。また、電気ヒューズ１０１ｂにおいて、判定回路１３０ｂにより第２の端子１０６ｂに所定の電位を与える。従来、切断部１１２ｂが充分に切断されておらず低抵抗の場合、第２の端子１０６ｂの電位が低くなり、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が施されていたにもかかわらず、切断処理が施されていないという誤判定が生じる可能性があった。
【００５７】
一方、電気ヒューズ１０１ａにおいて、切断部１１２ａが充分に切断されていれば、電気ヒューズ１０１ａの第２の端子１０６ａの電位は正しい判定ができる程度に高くなる。また、第２の端子１０６ａと電気的に接続された第３の端子１１０ａの電位も第２の端子１０６ａと等しくなる。本実施の形態における構成によれば、第３の端子１１０ａと第３の端子１１０ｂとが第２の共通配線１５０により接続されている。そのため、第３の端子１１０ｂの電位が第３の端子１１０ａの電位によりかさ上げされる。第３の端子１１０ｂと第２の端子１０６ｂとは電気的に接続されているため、第２の端子１０６ｂの電位も正しい判定ができる程度に高くすることができる。ここでは、２つの電気ヒューズしか図示していないが、半導体装置１００はさらに多数の電気ヒューズを含むことができる。通常、電気ヒューズの切断が充分となる条件で切断処理が行われるため、電気ヒューズ１０１ｂのように切断部１１２ｂが不充分となる電気ヒューズの存在割合は非常に低くなる。そのため、多数の電気ヒューズの第３の端子１１０を第２の共通配線１５０で接続しておくことにより、切断処理が行われたすべての電気ヒューズにおいて、第２の端子１０６の電位を安定的に高く保つことができる。
【００５８】
一方、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２の導電体１０８ａ（または第２の導電体１０８ｂ）は第１の導電体１０２ａ（または第１の導電体１０２ｂ）と電気的に接続されない。そのため、すべての電気ヒューズの第３の端子（１１０ａおよび１１０ｂ）を第２の共通配線１５０で接続していても、電気ヒューズに切断処理が施されていない電気ヒューズの第２の端子（１０６ａまたは１０６ｂ）には何の影響も与えない。以上から、本実施の形態における構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合には、他の電気ヒューズからのかさ上げを利用して判定精度を高めることができるとともに、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合には、従来通りの判定が行えるため、全体として判定精度を高めることができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図５は、本実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
【００６０】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、電気ヒューズ１０１ｃと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。なお、ここでは３つの電気ヒューズしか示していないが、半導体装置１００は、さらに多数の電気ヒューズを含む構成とすることができる。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂおよび第１の導電体１０２ｃも同様である。
【００６１】
電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃの第１の端子１０４ａ、第１の端子１０４ｂ、および第１の端子１０４ｃは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。
【００６２】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃにそれぞれ対応して設けられた複数の判定回路、判定回路１３０ａ、判定回路１３０ｂ、および判定回路１３０ｃ（判定部、電位付与部）をさらに含む。判定回路１３０ａは、第１の端子１０４ａを接地した状態で第２の端子１０６ａに所定の電位を与えて第２の端子１０６ａにおける電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より低い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていないと判定する。また、本実施の形態において、判定回路１３０ａは、第３の端子１１０ａにも所定の電位を与える。この点で、第１の実施の形態と異なる。判定回路１３０ｂおよび判定回路１３０ｃも同様の構成を有し、それぞれ、電気ヒューズ１０１ｂおよび電気ヒューズ１０１ｃに切断処理が行われたか否かを判定する。
【００６３】
このように構成された半導体装置１００において、各電気ヒューズに切断処理が行われたか否かを判定する手順を説明する。
まず、切断処理が施されている電気ヒューズ１０１ｂの判定手順を説明する。判定時、第１の共通配線１４０は接地しておく。電気ヒューズ１０１ｂにおいて、判定回路１３０ｂにより第２の端子１０６ｂおよび第３の端子１１０ｂにそれぞれ所定の電位を付与する。ここで、切断部１１２ｂが充分に切断されておらず低抵抗の場合、第２の端子１０６ｂの電位が低くなり、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が施されているにもかかわらず、切断処理が施されていないという誤判定が生じる可能性があった。
【００６４】
しかし、本実施の形態における構成によれば、第３の端子１１０ｂにも所定の電位が与えられる。ここで、第３の端子１１０ｂと第２の端子１０６ｂとが電気的に接続されているため、第３の端子１１０ｂに付与された電位も第２の端子１０６ｂに保持されることになり、第２の端子１０６ｂに保持される電位をかさ上げすることができる。これにより、電気ヒューズの切断処理が施されている場合の誤判定を低減することができる。
【００６５】
次に、切断処理が施されていない電気ヒューズ１０１ａの判定手順を説明する。この場合も、電気ヒューズ１０１ｂと同様の手順で行う。電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていない場合、第２の導電体１０８ａと第１の導電体１０２ａとは電気的に接続されない。そのため、判定回路１３０ａにより、第３の端子１１０ａに所定の電位を与えても、第２の端子１０６ａには何の影響も与えない。以上から、本実施の形態における構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合には、第３の端子１１０に付与された電位のかさ上げを利用して判定精度を高めることができるとともに、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合には、従来通りの判定が行えるため、全体として判定精度を高めることができる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
本実施の形態において、アンチヒューズの接続状態を検出するのと同様にして電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたか否かを判定する点で、第１の実施の形態および第２の実施の形態と異なる。すなわち、本実施の形態においては、第３の端子１１０と第２の端子１０６とが電気的に接続されていれば、電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたと判定され、第３の端子１１０と第２の端子１０６とが電気的に接続されていなければ、電気ヒューズ１０１に切断処理が施されていないと判定される。
【００６７】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、電気ヒューズ１０１ｃと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。なお、ここでは３つの電気ヒューズしか示していないが、半導体装置１００は、さらに多数の電気ヒューズを含む構成とすることができる。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂおよび第１の導電体１０２ｃも同様である。
【００６８】
電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃの第１の端子１０４ａ、第１の端子１０４ｂ、および第１の端子１０４ｃは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。
【００６９】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃにそれぞれ対応して設けられた複数の判定回路、判定回路１３２ａ、判定回路１３２ｂ、および判定回路１３２ｃをさらに含む。判定回路１３２ａは、第２の端子１０６ａを接地した状態で、第２の導電体１０８ａに所定の電位を与えて第２の導電体１０８ａにおける電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より高い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていないと判定する。第１の端子１０４ａは、第１の共通配線１４０を接地することにより接地される。判定回路１３２ｂおよび判定回路１３２ｃも同様の構成を有し、それぞれ、電気ヒューズ１０１ｂおよび電気ヒューズ１０１ｃに切断処理が行われたか否かを判定する。
【００７０】
このようにして電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたか否かを判定する際に、電気ヒューズ１０１に切断処理が行われた場合に第１の導電体１０２が切断されていないと、第３の端子１１０が第１の端子１０４と電気的に接続され、図１３に示したように、意図していない電流経路が生じ、正確な判定が行えなくなってしまう。本実施の形態において、電気ヒューズ１０１に切断処理が行われると、第１の導電体１０２が確実に切断されるように構成されている。そのため、図１３に示したような意図していない電流経路が生じるのを防ぐことができ、判定精度を高めることができる。
【００７１】
（第４の実施の形態）
図７は、本実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
【００７２】
本実施の形態においても、アンチヒューズの接続状態を検出するのと同様にして電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたか否かを判定する点で、第３の実施の形態と同じである。ただし、本実施の形態において、一つの判定回路１３２が複数の電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂに共通して設けられる点で第３の実施の形態と異なる。本実施の形態において、判定回路１３２は、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂを含む電気ヒューズ群を対象として、切断処理が行われたか否かを判定する。判定回路１３２は、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂの少なくとも一方に切断処理が施されたことが検出されれば、この電気ヒューズ群に切断処理が施されたと判定する。このようにすれば、一方の電気ヒューズで切断処理が不充分で流出部１１４により第２の端子１０６と第３の端子１１０とが接続されていなかったり、一旦接続されたにもかかわらず、切断されてしまったような場合でも、他方の電気ヒューズで正しい検出ができれば、切断処理が施されたと判定されるので、判定精度を飛躍的に高めることができる。
【００７３】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂも同様である。
【００７４】
第１の端子１０４ａおよび第１の端子１０４ｂは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂは、接続配線１６０で共通に接続されている。また、第２の端子１０６ａおよび第２の端子１０６ｂは、接続配線１６２で共通に接続されている。
【００７５】
半導体装置１００は、第２の端子１０６ａおよび第２の端子１０６ｂを接地した状態で、接続配線１６０を介して第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂに所定の電位を与えて接続配線１６０における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する。
【００７６】
このような構成によれば、電気ヒューズ群に含まれる電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂに切断処理を施す際には、第１の共通配線１４０に電圧を印加するとともに、接続配線１６２が接地されるようにトランジスタ等（不図示）で選択することにより、第１の端子１０４ａと第２の端子１０６ａとの間、および第１の端子１０４ｂと第２の端子１０６ｂとの間に同時に電圧を印加することができる。これにより、第１の導電体１０２ａおよび第１の導電体１０２ｂにそれぞれ切断部１１２ａおよび流出部１１４ａならびに切断部１１２ｂおよび流出部１１４ｂを形成することができる。
【００７７】
つづいて、電気ヒューズ群に切断処理が施されたか否かの判定時には、判定回路１３２により、接続配線１６０に所定の電位を与えることにより、接続配線１６０を介して第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂに同時に所定の電位が付与される。これと同時に、接続配線１６２を接地する。これにより、第１の導電体１０２ａおよび第１の導電体１０２ｂのいずれか一方に切断部１１２および流出部１１４が形成されていれば、接続配線１６０から接続配線１６２に電流が流れ、接続配線１６０が接地電位となる。判定回路１３２は、接続配線１６０が接地電位となった場合、この電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定することができる。これにより、判定精度を高めることができる。
【００７８】
本実施の形態における半導体装置１００によれば、並列配置した複数の電気ヒューズをアンチヒューズと同様の方法で判定するとともに、判定のために電位を付与する部分（第３の端子）を共通接続しているため、共通接続部分の電位に基づき、電気ヒューズへの切断の有無を判定することができる。そのため、複数の電気ヒューズにより構成される電気ヒューズ群の判定を１つの判定回路で行うことができ、面積を省略することができる。なお、複数のヒューズを直列に接続し判定回路を１つとすることでも 面積を低減して判定精度を高めることができるが、ヒューズが電気ヒューズで構成される場合は、直列に接続された電気ヒューズを個別に切断するために、電流経路を限定するための特別なトランジスタ面積が発生する。それに対して、本実施の形態の構成では 複数の電気ヒューズが並列配置された状態で電気ヒューズへの切断処理を行うことができるため、電気ヒューズの切断処理時には、それぞれの電気ヒューズに個別に 電圧を印加することができ、特別なトランジスタ等を設けることなく、これらを個別に切断することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態において、２つの電気ヒューズしか示していないが、半導体装置１００は、さらに多数の電気ヒューズを含む構成とすることができる。このような多数の電気ヒューズの第１の端子１０４を第１の共通配線１４０に共通に接続し、第２の端子１０６を接続配線１６２に共通に接続し、さらに第３の端子１１０を接続配線１６０に共通に接続することにより、さらに判定精度を高めることができる。
【００８０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００８１】
以上の実施の形態において、第１の導電体１０２が細幅配線１０３ａを有する構成として細幅配線１０３ａに切断予定領域１１３ａが設けられた構成を説明した。他の例において、第１の導電体１０２が配線とビアとにより構成され、ビア部分に切断予定領域１１３ａが形成される構成とすることもできる。以下、図８および図９を参照してこの例を説明する。
【００８２】
図８は、電気ヒューズ１０１の構成を示す上面図である。図８（ａ）は切断処理前状態、図８（ｂ）は切断処理後状態を示す。
【００８３】
半導体装置１００は、半導体基板（不図示）と、その上に形成された電気ヒューズ１０１を有する。この例において、第１の端子１０４と第２の端子１０６とは異なる層に形成される。第１の導電体１０２は、第２の端子１０６と同層に形成された第１の配線１０３ｃと、第１の端子１０４と同層に形成された第２の配線１０３ｅと、第１の配線１０３ｃと第２の配線１０３ｅとを接続するビア１０３ｄとを有する。
【００８４】
第１の配線１０３ｃは、第２の端子１０６と接続される部分に、配線の折り返し構造１０３ｂを有する。折り返し構造１０３ｂは、第２の端子１０６に接続された第１直線部、第１直線部に略平行に配置された第２直線部、第２直線部に略平行に配置された第３直線部、第３直線部に略平行に配置された第４直線部、第１直線部と第２直線部とを接続する第１接続部、第２直線部と第３直線部とを接続する第２接続部、第３直線部と第４直線部とを接続する第３接続部、および第４直線部とビア１０３ｄとを接続する第４接続部とを有する。
【００８５】
このような構成の第１の導電体１０２において、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に電流を流すと、第１の導電体１０２を構成する材料が加熱される。このとき、配線幅が広く、配線が折り返された部分では導電体材料が加熱されやすくなる。そのため、折り返し構造１０３ｂ部分で導電体材料が熱膨張しやすくなり、クラックが生じやすくなる。つまり、折り返し構造１０３ｂ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に流出部１１４が形成される流出予定領域１１５ａとなる。一方、流出予定領域１１５ａから導電体材料が流出すると、ビア１０３ｄで導電体材料の供給が追いつかず、切断されやすくなる。そのため、ビア１０３ｄ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に切断部１１２が形成される切断予定領域となる。
【００８６】
また、第１の導電体１０２の折り返し構造１０３ｂ近傍には、第２の導電体１０８が配置される。第２の導電体１０８は、第１の配線１０３ｃと同層に形成された配線１０９ａと、他の層に形成された配線１０９ｃと、配線１０９ａを配線１０９ｃに接続するビア１０９ｂとを含む。配線１０９ｃと第３の端子１１０とは同層に形成される。第１の端子１０４と第３の端子１１０とは同層に設けられてもよいが、異なる層に設けられてもよい。配線１０９ａは、切断処理前状態において、第１の導電体１０２と電気的に分離されるとともに、切断処理後状態において、第１の導電体１０２の流出部１１４と接する位置に配置される。
【００８７】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１の上方、下方および側方を、カバー部材４０４により覆った構成を有する。カバー部材４０４の構成は、図３で示された半導体装置１００の構成と同様である。
【００８８】
図９は、図８のＡ−Ａ’断面図である。図９（ａ）は切断処理前状態、図９（ｂ）は切断処理後状態を示す。ここで、第２の配線１０３ｅが下層配線、第１の配線１０３ｃが上層配線の例を示すがこれらは逆であってもよい。
【００８９】
図９（ａ）に示すように、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）と、半導体基板上に、以下の順で形成された第１のエッチング阻止膜３０２、第１の層間絶縁膜３０４、第１の保護膜３０６、第２のエッチング阻止膜３０８、第２の層間絶縁膜３１０、第３のエッチング阻止膜３１２、第３の層間絶縁膜３１４、第２の保護膜３１６および第４のエッチング阻止膜３１８を含む。
【００９０】
切断処理前状態において、電気ヒューズ１０１の第１の導電体１０２において、ビア１０３ｄは、第２の配線１０３ｅおよび第１の配線１０３ｃに電気的に接続されている。第２の配線１０３ｅは、第１のエッチング阻止膜３０２、第１の層間絶縁膜３０４および第１の保護膜３０６に形成される。また、ビア１０３ｄは、第２のエッチング阻止膜３０８、第２の層間絶縁膜３１０および第３のエッチング阻止膜３１２に形成される。また、第１の配線１０３ｃは、第３のエッチング阻止膜３１２、第３の層間絶縁膜３１４および第２の保護膜３１６に形成される。
【００９１】
第２の配線１０３ｅ、ビア１０３ｄ、および第１の配線１０３ｃは、銅を主成分として含む銅含有金属膜により構成することができる。銅含有金属膜は、銀を含むことができる。さらに、銅含有金属膜は、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、または、Ｓｎから選択される一又は二以上の異種元素を含む構成とすることもできる。銅含有金属膜は、たとえばめっき法により形成することができる。また、銅含有金属膜の表面は、たとえばシリサイド膜が形成された構成とすることもできる。
【００９２】
さらに、第１の配線１０３ｃ、ビア１０３ｄ、および第２の配線１０３ｅの側面および底面には、それぞれ、これらに接してこれらを覆うように設けられたバリアメタル膜３２０が形成されている。バリアメタル膜は、高融点金属を含む構成とすることができる。バリアメタル膜３２０は、たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ等により構成することができる。
【００９３】
つまり、切断処理前状態において、第２の配線１０３ｅとビア１０３ｄとの間には、バリアメタル膜３２０がこれらに接して設けられる。また、ビア１０３ｄと第１の配線１０３ｃとの間にも、バリアメタル膜３２０がこれらに接して設けられる。
【００９４】
第１の層間絶縁膜３０４および第３の層間絶縁膜３１４は、ＳｉＯＣ等の低誘電率膜により構成することができる。低誘電率膜としては、ＳｉＯＣの他に、ＨＳＱ（ハイドロジェンシルセスキオキサン）、ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、またはＭＨＳＱ（メチル化ハイドロジェンシルセスキオキサン）等のポリハイドロジェンシロキサン、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）、ジビニルシロキサンービスーベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、またはＳｉｌｋ（登録商標）等の芳香族含有有機材料、ＳＯＧ、ＦＯＸ(ｆｌｏｗａｂｌｅ ｏｘｉｄｅ)、サイトップ、またはＢＣＢ（Ｂｅｎｓｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）等を用いることもできる。また、低誘電率膜としては、これらのポーラス膜を用いることもできる。第１の層間絶縁膜３０４および第３の層間絶縁膜３１４は、同じ材料により構成しても、異なる材料により構成してもいずれでもよい。
【００９５】
また、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４について上述したのと同様の材料により構成することができる。ただし、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４との関係において、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもかたい材料により構成することが好ましい。たとえば、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもヤング率の高い材料により構成することができる。このような構成とすることにより、配線部分に流出部１１４を形成しやすくすることができるとともに、ビア１０３ｄに切断部１１２を形成しやすくすることができる。
【００９６】
一例として、ビア１０３ｄが形成される第２の層間絶縁膜３１０をＳｉＯＣ（Black Diamond）により構成し、第１の配線１０３ｃが形成される第３の層間絶縁膜３１４をＳｉＯＣ（Aurora）により構成することができる。ここで、Black DiamondおよびAuroraはいずれもＳｉＯＣのポーラス膜であるが、Auroraの方がBlack Diamondよりも誘電率が低く、膜密度が低く、柔らかい膜である。
【００９７】
なお、このような構成に限られず、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４と同じ材料により構成してもよい。この場合も、第１の配線１０３ｃは電流印加により自己発熱し膨張量が 大きいことに対して、ビア１０３ｄは導体体積が小さく熱伝導による 膨張量が小さいため、第１の配線１０３ｃに流出部１１４を、ビア１０３ｄに切断部１１２を選択的に形成することができる。
【００９８】
第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、ビアホールや配線溝を形成する際のエッチング阻止膜として機能するとともに、第２の配線１０３ｅや第１の配線１０３ｃを構成する銅の拡散を防止する機能を有する。第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもかたい材料により構成することができる。第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもヤング率の高い材料により構成することができる。第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、たとえば、ＳｉＣＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＦまたはＳｉＯＮ等により構成することができる。
【００９９】
第１の保護膜３０６および第２の保護膜３１６は、第２の配線１０３ｅおよび第１の配線１０３ｃをそれぞれＣＭＰにより研磨する際に、第１の層間絶縁膜３０４および第３の層間絶縁膜３１４を保護する機能を有する。第１の保護膜３０６および第２の保護膜３１６は、たとえば、ＳｉＯ２膜により構成することができる。
【０１００】
第１のエッチング阻止膜３０２および第３のエッチング阻止膜３１２は、第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８と同様の材料により構成することができる。また、ここでは図示していないが、第１のエッチング阻止膜３０２および第３のエッチング阻止膜３１２は、第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８と同様の材料により構成された第１の絶縁膜と、その上に形成され第１の保護膜３０６および第２の保護膜３１６と同様の材料に構成された第２の絶縁膜との積層膜とすることもできる。
【０１０１】
なお、以上の構成の第２の配線１０３ｅ、ビア１０３ｄ、および第１の配線１０３ｃ等は、通常の多層配線構造と同工程で形成することができる。これにより、特別な工程を追加することなく、電気ヒューズ１０１を形成することができる。
【０１０２】
以上により、たとえば第１の配線１０３ｃの周囲がバリアメタル膜３２０および第４のエッチング阻止膜３１８等の被覆膜で覆われ、さらにその周囲に被覆膜よりも柔らかい材料である第３の層間絶縁膜３１４が形成された構成とすることができる。
【０１０３】
このような構成の第１の導電体１０２において、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に所定の電圧を印加して第１の導電体１０２に過剰なパワーが印加されると、第１の配線１０３ｃを構成する材料が膨張して、柔らかい膜である第３の層間絶縁膜３１４の方向に膨張する。導電体材料の膨張に伴い、バリアメタル膜３２０等にクラックが生じ、第１の配線１０３ｃを構成する材料がクラックから第３の層間絶縁膜３１４中に流出する。つまり、第１の配線１０３ｃを構成する材料が、配線溝外部に流出する。このような流出は、第１の配線１０３ｃの折り返し構造１０３ｂで生じる。これにより、図８（ｂ）に示すように、流出部１１４が形成される。このとき、流出部１１４が第２の導電体１０８に接続することにより、第２の端子１０６と第３の端子１１０とが電気的に接続される。
【０１０４】
さらに、導電体材料が流出部１１４の方向に急激に移動するため、導電体材料の移動が追いつかなかった箇所で導電体材料が切断される。本実施の形態において、ビア１０３ｄ部分で導電体材料が切断され、切断部１１２が形成される。このようなメカニズムにより、流出部１１４と切断部１１２とを離れた箇所に形成することができる。
【０１０５】
また、本実施の形態において、ビア１０３ｄと第２の配線１０３ｅとの間にバリアメタル膜３２０が設けられているため、バリアメタル膜３２０が第２の配線１０３ｅから剥離しやすく、バリアメタル膜３２０と第２の配線１０３ｅとの間に流出部１１４が形成されやすくなる。
【０１０６】
さらに、切断処理後状態において、ビア１０３ｄを構成する材料がバリアメタル膜３２０とともに移動してバリアメタル膜３２０と第２の配線１０３ｅとの間に流出部１１４が形成される。そのため、この後の工程で熱処理等が行われても、バリアメタル膜３２０が銅含有金属膜により構成された導電体材料が再び移動して第２の配線１０３ｅとの間で再接続が生じるのを防ぐことができる。これにより、半導体装置１００の耐熱性を向上することができる。流出部１１４と切断部１１２との間にバリアメタル膜３２０が二重で形成されるため、導電体材料の移動をより阻止することができる。
【０１０７】
なお、以上では、シングルダマシン構造の配線構造を示したが、デュアルダマシン構造としてもよい。
【０１０８】
さらに、以上の実施の形態において、第２の導電体１０８をカバー部材４０４とは別個に設ける構成を示したが、第２の導電体１０８として、カバー部材４０４を用いることもできる。この場合、カバー部材４０４は、第１の導電体１０２に電流を流して流出部１１４が形成される際に、流出部１１４と接触する位置に配置される。また、カバー部材４０４は、第３の端子１１０をカバー部材４０４と電気的に接続しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した電気ヒューズを具体的に示す図である。
【図３】第１の導電体の具体的な構成の一例を示す上面模式図である。
【図４】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図５】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図６】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図７】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図８】第１の導電体の具体的な構成の一例を示す上面図である。
【図９】第１の導電体の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図１０】従来のトリミングパターンの概略平面図である。
【図１１】従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す図である。
【図１２】従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す図である。
【図１３】従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ 細線部
１１ パッドＡ
１２ パッドＢ
１３ 接続部Ａ
１４ 接続部Ｂ
１５ 引き出し部
１６ 引き出し部
２０ 溶融メタル
１００ 半導体装置
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ 電気ヒューズ
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 第１の導電体
１０３ａ 細幅配線
１０３ｂ 折り返し構造
１０３ｃ 第１の配線
１０３ｄ ビア
１０３ｅ 第２の配線
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ 第１の端子
１０５ａ 第１部分
１０５ｂ 第２部分
１０６、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 第２の端子
１０８、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ 第２の導電体
１０９ａ 配線
１０９ｂ ビア
１０９ｃ 配線
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ 第３の端子
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 切断部
１１３ａ 切断予定領域
１１４、１１４ａ、１１４ｂ 流出部
１１５ａ 流出予定領域
１２０ ヒューズリンク
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ 判定回路
１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ 判定回路
１４０ 第１の共通配線
１５０ 第２の共通配線
１６０ 接続配線
１６２ 接続配線
３０２ エッチング阻止膜
３０４ 層間絶縁膜
３０６ 保護膜
３０８ エッチング阻止膜
３１０ 層間絶縁膜
３１２ エッチング阻止膜
３１４ 層間絶縁膜
３１６ 保護膜
３１８ エッチング阻止膜
３２０ バリアメタル膜
４００ 電極
４０２ ビア
４０４ カバー部材
１００１ａ 電気ヒューズ
１００１ｂ 電気ヒューズ
１００１ｃ 電気ヒューズ
１００２ａ 導電体
１００２ｂ 導電体
１００２ｃ 導電体
１００４ａ 端子
１００４ｂ 端子
１００４ｃ 端子
１００６ａ 端子
１００６ｂ 端子
１００６ｃ 端子
１０１０ａ 判定回路
１０１０ｂ 判定回路
１０１０ｃ 判定回路
１０２０ 共通配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置、電気ヒューズの切断方法、および電気ヒューズの判定方法に関し、とくに電気ヒューズを含む半導体装置、電気ヒューズの切断方法、および電気ヒューズの判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置にヒューズを搭載しておき、ヒューズを切断することにより半導体装置で使用する抵抗の値を調整したり、不良素子を切り離して正常素子に置き換える等の処理を行う技術が知られている。
【０００３】
ヒューズの切断方法としては、ヒューズの一部にレーザを照射することによりヒューズを切断する方式や、ヒューズを電流により切断する方式が知られている。
【０００４】
特許文献１（特開２００５−５７１８６号公報）には、ヒューズを構成する材料がエレクトロマイグレーションにより移動する現象を用いて切断される電気ヒューズが記載されている。ここで、電気ヒューズの被切断部分をプレートで囲むことにより、電気ヒューズに電流を流したときに被切断部分で発生する熱を閉じこめたり蓄積したりするようにして切断を促進する構成が記載されている。
【０００５】
特許文献２（特開２００４−１０３６１０号公報）には、半導体集積回路にあらかじめ用意された調整用回路の接続をオン／オフ選択しながら調整を行うトリミングパターン（電気ヒューズ）が記載されている。図１０は、特許文献２に記載されたトリミングパターンの概略平面図である。トリミングパターンは、電圧を印加するための２つのパッド部１１、１２と２つのパッド部１１、１２をつなぐ細線部１０と、細線部１０と接触してない両側にあって、調整用回路と半導体集積回路とにつながる２つの接続部１３、１４を含む。このようなトリミングパターンを用いて、パッド部１１、１２間に電圧を印加して電流を流して、細線部１０を溶融切断させてパッドにつながる調整用回路をオフさせるのではなく、溶融した細線部１０のメタルが接続部１３、１４に接続することにより、接続部１３、１４につながる調整用回路をオンする方法でトリミングを行っている。細線部１０を溶融切断させるよりも、近傍の接続部１３、１４に溶融メタルを接触させる方が簡単に起こりえるので、トリミングを容易に、また短時間に行うことができる、とされている。
【特許文献１】特開２００５−５７１８６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の従来技術には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載されたような構成の電気ヒューズが切断されると、被切断部分が高抵抗になり、電気ヒューズに流れる電流の電流値が低くなる。従来、電気ヒューズが切断されたか否かは、電気ヒューズの一端に所定の電位を付与した後、電位が保たれるかまたは保たれないかで判定を行っていた。図１１に従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す。
【０００７】
電気ヒューズ１００１ａは、導電体１００２ａおよびその両端に設けられた端子１００４ａおよび端子１００６ａを含む。電気ヒューズ１００１ａの端子１００６ａは、判定回路１０１０ａに接続されている。また、電気ヒューズ１００１ａの端子１００４ａは、他の電気ヒューズ１００１ｂの端子１００４ｂと共通に共通配線１０２０に接続されている。電気ヒューズ１００１ｂも電気ヒューズ１００１ａと同様の構成を有する。
【０００８】
次に、電気ヒューズが切断されたか否かの判定方法を説明する。ここで、電気ヒューズ１００１ａは充分に切断された状態、電気ヒューズ１００１ｂは切断が不充分な状態とする。電気ヒューズ１００１ａが切断されたか否かを判定する際には、共通配線１０２０を接地するとともに、判定回路１０１０ａから端子１００６ａに所定の電位を付与して、電気ヒューズ１００１ａの端子１００６ａの電位を検知する。電気ヒューズ１００１ａが切断されていなければ、共通配線１０２０が接地されているので、端子１００６ａおよび端子１００４ａ間に電流が流れ、端子１００６ａの電位は保たれない。一方、電気ヒューズ１００１ａが切断されていると、端子１００６ａおよび端子１００４ａ間に電流が流れないので、端子１００６ａの電位は保たれ、判定回路１０１０ａがチャージを検出する。これにより、電気ヒューズ１００１ａが切断されたと正しく判定される。
【０００９】
しかし、たとえば電気ヒューズ１００１ｂのように、切断処理を施したにもかかわらず切断が不完全だと、端子１００６ｂおよび端子１００４ｂ間に電流が流れてしまい、端子１００６ｂの電位は保たれずに、切断されていないと判定されるような誤判定が生じるという問題があった。
【００１０】
このような誤判定を防ぐために、判定回路から端子に付与する電位を高くすることが考えられる。しかし、このようにすると、新たな問題が生じる。通常、面積省略のため、半導体装置に含まれる複数の電気ヒューズは共通配線に接続された構成となっている。図１２は、３つの電気ヒューズ（電気ヒューズ１００１ａ、電気ヒューズ１００１ｂ、および電気ヒューズ１００１ｃ）が共通配線１０２０で接続された構成を示す。いずれかの電気ヒューズを切断する際には、共通配線１０２０に電源電圧を付与するとともに、切断する電気ヒューズを選択して電源電圧が付与された側とは逆側を接地してその電気ヒューズに電流を流す。また、電気ヒューズが切断されたか否かを判定する際には、共通配線１０２０を接地するとともに、各判定回路から端子に所定の電位を付与して、電気ヒューズに流れる電流を検出して判定する。このとき、切断されていない電気ヒューズから共通配線１０２０に電流が流れ込むが、各判定回路が各端子に付与する電位が高くなると、多数の電気ヒューズから流れ込む電流量が多くなり、共通配線１０２０の電位が浮いてしまう。そのため、電気ヒューズが切断されていないにも関わらず切断されたと判定されるような誤判定が生じてしまう。
【００１１】
また、特許文献２に記載の技術では、トリミングパターンの細線部１０を溶融切断させるかわりに、細線部１０近傍の接続部１３、１４に溶融メタルを接触させることにより、電気ヒューズの切断の有無を判定している。しかし、トリミングパターンに電流を流した際に、細線部１０が切断されていないと、以下のような問題が生じる。
【００１２】
図１３は、特許文献２に記載されたのと同様の電気ヒューズ（トリミングパターン）を複数（Ａ、Ｂ、Ｃ）配置した構成を示す。通常、半導体基板上には複数の電気ヒューズが並置される。また、電気ヒューズ設置のための面積増加を抑えるために、各電気ヒューズは共通配線に接続される。ここでは、パッド部１１が共通配線で接続された例を示す。電気ヒューズに電圧を印加して細線部１０を溶融させる際、共通配線に電圧を印加するとともに溶融対象の電気ヒューズのパッド部１２を選択的に接地する等して細線部１０に電流を流す。これにより、細線部１０が溶融される。
【００１３】
ここで、たとえば電気ヒューズＡおよび電気ヒューズＣにおいて、細線部１０の溶融メタル２０が接続部１３、１４に接触している（図１３（ａ））。このような構成において、電気ヒューズＡの判定を行うために接続部１３を接地するとともに接続部１４に電位を付与する。このとき、細線部１０とパッド部１１との間が切断されていないと、電気ヒューズＡのパッド部１１から共通配線を介して電流が流れ、電気ヒューズＣのパッド部１１を介して電気ヒューズＣのパッド部１４に電圧が伝わってしまう（図１３（ｂ））。このような意図しない 伝達経路が生じると、 判定回路から付与した電位が共通配線の電位を浮かせてしまい、正しい判定ができなくなる。
【００１４】
さらに、特許文献２に記載の構成では、２つの接続部１３、１４を設ける必要があり、トリミングパターン形成のために必要な面積が増大するという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズと、
を含み、
前記電気ヒューズの切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される半導体装置が提供される。ここで、第１の導電体に所定の電流を流すことにより電気ヒューズへの切断処理を行うことができる。
【００１６】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズの切断方法であって、
前記第１の導電体に所定の電流を流し、当該第１の導電体を構成する材料を外方に流出させて前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を形成し、当該第１の導電体を前記第２の導電体と電気的に分離された第１部分と前記流出部を含む第２部分とに切断する工程を含む電気ヒューズの切断方法が提供される。
【００１７】
このような構成により、電気ヒューズを、切断処理の前後において、第１の導電体の第２部分が、第１の導電体の第１部分および第２の導電体のいずれか一方と電気的に接続されるとともに、いずれか他方と電気的に切断されるスイッチ素子のように機能させることができる。これにより、種々の形態で電気ヒューズの切断状態を判定することができる。たとえば、第１の導電体の第１の部分と第２の部分との電気的接続状態を検出することにより電気ヒューズに切断処理が施されたか否かを検出することもでき、また、第１の導電体の第２部分と第２の導電体との電気的接続状態を検出することにより電気ヒューズに切断処理が施されたか否かを検出することもできる。
【００１８】
本発明の電気ヒューズは、切断処理が施されると、「流出部」が形成される。ここで、「外方」とは、切断処理前状態において第１の導電体が形成されていた領域の外方とすることができる。たとえば、第１の導電体は、絶縁膜中に形成された配線溝内に埋め込まれた配線とすることができる。この場合、「外方」は、当該配線が形成されていた配線溝外とすることができる。第１の導電体にこのような流出部が形成されることにより、第１の導電体を第１部分と第２部分とに確実に切断することができ、また切断箇所を大きく形成することができる。また、流出部とは異なる箇所に切断箇所が設けられるため、切断された電気ヒューズが再接続される可能性を大幅に低減することもできる。
【００１９】
本発明の半導体装置は、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、前記第２部分における電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部と、前記第２の導電体に所定の第２電位を与える電位付与部と、をさらに含むことができる。
【００２０】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、前記第２の導電体に所定の電位を与えた状態で、前記第１の導電体の前記第１部分を接地するとともに、前記第２部分に所定の電位を与えて当該第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００２１】
このような構成の判定部または判定方法を用いると、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２部分は第１部分と電気的に接続されているため、第１部分を接地した状態で第２部分に所定の電位を与えると、第２部分から第１部分に電流が流れ、第２部分の電位は接地電位となる。一方、電気ヒューズに切断処理が施されている場合、第２部分は第１部分と電気的に接続されていないため、第２部分に所定の電位を与えるとその電位が第２部分に保持される。そのため、第２部分の電位を検出することにより、電気ヒューズの切断状態を判定することができる。
【００２２】
ところが、上述したように、第１部分と第２部分との切断が不充分だと、電気ヒューズの切断処理が施されている場合でも、第２部分から第１部分に電流が流れ、第２部分の電位が低くなり、電気ヒューズの切断処理が施されていないと誤判定されるおそれがある。
【００２３】
本発明の構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合、第２の導電体は第１の導電体の第２部分と電気的に接続されることになる。このような状態で、第２の導電体にも所定の電位を付与すると、その分の電位が第２部分に保持されることになり、第２部分に保持される電位をかさ上げすることができる。これにより、電気ヒューズの切断処理が施されている場合の誤判定を低減することができる。
【００２４】
一方、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２の導電体は第１の導電体と電気的に接続されない。そのため、このような構成としても、電気ヒューズに切断処理が施されていないことを検出する際には何の影響も与えない。以上から、本発明の構成によれば、電気ヒューズの判定精度を高めることができる。
【００２５】
本発明において、たとえば接地電位を検出した場合、電位が低いと判定することができ、第２部分に与えたのと同程度の電位を検出した場合、電位が高いと判定することができる。また、所定の基準電位を設定しておき、検出電位が所定の基準電位よりも低い場合に電位が低いと判定し、検出電位が所定の基準電位よりも高い場合に電位が低いと判定することもできる。以下の形態についても同様である。
【００２６】
本発明の半導体装置は、前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の第３電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部をさらに含むことができる。
【００２７】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００２８】
このような構成の判定部または判定方法は、従来のアンチヒューズの接続状態を検出するのと同様に行うことができる。上述したように、本発明においては、第１の導電体にこのような流出部が形成されることにより、第１の導電体を第１部分と第２部分とに確実に切断することができ、また切断箇所を大きく形成することができる。そのため、複数の電気ヒューズを共通配線で接続したような場合でも、図１３を参照して説明したような意図しない電流経路が生じるおそれを防ぐことができ、判定精度を高めることができる。
【００２９】
本発明の半導体装置は、複数の前記電気ヒューズと、前記複数の電気ヒューズにそれぞれ対応して設けられ、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する複数の判定部と、前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、をさらに含むことができる。
【００３０】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、複数の前記電気ヒューズの前記２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００３１】
本発明の構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合、第２の導電体は第１の導電体の第２部分と電気的に接続されることになる。このような状態で、複数の電気ヒューズの第２の導電体を共通配線で接続すると、いずれかの電気ヒューズにおいて切断が不充分で、その電気ヒューズの第２部分の電位が低くなる場合でも、他の電気ヒューズの第２部分に保持された電位によりかさ上げすることができ、電気ヒューズの切断処理が施されたすべての電気ヒューズの第２部分の電位を安定的に高く保つことができる。これにより、電気ヒューズの切断処理が施されている場合の誤判定を低減することができる。
【００３２】
一方、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２の導電体は第１の導電体と電気的に接続されない。そのため、このような構成としても、電気ヒューズに切断処理が施されていないことを検出する際には何の影響も与えない。以上から、本発明の構成によれば、電気ヒューズの判定精度を高めることができる。
【００３３】
本発明の半導体装置は、複数の前記電気ヒューズを含む電気ヒューズ群と、前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、前記複数の電気ヒューズに共通に設けられ、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、前記第２の共通配線を介して各前記第２の導電体に所定の第４電位を与えて前記第２の共通配線における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する判定部と、をさらに含むことができる。
【００３４】
本発明によれば、
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、複数の前記電気ヒューズを一つの電気ヒューズ群として選択してこれらの前記第２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、共通に電気的に接続された前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法が提供される。
【００３５】
このような構成の判定部または判定方法は、アンチヒューズの接続状態を検出するのと同様に行うことができる。このような構成の判定部または判定方法を用いると、複数の電気ヒューズにより構成される電気ヒューズ群の切断状態を１つの判定回路で行うことができ、面積を省略して判定精度を高めることができる。なお、複数のヒューズを直列に接続し判定回路を１つとすることでも 面積を低減して判定精度を高めることができるが、ヒューズが電気ヒューズで構成される場合は、直列に接続された電気ヒューズを個別に切断するために、電流経路を限定するための特別なトランジスタ面積が発生する。それに対して、本発明の構成では複数の電気ヒューズが並列配置された状態で電気ヒューズへの切断処理を行うことができるため、電気ヒューズの切断処理時には、それぞれの電気ヒューズに個別に電圧を印加することができ、特別なトランジスタ等を設けることなく、これらを個別に切断することができる。
【００３６】
また、本発明によれば、切断対象の電気ヒューズを選択する工程と、選択対象の電気ヒューズを上記電気ヒューズの切断方法により切断する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、電気ヒューズの判定精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本発明の実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に形成された電気ヒューズ１０１を含む。電気ヒューズ１０１は、第１の端子１０４、第２の端子１０６、および第３の端子１１０と、導電体材料により構成されたヒューズリンク１２０とを含む。ヒューズリンク１２０は、切断処理前状態において、第１の端子１０４および第２の端子１０６に電気的に接続されて第３の端子１１０と電気的に切断され、切断処理後状態において、第２の端子１０６および第３の端子１１０に電気的に接続され、第１の端子１０４と電気的に切断される。
【００３９】
本実施の形態において、ヒューズリンク１２０は、電気ヒューズ１０１の切断前状態および切断後状態のいずれにおいても第２の端子１０６に電気的に接続されるとともに、切断前状態においては第２の端子１０６と第１の端子１０４とを電気的に接続し、切断後状態においては第２の端子１０６と第３の端子１１０とを電気的に接続するスイッチのように機能する。
【００４０】
本発明者は、電気ヒューズの構成や電気ヒューズへの電圧印加方法等を制御することにより、電気ヒューズの切断処理時に、電気ヒューズの一部で電気ヒューズを構成する材料を強制的に外方に流出させ、材料の移動・供給のバランスを崩すことにより、他の部分に大きな切断箇所を形成するという手法を見出した。すなわち、切断処理を行う電気ヒューズに過剰なパワーを印加することにより、電気ヒューズに電流が流れ、導電体材料が加熱されて膨張する。導電体材料が膨張すると、それを取り囲む周囲の被覆膜にクラック等が生じる。さらに導電体材料が膨張することにより、導電体材料が周囲の被覆膜のクラック内に強制的に流出される。その結果、導電体材料の移動・供給のバランスが崩れ、導電体材料が流出した領域とは異なる部分に大きな切断箇所が形成される。以下、この手法による電気ヒューズの切断を、「クラックアシスト型切断」という。
【００４１】
このようなクラックアシスト型切断により、電気ヒューズの切断を容易にすることができるとともに、切断状態を良好に保つことができる。また、電気ヒューズの構成を工夫することにより、導電体材料が流出する箇所と導電体材料が切断する箇所とを選択的に設けることができる。本実施の形態において、クラックアシスト型切断を用いて電気ヒューズ１０１の切断処理を行う。
【００４２】
図２は、図１に示した電気ヒューズ１０１を具体的に示す図である。
図２（ａ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理前状態を示す。ヒューズリンク１２０は、第１の端子１０４と第２の端子１０６とを電気的に接続する第１の導電体１０２と、第１の導電体１０２近傍に設けられ、第１の導電体１０２と電気的に分離されるとともに第３の端子１１０と電気的に接続された第２の導電体１０８とを含む。
【００４３】
図２（ｂ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理後状態を示す。切断処理後状態において、第１の導電体１０２は、第２の導電体１０８と電気的に分離される第１部分１０５ａと、第１の導電体１０２を構成する材料が外方に流出して第２の導電体１０８と電気的に接続される流出部１１４を含む第２部分１０５ｂとに切断される。第１部分１０５ａと第２部分１０５ｂとの間には切断部１１２が形成される。
【００４４】
本実施の形態において、第１の導電体１０２は、第２の端子１０６に近い箇所で導電体材料の流出が生じて流出部１１４が形成され、第１の端子１０４との間に切断部１１２が形成されるような構成を有する。
【００４５】
図３は、第１の導電体１０２の具体的な構成の一例を示す上面模式図である。図３（ａ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理前状態、図３（ｂ）は、電気ヒューズ１０１の切断処理後状態を示す。
【００４６】
半導体装置１００は、半導体基板（不図示）と、その上に形成された電気ヒューズ１０１を有する。この例において、第１の導電体１０２、第１の端子１０４、および第２の端子１０６は、同層に形成される。ここで、第１の導電体１０２は、配線である。以下で説明する配線およびビアは、銅を主成分として含む銅含有金属膜により構成することができる。さらに、配線およびビアは、少なくとも側壁がバリアメタル膜で覆われた構成とすることができる。
【００４７】
第１の導電体１０２は、第１の端子１０４と接続される部分に、第２の端子１０６と接続される部分よりも幅が細い細幅配線１０３ａを有する。また、第１の導電体１０２は、第２の端子１０６と接続される部分に、配線の折り返し構造１０３ｂを有する。折り返し構造１０３ｂは、第２の端子１０６に接続された第１直線部、第１直線部に略平行に配置された第２直線部、第２直線部に略平行に配置された第３直線部、第３直線部に略平行に配置された第４直線部、第１直線部と第２直線部とを接続する第１接続部、第２直線部と第３直線部とを接続する第２接続部、第３直線部と第４直線部とを接続する第３接続部、および第４直線部と細幅配線１０３ａとを接続する第４接続部とを有する。
【００４８】
このような構成の第１の導電体１０２において、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に電流を流すと、第１の導電体１０２を構成する材料が加熱される。このとき、配線幅が広く、配線が折り返された部分で第１の導電体１０２を構成する材料が加熱されやすくなる。そのため、折り返し構造１０３ｂ部分で導電体材料が熱膨張しやすくなり、クラックが生じやすくなる。つまり、折り返し構造１０３ｂ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に流出部１１４が形成される流出予定領域１１５ａとなる。一方、流出予定領域１１５ａから導電体材料が流出すると、細幅配線１０３ａで導電体材料の供給が追いつかず、切断されやすくなる。そのため、細幅配線１０３ａ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に切断部１１２が形成される切断予定領域１１３ａとなる。
【００４９】
また、第１の導電体１０２の折り返し構造１０３ｂ近傍には、第２の導電体１０８が配置される。第２の導電体１０８は、第１の導電体１０２と同層に形成された配線１０９ａと、他の層に形成された配線１０９ｃと、配線１０９ａを配線１０９ｃに接続するビア１０９ｂとを含む。配線１０９ｃと第３の端子１１０とは同層に形成される。配線１０９ａは、切断処理前状態において、第１の導電体１０２と電気的に切断されるとともに、切断処理後状態において、第１の導電体１０２の流出部１１４と接する位置に配置される。
【００５０】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１の上方、下方および側方を、カバー部材４０４により覆った構成を有する。カバー部材４０４は、ビア４０２、電極４００、および図示しないプレートにより構成される。電極４００は、電気ヒューズ１０１の第１の導電体１０２と同層に形成されたパッド電極とすることができる。また、ビア４０２は、電極４００の上層および下層に形成され、さらにその上層および下層に形成されたプレート（不図示）と電極４００を互いに接続する。ビア４０２は、スリットビアとすることができ、ビア４０２と電極４００とで、電気ヒューズ１０１の周囲を壁状に覆う構成とすることができる。これにより、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に電流を流したときに、第１の導電体１０２に発生する熱をカバー部材４０４により反射させてカバー部材４０４内部に閉じ込めることができ、電気ヒューズ１０１において、流出部１１４および切断部１１２が形成されやすいようにすることができる。また、第１の導電体１０２が切断されるときに、第１の導電体１０２の構成材料が周囲に飛散するのをカバー部材４０４によりブロックすることができる。これにより、第１の導電体１０２の構成材料の飛散物が他の素子に達しないようにすることができる。
【００５１】
以上の構成において、細幅配線１０３ａは第１部分１０５ａに対応し、折り返し構造１０３ｂは第２部分１０５ｂに対応する。このような構成の電気ヒューズ１０１を用いることにより、第１の導電体１０２が切断されたときに、第２の導電体１０８と電気的に接続される第２部分１０５ｂと第２の導電体１０８と電気的に分離される第１部分１０５ａとを選択的に配置することができる。これにより、第１の端子１０４、第２の端子１０６、および第３の端子１１０の３つの端子を用いて、種々の形態で電気ヒューズの切断状態を判定することができる。以下の各実施の形態において、電気ヒューズ１０１は、図３を参照して説明したような構成とすることができる。
【００５２】
（第１の実施の形態）
図４は、本実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
【００５３】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂも同様である。
【００５４】
電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂの第１の端子１０４ａおよび第１の端子１０４ｂは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。また、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂの第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂは、第２の共通配線１５０で共通に接続されている。つまり、第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂの電位は等しくなる。
【００５５】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂにそれぞれ対応して設けられた複数の判定回路、判定回路１３０ａおよび判定回路１３０ｂをさらに含む。判定回路１３０ａは、第１の端子１０４ａを接地した状態で第２の端子１０６ａに所定の電位を与えて第２の端子１０６ａにおける電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より低い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていないと判定する。第１の端子１０４ａは、第１の共通配線１４０を接地することにより接地される。判定回路１３０ｂも同様に、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が行われたか否かを判定する。
【００５６】
このように構成された半導体装置１００において、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が行われたか否かを判定する手順を説明する。
判定時、第１の共通配線１４０は接地しておく。電気ヒューズ１０１ａにおいて、判定回路１３０ａにより第２の端子１０６ａに所定の電位を与える。また、電気ヒューズ１０１ｂにおいて、判定回路１３０ｂにより第２の端子１０６ｂに所定の電位を与える。従来、切断部１１２ｂが充分に切断されておらず低抵抗の場合、第２の端子１０６ｂの電位が低くなり、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が施されていたにもかかわらず、切断処理が施されていないという誤判定が生じる可能性があった。
【００５７】
一方、電気ヒューズ１０１ａにおいて、切断部１１２ａが充分に切断されていれば、電気ヒューズ１０１ａの第２の端子１０６ａの電位は正しい判定ができる程度に高くなる。また、第２の端子１０６ａと電気的に接続された第３の端子１１０ａの電位も第２の端子１０６ａと等しくなる。本実施の形態における構成によれば、第３の端子１１０ａと第３の端子１１０ｂとが第２の共通配線１５０により接続されている。そのため、第３の端子１１０ｂの電位が第３の端子１１０ａの電位によりかさ上げされる。第３の端子１１０ｂと第２の端子１０６ｂとは電気的に接続されているため、第２の端子１０６ｂの電位も正しい判定ができる程度に高くすることができる。ここでは、２つの電気ヒューズしか図示していないが、半導体装置１００はさらに多数の電気ヒューズを含むことができる。通常、電気ヒューズの切断が充分となる条件で切断処理が行われるため、電気ヒューズ１０１ｂのように切断部１１２ｂが不充分となる電気ヒューズの存在割合は非常に低くなる。そのため、多数の電気ヒューズの第３の端子１１０を第２の共通配線１５０で接続しておくことにより、切断処理が行われたすべての電気ヒューズにおいて、第２の端子１０６の電位を安定的に高く保つことができる。
【００５８】
一方、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合、第２の導電体１０８ａ（または第２の導電体１０８ｂ）は第１の導電体１０２ａ（または第１の導電体１０２ｂ）と電気的に接続されない。そのため、すべての電気ヒューズの第３の端子（１１０ａおよび１１０ｂ）を第２の共通配線１５０で接続していても、電気ヒューズに切断処理が施されていない電気ヒューズの第２の端子（１０６ａまたは１０６ｂ）には何の影響も与えない。以上から、本実施の形態における構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合には、他の電気ヒューズからのかさ上げを利用して判定精度を高めることができるとともに、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合には、従来通りの判定が行えるため、全体として判定精度を高めることができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
図５は、本実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
【００６０】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、電気ヒューズ１０１ｃと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。なお、ここでは３つの電気ヒューズしか示していないが、半導体装置１００は、さらに多数の電気ヒューズを含む構成とすることができる。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂおよび第１の導電体１０２ｃも同様である。
【００６１】
電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃの第１の端子１０４ａ、第１の端子１０４ｂ、および第１の端子１０４ｃは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。
【００６２】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃにそれぞれ対応して設けられた複数の判定回路、判定回路１３０ａ、判定回路１３０ｂ、および判定回路１３０ｃ（判定部、電位付与部）をさらに含む。判定回路１３０ａは、第１の端子１０４ａを接地した状態で第２の端子１０６ａに所定の電位を与えて第２の端子１０６ａにおける電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より低い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていないと判定する。また、本実施の形態において、判定回路１３０ａは、第３の端子１１０ａにも所定の電位を与える。この点で、第１の実施の形態と異なる。判定回路１３０ｂおよび判定回路１３０ｃも同様の構成を有し、それぞれ、電気ヒューズ１０１ｂおよび電気ヒューズ１０１ｃに切断処理が行われたか否かを判定する。
【００６３】
このように構成された半導体装置１００において、各電気ヒューズに切断処理が行われたか否かを判定する手順を説明する。
まず、切断処理が施されている電気ヒューズ１０１ｂの判定手順を説明する。判定時、第１の共通配線１４０は接地しておく。電気ヒューズ１０１ｂにおいて、判定回路１３０ｂにより第２の端子１０６ｂおよび第３の端子１１０ｂにそれぞれ所定の電位を付与する。ここで、切断部１１２ｂが充分に切断されておらず低抵抗の場合、第２の端子１０６ｂの電位が低くなり、電気ヒューズ１０１ｂに切断処理が施されているにもかかわらず、切断処理が施されていないという誤判定が生じる可能性があった。
【００６４】
しかし、本実施の形態における構成によれば、第３の端子１１０ｂにも所定の電位が与えられる。ここで、第３の端子１１０ｂと第２の端子１０６ｂとが電気的に接続されているため、第３の端子１１０ｂに付与された電位も第２の端子１０６ｂに保持されることになり、第２の端子１０６ｂに保持される電位をかさ上げすることができる。これにより、電気ヒューズの切断処理が施されている場合の誤判定を低減することができる。
【００６５】
次に、切断処理が施されていない電気ヒューズ１０１ａの判定手順を説明する。この場合も、電気ヒューズ１０１ｂと同様の手順で行う。電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていない場合、第２の導電体１０８ａと第１の導電体１０２ａとは電気的に接続されない。そのため、判定回路１３０ａにより、第３の端子１１０ａに所定の電位を与えても、第２の端子１０６ａには何の影響も与えない。以上から、本実施の形態における構成によれば、電気ヒューズに切断処理が施されている場合には、第３の端子１１０に付与された電位のかさ上げを利用して判定精度を高めることができるとともに、電気ヒューズに切断処理が施されていない場合には、従来通りの判定が行えるため、全体として判定精度を高めることができる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
本実施の形態において、アンチヒューズの接続状態を検出するのと同様にして電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたか否かを判定する点で、第１の実施の形態および第２の実施の形態と異なる。すなわち、本実施の形態においては、第３の端子１１０と第２の端子１０６とが電気的に接続されていれば、電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたと判定され、第３の端子１１０と第２の端子１０６とが電気的に接続されていなければ、電気ヒューズ１０１に切断処理が施されていないと判定される。
【００６７】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、電気ヒューズ１０１ｃと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。なお、ここでは３つの電気ヒューズしか示していないが、半導体装置１００は、さらに多数の電気ヒューズを含む構成とすることができる。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂおよび第１の導電体１０２ｃも同様である。
【００６８】
電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃの第１の端子１０４ａ、第１の端子１０４ｂ、および第１の端子１０４ｃは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。
【００６９】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１ａ、電気ヒューズ１０１ｂ、および電気ヒューズ１０１ｃにそれぞれ対応して設けられた複数の判定回路、判定回路１３２ａ、判定回路１３２ｂ、および判定回路１３２ｃをさらに含む。判定回路１３２ａは、第２の端子１０６ａを接地した状態で、第２の導電体１０８ａに所定の電位を与えて第２の導電体１０８ａにおける電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より高い場合に電気ヒューズ１０１ａに切断処理が施されていないと判定する。第１の端子１０４ａは、第１の共通配線１４０を接地することにより接地される。判定回路１３２ｂおよび判定回路１３２ｃも同様の構成を有し、それぞれ、電気ヒューズ１０１ｂおよび電気ヒューズ１０１ｃに切断処理が行われたか否かを判定する。
【００７０】
このようにして電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたか否かを判定する際に、電気ヒューズ１０１に切断処理が行われた場合に第１の導電体１０２が切断されていないと、第３の端子１１０が第１の端子１０４と電気的に接続され、図１３に示したように、意図していない電流経路が生じ、正確な判定が行えなくなってしまう。本実施の形態において、電気ヒューズ１０１に切断処理が行われると、第１の導電体１０２が確実に切断されるように構成されている。そのため、図１３に示したような意図していない電流経路が生じるのを防ぐことができ、判定精度を高めることができる。
【００７１】
（第４の実施の形態）
図７は、本実施の形態における半導体装置１００の構成を示す模式図である。ここでは、切断処理後状態を示す。
【００７２】
本実施の形態においても、アンチヒューズの接続状態を検出するのと同様にして電気ヒューズ１０１に切断処理が施されたか否かを判定する点で、第３の実施の形態と同じである。ただし、本実施の形態において、一つの判定回路１３２が複数の電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂに共通して設けられる点で第３の実施の形態と異なる。本実施の形態において、判定回路１３２は、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂを含む電気ヒューズ群を対象として、切断処理が行われたか否かを判定する。判定回路１３２は、電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂの少なくとも一方に切断処理が施されたことが検出されれば、この電気ヒューズ群に切断処理が施されたと判定する。このようにすれば、一方の電気ヒューズで切断処理が不充分で流出部１１４により第２の端子１０６と第３の端子１１０とが接続されていなかったり、一旦接続されたにもかかわらず、切断されてしまったような場合でも、他方の電気ヒューズで正しい検出ができれば、切断処理が施されたと判定されるので、判定精度を飛躍的に高めることができる。
【００７３】
本実施の形態において、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）上に複数の電気ヒューズ１０１が形成された構成を有する。ここで、説明のために、複数の電気ヒューズ１０１を電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂと区別して示す。電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂは、電気ヒューズ１０１と同様の構成を有する。図示していないが、第１の導電体１０２ａにおいて、第１の端子１０４ａに接続された部分が図２の第１部分１０５ａ、第２の端子１０６ａに接続された部分が図２の第２部分１０５ｂに対応する。第１の導電体１０２ｂも同様である。
【００７４】
第１の端子１０４ａおよび第１の端子１０４ｂは、第１の共通配線１４０で共通に接続されている。第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂは、接続配線１６０で共通に接続されている。また、第２の端子１０６ａおよび第２の端子１０６ｂは、接続配線１６２で共通に接続されている。
【００７５】
半導体装置１００は、第２の端子１０６ａおよび第２の端子１０６ｂを接地した状態で、接続配線１６０を介して第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂに所定の電位を与えて接続配線１６０における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する。
【００７６】
このような構成によれば、電気ヒューズ群に含まれる電気ヒューズ１０１ａおよび電気ヒューズ１０１ｂに切断処理を施す際には、第１の共通配線１４０に電圧を印加するとともに、接続配線１６２が接地されるようにトランジスタ等（不図示）で選択することにより、第１の端子１０４ａと第２の端子１０６ａとの間、および第１の端子１０４ｂと第２の端子１０６ｂとの間に同時に電圧を印加することができる。これにより、第１の導電体１０２ａおよび第１の導電体１０２ｂにそれぞれ切断部１１２ａおよび流出部１１４ａならびに切断部１１２ｂおよび流出部１１４ｂを形成することができる。
【００７７】
つづいて、電気ヒューズ群に切断処理が施されたか否かの判定時には、判定回路１３２により、接続配線１６０に所定の電位を与えることにより、接続配線１６０を介して第３の端子１１０ａおよび第３の端子１１０ｂに同時に所定の電位が付与される。これと同時に、接続配線１６２を接地する。これにより、第１の導電体１０２ａおよび第１の導電体１０２ｂのいずれか一方に切断部１１２および流出部１１４が形成されていれば、接続配線１６０から接続配線１６２に電流が流れ、接続配線１６０が接地電位となる。判定回路１３２は、接続配線１６０が接地電位となった場合、この電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定することができる。これにより、判定精度を高めることができる。
【００７８】
本実施の形態における半導体装置１００によれば、並列配置した複数の電気ヒューズをアンチヒューズと同様の方法で判定するとともに、判定のために電位を付与する部分（第３の端子）を共通接続しているため、共通接続部分の電位に基づき、電気ヒューズへの切断の有無を判定することができる。そのため、複数の電気ヒューズにより構成される電気ヒューズ群の判定を１つの判定回路で行うことができ、面積を省略することができる。なお、複数のヒューズを直列に接続し判定回路を１つとすることでも 面積を低減して判定精度を高めることができるが、ヒューズが電気ヒューズで構成される場合は、直列に接続された電気ヒューズを個別に切断するために、電流経路を限定するための特別なトランジスタ面積が発生する。それに対して、本実施の形態の構成では 複数の電気ヒューズが並列配置された状態で電気ヒューズへの切断処理を行うことができるため、電気ヒューズの切断処理時には、それぞれの電気ヒューズに個別に 電圧を印加することができ、特別なトランジスタ等を設けることなく、これらを個別に切断することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態において、２つの電気ヒューズしか示していないが、半導体装置１００は、さらに多数の電気ヒューズを含む構成とすることができる。このような多数の電気ヒューズの第１の端子１０４を第１の共通配線１４０に共通に接続し、第２の端子１０６を接続配線１６２に共通に接続し、さらに第３の端子１１０を接続配線１６０に共通に接続することにより、さらに判定精度を高めることができる。
【００８０】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００８１】
以上の実施の形態において、第１の導電体１０２が細幅配線１０３ａを有する構成として細幅配線１０３ａに切断予定領域１１３ａが設けられた構成を説明した。他の例において、第１の導電体１０２が配線とビアとにより構成され、ビア部分に切断予定領域１１３ａが形成される構成とすることもできる。以下、図８および図９を参照してこの例を説明する。
【００８２】
図８は、電気ヒューズ１０１の構成を示す上面図である。図８（ａ）は切断処理前状態、図８（ｂ）は切断処理後状態を示す。
【００８３】
半導体装置１００は、半導体基板（不図示）と、その上に形成された電気ヒューズ１０１を有する。この例において、第１の端子１０４と第２の端子１０６とは異なる層に形成される。第１の導電体１０２は、第２の端子１０６と同層に形成された第１の配線１０３ｃと、第１の端子１０４と同層に形成された第２の配線１０３ｅと、第１の配線１０３ｃと第２の配線１０３ｅとを接続するビア１０３ｄとを有する。
【００８４】
第１の配線１０３ｃは、第２の端子１０６と接続される部分に、配線の折り返し構造１０３ｂを有する。折り返し構造１０３ｂは、第２の端子１０６に接続された第１直線部、第１直線部に略平行に配置された第２直線部、第２直線部に略平行に配置された第３直線部、第３直線部に略平行に配置された第４直線部、第１直線部と第２直線部とを接続する第１接続部、第２直線部と第３直線部とを接続する第２接続部、第３直線部と第４直線部とを接続する第３接続部、および第４直線部とビア１０３ｄとを接続する第４接続部とを有する。
【００８５】
このような構成の第１の導電体１０２において、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に電流を流すと、第１の導電体１０２を構成する材料が加熱される。このとき、配線幅が広く、配線が折り返された部分では導電体材料が加熱されやすくなる。そのため、折り返し構造１０３ｂ部分で導電体材料が熱膨張しやすくなり、クラックが生じやすくなる。つまり、折り返し構造１０３ｂ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に流出部１１４が形成される流出予定領域１１５ａとなる。一方、流出予定領域１１５ａから導電体材料が流出すると、ビア１０３ｄで導電体材料の供給が追いつかず、切断されやすくなる。そのため、ビア１０３ｄ部分が電気ヒューズ１０１への切断処理を行った場合に切断部１１２が形成される切断予定領域となる。
【００８６】
また、第１の導電体１０２の折り返し構造１０３ｂ近傍には、第２の導電体１０８が配置される。第２の導電体１０８は、第１の配線１０３ｃと同層に形成された配線１０９ａと、他の層に形成された配線１０９ｃと、配線１０９ａを配線１０９ｃに接続するビア１０９ｂとを含む。配線１０９ｃと第３の端子１１０とは同層に形成される。第１の端子１０４と第３の端子１１０とは同層に設けられてもよいが、異なる層に設けられてもよい。配線１０９ａは、切断処理前状態において、第１の導電体１０２と電気的に分離されるとともに、切断処理後状態において、第１の導電体１０２の流出部１１４と接する位置に配置される。
【００８７】
また、半導体装置１００は、電気ヒューズ１０１の上方、下方および側方を、カバー部材４０４により覆った構成を有する。カバー部材４０４の構成は、図３で示された半導体装置１００の構成と同様である。
【００８８】
図９は、図８のＡ−Ａ’断面図である。図９（ａ）は切断処理前状態、図９（ｂ）は切断処理後状態を示す。ここで、第２の配線１０３ｅが下層配線、第１の配線１０３ｃが上層配線の例を示すがこれらは逆であってもよい。
【００８９】
図９（ａ）に示すように、半導体装置１００は、半導体基板（不図示）と、半導体基板上に、以下の順で形成された第１のエッチング阻止膜３０２、第１の層間絶縁膜３０４、第１の保護膜３０６、第２のエッチング阻止膜３０８、第２の層間絶縁膜３１０、第３のエッチング阻止膜３１２、第３の層間絶縁膜３１４、第２の保護膜３１６および第４のエッチング阻止膜３１８を含む。
【００９０】
切断処理前状態において、電気ヒューズ１０１の第１の導電体１０２において、ビア１０３ｄは、第２の配線１０３ｅおよび第１の配線１０３ｃに電気的に接続されている。第２の配線１０３ｅは、第１のエッチング阻止膜３０２、第１の層間絶縁膜３０４および第１の保護膜３０６に形成される。また、ビア１０３ｄは、第２のエッチング阻止膜３０８、第２の層間絶縁膜３１０および第３のエッチング阻止膜３１２に形成される。また、第１の配線１０３ｃは、第３のエッチング阻止膜３１２、第３の層間絶縁膜３１４および第２の保護膜３１６に形成される。
【００９１】
第２の配線１０３ｅ、ビア１０３ｄ、および第１の配線１０３ｃは、銅を主成分として含む銅含有金属膜により構成することができる。銅含有金属膜は、銀を含むことができる。さらに、銅含有金属膜は、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、または、Ｓｎから選択される一又は二以上の異種元素を含む構成とすることもできる。銅含有金属膜は、たとえばめっき法により形成することができる。また、銅含有金属膜の表面は、たとえばシリサイド膜が形成された構成とすることもできる。
【００９２】
さらに、第１の配線１０３ｃ、ビア１０３ｄ、および第２の配線１０３ｅの側面および底面には、それぞれ、これらに接してこれらを覆うように設けられたバリアメタル膜３２０が形成されている。バリアメタル膜は、高融点金属を含む構成とすることができる。バリアメタル膜３２０は、たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ等により構成することができる。
【００９３】
つまり、切断処理前状態において、第２の配線１０３ｅとビア１０３ｄとの間には、バリアメタル膜３２０がこれらに接して設けられる。また、ビア１０３ｄと第１の配線１０３ｃとの間にも、バリアメタル膜３２０がこれらに接して設けられる。
【００９４】
第１の層間絶縁膜３０４および第３の層間絶縁膜３１４は、ＳｉＯＣ等の低誘電率膜により構成することができる。低誘電率膜としては、ＳｉＯＣの他に、ＨＳＱ（ハイドロジェンシルセスキオキサン）、ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、またはＭＨＳＱ（メチル化ハイドロジェンシルセスキオキサン）等のポリハイドロジェンシロキサン、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）、ジビニルシロキサンービスーベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、またはＳｉｌｋ（登録商標）等の芳香族含有有機材料、ＳＯＧ、ＦＯＸ(ｆｌｏｗａｂｌｅ ｏｘｉｄｅ)、サイトップ、またはＢＣＢ（Ｂｅｎｓｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）等を用いることもできる。また、低誘電率膜としては、これらのポーラス膜を用いることもできる。第１の層間絶縁膜３０４および第３の層間絶縁膜３１４は、同じ材料により構成しても、異なる材料により構成してもいずれでもよい。
【００９５】
また、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４について上述したのと同様の材料により構成することができる。ただし、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４との関係において、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもかたい材料により構成することが好ましい。たとえば、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもヤング率の高い材料により構成することができる。このような構成とすることにより、配線部分に流出部１１４を形成しやすくすることができるとともに、ビア１０３ｄに切断部１１２を形成しやすくすることができる。
【００９６】
一例として、ビア１０３ｄが形成される第２の層間絶縁膜３１０をＳｉＯＣ（Black Diamond）により構成し、第１の配線１０３ｃが形成される第３の層間絶縁膜３１４をＳｉＯＣ（Aurora）により構成することができる。ここで、Black DiamondおよびAuroraはいずれもＳｉＯＣのポーラス膜であるが、Auroraの方がBlack Diamondよりも誘電率が低く、膜密度が低く、柔らかい膜である。
【００９７】
なお、このような構成に限られず、第２の層間絶縁膜３１０は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４と同じ材料により構成してもよい。この場合も、第１の配線１０３ｃは電流印加により自己発熱し膨張量が 大きいことに対して、ビア１０３ｄは導体体積が小さく熱伝導による 膨張量が小さいため、第１の配線１０３ｃに流出部１１４を、ビア１０３ｄに切断部１１２を選択的に形成することができる。
【００９８】
第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、ビアホールや配線溝を形成する際のエッチング阻止膜として機能するとともに、第２の配線１０３ｅや第１の配線１０３ｃを構成する銅の拡散を防止する機能を有する。第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもかたい材料により構成することができる。第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、第１の層間絶縁膜３０４や第３の層間絶縁膜３１４よりもヤング率の高い材料により構成することができる。第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８は、たとえば、ＳｉＣＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＦまたはＳｉＯＮ等により構成することができる。
【００９９】
第１の保護膜３０６および第２の保護膜３１６は、第２の配線１０３ｅおよび第１の配線１０３ｃをそれぞれＣＭＰにより研磨する際に、第１の層間絶縁膜３０４および第３の層間絶縁膜３１４を保護する機能を有する。第１の保護膜３０６および第２の保護膜３１６は、たとえば、ＳｉＯ２膜により構成することができる。
【０１００】
第１のエッチング阻止膜３０２および第３のエッチング阻止膜３１２は、第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８と同様の材料により構成することができる。また、ここでは図示していないが、第１のエッチング阻止膜３０２および第３のエッチング阻止膜３１２は、第２のエッチング阻止膜３０８および第４のエッチング阻止膜３１８と同様の材料により構成された第１の絶縁膜と、その上に形成され第１の保護膜３０６および第２の保護膜３１６と同様の材料に構成された第２の絶縁膜との積層膜とすることもできる。
【０１０１】
なお、以上の構成の第２の配線１０３ｅ、ビア１０３ｄ、および第１の配線１０３ｃ等は、通常の多層配線構造と同工程で形成することができる。これにより、特別な工程を追加することなく、電気ヒューズ１０１を形成することができる。
【０１０２】
以上により、たとえば第１の配線１０３ｃの周囲がバリアメタル膜３２０および第４のエッチング阻止膜３１８等の被覆膜で覆われ、さらにその周囲に被覆膜よりも柔らかい材料である第３の層間絶縁膜３１４が形成された構成とすることができる。
【０１０３】
このような構成の第１の導電体１０２において、第１の端子１０４と第２の端子１０６との間に所定の電圧を印加して第１の導電体１０２に過剰なパワーが印加されると、第１の配線１０３ｃを構成する材料が膨張して、柔らかい膜である第３の層間絶縁膜３１４の方向に膨張する。導電体材料の膨張に伴い、バリアメタル膜３２０等にクラックが生じ、第１の配線１０３ｃを構成する材料がクラックから第３の層間絶縁膜３１４中に流出する。つまり、第１の配線１０３ｃを構成する材料が、配線溝外部に流出する。このような流出は、第１の配線１０３ｃの折り返し構造１０３ｂで生じる。これにより、図８（ｂ）に示すように、流出部１１４が形成される。このとき、流出部１１４が第２の導電体１０８に接続することにより、第２の端子１０６と第３の端子１１０とが電気的に接続される。
【０１０４】
さらに、導電体材料が流出部１１４の方向に急激に移動するため、導電体材料の移動が追いつかなかった箇所で導電体材料が切断される。本実施の形態において、ビア１０３ｄ部分で導電体材料が切断され、切断部１１２が形成される。このようなメカニズムにより、流出部１１４と切断部１１２とを離れた箇所に形成することができる。
【０１０５】
また、本実施の形態において、ビア１０３ｄと第２の配線１０３ｅとの間にバリアメタル膜３２０が設けられているため、バリアメタル膜３２０が第２の配線１０３ｅから剥離しやすく、バリアメタル膜３２０と第２の配線１０３ｅとの間に流出部１１４が形成されやすくなる。
【０１０６】
さらに、切断処理後状態において、ビア１０３ｄを構成する材料がバリアメタル膜３２０とともに移動してバリアメタル膜３２０と第２の配線１０３ｅとの間に流出部１１４が形成される。そのため、この後の工程で熱処理等が行われても、バリアメタル膜３２０が銅含有金属膜により構成された導電体材料が再び移動して第２の配線１０３ｅとの間で再接続が生じるのを防ぐことができる。これにより、半導体装置１００の耐熱性を向上することができる。流出部１１４と切断部１１２との間にバリアメタル膜３２０が二重で形成されるため、導電体材料の移動をより阻止することができる。
【０１０７】
なお、以上では、シングルダマシン構造の配線構造を示したが、デュアルダマシン構造としてもよい。
【０１０８】
さらに、以上の実施の形態において、第２の導電体１０８をカバー部材４０４とは別個に設ける構成を示したが、第２の導電体１０８として、カバー部材４０４を用いることもできる。この場合、カバー部材４０４は、第１の導電体１０２に電流を流して流出部１１４が形成される際に、流出部１１４と接触する位置に配置される。また、カバー部材４０４は、第３の端子１１０をカバー部材４０４と電気的に接続しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した電気ヒューズを具体的に示す図である。
【図３】第１の導電体の具体的な構成の一例を示す上面模式図である。
【図４】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図５】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図６】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図７】本実施の形態における半導体装置の構成を示す模式図である。
【図８】第１の導電体の具体的な構成の一例を示す上面図である。
【図９】第１の導電体の具体的な構成の一例を示す断面図である。
【図１０】従来のトリミングパターンの概略平面図である。
【図１１】従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す図である。
【図１２】従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す図である。
【図１３】従来の電気ヒューズおよび判定回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ 細線部
１１ パッドＡ
１２ パッドＢ
１３ 接続部Ａ
１４ 接続部Ｂ
１５ 引き出し部
１６ 引き出し部
２０ 溶融メタル
１００ 半導体装置
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ 電気ヒューズ
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 第１の導電体
１０３ａ 細幅配線
１０３ｂ 折り返し構造
１０３ｃ 第１の配線
１０３ｄ ビア
１０３ｅ 第２の配線
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ 第１の端子
１０５ａ 第１部分
１０５ｂ 第２部分
１０６、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ 第２の端子
１０８、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ 第２の導電体
１０９ａ 配線
１０９ｂ ビア
１０９ｃ 配線
１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ 第３の端子
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 切断部
１１３ａ 切断予定領域
１１４、１１４ａ、１１４ｂ 流出部
１１５ａ 流出予定領域
１２０ ヒューズリンク
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ 判定回路
１３２、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ 判定回路
１４０ 第１の共通配線
１５０ 第２の共通配線
１６０ 接続配線
１６２ 接続配線
３０２ エッチング阻止膜
３０４ 層間絶縁膜
３０６ 保護膜
３０８ エッチング阻止膜
３１０ 層間絶縁膜
３１２ エッチング阻止膜
３１４ 層間絶縁膜
３１６ 保護膜
３１８ エッチング阻止膜
３２０ バリアメタル膜
４００ 電極
４０２ ビア
４０４ カバー部材
１００１ａ 電気ヒューズ
１００１ｂ 電気ヒューズ
１００１ｃ 電気ヒューズ
１００２ａ 導電体
１００２ｂ 導電体
１００２ｃ 導電体
１００４ａ 端子
１００４ｂ 端子
１００４ｃ 端子
１００６ａ 端子
１００６ｂ 端子
１００６ｃ 端子
１０１０ａ 判定回路
１０１０ｂ 判定回路
１０１０ｃ 判定回路
１０２０ 共通配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズと、
を含み、
前記電気ヒューズの切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、前記第２部分における電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部と、
前記第２の導電体に所定の第２電位を与える電位付与部と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の第３電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置において、
複数の前記電気ヒューズと、
各前記電気ヒューズに対応して設けられた複数の前記判定部と、
前記複数の電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第１部分を共通に接続する第１の共通配線と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
複数の前記電気ヒューズと、
前記複数の電気ヒューズにそれぞれ対応して設けられ、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する複数の判定部と、
前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置において、
複数の前記電気ヒューズを含む電気ヒューズ群と、
前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、
前記複数の電気ヒューズに共通に設けられ、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、前記第２の共通配線を介して各前記第２の導電体に所定の第４電位を与えて前記第２の共通配線における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する判定部と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体装置において、
前記複数の電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第１部分を共通に接続する第１の共通配線をさらに含む半導体装置。
【請求項８】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズの切断方法であって、
前記第１の導電体に所定の電流を流し、当該第１の導電体を構成する材料を外方に流出させて前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を形成し、当該第１の導電体を前記第２の導電体と電気的に分離された第１部分と前記流出部を含む第２部分とに切断する工程を含む電気ヒューズの切断方法。
【請求項９】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
前記第２の導電体に所定の電位を与えた状態で、前記第１の導電体の前記第１部分を接地するとともに、前記第２部分に所定の電位を与えて当該第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１０】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１１】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
複数の前記電気ヒューズの前記２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１２】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
複数の前記電気ヒューズを一つの電気ヒューズ群として選択してこれらの前記第２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、共通に電気的に接続された前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズと、
を含み、
前記電気ヒューズの切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、前記第２部分における電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部と、
前記第２の導電体に所定の第２電位を与える電位付与部と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の第３電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する判定部と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置において、
複数の前記電気ヒューズと、
各前記電気ヒューズに対応して設けられた複数の前記判定部と、
前記複数の電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第１部分を共通に接続する第１の共通配線と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
複数の前記電気ヒューズと、
前記複数の電気ヒューズにそれぞれ対応して設けられ、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する複数の判定部と、
前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置において、
複数の前記電気ヒューズを含む電気ヒューズ群と、
前記複数の電気ヒューズの前記第２の導電体を共通に接続する第２の共通配線と、
前記複数の電気ヒューズに共通に設けられ、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、前記第２の共通配線を介して各前記第２の導電体に所定の第４電位を与えて前記第２の共通配線における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する判定部と、
をさらに含む半導体装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体装置において、
前記複数の電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第１部分を共通に接続する第１の共通配線をさらに含む半導体装置。
【請求項８】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズの切断方法であって、
前記第１の導電体に所定の電流を流し、当該第１の導電体を構成する材料を外方に流出させて前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を形成し、当該第１の導電体を前記第２の導電体と電気的に分離された第１部分と前記流出部を含む第２部分とに切断する工程を含む電気ヒューズの切断方法。
【請求項９】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
前記第２の導電体に所定の電位を与えた状態で、前記第１の導電体の前記第１部分を接地するとともに、前記第２部分に所定の電位を与えて当該第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１０】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１１】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
複数の前記電気ヒューズの前記２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、前記第１の導電体の前記第１部分を接地した状態で前記第２部分に所定の第１電位を与えて前記第２部分における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より高い場合に当該電気ヒューズに切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より低い場合に当該電気ヒューズに切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【請求項１２】
半導体基板上に形成され、第１の導電体および前記第１の導電体と電気的に分離された第２の導電体を含む電気ヒューズであって、切断処理後状態において、前記第１の導電体は、前記第２の導電体と電気的に分離される第１部分と、当該第１の導電体を構成する材料が外方に流出して前記第２の導電体と電気的に接続される流出部を含む第２部分とに切断される電気ヒューズの判定方法であって、
複数の前記電気ヒューズを一つの電気ヒューズ群として選択してこれらの前記第２の導電体を共通に電気的に接続するとともに、各前記電気ヒューズの前記第１の導電体の前記第２部分を接地した状態で、共通に電気的に接続された前記第２の導電体に所定の電位を与えて前記第２の導電体における電位の高低を検出し、当該電位が基準電位より低い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が行われたと判定するとともに当該電位が前記基準電位より高い場合に前記電気ヒューズ群に切断処理が施されていないと判定する電気ヒューズの判定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−３２９１９６（Ｐ２００７−３２９１９６Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５７５９２（Ｐ２００６−１５７５９２）
【出願日】平成１８年６月６日（２００６．６．６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月６日（２００６．６．６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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