半導体装置およびその製造方法
【課題】トリミングヒューズの上の絶縁膜が、トリミングヒューズの機能を高めるために適正な状態を維持することが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】表面を有する絶縁膜ＩＩＩ上のヒューズ配線Ｆ１と、ヒューズ配線Ｆ１上の層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩと、層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩの内部に位置する、ヒューズ配線Ｆ１と平面視において重ならない領域に形成された電極部ＰＤとを備える。上記ヒューズ配線Ｆ１の真上のうち少なくとも一部の第１の領域において、層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩの厚みが、第１の領域以外の第２の領域における層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩの厚みより薄くなるようにトリミング開口部ＬＴＣが形成される。トリミング開口部ＬＴＣの内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部ＳＡＬを備える。アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、側壁の少なくとも一部から、底面より上側において上記表面に沿う方向に連なる。
【解決手段】表面を有する絶縁膜ＩＩＩ上のヒューズ配線Ｆ１と、ヒューズ配線Ｆ１上の層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩと、層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩの内部に位置する、ヒューズ配線Ｆ１と平面視において重ならない領域に形成された電極部ＰＤとを備える。上記ヒューズ配線Ｆ１の真上のうち少なくとも一部の第１の領域において、層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩの厚みが、第１の領域以外の第２の領域における層間絶縁層ＩＩ１，ＩＩ２，ＰＩの厚みより薄くなるようにトリミング開口部ＬＴＣが形成される。トリミング開口部ＬＴＣの内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部ＳＡＬを備える。アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、側壁の少なくとも一部から、底面より上側において上記表面に沿う方向に連なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ヒューズ配線を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば半導体基板上に形成された絶縁膜上に、抵抗素子としてのトリミングヒューズ（ヒューズ配線）が形成された、多層配線構造を有する半導体装置は、たとえば特開２００３−２６４２３０号公報（特許文献１）、特開２００１−１３５７９２号公報（特許文献２）および特開２００１−１７６９７６号公報（特許文献３）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４２３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５７９２号公報
【特許文献３】特開２００１−１７６９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トリミングヒューズが形成された多層配線構造の半導体装置においては、トリミングヒューズの上の絶縁膜は、レーザトリミングするために適正な厚みとする必要があり、トリミングヒューズ上の絶縁膜の一部がエッチングされ開口部が形成される。特開２００３−２６４２３０号公報、特開２００１−１３５７９２号公報および特開２００１−１７６９７６号公報のいずれに開示される半導体装置も、当該開口部の側面がほとんど露出した状態となっている。この場合、当該開口部からトリミングヒューズに水分が進入し、当該多層配線構造の耐湿性が劣化する可能性がある。
【０００５】
また、当該開口部が薄膜で覆われずに露出していれば、開口部の側面が薄膜からの保護を受けないため、その形状が崩れるように変化するなど不安定になる可能性がある。開口部の形状が変化すれば、たとえばトリミングヒューズ上の絶縁膜の厚みが変化し、レーザ照射するために適正な厚みとの誤差が大きくなるなど、当該半導体装置の信頼性が劣化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものである。その目的は、トリミングヒューズの上の絶縁膜が、トリミングヒューズの機能を高めるために適正な状態を維持することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による半導体装置は以下の構成を備えている。
上記半導体装置は、表面を有する絶縁膜上に形成されたヒューズ配線と、ヒューズ配線の上に形成された層間絶縁層と、層間絶縁層の内部に位置する、ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成された電極部とを備えている。上記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の第１の領域において、層間絶縁層の厚みが、第１の領域以外の第２の領域における層間絶縁層の厚みより薄くなるようにトリミング開口部が形成される。上記トリミング開口部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部を備える。上記アルミニウム薄膜部は、側壁の少なくとも一部から、底面より上側において表面に沿う方向に連なるように形成される。
【０００８】
本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。
まず表面を有する絶縁膜上にヒューズ配線が形成される。上記ヒューズ配線を覆うように第１の絶縁膜が形成される。上記第１の絶縁膜上のうち、ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に配線部が形成される。上記配線部を覆うように、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜が形成される。上記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の第２の絶縁膜と、配線部の真上のうち一部の第２の絶縁膜とを同時にエッチングすることにより除去し、凹部が形成される。上記ヒューズ配線の真上の、トリミング開口部を構成する凹部を覆うアルミニウム薄膜を形成することにより、凹部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部が形成される。上記アルミニウム薄膜部は、側壁の少なくとも一部から、底面より上側において表面に沿う方向に連なるように形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本実施例によれば、トリミング開口部の側壁および底面の少なくとも一部がアルミニウム薄膜部で覆われ、かつアルミニウム薄膜部はトリミング開口部の最上部から、絶縁膜の表面に沿う方向に連なるように延びる。このためトリミング開口部の側壁等がアルミニウム薄膜部により保護され、ヒューズ配線に対する耐湿性が向上する。またトリミング開口部の形状を安定化することができる。
【００１０】
本実施例の製造方法によれば、ヒューズ配線上の絶縁膜の厚みを高精度に制御しながら、トリミング開口部を構成する凹部を形成することができる。また、トリミング開口部の側壁および底面の少なくとも一部等を覆うアルミニウム薄膜部により、トリミング開口部の側壁等が保護され、ヒューズ配線に対する耐湿性が向上する。さらにトリミング開口部の形状を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分における概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態１の比較例に係る半導体装置の製造方法における、実施の形態１の図１０の工程に相当する工程を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態１の比較例に係る半導体装置の製造方法の、図１１に続く工程を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の、実施の形態１の図２に相当する概略断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の多層配線構造を有する半導体装置は、たとえばシリコンの単結晶からなる半導体基板ＳＵＢの一方の主表面上に形成されている。半導体基板ＳＵＢの一方の主表面上には、素子分離絶縁層ＩＩＩ（絶縁膜）が形成されている。素子分離絶縁層ＩＩＩは、隣接する素子領域同士を電気的に絶縁するように分離するために形成される絶縁膜であり、たとえばシリコン酸化膜からなる。図１および図２は、半導体基板ＳＵＢの主表面上のうち、素子分離絶縁層ＩＩＩ上の領域について示している。
【００１３】
素子分離絶縁層ＩＩＩ上の領域は、ヒューズ領域と、配線領域と、パッド領域とを有しており、これらの領域は素子分離絶縁層ＩＩＩの表面に沿う方向に延在している。
【００１４】
ヒューズ領域における素子分離絶縁層ＩＩＩの表面上には、トリミングヒューズＦ１（ヒューズ配線）が形成されている。トリミングヒューズＦ１はたとえば多結晶シリコン薄膜からなる配線であり、図１の上下方向、図２の紙面奥行き方向に延在する。トリミングヒューズＦ１は、上方からレーザ光を照射して切断することにより、不良部分を正常に機能する回路から切り離して電気的に非導通にすることにより、装置全体の機能や歩留まりを向上するために用いられる。
【００１５】
トリミングヒューズＦ１の上面を覆うように、素子分離絶縁層ＩＩＩ上には層間絶縁層が形成されている。層間絶縁層は、絶縁膜ＩＩ１（第１の絶縁膜）と絶縁膜ＩＩ２（第２の絶縁膜）と、パッシベーション膜ＰＩとがこの順に積層された構成である。絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２はたとえばシリコン酸化膜からなり、パッシベーション膜ＰＩは絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング選択比の高い材質の薄膜であるたとえばシリコン窒化膜からなることが好ましい。
【００１６】
ここでパッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング選択比が高いとは、同一のエッチング材料を用いて同様にエッチングした場合に、パッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング速度が、両者を構成する材料の違いにより大きく異なることを意味する。具体的には、たとえばパッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング速度の比が２以上であることをいう。
【００１７】
配線領域においては、絶縁膜ＩＩ１上に配線部Ｌ１が形成されている。配線部Ｌ１は、たとえばアルミニウムの薄膜からなり、形成された素子同士を電気的に接続する配線である。配線部Ｌ１は、図１の上下方向、図２の紙面奥行き方向に延在する。配線部Ｌ１は、ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成されればよく、配線部Ｌ１はパッド領域に形成されてもよい。
【００１８】
トリミングヒューズＦ１と平面視において重ならないように、パッド領域においては、たとえば絶縁膜ＩＩ２の一部の領域の上にパッド電極ＰＤ（電極部）が形成されている。パッド電極ＰＤは、たとえばアルミニウムの薄膜からなり、パッシベーション膜ＰＩを含む層間絶縁層の内部に位置する。しかしパッド電極ＰＤの表面の少なくとも一部は、絶縁膜ＩＩ２を覆うように形成されるパッシベーション膜ＰＩの表面に形成されたパッド開口部ＰＤＣにより露出している。これはパッド電極ＰＤは、図示されない素子と外部回路とを電気的に接続するためのワイヤボンディングに用いられるためである。すなわちパッド電極ＰＤの表面上にはたとえばボンディングワイヤが接合される。
【００１９】
トリミングヒューズＦ１の真上のうち少なくとも一部の領域（第１の領域）においては、絶縁膜ＩＩ１が配置されるが、絶縁膜ＩＩ２およびパッシベーション膜ＰＩはレーザトリミング開口部ＬＴＣ（トリミング開口部）から除去されている。したがってレーザトリミング開口部ＬＴＣが形成される領域（第１の領域）においては、レーザトリミング開口部ＬＴＣの深さ分だけ、他の領域（第２の領域）に比べて層間絶縁層全体の厚みが薄くなっている。トリミングヒューズＦ１の真上の層間絶縁層全体の厚みは、層間絶縁層の上方から層間絶縁層を透過させてトリミングヒューズＦ１にレーザ光を照射するために最適な厚みである。
【００２０】
配線部Ｌ１上の一部の領域においては、配線部Ｌ１と、より上部の層の配線等とを、電気的に接続するための開口部としてのビアＶ１が形成されることがある。図２においては、左側の配線部Ｌ１上に、絶縁膜ＩＩ２を貫通して配線部Ｌ１に達するようにビアＶ１が形成されている。ヒューズ領域における絶縁膜ＩＩ２のうち、レーザトリミング開口部ＬＴＣと平面視において重なる領域には、開口部Ｃ１が形成されており、開口部Ｃ１はレーザトリミング開口部ＬＴＣの一部を構成する。なお窪み部Ｖ２は、ビアＶ１が形成される領域において絶縁膜ＩＩ２が形成されない分だけ積層構造全体の厚みが薄くなるためにパッシベーション膜ＰＩの最上面が低くなった領域である。
【００２１】
図２において左側の配線部Ｌ１は、ビアＶ１を介在してその上側の導電性の薄膜と図示の位置では電気的に接続されていない。しかしたとえば紙面の奥行き方向に延在する他の領域において、配線部Ｌ１と他の導電膜とが電気的に接続されている。図２における右側の配線部Ｌ１も同様に、その上面が絶縁膜ＩＩ２に覆われているが、たとえば紙面の奥行き方向に延在する他の領域において、配線部Ｌ２と他の導電膜とが電気的に接続されている。
【００２２】
レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側には側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬ（アルミニウム薄膜部）が形成されている。側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側において、レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁および底面の少なくとも一部を覆うように形成されている、アルミニウムの薄膜である。
【００２３】
図２においては側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの底面（半導体基板ＳＵＢに最も近い面）である絶縁膜ＩＩ１上の端部と、特に絶縁膜ＩＩ２におけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁と、絶縁膜ＩＩ２の上側の表面上の一部の領域とを覆うように形成されている。上記の各領域における当該側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが連なって一体となるように形成されている。
【００２４】
すなわち側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、たとえばレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁と底面とを管状に覆うように形成されることが好ましい。ここで管状とは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの底面のうち端部以外の領域を空孔とし、レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁が図２の上下方向（薄膜の厚み方向）に延在する部分を管の延在する方向と考えた形状を意味する。言い換えれば側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、矩形状のレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁および上面、底面の一部を、互いに連なって一体となるように覆う形状であるともいえる。
【００２５】
ただし側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、その一部の領域において不連続となるように（レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁および上面、底面の一部を覆わないように）一部の領域のみにおいて形成されていてもよい。その場合、本実施の形態においては、特にたとえば絶縁膜ＩＩ２とパッシベーション膜ＰＩとの境界部など、異なる材料からなる２つの領域の境界部を覆うように側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されることが好ましい。
【００２６】
したがってトリミングヒューズＦ１の真上の少なくとも一部の領域においては、平面視においてたとえば絶縁膜ＩＩ１が露出された露出部ＥＰＰを形成している。露出部ＥＰＰからレーザ光が、絶縁膜ＩＩ１を透過してトリミングヒューズＦ１に達するように照射される。この露出部ＥＰＰは絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２などの厚みに応じて（たとえば絶縁膜ＩＩ１が非常に薄い場合は）絶縁膜ＩＩ１上の絶縁膜ＩＩ２を露出するように形成されてもよい。
【００２７】
側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、たとえばレーザトリミング開口部ＬＴＣの内側の側壁のほぼ全体、および内側の底面（露出部ＥＰＰを除くレーザトリミング開口部ＬＴＣの底面上）を覆い、これらの各領域が連なって一体となるように形成されてもよい。すなわち側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、絶縁膜ＩＩ２およびパッシベーション膜ＰＩにおけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁のほぼ全体を覆うように形成されてもよい。また側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、絶縁膜ＩＩ２およびパッシベーション膜ＰＩにおけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁のほぼ全体に加えてさらにパッシベーション膜ＰＩの上面上の一部の領域を覆い、これらの各領域が連なって一体となるように形成されてもよい。
【００２８】
配線領域のビアＶ１の内側にも、レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側と同様の態様を有する側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されている。この側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、絶縁膜ＩＩ２におけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの内側の側壁および底面のほぼ全体、および絶縁膜ＩＩ２の上側の表面上の一部の領域を覆うように形成され、これらの各領域が連なって一体となるように形成されている。ここでビアＶ１の内側の底面においては、配線部Ｌ１の上面を覆うように側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されてもよい。
【００２９】
次に、図３〜図１０を参照しながら、図１および図２に示す本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００３０】
図３を参照して、半導体基板ＳＵＢの一方（上側）の主表面に、一般公知の方法により素子分離絶縁層ＩＩＩを形成する。素子分離絶縁層ＩＩＩをヒューズ領域、配線領域およびパッド領域に分けたうちのヒューズ領域においては、素子分離絶縁層ＩＩＩの上にトリミングヒューズＦ１が形成される。次に、トリミングヒューズＦ１の上面上を覆うように、素子分離絶縁層ＩＩＩ上に、層間絶縁層の一部をなす絶縁膜ＩＩ１が形成される。
【００３１】
絶縁膜ＩＩ１は、特にトリミングヒューズＦ１の真上において、上方から照射されるレーザ光によりトリミングヒューズＦ１を容易に切断することができ、かつ絶縁膜ＩＩ１を介して水分がトリミングヒューズＦ１に進入することを抑制することができる厚みを有することが好ましい。具体的には、たとえば当該厚みは５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
配線領域およびパッド領域における絶縁膜ＩＩ１上の一部の領域には、アルミニウム配線としての配線部Ｌ１が形成される。次に、配線部Ｌ１の上面上を覆うように、絶縁膜ＩＩ１上に、層間絶縁層の一部をなす絶縁膜ＩＩ２が形成される。
【００３３】
図４を参照して、通常の写真製版技術により、絶縁膜ＩＩ２上にフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。フォトレジストＰＨＲは、トリミングヒューズＦ１の真上と配線部Ｌ１の真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ１，Ｐ２が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００３４】
図５を参照して、通常のエッチング技術により、フォトレジストＰＨＲのパターンに従い、絶縁膜ＩＩ２がエッチング除去される。ここではフォトレジスト開口部Ｐ１の真下の絶縁膜ＩＩ２とフォトレジスト開口部Ｐ２の真下の絶縁膜ＩＩ２とが同時にエッチングされる。このエッチングは、たとえばフォトレジスト開口部Ｐ２の真下の絶縁膜ＩＩ２が、絶縁膜ＩＩ１の最上面に達したところで終了するように、エッチング深さを調整しながら行なわれることが好ましい。ただしトリミングヒューズＦ１の真上に形成される絶縁膜ＩＩ１および絶縁膜ＩＩ２の厚みに応じて（たとえば絶縁膜ＩＩ１が非常に薄い場合は）トリミングヒューズＦ１の真上の絶縁膜ＩＩ１上の絶縁膜ＩＩ２の一部が残るようにエッチングされてもよい。同様に、配線部Ｌ１上の絶縁膜ＩＩ２についても、絶縁膜ＩＩ２の厚みに応じて、エッチングされる深さが適宜変更されてもよい。
【００３５】
以上のエッチングにより、フォトレジスト開口部Ｐ１の真下には絶縁膜ＩＩ２の開口部としてのビアＶ１が、フォトレジスト開口部Ｐ２の真下には絶縁膜ＩＩ２の開口部Ｃ１が、同時にそれぞれ形成される。その後フォトレジストＰＨＲを除去することにより、２つの凹部としてのビアＶ１および開口部Ｃ１が、絶縁膜ＩＩ１の表面に同時に形成される。
【００３６】
図６を参照して、図５の工程でエッチングされた絶縁膜ＩＩ２の上面の全体を覆うように、アルミニウム薄膜ＡＬが形成される。このアルミニウム薄膜ＡＬは、ビアＶ１および開口部Ｃ１の内側の表面（側壁および底面）を覆うように形成される。
【００３７】
図７を参照して、通常の写真製版技術により、アルミニウム薄膜ＡＬをパターニングするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。
【００３８】
図８を参照して、通常のエッチング技術により、アルミニウム薄膜ＡＬがパターニングされる。その結果、配線領域のビアＶ１においては、その側壁および底面のほぼ全体、および絶縁膜ＩＩ２の表面上の一部に側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、上記各領域において連なるように一体として形成される。またヒューズ領域の開口部Ｃ１においては、図８に示すようにたとえば管状（額縁状）となるように、側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成される。
【００３９】
また図７のフォトレジストＰＨＲのパターンによれば、パッド領域の一部において、アルミニウム薄膜ＡＬのパターニングにより、絶縁膜ＩＩ２上にパッド電極ＰＤが形成される。図８の工程においては、ビアＶ１および開口部Ｃ１の側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬ、ならびにパッド電極ＰＤが、いずれもアルミニウム薄膜ＡＬのパターニングにより、同時に形成される。
【００４０】
図９を参照して、図８の工程で形成される上面（ヒューズ領域、配線領域およびパッド領域）のほぼ全体を覆い、ビアＶ１および開口部Ｃ１の内部を充填するように、層間絶縁層の一部をなすパッシベーション膜ＰＩが形成される。
【００４１】
図１０を参照して、通常の写真製版技術により、パッシベーション膜ＰＩをパターニングするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。フォトレジストＰＨＲは、トリミングヒューズＦ１の真上とパッド電極ＰＤの真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ３，Ｐ４が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００４２】
その後、通常のエッチング技術により、パッシベーション膜ＰＩがパターニングされる。ここで、フォトレジスト開口部Ｐ３の真下のパッシベーション膜ＰＩと、フォトレジスト開口部Ｐ４の真下のパッシベーション膜ＰＩとは同時にエッチングされる。その結果、フォトレジスト開口部Ｐ３の真下のヒューズ領域の開口部Ｃ１においては、図２に示すように開口部Ｃ１の内部に充填されるパッシベーション膜ＰＩが除去される。パッシベーション膜ＰＩとその下の絶縁膜ＩＩ１とのエッチング選択比が高いため、フォトレジスト開口部Ｐ３の真下の（開口部Ｃ１内の）パッシベーション膜ＰＩがすべて除去されたところでエッチングは終了する。すなわちパッシベーション膜ＰＩの下面に接するたとえば絶縁膜ＩＩ１がエッチングのストッパ膜として機能する。
【００４３】
またパッシベーション膜ＰＩは、トリミングヒューズＦ１の真上に形成される側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、パッシベーション膜ＰＩのエッチングによりエッチングされない条件でエッチングされることが好ましい。以上により、トリミングヒューズＦ１上にはレーザトリミング開口部ＬＴＣが形成される。
【００４４】
一方、フォトレジスト開口部Ｐ４の真下においては、パッシベーション膜ＰＩが、パッド電極ＰＤの最上面に達するようにエッチングされる。ここでもパッド電極ＰＤ上のパッシベーション膜ＰＩの厚みに応じて、エッチングされる深さが適宜変更されてもよい。
【００４５】
以上のエッチング処理により、ヒューズ領域にはレーザトリミング開口部ＬＴＣが、パッド領域にはパッド開口部ＰＤＣが、同時に形成される。
【００４６】
次に、比較例の半導体装置の製造方法を示す図１１〜図１２を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００４７】
図１１を参照して、比較例においては、先にパッド電極ＰＤの真上のパッシベーション膜ＰＩが除去され、パッド開口部ＰＤＣが形成された状態で、トリミングヒューズＦ１の真上のパッシベーション膜ＰＩなどをエッチングするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。図１２を参照して、図１１の工程で形成されたフォトレジスト開口部Ｐ５を用いて、通常のエッチング技術により、トリミングヒューズＦ１の真上のうち少なくとも一部の領域におけるパッシベーション膜ＰＩおよび絶縁膜ＩＩ２が同時に除去され、本実施の形態と同様にレーザトリミング開口部ＬＴＣが形成される。
【００４８】
図１１〜図１２に示す構成は、図２〜図１０に示す実施の形態１の構成と比較して、以上の点において異なっており、他の点においては図２〜図１０に示す実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００４９】
比較例においては、パッド開口部ＰＤＣの形成とレーザトリミング開口部ＬＴＣの形成とが別工程であるため、両者の形成用のフォトマスクが別々に必要となる。また両者を別工程として処理するため処理時間を費やし、コスト高になる可能性がある。
【００５０】
また比較例においては、パッド電極ＰＤよりも上部の層間絶縁層全体の厚みと、トリミングヒューズＦ１よりも上部の層間絶縁層全体の厚みとが異なる。このためトリミングヒューズＦ１上の層間絶縁層を、レーザトリミング開口部ＬＴＣを形成するためにエッチングする深さの制御が困難である。
【００５１】
しかし本実施の形態においては、パッド開口部ＰＤＣを形成するためのパッシベーション膜ＰＩのエッチングと、レーザトリミング開口部ＬＴＣを形成するためのパッシベーション膜ＰＩのエッチングとが同一工程としてなされる。このため単一のフォトマスクを用いて上記双方のエッチング処理を同時に行なうことができる。このため、上記処理時間を削減し、かつフォトマスクの製造費に起因するコストを削減することができる。
【００５２】
さらに本実施の形態においては、ビアＶ１を形成するための絶縁膜ＩＩ２のエッチングと、開口部Ｃ１を形成するための絶縁膜ＩＩ２のエッチングとが同一工程としてなされる。このため単一のフォトマスクを用いて上記双方のエッチング処理を同時に行なうことができる。このため、上記処理時間を削減し、かつフォトマスクの製造費に起因するコストを削減することができる。
【００５３】
また本実施の形態においては、たとえば図１０において、トリミングヒューズＦ１の真上に形成されるパッシベーション膜ＰＩと、パッド電極ＰＤの真上に形成されるパッシベーション膜ＰＩとの厚みがほぼ等しい。このため、たとえばトリミングヒューズＦ１の真上において、絶縁膜ＩＩ１の最上面で終わるようにパッシベーション膜ＰＩをエッチングする場合、パッド電極ＰＤの真上のパッシベーション膜ＰＩのエッチングがパッド電極ＰＤの最上面に達することを目安に、エッチングの深さを高精度に制御することができる。さらに、パッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング選択比を高く設計することにより、絶縁膜ＩＩ１上のパッシベーション膜ＰＩをエッチングする際に、絶縁膜ＩＩ１をストッパ膜として機能させる効果をいっそう高めることができる。
【００５４】
このことは図４〜図５に示す、絶縁膜ＩＩ２のビアＶ１と開口部Ｃ１とを同時に形成するエッチング処理についても同様である。配線部Ｌ１の上に形成される絶縁膜ＩＩ２と、トリミングヒューズＦ１の上に形成される絶縁膜ＩＩ２との厚みがほぼ等しい。このため、たとえばトリミングヒューズＦ１の真上において、絶縁膜ＩＩ１の最上面で終わるように絶縁膜ＩＩ２をエッチングする場合、パッド電極ＰＤの真上の絶縁膜ＩＩ２のエッチングがパッド電極ＰＤの最上面に達することを目安に、エッチングの深さをより高精度に制御することができる。
【００５５】
上記手法によりエッチング後にトリミングヒューズＦ１の上に残存する層間絶縁層（絶縁膜ＩＩ１など）の厚みの総和を高精度に制御できれば、形成される半導体装置のトリミングヒューズＦ１への水分の進入を抑制することができ、かつ開口部ＬＴＣを介したトリミングヒューズＦ１へのレーザ光の照射をより容易に行なうことができる。したがって当該半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５６】
また本実施の形態においては、図６の工程において形成されるアルミニウム薄膜ＡＬを用いて、ビアＶ１と開口部Ｃ１との双方の側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、単一の工程により同時に形成される。このことからも、処理時間を削減し、かつフォトマスクの製造費に起因するコストを削減することができる。さらに上記の製造方法においては、ビアＶ１と開口部Ｃ１との側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬとパッド電極ＰＤとが単一の工程により同時に形成されるため、処理時間およびコストをいっそう削減することができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態においては、レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側において側壁等の少なくとも一部が側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬにより保護される。このため側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、絶縁膜ＩＩ１の下部のトリミングヒューズＦ１に対する耐湿性を向上させる。またレーザトリミング開口部ＬＴＣの形状が経時的に変化し、そのことに起因してレーザトリミング開口部ＬＴＣの真下の（トリミングヒューズＦ１上の）絶縁膜ＩＩ１の厚みが変化し、当該半導体装置の電気的特性が劣化するなどの不具合を抑制することができる。この効果は、たとえば側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが管状（額縁状）の形状を有するなど、全体に連続しており一体となった形状を有する場合により高まる。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１と比較して、層間絶縁層を構成する絶縁膜が１層増加している点において異なっている。以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
【００５９】
図１３を参照して、本実施の形態の多層配線構造を有する半導体装置は、層間絶縁層として、絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２、パッシベーション膜ＰＩに加えて絶縁膜ＩＩ３を有している。絶縁膜ＩＩ３は絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２と同様に、たとえばシリコン酸化膜からなることが好ましい。
【００６０】
絶縁膜ＩＩ２の上には、配線部Ｌ１と平面視においてほぼ重なるように、配線部Ｌ２が形成されている。また絶縁膜ＩＩ３の上には、たとえば配線部Ｌ１，Ｌ２と平面視においてほぼ重なるように、配線部Ｌ３が形成されてもよい。
【００６１】
ヒューズ領域においては、レーザトリミング開口部ＬＴＣが、トリミングヒューズＦ１上のパッシベーション膜ＰＩ、絶縁膜ＩＩ３，ＩＩ２を除去するように形成される。レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの底面である絶縁膜ＩＩ１上の端部と、特に絶縁膜ＩＩ２，ＩＩ３におけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁と、絶縁膜ＩＩ３の上側の表面上の一部の領域とを覆うように形成されている。上記の各領域における当該側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが連なって一体となるように形成されている。
【００６２】
図１３の配線領域においては、配線部Ｌ１と配線部Ｌ２とが、プラグＰＬにより電気的に接続されている。プラグＰＬは金属層ＭＴＬの側面および底面がバリアメタルＢＲＬで覆われた構成を有している。金属層ＭＴＬはたとえばタングステンなどの金属材料により形成されることが好ましい。
【００６３】
パッド開口部ＰＤＣは、絶縁膜ＩＩ３およびパッシベーション膜ＰＩの開口部として形成されている。パッド領域の配線部Ｌ２上およびパッド電極ＰＤ上の側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、いずれも、絶縁膜ＩＩ３における開口部の内側の側壁および底面のほぼ全体、および絶縁膜ＩＩ３の上側の表面上の一部の領域を覆うように形成され、これらの各領域が連なって一体となるように形成されている。ここで当該開口部の内側の底面においては、配線部Ｌ２の上面を覆うように側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されてもよい。
【００６４】
図１３に示す本実施の形態の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と比較して、以上の点において異なっており、他の点においては図２に示す実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００６５】
次に、図１４〜図２１を参照しながら、図１３に示す本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００６６】
図１４を参照して、実施の形態１の図３の工程と同様の処理がなされた後、配線領域およびパッド領域における絶縁膜ＩＩ２上の一部の領域には、アルミニウム配線としての配線部Ｌ２およびパッド電極ＰＤが形成される。次に、配線部Ｌ２およびパッド電極ＰＤの上面上を覆うように、絶縁膜ＩＩ２上に、層間絶縁層の一部をなす絶縁膜ＩＩ３が形成される。また、配線部Ｌ１と配線部Ｌ２とを電気的に接続するプラグＰＬが形成されてもよい。
【００６７】
図１５を参照して、通常の写真製版技術により、絶縁膜ＩＩ２上にフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。フォトレジストＰＨＲは、トリミングヒューズＦ１の真上と配線部Ｌ１の真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００６８】
図１６を参照して、通常のエッチング技術により、フォトレジストＰＨＲのパターンに従い、絶縁膜ＩＩ３がエッチング除去される。ここではフォトレジスト開口部Ｐ６の真下の絶縁膜ＩＩ３とフォトレジスト開口部Ｐ７，Ｐ８の真下の絶縁膜ＩＩ３とが同時にエッチングされる。ここでフォトレジスト開口部Ｐ６の真下の絶縁膜ＩＩ３に続いて、その真下の絶縁膜ＩＩ２がエッチングされ、たとえば絶縁膜ＩＩ１の最上面に達したところで終了するように、エッチング深さを調整しながら行なわれることが好ましい。その他のエッチングの条件は、図５の工程と同様に設定されることが好ましい。
【００６９】
以上のエッチングにより、フォトレジスト開口部Ｐ７，Ｐ８の真下には絶縁膜ＩＩ３の開口部としてのビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１が、フォトレジスト開口部Ｐ６の真下には絶縁膜ＩＩ２，ＩＩ３の開口部Ｃ２が、同時にそれぞれ形成される。その後フォトレジストＰＨＲを除去することにより、３つの凹部としての開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１が、絶縁膜ＩＩ２の表面に形成される。すなわちここでは、ヒューズ配線の真上の凹部（開口部Ｃ２）と配線部Ｌ２の真上の凹部（ビアＶ３）に加えて、パッド電極ＰＤの真上の凹部（パッド開口部ＰＤ１）をすべて同時にエッチング形成する。
【００７０】
図１７を参照して、図６の工程と同様に、アルミニウム薄膜ＡＬが形成される。このアルミニウム薄膜ＡＬは、開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１の内側の表面（側壁および底面）を覆うように形成される。
【００７１】
図１８を参照して、図７の工程と同様に、フォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。
【００７２】
図１９を参照して、図８の工程と同様にアルミニウム薄膜ＡＬがパターニングされる。その結果、開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１のそれぞれにおいて、側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成される。開口部Ｃ２における側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、開口部Ｃ２の底面の端部を覆うように管状（額縁状）となるように形成されることが好ましい。これに対してビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１における側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは配線部Ｌ２およびパッド電極ＰＤの表面のほぼ全体を覆うように（ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１の底面のほぼ全体を覆うように）形成されてもよい。
【００７３】
図２０を参照して、図１９の工程で形成される上面（ヒューズ領域、配線領域およびパッド領域）のほぼ全体を覆い、開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１の内部を充填するように、層間絶縁層の一部をなすパッシベーション膜ＰＩが形成される。
【００７４】
図２１を参照して、図１０の工程と同様に、フォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。このときトリミングヒューズＦ１の真上とパッド電極ＰＤの真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ９，Ｐ１０が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００７５】
その後、実施の形態１における図１０の工程の後に行なわれる工程と同様の条件により、パッシベーション膜ＰＩがパターニングされる。ここで、フォトレジスト開口部Ｐ９の真下のパッシベーション膜ＰＩと、フォトレジスト開口部Ｐ１０の真下のパッシベーション膜ＰＩとは同時にエッチングされる。その結果、図１３に示すようにパッシベーション膜ＰＩの一部が除去され、ヒューズ領域にはレーザトリミング開口部ＬＴＣが、パッド領域にはパッド開口部ＰＤＣが、同時に形成される。
【００７６】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、基本的に実施の形態１と同様の作用効果を有する。ただし本実施の形態においては、実施の形態１と比較して層間絶縁層を構成する絶縁膜ＩＩ３が追加される。この場合、図１６の工程においてトリミングヒューズＦ１の真上の開口部Ｃ２を形成するための層間絶縁層のエッチング深さと、ビアＶ３などを形成するための当該エッチング深さとが異なる。しかしこの場合においても、トリミングヒューズＦ１の真上において開口部Ｃ２を形成するためのエッチングを終了するタイミングを精密に制御すれば、トリミングヒューズＦ１上の絶縁膜ＩＩ１の厚みが精密に制御された、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。開口部Ｃ２を形成するためにエッチングされる絶縁膜と、トリミングヒューズＦ１の真上に残す絶縁膜ＩＩ１などとのエッチング選択比が高い場合、上記厚みがより容易に制御される。
【００７７】
またビアＶ３，パッド開口部ＰＤ１を形成するためにエッチングされる絶縁膜ＩＩ３と、配線部Ｌ２，パッド電極ＰＤを構成するアルミニウムとのエッチング選択比をより高くすることが好ましい。このようにすれば、開口部Ｃ２と同時にエッチングによりビアＶ３，パッド開口部ＰＤ１が形成される際の配線部Ｌ２，パッド電極ＰＤのエッチングを抑制できる。
【００７８】
本発明の実施の形態２は、以上に述べた各点についてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態２について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に準ずる。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ヒューズ配線を有し、多層配線構造を有する半導体装置およびその製造方法に特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００８１】
ＡＬ アルミニウム薄膜、ＢＲＬ バリアメタル、Ｃ１，Ｃ２ 開口部、ＥＰＰ 露出部、Ｆ１ トリミングヒューズ、ＩＩ１，ＩＩ２，ＩＩ３ 絶縁膜、ＩＩＩ 素子分離絶縁層、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 配線部、ＬＴＣ レーザトリミング開口部、ＭＴＬ 金属層、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８ フォトレジスト開口部、ＰＤ パッド電極、ＰＤ１，ＰＤＣ パッド開口部、ＰＨＲ フォトレジスト、ＰＩ パッシベーション膜、ＰＬ プラグ、ＳＡＬ 側壁アルミニウム薄膜部、ＳＵＢ 半導体基板、Ｖ１，Ｖ３ ビア、Ｖ２ 窪み部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、ヒューズ配線を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば半導体基板上に形成された絶縁膜上に、抵抗素子としてのトリミングヒューズ（ヒューズ配線）が形成された、多層配線構造を有する半導体装置は、たとえば特開２００３−２６４２３０号公報（特許文献１）、特開２００１−１３５７９２号公報（特許文献２）および特開２００１−１７６９７６号公報（特許文献３）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４２３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５７９２号公報
【特許文献３】特開２００１−１７６９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トリミングヒューズが形成された多層配線構造の半導体装置においては、トリミングヒューズの上の絶縁膜は、レーザトリミングするために適正な厚みとする必要があり、トリミングヒューズ上の絶縁膜の一部がエッチングされ開口部が形成される。特開２００３−２６４２３０号公報、特開２００１−１３５７９２号公報および特開２００１−１７６９７６号公報のいずれに開示される半導体装置も、当該開口部の側面がほとんど露出した状態となっている。この場合、当該開口部からトリミングヒューズに水分が進入し、当該多層配線構造の耐湿性が劣化する可能性がある。
【０００５】
また、当該開口部が薄膜で覆われずに露出していれば、開口部の側面が薄膜からの保護を受けないため、その形状が崩れるように変化するなど不安定になる可能性がある。開口部の形状が変化すれば、たとえばトリミングヒューズ上の絶縁膜の厚みが変化し、レーザ照射するために適正な厚みとの誤差が大きくなるなど、当該半導体装置の信頼性が劣化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものである。その目的は、トリミングヒューズの上の絶縁膜が、トリミングヒューズの機能を高めるために適正な状態を維持することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による半導体装置は以下の構成を備えている。
上記半導体装置は、表面を有する絶縁膜上に形成されたヒューズ配線と、ヒューズ配線の上に形成された層間絶縁層と、層間絶縁層の内部に位置する、ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成された電極部とを備えている。上記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の第１の領域において、層間絶縁層の厚みが、第１の領域以外の第２の領域における層間絶縁層の厚みより薄くなるようにトリミング開口部が形成される。上記トリミング開口部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部を備える。上記アルミニウム薄膜部は、側壁の少なくとも一部から、底面より上側において表面に沿う方向に連なるように形成される。
【０００８】
本発明の他の実施例による半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。
まず表面を有する絶縁膜上にヒューズ配線が形成される。上記ヒューズ配線を覆うように第１の絶縁膜が形成される。上記第１の絶縁膜上のうち、ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に配線部が形成される。上記配線部を覆うように、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜が形成される。上記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の第２の絶縁膜と、配線部の真上のうち一部の第２の絶縁膜とを同時にエッチングすることにより除去し、凹部が形成される。上記ヒューズ配線の真上の、トリミング開口部を構成する凹部を覆うアルミニウム薄膜を形成することにより、凹部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部が形成される。上記アルミニウム薄膜部は、側壁の少なくとも一部から、底面より上側において表面に沿う方向に連なるように形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本実施例によれば、トリミング開口部の側壁および底面の少なくとも一部がアルミニウム薄膜部で覆われ、かつアルミニウム薄膜部はトリミング開口部の最上部から、絶縁膜の表面に沿う方向に連なるように延びる。このためトリミング開口部の側壁等がアルミニウム薄膜部により保護され、ヒューズ配線に対する耐湿性が向上する。またトリミング開口部の形状を安定化することができる。
【００１０】
本実施例の製造方法によれば、ヒューズ配線上の絶縁膜の厚みを高精度に制御しながら、トリミング開口部を構成する凹部を形成することができる。また、トリミング開口部の側壁および底面の少なくとも一部等を覆うアルミニウム薄膜部により、トリミング開口部の側壁等が保護され、ヒューズ配線に対する耐湿性が向上する。さらにトリミング開口部の形状を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の概略平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分における概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【図１１】実施の形態１の比較例に係る半導体装置の製造方法における、実施の形態１の図１０の工程に相当する工程を示す概略断面図である。
【図１２】実施の形態１の比較例に係る半導体装置の製造方法の、図１１に続く工程を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の、実施の形態１の図２に相当する概略断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の多層配線構造を有する半導体装置は、たとえばシリコンの単結晶からなる半導体基板ＳＵＢの一方の主表面上に形成されている。半導体基板ＳＵＢの一方の主表面上には、素子分離絶縁層ＩＩＩ（絶縁膜）が形成されている。素子分離絶縁層ＩＩＩは、隣接する素子領域同士を電気的に絶縁するように分離するために形成される絶縁膜であり、たとえばシリコン酸化膜からなる。図１および図２は、半導体基板ＳＵＢの主表面上のうち、素子分離絶縁層ＩＩＩ上の領域について示している。
【００１３】
素子分離絶縁層ＩＩＩ上の領域は、ヒューズ領域と、配線領域と、パッド領域とを有しており、これらの領域は素子分離絶縁層ＩＩＩの表面に沿う方向に延在している。
【００１４】
ヒューズ領域における素子分離絶縁層ＩＩＩの表面上には、トリミングヒューズＦ１（ヒューズ配線）が形成されている。トリミングヒューズＦ１はたとえば多結晶シリコン薄膜からなる配線であり、図１の上下方向、図２の紙面奥行き方向に延在する。トリミングヒューズＦ１は、上方からレーザ光を照射して切断することにより、不良部分を正常に機能する回路から切り離して電気的に非導通にすることにより、装置全体の機能や歩留まりを向上するために用いられる。
【００１５】
トリミングヒューズＦ１の上面を覆うように、素子分離絶縁層ＩＩＩ上には層間絶縁層が形成されている。層間絶縁層は、絶縁膜ＩＩ１（第１の絶縁膜）と絶縁膜ＩＩ２（第２の絶縁膜）と、パッシベーション膜ＰＩとがこの順に積層された構成である。絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２はたとえばシリコン酸化膜からなり、パッシベーション膜ＰＩは絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング選択比の高い材質の薄膜であるたとえばシリコン窒化膜からなることが好ましい。
【００１６】
ここでパッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング選択比が高いとは、同一のエッチング材料を用いて同様にエッチングした場合に、パッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング速度が、両者を構成する材料の違いにより大きく異なることを意味する。具体的には、たとえばパッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング速度の比が２以上であることをいう。
【００１７】
配線領域においては、絶縁膜ＩＩ１上に配線部Ｌ１が形成されている。配線部Ｌ１は、たとえばアルミニウムの薄膜からなり、形成された素子同士を電気的に接続する配線である。配線部Ｌ１は、図１の上下方向、図２の紙面奥行き方向に延在する。配線部Ｌ１は、ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成されればよく、配線部Ｌ１はパッド領域に形成されてもよい。
【００１８】
トリミングヒューズＦ１と平面視において重ならないように、パッド領域においては、たとえば絶縁膜ＩＩ２の一部の領域の上にパッド電極ＰＤ（電極部）が形成されている。パッド電極ＰＤは、たとえばアルミニウムの薄膜からなり、パッシベーション膜ＰＩを含む層間絶縁層の内部に位置する。しかしパッド電極ＰＤの表面の少なくとも一部は、絶縁膜ＩＩ２を覆うように形成されるパッシベーション膜ＰＩの表面に形成されたパッド開口部ＰＤＣにより露出している。これはパッド電極ＰＤは、図示されない素子と外部回路とを電気的に接続するためのワイヤボンディングに用いられるためである。すなわちパッド電極ＰＤの表面上にはたとえばボンディングワイヤが接合される。
【００１９】
トリミングヒューズＦ１の真上のうち少なくとも一部の領域（第１の領域）においては、絶縁膜ＩＩ１が配置されるが、絶縁膜ＩＩ２およびパッシベーション膜ＰＩはレーザトリミング開口部ＬＴＣ（トリミング開口部）から除去されている。したがってレーザトリミング開口部ＬＴＣが形成される領域（第１の領域）においては、レーザトリミング開口部ＬＴＣの深さ分だけ、他の領域（第２の領域）に比べて層間絶縁層全体の厚みが薄くなっている。トリミングヒューズＦ１の真上の層間絶縁層全体の厚みは、層間絶縁層の上方から層間絶縁層を透過させてトリミングヒューズＦ１にレーザ光を照射するために最適な厚みである。
【００２０】
配線部Ｌ１上の一部の領域においては、配線部Ｌ１と、より上部の層の配線等とを、電気的に接続するための開口部としてのビアＶ１が形成されることがある。図２においては、左側の配線部Ｌ１上に、絶縁膜ＩＩ２を貫通して配線部Ｌ１に達するようにビアＶ１が形成されている。ヒューズ領域における絶縁膜ＩＩ２のうち、レーザトリミング開口部ＬＴＣと平面視において重なる領域には、開口部Ｃ１が形成されており、開口部Ｃ１はレーザトリミング開口部ＬＴＣの一部を構成する。なお窪み部Ｖ２は、ビアＶ１が形成される領域において絶縁膜ＩＩ２が形成されない分だけ積層構造全体の厚みが薄くなるためにパッシベーション膜ＰＩの最上面が低くなった領域である。
【００２１】
図２において左側の配線部Ｌ１は、ビアＶ１を介在してその上側の導電性の薄膜と図示の位置では電気的に接続されていない。しかしたとえば紙面の奥行き方向に延在する他の領域において、配線部Ｌ１と他の導電膜とが電気的に接続されている。図２における右側の配線部Ｌ１も同様に、その上面が絶縁膜ＩＩ２に覆われているが、たとえば紙面の奥行き方向に延在する他の領域において、配線部Ｌ２と他の導電膜とが電気的に接続されている。
【００２２】
レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側には側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬ（アルミニウム薄膜部）が形成されている。側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側において、レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁および底面の少なくとも一部を覆うように形成されている、アルミニウムの薄膜である。
【００２３】
図２においては側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの底面（半導体基板ＳＵＢに最も近い面）である絶縁膜ＩＩ１上の端部と、特に絶縁膜ＩＩ２におけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁と、絶縁膜ＩＩ２の上側の表面上の一部の領域とを覆うように形成されている。上記の各領域における当該側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが連なって一体となるように形成されている。
【００２４】
すなわち側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、たとえばレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁と底面とを管状に覆うように形成されることが好ましい。ここで管状とは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの底面のうち端部以外の領域を空孔とし、レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁が図２の上下方向（薄膜の厚み方向）に延在する部分を管の延在する方向と考えた形状を意味する。言い換えれば側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、矩形状のレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁および上面、底面の一部を、互いに連なって一体となるように覆う形状であるともいえる。
【００２５】
ただし側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、その一部の領域において不連続となるように（レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁および上面、底面の一部を覆わないように）一部の領域のみにおいて形成されていてもよい。その場合、本実施の形態においては、特にたとえば絶縁膜ＩＩ２とパッシベーション膜ＰＩとの境界部など、異なる材料からなる２つの領域の境界部を覆うように側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されることが好ましい。
【００２６】
したがってトリミングヒューズＦ１の真上の少なくとも一部の領域においては、平面視においてたとえば絶縁膜ＩＩ１が露出された露出部ＥＰＰを形成している。露出部ＥＰＰからレーザ光が、絶縁膜ＩＩ１を透過してトリミングヒューズＦ１に達するように照射される。この露出部ＥＰＰは絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２などの厚みに応じて（たとえば絶縁膜ＩＩ１が非常に薄い場合は）絶縁膜ＩＩ１上の絶縁膜ＩＩ２を露出するように形成されてもよい。
【００２７】
側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、たとえばレーザトリミング開口部ＬＴＣの内側の側壁のほぼ全体、および内側の底面（露出部ＥＰＰを除くレーザトリミング開口部ＬＴＣの底面上）を覆い、これらの各領域が連なって一体となるように形成されてもよい。すなわち側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、絶縁膜ＩＩ２およびパッシベーション膜ＰＩにおけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁のほぼ全体を覆うように形成されてもよい。また側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、絶縁膜ＩＩ２およびパッシベーション膜ＰＩにおけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁のほぼ全体に加えてさらにパッシベーション膜ＰＩの上面上の一部の領域を覆い、これらの各領域が連なって一体となるように形成されてもよい。
【００２８】
配線領域のビアＶ１の内側にも、レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側と同様の態様を有する側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されている。この側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、絶縁膜ＩＩ２におけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの内側の側壁および底面のほぼ全体、および絶縁膜ＩＩ２の上側の表面上の一部の領域を覆うように形成され、これらの各領域が連なって一体となるように形成されている。ここでビアＶ１の内側の底面においては、配線部Ｌ１の上面を覆うように側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されてもよい。
【００２９】
次に、図３〜図１０を参照しながら、図１および図２に示す本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００３０】
図３を参照して、半導体基板ＳＵＢの一方（上側）の主表面に、一般公知の方法により素子分離絶縁層ＩＩＩを形成する。素子分離絶縁層ＩＩＩをヒューズ領域、配線領域およびパッド領域に分けたうちのヒューズ領域においては、素子分離絶縁層ＩＩＩの上にトリミングヒューズＦ１が形成される。次に、トリミングヒューズＦ１の上面上を覆うように、素子分離絶縁層ＩＩＩ上に、層間絶縁層の一部をなす絶縁膜ＩＩ１が形成される。
【００３１】
絶縁膜ＩＩ１は、特にトリミングヒューズＦ１の真上において、上方から照射されるレーザ光によりトリミングヒューズＦ１を容易に切断することができ、かつ絶縁膜ＩＩ１を介して水分がトリミングヒューズＦ１に進入することを抑制することができる厚みを有することが好ましい。具体的には、たとえば当該厚みは５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
配線領域およびパッド領域における絶縁膜ＩＩ１上の一部の領域には、アルミニウム配線としての配線部Ｌ１が形成される。次に、配線部Ｌ１の上面上を覆うように、絶縁膜ＩＩ１上に、層間絶縁層の一部をなす絶縁膜ＩＩ２が形成される。
【００３３】
図４を参照して、通常の写真製版技術により、絶縁膜ＩＩ２上にフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。フォトレジストＰＨＲは、トリミングヒューズＦ１の真上と配線部Ｌ１の真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ１，Ｐ２が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００３４】
図５を参照して、通常のエッチング技術により、フォトレジストＰＨＲのパターンに従い、絶縁膜ＩＩ２がエッチング除去される。ここではフォトレジスト開口部Ｐ１の真下の絶縁膜ＩＩ２とフォトレジスト開口部Ｐ２の真下の絶縁膜ＩＩ２とが同時にエッチングされる。このエッチングは、たとえばフォトレジスト開口部Ｐ２の真下の絶縁膜ＩＩ２が、絶縁膜ＩＩ１の最上面に達したところで終了するように、エッチング深さを調整しながら行なわれることが好ましい。ただしトリミングヒューズＦ１の真上に形成される絶縁膜ＩＩ１および絶縁膜ＩＩ２の厚みに応じて（たとえば絶縁膜ＩＩ１が非常に薄い場合は）トリミングヒューズＦ１の真上の絶縁膜ＩＩ１上の絶縁膜ＩＩ２の一部が残るようにエッチングされてもよい。同様に、配線部Ｌ１上の絶縁膜ＩＩ２についても、絶縁膜ＩＩ２の厚みに応じて、エッチングされる深さが適宜変更されてもよい。
【００３５】
以上のエッチングにより、フォトレジスト開口部Ｐ１の真下には絶縁膜ＩＩ２の開口部としてのビアＶ１が、フォトレジスト開口部Ｐ２の真下には絶縁膜ＩＩ２の開口部Ｃ１が、同時にそれぞれ形成される。その後フォトレジストＰＨＲを除去することにより、２つの凹部としてのビアＶ１および開口部Ｃ１が、絶縁膜ＩＩ１の表面に同時に形成される。
【００３６】
図６を参照して、図５の工程でエッチングされた絶縁膜ＩＩ２の上面の全体を覆うように、アルミニウム薄膜ＡＬが形成される。このアルミニウム薄膜ＡＬは、ビアＶ１および開口部Ｃ１の内側の表面（側壁および底面）を覆うように形成される。
【００３７】
図７を参照して、通常の写真製版技術により、アルミニウム薄膜ＡＬをパターニングするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。
【００３８】
図８を参照して、通常のエッチング技術により、アルミニウム薄膜ＡＬがパターニングされる。その結果、配線領域のビアＶ１においては、その側壁および底面のほぼ全体、および絶縁膜ＩＩ２の表面上の一部に側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、上記各領域において連なるように一体として形成される。またヒューズ領域の開口部Ｃ１においては、図８に示すようにたとえば管状（額縁状）となるように、側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成される。
【００３９】
また図７のフォトレジストＰＨＲのパターンによれば、パッド領域の一部において、アルミニウム薄膜ＡＬのパターニングにより、絶縁膜ＩＩ２上にパッド電極ＰＤが形成される。図８の工程においては、ビアＶ１および開口部Ｃ１の側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬ、ならびにパッド電極ＰＤが、いずれもアルミニウム薄膜ＡＬのパターニングにより、同時に形成される。
【００４０】
図９を参照して、図８の工程で形成される上面（ヒューズ領域、配線領域およびパッド領域）のほぼ全体を覆い、ビアＶ１および開口部Ｃ１の内部を充填するように、層間絶縁層の一部をなすパッシベーション膜ＰＩが形成される。
【００４１】
図１０を参照して、通常の写真製版技術により、パッシベーション膜ＰＩをパターニングするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。フォトレジストＰＨＲは、トリミングヒューズＦ１の真上とパッド電極ＰＤの真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ３，Ｐ４が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００４２】
その後、通常のエッチング技術により、パッシベーション膜ＰＩがパターニングされる。ここで、フォトレジスト開口部Ｐ３の真下のパッシベーション膜ＰＩと、フォトレジスト開口部Ｐ４の真下のパッシベーション膜ＰＩとは同時にエッチングされる。その結果、フォトレジスト開口部Ｐ３の真下のヒューズ領域の開口部Ｃ１においては、図２に示すように開口部Ｃ１の内部に充填されるパッシベーション膜ＰＩが除去される。パッシベーション膜ＰＩとその下の絶縁膜ＩＩ１とのエッチング選択比が高いため、フォトレジスト開口部Ｐ３の真下の（開口部Ｃ１内の）パッシベーション膜ＰＩがすべて除去されたところでエッチングは終了する。すなわちパッシベーション膜ＰＩの下面に接するたとえば絶縁膜ＩＩ１がエッチングのストッパ膜として機能する。
【００４３】
またパッシベーション膜ＰＩは、トリミングヒューズＦ１の真上に形成される側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、パッシベーション膜ＰＩのエッチングによりエッチングされない条件でエッチングされることが好ましい。以上により、トリミングヒューズＦ１上にはレーザトリミング開口部ＬＴＣが形成される。
【００４４】
一方、フォトレジスト開口部Ｐ４の真下においては、パッシベーション膜ＰＩが、パッド電極ＰＤの最上面に達するようにエッチングされる。ここでもパッド電極ＰＤ上のパッシベーション膜ＰＩの厚みに応じて、エッチングされる深さが適宜変更されてもよい。
【００４５】
以上のエッチング処理により、ヒューズ領域にはレーザトリミング開口部ＬＴＣが、パッド領域にはパッド開口部ＰＤＣが、同時に形成される。
【００４６】
次に、比較例の半導体装置の製造方法を示す図１１〜図１２を参照しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００４７】
図１１を参照して、比較例においては、先にパッド電極ＰＤの真上のパッシベーション膜ＰＩが除去され、パッド開口部ＰＤＣが形成された状態で、トリミングヒューズＦ１の真上のパッシベーション膜ＰＩなどをエッチングするためのフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。図１２を参照して、図１１の工程で形成されたフォトレジスト開口部Ｐ５を用いて、通常のエッチング技術により、トリミングヒューズＦ１の真上のうち少なくとも一部の領域におけるパッシベーション膜ＰＩおよび絶縁膜ＩＩ２が同時に除去され、本実施の形態と同様にレーザトリミング開口部ＬＴＣが形成される。
【００４８】
図１１〜図１２に示す構成は、図２〜図１０に示す実施の形態１の構成と比較して、以上の点において異なっており、他の点においては図２〜図１０に示す実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００４９】
比較例においては、パッド開口部ＰＤＣの形成とレーザトリミング開口部ＬＴＣの形成とが別工程であるため、両者の形成用のフォトマスクが別々に必要となる。また両者を別工程として処理するため処理時間を費やし、コスト高になる可能性がある。
【００５０】
また比較例においては、パッド電極ＰＤよりも上部の層間絶縁層全体の厚みと、トリミングヒューズＦ１よりも上部の層間絶縁層全体の厚みとが異なる。このためトリミングヒューズＦ１上の層間絶縁層を、レーザトリミング開口部ＬＴＣを形成するためにエッチングする深さの制御が困難である。
【００５１】
しかし本実施の形態においては、パッド開口部ＰＤＣを形成するためのパッシベーション膜ＰＩのエッチングと、レーザトリミング開口部ＬＴＣを形成するためのパッシベーション膜ＰＩのエッチングとが同一工程としてなされる。このため単一のフォトマスクを用いて上記双方のエッチング処理を同時に行なうことができる。このため、上記処理時間を削減し、かつフォトマスクの製造費に起因するコストを削減することができる。
【００５２】
さらに本実施の形態においては、ビアＶ１を形成するための絶縁膜ＩＩ２のエッチングと、開口部Ｃ１を形成するための絶縁膜ＩＩ２のエッチングとが同一工程としてなされる。このため単一のフォトマスクを用いて上記双方のエッチング処理を同時に行なうことができる。このため、上記処理時間を削減し、かつフォトマスクの製造費に起因するコストを削減することができる。
【００５３】
また本実施の形態においては、たとえば図１０において、トリミングヒューズＦ１の真上に形成されるパッシベーション膜ＰＩと、パッド電極ＰＤの真上に形成されるパッシベーション膜ＰＩとの厚みがほぼ等しい。このため、たとえばトリミングヒューズＦ１の真上において、絶縁膜ＩＩ１の最上面で終わるようにパッシベーション膜ＰＩをエッチングする場合、パッド電極ＰＤの真上のパッシベーション膜ＰＩのエッチングがパッド電極ＰＤの最上面に達することを目安に、エッチングの深さを高精度に制御することができる。さらに、パッシベーション膜ＰＩと絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２とのエッチング選択比を高く設計することにより、絶縁膜ＩＩ１上のパッシベーション膜ＰＩをエッチングする際に、絶縁膜ＩＩ１をストッパ膜として機能させる効果をいっそう高めることができる。
【００５４】
このことは図４〜図５に示す、絶縁膜ＩＩ２のビアＶ１と開口部Ｃ１とを同時に形成するエッチング処理についても同様である。配線部Ｌ１の上に形成される絶縁膜ＩＩ２と、トリミングヒューズＦ１の上に形成される絶縁膜ＩＩ２との厚みがほぼ等しい。このため、たとえばトリミングヒューズＦ１の真上において、絶縁膜ＩＩ１の最上面で終わるように絶縁膜ＩＩ２をエッチングする場合、パッド電極ＰＤの真上の絶縁膜ＩＩ２のエッチングがパッド電極ＰＤの最上面に達することを目安に、エッチングの深さをより高精度に制御することができる。
【００５５】
上記手法によりエッチング後にトリミングヒューズＦ１の上に残存する層間絶縁層（絶縁膜ＩＩ１など）の厚みの総和を高精度に制御できれば、形成される半導体装置のトリミングヒューズＦ１への水分の進入を抑制することができ、かつ開口部ＬＴＣを介したトリミングヒューズＦ１へのレーザ光の照射をより容易に行なうことができる。したがって当該半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５６】
また本実施の形態においては、図６の工程において形成されるアルミニウム薄膜ＡＬを用いて、ビアＶ１と開口部Ｃ１との双方の側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、単一の工程により同時に形成される。このことからも、処理時間を削減し、かつフォトマスクの製造費に起因するコストを削減することができる。さらに上記の製造方法においては、ビアＶ１と開口部Ｃ１との側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬとパッド電極ＰＤとが単一の工程により同時に形成されるため、処理時間およびコストをいっそう削減することができる。
【００５７】
さらに、本実施の形態においては、レーザトリミング開口部ＬＴＣの内側において側壁等の少なくとも一部が側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬにより保護される。このため側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが、絶縁膜ＩＩ１の下部のトリミングヒューズＦ１に対する耐湿性を向上させる。またレーザトリミング開口部ＬＴＣの形状が経時的に変化し、そのことに起因してレーザトリミング開口部ＬＴＣの真下の（トリミングヒューズＦ１上の）絶縁膜ＩＩ１の厚みが変化し、当該半導体装置の電気的特性が劣化するなどの不具合を抑制することができる。この効果は、たとえば側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが管状（額縁状）の形状を有するなど、全体に連続しており一体となった形状を有する場合により高まる。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１と比較して、層間絶縁層を構成する絶縁膜が１層増加している点において異なっている。以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
【００５９】
図１３を参照して、本実施の形態の多層配線構造を有する半導体装置は、層間絶縁層として、絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２、パッシベーション膜ＰＩに加えて絶縁膜ＩＩ３を有している。絶縁膜ＩＩ３は絶縁膜ＩＩ１，ＩＩ２と同様に、たとえばシリコン酸化膜からなることが好ましい。
【００６０】
絶縁膜ＩＩ２の上には、配線部Ｌ１と平面視においてほぼ重なるように、配線部Ｌ２が形成されている。また絶縁膜ＩＩ３の上には、たとえば配線部Ｌ１，Ｌ２と平面視においてほぼ重なるように、配線部Ｌ３が形成されてもよい。
【００６１】
ヒューズ領域においては、レーザトリミング開口部ＬＴＣが、トリミングヒューズＦ１上のパッシベーション膜ＰＩ、絶縁膜ＩＩ３，ＩＩ２を除去するように形成される。レーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、レーザトリミング開口部ＬＴＣの底面である絶縁膜ＩＩ１上の端部と、特に絶縁膜ＩＩ２，ＩＩ３におけるレーザトリミング開口部ＬＴＣの側壁と、絶縁膜ＩＩ３の上側の表面上の一部の領域とを覆うように形成されている。上記の各領域における当該側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが連なって一体となるように形成されている。
【００６２】
図１３の配線領域においては、配線部Ｌ１と配線部Ｌ２とが、プラグＰＬにより電気的に接続されている。プラグＰＬは金属層ＭＴＬの側面および底面がバリアメタルＢＲＬで覆われた構成を有している。金属層ＭＴＬはたとえばタングステンなどの金属材料により形成されることが好ましい。
【００６３】
パッド開口部ＰＤＣは、絶縁膜ＩＩ３およびパッシベーション膜ＰＩの開口部として形成されている。パッド領域の配線部Ｌ２上およびパッド電極ＰＤ上の側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、いずれも、絶縁膜ＩＩ３における開口部の内側の側壁および底面のほぼ全体、および絶縁膜ＩＩ３の上側の表面上の一部の領域を覆うように形成され、これらの各領域が連なって一体となるように形成されている。ここで当該開口部の内側の底面においては、配線部Ｌ２の上面を覆うように側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成されてもよい。
【００６４】
図１３に示す本実施の形態の構成は、図２に示す実施の形態１の構成と比較して、以上の点において異なっており、他の点においては図２に示す実施の形態１の構成と同様であるため、同一の要素については同一の符号を付しその説明を繰り返さない。
【００６５】
次に、図１４〜図２１を参照しながら、図１３に示す本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００６６】
図１４を参照して、実施の形態１の図３の工程と同様の処理がなされた後、配線領域およびパッド領域における絶縁膜ＩＩ２上の一部の領域には、アルミニウム配線としての配線部Ｌ２およびパッド電極ＰＤが形成される。次に、配線部Ｌ２およびパッド電極ＰＤの上面上を覆うように、絶縁膜ＩＩ２上に、層間絶縁層の一部をなす絶縁膜ＩＩ３が形成される。また、配線部Ｌ１と配線部Ｌ２とを電気的に接続するプラグＰＬが形成されてもよい。
【００６７】
図１５を参照して、通常の写真製版技術により、絶縁膜ＩＩ２上にフォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。フォトレジストＰＨＲは、トリミングヒューズＦ１の真上と配線部Ｌ１の真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００６８】
図１６を参照して、通常のエッチング技術により、フォトレジストＰＨＲのパターンに従い、絶縁膜ＩＩ３がエッチング除去される。ここではフォトレジスト開口部Ｐ６の真下の絶縁膜ＩＩ３とフォトレジスト開口部Ｐ７，Ｐ８の真下の絶縁膜ＩＩ３とが同時にエッチングされる。ここでフォトレジスト開口部Ｐ６の真下の絶縁膜ＩＩ３に続いて、その真下の絶縁膜ＩＩ２がエッチングされ、たとえば絶縁膜ＩＩ１の最上面に達したところで終了するように、エッチング深さを調整しながら行なわれることが好ましい。その他のエッチングの条件は、図５の工程と同様に設定されることが好ましい。
【００６９】
以上のエッチングにより、フォトレジスト開口部Ｐ７，Ｐ８の真下には絶縁膜ＩＩ３の開口部としてのビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１が、フォトレジスト開口部Ｐ６の真下には絶縁膜ＩＩ２，ＩＩ３の開口部Ｃ２が、同時にそれぞれ形成される。その後フォトレジストＰＨＲを除去することにより、３つの凹部としての開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１が、絶縁膜ＩＩ２の表面に形成される。すなわちここでは、ヒューズ配線の真上の凹部（開口部Ｃ２）と配線部Ｌ２の真上の凹部（ビアＶ３）に加えて、パッド電極ＰＤの真上の凹部（パッド開口部ＰＤ１）をすべて同時にエッチング形成する。
【００７０】
図１７を参照して、図６の工程と同様に、アルミニウム薄膜ＡＬが形成される。このアルミニウム薄膜ＡＬは、開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１の内側の表面（側壁および底面）を覆うように形成される。
【００７１】
図１８を参照して、図７の工程と同様に、フォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。
【００７２】
図１９を参照して、図８の工程と同様にアルミニウム薄膜ＡＬがパターニングされる。その結果、開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１のそれぞれにおいて、側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬが形成される。開口部Ｃ２における側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは、開口部Ｃ２の底面の端部を覆うように管状（額縁状）となるように形成されることが好ましい。これに対してビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１における側壁アルミニウム薄膜部ＳＡＬは配線部Ｌ２およびパッド電極ＰＤの表面のほぼ全体を覆うように（ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１の底面のほぼ全体を覆うように）形成されてもよい。
【００７３】
図２０を参照して、図１９の工程で形成される上面（ヒューズ領域、配線領域およびパッド領域）のほぼ全体を覆い、開口部Ｃ２、ビアＶ３およびパッド開口部ＰＤ１の内部を充填するように、層間絶縁層の一部をなすパッシベーション膜ＰＩが形成される。
【００７４】
図２１を参照して、図１０の工程と同様に、フォトレジストＰＨＲのパターンが形成される。このときトリミングヒューズＦ１の真上とパッド電極ＰＤの真上との双方においてフォトレジスト開口部Ｐ９，Ｐ１０が同時に形成されるようにパターニングされることが好ましい。
【００７５】
その後、実施の形態１における図１０の工程の後に行なわれる工程と同様の条件により、パッシベーション膜ＰＩがパターニングされる。ここで、フォトレジスト開口部Ｐ９の真下のパッシベーション膜ＰＩと、フォトレジスト開口部Ｐ１０の真下のパッシベーション膜ＰＩとは同時にエッチングされる。その結果、図１３に示すようにパッシベーション膜ＰＩの一部が除去され、ヒューズ領域にはレーザトリミング開口部ＬＴＣが、パッド領域にはパッド開口部ＰＤＣが、同時に形成される。
【００７６】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては、基本的に実施の形態１と同様の作用効果を有する。ただし本実施の形態においては、実施の形態１と比較して層間絶縁層を構成する絶縁膜ＩＩ３が追加される。この場合、図１６の工程においてトリミングヒューズＦ１の真上の開口部Ｃ２を形成するための層間絶縁層のエッチング深さと、ビアＶ３などを形成するための当該エッチング深さとが異なる。しかしこの場合においても、トリミングヒューズＦ１の真上において開口部Ｃ２を形成するためのエッチングを終了するタイミングを精密に制御すれば、トリミングヒューズＦ１上の絶縁膜ＩＩ１の厚みが精密に制御された、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。開口部Ｃ２を形成するためにエッチングされる絶縁膜と、トリミングヒューズＦ１の真上に残す絶縁膜ＩＩ１などとのエッチング選択比が高い場合、上記厚みがより容易に制御される。
【００７７】
またビアＶ３，パッド開口部ＰＤ１を形成するためにエッチングされる絶縁膜ＩＩ３と、配線部Ｌ２，パッド電極ＰＤを構成するアルミニウムとのエッチング選択比をより高くすることが好ましい。このようにすれば、開口部Ｃ２と同時にエッチングによりビアＶ３，パッド開口部ＰＤ１が形成される際の配線部Ｌ２，パッド電極ＰＤのエッチングを抑制できる。
【００７８】
本発明の実施の形態２は、以上に述べた各点についてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態２について、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に準ずる。
【００７９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ヒューズ配線を有し、多層配線構造を有する半導体装置およびその製造方法に特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００８１】
ＡＬ アルミニウム薄膜、ＢＲＬ バリアメタル、Ｃ１，Ｃ２ 開口部、ＥＰＰ 露出部、Ｆ１ トリミングヒューズ、ＩＩ１，ＩＩ２，ＩＩ３ 絶縁膜、ＩＩＩ 素子分離絶縁層、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 配線部、ＬＴＣ レーザトリミング開口部、ＭＴＬ 金属層、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８ フォトレジスト開口部、ＰＤ パッド電極、ＰＤ１，ＰＤＣ パッド開口部、ＰＨＲ フォトレジスト、ＰＩ パッシベーション膜、ＰＬ プラグ、ＳＡＬ 側壁アルミニウム薄膜部、ＳＵＢ 半導体基板、Ｖ１，Ｖ３ ビア、Ｖ２ 窪み部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を有する絶縁膜上に形成されたヒューズ配線と、
前記ヒューズ配線の上に形成された層間絶縁層と、
前記層間絶縁層の内部に位置する、前記ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成された電極部とを備えており、
前記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の第１の領域において、前記層間絶縁層の厚みが、前記第１の領域以外の第２の領域における前記層間絶縁層の厚みより薄くなるようにトリミング開口部が形成され、
前記トリミング開口部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部を備え、
前記アルミニウム薄膜部は、前記側壁の少なくとも一部から、前記底面より上側において前記表面に沿う方向に連なるように形成される、半導体装置。
【請求項２】
前記アルミニウム薄膜部は、前記トリミング開口部の前記側壁および前記底面を管状に覆うように形成される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
表面を有する絶縁膜上にヒューズ配線を形成する工程と、
前記ヒューズ配線を覆うように第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上のうち、前記ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に配線部を形成する工程と、
前記配線部を覆うように、前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の前記第２の絶縁膜と、前記配線部の真上のうち一部の前記第２の絶縁膜とを同時にエッチングすることにより除去し、凹部を形成する工程と、
前記ヒューズ配線の真上の、トリミング開口部を構成する前記凹部を覆うアルミニウム薄膜を形成することにより、前記凹部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部を形成する工程とを備え、
前記アルミニウム薄膜部は、前記側壁の少なくとも一部から、前記底面より上側において前記表面に沿う方向に連なるように形成される、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の絶縁膜上のうち前記ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成される電極部上から前記ヒューズ配線上に位置する領域にまで前記表面に沿って延在するように、前記第１の絶縁膜とのエッチング選択比の高い材質からなるパッシベーション膜を形成する工程と、
前記トリミング開口部を構成する前記凹部の内部に形成される前記パッシベーション膜と、前記電極部上の前記パッシベーション膜とを同時にエッチングすることにより除去する工程とをさらに有している、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
表面を有する絶縁膜上に形成されたヒューズ配線と、
前記ヒューズ配線の上に形成された層間絶縁層と、
前記層間絶縁層の内部に位置する、前記ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成された電極部とを備えており、
前記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の第１の領域において、前記層間絶縁層の厚みが、前記第１の領域以外の第２の領域における前記層間絶縁層の厚みより薄くなるようにトリミング開口部が形成され、
前記トリミング開口部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部を備え、
前記アルミニウム薄膜部は、前記側壁の少なくとも一部から、前記底面より上側において前記表面に沿う方向に連なるように形成される、半導体装置。
【請求項２】
前記アルミニウム薄膜部は、前記トリミング開口部の前記側壁および前記底面を管状に覆うように形成される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
表面を有する絶縁膜上にヒューズ配線を形成する工程と、
前記ヒューズ配線を覆うように第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上のうち、前記ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に配線部を形成する工程と、
前記配線部を覆うように、前記第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記ヒューズ配線の真上のうち少なくとも一部の前記第２の絶縁膜と、前記配線部の真上のうち一部の前記第２の絶縁膜とを同時にエッチングすることにより除去し、凹部を形成する工程と、
前記ヒューズ配線の真上の、トリミング開口部を構成する前記凹部を覆うアルミニウム薄膜を形成することにより、前記凹部の内側において側壁および底面の少なくとも一部を覆うアルミニウム薄膜部を形成する工程とを備え、
前記アルミニウム薄膜部は、前記側壁の少なくとも一部から、前記底面より上側において前記表面に沿う方向に連なるように形成される、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の絶縁膜上のうち前記ヒューズ配線と平面視において重ならない領域に形成される電極部上から前記ヒューズ配線上に位置する領域にまで前記表面に沿って延在するように、前記第１の絶縁膜とのエッチング選択比の高い材質からなるパッシベーション膜を形成する工程と、
前記トリミング開口部を構成する前記凹部の内部に形成される前記パッシベーション膜と、前記電極部上の前記パッシベーション膜とを同時にエッチングすることにより除去する工程とをさらに有している、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−２６２７４（Ｐ２０１３−２６２７４Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６７４４（Ｐ２０１１−１５６７４４）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサス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２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]