半導体装置の製造方法
【課題】半導体装置の製造方法において、ヒューズ層を覆う絶縁膜の膜厚を精度良く調整する。
【解決手段】半導体基板１０上の第２の層間絶縁膜１７上にヒューズ層１８Ｔが形成され、ヒューズ層１８Ｔは第３の層間絶縁膜２０で覆われる。第３の層間絶縁膜２０上には、キャップメタル２４に覆われたパッド電極２３が形成され、それらは第１及び第２のパッシベーション膜２５，２６に覆われる。次に、ヒューズ層１８Ｔ上で開口する第１のレジスト層２７をマスクとして、ヒューズ層１８Ｔ上で第２のパッシベーション膜２６から第３の絶縁膜の厚さ方向の途中までをエッチングする。その後、パッド電極２３上で開口する第２のレジスト層３０をマスクとして、パッド電極２３上で第１及び第２のパッシベーション膜２５，２６及びキャップメタル層２４をエッチングしてパッド電極２３の表面を露出する。その後、保護膜３２を形成する。
【解決手段】半導体基板１０上の第２の層間絶縁膜１７上にヒューズ層１８Ｔが形成され、ヒューズ層１８Ｔは第３の層間絶縁膜２０で覆われる。第３の層間絶縁膜２０上には、キャップメタル２４に覆われたパッド電極２３が形成され、それらは第１及び第２のパッシベーション膜２５，２６に覆われる。次に、ヒューズ層１８Ｔ上で開口する第１のレジスト層２７をマスクとして、ヒューズ層１８Ｔ上で第２のパッシベーション膜２６から第３の絶縁膜の厚さ方向の途中までをエッチングする。その後、パッド電極２３上で開口する第２のレジスト層３０をマスクとして、パッド電極２３上で第１及び第２のパッシベーション膜２５，２６及びキャップメタル層２４をエッチングしてパッド電極２３の表面を露出する。その後、保護膜３２を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路定数等の変更を行うために用いられるトリミング素子を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の回路定数等の変更するために、半導体装置における複数の電子デバイス間には、レーザートリミング等により部分的に除去されるヒューズ層を備えたトリミング素子が接続されている。この種のトリミング素子は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
トリミング素子の断面構成としては、ヒューズ層を構成する材料がトリミング時に沸点まで十分に加熱され、一挙に外部へ吹き飛ばされる構造となるように、ヒューズ層の上層に層間絶縁膜等の絶縁膜が形成されている。このようなトリミングに最適な絶縁膜の膜厚をヒューズ層上で実現するために、ヒューズ層を覆う絶縁膜のエッチングが行われていた。
【０００４】
これまで、ヒューズ層の材料には、ポリシリコンが多く用いられていた。しかしながら、半導体装置において、多層の金属配線を使用することが増えるにつれて、形成温度が高いため、アルミニウムなどの金属配線層より下部に形成せざるを得ないポリシリコン層では、レイアウトの自由度や最終的にヒューズ層を覆う絶縁膜のエッチングにおいて問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８３７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、上記のポリシリコン層を用いたヒューズ層の問題に対処するため、多層金属配線の金属配線材料をトリミング素子のヒューズ層に利用することを検討した。
【０００７】
以下に、参考例として、金属配線材料からなるヒューズ層を覆う絶縁膜の膜厚を調整するエッチング工程の一例について、図９（Ａ）の断面図を参照して説明する。図９（Ａ）には、ヒューズ層１１８Ｔが形成されるトリミング部１０１と、半導体装置のパッド電極１２３が形成されるパッド部１０２を並べて図示している。
【０００８】
層間絶縁膜１１７上に金属配線材料からなるヒューズ層１１８Ｔが形成され、それを覆う層間絶縁膜１２０上のパッド部１０２にパッド電極１２３が形成される。パッド電極１２３の表面には、フォトリソグラフィ工程の露光に対する反射防止金属層として、チタンナイトライド等のキャップメタル層１２４が形成される。さらに、それらを覆って、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１２５、ポリイミドからなる保護膜１３２が形成される。次に、保護膜１３２上に、ヒューズ層１１８Ｔ上とパッド電極１２３上で開口する２つの開口部１３３Ａ，１３３Ｂを有したレジスト層１３３を、フォトリソグラフィ工程により形成する。そして、ヒューズ層１１８Ｔ上の層間絶縁膜１２０の膜厚を調整すると同時に、パッド電極１２３の表面を露出させるべく、この１つのレジスト層１３３をエッチングマスクとして、保護膜１３２以下の層のエッチングを同時に行う。
【０００９】
しかしながら、図９（Ａ）に示したような１つのレジスト層１３３をエッチングマスクとして、トリミング部１０１とパッド部１０２で同時にエッチングを行う場合、図９（Ｂ）に示すように、キャップメタル層１２４を除去するために必要なエッチングの分だけ、ヒューズ層１１８Ｔ上の層間絶縁膜１２０も必要以上にエッチングされることになる。
【００１０】
これにより、ヒューズ層１１８Ｔ上の層間絶縁膜１２０がトリミングに最適な膜厚に調整できなくなるという問題が生じていた。例えばヒューズ層１１８Ｔの表面及び側面までもが露出されてしまい、レーザートリミングの際に、ヒューズ層１１８Ｔを構成する金属の一部は、完全に外部へ吹き飛ばされずに周囲に広がって残存し、その金属を介してヒューズ層１１８Ｔが接続されてしまう恐れがあった。
【００１１】
そこで本発明は、ヒューズ層を覆う層間絶縁膜の膜厚を精度良く調整することができる半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の第１の絶縁膜上にトリミング素子のヒューズ層を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に前記ヒューズ層を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上にパッド電極を形成する工程と、前記パッド電極上に反射防止金属層を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上に前記パッド電極及び前記反射防止金属層を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、前記ヒューズ層上で開口すると共に前記パッド電極上を覆う第１のレジスト層をマスクとして、前記ヒューズ層上で前記第３の絶縁膜から前記第２の絶縁膜の厚さ方向の途中までをエッチングする第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程の後、前記パッド電極上で開口すると共に前記ヒューズ層上を覆う第２のレジスト層をマスクとして、前記パッド電極上で前記第３の絶縁膜及び前記反射防止金属層をエッチングして前記パッド電極の表面を露出する第２のエッチング工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ヒューズ層を覆う絶縁膜の膜厚を精度良く調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による半導体装置を説明する平面図である。
【図２】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施形態による半導体装置の変形例を説明する平面図である。
【図９】参考例によるトリミング素子を含む半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態による半導体装置の概略構成について、図１の平面図を参照して説明する。説明の便宜上、図１では、主要な構成要素のみを図示し、その他の図示は省略している。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態による半導体装置は、回路定数等の変更（トリミング）を行うためのトリミング素子１を含む。トリミング素子１は、アルミニウム等の金属からなるヒューズ層１８を備える。ヒューズ層１８の中央部は、トリミングの対象となる領域であり、その中央部の幅は他の領域よりも小さく形成されている。また、ヒューズ層１８の両端の引き出し部は、不図示の配線及びコンタクトを介して、例えば、半導体装置の他の領域に形成されたポリシリコンからなる不図示の抵抗層と接続されている。以下では、トリミングされるヒューズ層１８の中央部を、ヒューズ層１８Ｔとして表記する。また、ヒューズ層１８のトリミング方法は、レーザーのスポット照射によるレーザートリミングであるものとして説明する。ヒューズ層１８Ｔがトリミングされると、不図示の抵抗層と接続されたヒューズ層１８Ｔの電流経路が遮断されて、半導体装置の回路定数等の変更が行われる。
【００１７】
また、ヒューズ層１８Ｔへ水分が浸入するのを防ぐ目的として、ヒューズ層１８Ｔを囲んで、シールリングＳＲが形成されている。シールリングＳＲの形成領域では、第１のシール金属層１４、第２のシール金属層１６、第３のシール金属層１９、及び第４のシール金属層２１が、半導体基板１０の表面に対して垂直に積層して形成されている。各シール金属層は、半導体基板１０上の多層の金属配線層を用いて形成されている。第３のシール金属層１９は、ヒューズ層１８Ｔと同層の金属配線層で形成され、ヒューズ層１８Ｔの引き出し部分とショートしないように切断されている。なお、図中ではヒューズ層１８，１８Ｔと第３のシール金属層１９のみを実線で囲みハッチングを施して示している。また、以下の説明では、多層の金属配線層のそれぞれを、単に金属層と表記する。
【００１８】
また、トリミングの対象となるヒューズ層１８Ｔの近傍では、ヒューズ層１８Ｔを覆う第３の層間絶縁膜２０を露出する開口部２８が設けられている。この開口部２８の底部において、ヒューズ層１８Ｔを覆う第３の層間絶縁膜２０は、トリミングの際にヒューズ層１８Ｔを構成する金属が外部に吹き飛ばされて、かつ残存しないように、精度良く最適な膜厚に調整されている。
【００１９】
以下に、上述したトリミング素子１を含む半導体装置、即ち、ヒューズ層１８Ｔを覆う第１の層間絶縁膜２０が最適な膜厚に精度良く調整される半導体装置の製造方法について説明する。図２乃至図７は、この半導体装置の製造方法を説明する断面図であり、各Ａ図では、トリミング素子１の形成領域のうち、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、各Ｂ図では、トリミング素子１と離間して形成されるパッド電極２３の形成領域（図１では不図示）を示している。パッド電極２３は、第４のシール金属層２１と同層の金属層からなり、半導体基板１０の表面に対して垂直な方向から見ると矩形状のパターンで形成され、その表面は露出されている。
【００２０】
まず、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、半導体基板１０上に、例えば約４００ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚を有したＬＯＣＯＳ膜１１が形成される。トリミング素子１の形成領域では、ＬＯＣＯＳ膜１１は、シールリングＳＲの形成領域上に開口部１１Ａを有して形成され、その開口部１１Ａ内の半導体基板１０にはＰ型ウェルＰＷが形成される。
【００２１】
ＬＯＣＯＳ膜１１上及びＰ型ウェルＰＷ上には、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＢＰＳＧ等からなり、例えば約４００ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚を有した絶縁膜１３が形成される。絶縁膜１３は、半導体装置の他の領域に形成された不図示の抵抗層等を構成するポリシリコン層を覆っている。
【００２２】
絶縁膜１３上には、Ｐ型ウェルＰＷと重畳する領域に、第１のシール金属層１４が形成される。第１のシール金属層１４は、例えばアルミニウムあるいはアルミニウムを含む金属からなり、例えば約６００ｎｍ〜７００μｍの膜厚を有している。第１のシール金属層１４は、絶縁膜１３に形成されたコンタクトを介してＰ型ウェルＰＷと接続されている。なお、第１のシール金属層１４は、上記以外の金属、例えば銅あるいは銅を含む金属からなるものであってもよい。
【００２３】
さらに、絶縁膜１３及び第１のシール金属層１４を覆って第１の層間絶縁膜１５が形成される。第１の層間絶縁膜１５は、例えば、ＴＥＯＳ膜、ＳＯＧ膜、ＴＥＯＳ膜がこの順で形成された積層体であり、全体で例えば約６００ｎｍ〜８００ｎｍの膜厚を有している。
【００２４】
第１の層間絶縁膜１５上には、第１のシール金属層１４と重畳する領域に、例えば第１のシール金属層１４と同じ材料と膜厚を有した第２のシール金属層１６が形成される。第２のシール金属層１６は、第１の層間絶縁膜１５に形成されたコンタクトを介して、下層の第１のシール金属層１４と接続される。次に、第１の層間絶縁膜１５及び第２のシール金属層１６を覆って、例えば第１の層間絶縁膜１５と同じ材料と膜厚を有した第２の層間絶縁膜１７が形成される。
【００２５】
次に、トリミング素子１の形成領域において、第２の層間絶縁膜１７上に、ヒューズ層１８Ｔが形成される（図１の引き出し部も含む）。ヒューズ層１８Ｔは、例えばアルミニウムあるいはアルミニウムを含む金属からなり、例えば約６００ｎｍ〜７００ｎｍの膜厚を有して形成される。ヒューズ層１８Ｔは、上記以外の金属、例えば銅あるいは銅を含む金属からなるものであってもよい。
【００２６】
また、第２の層間絶縁膜１７上であって、第２のシール金属層１６と重畳する領域には、第３のシール金属層１９が形成される。第３のシール金属層１９は、第２の層間絶縁膜１７に形成されたコンタクトを介して、下層の第２のシール金属層１６と接続される。第３のシール金属層１９は、製造コストを抑えるためには、ヒューズ層１８Ｔと同一の成膜工程及びパターニング工程によって、ヒューズ層１８Ｔと同じ材料と膜厚を有して形成することが好ましいが、異なる材料、異なる工程によって形成されてもよい。
【００２７】
さらに、第２の層間絶縁膜１７、ヒューズ層１８Ｔ、及び第３のシール金属層１９を覆って、第３の層間絶縁膜２０が形成される。第３の層間絶縁膜２０は、例えば、ＴＥＯＳ膜、ＳＯＧ膜、ＴＥＯＳ膜がこの順で形成された積層体であり、全体で例えば約６００ｎｍ〜８００ｎｍの膜厚を有している。
【００２８】
第３の層間絶縁膜２０上であって、第３のシール金属層１９と重畳する領域には、第４のシール金属層２１が形成される。第４のシール金属層２１は、第３の層間絶縁膜２０に形成されたコンタクトを介して、下層の第３のシール金属層１９と接続される。これにより、Ｐ型ウェルＰＷ上に、第１乃至第４のシール金属層１４，１６，１９，２１が半導体基板１０に対して垂直方向に接続されたシールリングＳＲが形成される。シールリングＳＲはヒューズ層１８Ｔがトリミングされた際、トリミングされた領域からトリミング素子１の外側の領域へ水分が浸入するのを防ぐ機能を有している。一方、第３の層間絶縁膜２０上であって、トリミング素子１と離間した図２（Ｂ）の領域では、パッド電極２３が形成される。
【００２９】
また、第４のシール金属層２１上とパッド電極２３上には、その後のパターニングで行われるフォトリソグラフィ工程の露光に対する反射防止金属層として、キャップメタル層２２，２４がそれぞれ形成される。キャップメタル層２２，２４は、チタンナイトライド等からなり、例えば約２０ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有して形成される。
【００３０】
第４のシール金属層２１とパッド電極２３は、製造コストを抑えるためには、同一の成膜工程及びパターニング工程によって、同じ材料と膜厚を有して形成することが好ましいが、異なる材料、異なる工程によって形成されてもよい。
【００３１】
なお、図の例では、第４のシール金属層２１とパッド電極２３が半導体装置の最上層の金属層によって形成される例を示してしている。この場合、パッド電極２３は、外部接続電極として形成されるため、厚い膜厚、例えば約２μｍ〜３μｍの膜厚を有して形成される。
【００３２】
ここで、上述した半導体基板１０からパッド電極２３までの多層構造について、比較例を考える。仮に、最上層の金属層である第４のシール金属層２１及びパッド電極２３と同層の金属層を用いてヒューズ層１８Ｔを形成したとする。すると、その金属層の厚さに応じてデザインルールが制限され、ヒューズ層１８Ｔは厚く大きなパターンで形成されることになる。この厚さと大きさを起因として、トリミングの際に、ヒューズ層１８Ｔが溶融しづらくなって残存する恐れがある。
【００３３】
また、半導体基板１０に近い層、例えば半導体装置の他の領域に形成されたポリシリコンからなる不図示の抵抗層を用いてヒューズ層１８Ｔを形成したとする。すると、その上層に多層の絶縁膜が存在するため、ヒューズ層１８Ｔ上の絶縁膜のエッチングの制御が難しくなり、その膜厚を精度良く調整できなくなる。
【００３４】
いずれの場合においても、トリミングの際に残存したヒューズ層１８Ｔの金属を介して、断線されるべきヒューズ層１８Ｔが接続されてしまう恐れがある。これらの問題を考慮すると、本実施形態のように、ヒューズ層１８Ｔは、最上層の第４のシール金属層２１よりも１つ下層の第３のシール金属層１９と同層の金属層で形成されることが好ましい。これにより、トリミングの際に、ヒューズ層１８Ｔを構成する金属が残存することを極力抑止することができる。
【００３５】
次に、第３の層間絶縁膜２０、第４のシール金属層２１、及びパッド電極２３を覆って、ＴＥＯＳ膜等のシリコン酸化膜からなり、例えば約９００ｎｍの膜厚を有した第１のパッシベーション膜２５が形成される。第１のパッシベーション膜２５の全面には、シリコン窒化膜からなり、例えば約６００ｎｍの膜厚を有した第２のパッシベーション膜２６が形成される。
【００３６】
その後、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第２のパッシベーション膜２６上に、エッチングマスクとして第１のレジスト層２７が形成される。第１のレジスト層２７は、ヒューズ層１８Ｔ上に開口部２７Ａを有すると共にパッド電極２３上を覆って形成される。そして、第１のエッチング工程として、第１のレジスト層２７をエッチングマスクとして、ヒューズ層１８Ｔ上の第２のパッシベーション膜２６から第３の層間絶縁膜２０の厚さ方向の途中までをエッチングして除去する。これにより、ヒューズ層１８Ｔ上に開口部２８が形成され、その開口部２８の底部では、ヒューズ層１８Ｔ上に、レーザートリミングに最適な膜厚Ｔ１を有した第３の層間絶縁膜２０が残存する。この膜厚Ｔ１は、例えば約２００ｎｍ〜３００ｎｍである。一方、パッド電極２３の形成領域では、第１のパッシベーション膜２５及び第２のパッシベーション膜２６はエッチングされない。その後、第１のレジスト層２７は除去される。
【００３７】
第１のエッチング工程に好適なエッチング条件としては、例えばＣＨＦ３とＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
【００３８】
次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第２のパッシベーション膜２６上に、エッチングマスクとして第２のレジスト層３０が形成される。第２のレジスト層３０は、パッド電極２３上に開口部３０Ａを有すると共にヒューズ層１８Ｔ上を覆って形成される。そして、第２のエッチング工程として、第２のレジスト層３０をエッチングマスクとして、パッド電極２３上の第２のパッシベーション膜２６、第１のパッシベーション膜２５、及びキャップメタル層２４をエッチングして除去する。これにより、パッド電極２３の表面を露出する開口部３１が形成される。一方、ヒューズ層１８Ｔ上の第３の層間絶縁膜２０はエッチングされず、第１のエッチング工程によって得られた膜厚Ｔ１のままに保たれている。その後、第２のレジスト層３０は除去される。
【００３９】
第２のエッチング工程に好適なエッチング条件としては、例えばＣＨＦ３とＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
【００４０】
上述したように、ヒューズ層１８Ｔ上の開口部２８の形成と、パッド電極２３の表面を露出する開口部３１の形成が、異なる２つのエッチングマスクを用いて、第１及び第２のエッチング工程に分けて行われる。このような第１及び第２のエッチング工程は本発明の最大の特徴であり、これにより、パッド電極２３の表面を露出すると同時に、ヒューズ層１８Ｔ上の開口部２８において第３の層間絶縁膜２０をトリミングに最適な膜厚Ｔ１に精度良く調整することができる。
【００４１】
仮に、ヒューズ層１８Ｔ上の開口部２８の形成と、パッド電極２３の表面を露出する開口部３１の形成を同時に行うべく、各開口部２８，３１に対応する各箇所で開口する１つのレジスト層をエッチングマスクとしてエッチング工程を行うとする。すると、参考例である図９（Ｂ）のように、キャップメタル層２４を除去するために必要なエッチングの分だけ、ヒューズ層１８Ｔ上の層間絶縁膜２０も必要以上にエッチングされることになり、ヒューズ層１８Ｔ上の層間絶縁膜２０が所望の膜厚に定まらず、トリミングに最適な膜厚Ｔ１に調整できなくなる。
【００４２】
次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、第２のパッシベーション膜２６上から開口部２８，３１の内壁を覆って、保護膜３２を形成する。保護膜３２は、例えば、製造コストを極力抑えるために非感光性のポリイミドを用いて、例えば約３μｍ〜１０μｍの膜厚を有して形成される。保護膜３２は、半導体装置の機械的な強度を高めると共に、水分の浸入を防ぐ機能を有する。
【００４３】
次に、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、保護膜３２上に、エッチングマスクとして第３のレジスト層３３を形成する。第３のレジスト層３３は、トリミング素子１の形成領域とパッド電極２３の形成領域を開口して形成される。
【００４４】
次に、第３のレジスト層３３をエッチングマスクとして、保護膜３２を部分的にエッチングして除去する。これにより、トリミング素子１の形成領域とパッド電極２３の形成領域を開口するように保護膜３２がパターニングされる。
【００４５】
上述した保護膜３２のエッチングは、例えばヒドラジン等を用いたウェットエッチングにより行うことができる。この場合、保護膜３２の端部Ｅ４，Ｆ３は、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１，Ｆ１の下層で若干侵食される。そのため、特にトリミング素子１の形成領域では、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１が、第４のシール金属層２１の内側（ヒューズ層１８Ｔに近い側）の端部Ｅ２で生じる第２のパッシベーション膜２６の段差Ｓ１近傍に形成されると、その段差Ｓ１の程度によっては、エッチングによって侵食された保護膜３２の端部Ｅ４の形状にばらつきや形成不良が生じ、保護膜３２の剥離や破損が生じやすくなる。特に最上層の金属層、即ち第４のシール金属層２１が厚い場合には、段差Ｓ１が大きくなるため、この問題が顕著に発生する。
【００４６】
このような保護膜３２の剥離や破損を防止するためには、トリミング素子１の形成領域では、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１は、第４のシール金属層２１の内側の端部Ｅ２よりも外側に形成される。また、パッド電極２３の形成領域では、上記と同様の理由で、第３のレジスト層３３の端部Ｆ１は、パッド電極２３の端部Ｆ２よりも外側に形成される。
【００４７】
より確実に保護膜３２の剥離や破損の防止をするためには、図示のように、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１は、第４のシール金属層２１の外側の端部Ｅ３で生じる第２のパッシベーション膜２６の段差Ｓ２よりも外側に形成されることが好ましい。これにより、エッチング後の保護膜３２の端部Ｅ４の形状は、剥離や損傷が生じにくいものとなる。
【００４８】
さらに、上記と同様の理由で、パッド電極２３の形成領域においても、第３のレジスト層３３の端部Ｆ１は、パッド電極２３の端部Ｆ２で生じる第２のパッシベーション膜２６の段差Ｓ３よりも外側に形成されることが好ましい。これにより、エッチング後の保護膜３２の端部Ｆ３の形状も、剥離や損傷が生じにくいものとなる。
【００４９】
上記工程の後、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように第３のレジスト層３３は除去される。こうして完成したトリミング素子１を含む半導体装置によれば、ヒューズ層１８Ｔ上の第３の層間絶縁膜２０がトリミングに最適な膜厚Ｔ１に精度良く調整されている。この第３の層間絶縁膜の膜厚Ｔ１によって、トリミングの際にヒューズ層１８Ｔの金属が沸点まで十分に加熱されて、その後、その箇所に残存することなく一挙に外部へ吹き飛ばされるように放出される。即ち、断線されるべきヒューズ層が、トリミングの際に残存した金属を介して接続してしまうことを防止できる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。例えば、図８の平面図に示すように、シールリングＳＲで囲まれる領域において、ヒューズ層１８Ｔと絶縁されて隣接するように、ダミーヒューズ層１８Ｄが形成されてもよい。ダミーヒューズ層１８Ｄは、ヒューズ層１８Ｔや第３の金属層１９と同層の金属層として、同一の材料と同一の工程で形成することができる。この場合、第３の層間絶縁膜２０は、ヒューズ層１８Ｔとダミーヒューズ層１８Ｄを覆って形成されるため、シールリングＳＲで囲まれる領域では、第３の層間絶縁膜２０の平坦性を高くすることができる。これにより、第３の層間絶縁膜２０より上層の各層の平坦性も向上するため、精度良く半導体装置を製造することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、金属層が４層配線の場合を示したが、ヒューズ層とその上下にシールリング層が形成できれば、４層配線でなくても実施可能である。３層以上であれば、ヒューズ層と上下の金属層によりシールリングを形成することができ、２層の場合であれば、ヒューズ層とその上側のシールリングは金属配線で、下側のシールリングがポリシリコン層を用いることで本発明の構造を形成することができる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、ヒューズ層１８Ｔのトリミング方法は、レーザートリミングであるとしたが、それ以外のトリミング方法であってもよい。例えば、ヒューズ層のトリミング部分に集中的に大電流を流して、その熱によりヒューズ層を溶融させて断線させるトリミング方法を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ トリミング素子 １０ 半導体基板
１１ ＬＯＣＯＳ膜 １３ 絶縁膜
１４ 第１のシール金属層 １５ 第１の層間絶縁膜
１６ 第２のシール金属層 １７ 第２の層間絶縁膜
１８，１８Ｔ ヒューズ層 １９ 第３のシール金属層
２０ 第２の層間絶縁膜 ２１ 第４のシール金属層
２２，２４ キャップメタル層 ２３ パッド電極
２５ 第１のパッシベーション膜 ２６ 第２のパッシベーション膜
２７ 第１のレジスト層 ２７Ａ，２８，３０Ａ，３１，開口部
３０ 第２のレジスト層 ３２ 保護膜
３３ 第３のレジスト層
ＰＷ Ｐ型ウェル ＳＲ シールリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路定数等の変更を行うために用いられるトリミング素子を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の回路定数等の変更するために、半導体装置における複数の電子デバイス間には、レーザートリミング等により部分的に除去されるヒューズ層を備えたトリミング素子が接続されている。この種のトリミング素子は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
トリミング素子の断面構成としては、ヒューズ層を構成する材料がトリミング時に沸点まで十分に加熱され、一挙に外部へ吹き飛ばされる構造となるように、ヒューズ層の上層に層間絶縁膜等の絶縁膜が形成されている。このようなトリミングに最適な絶縁膜の膜厚をヒューズ層上で実現するために、ヒューズ層を覆う絶縁膜のエッチングが行われていた。
【０００４】
これまで、ヒューズ層の材料には、ポリシリコンが多く用いられていた。しかしながら、半導体装置において、多層の金属配線を使用することが増えるにつれて、形成温度が高いため、アルミニウムなどの金属配線層より下部に形成せざるを得ないポリシリコン層では、レイアウトの自由度や最終的にヒューズ層を覆う絶縁膜のエッチングにおいて問題が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８３７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、上記のポリシリコン層を用いたヒューズ層の問題に対処するため、多層金属配線の金属配線材料をトリミング素子のヒューズ層に利用することを検討した。
【０００７】
以下に、参考例として、金属配線材料からなるヒューズ層を覆う絶縁膜の膜厚を調整するエッチング工程の一例について、図９（Ａ）の断面図を参照して説明する。図９（Ａ）には、ヒューズ層１１８Ｔが形成されるトリミング部１０１と、半導体装置のパッド電極１２３が形成されるパッド部１０２を並べて図示している。
【０００８】
層間絶縁膜１１７上に金属配線材料からなるヒューズ層１１８Ｔが形成され、それを覆う層間絶縁膜１２０上のパッド部１０２にパッド電極１２３が形成される。パッド電極１２３の表面には、フォトリソグラフィ工程の露光に対する反射防止金属層として、チタンナイトライド等のキャップメタル層１２４が形成される。さらに、それらを覆って、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜１２５、ポリイミドからなる保護膜１３２が形成される。次に、保護膜１３２上に、ヒューズ層１１８Ｔ上とパッド電極１２３上で開口する２つの開口部１３３Ａ，１３３Ｂを有したレジスト層１３３を、フォトリソグラフィ工程により形成する。そして、ヒューズ層１１８Ｔ上の層間絶縁膜１２０の膜厚を調整すると同時に、パッド電極１２３の表面を露出させるべく、この１つのレジスト層１３３をエッチングマスクとして、保護膜１３２以下の層のエッチングを同時に行う。
【０００９】
しかしながら、図９（Ａ）に示したような１つのレジスト層１３３をエッチングマスクとして、トリミング部１０１とパッド部１０２で同時にエッチングを行う場合、図９（Ｂ）に示すように、キャップメタル層１２４を除去するために必要なエッチングの分だけ、ヒューズ層１１８Ｔ上の層間絶縁膜１２０も必要以上にエッチングされることになる。
【００１０】
これにより、ヒューズ層１１８Ｔ上の層間絶縁膜１２０がトリミングに最適な膜厚に調整できなくなるという問題が生じていた。例えばヒューズ層１１８Ｔの表面及び側面までもが露出されてしまい、レーザートリミングの際に、ヒューズ層１１８Ｔを構成する金属の一部は、完全に外部へ吹き飛ばされずに周囲に広がって残存し、その金属を介してヒューズ層１１８Ｔが接続されてしまう恐れがあった。
【００１１】
そこで本発明は、ヒューズ層を覆う層間絶縁膜の膜厚を精度良く調整することができる半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の第１の絶縁膜上にトリミング素子のヒューズ層を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に前記ヒューズ層を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上にパッド電極を形成する工程と、前記パッド電極上に反射防止金属層を形成する工程と、前記第２の絶縁膜上に前記パッド電極及び前記反射防止金属層を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、前記ヒューズ層上で開口すると共に前記パッド電極上を覆う第１のレジスト層をマスクとして、前記ヒューズ層上で前記第３の絶縁膜から前記第２の絶縁膜の厚さ方向の途中までをエッチングする第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程の後、前記パッド電極上で開口すると共に前記ヒューズ層上を覆う第２のレジスト層をマスクとして、前記パッド電極上で前記第３の絶縁膜及び前記反射防止金属層をエッチングして前記パッド電極の表面を露出する第２のエッチング工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ヒューズ層を覆う絶縁膜の膜厚を精度良く調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態による半導体装置を説明する平面図である。
【図２】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施形態による半導体装置の変形例を説明する平面図である。
【図９】参考例によるトリミング素子を含む半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態による半導体装置の概略構成について、図１の平面図を参照して説明する。説明の便宜上、図１では、主要な構成要素のみを図示し、その他の図示は省略している。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態による半導体装置は、回路定数等の変更（トリミング）を行うためのトリミング素子１を含む。トリミング素子１は、アルミニウム等の金属からなるヒューズ層１８を備える。ヒューズ層１８の中央部は、トリミングの対象となる領域であり、その中央部の幅は他の領域よりも小さく形成されている。また、ヒューズ層１８の両端の引き出し部は、不図示の配線及びコンタクトを介して、例えば、半導体装置の他の領域に形成されたポリシリコンからなる不図示の抵抗層と接続されている。以下では、トリミングされるヒューズ層１８の中央部を、ヒューズ層１８Ｔとして表記する。また、ヒューズ層１８のトリミング方法は、レーザーのスポット照射によるレーザートリミングであるものとして説明する。ヒューズ層１８Ｔがトリミングされると、不図示の抵抗層と接続されたヒューズ層１８Ｔの電流経路が遮断されて、半導体装置の回路定数等の変更が行われる。
【００１７】
また、ヒューズ層１８Ｔへ水分が浸入するのを防ぐ目的として、ヒューズ層１８Ｔを囲んで、シールリングＳＲが形成されている。シールリングＳＲの形成領域では、第１のシール金属層１４、第２のシール金属層１６、第３のシール金属層１９、及び第４のシール金属層２１が、半導体基板１０の表面に対して垂直に積層して形成されている。各シール金属層は、半導体基板１０上の多層の金属配線層を用いて形成されている。第３のシール金属層１９は、ヒューズ層１８Ｔと同層の金属配線層で形成され、ヒューズ層１８Ｔの引き出し部分とショートしないように切断されている。なお、図中ではヒューズ層１８，１８Ｔと第３のシール金属層１９のみを実線で囲みハッチングを施して示している。また、以下の説明では、多層の金属配線層のそれぞれを、単に金属層と表記する。
【００１８】
また、トリミングの対象となるヒューズ層１８Ｔの近傍では、ヒューズ層１８Ｔを覆う第３の層間絶縁膜２０を露出する開口部２８が設けられている。この開口部２８の底部において、ヒューズ層１８Ｔを覆う第３の層間絶縁膜２０は、トリミングの際にヒューズ層１８Ｔを構成する金属が外部に吹き飛ばされて、かつ残存しないように、精度良く最適な膜厚に調整されている。
【００１９】
以下に、上述したトリミング素子１を含む半導体装置、即ち、ヒューズ層１８Ｔを覆う第１の層間絶縁膜２０が最適な膜厚に精度良く調整される半導体装置の製造方法について説明する。図２乃至図７は、この半導体装置の製造方法を説明する断面図であり、各Ａ図では、トリミング素子１の形成領域のうち、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、各Ｂ図では、トリミング素子１と離間して形成されるパッド電極２３の形成領域（図１では不図示）を示している。パッド電極２３は、第４のシール金属層２１と同層の金属層からなり、半導体基板１０の表面に対して垂直な方向から見ると矩形状のパターンで形成され、その表面は露出されている。
【００２０】
まず、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、半導体基板１０上に、例えば約４００ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚を有したＬＯＣＯＳ膜１１が形成される。トリミング素子１の形成領域では、ＬＯＣＯＳ膜１１は、シールリングＳＲの形成領域上に開口部１１Ａを有して形成され、その開口部１１Ａ内の半導体基板１０にはＰ型ウェルＰＷが形成される。
【００２１】
ＬＯＣＯＳ膜１１上及びＰ型ウェルＰＷ上には、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＢＰＳＧ等からなり、例えば約４００ｎｍ〜１０００ｎｍの膜厚を有した絶縁膜１３が形成される。絶縁膜１３は、半導体装置の他の領域に形成された不図示の抵抗層等を構成するポリシリコン層を覆っている。
【００２２】
絶縁膜１３上には、Ｐ型ウェルＰＷと重畳する領域に、第１のシール金属層１４が形成される。第１のシール金属層１４は、例えばアルミニウムあるいはアルミニウムを含む金属からなり、例えば約６００ｎｍ〜７００μｍの膜厚を有している。第１のシール金属層１４は、絶縁膜１３に形成されたコンタクトを介してＰ型ウェルＰＷと接続されている。なお、第１のシール金属層１４は、上記以外の金属、例えば銅あるいは銅を含む金属からなるものであってもよい。
【００２３】
さらに、絶縁膜１３及び第１のシール金属層１４を覆って第１の層間絶縁膜１５が形成される。第１の層間絶縁膜１５は、例えば、ＴＥＯＳ膜、ＳＯＧ膜、ＴＥＯＳ膜がこの順で形成された積層体であり、全体で例えば約６００ｎｍ〜８００ｎｍの膜厚を有している。
【００２４】
第１の層間絶縁膜１５上には、第１のシール金属層１４と重畳する領域に、例えば第１のシール金属層１４と同じ材料と膜厚を有した第２のシール金属層１６が形成される。第２のシール金属層１６は、第１の層間絶縁膜１５に形成されたコンタクトを介して、下層の第１のシール金属層１４と接続される。次に、第１の層間絶縁膜１５及び第２のシール金属層１６を覆って、例えば第１の層間絶縁膜１５と同じ材料と膜厚を有した第２の層間絶縁膜１７が形成される。
【００２５】
次に、トリミング素子１の形成領域において、第２の層間絶縁膜１７上に、ヒューズ層１８Ｔが形成される（図１の引き出し部も含む）。ヒューズ層１８Ｔは、例えばアルミニウムあるいはアルミニウムを含む金属からなり、例えば約６００ｎｍ〜７００ｎｍの膜厚を有して形成される。ヒューズ層１８Ｔは、上記以外の金属、例えば銅あるいは銅を含む金属からなるものであってもよい。
【００２６】
また、第２の層間絶縁膜１７上であって、第２のシール金属層１６と重畳する領域には、第３のシール金属層１９が形成される。第３のシール金属層１９は、第２の層間絶縁膜１７に形成されたコンタクトを介して、下層の第２のシール金属層１６と接続される。第３のシール金属層１９は、製造コストを抑えるためには、ヒューズ層１８Ｔと同一の成膜工程及びパターニング工程によって、ヒューズ層１８Ｔと同じ材料と膜厚を有して形成することが好ましいが、異なる材料、異なる工程によって形成されてもよい。
【００２７】
さらに、第２の層間絶縁膜１７、ヒューズ層１８Ｔ、及び第３のシール金属層１９を覆って、第３の層間絶縁膜２０が形成される。第３の層間絶縁膜２０は、例えば、ＴＥＯＳ膜、ＳＯＧ膜、ＴＥＯＳ膜がこの順で形成された積層体であり、全体で例えば約６００ｎｍ〜８００ｎｍの膜厚を有している。
【００２８】
第３の層間絶縁膜２０上であって、第３のシール金属層１９と重畳する領域には、第４のシール金属層２１が形成される。第４のシール金属層２１は、第３の層間絶縁膜２０に形成されたコンタクトを介して、下層の第３のシール金属層１９と接続される。これにより、Ｐ型ウェルＰＷ上に、第１乃至第４のシール金属層１４，１６，１９，２１が半導体基板１０に対して垂直方向に接続されたシールリングＳＲが形成される。シールリングＳＲはヒューズ層１８Ｔがトリミングされた際、トリミングされた領域からトリミング素子１の外側の領域へ水分が浸入するのを防ぐ機能を有している。一方、第３の層間絶縁膜２０上であって、トリミング素子１と離間した図２（Ｂ）の領域では、パッド電極２３が形成される。
【００２９】
また、第４のシール金属層２１上とパッド電極２３上には、その後のパターニングで行われるフォトリソグラフィ工程の露光に対する反射防止金属層として、キャップメタル層２２，２４がそれぞれ形成される。キャップメタル層２２，２４は、チタンナイトライド等からなり、例えば約２０ｎｍ〜３０ｎｍの膜厚を有して形成される。
【００３０】
第４のシール金属層２１とパッド電極２３は、製造コストを抑えるためには、同一の成膜工程及びパターニング工程によって、同じ材料と膜厚を有して形成することが好ましいが、異なる材料、異なる工程によって形成されてもよい。
【００３１】
なお、図の例では、第４のシール金属層２１とパッド電極２３が半導体装置の最上層の金属層によって形成される例を示してしている。この場合、パッド電極２３は、外部接続電極として形成されるため、厚い膜厚、例えば約２μｍ〜３μｍの膜厚を有して形成される。
【００３２】
ここで、上述した半導体基板１０からパッド電極２３までの多層構造について、比較例を考える。仮に、最上層の金属層である第４のシール金属層２１及びパッド電極２３と同層の金属層を用いてヒューズ層１８Ｔを形成したとする。すると、その金属層の厚さに応じてデザインルールが制限され、ヒューズ層１８Ｔは厚く大きなパターンで形成されることになる。この厚さと大きさを起因として、トリミングの際に、ヒューズ層１８Ｔが溶融しづらくなって残存する恐れがある。
【００３３】
また、半導体基板１０に近い層、例えば半導体装置の他の領域に形成されたポリシリコンからなる不図示の抵抗層を用いてヒューズ層１８Ｔを形成したとする。すると、その上層に多層の絶縁膜が存在するため、ヒューズ層１８Ｔ上の絶縁膜のエッチングの制御が難しくなり、その膜厚を精度良く調整できなくなる。
【００３４】
いずれの場合においても、トリミングの際に残存したヒューズ層１８Ｔの金属を介して、断線されるべきヒューズ層１８Ｔが接続されてしまう恐れがある。これらの問題を考慮すると、本実施形態のように、ヒューズ層１８Ｔは、最上層の第４のシール金属層２１よりも１つ下層の第３のシール金属層１９と同層の金属層で形成されることが好ましい。これにより、トリミングの際に、ヒューズ層１８Ｔを構成する金属が残存することを極力抑止することができる。
【００３５】
次に、第３の層間絶縁膜２０、第４のシール金属層２１、及びパッド電極２３を覆って、ＴＥＯＳ膜等のシリコン酸化膜からなり、例えば約９００ｎｍの膜厚を有した第１のパッシベーション膜２５が形成される。第１のパッシベーション膜２５の全面には、シリコン窒化膜からなり、例えば約６００ｎｍの膜厚を有した第２のパッシベーション膜２６が形成される。
【００３６】
その後、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第２のパッシベーション膜２６上に、エッチングマスクとして第１のレジスト層２７が形成される。第１のレジスト層２７は、ヒューズ層１８Ｔ上に開口部２７Ａを有すると共にパッド電極２３上を覆って形成される。そして、第１のエッチング工程として、第１のレジスト層２７をエッチングマスクとして、ヒューズ層１８Ｔ上の第２のパッシベーション膜２６から第３の層間絶縁膜２０の厚さ方向の途中までをエッチングして除去する。これにより、ヒューズ層１８Ｔ上に開口部２８が形成され、その開口部２８の底部では、ヒューズ層１８Ｔ上に、レーザートリミングに最適な膜厚Ｔ１を有した第３の層間絶縁膜２０が残存する。この膜厚Ｔ１は、例えば約２００ｎｍ〜３００ｎｍである。一方、パッド電極２３の形成領域では、第１のパッシベーション膜２５及び第２のパッシベーション膜２６はエッチングされない。その後、第１のレジスト層２７は除去される。
【００３７】
第１のエッチング工程に好適なエッチング条件としては、例えばＣＨＦ３とＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
【００３８】
次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、第２のパッシベーション膜２６上に、エッチングマスクとして第２のレジスト層３０が形成される。第２のレジスト層３０は、パッド電極２３上に開口部３０Ａを有すると共にヒューズ層１８Ｔ上を覆って形成される。そして、第２のエッチング工程として、第２のレジスト層３０をエッチングマスクとして、パッド電極２３上の第２のパッシベーション膜２６、第１のパッシベーション膜２５、及びキャップメタル層２４をエッチングして除去する。これにより、パッド電極２３の表面を露出する開口部３１が形成される。一方、ヒューズ層１８Ｔ上の第３の層間絶縁膜２０はエッチングされず、第１のエッチング工程によって得られた膜厚Ｔ１のままに保たれている。その後、第２のレジスト層３０は除去される。
【００３９】
第２のエッチング工程に好適なエッチング条件としては、例えばＣＨＦ３とＯ２の混合ガスを用いたドライエッチングを用いることができる。
【００４０】
上述したように、ヒューズ層１８Ｔ上の開口部２８の形成と、パッド電極２３の表面を露出する開口部３１の形成が、異なる２つのエッチングマスクを用いて、第１及び第２のエッチング工程に分けて行われる。このような第１及び第２のエッチング工程は本発明の最大の特徴であり、これにより、パッド電極２３の表面を露出すると同時に、ヒューズ層１８Ｔ上の開口部２８において第３の層間絶縁膜２０をトリミングに最適な膜厚Ｔ１に精度良く調整することができる。
【００４１】
仮に、ヒューズ層１８Ｔ上の開口部２８の形成と、パッド電極２３の表面を露出する開口部３１の形成を同時に行うべく、各開口部２８，３１に対応する各箇所で開口する１つのレジスト層をエッチングマスクとしてエッチング工程を行うとする。すると、参考例である図９（Ｂ）のように、キャップメタル層２４を除去するために必要なエッチングの分だけ、ヒューズ層１８Ｔ上の層間絶縁膜２０も必要以上にエッチングされることになり、ヒューズ層１８Ｔ上の層間絶縁膜２０が所望の膜厚に定まらず、トリミングに最適な膜厚Ｔ１に調整できなくなる。
【００４２】
次に、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、第２のパッシベーション膜２６上から開口部２８，３１の内壁を覆って、保護膜３２を形成する。保護膜３２は、例えば、製造コストを極力抑えるために非感光性のポリイミドを用いて、例えば約３μｍ〜１０μｍの膜厚を有して形成される。保護膜３２は、半導体装置の機械的な強度を高めると共に、水分の浸入を防ぐ機能を有する。
【００４３】
次に、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、保護膜３２上に、エッチングマスクとして第３のレジスト層３３を形成する。第３のレジスト層３３は、トリミング素子１の形成領域とパッド電極２３の形成領域を開口して形成される。
【００４４】
次に、第３のレジスト層３３をエッチングマスクとして、保護膜３２を部分的にエッチングして除去する。これにより、トリミング素子１の形成領域とパッド電極２３の形成領域を開口するように保護膜３２がパターニングされる。
【００４５】
上述した保護膜３２のエッチングは、例えばヒドラジン等を用いたウェットエッチングにより行うことができる。この場合、保護膜３２の端部Ｅ４，Ｆ３は、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１，Ｆ１の下層で若干侵食される。そのため、特にトリミング素子１の形成領域では、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１が、第４のシール金属層２１の内側（ヒューズ層１８Ｔに近い側）の端部Ｅ２で生じる第２のパッシベーション膜２６の段差Ｓ１近傍に形成されると、その段差Ｓ１の程度によっては、エッチングによって侵食された保護膜３２の端部Ｅ４の形状にばらつきや形成不良が生じ、保護膜３２の剥離や破損が生じやすくなる。特に最上層の金属層、即ち第４のシール金属層２１が厚い場合には、段差Ｓ１が大きくなるため、この問題が顕著に発生する。
【００４６】
このような保護膜３２の剥離や破損を防止するためには、トリミング素子１の形成領域では、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１は、第４のシール金属層２１の内側の端部Ｅ２よりも外側に形成される。また、パッド電極２３の形成領域では、上記と同様の理由で、第３のレジスト層３３の端部Ｆ１は、パッド電極２３の端部Ｆ２よりも外側に形成される。
【００４７】
より確実に保護膜３２の剥離や破損の防止をするためには、図示のように、第３のレジスト層３３の端部Ｅ１は、第４のシール金属層２１の外側の端部Ｅ３で生じる第２のパッシベーション膜２６の段差Ｓ２よりも外側に形成されることが好ましい。これにより、エッチング後の保護膜３２の端部Ｅ４の形状は、剥離や損傷が生じにくいものとなる。
【００４８】
さらに、上記と同様の理由で、パッド電極２３の形成領域においても、第３のレジスト層３３の端部Ｆ１は、パッド電極２３の端部Ｆ２で生じる第２のパッシベーション膜２６の段差Ｓ３よりも外側に形成されることが好ましい。これにより、エッチング後の保護膜３２の端部Ｆ３の形状も、剥離や損傷が生じにくいものとなる。
【００４９】
上記工程の後、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように第３のレジスト層３３は除去される。こうして完成したトリミング素子１を含む半導体装置によれば、ヒューズ層１８Ｔ上の第３の層間絶縁膜２０がトリミングに最適な膜厚Ｔ１に精度良く調整されている。この第３の層間絶縁膜の膜厚Ｔ１によって、トリミングの際にヒューズ層１８Ｔの金属が沸点まで十分に加熱されて、その後、その箇所に残存することなく一挙に外部へ吹き飛ばされるように放出される。即ち、断線されるべきヒューズ層が、トリミングの際に残存した金属を介して接続してしまうことを防止できる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で変更が可能なことは言うまでもない。例えば、図８の平面図に示すように、シールリングＳＲで囲まれる領域において、ヒューズ層１８Ｔと絶縁されて隣接するように、ダミーヒューズ層１８Ｄが形成されてもよい。ダミーヒューズ層１８Ｄは、ヒューズ層１８Ｔや第３の金属層１９と同層の金属層として、同一の材料と同一の工程で形成することができる。この場合、第３の層間絶縁膜２０は、ヒューズ層１８Ｔとダミーヒューズ層１８Ｄを覆って形成されるため、シールリングＳＲで囲まれる領域では、第３の層間絶縁膜２０の平坦性を高くすることができる。これにより、第３の層間絶縁膜２０より上層の各層の平坦性も向上するため、精度良く半導体装置を製造することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、金属層が４層配線の場合を示したが、ヒューズ層とその上下にシールリング層が形成できれば、４層配線でなくても実施可能である。３層以上であれば、ヒューズ層と上下の金属層によりシールリングを形成することができ、２層の場合であれば、ヒューズ層とその上側のシールリングは金属配線で、下側のシールリングがポリシリコン層を用いることで本発明の構造を形成することができる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、ヒューズ層１８Ｔのトリミング方法は、レーザートリミングであるとしたが、それ以外のトリミング方法であってもよい。例えば、ヒューズ層のトリミング部分に集中的に大電流を流して、その熱によりヒューズ層を溶融させて断線させるトリミング方法を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ トリミング素子 １０ 半導体基板
１１ ＬＯＣＯＳ膜 １３ 絶縁膜
１４ 第１のシール金属層 １５ 第１の層間絶縁膜
１６ 第２のシール金属層 １７ 第２の層間絶縁膜
１８，１８Ｔ ヒューズ層 １９ 第３のシール金属層
２０ 第２の層間絶縁膜 ２１ 第４のシール金属層
２２，２４ キャップメタル層 ２３ パッド電極
２５ 第１のパッシベーション膜 ２６ 第２のパッシベーション膜
２７ 第１のレジスト層 ２７Ａ，２８，３０Ａ，３１，開口部
３０ 第２のレジスト層 ３２ 保護膜
３３ 第３のレジスト層
ＰＷ Ｐ型ウェル ＳＲ シールリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上の第１の絶縁膜上にトリミング素子のヒューズ層を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に前記ヒューズ層を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜上にパッド電極を形成する工程と、
前記パッド電極上に反射防止金属層を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜上に前記パッド電極及び前記反射防止金属層を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記ヒューズ層上で開口すると共に前記パッド電極上を覆う第１のレジスト層をマスクとして、前記ヒューズ層上で前記第３の絶縁膜から前記第２の絶縁膜の厚さ方向の途中までをエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後、前記パッド電極上で開口すると共に前記ヒューズ層上を覆う第２のレジスト層をマスクとして、前記パッド電極上で前記第３の絶縁膜及び前記反射防止金属層をエッチングして前記パッド電極の表面を露出する第２のエッチング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
多層の金属配線層を形成する工程を含み、前記ヒューズ層は、最上層よりも１つ下層の前記金属配線層に形成され、前記パッド電極は、最上層の前記金属配線層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の絶縁膜上に、前記ヒューズ層と絶縁されて隣接するダミーヒューズ層が形成され、前記第２の絶縁膜は、前記ダミーヒューズ層を覆って形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板上の第１の絶縁膜上にトリミング素子のヒューズ層を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に前記ヒューズ層を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜上にパッド電極を形成する工程と、
前記パッド電極上に反射防止金属層を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜上に前記パッド電極及び前記反射防止金属層を覆う第３の絶縁膜を形成する工程と、
前記ヒューズ層上で開口すると共に前記パッド電極上を覆う第１のレジスト層をマスクとして、前記ヒューズ層上で前記第３の絶縁膜から前記第２の絶縁膜の厚さ方向の途中までをエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程の後、前記パッド電極上で開口すると共に前記ヒューズ層上を覆う第２のレジスト層をマスクとして、前記パッド電極上で前記第３の絶縁膜及び前記反射防止金属層をエッチングして前記パッド電極の表面を露出する第２のエッチング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
多層の金属配線層を形成する工程を含み、前記ヒューズ層は、最上層よりも１つ下層の前記金属配線層に形成され、前記パッド電極は、最上層の前記金属配線層に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の絶縁膜上に、前記ヒューズ層と絶縁されて隣接するダミーヒューズ層が形成され、前記第２の絶縁膜は、前記ダミーヒューズ層を覆って形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−５４４００（Ｐ２０１２−５４４００Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９５７５１（Ｐ２０１０−１９５７５１）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（３１１００３７４３）オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド (166)
【Ｆターム（参考）】
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