半導体装置およびその製造方法
【課題】銅を主成分とする配線層を有し、かつヒューズの切断によって特性の悪化を招くことのない半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、銅を主成分とするメタル配線３４と、メタル配線３４よりも上層に形成された最上層配線５と、メタル配線３４と最上層配線５との間を接続するためのプラグ９が形成されるプラグ形成層１０に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ膜４とを含む。
【解決手段】半導体装置は、銅を主成分とするメタル配線３４と、メタル配線３４よりも上層に形成された最上層配線５と、メタル配線３４と最上層配線５との間を接続するためのプラグ９が形成されるプラグ形成層１０に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ膜４とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多層配線構造内にヒューズが形成された半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリ等の半導体装置は、金属配線層にヒューズを備える場合がある。ヒューズは、レーザ光の照射や閾値以上の電流の通電によって切断できるように構成されている。ヒューズの切断／非切断を選択することによって、半導体装置に組み込まれた電子回路の特性を調整（トリミング）したり、半導体装置内の不良箇所を切り離したりすることができる。ヒューズは、金属配線層に設けられ、金属配線と同じ材料で構成されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９７２８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１７６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配線の材料には、Ａｌ（アルミニウム）が広く用いられてきたが、最近では、とくに大電力を消費するパワー半導体装置において、配線抵抗の低減が望まれている。そこで、配線材料としてＡｌよりも導電性の高いＣｕ（銅）を用いた半導体装置の構造が提案されている。この場合、一般的な先行技術に倣ってヒューズを形成するとすれば、銅配線層に銅からなるヒューズが形成されることになる。
【０００５】
しかし、レーザ光等でヒューズを切断すると、ヒューズを構成する銅の砕片が配線構造内に飛び散る。銅は、層間絶縁膜の典型的な材料である酸化シリコン中に容易に拡散するから、半導体基板に形成された素子領域に達し、素子動作に悪影響を与えるおそれがある。また、ヒューズが銅で構成されている場合、ヒューズは、切断によって露出した表面から容易に腐食する。この腐食は、ヒューズに接続された電流経路を通って、半導体基板の近傍にまで至るおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明は、銅を主成分とする配線層を有し、かつヒューズの切断によって特性の悪化を招くことのない半導体装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の半導体装置は、銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層と、前記下配線層よりも上層に形成された上配線層と、前記下配線層と前記上配線層との間を接続するためのプラグが形成されるプラグ形成層に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ膜とを含む、半導体装置である（請求項１）。
【０００８】
この半導体装置は、銅を主成分とする下層配線と、上層配線とが、プラグ形成層に形成されたプラグによって互いに接続された多層配線構造を有している。ヒューズ膜は、プラグ形成層に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属を主成分とする導電性材料で構成されている。したがって、ヒューズ膜の切断の際に、銅の砕片が飛び散らないので、半導体装置の故障や動作特性悪化を招くことがない。また、ヒューズ膜が銅以外の金属材料で形成されているから、切断面からの腐食が生じ難い。したがって、ヒューズ膜から始まる腐食に起因する半導体装置の故障または動作特性悪化を抑制または防止できる。このように、銅を主成分とする配線を有し、かつヒューズの切断によって特性悪化を招くことのない半導体装置を提供できる。
【０００９】
前記上層配線は、銅以外の金属を主成分とする導電性材料からなっていることが好ましい。
請求項２記載の発明は、前記ヒューズ膜と前記上配線層とを接続するように前記プラグ形成層に形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ用プラグをさらに含む、請求項１記載の半導体装置である。
【００１０】
この構成によれば、ヒューズ膜は、ヒューズ用プラグを介して上配線層に電気的に接続される。したがって、ヒューズ膜を、上配線層を介して半導体装置内の内部回路に接続することができる。ヒューズ用プラグは銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料からなっているので、ヒューズ膜の切断によってヒューズ用プラグが露出したとしても、このヒューズ用プラグから腐食が始まることはない。これにより、ヒューズに起因する故障または特性悪化が生じ難い構造とすることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、下部電極層、絶縁層および上部電極層を積層したキャパシタをさらに含み、前記上部電極層が上記下配線層よりも上層の金属層からなり、上記ヒューズ膜が、当該上部電極層と同一層に当該上部電極層と同一材料で形成された第１金属層を含む、請求項１または２記載の半導体装置である。
この構成によれば、キャパシタの上部電極層と同一層に同一材料で形成された第１金属層を用いてヒューズ膜を形成できる。つまり、キャパシタの上部電極層と同一工程でヒューズ膜を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記ヒューズ膜が、前記ヒューズ用プラグと同一層に当該ヒューズ用プラグと同一材料で形成された第２金属層を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置である。
この構成によれば、ヒューズ用プラグと同一層に同一材料で形成された第２金属層を用いてヒューズ膜を形成できる。つまり、ヒューズ用プラグと同一工程でヒューズ膜を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記ヒューズ用プラグと前記第２金属層とが一体化している、請求項４記載の半導体装置である。この構成によれば、ヒューズ用プラグと第２金属層（ヒューズ膜）とが一体化しているので、それらを個別に形成する必要がない。したがって、半導体装置の製造が一層容易になる。
むろん、ヒューズ用プラグと第２金属層とが分離されていてもよい。すなわち、ヒューズ膜の第１領域および第２領域に一対のヒューズ用プラグが接し、ヒューズ膜の第３領域に第２金属層が形成されていてもよい。この場合、第１、第２および第３領域は、互いに分離された領域であり、第１および第２領域の間に第３領域が位置している。
【００１４】
請求項６記載の発明は、平面視において前記ヒューズ膜を取り囲むように筒状に形成されたシールリング（たとえば銅を主成分とする金属材料からなるもの）をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置である。
この構成によれば、筒状のシールリングによってヒューズ膜が取り囲まれるので、ヒューズの切断時にヒューズを起点とするクラックが生じても、このクラックの広がりをシールリング内に押さえ込むことができる。これにより、多層配線構造を保護できるので、半導体装置の故障または特性劣化を抑制または防止できる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層を形成する工程と、前記下配線層上にプラグ形成層を形成する工程と、前記プラグ形成層に銅以外の金属を主成分とする導電性材料からなるヒューズ膜を形成する工程と、前記プラグ形成層に、層間接続用プラグおよびヒューズ用プラグのための開口を形成する工程と、前記開口に銅以外の金属を主成分とする導電性材料を埋め込んで前記層間接続用プラグおよび前記ヒューズ用プラグを形成し、前記ヒューズ用プラグを前記ヒューズ膜に結合させる工程と、前記ヒューズ用プラグおよび前記層間接続用プラグに接続する上配線層を前記プラグ形成層よりも上層に形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法である。
【００１６】
この方法により、請求項２に記載した構造の半導体装置を製造できる。そして、層間接続用プラグとヒューズ用プラグとを同じ工程で形成できるので、少ない工程数で、ヒューズ膜に起因する故障または特性劣化を抑制または防止できる構造の半導体装置を作製できる。
請求項８記載の発明は、前記ヒューズ膜を形成する工程が、前記下配線層よりも上層に、下部電極膜、絶縁膜および上部電極膜を有するキャパシタ構造を形成するとともに、前記上部電極膜と同一層に当該上部電極膜と同一金属材料からなる第１金属層を形成する工程を含む、請求項７記載の半導体装置の製造方法である。
【００１７】
この方法により、請求項３に記載した構造の半導体装置を製造できる。そして、キャパシタの上部電極膜を形成する工程で、同時にヒューズ膜を構成する第１金属膜を形成できる。これにより、少ない工程数で半導体装置を製造できる。
請求項９記載の発明は、前記プラグのための開口を形成する工程において、前記ヒューズ膜を形成するためのヒューズ膜用開口を同時に形成し、前記プラグを埋め込む工程において、前記ヒューズ膜の少なくとも一部を構成するように前記プラグと同一材料の金属を前記ヒューズ膜用開口に埋め込んで第２金属層（前記ヒューズ膜の一部）を形成する、請求項７または８記載の半導体装置の製造方法である。
【００１８】
この方法により、請求項４に記載した構造の半導体装置を製造できる。そして、プラグ形成工程で同時にヒューズ膜を構成する第２金属層を形成できる。これにより、少ない工程数で半導体装置を製造できる。
この方法が請求項８の特徴と組み合わせられる場合には、ヒューズ膜用開口は、平面視において第１金属層の形成領域内に収まる領域に形成されることが好ましい。これにより、ヒューズ膜用開口を形成するためのエッチングを第１金属層で停止させることができるので、ヒューズ膜を構成する第２金属層の膜厚を正確に制御できる。第１金属層を設けない場合には、下層配線層に確実に達するようにプラグ用の開口のためのエッチング条件を定めると、ヒューズ膜用開口はヒューズ膜に必要な膜厚よりも深くなる。そのため、ヒューズ膜は必要以上の膜厚を有することになる。したがって、たとえば、レーザ加工によってヒューズ膜を切断（溶断）するとすれば、必要なレーザ光出力が大きくなる。そこで、第１金属層を予め形成しておき、この第１金属層によってヒューズ膜用開口を形成すれば、第２金属層の膜厚を必要十分な厚さに制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の部分断面図である。
【図２】図２は、図１に示された構成の部分平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、前記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図３Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、図３Ｅの次の工程を示す断面図である。
【図４】図４は、この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、前記第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図６】図６は、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、前記第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図７Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図７Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、図７Ｅの次の工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の部分断面図であり、図２は、図１に示された構成の部分平面図である。この半導体装置は、半導体基板１と、半導体基板１の表面上に形成された多層配線構造２と、多層配線構造２を覆うパッシベーション膜（表面保護膜）３とを有している。半導体基板１は、シリコン基板であってもよく、その表層部には、図示は省略するが、トランジスタ等の能動素子に代表される半導体素子が形成されている。多層配線構造２は、第１〜第９層間絶縁膜１１〜１９、第１〜第７エッチングストップ層２１〜２７、第１〜第４メタル配線３１〜３４、ヒューズ膜４、最上層配線５等を含む。パッシベーション膜３は、たとえば窒化膜（窒化シリコン膜）からなっていてもよく、最上層配線５の表面を覆っている。
【００２１】
多層配線構造２は、この実施形態では、平面視においてヒューズ膜４を取り囲む筒状（たとえば四角筒状）に形成されたシールリング６を含む。また、この実施形態では、多層配線構造２にキャパシタ７が作り込まれている。
多層配線構造２においては、第１層間絶縁膜１１、第１エッチングストップ層２１、第２層間絶縁膜１２、第２エッチングストップ層２２、第３層間絶縁膜１３、第３エッチングストップ層２３、第４層間絶縁膜１４、第４エッチングストップ層２４、第５層間絶縁膜１５、第５エッチングストップ層２５、第６層間絶縁膜１６、第６エッチングストップ層２６、第７層間絶縁膜１７、第７エッチングストップ層２７、第８層間絶縁膜１８、キャパシタ容量膜７０、および第９層間絶縁膜１９が、半導体基板１の表面からこの順に積層されている。層間絶縁膜１１〜１９は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。また、エッチングストップ層２１，２３，２５，２７は、たとえば、ＳｉＣＮからなる。エッチングストップ層２２，２４，２６は、たとえば、ＳｉＣとＳｉＣＮとの積層膜からなる。キャパシタ容量膜７０は、たとえば、ＳｉＮまたはＳｉＣＮからなる。
【００２２】
第１メタル配線３１は第２層間絶縁膜１２と同じ配線層（第１メタル配線層）に形成されており、第２メタル配線３２は第４層間絶縁膜１４と同じ配線層（第２メタル配線層）に形成されており、第３メタル配線３３は第６層間絶縁膜１６と同じ配線層（第３メタル配線層）に形成されており、第４メタル配線３４は第８層間絶縁膜１８と同じ配線層（第４メタル配線層）に形成されている。第１〜第４メタル配線３１〜３４は、銅を主成分とする導電性材料からなる配線（銅配線）である。
【００２３】
これらの第１〜第４メタル配線３１〜３４は、第２、第４、第６および第８層間絶縁膜１２，１４，１６，１８にそれぞれ形成された配線溝に埋め込まれている。より具体的には、第１メタル配線３１は、ダマシンプロセスによって第２層間絶縁膜１２に形成された配線溝に埋め込まれている。この第１メタル配線３１は、第１層間絶縁膜１１に埋め込まれたプラグ３０を介して、半導体基板１の表面に形成された素子（トランジスタ素子等の機能素子）に電気的に接続されている。プラグ３０は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。このプラグ３０と第１層間絶縁膜１１との間には、バリアメタル層３９（たとえばＴａからなる）が介在されている。また、第２〜第４メタル配線３２〜３４は、デュアルダマシンプロセスによって、第４、第６および第８層間絶縁膜１４，１６，１８にそれぞれ形成された配線溝に埋め込まれ、かつ、第３、第５および第７層間絶縁膜１３，１５，１７にそれぞれ形成されたビア（孔）に埋め込まれている。これにより、第２〜第４メタル配線３２〜３４は、各直下のメタル配線３１，３２，３３に電気的に接続されている。配線溝およびビアの内壁面には、銅の拡散を防ぐためのバリアメタル層３６が形成されている。このバリアメタル層３６およびエッチングストップ層２２，２４，２６に囲まれた領域に、銅を主成分とする第１〜第４メタル配線３１〜３４が配置されている。エッチングストップ層２１，２３，２５，２７は、配線溝を形成するために層間絶縁膜１２，１４，１６，１８に対して行うエッチングを停止させるための層である。また、エッチングストップ層２２，２４，２６は、ビアを形成するために層間絶縁膜１３，１５，１７に対して行うエッチングを停止させるための層である。
【００２４】
ヒューズ膜４は、この実施形態では、平面視において２本平行に配置されており、それぞれ直線状（帯状）に形成されている。これらのヒューズ膜４は、最上層配線５１，５２（５）の間、および最上層配線５３，５４（５）の間をそれぞれ電気的に接続している。具体的には、各ヒューズ膜４の一端に最上層配線５１，５３が接続されており、各ヒューズ膜４の他端に最上層配線５２，５４が接続されている。ヒューズ膜４は、最上層配線５（上配線層）をその下の第４メタル配線３４（下配線層）に接続するためのプラグ９が形成されるプラグ形成層１０に形成されている。プラグ形成層１０は、第９層間絶縁膜１９が形成されている層である。
【００２５】
一つのヒューズ膜４に接続された最上層配線５１，５２は、一方または両方が、当該半導体装置の内部回路に接続されている。同様に、もう一つのヒューズ膜４に接続された最上層配線５３，５４は、一方または両方が当該半導体装置の内部回路に接続されている。ヒューズ膜４を切断しなければ、当該ヒューズ膜４に接続された一対の最上層配線間が電気的に接続された状態となり、ヒューズ膜４を切断すれば、当該一対の最上層配線間の電気的接続が遮断される。こうして、半導体装置に組み込まれた電子回路の特性を調整したり、半導体装置内の不良箇所を切り離したりすることができる。
【００２６】
ヒューズ膜４は、キャパシタ容量膜７０上に形成された第１金属膜４１（第１金属層）、および第１金属膜４１上に形成された第２金属膜４２（第２金属層）を含む。第１金属膜４１と第２金属膜４２との間には、第２金属膜４２の金属材料の拡散を防ぐためのバリアメタル層４３が形成されており、ヒューズ膜４の一部を構成している。より具体的には、第１金属膜４１の上方には、ヒューズ膜４の形状に対応した溝が第９層間絶縁膜１９に形成されている。この溝の側壁（第９層間絶縁膜１９の側壁）および底面（第１金属膜４１の表面）がバリアメタル層４３によって覆われている。このバリアメタル層４３によって囲まれた溝内に第２金属膜４２が配置されている。第２金属膜４２は、ヒューズ膜４を最上層配線５（５１〜５４）に接続するためのヒューズ用プラグを兼ねている。すなわち、第２金属膜４２は、ヒューズ用プラグと一体化している。
【００２７】
平面視において、第１金属膜４１は、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３よりも広い領域（この実施形態では、ヒューズ膜４の形状に対応した長尺な矩形状の領域）に形成されており、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３は、第１金属膜４１の形成領域内に収まっていて、当該第１金属膜４１の形成領域からのはみ出し部分を有していない。すなわち、平面視において、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３は、第１金属膜４１の縁から内方に後退した位置にそれらの縁を有している。この実施形態では、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３の縁と第１金属膜４１の縁とは、全周に渡ってほぼ均等な間隔で離れている。
【００２８】
第１金属膜４１は、銅以外の金属を主成分とする導電性材料、たとえば、ＴｉＮからなる。また、第２金属膜４２は、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料、たとえばＷ（タングステン）からなる。さらに、バリアメタル層４３は、たとえば、第１金属膜４１側から順に、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、およびＴｉＮを積層した積層膜からなる。
最上層配線５は、たとえば、本体部５ａと、本体部５ａの下側に積層されたバリア層５ｂと、本体部５ａの上側に積層された表面金属膜５ｃとを含む。本体部５ａは、銅以外の金属（たとえばアルミニウム）を主成分とする導電性材料、たとえばＡｌＣｕからなり、バリア層５ｂはたとえば下側から順に積層したＴｉおよびＴｉＮの積層膜からなり、表面金属膜５ｃはたとえばＴｉＮからなる。
【００２９】
シールリング６は、図２に示すとおり、平面視においてヒューズ膜４を取り囲む筒状（個の実施形態では四角筒状）に形成されており、第１〜第４メタル配線３１〜３４をそれぞれ環状（この実施形態では四角環状）に形成することによって構成されている。シールリング６を構成する環状の第１〜第４メタル配線３１〜３４の下部には、それらに対応する環状に形成された環状ビア６１〜６４が形成されている。第２〜第４メタル配線３２〜３４は、それらの直下の環状ビア６２〜６４を埋め込むように形成されている。また、第１メタル配線層３２の直下の環状ビア６１には、環状金属プラグ３７が埋め込まれている。この環状金属プラグ３７は、この実施形態では、半導体基板１上に形成されたポリシリコン配線層３８に接続されている。ポリシリコン配線層３８は、たとえば、半導体基板１上に形成されたトランジスタのゲート電極を構成するポリシリコン電極と同一層に形成されていてもよい。環状金属プラグ３７は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。この環状金属プラグ３７と第１層間絶縁膜１１との間には、バリアメタル層３９（たとえばＴａからなる）が介在されている。
【００３０】
キャパシタ７は、下部電極７１（下部電極層）と、キャパシタ容量膜７０と、上部電極７２（上部電極層）とを含む。下部電極７１および上部電極７２がキャパシタ容量膜７０を挟んで対向することにより、キャパシタ構造が形成されている。下部電極７１は、第４メタル配線３４の一部で構成されている。キャパシタ容量膜７０は、第４メタル配線３４上および第８層間絶縁膜１８上に形成されている。上部電極７２は、ヒューズ膜４の第１金属膜４１と同一層の金属膜からなる。下部電極７１は、プラグ９１（９）を介して最上層配線層５６（５）に接続されており、上部電極７２は、プラグ９２（９）を介して最上層配線層５７（５）に接続されている。キャパシタ容量膜７０は、上部電極７２および第１金属膜４１をマスクとしてエッチングされるので、上部電極７２および第１金属膜４１の直下の部分の膜厚が、その他の部分の膜厚よりも大きくなっている。下部電極７１は、上部電極７２よりも大きく、平面視において、上部電極７２からはみ出したはみ出し部を有している。このはみ出し部において、プラグ９１がキャパシタ容量膜７０を貫通して下部電極７１に接続されている。
【００３１】
パッシベーション膜３には、最上層配線５の表面に対する電気的接続（たとえばワイヤボンディングによる接続）のための開口４６が形成されている。最上層配線５において開口４６から露出した部分は、外部との電気的接続のためのパッド４７である。さらに、パッシベーション膜３には、シールリング６の直上の位置に、環状の開口４８が形成されている。この環状の開口４８は、平面視において、シールリング６の内方側の領域と、その外方側の領域とにパッシベーション膜３を分離している。さらに、ヒューズ膜４の中間部の直上を含む領域（この実施形態では２本のヒューズ膜４の各中間領域に跨がる矩形領域）には、パッシベーション膜３を薄膜化して形成された凹部４９が形成されている。この凹部４９は、開口４６，４８のためのエッチング工程において同時に形成されてもよい。凹部４９は、たとえば、ヒューズ膜４をレーザ加工で切断（溶断）するときの切断加工窓として利用される。ヒューズ膜４をレーザ加工等で切断するときに凹部４９においてパッシベーション膜３にクラックが生じても、このクラックは環状の開口４８で停止し、その外方のパッシベーション膜３には波及しない。
【００３２】
このように、この実施形態の半導体装置においては、ヒューズ膜４は、プラグ形成層１０に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属を主成分とする導電性材料で構成されている。したがって、ヒューズ膜４の切断の際に、銅の砕片が飛び散らないので、半導体装置の故障や動作特性悪化を招くことがない。また、ヒューズ膜４が銅以外の金属材料で形成されているから、切断面からの腐食が生じ難い。したがって、ヒューズ膜４から始まる腐食に起因する半導体装置の故障または動作特性悪化を抑制または防止できる。このように、銅を主成分とする配線を有し、かつヒューズの切断によって特性悪化を招くことのない半導体装置を提供できる。
【００３３】
また、この実施形態では、キャパシタ７の上部電極７２と同一層に同一材料で形成された第１金属膜４１がヒューズ膜４の一部を構成している。そのため、後述のとおり、上部電極７２と同一工程でヒューズ膜４を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜４を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。
さらにまた、この実施形態では、ヒューズ膜４は、プラグ９と同一層に、当該プラグ９と同一材料で形成された第２金属膜４２を含む。そのため、後述のとおり、プラグ９と同一工程でヒューズ膜４を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。しかも、この実施形態では、第２金属膜４２は、ヒューズ用プラグを兼用しているので、ヒューズ用プラグを別に形成する必要がない。したがって、半導体装置の製造が一層容易になる。
【００３４】
また、平面視においてヒューズ膜４を取り囲むように筒状に形成されたシールリング６が設けられている。そのため、ヒューズ膜４の切断時に、ヒューズ膜４を起点とするクラックが生じても、このクラックの広がりをシールリング６内に押さえ込むことができる。これにより、多層配線構造２を保護できるので、半導体装置の故障または特性劣化を抑制または防止できる。
【００３５】
図３Ａ〜３Ｆは、前記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、キャパシタ容量膜７０の形成以後の工程が示されている。
図３Ａに示すように、第８層間絶縁膜１８に第４メタル配線１４を埋め込んで平坦化（たとえばＣＭＰ（化学的機械的研磨）により平坦化）した後、この平坦化された表面に、キャパシタ容量膜７０が形成される。キャパシタ容量膜７０は、たとえば、ＳｉＮまたはＳｉＣＮのようなＣｕ（銅）の拡散を防止できる絶縁性材料からなる。このキャパシタ容量膜７０は、たとえば、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法によって、第８層間絶縁膜１８および第４メタル配線１４の表面を覆うように形成される。その後、キャパシタ容量膜７０上に、上部電極７２および第１金属膜４１を構成する電極膜８１が積層される。電極膜８１は、たとえばＴｉＮからなり、スパッタ法によって形成される。
【００３６】
次に、図３Ｂに示すように、上部電極７２および第１金属膜４１に対応するパターンのレジスト８２が形成され、このレジスト８２をマスクとして電極膜８１がエッチングされる。このエッチングは、レジスト８２から露出している領域の電極膜８１が完全に除去されるまで行われる。そのため、レジスト８２から露出している領域においては、上部電極７２および第１金属膜４１で覆われていないキャパシタ容量膜７０が少し（膜厚途中まで）エッチングされることになる。こうして、上部電極７２および第１金属膜４１が形成され、キャパシタ容量膜７０は、上部電極７２および第１金属膜４１の直下において比較的厚く、それら以外の領域において比較的薄くなる。この後、レジスト８２が除去される。
【００３７】
次に、図３Ｃに示すように、第９層間絶縁膜１９が形成される。第９層間絶縁膜１９は、たとえば、ＳｉＯ２からなり、プラズマＣＶＤ法によって形成されてもよい。
次に、図３Ｄに示すように、ヒューズ用プラグ開口６６およびコンタクトプラグ開口６７，６８に対応する開口を有するパターンのレジスト８３が形成される。このレジスト８３をマスクとするエッチングによって、第９層間絶縁膜１９がエッチングされ、これにより、第９層間絶縁膜１９を貫通するヒューズ用プラグ開口６６およびコンタクトプラグ開口６７，６８が形成される。ヒューズ用プラグ開口６６は平面視において第１金属膜４１の内方の領域に収まっており、コンタクトプラグ開口６８は平面視において上部電極７２の内方の領域に収まっている。そのため、第９層間絶縁膜１９のエッチングは、第１金属膜４１および上部電極７２で停止する。また、コンタクトプラグ開口６７の領域における第９層間絶縁膜１９のエッチングは、キャパシタ容量膜７０で停止する。すなわち、第１金属膜４１、上部電極７２およびキャパシタ容量膜７０は、エッチング停止層として機能する。第９層間絶縁膜１９のエッチングの後、さらに、コンタクトプラグ開口６７の底面部に残るキャパシタ容量膜７０が除去され、下部電極７１を構成する第４メタル配線３４の一部の表面が露出させられる。キャパシタ容量膜７０のエッチングは、第４メタル配線３４で停止する。その後、レジスト８３が除去される。
【００３８】
次に、図３Ｅに示すように、バリアメタル層４３および電極膜８４が形成される。バリアメタル層４３は、第９層間絶縁膜１９の表面（上面）、プラグ開口６６，６７，６８の内側壁、ならびにこれらのプラグ開口の底面において露出する上部電極７２、第１金属膜４１および下部電極７１の表面を覆うように形成される。このバリアメタル層４３の形成後に、電極膜８４が形成される。電極膜８４は、ヒューズ膜４の第２金属膜４２およびプラグ９を構成すべき金属材料からなり、プラグ開口６６，６７，６８を埋め尽くすように全面に堆積される。バリアメタル層４３は、たとえば、下側から順にＴａ膜、ＴａＮ膜、Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜を積層して構成された積層膜からなり、それらの構成膜をスパッタ法によって順に堆積して形成されてもよい。電極膜８４は、たとえばＷ（タングステン）からなり、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。
【００３９】
次に、図３Ｆに示すように、たとえばＣＭＰ法によって、表面が平坦化され、プラグ開口６６，６７，６８外の電極膜８４が除去される。こうして、ヒューズ用プラグ開口６６内にはヒューズ用プラグを兼ねる第２金属膜４２が配置され、コンタクトプラグ開口６７，６８にはコンタクトプラグ９１，９２（層間接続用プラグ）が配置される。
その後は、図１に示すように、最上層配線５が所定のパターンに形成され、この最上層配線５を覆うパッシベーション膜３が形成される。そして、パッシベーション膜３に対する選択的エッチングによって、パッド用の開口４６、シールリング６上の環状の開口４８、およびヒューズ切断のための加工用窓としての凹部４９が形成される。こうして、図１に示す構造の半導体装置が得られる。
【００４０】
この方法によれば、キャパシタ７の上部電極７２とヒューズ膜４の第１金属膜４１とが同一工程で形成され、さらにコンタクトプラグ９１，９２（層間接続用プラグ）とヒューズ膜４の第２金属膜４２とが同一工程で形成される。これにより、少ない工程数で、ヒューズ膜４に起因する故障または特性劣化を抑制または防止できる構造の半導体装置を作製できる。
【００４１】
また、ヒューズ用プラグ開口６６は、平面視において第１金属膜４１の形成領域内に収まる領域に形成されるので、ヒューズ用プラグ開口６６を形成するためのエッチングを第１金属膜４１で停止させることができる。そのため、ヒューズ膜４を構成する第２金属膜４２の膜厚を正確に制御できる。第１金属膜４１を設けない場合には、第４メタル配線３４に確実に達するようにコンタクトプラグ開口６７のためのエッチング条件（オーバーエッチング量）を定めると、ヒューズ用プラグ開口６６はヒューズ膜４に必要な膜厚よりも深くなる。そのため、ヒューズ膜４は必要以上の膜厚を有することになる。したがって、たとえば、レーザ加工によってヒューズ膜を切断（溶断）するとすれば、必要なレーザ光出力が大きくなる。一方、この実施形態では、第１金属膜４１を予め形成しておき、この第１金属膜４１をエッチングマスクとして利用してヒューズ用プラグ開口６６が形成されるので、第２金属膜４１の膜厚を必要十分な厚さに制御できる。したがって、低出力で短時間のレーザ出力によって、ヒューズ膜４を切断（溶断）できる。
【００４２】
より具体的に説明すると、たとえば、プラグ形成層１０の層間絶縁膜１９の厚さが７００ｎｍ、前記オーバーエッチング量が１００ｎｍであるとすると、第１金属膜４１を設けない場合の第２金属膜４２の膜厚は８００ｎｍ（＝７００ｎｍ＋１００ｎｍ）となる。一方、第１金属膜４１の厚さが４０ｎｍ、その直下のキャパシタ容量膜７０の厚さが８０ｎｍの場合には、第２金属膜４２の厚さは５８０ｎｍ（＝７００ｎｍ−（８０ｎｍ＋４０ｎｍ））となる。したがって、第１金属膜４１を設けることによって、たとえばＷ（タングステン）等からなる第２金属膜４２の厚さを、２２０ｎｍ薄くできる。これにより、レーザ加工によるヒューズ膜４の切断が容易になる。
【００４３】
図４は、この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。この図４において、前述の図２に示された各部の対応部分には、図２の場合と同一の参照符号を付して、説明の重複を省く。
この実施形態の半導体装置では、ヒューズ膜４は、第１金属膜４１で構成されている。この第１金属膜４１の両端部に接するように、一対のヒューズ用プラグ７６，７７がそれぞれ形成されている。これらのヒューズ用プラグ７６，７７に接するように最上層配線５１，５３；５２，５４が形成されている。ヒューズ用プラグ７６，７７は、第９層間絶縁膜１９に形成されたヒューズ用プラグ開口７８，７９にそれぞれ埋め込まれている。ヒューズ用プラグ開口７８，７９の底面（第１金属膜４１の表面）および側壁（第９層間絶縁膜１９の側面）は、バリアメタル層４３で覆われている。このバリアメタル層４３に接するようにヒューズ用プラグ７６，７７がヒューズ用プラグ開口７８，７９にそれぞれ埋め込まれている。ヒューズ用プラグ７６，７７は、たとえばＷ（タングステン）からなる。また、バリアメタル層４３は、たとえば、下から順にＴａ層、ＴａＮ層、Ｔｉ層およびＴｉＮ層を積層した積層膜からなっている。
【００４４】
パッシベーション膜３に形成された凹部４９（ヒューズ切断加工用の窓）の直下に位置するヒューズ膜４は、第１金属膜４１だけで構成されている。これにより、第１の実施形態の場合よりもヒューズ膜４の切断が容易になる。具体的には、レーザ加工によってヒューズ膜４を切断（溶断）する際に、低出力、短時間のレーザ出力でヒューズ膜４を切断できる。
【００４５】
図５Ａ〜５Ｃは、この第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図であり、コンタクトプラグ用開口形成以後の工程が示されている。
まず、前述の第１の実施形態の半導体装置の場合と同様に、図３Ａ〜図３Ｃを参照して前述した工程が実行される。
その後、図５Ａに示すように、ヒューズ用プラグ開口７８，７９およびコンタクトプラグ開口６７，６８に対応する開口を有するパターンのレジスト８６が形成される。このレジスト８６をマスクとするエッチングによって、第９層間絶縁膜１９がエッチングされ、これにより、第９層間絶縁膜１９を貫通するヒューズ用プラグ開口７８，７９およびコンタクトプラグ開口６７，６８が形成される。ヒューズ用プラグ開口７８，７９は平面視において第１金属膜４１の内方の領域に収まっており、コンタクトプラグ開口６８は平面視において上部電極７２の内方の領域に収まっている。そのため、第９層間絶縁膜１９のエッチングは、第１金属膜４１および上部電極７２で停止する。また、コンタクトプラグ開口６７の領域における第９層間絶縁膜１９のエッチングは、キャパシタ容量膜７０で停止する。すなわち、第１金属膜４１、上部電極７２およびキャパシタ容量膜７０は、エッチング停止層として機能する。第９層間絶縁膜１９のエッチングの後、さらに、コンタクトプラグ開口６７の底面部に残るキャパシタ容量膜７０が除去され、下部電極７１を構成する第４メタル配線３４の一部の表面が露出させられる。その後、レジスト８６が除去される。
【００４６】
次に、図５Ｂに示すように、バリアメタル層４３および電極膜８４が形成される。バリアメタル層４３は、第９層間絶縁膜１９の表面（上面）、プラグ開口７８，７９，６７，６８の内側壁、ならびにこれらのプラグ開口の底面において露出する上部電極７２、第１金属膜４１および下部電極７１の表面を覆うように形成される。このバリアメタル層４３の形成後に、電極膜８４が形成される。電極膜８４は、ヒューズ用プラグ７６，７７およびプラグ９を構成すべき金属材料からなり、プラグ開口７８，７９，６７，６８を埋め尽くすように全面に堆積される。バリアメタル層４３は、たとえば、下側から順にＴａ膜、ＴａＮ膜、Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜を積層して構成された積層膜からなり、それらの構成膜をスパッタ法によって順に堆積して形成されてもよい。電極膜８４は、たとえばＷ（タングステン）からなり、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。
【００４７】
次に、図５Ｃに示すように、たとえばＣＭＰ法によって、表面が平坦化され、プラグ開口７８，７９，６７，６８外の電極膜８４が除去される。こうして、ヒューズ用プラグ開口７８，７９内にはヒューズ用プラグ７６，７７が配置され、コンタクトプラグ開口６７，６８にはコンタクトプラグ９１，９２が配置される。
その後は、図１に示すように、最上層配線５が所定のパターンに形成され、この最上層配線５を覆うパッシベーション膜３が形成される。そして、パッシベーション膜３に対する選択的エッチングによって、パッド用の開口４６、シールリング６上の環状の開口４８、およびヒューズ切断のための加工用窓としての凹部４９が形成される。こうして、図４に示す構造の半導体装置が得られる。
【００４８】
図６は、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。この図６において、前述の図２に示された各部の対応部分には、図２の場合と同一の参照符号を付して、説明の重複を省く。
この実施形態の半導体装置では、ヒューズ膜４は、第１の実施形態における第２金属膜４１に相当する金属膜４４で構成されている。この金属膜４４の両端部の上面に接するように最上層配線５１，５３；５２，５４が形成されている。金属膜４４は、第９層間絶縁膜１９に形成されたヒューズ用プラグ開口８０に埋め込まれている。ヒューズ用プラグ開口８０の底面および側壁は、バリアメタル層４３で覆われている。このバリアメタル層４３に接するように金属膜４４がヒューズ用プラグ開口８０に埋め込まれている。金属膜４４は、たとえばＷ（タングステン）からなる。また、バリアメタル層４３は、たとえば、下から順にＴａ層、ＴａＮ層、Ｔｉ層およびＴｉＮ層を積層した積層膜からなっている。
【００４９】
パッシベーション膜３に形成された凹部４９（ヒューズ加工用の窓）の直下に位置するヒューズ膜４は、金属膜４４およびバリアメタル層４３で構成されている。
ヒューズ用プラグ開口８０の底面は、第８層間絶縁膜１８に臨んでいる。これは、ヒューズ用プラグ開口８０を形成するときのオーバーエッチングのために、第８層間絶縁膜１８の表層部がエッチングされるからである。また、ヒューズ用プラグ開口８の側壁は、その底部側から順に第８層間絶縁膜１８、キャパシタ容量膜７０および第９層間絶縁膜１９に臨んでおり、これらの側面を露出させている。このようなヒューズ用プラグ開口８０内に埋め込まれた金属膜４４は、第１の実施形態における第２金属膜４２よりも大きな膜厚を有している。
【００５０】
図７Ａ〜７Ｆは、この第３の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図であり、キャパシタ容量膜７０の形成以後の工程が示されている。
図７Ａに示すように、第８層間絶縁膜１８に第４メタル配線１４を埋め込んで平坦化（たとえばＣＭＰ（化学的機械的研磨）により平坦化）した後、この平坦化された表面に、キャパシタ容量膜７０が形成される。キャパシタ容量膜７０は、たとえば、ＳｉＮまたはＳｉＣＮのようなＣｕ（銅）の拡散を防止できる絶縁性材料からなる。このキャパシタ容量膜７０は、たとえば、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法によって、第８層間絶縁膜１８および第４メタル配線１４の表面を覆うように形成される。その後、キャパシタ容量膜７０上に、上部電極７２および第１金属膜４１を構成する電極膜８１が積層される。電極膜８１は、たとえばＴｉＮからなり、スパッタ法によって形成される。
【００５１】
次に、図７Ｂに示すように、上部電極７２に対応するパターンのレジスト８２が形成され、このレジスト８２をマスクとして電極膜８１がエッチングされる。このエッチングは、レジスト８２から露出している領域の電極膜８１が完全に除去されるまで行われる。そのため、レジスト８２から露出している領域においては、上部電極７２で覆われていないキャパシタ容量膜７０が少し（膜厚途中まで）エッチングされることになる。こうして、上部電極７２が形成され、キャパシタ容量膜７０は、上部電極７２の直下において比較的厚く、それら以外の領域において比較的薄くなる。この後、レジスト８２が除去される。
【００５２】
次に、図７Ｃに示すように、第９層間絶縁膜１９が形成される。第９層間絶縁膜１９は、たとえば、ＳｉＯ２からなり、プラズマＣＶＤ法によって形成されてもよい。
次に、図７Ｄに示すように、ヒューズ用プラグ開口８０およびコンタクトプラグ開口６７，６８に対応する開口を有するパターンのレジスト８３が形成される。このレジスト８３をマスクとするエッチングによって、第９層間絶縁膜１９がエッチングされ、これにより、第９層間絶縁膜１９を貫通するヒューズ用プラグ開口８０およびコンタクトプラグ開口６７，６８が形成される。コンタクトプラグ開口６８は平面視において上部電極７２の内方の領域に収まっている。そのため、第９層間絶縁膜１９のエッチングは、上部電極７２で停止する。また、ヒューズ用プラグ開口８０およびコンタクトプラグ開口６７の領域における第９層間絶縁膜１９のエッチングは、キャパシタ容量膜７０で停止する。第９層間絶縁膜１９のエッチングの後、さらに、コンタクトプラグ開口６７の底面部に残るキャパシタ容量膜７０が除去され、下部電極７１を構成する第４メタル配線３４の一部の表面が露出させられる。このエッチングは、第４メタル配線３４で停止する。その後、レジスト８３が除去される。
【００５３】
キャパシタ容量膜７０のエッチングは、ヒューズ用プラグ開口８０においても進行する。また、ヒューズ用プラグ開口８０の直下には第４メタル配線３４が設けられていないので、ヒューズ用プラグ開口８０内のエッチングは、キャパシタ容量膜７０を突き抜けて、第８層間絶縁膜１８の表層部にまで至る。このようなエッチング条件としなければ、コンタクトプラグ開口６７の底面において第４メタル配線３４を確実に露出させることはできない。
【００５４】
次に、図７Ｅに示すように、バリアメタル層４３および電極膜８４が形成される。バリアメタル層４３は、第９層間絶縁膜１９の表面（上面）、プラグ開口８０，６７，６８の内側壁、ならびにこれらのプラグ開口の底面において露出する第８層間絶縁膜１８、上部電極７２、および下部電極７１の表面を覆うように形成される。このバリアメタル層４３の形成後に、電極膜８４が形成される。電極膜８４は、ヒューズ膜４を構成する金属膜４４およびプラグ９を構成すべき金属材料からなり、プラグ開口８０，６７，６８を埋め尽くすように全面に堆積される。バリアメタル層４３は、たとえば、下側から順にＴａ膜、ＴａＮ膜、Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜を積層して構成された積層膜からなり、それらの構成膜をスパッタ法によって順に堆積して形成されてもよい。電極膜８４は、たとえばＷ（タングステン）からなり、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。
【００５５】
次に、図７Ｆに示すように、たとえばＣＭＰ法によって、表面が平坦化され、プラグ開口６６，６７，６８外の電極膜８４が除去される。こうして、ヒューズ用プラグ開口８０内にはヒューズ用プラグを兼ねる金属膜４４が配置され、コンタクトプラグ開口６７，６８にはコンタクトプラグ９１，９２が配置される。
その後は、図６に示すように、最上層配線５が所定のパターンに形成され、この最上層配線５を覆うパッシベーション膜３が形成される。そして、パッシベーション膜３に対する選択的エッチングによって、パッド用の開口４６、シールリング６上の環状の開口４８、およびヒューズ加工用窓としての凹部４９が形成される。こうして、図６に示す構造の半導体装置が得られる。
【００５６】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。たとえば、図４に二点鎖線で示すように、ヒューズ膜４は、ヒューズ用プラグ７６，７７から分離された第２金属膜４２を有していてもよい。この第２金属膜４２は、ヒューズ用プラグ７６，７７と同一層（プラグ形成層１０）に同一材料で形成されることが好ましい。また、図４の構成において、ヒューズ用プラグ７６，７７をヒューズ膜４の長手方向（図４の左右方向）に延ばし、最上層配線５の縁部よりも凹部４９（切断加工窓）寄りにはみ出すように形成してもよい。
【００５７】
さらに、多層配線構造２の配線層数は、前述の実施形態に示したものに限らず、任意の配線層数に変更できる。
さらに、前述の実施形態では、シールリング６が四角筒状に形成された例を示したが、銅シールリングの形状は、四角形以外の多角形を底面とする筒状であってもよく、円柱状、楕円柱状等の他の筒形状であってもよい。
【００５８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 半導体基板
２ 多層配線構造
３ パッシベーション膜
４ ヒューズ膜
５，５１〜５４，５６〜５７ 最上層配線
６ シールリング
７ キャパシタ
８ ヒューズ用プラグ開口
９ プラグ
１０ プラグ形成層
１１〜１９ 層間絶縁膜
２１〜２７ エッチングストップ層
３０ プラグ
３１〜３４ メタル配線
３６ バリアメタル層３６
３７ 環状金属プラグ
３８ ポリシリコン配線層
３９ バリアメタル層
４１ 第１金属膜
４２ 第２金属膜
４３ バリアメタル層
４４ 金属膜
４６ 開口
４７ パッド
４８ 環状の開口
４９ 凹部
６１〜６４ 環状ビア
６６ ヒューズ用プラグ開口
６７ コンタクトプラグ開口
６８ コンタクトプラグ開口
７０ キャパシタ容量膜
７１ 下部電極
７２ 上部電極
７６，７７ ヒューズ用プラグ
７８，７９ ヒューズ用プラグ開口
８０ ヒューズ用プラグ開口
８０ プラグ開口
８１ 電極膜
８４ 電極膜
９１，９２ コンタクトプラグ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多層配線構造内にヒューズが形成された半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリ等の半導体装置は、金属配線層にヒューズを備える場合がある。ヒューズは、レーザ光の照射や閾値以上の電流の通電によって切断できるように構成されている。ヒューズの切断／非切断を選択することによって、半導体装置に組み込まれた電子回路の特性を調整（トリミング）したり、半導体装置内の不良箇所を切り離したりすることができる。ヒューズは、金属配線層に設けられ、金属配線と同じ材料で構成されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９７２８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１７６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配線の材料には、Ａｌ（アルミニウム）が広く用いられてきたが、最近では、とくに大電力を消費するパワー半導体装置において、配線抵抗の低減が望まれている。そこで、配線材料としてＡｌよりも導電性の高いＣｕ（銅）を用いた半導体装置の構造が提案されている。この場合、一般的な先行技術に倣ってヒューズを形成するとすれば、銅配線層に銅からなるヒューズが形成されることになる。
【０００５】
しかし、レーザ光等でヒューズを切断すると、ヒューズを構成する銅の砕片が配線構造内に飛び散る。銅は、層間絶縁膜の典型的な材料である酸化シリコン中に容易に拡散するから、半導体基板に形成された素子領域に達し、素子動作に悪影響を与えるおそれがある。また、ヒューズが銅で構成されている場合、ヒューズは、切断によって露出した表面から容易に腐食する。この腐食は、ヒューズに接続された電流経路を通って、半導体基板の近傍にまで至るおそれがある。
【０００６】
そこで、この発明は、銅を主成分とする配線層を有し、かつヒューズの切断によって特性の悪化を招くことのない半導体装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の半導体装置は、銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層と、前記下配線層よりも上層に形成された上配線層と、前記下配線層と前記上配線層との間を接続するためのプラグが形成されるプラグ形成層に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ膜とを含む、半導体装置である（請求項１）。
【０００８】
この半導体装置は、銅を主成分とする下層配線と、上層配線とが、プラグ形成層に形成されたプラグによって互いに接続された多層配線構造を有している。ヒューズ膜は、プラグ形成層に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属を主成分とする導電性材料で構成されている。したがって、ヒューズ膜の切断の際に、銅の砕片が飛び散らないので、半導体装置の故障や動作特性悪化を招くことがない。また、ヒューズ膜が銅以外の金属材料で形成されているから、切断面からの腐食が生じ難い。したがって、ヒューズ膜から始まる腐食に起因する半導体装置の故障または動作特性悪化を抑制または防止できる。このように、銅を主成分とする配線を有し、かつヒューズの切断によって特性悪化を招くことのない半導体装置を提供できる。
【０００９】
前記上層配線は、銅以外の金属を主成分とする導電性材料からなっていることが好ましい。
請求項２記載の発明は、前記ヒューズ膜と前記上配線層とを接続するように前記プラグ形成層に形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ用プラグをさらに含む、請求項１記載の半導体装置である。
【００１０】
この構成によれば、ヒューズ膜は、ヒューズ用プラグを介して上配線層に電気的に接続される。したがって、ヒューズ膜を、上配線層を介して半導体装置内の内部回路に接続することができる。ヒューズ用プラグは銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料からなっているので、ヒューズ膜の切断によってヒューズ用プラグが露出したとしても、このヒューズ用プラグから腐食が始まることはない。これにより、ヒューズに起因する故障または特性悪化が生じ難い構造とすることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、下部電極層、絶縁層および上部電極層を積層したキャパシタをさらに含み、前記上部電極層が上記下配線層よりも上層の金属層からなり、上記ヒューズ膜が、当該上部電極層と同一層に当該上部電極層と同一材料で形成された第１金属層を含む、請求項１または２記載の半導体装置である。
この構成によれば、キャパシタの上部電極層と同一層に同一材料で形成された第１金属層を用いてヒューズ膜を形成できる。つまり、キャパシタの上部電極層と同一工程でヒューズ膜を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記ヒューズ膜が、前記ヒューズ用プラグと同一層に当該ヒューズ用プラグと同一材料で形成された第２金属層を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置である。
この構成によれば、ヒューズ用プラグと同一層に同一材料で形成された第２金属層を用いてヒューズ膜を形成できる。つまり、ヒューズ用プラグと同一工程でヒューズ膜を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記ヒューズ用プラグと前記第２金属層とが一体化している、請求項４記載の半導体装置である。この構成によれば、ヒューズ用プラグと第２金属層（ヒューズ膜）とが一体化しているので、それらを個別に形成する必要がない。したがって、半導体装置の製造が一層容易になる。
むろん、ヒューズ用プラグと第２金属層とが分離されていてもよい。すなわち、ヒューズ膜の第１領域および第２領域に一対のヒューズ用プラグが接し、ヒューズ膜の第３領域に第２金属層が形成されていてもよい。この場合、第１、第２および第３領域は、互いに分離された領域であり、第１および第２領域の間に第３領域が位置している。
【００１４】
請求項６記載の発明は、平面視において前記ヒューズ膜を取り囲むように筒状に形成されたシールリング（たとえば銅を主成分とする金属材料からなるもの）をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置である。
この構成によれば、筒状のシールリングによってヒューズ膜が取り囲まれるので、ヒューズの切断時にヒューズを起点とするクラックが生じても、このクラックの広がりをシールリング内に押さえ込むことができる。これにより、多層配線構造を保護できるので、半導体装置の故障または特性劣化を抑制または防止できる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層を形成する工程と、前記下配線層上にプラグ形成層を形成する工程と、前記プラグ形成層に銅以外の金属を主成分とする導電性材料からなるヒューズ膜を形成する工程と、前記プラグ形成層に、層間接続用プラグおよびヒューズ用プラグのための開口を形成する工程と、前記開口に銅以外の金属を主成分とする導電性材料を埋め込んで前記層間接続用プラグおよび前記ヒューズ用プラグを形成し、前記ヒューズ用プラグを前記ヒューズ膜に結合させる工程と、前記ヒューズ用プラグおよび前記層間接続用プラグに接続する上配線層を前記プラグ形成層よりも上層に形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法である。
【００１６】
この方法により、請求項２に記載した構造の半導体装置を製造できる。そして、層間接続用プラグとヒューズ用プラグとを同じ工程で形成できるので、少ない工程数で、ヒューズ膜に起因する故障または特性劣化を抑制または防止できる構造の半導体装置を作製できる。
請求項８記載の発明は、前記ヒューズ膜を形成する工程が、前記下配線層よりも上層に、下部電極膜、絶縁膜および上部電極膜を有するキャパシタ構造を形成するとともに、前記上部電極膜と同一層に当該上部電極膜と同一金属材料からなる第１金属層を形成する工程を含む、請求項７記載の半導体装置の製造方法である。
【００１７】
この方法により、請求項３に記載した構造の半導体装置を製造できる。そして、キャパシタの上部電極膜を形成する工程で、同時にヒューズ膜を構成する第１金属膜を形成できる。これにより、少ない工程数で半導体装置を製造できる。
請求項９記載の発明は、前記プラグのための開口を形成する工程において、前記ヒューズ膜を形成するためのヒューズ膜用開口を同時に形成し、前記プラグを埋め込む工程において、前記ヒューズ膜の少なくとも一部を構成するように前記プラグと同一材料の金属を前記ヒューズ膜用開口に埋め込んで第２金属層（前記ヒューズ膜の一部）を形成する、請求項７または８記載の半導体装置の製造方法である。
【００１８】
この方法により、請求項４に記載した構造の半導体装置を製造できる。そして、プラグ形成工程で同時にヒューズ膜を構成する第２金属層を形成できる。これにより、少ない工程数で半導体装置を製造できる。
この方法が請求項８の特徴と組み合わせられる場合には、ヒューズ膜用開口は、平面視において第１金属層の形成領域内に収まる領域に形成されることが好ましい。これにより、ヒューズ膜用開口を形成するためのエッチングを第１金属層で停止させることができるので、ヒューズ膜を構成する第２金属層の膜厚を正確に制御できる。第１金属層を設けない場合には、下層配線層に確実に達するようにプラグ用の開口のためのエッチング条件を定めると、ヒューズ膜用開口はヒューズ膜に必要な膜厚よりも深くなる。そのため、ヒューズ膜は必要以上の膜厚を有することになる。したがって、たとえば、レーザ加工によってヒューズ膜を切断（溶断）するとすれば、必要なレーザ光出力が大きくなる。そこで、第１金属層を予め形成しておき、この第１金属層によってヒューズ膜用開口を形成すれば、第２金属層の膜厚を必要十分な厚さに制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の部分断面図である。
【図２】図２は、図１に示された構成の部分平面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、前記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、図３Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、図３Ｅの次の工程を示す断面図である。
【図４】図４は、この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、前記第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの次の工程を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図６】図６は、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、前記第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、図７Ｃの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、図７Ｄの次の工程を示す断面図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、図７Ｅの次の工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の部分断面図であり、図２は、図１に示された構成の部分平面図である。この半導体装置は、半導体基板１と、半導体基板１の表面上に形成された多層配線構造２と、多層配線構造２を覆うパッシベーション膜（表面保護膜）３とを有している。半導体基板１は、シリコン基板であってもよく、その表層部には、図示は省略するが、トランジスタ等の能動素子に代表される半導体素子が形成されている。多層配線構造２は、第１〜第９層間絶縁膜１１〜１９、第１〜第７エッチングストップ層２１〜２７、第１〜第４メタル配線３１〜３４、ヒューズ膜４、最上層配線５等を含む。パッシベーション膜３は、たとえば窒化膜（窒化シリコン膜）からなっていてもよく、最上層配線５の表面を覆っている。
【００２１】
多層配線構造２は、この実施形態では、平面視においてヒューズ膜４を取り囲む筒状（たとえば四角筒状）に形成されたシールリング６を含む。また、この実施形態では、多層配線構造２にキャパシタ７が作り込まれている。
多層配線構造２においては、第１層間絶縁膜１１、第１エッチングストップ層２１、第２層間絶縁膜１２、第２エッチングストップ層２２、第３層間絶縁膜１３、第３エッチングストップ層２３、第４層間絶縁膜１４、第４エッチングストップ層２４、第５層間絶縁膜１５、第５エッチングストップ層２５、第６層間絶縁膜１６、第６エッチングストップ層２６、第７層間絶縁膜１７、第７エッチングストップ層２７、第８層間絶縁膜１８、キャパシタ容量膜７０、および第９層間絶縁膜１９が、半導体基板１の表面からこの順に積層されている。層間絶縁膜１１〜１９は、たとえば、ＳｉＯ２からなる。また、エッチングストップ層２１，２３，２５，２７は、たとえば、ＳｉＣＮからなる。エッチングストップ層２２，２４，２６は、たとえば、ＳｉＣとＳｉＣＮとの積層膜からなる。キャパシタ容量膜７０は、たとえば、ＳｉＮまたはＳｉＣＮからなる。
【００２２】
第１メタル配線３１は第２層間絶縁膜１２と同じ配線層（第１メタル配線層）に形成されており、第２メタル配線３２は第４層間絶縁膜１４と同じ配線層（第２メタル配線層）に形成されており、第３メタル配線３３は第６層間絶縁膜１６と同じ配線層（第３メタル配線層）に形成されており、第４メタル配線３４は第８層間絶縁膜１８と同じ配線層（第４メタル配線層）に形成されている。第１〜第４メタル配線３１〜３４は、銅を主成分とする導電性材料からなる配線（銅配線）である。
【００２３】
これらの第１〜第４メタル配線３１〜３４は、第２、第４、第６および第８層間絶縁膜１２，１４，１６，１８にそれぞれ形成された配線溝に埋め込まれている。より具体的には、第１メタル配線３１は、ダマシンプロセスによって第２層間絶縁膜１２に形成された配線溝に埋め込まれている。この第１メタル配線３１は、第１層間絶縁膜１１に埋め込まれたプラグ３０を介して、半導体基板１の表面に形成された素子（トランジスタ素子等の機能素子）に電気的に接続されている。プラグ３０は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。このプラグ３０と第１層間絶縁膜１１との間には、バリアメタル層３９（たとえばＴａからなる）が介在されている。また、第２〜第４メタル配線３２〜３４は、デュアルダマシンプロセスによって、第４、第６および第８層間絶縁膜１４，１６，１８にそれぞれ形成された配線溝に埋め込まれ、かつ、第３、第５および第７層間絶縁膜１３，１５，１７にそれぞれ形成されたビア（孔）に埋め込まれている。これにより、第２〜第４メタル配線３２〜３４は、各直下のメタル配線３１，３２，３３に電気的に接続されている。配線溝およびビアの内壁面には、銅の拡散を防ぐためのバリアメタル層３６が形成されている。このバリアメタル層３６およびエッチングストップ層２２，２４，２６に囲まれた領域に、銅を主成分とする第１〜第４メタル配線３１〜３４が配置されている。エッチングストップ層２１，２３，２５，２７は、配線溝を形成するために層間絶縁膜１２，１４，１６，１８に対して行うエッチングを停止させるための層である。また、エッチングストップ層２２，２４，２６は、ビアを形成するために層間絶縁膜１３，１５，１７に対して行うエッチングを停止させるための層である。
【００２４】
ヒューズ膜４は、この実施形態では、平面視において２本平行に配置されており、それぞれ直線状（帯状）に形成されている。これらのヒューズ膜４は、最上層配線５１，５２（５）の間、および最上層配線５３，５４（５）の間をそれぞれ電気的に接続している。具体的には、各ヒューズ膜４の一端に最上層配線５１，５３が接続されており、各ヒューズ膜４の他端に最上層配線５２，５４が接続されている。ヒューズ膜４は、最上層配線５（上配線層）をその下の第４メタル配線３４（下配線層）に接続するためのプラグ９が形成されるプラグ形成層１０に形成されている。プラグ形成層１０は、第９層間絶縁膜１９が形成されている層である。
【００２５】
一つのヒューズ膜４に接続された最上層配線５１，５２は、一方または両方が、当該半導体装置の内部回路に接続されている。同様に、もう一つのヒューズ膜４に接続された最上層配線５３，５４は、一方または両方が当該半導体装置の内部回路に接続されている。ヒューズ膜４を切断しなければ、当該ヒューズ膜４に接続された一対の最上層配線間が電気的に接続された状態となり、ヒューズ膜４を切断すれば、当該一対の最上層配線間の電気的接続が遮断される。こうして、半導体装置に組み込まれた電子回路の特性を調整したり、半導体装置内の不良箇所を切り離したりすることができる。
【００２６】
ヒューズ膜４は、キャパシタ容量膜７０上に形成された第１金属膜４１（第１金属層）、および第１金属膜４１上に形成された第２金属膜４２（第２金属層）を含む。第１金属膜４１と第２金属膜４２との間には、第２金属膜４２の金属材料の拡散を防ぐためのバリアメタル層４３が形成されており、ヒューズ膜４の一部を構成している。より具体的には、第１金属膜４１の上方には、ヒューズ膜４の形状に対応した溝が第９層間絶縁膜１９に形成されている。この溝の側壁（第９層間絶縁膜１９の側壁）および底面（第１金属膜４１の表面）がバリアメタル層４３によって覆われている。このバリアメタル層４３によって囲まれた溝内に第２金属膜４２が配置されている。第２金属膜４２は、ヒューズ膜４を最上層配線５（５１〜５４）に接続するためのヒューズ用プラグを兼ねている。すなわち、第２金属膜４２は、ヒューズ用プラグと一体化している。
【００２７】
平面視において、第１金属膜４１は、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３よりも広い領域（この実施形態では、ヒューズ膜４の形状に対応した長尺な矩形状の領域）に形成されており、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３は、第１金属膜４１の形成領域内に収まっていて、当該第１金属膜４１の形成領域からのはみ出し部分を有していない。すなわち、平面視において、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３は、第１金属膜４１の縁から内方に後退した位置にそれらの縁を有している。この実施形態では、第２金属膜４２およびバリアメタル層４３の縁と第１金属膜４１の縁とは、全周に渡ってほぼ均等な間隔で離れている。
【００２８】
第１金属膜４１は、銅以外の金属を主成分とする導電性材料、たとえば、ＴｉＮからなる。また、第２金属膜４２は、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料、たとえばＷ（タングステン）からなる。さらに、バリアメタル層４３は、たとえば、第１金属膜４１側から順に、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、およびＴｉＮを積層した積層膜からなる。
最上層配線５は、たとえば、本体部５ａと、本体部５ａの下側に積層されたバリア層５ｂと、本体部５ａの上側に積層された表面金属膜５ｃとを含む。本体部５ａは、銅以外の金属（たとえばアルミニウム）を主成分とする導電性材料、たとえばＡｌＣｕからなり、バリア層５ｂはたとえば下側から順に積層したＴｉおよびＴｉＮの積層膜からなり、表面金属膜５ｃはたとえばＴｉＮからなる。
【００２９】
シールリング６は、図２に示すとおり、平面視においてヒューズ膜４を取り囲む筒状（個の実施形態では四角筒状）に形成されており、第１〜第４メタル配線３１〜３４をそれぞれ環状（この実施形態では四角環状）に形成することによって構成されている。シールリング６を構成する環状の第１〜第４メタル配線３１〜３４の下部には、それらに対応する環状に形成された環状ビア６１〜６４が形成されている。第２〜第４メタル配線３２〜３４は、それらの直下の環状ビア６２〜６４を埋め込むように形成されている。また、第１メタル配線層３２の直下の環状ビア６１には、環状金属プラグ３７が埋め込まれている。この環状金属プラグ３７は、この実施形態では、半導体基板１上に形成されたポリシリコン配線層３８に接続されている。ポリシリコン配線層３８は、たとえば、半導体基板１上に形成されたトランジスタのゲート電極を構成するポリシリコン電極と同一層に形成されていてもよい。環状金属プラグ３７は、たとえば、Ｗ（タングステン）からなる。この環状金属プラグ３７と第１層間絶縁膜１１との間には、バリアメタル層３９（たとえばＴａからなる）が介在されている。
【００３０】
キャパシタ７は、下部電極７１（下部電極層）と、キャパシタ容量膜７０と、上部電極７２（上部電極層）とを含む。下部電極７１および上部電極７２がキャパシタ容量膜７０を挟んで対向することにより、キャパシタ構造が形成されている。下部電極７１は、第４メタル配線３４の一部で構成されている。キャパシタ容量膜７０は、第４メタル配線３４上および第８層間絶縁膜１８上に形成されている。上部電極７２は、ヒューズ膜４の第１金属膜４１と同一層の金属膜からなる。下部電極７１は、プラグ９１（９）を介して最上層配線層５６（５）に接続されており、上部電極７２は、プラグ９２（９）を介して最上層配線層５７（５）に接続されている。キャパシタ容量膜７０は、上部電極７２および第１金属膜４１をマスクとしてエッチングされるので、上部電極７２および第１金属膜４１の直下の部分の膜厚が、その他の部分の膜厚よりも大きくなっている。下部電極７１は、上部電極７２よりも大きく、平面視において、上部電極７２からはみ出したはみ出し部を有している。このはみ出し部において、プラグ９１がキャパシタ容量膜７０を貫通して下部電極７１に接続されている。
【００３１】
パッシベーション膜３には、最上層配線５の表面に対する電気的接続（たとえばワイヤボンディングによる接続）のための開口４６が形成されている。最上層配線５において開口４６から露出した部分は、外部との電気的接続のためのパッド４７である。さらに、パッシベーション膜３には、シールリング６の直上の位置に、環状の開口４８が形成されている。この環状の開口４８は、平面視において、シールリング６の内方側の領域と、その外方側の領域とにパッシベーション膜３を分離している。さらに、ヒューズ膜４の中間部の直上を含む領域（この実施形態では２本のヒューズ膜４の各中間領域に跨がる矩形領域）には、パッシベーション膜３を薄膜化して形成された凹部４９が形成されている。この凹部４９は、開口４６，４８のためのエッチング工程において同時に形成されてもよい。凹部４９は、たとえば、ヒューズ膜４をレーザ加工で切断（溶断）するときの切断加工窓として利用される。ヒューズ膜４をレーザ加工等で切断するときに凹部４９においてパッシベーション膜３にクラックが生じても、このクラックは環状の開口４８で停止し、その外方のパッシベーション膜３には波及しない。
【００３２】
このように、この実施形態の半導体装置においては、ヒューズ膜４は、プラグ形成層１０に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属を主成分とする導電性材料で構成されている。したがって、ヒューズ膜４の切断の際に、銅の砕片が飛び散らないので、半導体装置の故障や動作特性悪化を招くことがない。また、ヒューズ膜４が銅以外の金属材料で形成されているから、切断面からの腐食が生じ難い。したがって、ヒューズ膜４から始まる腐食に起因する半導体装置の故障または動作特性悪化を抑制または防止できる。このように、銅を主成分とする配線を有し、かつヒューズの切断によって特性悪化を招くことのない半導体装置を提供できる。
【００３３】
また、この実施形態では、キャパシタ７の上部電極７２と同一層に同一材料で形成された第１金属膜４１がヒューズ膜４の一部を構成している。そのため、後述のとおり、上部電極７２と同一工程でヒューズ膜４を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜４を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。
さらにまた、この実施形態では、ヒューズ膜４は、プラグ９と同一層に、当該プラグ９と同一材料で形成された第２金属膜４２を含む。そのため、後述のとおり、プラグ９と同一工程でヒューズ膜４を形成できる。したがって、少ない工程数でヒューズ膜を形成できるから、製造コストの増加を抑えることができる。しかも、この実施形態では、第２金属膜４２は、ヒューズ用プラグを兼用しているので、ヒューズ用プラグを別に形成する必要がない。したがって、半導体装置の製造が一層容易になる。
【００３４】
また、平面視においてヒューズ膜４を取り囲むように筒状に形成されたシールリング６が設けられている。そのため、ヒューズ膜４の切断時に、ヒューズ膜４を起点とするクラックが生じても、このクラックの広がりをシールリング６内に押さえ込むことができる。これにより、多層配線構造２を保護できるので、半導体装置の故障または特性劣化を抑制または防止できる。
【００３５】
図３Ａ〜３Ｆは、前記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図であり、キャパシタ容量膜７０の形成以後の工程が示されている。
図３Ａに示すように、第８層間絶縁膜１８に第４メタル配線１４を埋め込んで平坦化（たとえばＣＭＰ（化学的機械的研磨）により平坦化）した後、この平坦化された表面に、キャパシタ容量膜７０が形成される。キャパシタ容量膜７０は、たとえば、ＳｉＮまたはＳｉＣＮのようなＣｕ（銅）の拡散を防止できる絶縁性材料からなる。このキャパシタ容量膜７０は、たとえば、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法によって、第８層間絶縁膜１８および第４メタル配線１４の表面を覆うように形成される。その後、キャパシタ容量膜７０上に、上部電極７２および第１金属膜４１を構成する電極膜８１が積層される。電極膜８１は、たとえばＴｉＮからなり、スパッタ法によって形成される。
【００３６】
次に、図３Ｂに示すように、上部電極７２および第１金属膜４１に対応するパターンのレジスト８２が形成され、このレジスト８２をマスクとして電極膜８１がエッチングされる。このエッチングは、レジスト８２から露出している領域の電極膜８１が完全に除去されるまで行われる。そのため、レジスト８２から露出している領域においては、上部電極７２および第１金属膜４１で覆われていないキャパシタ容量膜７０が少し（膜厚途中まで）エッチングされることになる。こうして、上部電極７２および第１金属膜４１が形成され、キャパシタ容量膜７０は、上部電極７２および第１金属膜４１の直下において比較的厚く、それら以外の領域において比較的薄くなる。この後、レジスト８２が除去される。
【００３７】
次に、図３Ｃに示すように、第９層間絶縁膜１９が形成される。第９層間絶縁膜１９は、たとえば、ＳｉＯ２からなり、プラズマＣＶＤ法によって形成されてもよい。
次に、図３Ｄに示すように、ヒューズ用プラグ開口６６およびコンタクトプラグ開口６７，６８に対応する開口を有するパターンのレジスト８３が形成される。このレジスト８３をマスクとするエッチングによって、第９層間絶縁膜１９がエッチングされ、これにより、第９層間絶縁膜１９を貫通するヒューズ用プラグ開口６６およびコンタクトプラグ開口６７，６８が形成される。ヒューズ用プラグ開口６６は平面視において第１金属膜４１の内方の領域に収まっており、コンタクトプラグ開口６８は平面視において上部電極７２の内方の領域に収まっている。そのため、第９層間絶縁膜１９のエッチングは、第１金属膜４１および上部電極７２で停止する。また、コンタクトプラグ開口６７の領域における第９層間絶縁膜１９のエッチングは、キャパシタ容量膜７０で停止する。すなわち、第１金属膜４１、上部電極７２およびキャパシタ容量膜７０は、エッチング停止層として機能する。第９層間絶縁膜１９のエッチングの後、さらに、コンタクトプラグ開口６７の底面部に残るキャパシタ容量膜７０が除去され、下部電極７１を構成する第４メタル配線３４の一部の表面が露出させられる。キャパシタ容量膜７０のエッチングは、第４メタル配線３４で停止する。その後、レジスト８３が除去される。
【００３８】
次に、図３Ｅに示すように、バリアメタル層４３および電極膜８４が形成される。バリアメタル層４３は、第９層間絶縁膜１９の表面（上面）、プラグ開口６６，６７，６８の内側壁、ならびにこれらのプラグ開口の底面において露出する上部電極７２、第１金属膜４１および下部電極７１の表面を覆うように形成される。このバリアメタル層４３の形成後に、電極膜８４が形成される。電極膜８４は、ヒューズ膜４の第２金属膜４２およびプラグ９を構成すべき金属材料からなり、プラグ開口６６，６７，６８を埋め尽くすように全面に堆積される。バリアメタル層４３は、たとえば、下側から順にＴａ膜、ＴａＮ膜、Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜を積層して構成された積層膜からなり、それらの構成膜をスパッタ法によって順に堆積して形成されてもよい。電極膜８４は、たとえばＷ（タングステン）からなり、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。
【００３９】
次に、図３Ｆに示すように、たとえばＣＭＰ法によって、表面が平坦化され、プラグ開口６６，６７，６８外の電極膜８４が除去される。こうして、ヒューズ用プラグ開口６６内にはヒューズ用プラグを兼ねる第２金属膜４２が配置され、コンタクトプラグ開口６７，６８にはコンタクトプラグ９１，９２（層間接続用プラグ）が配置される。
その後は、図１に示すように、最上層配線５が所定のパターンに形成され、この最上層配線５を覆うパッシベーション膜３が形成される。そして、パッシベーション膜３に対する選択的エッチングによって、パッド用の開口４６、シールリング６上の環状の開口４８、およびヒューズ切断のための加工用窓としての凹部４９が形成される。こうして、図１に示す構造の半導体装置が得られる。
【００４０】
この方法によれば、キャパシタ７の上部電極７２とヒューズ膜４の第１金属膜４１とが同一工程で形成され、さらにコンタクトプラグ９１，９２（層間接続用プラグ）とヒューズ膜４の第２金属膜４２とが同一工程で形成される。これにより、少ない工程数で、ヒューズ膜４に起因する故障または特性劣化を抑制または防止できる構造の半導体装置を作製できる。
【００４１】
また、ヒューズ用プラグ開口６６は、平面視において第１金属膜４１の形成領域内に収まる領域に形成されるので、ヒューズ用プラグ開口６６を形成するためのエッチングを第１金属膜４１で停止させることができる。そのため、ヒューズ膜４を構成する第２金属膜４２の膜厚を正確に制御できる。第１金属膜４１を設けない場合には、第４メタル配線３４に確実に達するようにコンタクトプラグ開口６７のためのエッチング条件（オーバーエッチング量）を定めると、ヒューズ用プラグ開口６６はヒューズ膜４に必要な膜厚よりも深くなる。そのため、ヒューズ膜４は必要以上の膜厚を有することになる。したがって、たとえば、レーザ加工によってヒューズ膜を切断（溶断）するとすれば、必要なレーザ光出力が大きくなる。一方、この実施形態では、第１金属膜４１を予め形成しておき、この第１金属膜４１をエッチングマスクとして利用してヒューズ用プラグ開口６６が形成されるので、第２金属膜４１の膜厚を必要十分な厚さに制御できる。したがって、低出力で短時間のレーザ出力によって、ヒューズ膜４を切断（溶断）できる。
【００４２】
より具体的に説明すると、たとえば、プラグ形成層１０の層間絶縁膜１９の厚さが７００ｎｍ、前記オーバーエッチング量が１００ｎｍであるとすると、第１金属膜４１を設けない場合の第２金属膜４２の膜厚は８００ｎｍ（＝７００ｎｍ＋１００ｎｍ）となる。一方、第１金属膜４１の厚さが４０ｎｍ、その直下のキャパシタ容量膜７０の厚さが８０ｎｍの場合には、第２金属膜４２の厚さは５８０ｎｍ（＝７００ｎｍ−（８０ｎｍ＋４０ｎｍ））となる。したがって、第１金属膜４１を設けることによって、たとえばＷ（タングステン）等からなる第２金属膜４２の厚さを、２２０ｎｍ薄くできる。これにより、レーザ加工によるヒューズ膜４の切断が容易になる。
【００４３】
図４は、この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。この図４において、前述の図２に示された各部の対応部分には、図２の場合と同一の参照符号を付して、説明の重複を省く。
この実施形態の半導体装置では、ヒューズ膜４は、第１金属膜４１で構成されている。この第１金属膜４１の両端部に接するように、一対のヒューズ用プラグ７６，７７がそれぞれ形成されている。これらのヒューズ用プラグ７６，７７に接するように最上層配線５１，５３；５２，５４が形成されている。ヒューズ用プラグ７６，７７は、第９層間絶縁膜１９に形成されたヒューズ用プラグ開口７８，７９にそれぞれ埋め込まれている。ヒューズ用プラグ開口７８，７９の底面（第１金属膜４１の表面）および側壁（第９層間絶縁膜１９の側面）は、バリアメタル層４３で覆われている。このバリアメタル層４３に接するようにヒューズ用プラグ７６，７７がヒューズ用プラグ開口７８，７９にそれぞれ埋め込まれている。ヒューズ用プラグ７６，７７は、たとえばＷ（タングステン）からなる。また、バリアメタル層４３は、たとえば、下から順にＴａ層、ＴａＮ層、Ｔｉ層およびＴｉＮ層を積層した積層膜からなっている。
【００４４】
パッシベーション膜３に形成された凹部４９（ヒューズ切断加工用の窓）の直下に位置するヒューズ膜４は、第１金属膜４１だけで構成されている。これにより、第１の実施形態の場合よりもヒューズ膜４の切断が容易になる。具体的には、レーザ加工によってヒューズ膜４を切断（溶断）する際に、低出力、短時間のレーザ出力でヒューズ膜４を切断できる。
【００４５】
図５Ａ〜５Ｃは、この第２の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図であり、コンタクトプラグ用開口形成以後の工程が示されている。
まず、前述の第１の実施形態の半導体装置の場合と同様に、図３Ａ〜図３Ｃを参照して前述した工程が実行される。
その後、図５Ａに示すように、ヒューズ用プラグ開口７８，７９およびコンタクトプラグ開口６７，６８に対応する開口を有するパターンのレジスト８６が形成される。このレジスト８６をマスクとするエッチングによって、第９層間絶縁膜１９がエッチングされ、これにより、第９層間絶縁膜１９を貫通するヒューズ用プラグ開口７８，７９およびコンタクトプラグ開口６７，６８が形成される。ヒューズ用プラグ開口７８，７９は平面視において第１金属膜４１の内方の領域に収まっており、コンタクトプラグ開口６８は平面視において上部電極７２の内方の領域に収まっている。そのため、第９層間絶縁膜１９のエッチングは、第１金属膜４１および上部電極７２で停止する。また、コンタクトプラグ開口６７の領域における第９層間絶縁膜１９のエッチングは、キャパシタ容量膜７０で停止する。すなわち、第１金属膜４１、上部電極７２およびキャパシタ容量膜７０は、エッチング停止層として機能する。第９層間絶縁膜１９のエッチングの後、さらに、コンタクトプラグ開口６７の底面部に残るキャパシタ容量膜７０が除去され、下部電極７１を構成する第４メタル配線３４の一部の表面が露出させられる。その後、レジスト８６が除去される。
【００４６】
次に、図５Ｂに示すように、バリアメタル層４３および電極膜８４が形成される。バリアメタル層４３は、第９層間絶縁膜１９の表面（上面）、プラグ開口７８，７９，６７，６８の内側壁、ならびにこれらのプラグ開口の底面において露出する上部電極７２、第１金属膜４１および下部電極７１の表面を覆うように形成される。このバリアメタル層４３の形成後に、電極膜８４が形成される。電極膜８４は、ヒューズ用プラグ７６，７７およびプラグ９を構成すべき金属材料からなり、プラグ開口７８，７９，６７，６８を埋め尽くすように全面に堆積される。バリアメタル層４３は、たとえば、下側から順にＴａ膜、ＴａＮ膜、Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜を積層して構成された積層膜からなり、それらの構成膜をスパッタ法によって順に堆積して形成されてもよい。電極膜８４は、たとえばＷ（タングステン）からなり、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。
【００４７】
次に、図５Ｃに示すように、たとえばＣＭＰ法によって、表面が平坦化され、プラグ開口７８，７９，６７，６８外の電極膜８４が除去される。こうして、ヒューズ用プラグ開口７８，７９内にはヒューズ用プラグ７６，７７が配置され、コンタクトプラグ開口６７，６８にはコンタクトプラグ９１，９２が配置される。
その後は、図１に示すように、最上層配線５が所定のパターンに形成され、この最上層配線５を覆うパッシベーション膜３が形成される。そして、パッシベーション膜３に対する選択的エッチングによって、パッド用の開口４６、シールリング６上の環状の開口４８、およびヒューズ切断のための加工用窓としての凹部４９が形成される。こうして、図４に示す構造の半導体装置が得られる。
【００４８】
図６は、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の主要部の構成を説明するための断面図である。この図６において、前述の図２に示された各部の対応部分には、図２の場合と同一の参照符号を付して、説明の重複を省く。
この実施形態の半導体装置では、ヒューズ膜４は、第１の実施形態における第２金属膜４１に相当する金属膜４４で構成されている。この金属膜４４の両端部の上面に接するように最上層配線５１，５３；５２，５４が形成されている。金属膜４４は、第９層間絶縁膜１９に形成されたヒューズ用プラグ開口８０に埋め込まれている。ヒューズ用プラグ開口８０の底面および側壁は、バリアメタル層４３で覆われている。このバリアメタル層４３に接するように金属膜４４がヒューズ用プラグ開口８０に埋め込まれている。金属膜４４は、たとえばＷ（タングステン）からなる。また、バリアメタル層４３は、たとえば、下から順にＴａ層、ＴａＮ層、Ｔｉ層およびＴｉＮ層を積層した積層膜からなっている。
【００４９】
パッシベーション膜３に形成された凹部４９（ヒューズ加工用の窓）の直下に位置するヒューズ膜４は、金属膜４４およびバリアメタル層４３で構成されている。
ヒューズ用プラグ開口８０の底面は、第８層間絶縁膜１８に臨んでいる。これは、ヒューズ用プラグ開口８０を形成するときのオーバーエッチングのために、第８層間絶縁膜１８の表層部がエッチングされるからである。また、ヒューズ用プラグ開口８の側壁は、その底部側から順に第８層間絶縁膜１８、キャパシタ容量膜７０および第９層間絶縁膜１９に臨んでおり、これらの側面を露出させている。このようなヒューズ用プラグ開口８０内に埋め込まれた金属膜４４は、第１の実施形態における第２金属膜４２よりも大きな膜厚を有している。
【００５０】
図７Ａ〜７Ｆは、この第３の実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための断面図であり、キャパシタ容量膜７０の形成以後の工程が示されている。
図７Ａに示すように、第８層間絶縁膜１８に第４メタル配線１４を埋め込んで平坦化（たとえばＣＭＰ（化学的機械的研磨）により平坦化）した後、この平坦化された表面に、キャパシタ容量膜７０が形成される。キャパシタ容量膜７０は、たとえば、ＳｉＮまたはＳｉＣＮのようなＣｕ（銅）の拡散を防止できる絶縁性材料からなる。このキャパシタ容量膜７０は、たとえば、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法によって、第８層間絶縁膜１８および第４メタル配線１４の表面を覆うように形成される。その後、キャパシタ容量膜７０上に、上部電極７２および第１金属膜４１を構成する電極膜８１が積層される。電極膜８１は、たとえばＴｉＮからなり、スパッタ法によって形成される。
【００５１】
次に、図７Ｂに示すように、上部電極７２に対応するパターンのレジスト８２が形成され、このレジスト８２をマスクとして電極膜８１がエッチングされる。このエッチングは、レジスト８２から露出している領域の電極膜８１が完全に除去されるまで行われる。そのため、レジスト８２から露出している領域においては、上部電極７２で覆われていないキャパシタ容量膜７０が少し（膜厚途中まで）エッチングされることになる。こうして、上部電極７２が形成され、キャパシタ容量膜７０は、上部電極７２の直下において比較的厚く、それら以外の領域において比較的薄くなる。この後、レジスト８２が除去される。
【００５２】
次に、図７Ｃに示すように、第９層間絶縁膜１９が形成される。第９層間絶縁膜１９は、たとえば、ＳｉＯ２からなり、プラズマＣＶＤ法によって形成されてもよい。
次に、図７Ｄに示すように、ヒューズ用プラグ開口８０およびコンタクトプラグ開口６７，６８に対応する開口を有するパターンのレジスト８３が形成される。このレジスト８３をマスクとするエッチングによって、第９層間絶縁膜１９がエッチングされ、これにより、第９層間絶縁膜１９を貫通するヒューズ用プラグ開口８０およびコンタクトプラグ開口６７，６８が形成される。コンタクトプラグ開口６８は平面視において上部電極７２の内方の領域に収まっている。そのため、第９層間絶縁膜１９のエッチングは、上部電極７２で停止する。また、ヒューズ用プラグ開口８０およびコンタクトプラグ開口６７の領域における第９層間絶縁膜１９のエッチングは、キャパシタ容量膜７０で停止する。第９層間絶縁膜１９のエッチングの後、さらに、コンタクトプラグ開口６７の底面部に残るキャパシタ容量膜７０が除去され、下部電極７１を構成する第４メタル配線３４の一部の表面が露出させられる。このエッチングは、第４メタル配線３４で停止する。その後、レジスト８３が除去される。
【００５３】
キャパシタ容量膜７０のエッチングは、ヒューズ用プラグ開口８０においても進行する。また、ヒューズ用プラグ開口８０の直下には第４メタル配線３４が設けられていないので、ヒューズ用プラグ開口８０内のエッチングは、キャパシタ容量膜７０を突き抜けて、第８層間絶縁膜１８の表層部にまで至る。このようなエッチング条件としなければ、コンタクトプラグ開口６７の底面において第４メタル配線３４を確実に露出させることはできない。
【００５４】
次に、図７Ｅに示すように、バリアメタル層４３および電極膜８４が形成される。バリアメタル層４３は、第９層間絶縁膜１９の表面（上面）、プラグ開口８０，６７，６８の内側壁、ならびにこれらのプラグ開口の底面において露出する第８層間絶縁膜１８、上部電極７２、および下部電極７１の表面を覆うように形成される。このバリアメタル層４３の形成後に、電極膜８４が形成される。電極膜８４は、ヒューズ膜４を構成する金属膜４４およびプラグ９を構成すべき金属材料からなり、プラグ開口８０，６７，６８を埋め尽くすように全面に堆積される。バリアメタル層４３は、たとえば、下側から順にＴａ膜、ＴａＮ膜、Ｔｉ膜およびＴｉＮ膜を積層して構成された積層膜からなり、それらの構成膜をスパッタ法によって順に堆積して形成されてもよい。電極膜８４は、たとえばＷ（タングステン）からなり、ＣＶＤ法によって形成されてもよい。
【００５５】
次に、図７Ｆに示すように、たとえばＣＭＰ法によって、表面が平坦化され、プラグ開口６６，６７，６８外の電極膜８４が除去される。こうして、ヒューズ用プラグ開口８０内にはヒューズ用プラグを兼ねる金属膜４４が配置され、コンタクトプラグ開口６７，６８にはコンタクトプラグ９１，９２が配置される。
その後は、図６に示すように、最上層配線５が所定のパターンに形成され、この最上層配線５を覆うパッシベーション膜３が形成される。そして、パッシベーション膜３に対する選択的エッチングによって、パッド用の開口４６、シールリング６上の環状の開口４８、およびヒューズ加工用窓としての凹部４９が形成される。こうして、図６に示す構造の半導体装置が得られる。
【００５６】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は、さらに他の形態で実施することができる。たとえば、図４に二点鎖線で示すように、ヒューズ膜４は、ヒューズ用プラグ７６，７７から分離された第２金属膜４２を有していてもよい。この第２金属膜４２は、ヒューズ用プラグ７６，７７と同一層（プラグ形成層１０）に同一材料で形成されることが好ましい。また、図４の構成において、ヒューズ用プラグ７６，７７をヒューズ膜４の長手方向（図４の左右方向）に延ばし、最上層配線５の縁部よりも凹部４９（切断加工窓）寄りにはみ出すように形成してもよい。
【００５７】
さらに、多層配線構造２の配線層数は、前述の実施形態に示したものに限らず、任意の配線層数に変更できる。
さらに、前述の実施形態では、シールリング６が四角筒状に形成された例を示したが、銅シールリングの形状は、四角形以外の多角形を底面とする筒状であってもよく、円柱状、楕円柱状等の他の筒形状であってもよい。
【００５８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 半導体基板
２ 多層配線構造
３ パッシベーション膜
４ ヒューズ膜
５，５１〜５４，５６〜５７ 最上層配線
６ シールリング
７ キャパシタ
８ ヒューズ用プラグ開口
９ プラグ
１０ プラグ形成層
１１〜１９ 層間絶縁膜
２１〜２７ エッチングストップ層
３０ プラグ
３１〜３４ メタル配線
３６ バリアメタル層３６
３７ 環状金属プラグ
３８ ポリシリコン配線層
３９ バリアメタル層
４１ 第１金属膜
４２ 第２金属膜
４３ バリアメタル層
４４ 金属膜
４６ 開口
４７ パッド
４８ 環状の開口
４９ 凹部
６１〜６４ 環状ビア
６６ ヒューズ用プラグ開口
６７ コンタクトプラグ開口
６８ コンタクトプラグ開口
７０ キャパシタ容量膜
７１ 下部電極
７２ 上部電極
７６，７７ ヒューズ用プラグ
７８，７９ ヒューズ用プラグ開口
８０ ヒューズ用プラグ開口
８０ プラグ開口
８１ 電極膜
８４ 電極膜
９１，９２ コンタクトプラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層と、
前記下配線層よりも上層に形成された上配線層と、
前記下配線層と前記上配線層との間を接続するためのプラグが形成されるプラグ形成層に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ膜とを含む、半導体装置。
【請求項２】
前記ヒューズ膜と前記上配線層とを接続するように前記プラグ形成層に形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ用プラグをさらに含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
下部電極層、絶縁層および上部電極層を積層したキャパシタをさらに含み、
前記上部電極層が上記下配線層よりも上層の金属層からなり、
上記ヒューズ膜が、当該上部電極層と同一層に当該上部電極層と同一材料で形成された第１金属層を含む、請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ヒューズ膜が、前記ヒューズ用プラグと同一層に当該ヒューズ用プラグと同一材料で形成された第２金属層を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ヒューズ用プラグと前記第２金属層とが一体化している、請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
平面視において前記ヒューズ膜を取り囲むように筒状に形成されたシールリングをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層を形成する工程と、
前記下配線層上にプラグ形成層を形成する工程と、
前記プラグ形成層に銅以外の金属を主成分とする導電性材料からなるヒューズ膜を形成する工程と、
前記プラグ形成層に、層間接続用プラグおよびヒューズ用プラグのための開口を形成する工程と、
前記開口に銅以外の金属を主成分とする導電性材料を埋め込んで前記層間接続用プラグおよび前記ヒューズ用プラグを形成し、前記ヒューズ用プラグを前記ヒューズ膜に結合させる工程と、
前記ヒューズ用プラグおよび前記層間接続用プラグに接続する上配線層を前記プラグ形成層よりも上層に形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ヒューズ膜を形成する工程が、前記下配線層よりも上層に、下部電極膜、絶縁膜および上部電極膜を有するキャパシタ構造を形成するとともに、前記上部電極膜と同一層に当該上部電極膜と同一金属材料からなる第１金属層を形成する工程を含む、請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記プラグのための開口を形成する工程において、前記ヒューズ膜を形成するためのヒューズ膜用開口を同時に形成し、
前記プラグを埋め込む工程において、前記ヒューズ膜の少なくとも一部を構成するように前記プラグと同一材料の金属を前記ヒューズ膜用開口に埋め込んで第２金属層を形成する、請求項７または８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層と、
前記下配線層よりも上層に形成された上配線層と、
前記下配線層と前記上配線層との間を接続するためのプラグが形成されるプラグ形成層に少なくとも一部が形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ膜とを含む、半導体装置。
【請求項２】
前記ヒューズ膜と前記上配線層とを接続するように前記プラグ形成層に形成され、銅以外の金属材料を主成分とする導電性材料で形成されたヒューズ用プラグをさらに含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
下部電極層、絶縁層および上部電極層を積層したキャパシタをさらに含み、
前記上部電極層が上記下配線層よりも上層の金属層からなり、
上記ヒューズ膜が、当該上部電極層と同一層に当該上部電極層と同一材料で形成された第１金属層を含む、請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ヒューズ膜が、前記ヒューズ用プラグと同一層に当該ヒューズ用プラグと同一材料で形成された第２金属層を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ヒューズ用プラグと前記第２金属層とが一体化している、請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
平面視において前記ヒューズ膜を取り囲むように筒状に形成されたシールリングをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
銅を主成分とする導電性材料からなる下配線層を形成する工程と、
前記下配線層上にプラグ形成層を形成する工程と、
前記プラグ形成層に銅以外の金属を主成分とする導電性材料からなるヒューズ膜を形成する工程と、
前記プラグ形成層に、層間接続用プラグおよびヒューズ用プラグのための開口を形成する工程と、
前記開口に銅以外の金属を主成分とする導電性材料を埋め込んで前記層間接続用プラグおよび前記ヒューズ用プラグを形成し、前記ヒューズ用プラグを前記ヒューズ膜に結合させる工程と、
前記ヒューズ用プラグおよび前記層間接続用プラグに接続する上配線層を前記プラグ形成層よりも上層に形成する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ヒューズ膜を形成する工程が、前記下配線層よりも上層に、下部電極膜、絶縁膜および上部電極膜を有するキャパシタ構造を形成するとともに、前記上部電極膜と同一層に当該上部電極膜と同一金属材料からなる第１金属層を形成する工程を含む、請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記プラグのための開口を形成する工程において、前記ヒューズ膜を形成するためのヒューズ膜用開口を同時に形成し、
前記プラグを埋め込む工程において、前記ヒューズ膜の少なくとも一部を構成するように前記プラグと同一材料の金属を前記ヒューズ膜用開口に埋め込んで第２金属層を形成する、請求項７または８記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【公開番号】特開２０１２−１６４８３１（Ｐ２０１２−１６４８３１Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４３９０（Ｐ２０１１−２４３９０）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]