半導体装置の製造方法
【課題】製造工程を簡略化することの可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】第2の層間絶縁膜14に、配線の上面を露出するように、第1の開口径とされた第1の開口部16、及び第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部17を一括形成し、次いで、第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜19を成膜し、次いで、斜めイオン注入法により、第2の開口部の底面に形成された高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも第1の開口部の底面の外周に形成された高誘電率絶縁膜にイオンを注入し、その後、ウエットエッチングにより、イオンが注入された高誘電率絶縁膜を除去し、次いで、第1及び第2の開口部内を導電膜21で埋め込むことで、第1の開口部内にコンタクトプラグ22を形成すると共に、前記第2の開口部内に、第2の開口部に高誘電率絶縁膜及び導電膜よりなるアンチヒューズ素子23を形成する。
【解決手段】第2の層間絶縁膜14に、配線の上面を露出するように、第1の開口径とされた第1の開口部16、及び第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部17を一括形成し、次いで、第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜19を成膜し、次いで、斜めイオン注入法により、第2の開口部の底面に形成された高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも第1の開口部の底面の外周に形成された高誘電率絶縁膜にイオンを注入し、その後、ウエットエッチングにより、イオンが注入された高誘電率絶縁膜を除去し、次いで、第1及び第2の開口部内を導電膜21で埋め込むことで、第1の開口部内にコンタクトプラグ22を形成すると共に、前記第2の開口部内に、第2の開口部に高誘電率絶縁膜及び導電膜よりなるアンチヒューズ素子23を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体装置においては、正常に動作しない不良セルを冗長セルに置換することによって不良アドレスの救済が行われる。不良アドレスの記憶には、通常、ヒューズ素子が用いられる。
初期状態のヒューズ素子は、電気的に導通状態であり、レーザービームの照射によってこれを切断することにより、不良アドレスを不揮発的に記憶することができる。
したがって、このようなヒューズ素子を複数設け、所望のヒューズ素子を切断すれば、所望のアドレスを記憶させることが可能となる。
このように、通常のヒューズ素子は、導通状態から絶縁状態に変化させることによって情報を不揮発的に記憶する素子である。
【0003】
これに対し、近年、アンチヒューズ素子と呼ばれる素子が注目されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
アンチヒューズ素子とは、通常のヒューズ素子とは逆に、絶縁状態から導通状態に変化させることによって情報を記憶する素子である。アンチヒューズ素子への情報の書き込みは、高電圧の印加による絶縁破壊によって行う。
このため、通常のヒューズ素子とは異なり、書き込みに際してレーザービームの照射が不要である。これにより、不良アドレスの書き込みを高速に行うことができると共に、レーザートリマーなどの装置が不要となる。しかも、レーザービームの照射によるパッシベーション膜の破壊なども生じないことから、半導体装置の信頼性を高めることも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平06−196564号公報
【特許文献2】特開平07−022513号公報
【特許文献3】特表2008−545276号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、従来のアンチヒューズ素子の製造方法について説明する。
始めに、配線上に、層間絶縁膜を成膜する。次いで、該層間絶縁膜に、配線の上面を露出する開口部を形成する。次いで、開口部の内面及び層間絶縁膜の上面を覆う絶縁膜を形成する。
次いで、ホトリソグラフィ技術により、絶縁膜上にパターニングされたホトレジストを形成する。次いで、該ホトレジストをマスクとするドライエッチングにより、絶縁膜をパターニングし、その後、ホトレジストを除去する。
次いで、絶縁膜が形成された開口部内を埋め込むように、絶縁膜上に導電膜を形成する。これにより、開口部内に、絶縁膜及び導電膜よりなるアンチヒューズ素子が形成される。
【0006】
しかしながら、従来のアンチヒューズ素子の製造方法では、絶縁膜をエッチングする際のマスクとしてホトレジストを用いていた。そのため、上記ホトレジストを形成する工程と、該ホトレジストを除去する工程とが必ず必要となるため、半導体装置の製造工程が煩雑になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一観点によれば、配線上に層間絶縁膜を成膜する工程と、前記層間絶縁膜に、前記配線の上面を露出し、かつ第1の開口径とされた第1の開口部と、前記配線の上面を露出し、かつ前記第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部と、を一括形成する工程と、前記第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜を成膜する工程と、斜めイオン注入法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周に形成された前記高誘電率絶縁膜に前記イオンを注入してダメージを与える工程と、ウエットエッチング法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜が残存するように、前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜をエッチングすることで、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周を露出させる工程と、前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜を除去後に、前記第1及び第2の開口部内を導電膜で埋め込むことで、前記第1の開口部内に前記導電膜よりなるコンタクトプラグを形成すると共に、前記第2の開口部内に、前記第2の開口部の底面に残存する前記高誘電率絶縁膜、及び前記導電膜よりなるアンチヒューズ素子を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、配線上に配置された層間絶縁膜に、配線の上面を露出し、かつ第1の開口径とされた第1の開口部と、配線の上面を露出し、かつ第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部と、を一括形成し、次いで、第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜を成膜し、次いで、斜めイオン注入法により、第2の開口部の底面に形成された高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも第1の開口部の底面の外周に形成された高誘電率絶縁膜にイオンを注入してダメージを与える工程と、ウエットエッチング法により、第2の開口部の底面に形成された高誘電率絶縁膜が残存するように、イオンが注入された高誘電率絶縁膜をエッチングして、少なくとも第1の開口部の底面の外周を露出させることにより、ホトレジストを用いることなく、高誘電率絶縁膜をパターニングすることが可能となる。
【0009】
これにより、ホトレジストを用いて、高誘電率絶縁膜をパターニングする場合と比較して、工程数が少なくなるため、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
また、イオンが注入された高誘電率絶縁膜をエッチング後に、第1及び第2の開口部内を導電膜で埋め込むことで、コンタクトプラグ及びアンチヒューズ素子(具体的には、アンチヒューズ素子を構成する導電膜)を同時に形成することが可能となるので、コンタクトプラグ及びアンチヒューズ素子を別々の工程で形成した場合と比較して、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置の主要部を示す断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その1)である。
【図3】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その2)である。
【図4】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その3)である。
【図5】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その4)である。
【図6】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その5)である。
【図7】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その6)である。
【図8】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その7)である。
【図9】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その8)である。
【図10】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その9)である。
【図11】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その10)である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【0012】
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の主要部を示す断面図である。
図1を参照するに、本実施の形態の半導体装置10は、半導体基板11と、第1の層間絶縁膜12と、配線13と、第2の層間絶縁膜14と、第1の開口部16と、第2の開口部17と、高誘電率絶縁膜19−1,19−2と、コンタクトプラグ22と、アンチヒューズ素子23と、第1の上部配線25と、第2の上部配線26とを有する。
【0013】
半導体基板11としては、例えば、シリコン基板(具体的には、例えば、p型のシリコン基板)を用いることができる。第1の層間絶縁膜12は、半導体基板11の表面11aを覆うように設けられている。第1の層間絶縁膜12としては、例えば、シリコン酸化膜(SiO2膜)を用いることができる。
【0014】
配線13は、第1の層間絶縁膜12の上面12aに形成されている。配線13の母材としては、例えば、金属膜(第2の金属膜)を用いることができる。配線13の母材となる金属膜としては、例えば、チタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、タングステン(W)膜等を用いることができる。また、配線13の母材として、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン膜等の金属膜を積層させた積層膜を用いてもよい。
【0015】
第2の層間絶縁膜14は、配線13を覆うように、第1の層間絶縁膜12の上面12aに設けられている。第2の層間絶縁膜14としては、例えば、シリコン酸化膜(SiO2膜)やシリコン窒化膜(SiN膜)等を用いることができる。第1の層間絶縁膜12上に形成された第2の層間絶縁膜14の厚さMは、例えば、200〜400nmの範囲内で適宜選択することができる。
【0016】
第1の開口部16は、配線13の上面13aのうち、コンタクトプラグ22の形成領域に対応する面を露出するように、第2の層間絶縁膜14に形成されている。第1の開口部16は、コンタクトプラグ22を配置するための開口部である。第1の開口部16の第1の開口径R1は、例えば、100〜300nmの範囲内で適宜選択することができる。
【0017】
第2の開口部17は、配線13の上面13aのうち、アンチヒューズ素子23の形成領域に対応する面を露出するように、第2の層間絶縁膜14に形成されている。第2の開口部17は、アンチヒューズ素子23を内設するための開口部である。第2の開口部17の第2の開口径R2は、第1の開口部16の第1の開口径R1よりも小さくなるように構成されている。第1の開口径R1が100〜300nmの場合、第2の開口径R2は、例えば、50〜100nmの範囲内で、かつ第1の開口径R1よりも小さくなるように設定することができる。第2の開口部17の深さは、第1の開口部16の深さと等しく、例えば、100〜300nmとすることができる。
【0018】
高誘電率絶縁膜19−1,19−2は、第1及び第2の開口部16,17の内面を覆うように成膜された後述する図6に示す高誘電率絶縁膜19をパターニングした膜である(後述する図8参照)。つまり、高誘電率絶縁膜19−1,19−2は、同じ種類で、かつ同じ厚さとされた高誘電率絶縁膜で構成されている。
高誘電率絶縁膜19−1は、第1の開口部16の底面16aの中央を構成する配線13の上面13aに残存している。高誘電率絶縁膜19−1は、半導体装置10を構成するための必須の膜ではない。よって、高誘電率絶縁膜19−1は、コンタクトプラグ22の下端と配線13との間の接触抵抗を小さくする観点から、できるだけ残存させないことが好ましい。つまり、図1では、高誘電率絶縁膜19−1を図示しているが、高誘電率絶縁膜19−1はなくてもよい。
【0019】
高誘電率絶縁膜19−2は、第2の開口部17の底面17aを含む第2の開口部17の下部17Aに残存している。高誘電率絶縁膜19−2は、第2の開口部17の底面17a、及び下部17Aに対応する第2の開口部17の側面17bを覆っている。
高誘電率絶縁膜19−2は、アンチヒューズ素子23を構成する後述する導電部28を介して、配線13と第2の上部配線26(導電部28と接続され、かつ配線13の上層に配置された配線)とを電気的に接続する際、絶縁破壊される絶縁膜である。
【0020】
高誘電率絶縁膜19−1,19−2の母材となる高誘電率絶縁膜19としては、一般にゲート絶縁膜に用いられている二酸化ケイ素膜(SiO2膜)の比誘電率3.9よりも高い比誘電率を有する絶縁膜を用いる。
具体的には、高誘電率絶縁膜19として、例えば、HfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を用いることができる。HfSiON膜は、HF(フッ化水素)系のエッチング液でエッチング可能な膜である。高誘電率絶縁膜19としてHfSiON膜を用いた場合、高誘電率絶縁膜19の厚さは、例えば、2〜5nmとすることができる。
【0021】
また、高誘電率絶縁膜19として、例えば、ハフニウムを含有する酸化物からなる膜、例えば、窒化ハフニウムシリケート、ハフニウムシリケート、ハフニア、及びハフニウムアルミネートから選ばれる少なくとも一種の材料からなる膜を用いてもよい。
さらに、高誘電率絶縁膜19として、窒化酸化シリコン(SiON)、窒化ハフニウムシリケート、ハフニウムシリケート、ハフニア、ジルコニウムシリケート、ジルコニア、ハフニウムアルミネート、ランタンオキサイド、アルミナ、セリア、イットリア、ガドリニア等の高誘電率材料、或いはこれらの混合物からなる膜を用いてもよい。
【0022】
コンタクトプラグ22は、高誘電率絶縁膜19−1及び配線13の上面13aを露出する第1の開口部16を充填している。コンタクトプラグ22の下端は、高誘電率絶縁膜19−1及び配線13と接触している。コンタクトプラグ22は、配線13と電気的に接続されている。
コンタクトプラグ22の上端面22aは、平坦な面とされており、第2の層間絶縁膜14の上面14aに対して面一とされている。
【0023】
コンタクトプラグ22の母材となる導電膜21としては、金属膜(第1の金属膜)を用いるとよい。コンタクトプラグ22の母材となる金属膜としては、例えば、タングステン膜や、チタン膜、窒化チタン膜、及びアルミ(Al)膜とを順次積層させたTi/TiN/W積層膜、TiN膜及びCu膜を順次積層させたTiN/Cu積層膜等を用いることができる。
なお、導電膜21は、アンチヒューズ素子23を構成する後述する導電部28の母材でもある。つまり、導電部28は、上記金属膜により構成されている。
【0024】
アンチヒューズ素子23は、第2の開口部17内に配置されており、先に説明した高誘電率絶縁膜19−1と、先に説明した導電膜21(具体的には、金属膜)よりなる導電部28とを有する。
導電部28は、第2の開口部17の下部17Aを覆う高誘電率絶縁膜19−1を介して、第2の開口部17を充填している。
導電部28の上端面28aは、第2の層間絶縁膜14の上面14aに対して面一とされている。導電部28の上端は、第2の上部配線26と接続されている。
導電部28は、高誘電率絶縁膜19−1を絶縁破壊させた際、配線13と第2の上部配線26とを電気的に接続する。
【0025】
第1及び第2の上部配線25,26は、配線13の上層に配置された配線である。第1の上部配線25は、第2の層間絶縁膜14の上面14aに形成されており、コンタクトプラグ22の上端と接続されている。これにより、第1の上部配線25は、コンタクトプラグ22を介して、配線13と電気的に接続されている。
第2の上部配線26は、第2の層間絶縁膜14の上面14aに形成されており、導電部28の上端と接続されている。これにより、第2の上部配線26は、アンチヒューズ素子23を構成する導電部28と電気的に接続されている。
第1及び第2の上部配線25,26の母材としては、金属膜(第3の金属膜)を用いることができる。
【0026】
図2〜図11は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。図2〜図11は、図1に示す半導体装置10の切断面に対応する図である。図2〜図11において、図1に示す半導体装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
【0027】
図2〜図11を参照して、本実施の形態の半導体装置10の製造方法について説明する。
始めに、図2に示す工程では、半導体基板13の表面13aを覆う第1の層間絶縁膜12を形成する。具体的には、半導体基板13としてp型のシリコン基板を準備し、次いで、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、該シリコン基板の表面を覆うように、第1の層間絶縁膜12としてシリコン酸化膜(SiO2膜)を成膜する。
【0028】
次いで、第1の層間絶縁膜12の上面12aを覆う金属膜31を成膜し、次いで、金属膜31(第2の金属膜)上に配線13の形成領域を覆うパターニングされたホトレジスト(図示せず)を形成する。次いで、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング(具体的には、ドライエッチング)により、ホトレジストから露出された金属膜31を除去することで、配線31を形成する。その後、ホトレジストを除去する。
金属膜31は、例えば、CVD法により、チタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、及びタングステン(W)膜のうち、少なくとも1種以上の膜を成膜することで形成する。
【0029】
次いで、第1の層間絶縁膜12の上面12aに、配線13を覆う第2の層間絶縁膜14を成膜する。具体的には、CVD法により、配線13を覆う第2の層間絶縁膜としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する。第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する場合、第1の層間絶縁膜12上に形成される第2の層間絶縁膜14の厚さは、例えば、200〜400nmとすることができる。
なお、本実施の形態では、第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を形成した場合を例に挙げて、以下の説明を行う。
【0030】
次いで、図3に示す工程では、第2の層間絶縁膜14の上面14aに、ホトリソグラフィ技術により、開口部34,35を有したホトレジスト33を形成する。
このとき、開口部34は、第1の開口部16(図1参照)の形成領域に対応する第2の層間絶縁膜14の上面14aを露出するように形成し、開口部35は、第2の開口部17(図1参照)の形成領域に対応する第2の層間絶縁膜14の上面14aを露出するように形成する。
また、開口部34は、開口部34の開口径R3が第1の開口部16の第1の開口径R1(図1参照)と略等しくなるように形成し、開口部35は、開口部35の開口径R4が第2の開口部17の第2の開口径R2(図1参照)と略等しくなるように形成する。
具体的には、開口径R3は、100〜300nmの範囲内で設定し、この場合、開口部R4は、50〜100nmの範囲内で、開口径R3よりも小さくなるように設定する。
【0031】
次いで、図4に示す工程では、ホトレジスト33をマスクとする異方性エッチング(具体的には、ドライエッチング)により、開口部34,35の下方に位置する第2の層間絶縁膜14を除去する。
これにより、開口部34の下方に、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1とされた第1の開口部16が形成されると共に、開口部35の下方に、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1よりも小さい第2の開口径R2とされた第2の開口部17とが一括形成される。
第1の開口部16は、第1の開口部16から露出された配線13の上面13aで構成された底面16aを有しており、第2の開口部17は、第2の開口部17から露出された配線13の上面13aで構成された底面17aを有する。
【0032】
第1の開口径R1は、例えば、100〜300nmの範囲内で適宜選択することができる。また、第1の開口径R1が100〜300nmの場合、第2の開口径R2は、例えば、50〜100nmの範囲内で、かつ開口径R1よりも小さくなるように設定することができる。また、第1及び第2の開口部16,17の深さは、例えば、100〜300nmとすることができる。
【0033】
次いで、図5に示す工程では、図4に示すホトレジスト33を除去する。
次いで、図6に示す工程では、第1の開口部16の内面(具体的には、第1の開口部16の底面16aを及び側面16b)、第2の開口部17の内面(具体的には、第2の開口部17の底面17aを及び側面17b)、第2の層間絶縁膜14の上面14aを覆うように、高誘電率絶縁膜19を成膜する。
【0034】
具体的には、高誘電率絶縁膜19として、HF(フッ化水素)系のエッチング液によりエッチング可能なHfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を成膜する。
上記HfSiON膜の成膜方法としては、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いるとよい。
このように、ALD法を用いてHfSiON膜を成膜することにより、第1及び第2の開口部16,17の内面、及び第2の層間絶縁膜14の上面14aに、薄く、かつ均一な厚さとされた高誘電率絶縁膜19(この場合、HfSiON膜)を成膜することができる。
高誘電率絶縁膜19としてHfSiON膜を用いる場合、高誘電率絶縁膜19の厚さは、例えば、2〜5nmとすることができる。
【0035】
なお、第1及び第2の開口部16,17が形成される第2の層間絶縁膜14の膜種は、高誘電率絶縁膜19となる絶縁膜のエッチング特性(具体的には、どのようなエッチング液でエッチングされるか)に応じて、適宜選択するとよい。
具体的には、高誘電率絶縁膜19としてHF(フッ化水素)系のエッチング液によりエッチング可能なHfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を用いる場合、第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を用いるとよい。
【0036】
このように、高誘電率絶縁膜19としてHfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を用いる場合、第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜することで、シリコン窒化膜(SiN膜)はHF(フッ化水素)系のエッチング液でほとんどエッチングされないため、後述する図8に示す工程(ダメージを受けた高誘電率絶縁膜19をウエットエッチングで除去する工程)において、第1の開口部16の第1の開口径R1、及び第2の開口部17の第2の開口径R2が大きくなることを防止できる。
【0037】
また、例えば、アルカリ系のエッチング液(例えば、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液)でエッチング可能な絶縁膜(例えば、AlO膜)を高誘電率絶縁膜19として成膜する場合、第2の層間絶縁膜14としてシリコン酸化膜(SiO2膜)を用いることができる。
この場合、シリコン酸化膜(SiO2膜)がアルカリ系のエッチング液でほとんどエッチングされないため、第1の開口部16の第1の開口径R1、及び第2の開口部17の第2の開口径R2が大きくなることを防止できる。
【0038】
また、本実施の形態では、高誘電率絶縁膜19として、一般にゲート絶縁膜に用いられている二酸化ケイ素膜(SiO2膜)の比誘電率3.9よりも高い比誘電率を有する絶縁膜を形成すればよく、高誘電率絶縁膜19となる絶縁膜は、上記説明したHfSiON膜及びAlO膜に限定されない。
【0039】
次いで、図7に示す工程では、図7に示す構造体の上面側から、斜めイオン注入法により、右斜め下方向であるA方向、及び左斜め下方向であるB方向に向けてイオンを照射することで、第2の開口部17の下部17A(第2の開口部17の底面17aを含む)に形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンが注入されないように、第1の開口部16の底面16aの外周に形成された高誘電率絶縁膜19−3にイオンを注入してダメージを与える。
【0040】
図7に示す構造体の場合、上記斜めイオン注入により、高誘電率絶縁膜19−1,19−2にはイオンが注入されないで、高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19にイオンが注入される。言い換えれば、高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19が、イオンの注入によるダメージを受けて、膜質が脆くなる。
【0041】
ここで、上記斜めイオン注入を行なう際の処理条件について説明する。
第1の開口径R1が100〜300nmの範囲内で、第2の開口径R2が50〜100nmの範囲内で、かつ第1の開口径R1よりも小さい場合、A方向からイオン注入する際の注入角度α、及びB方向からイオン注入する際の注入角度βは、40〜50°の範囲内で適宜選択することができる。
また、高誘電率絶縁膜19に注入するイオンとしては、例えば、ClイオンやArイオン等を用いることができる。この場合、イオン注入時のエネルギーは、5KeV程度とすることができる。
【0042】
図7に示す工程では、一例として、高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19にイオンを注入する場合を例に挙げて説明したが、高誘電率絶縁膜19−2以外の高誘電率絶縁膜19については、イオンを注入してもよいし(言い換えれば、イオンによるダメージを与えてもよいし)、イオンを注入しなくてもよい(言い換えれば、イオンによるダメージを与えなくてもよい)。
【0043】
ただし、第1の開口部16の側面16bに形成された高誘電率絶縁膜19にイオンを注入した場合、後述する図8に示す工程において、第1の開口部16の側面16bに形成された高誘電率絶縁膜19を除去することが可能となるため、第1の開口部16に形成されるコンタクトプラグ22の直径を第1の開口部16の第1の開口径R1の値と等しくすることができる。つまり、コンタクトプラグ22の抵抗値を小さくすることができる。
【0044】
また、図7では、一例として、第1の開口部16の底面16aの中央に配置された高誘電率絶縁膜19−1にイオンが注入されなかった場合を例に挙げて図示したが、第1の開口部16の第1の開口径R1が第2の開口部17の第2の開口径R2よりもかなり大きい場合には、高誘電率絶縁膜19−1にもイオンが注入され、高誘電率絶縁膜19−1がイオン注入によるダメージを受け、膜質が脆くなる。
【0045】
この場合、後述する図8に示す工程において、高誘電率絶縁膜19−1が除去されるため、第1の開口部16内に形成されるコンタクトプラグ22(図1参照)と配線13との間の接触面積が増加する。これにより、コンタクトプラグ22と配線13との間の抵抗値を低減できる。
なお、第1の開口部16の底面16aの中央に高誘電率絶縁膜19−1が残存した場合(図7の場合)でも、コンタクトプラグ22と配線13との間の電気的接続信頼性は十分に確保することができる。
【0046】
また、第2の開口部17の上部(第2の開口部17のうち、第2の開口部17の下部17Aよりも上方に位置する部分)に形成された高誘電率絶縁膜19にイオンを注入することで、後述する図8に示す工程において、第2の開口部17の上部に形成された高誘電率絶縁膜19を除去することが可能となる。
これにより、第2の開口部17の上部に配置される導電部28(図1参照)の直径を第1の開口部16の第1の開口径R1の値と等しくすることが可能となるので、導電部28の抵抗値を小さくすることができる。
【0047】
なお、図7に示す工程では、第2の開口部17の底面17a、及び第2の開口部17の側面17bの一部よりなる第2の開口部17の下部17Aに形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンを注入しない場合を例に挙げて説明したが、図7に示す工程では、少なくとも第2の開口部17の底面17aに形成された高誘電率絶縁膜19にイオンが注入されなければよい。
ただし、第2の開口部17の下部17Aに形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンを注入しないように上記斜めイオン注入を行なうことで、図7に示す工程、及び後述する図8に示す工程におけるプロセスマージンを十分に確保することが可能となるので、半導体装置10の歩留まりを向上させることができる。
【0048】
次いで、図8に示す工程では、ウエットエッチング法により、第2の開口部17の底面17aに形成された高誘電率絶縁膜19(具体的には、HfSiON膜)が残存するように、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19(具体的には、ダメージを受けたHfSiON膜)をエッチングすることで、第1の開口部16の底面16aの外周を露出させる。
具体的には、HF(フッ化水素)系のエッチング液を用いたウエットエッチングにより、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19を除去する。
これにより、第1の開口部16の底面16aに高誘電率絶縁膜19−1が残存すると共に、第2の開口部17の下部17Aに、アンチヒューズ素子23の構成要素の1つである高誘電率絶縁膜19−2が残存し、かつ高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19が除去される。
また、第1の開口部16の底面16aの外周を露出させることで、第1の開口部16内にコンタクトプラグ22(後述する図10参照)を形成した際、配線13とコンタクトプラグ22とを電気的に接続することができる。
【0049】
また、図8に示す工程では、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19のエッチングが、イオンが注入されていない高誘電率絶縁膜19−1,19−2のエッチング速度の3〜5倍の速度で進むため、エッチング用マスク(具体的には、高誘電率絶縁膜19をパターニングするためのパターニングされたホトレジスト)を用いることなく、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19のみを選択的に除去することができる。
これにより、高誘電率絶縁膜19をパターニングするためのマスクとなるホトレジストが不要となるので、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
【0050】
なお、本実施の形態では、図8に示すように、ウエットエッチング後に、高誘電率絶縁膜19−1、及び第2の開口部17の下部17Aに対応する側面17bに形成された高誘電率絶縁膜19−2を残存させる場合を例に挙げて説明したが、上記ウエットエッチング後において、少なくとも第2の開口部17の底面17aに高誘電率絶縁膜19−2が形成されておればよい。
【0051】
次いで、図9に示す工程では、CVD法により、第1及び第2の開口部16,17内を埋め込む導電膜21を成膜する。このとき、第2の層間絶縁膜14の上面14aにも導電膜21が成膜される。
導電膜21は、コンタクトプラグ22及び導電部28(図1参照)の母材となる膜であり、導電膜21としては、金属膜(第1の金属膜)を成膜するとよい。
該金属膜としては、例えば、タングステン膜や、チタン膜、窒化チタン膜、及びアルミ(Al)膜とを順次積層させたTi/TiN/W積層膜、或いはTiN膜及びCu膜を順次積層させたTiN/Cu積層膜等を用いることができる。
【0052】
次いで、図10に示す工程では、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いた研磨により、第2の層間絶縁膜14の上面14aよりも上方に形成された不要な導電膜21を除去することで、第1及び第2の開口部16,17に埋め込まれた導電膜21の上端面21a、及び第2の層間絶縁膜14の上面14aを面一にする。
【0053】
これにより、第1の開口部16内に埋め込まれた導電膜21よりなり、配線13の上面13aと接触し、かつ平坦な上端面22a(第1の開口部16内に埋め込まれた導電膜21の上端面21a)を有したコンタクトプラグ22と、第2の開口部17内に埋め込まれた導電膜21よりなり、高誘電率絶縁膜19−2及び第2の開口部17の側面17bと接触し、かつ平坦な上端面28a(第2の開口部17内に埋め込まれた導電膜21の上端面21a)を有した導電部28(アンチヒューズ素子23の構成要素の1つ)と、が一括形成される。言い換えれば、コンタクトプラグ22とアンチヒューズ素子23とが同時に形成(一括形成)される。
【0054】
このように、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を同時に形成することにより、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を別々の工程で形成した場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
【0055】
次いで、図11に示す工程では、第2の層間絶縁膜14の上面14aに、金属膜37(第3の金属膜)を成膜し、次いで、金属膜37上にパターニングされたホトレジスト(図示せず)を形成する。
次いで、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング(具体的には、ドライエッチング)により、金属膜37をパターニングすることで、金属膜37よりなり、かつコンタクトプラグ22の上端と接続される第1の上部配線25と、導電部28の上端(アンチヒューズ素子23を構成する導電膜21の上端)と接続される第2の上部配線26と、を一括形成する。その後、ホトレジスト(図示せず)を除去することで、本実施の形態の半導体装置10が製造される。
【0056】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、配線13上に配置された第2の層間絶縁膜14に、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1とされた第1の開口部16と、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1よりも小さい第2の開口径R2とされた第2の開口部17と、を一括形成し、次いで、第1及び第2の開口部16,17の内面を覆う高誘電率絶縁膜19を成膜し、次いで、斜めイオン注入法により、第2の開口部17の下部17Aに形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンが注入されないように、少なくとも第1の開口部16の底面16aの外周に形成された高誘電率絶縁膜19−3にイオンを注入してダメージを与え、次いで、ウエットエッチング法により、第2の開口部17の底面17aに形成された高誘電率絶縁膜19が残存するように、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19をエッチングすることで、少なくとも第1の開口部16の底面16aの外周を露出させ、その後、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19を除去し、次いで、第1及び第2の開口部16,17内を導電膜21で埋め込むことで、第1の開口部16内に導電膜21よりなるコンタクトプラグ22を形成すると共に、第2の開口部17内に、第2の開口部17の底面17aに残存する高誘電率絶縁膜19、及び導電膜よりなるアンチヒューズ素子23を形成することにより、ホトレジストを用いることなく、高誘電率絶縁膜19をパターニングすることが可能となる。
【0057】
これにより、ホトレジストを用いて、高誘電率絶縁膜19をパターニングする場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
また、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19を除去後に、第1及び第2の開口部16,17内を導電膜21で埋め込むことで、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を同時に形成することが可能となるので、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を別々の工程で形成した場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
【0058】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明は、半導体装置の製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【0060】
10…半導体装置、11…半導体基板、11a…表面、12…第1の層間絶縁膜、12a,13a,14a…上面、13…配線、14…第2の層間絶縁膜、16…第1の開口部、16a,17a…底面、16b,17b…側面、17…第2の開口部、17A…下部、19,19−1,19−2,19−3…高誘電率絶縁膜、21…導電膜、21a,22a,28a…上端面、22…コンタクトプラグ、23…アンチヒューズ素子、25…第1の上部配線、26…第2の上部配線、28…導電部、31…金属膜、33…ホトレジスト、34,35…開口部、37…金属膜、A,B…方向、M…厚さ、R1…第1の開口径、R2…第2の開口径、R3,R4…開口径、α,β…注入角度
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の半導体装置においては、正常に動作しない不良セルを冗長セルに置換することによって不良アドレスの救済が行われる。不良アドレスの記憶には、通常、ヒューズ素子が用いられる。
初期状態のヒューズ素子は、電気的に導通状態であり、レーザービームの照射によってこれを切断することにより、不良アドレスを不揮発的に記憶することができる。
したがって、このようなヒューズ素子を複数設け、所望のヒューズ素子を切断すれば、所望のアドレスを記憶させることが可能となる。
このように、通常のヒューズ素子は、導通状態から絶縁状態に変化させることによって情報を不揮発的に記憶する素子である。
【0003】
これに対し、近年、アンチヒューズ素子と呼ばれる素子が注目されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
アンチヒューズ素子とは、通常のヒューズ素子とは逆に、絶縁状態から導通状態に変化させることによって情報を記憶する素子である。アンチヒューズ素子への情報の書き込みは、高電圧の印加による絶縁破壊によって行う。
このため、通常のヒューズ素子とは異なり、書き込みに際してレーザービームの照射が不要である。これにより、不良アドレスの書き込みを高速に行うことができると共に、レーザートリマーなどの装置が不要となる。しかも、レーザービームの照射によるパッシベーション膜の破壊なども生じないことから、半導体装置の信頼性を高めることも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平06−196564号公報
【特許文献2】特開平07−022513号公報
【特許文献3】特表2008−545276号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、従来のアンチヒューズ素子の製造方法について説明する。
始めに、配線上に、層間絶縁膜を成膜する。次いで、該層間絶縁膜に、配線の上面を露出する開口部を形成する。次いで、開口部の内面及び層間絶縁膜の上面を覆う絶縁膜を形成する。
次いで、ホトリソグラフィ技術により、絶縁膜上にパターニングされたホトレジストを形成する。次いで、該ホトレジストをマスクとするドライエッチングにより、絶縁膜をパターニングし、その後、ホトレジストを除去する。
次いで、絶縁膜が形成された開口部内を埋め込むように、絶縁膜上に導電膜を形成する。これにより、開口部内に、絶縁膜及び導電膜よりなるアンチヒューズ素子が形成される。
【0006】
しかしながら、従来のアンチヒューズ素子の製造方法では、絶縁膜をエッチングする際のマスクとしてホトレジストを用いていた。そのため、上記ホトレジストを形成する工程と、該ホトレジストを除去する工程とが必ず必要となるため、半導体装置の製造工程が煩雑になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一観点によれば、配線上に層間絶縁膜を成膜する工程と、前記層間絶縁膜に、前記配線の上面を露出し、かつ第1の開口径とされた第1の開口部と、前記配線の上面を露出し、かつ前記第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部と、を一括形成する工程と、前記第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜を成膜する工程と、斜めイオン注入法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周に形成された前記高誘電率絶縁膜に前記イオンを注入してダメージを与える工程と、ウエットエッチング法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜が残存するように、前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜をエッチングすることで、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周を露出させる工程と、前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜を除去後に、前記第1及び第2の開口部内を導電膜で埋め込むことで、前記第1の開口部内に前記導電膜よりなるコンタクトプラグを形成すると共に、前記第2の開口部内に、前記第2の開口部の底面に残存する前記高誘電率絶縁膜、及び前記導電膜よりなるアンチヒューズ素子を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、配線上に配置された層間絶縁膜に、配線の上面を露出し、かつ第1の開口径とされた第1の開口部と、配線の上面を露出し、かつ第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部と、を一括形成し、次いで、第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜を成膜し、次いで、斜めイオン注入法により、第2の開口部の底面に形成された高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも第1の開口部の底面の外周に形成された高誘電率絶縁膜にイオンを注入してダメージを与える工程と、ウエットエッチング法により、第2の開口部の底面に形成された高誘電率絶縁膜が残存するように、イオンが注入された高誘電率絶縁膜をエッチングして、少なくとも第1の開口部の底面の外周を露出させることにより、ホトレジストを用いることなく、高誘電率絶縁膜をパターニングすることが可能となる。
【0009】
これにより、ホトレジストを用いて、高誘電率絶縁膜をパターニングする場合と比較して、工程数が少なくなるため、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
また、イオンが注入された高誘電率絶縁膜をエッチング後に、第1及び第2の開口部内を導電膜で埋め込むことで、コンタクトプラグ及びアンチヒューズ素子(具体的には、アンチヒューズ素子を構成する導電膜)を同時に形成することが可能となるので、コンタクトプラグ及びアンチヒューズ素子を別々の工程で形成した場合と比較して、半導体装置の製造工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体装置の主要部を示す断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その1)である。
【図3】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その2)である。
【図4】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その3)である。
【図5】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その4)である。
【図6】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その5)である。
【図7】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その6)である。
【図8】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その7)である。
【図9】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その8)である。
【図10】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その9)である。
【図11】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図(その10)である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の半導体装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【0012】
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の主要部を示す断面図である。
図1を参照するに、本実施の形態の半導体装置10は、半導体基板11と、第1の層間絶縁膜12と、配線13と、第2の層間絶縁膜14と、第1の開口部16と、第2の開口部17と、高誘電率絶縁膜19−1,19−2と、コンタクトプラグ22と、アンチヒューズ素子23と、第1の上部配線25と、第2の上部配線26とを有する。
【0013】
半導体基板11としては、例えば、シリコン基板(具体的には、例えば、p型のシリコン基板)を用いることができる。第1の層間絶縁膜12は、半導体基板11の表面11aを覆うように設けられている。第1の層間絶縁膜12としては、例えば、シリコン酸化膜(SiO2膜)を用いることができる。
【0014】
配線13は、第1の層間絶縁膜12の上面12aに形成されている。配線13の母材としては、例えば、金属膜(第2の金属膜)を用いることができる。配線13の母材となる金属膜としては、例えば、チタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、タングステン(W)膜等を用いることができる。また、配線13の母材として、チタン膜、窒化チタン膜、タングステン膜等の金属膜を積層させた積層膜を用いてもよい。
【0015】
第2の層間絶縁膜14は、配線13を覆うように、第1の層間絶縁膜12の上面12aに設けられている。第2の層間絶縁膜14としては、例えば、シリコン酸化膜(SiO2膜)やシリコン窒化膜(SiN膜)等を用いることができる。第1の層間絶縁膜12上に形成された第2の層間絶縁膜14の厚さMは、例えば、200〜400nmの範囲内で適宜選択することができる。
【0016】
第1の開口部16は、配線13の上面13aのうち、コンタクトプラグ22の形成領域に対応する面を露出するように、第2の層間絶縁膜14に形成されている。第1の開口部16は、コンタクトプラグ22を配置するための開口部である。第1の開口部16の第1の開口径R1は、例えば、100〜300nmの範囲内で適宜選択することができる。
【0017】
第2の開口部17は、配線13の上面13aのうち、アンチヒューズ素子23の形成領域に対応する面を露出するように、第2の層間絶縁膜14に形成されている。第2の開口部17は、アンチヒューズ素子23を内設するための開口部である。第2の開口部17の第2の開口径R2は、第1の開口部16の第1の開口径R1よりも小さくなるように構成されている。第1の開口径R1が100〜300nmの場合、第2の開口径R2は、例えば、50〜100nmの範囲内で、かつ第1の開口径R1よりも小さくなるように設定することができる。第2の開口部17の深さは、第1の開口部16の深さと等しく、例えば、100〜300nmとすることができる。
【0018】
高誘電率絶縁膜19−1,19−2は、第1及び第2の開口部16,17の内面を覆うように成膜された後述する図6に示す高誘電率絶縁膜19をパターニングした膜である(後述する図8参照)。つまり、高誘電率絶縁膜19−1,19−2は、同じ種類で、かつ同じ厚さとされた高誘電率絶縁膜で構成されている。
高誘電率絶縁膜19−1は、第1の開口部16の底面16aの中央を構成する配線13の上面13aに残存している。高誘電率絶縁膜19−1は、半導体装置10を構成するための必須の膜ではない。よって、高誘電率絶縁膜19−1は、コンタクトプラグ22の下端と配線13との間の接触抵抗を小さくする観点から、できるだけ残存させないことが好ましい。つまり、図1では、高誘電率絶縁膜19−1を図示しているが、高誘電率絶縁膜19−1はなくてもよい。
【0019】
高誘電率絶縁膜19−2は、第2の開口部17の底面17aを含む第2の開口部17の下部17Aに残存している。高誘電率絶縁膜19−2は、第2の開口部17の底面17a、及び下部17Aに対応する第2の開口部17の側面17bを覆っている。
高誘電率絶縁膜19−2は、アンチヒューズ素子23を構成する後述する導電部28を介して、配線13と第2の上部配線26(導電部28と接続され、かつ配線13の上層に配置された配線)とを電気的に接続する際、絶縁破壊される絶縁膜である。
【0020】
高誘電率絶縁膜19−1,19−2の母材となる高誘電率絶縁膜19としては、一般にゲート絶縁膜に用いられている二酸化ケイ素膜(SiO2膜)の比誘電率3.9よりも高い比誘電率を有する絶縁膜を用いる。
具体的には、高誘電率絶縁膜19として、例えば、HfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を用いることができる。HfSiON膜は、HF(フッ化水素)系のエッチング液でエッチング可能な膜である。高誘電率絶縁膜19としてHfSiON膜を用いた場合、高誘電率絶縁膜19の厚さは、例えば、2〜5nmとすることができる。
【0021】
また、高誘電率絶縁膜19として、例えば、ハフニウムを含有する酸化物からなる膜、例えば、窒化ハフニウムシリケート、ハフニウムシリケート、ハフニア、及びハフニウムアルミネートから選ばれる少なくとも一種の材料からなる膜を用いてもよい。
さらに、高誘電率絶縁膜19として、窒化酸化シリコン(SiON)、窒化ハフニウムシリケート、ハフニウムシリケート、ハフニア、ジルコニウムシリケート、ジルコニア、ハフニウムアルミネート、ランタンオキサイド、アルミナ、セリア、イットリア、ガドリニア等の高誘電率材料、或いはこれらの混合物からなる膜を用いてもよい。
【0022】
コンタクトプラグ22は、高誘電率絶縁膜19−1及び配線13の上面13aを露出する第1の開口部16を充填している。コンタクトプラグ22の下端は、高誘電率絶縁膜19−1及び配線13と接触している。コンタクトプラグ22は、配線13と電気的に接続されている。
コンタクトプラグ22の上端面22aは、平坦な面とされており、第2の層間絶縁膜14の上面14aに対して面一とされている。
【0023】
コンタクトプラグ22の母材となる導電膜21としては、金属膜(第1の金属膜)を用いるとよい。コンタクトプラグ22の母材となる金属膜としては、例えば、タングステン膜や、チタン膜、窒化チタン膜、及びアルミ(Al)膜とを順次積層させたTi/TiN/W積層膜、TiN膜及びCu膜を順次積層させたTiN/Cu積層膜等を用いることができる。
なお、導電膜21は、アンチヒューズ素子23を構成する後述する導電部28の母材でもある。つまり、導電部28は、上記金属膜により構成されている。
【0024】
アンチヒューズ素子23は、第2の開口部17内に配置されており、先に説明した高誘電率絶縁膜19−1と、先に説明した導電膜21(具体的には、金属膜)よりなる導電部28とを有する。
導電部28は、第2の開口部17の下部17Aを覆う高誘電率絶縁膜19−1を介して、第2の開口部17を充填している。
導電部28の上端面28aは、第2の層間絶縁膜14の上面14aに対して面一とされている。導電部28の上端は、第2の上部配線26と接続されている。
導電部28は、高誘電率絶縁膜19−1を絶縁破壊させた際、配線13と第2の上部配線26とを電気的に接続する。
【0025】
第1及び第2の上部配線25,26は、配線13の上層に配置された配線である。第1の上部配線25は、第2の層間絶縁膜14の上面14aに形成されており、コンタクトプラグ22の上端と接続されている。これにより、第1の上部配線25は、コンタクトプラグ22を介して、配線13と電気的に接続されている。
第2の上部配線26は、第2の層間絶縁膜14の上面14aに形成されており、導電部28の上端と接続されている。これにより、第2の上部配線26は、アンチヒューズ素子23を構成する導電部28と電気的に接続されている。
第1及び第2の上部配線25,26の母材としては、金属膜(第3の金属膜)を用いることができる。
【0026】
図2〜図11は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。図2〜図11は、図1に示す半導体装置10の切断面に対応する図である。図2〜図11において、図1に示す半導体装置10と同一構成部分には同一符号を付す。
【0027】
図2〜図11を参照して、本実施の形態の半導体装置10の製造方法について説明する。
始めに、図2に示す工程では、半導体基板13の表面13aを覆う第1の層間絶縁膜12を形成する。具体的には、半導体基板13としてp型のシリコン基板を準備し、次いで、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、該シリコン基板の表面を覆うように、第1の層間絶縁膜12としてシリコン酸化膜(SiO2膜)を成膜する。
【0028】
次いで、第1の層間絶縁膜12の上面12aを覆う金属膜31を成膜し、次いで、金属膜31(第2の金属膜)上に配線13の形成領域を覆うパターニングされたホトレジスト(図示せず)を形成する。次いで、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング(具体的には、ドライエッチング)により、ホトレジストから露出された金属膜31を除去することで、配線31を形成する。その後、ホトレジストを除去する。
金属膜31は、例えば、CVD法により、チタン(Ti)膜、窒化チタン(TiN)膜、及びタングステン(W)膜のうち、少なくとも1種以上の膜を成膜することで形成する。
【0029】
次いで、第1の層間絶縁膜12の上面12aに、配線13を覆う第2の層間絶縁膜14を成膜する。具体的には、CVD法により、配線13を覆う第2の層間絶縁膜としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する。第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜する場合、第1の層間絶縁膜12上に形成される第2の層間絶縁膜14の厚さは、例えば、200〜400nmとすることができる。
なお、本実施の形態では、第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を形成した場合を例に挙げて、以下の説明を行う。
【0030】
次いで、図3に示す工程では、第2の層間絶縁膜14の上面14aに、ホトリソグラフィ技術により、開口部34,35を有したホトレジスト33を形成する。
このとき、開口部34は、第1の開口部16(図1参照)の形成領域に対応する第2の層間絶縁膜14の上面14aを露出するように形成し、開口部35は、第2の開口部17(図1参照)の形成領域に対応する第2の層間絶縁膜14の上面14aを露出するように形成する。
また、開口部34は、開口部34の開口径R3が第1の開口部16の第1の開口径R1(図1参照)と略等しくなるように形成し、開口部35は、開口部35の開口径R4が第2の開口部17の第2の開口径R2(図1参照)と略等しくなるように形成する。
具体的には、開口径R3は、100〜300nmの範囲内で設定し、この場合、開口部R4は、50〜100nmの範囲内で、開口径R3よりも小さくなるように設定する。
【0031】
次いで、図4に示す工程では、ホトレジスト33をマスクとする異方性エッチング(具体的には、ドライエッチング)により、開口部34,35の下方に位置する第2の層間絶縁膜14を除去する。
これにより、開口部34の下方に、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1とされた第1の開口部16が形成されると共に、開口部35の下方に、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1よりも小さい第2の開口径R2とされた第2の開口部17とが一括形成される。
第1の開口部16は、第1の開口部16から露出された配線13の上面13aで構成された底面16aを有しており、第2の開口部17は、第2の開口部17から露出された配線13の上面13aで構成された底面17aを有する。
【0032】
第1の開口径R1は、例えば、100〜300nmの範囲内で適宜選択することができる。また、第1の開口径R1が100〜300nmの場合、第2の開口径R2は、例えば、50〜100nmの範囲内で、かつ開口径R1よりも小さくなるように設定することができる。また、第1及び第2の開口部16,17の深さは、例えば、100〜300nmとすることができる。
【0033】
次いで、図5に示す工程では、図4に示すホトレジスト33を除去する。
次いで、図6に示す工程では、第1の開口部16の内面(具体的には、第1の開口部16の底面16aを及び側面16b)、第2の開口部17の内面(具体的には、第2の開口部17の底面17aを及び側面17b)、第2の層間絶縁膜14の上面14aを覆うように、高誘電率絶縁膜19を成膜する。
【0034】
具体的には、高誘電率絶縁膜19として、HF(フッ化水素)系のエッチング液によりエッチング可能なHfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を成膜する。
上記HfSiON膜の成膜方法としては、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いるとよい。
このように、ALD法を用いてHfSiON膜を成膜することにより、第1及び第2の開口部16,17の内面、及び第2の層間絶縁膜14の上面14aに、薄く、かつ均一な厚さとされた高誘電率絶縁膜19(この場合、HfSiON膜)を成膜することができる。
高誘電率絶縁膜19としてHfSiON膜を用いる場合、高誘電率絶縁膜19の厚さは、例えば、2〜5nmとすることができる。
【0035】
なお、第1及び第2の開口部16,17が形成される第2の層間絶縁膜14の膜種は、高誘電率絶縁膜19となる絶縁膜のエッチング特性(具体的には、どのようなエッチング液でエッチングされるか)に応じて、適宜選択するとよい。
具体的には、高誘電率絶縁膜19としてHF(フッ化水素)系のエッチング液によりエッチング可能なHfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を用いる場合、第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を用いるとよい。
【0036】
このように、高誘電率絶縁膜19としてHfSiON膜(窒化ハフニウムシリケート膜)を用いる場合、第2の層間絶縁膜14としてシリコン窒化膜(SiN膜)を成膜することで、シリコン窒化膜(SiN膜)はHF(フッ化水素)系のエッチング液でほとんどエッチングされないため、後述する図8に示す工程(ダメージを受けた高誘電率絶縁膜19をウエットエッチングで除去する工程)において、第1の開口部16の第1の開口径R1、及び第2の開口部17の第2の開口径R2が大きくなることを防止できる。
【0037】
また、例えば、アルカリ系のエッチング液(例えば、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)水溶液)でエッチング可能な絶縁膜(例えば、AlO膜)を高誘電率絶縁膜19として成膜する場合、第2の層間絶縁膜14としてシリコン酸化膜(SiO2膜)を用いることができる。
この場合、シリコン酸化膜(SiO2膜)がアルカリ系のエッチング液でほとんどエッチングされないため、第1の開口部16の第1の開口径R1、及び第2の開口部17の第2の開口径R2が大きくなることを防止できる。
【0038】
また、本実施の形態では、高誘電率絶縁膜19として、一般にゲート絶縁膜に用いられている二酸化ケイ素膜(SiO2膜)の比誘電率3.9よりも高い比誘電率を有する絶縁膜を形成すればよく、高誘電率絶縁膜19となる絶縁膜は、上記説明したHfSiON膜及びAlO膜に限定されない。
【0039】
次いで、図7に示す工程では、図7に示す構造体の上面側から、斜めイオン注入法により、右斜め下方向であるA方向、及び左斜め下方向であるB方向に向けてイオンを照射することで、第2の開口部17の下部17A(第2の開口部17の底面17aを含む)に形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンが注入されないように、第1の開口部16の底面16aの外周に形成された高誘電率絶縁膜19−3にイオンを注入してダメージを与える。
【0040】
図7に示す構造体の場合、上記斜めイオン注入により、高誘電率絶縁膜19−1,19−2にはイオンが注入されないで、高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19にイオンが注入される。言い換えれば、高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19が、イオンの注入によるダメージを受けて、膜質が脆くなる。
【0041】
ここで、上記斜めイオン注入を行なう際の処理条件について説明する。
第1の開口径R1が100〜300nmの範囲内で、第2の開口径R2が50〜100nmの範囲内で、かつ第1の開口径R1よりも小さい場合、A方向からイオン注入する際の注入角度α、及びB方向からイオン注入する際の注入角度βは、40〜50°の範囲内で適宜選択することができる。
また、高誘電率絶縁膜19に注入するイオンとしては、例えば、ClイオンやArイオン等を用いることができる。この場合、イオン注入時のエネルギーは、5KeV程度とすることができる。
【0042】
図7に示す工程では、一例として、高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19にイオンを注入する場合を例に挙げて説明したが、高誘電率絶縁膜19−2以外の高誘電率絶縁膜19については、イオンを注入してもよいし(言い換えれば、イオンによるダメージを与えてもよいし)、イオンを注入しなくてもよい(言い換えれば、イオンによるダメージを与えなくてもよい)。
【0043】
ただし、第1の開口部16の側面16bに形成された高誘電率絶縁膜19にイオンを注入した場合、後述する図8に示す工程において、第1の開口部16の側面16bに形成された高誘電率絶縁膜19を除去することが可能となるため、第1の開口部16に形成されるコンタクトプラグ22の直径を第1の開口部16の第1の開口径R1の値と等しくすることができる。つまり、コンタクトプラグ22の抵抗値を小さくすることができる。
【0044】
また、図7では、一例として、第1の開口部16の底面16aの中央に配置された高誘電率絶縁膜19−1にイオンが注入されなかった場合を例に挙げて図示したが、第1の開口部16の第1の開口径R1が第2の開口部17の第2の開口径R2よりもかなり大きい場合には、高誘電率絶縁膜19−1にもイオンが注入され、高誘電率絶縁膜19−1がイオン注入によるダメージを受け、膜質が脆くなる。
【0045】
この場合、後述する図8に示す工程において、高誘電率絶縁膜19−1が除去されるため、第1の開口部16内に形成されるコンタクトプラグ22(図1参照)と配線13との間の接触面積が増加する。これにより、コンタクトプラグ22と配線13との間の抵抗値を低減できる。
なお、第1の開口部16の底面16aの中央に高誘電率絶縁膜19−1が残存した場合(図7の場合)でも、コンタクトプラグ22と配線13との間の電気的接続信頼性は十分に確保することができる。
【0046】
また、第2の開口部17の上部(第2の開口部17のうち、第2の開口部17の下部17Aよりも上方に位置する部分)に形成された高誘電率絶縁膜19にイオンを注入することで、後述する図8に示す工程において、第2の開口部17の上部に形成された高誘電率絶縁膜19を除去することが可能となる。
これにより、第2の開口部17の上部に配置される導電部28(図1参照)の直径を第1の開口部16の第1の開口径R1の値と等しくすることが可能となるので、導電部28の抵抗値を小さくすることができる。
【0047】
なお、図7に示す工程では、第2の開口部17の底面17a、及び第2の開口部17の側面17bの一部よりなる第2の開口部17の下部17Aに形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンを注入しない場合を例に挙げて説明したが、図7に示す工程では、少なくとも第2の開口部17の底面17aに形成された高誘電率絶縁膜19にイオンが注入されなければよい。
ただし、第2の開口部17の下部17Aに形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンを注入しないように上記斜めイオン注入を行なうことで、図7に示す工程、及び後述する図8に示す工程におけるプロセスマージンを十分に確保することが可能となるので、半導体装置10の歩留まりを向上させることができる。
【0048】
次いで、図8に示す工程では、ウエットエッチング法により、第2の開口部17の底面17aに形成された高誘電率絶縁膜19(具体的には、HfSiON膜)が残存するように、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19(具体的には、ダメージを受けたHfSiON膜)をエッチングすることで、第1の開口部16の底面16aの外周を露出させる。
具体的には、HF(フッ化水素)系のエッチング液を用いたウエットエッチングにより、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19を除去する。
これにより、第1の開口部16の底面16aに高誘電率絶縁膜19−1が残存すると共に、第2の開口部17の下部17Aに、アンチヒューズ素子23の構成要素の1つである高誘電率絶縁膜19−2が残存し、かつ高誘電率絶縁膜19−1,19−2以外の高誘電率絶縁膜19が除去される。
また、第1の開口部16の底面16aの外周を露出させることで、第1の開口部16内にコンタクトプラグ22(後述する図10参照)を形成した際、配線13とコンタクトプラグ22とを電気的に接続することができる。
【0049】
また、図8に示す工程では、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19のエッチングが、イオンが注入されていない高誘電率絶縁膜19−1,19−2のエッチング速度の3〜5倍の速度で進むため、エッチング用マスク(具体的には、高誘電率絶縁膜19をパターニングするためのパターニングされたホトレジスト)を用いることなく、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19のみを選択的に除去することができる。
これにより、高誘電率絶縁膜19をパターニングするためのマスクとなるホトレジストが不要となるので、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
【0050】
なお、本実施の形態では、図8に示すように、ウエットエッチング後に、高誘電率絶縁膜19−1、及び第2の開口部17の下部17Aに対応する側面17bに形成された高誘電率絶縁膜19−2を残存させる場合を例に挙げて説明したが、上記ウエットエッチング後において、少なくとも第2の開口部17の底面17aに高誘電率絶縁膜19−2が形成されておればよい。
【0051】
次いで、図9に示す工程では、CVD法により、第1及び第2の開口部16,17内を埋め込む導電膜21を成膜する。このとき、第2の層間絶縁膜14の上面14aにも導電膜21が成膜される。
導電膜21は、コンタクトプラグ22及び導電部28(図1参照)の母材となる膜であり、導電膜21としては、金属膜(第1の金属膜)を成膜するとよい。
該金属膜としては、例えば、タングステン膜や、チタン膜、窒化チタン膜、及びアルミ(Al)膜とを順次積層させたTi/TiN/W積層膜、或いはTiN膜及びCu膜を順次積層させたTiN/Cu積層膜等を用いることができる。
【0052】
次いで、図10に示す工程では、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いた研磨により、第2の層間絶縁膜14の上面14aよりも上方に形成された不要な導電膜21を除去することで、第1及び第2の開口部16,17に埋め込まれた導電膜21の上端面21a、及び第2の層間絶縁膜14の上面14aを面一にする。
【0053】
これにより、第1の開口部16内に埋め込まれた導電膜21よりなり、配線13の上面13aと接触し、かつ平坦な上端面22a(第1の開口部16内に埋め込まれた導電膜21の上端面21a)を有したコンタクトプラグ22と、第2の開口部17内に埋め込まれた導電膜21よりなり、高誘電率絶縁膜19−2及び第2の開口部17の側面17bと接触し、かつ平坦な上端面28a(第2の開口部17内に埋め込まれた導電膜21の上端面21a)を有した導電部28(アンチヒューズ素子23の構成要素の1つ)と、が一括形成される。言い換えれば、コンタクトプラグ22とアンチヒューズ素子23とが同時に形成(一括形成)される。
【0054】
このように、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を同時に形成することにより、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を別々の工程で形成した場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
【0055】
次いで、図11に示す工程では、第2の層間絶縁膜14の上面14aに、金属膜37(第3の金属膜)を成膜し、次いで、金属膜37上にパターニングされたホトレジスト(図示せず)を形成する。
次いで、該ホトレジストをマスクとする異方性エッチング(具体的には、ドライエッチング)により、金属膜37をパターニングすることで、金属膜37よりなり、かつコンタクトプラグ22の上端と接続される第1の上部配線25と、導電部28の上端(アンチヒューズ素子23を構成する導電膜21の上端)と接続される第2の上部配線26と、を一括形成する。その後、ホトレジスト(図示せず)を除去することで、本実施の形態の半導体装置10が製造される。
【0056】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、配線13上に配置された第2の層間絶縁膜14に、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1とされた第1の開口部16と、配線13の上面13aを露出し、かつ第1の開口径R1よりも小さい第2の開口径R2とされた第2の開口部17と、を一括形成し、次いで、第1及び第2の開口部16,17の内面を覆う高誘電率絶縁膜19を成膜し、次いで、斜めイオン注入法により、第2の開口部17の下部17Aに形成された高誘電率絶縁膜19−2にイオンが注入されないように、少なくとも第1の開口部16の底面16aの外周に形成された高誘電率絶縁膜19−3にイオンを注入してダメージを与え、次いで、ウエットエッチング法により、第2の開口部17の底面17aに形成された高誘電率絶縁膜19が残存するように、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19をエッチングすることで、少なくとも第1の開口部16の底面16aの外周を露出させ、その後、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19を除去し、次いで、第1及び第2の開口部16,17内を導電膜21で埋め込むことで、第1の開口部16内に導電膜21よりなるコンタクトプラグ22を形成すると共に、第2の開口部17内に、第2の開口部17の底面17aに残存する高誘電率絶縁膜19、及び導電膜よりなるアンチヒューズ素子23を形成することにより、ホトレジストを用いることなく、高誘電率絶縁膜19をパターニングすることが可能となる。
【0057】
これにより、ホトレジストを用いて、高誘電率絶縁膜19をパターニングする場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
また、イオンが注入された高誘電率絶縁膜19を除去後に、第1及び第2の開口部16,17内を導電膜21で埋め込むことで、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を同時に形成することが可能となるので、コンタクトプラグ22及びアンチヒューズ素子23を別々の工程で形成した場合と比較して、半導体装置10の製造工程を簡略化することができる。
【0058】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明は、半導体装置の製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【0060】
10…半導体装置、11…半導体基板、11a…表面、12…第1の層間絶縁膜、12a,13a,14a…上面、13…配線、14…第2の層間絶縁膜、16…第1の開口部、16a,17a…底面、16b,17b…側面、17…第2の開口部、17A…下部、19,19−1,19−2,19−3…高誘電率絶縁膜、21…導電膜、21a,22a,28a…上端面、22…コンタクトプラグ、23…アンチヒューズ素子、25…第1の上部配線、26…第2の上部配線、28…導電部、31…金属膜、33…ホトレジスト、34,35…開口部、37…金属膜、A,B…方向、M…厚さ、R1…第1の開口径、R2…第2の開口径、R3,R4…開口径、α,β…注入角度
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線上に層間絶縁膜を成膜する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記配線の上面を露出し、かつ第1の開口径とされた第1の開口部と、前記配線の上面を露出し、かつ前記第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部と、を一括形成する工程と、
前記第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜を成膜する工程と、
斜めイオン注入法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周に形成された前記高誘電率絶縁膜に前記イオンを注入してダメージを与える工程と、
ウエットエッチング法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜が残存するように、前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜をエッチングすることで、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周を露出させる工程と、
前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜を除去後に、前記第1及び第2の開口部内を導電膜で埋め込むことで、前記第1の開口部内に前記導電膜よりなるコンタクトプラグを形成すると共に、前記第2の開口部内に、前記第2の開口部の底面に残存する前記高誘電率絶縁膜、及び前記導電膜よりなるアンチヒューズ素子を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記第2の開口部の底面及び側面の一部よりなる前記第2の開口部の下部に形成された前記高誘電率絶縁膜に、前記イオンを注入しないことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記第1の開口部の側面に形成された前記高誘電率絶縁膜に、前記イオンを注入することを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記高誘電率絶縁膜の比誘電率は、3.9よりも高いことを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記高誘電率絶縁膜として、HfSiON膜を成膜し、
前記ウエットエッチング法により、前記高誘電率絶縁膜をエッチングする際、HF(フッ化水素)系のエッチング液を用いることを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記層間絶縁膜としてシリコン窒化膜を成膜することを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記導電膜は、第1の金属膜であることを特徴とする請求項1ないし6のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記配線は、第2の金属膜よりなることを特徴とする請求項1ないし7のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記層間絶縁膜上に成膜した第3の金属膜をパターニングすることで、前記コンタクトプラグの上端と接続される第1の上部配線と、前記アンチヒューズ素子を構成する前記導電膜の上端と接続される第2の上部配線と、を一括形成する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし8のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項1】
配線上に層間絶縁膜を成膜する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記配線の上面を露出し、かつ第1の開口径とされた第1の開口部と、前記配線の上面を露出し、かつ前記第1の開口径よりも小さい第2の開口径とされた第2の開口部と、を一括形成する工程と、
前記第1及び第2の開口部の内面を覆う高誘電率絶縁膜を成膜する工程と、
斜めイオン注入法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜にイオンが注入されないように、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周に形成された前記高誘電率絶縁膜に前記イオンを注入してダメージを与える工程と、
ウエットエッチング法により、前記第2の開口部の底面に形成された前記高誘電率絶縁膜が残存するように、前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜をエッチングすることで、少なくとも前記第1の開口部の底面の外周を露出させる工程と、
前記イオンが注入された前記高誘電率絶縁膜を除去後に、前記第1及び第2の開口部内を導電膜で埋め込むことで、前記第1の開口部内に前記導電膜よりなるコンタクトプラグを形成すると共に、前記第2の開口部内に、前記第2の開口部の底面に残存する前記高誘電率絶縁膜、及び前記導電膜よりなるアンチヒューズ素子を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】
前記第2の開口部の底面及び側面の一部よりなる前記第2の開口部の下部に形成された前記高誘電率絶縁膜に、前記イオンを注入しないことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
【請求項3】
前記第1の開口部の側面に形成された前記高誘電率絶縁膜に、前記イオンを注入することを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記高誘電率絶縁膜の比誘電率は、3.9よりも高いことを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
前記高誘電率絶縁膜として、HfSiON膜を成膜し、
前記ウエットエッチング法により、前記高誘電率絶縁膜をエッチングする際、HF(フッ化水素)系のエッチング液を用いることを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項6】
前記層間絶縁膜としてシリコン窒化膜を成膜することを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
【請求項7】
前記導電膜は、第1の金属膜であることを特徴とする請求項1ないし6のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項8】
前記配線は、第2の金属膜よりなることを特徴とする請求項1ないし7のうち、いずれか1項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項9】
前記層間絶縁膜上に成膜した第3の金属膜をパターニングすることで、前記コンタクトプラグの上端と接続される第1の上部配線と、前記アンチヒューズ素子を構成する前記導電膜の上端と接続される第2の上部配線と、を一括形成する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし8のうち、いずれか1項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2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−59825(P2012−59825A)
【公開日】平成24年3月22日(2012.3.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−200002(P2010−200002)
【出願日】平成22年9月7日(2010.9.7)
【出願人】(500174247)エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年3月22日(2012.3.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月7日(2010.9.7)
【出願人】(500174247)エルピーダメモリ株式会社 (2,599)
【Fターム(参考)】
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