半導体装置
【課題】製造バラツキに関わらず、切断箇所を制御できる構成の電気ヒューズを得る。
【解決手段】半導体装置２００は、基板（不図示）上に形成された上層ヒューズ配線１１２、下層ヒューズ配線１２２、および上層ヒューズ配線１１２の一端と接続され、上層ヒューズ配線１１２と下層ヒューズ配線１２２とを接続するビア１３０から構成される電気ヒューズ１００を含む。上層ヒューズ配線１１２には、一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域１１８が設けられている。
【解決手段】半導体装置２００は、基板（不図示）上に形成された上層ヒューズ配線１１２、下層ヒューズ配線１２２、および上層ヒューズ配線１１２の一端と接続され、上層ヒューズ配線１１２と下層ヒューズ配線１２２とを接続するビア１３０から構成される電気ヒューズ１００を含む。上層ヒューズ配線１１２には、一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域１１８が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ヒューズを含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クラックアシスト型と呼ばれる、新たな電気ヒューズの切断方法が提案されている。この方法では、電気ヒューズの構成や電気ヒューズへの電圧印加方法等を制御することにより、電気ヒューズ切断時に、電気ヒューズの一部で電気ヒューズを構成する導電体を強制的に外方、すなわち導電体の周囲の絶縁膜中に流出させ、材料の移動・供給のバランスを崩すことにより、他の部分に大きな切断箇所を形成する。これにより、切断された電気ヒューズが再接続される可能性を大幅に低減することができ、切断状態を良好に保つことができる（たとえば特許文献１（特開２００７−３０５６９３号公報））。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載されたのと同様の電気ヒューズ１０を含む半導体装置５０の構成を示す平面図である。電気ヒューズ１０は、端子１４および端子２４と、端子１４に接続された上層ヒューズ配線１２と、端子２４に接続された下層ヒューズ配線２２と、上層ヒューズ配線１２と下層ヒューズ配線２２とを接続するビア３０とを含む。
【０００４】
図８は、図７のＢ−Ｂ’断面図である。半導体装置５０は、基板（不図示）上に層間絶縁膜２０２、エッチング阻止膜２０４、層間絶縁膜２０６、および層間絶縁膜２１０がこの順で積層された構成を含む。端子２４、および下層ヒューズ配線２２は層間絶縁膜２０２に設けられ、ビア３０、上層ヒューズ配線１２、および端子１４は層間絶縁膜２０６に設けられている。
【０００５】
このような構成の電気ヒューズ１０において、端子１４と端子２４との間に電圧を印加すると、下層ヒューズ配線２２から上層ヒューズ配線１２の方向に電流が流れる（図８（ａ））。これにより、ビア３０および上層ヒューズ配線１２が加熱されてくる。また、ビア３０および上層ヒューズ配線１２を構成する銅等の導電体が膨張し、ビア３０では、もとのビア径よりも膨れてくる（図８（ｂ））。この後、上層ヒューズ配線１２の膨張がある程度まで進行すると、上層ヒューズ配線１２周囲の層間絶縁膜２０６にクラックが生じ、導電体が流出して流出部７０が形成される（図８（ｃ））。正常な電気ヒューズ１０の切断が行われる場合、この導電体の流出に伴い、ビア３０の導電体も移動してビアに切断箇所が形成される。
【０００６】
特許文献２（特開２００６−１３３３８号公報）には、回路を遮断する部分である第１の領域と、第１の領域の両端に接し、第１の領域よりもパターン幅の広い第２の領域および第３の領域とからなるヒューズ素子が記載されている。当該ヒューズ素子のうち第２の領域、第１の領域および第３の領域のうちの一部は厚膜絶縁膜の上に設けられているのに対し、第３の領域のうちの他部は薄膜絶縁膜の上に設けられている。ヒューズ素子で発生した熱は、厚膜絶縁膜を介して半導体基板へ放熱しにくいのに対し薄膜絶縁膜を介して放熱しやすいため、ヒューズ素子内の温度変化および温度勾配が大きくなるため、第１の領域が電気的に切断されやすくなるとされている。
【０００７】
特許文献３（特開平７−１２２６４６号公報）には、半導体基板主面に、一対の矩形状のコンタクト部間をテーパ部を介して直線部で連結したヒューズ層を設け、ヒューズ層の上に絶縁層を設け、絶縁層の上に接続孔を介してヒューズ層と接続された電源配線を設けた半導体集積回路装置が記載されている。
【０００８】
特許文献２および特許文献３に記載の技術では、いずれも、幅が狭い部分で切断されやすくなるようにしている。
【特許文献１】特開２００７−３０５６９３号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３３８号公報
【特許文献３】特開平７−１２２６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、本発明者は、特許文献１に記載されたような構成の電気ヒューズをクラックアシスト型で切断する際に以下に述べる課題があることを見出した。
【００１０】
図９は、図７および図８に示した電気ヒューズ１０の上層ヒューズ配線１２、ビア３０、および下層ヒューズ配線２２を示す断面図である。このような構成の電気ヒューズ１０において、端子１４と端子２４との間に電圧を印加する際、面積の大きい端子１４および端子２４はヒートシンクとして機能する。そのため、電気ヒューズ１０の切断時に電気ヒューズ１０が最も高温となる箇所は、端子１４や端子２４からの距離に依存する。また、電気ヒューズ１０を構成する際に流出部７０が形成される箇所は、各構成要素の面積等に依存する。ここで、上層ヒューズ配線１２に流出部７０が形成されるとともに、ビア３０に切断箇所が形成されるようにするために、上層ヒューズ配線１２や下層ヒューズ配線２２の幅や長さをそれぞれ適切に制御して、上層ヒューズ配線１２のビア３０との切断箇所近くが最も高温となるように設定しておくことができる（図９（ａ））。しかし、半導体装置５０の製造時に、たとえば膜生成または研磨バラツキ等の製造バラツキにより、たとえば図９（ｂ）に示すように、上層ヒューズ配線１２の膜厚が予め設定された図９（ａ）のｄ１からｄ２（ｄ１＞ｄ１）に薄くなることがある。このような場合、上層ヒューズ配線１２の抵抗が変化し、切断時に最も高温となる箇所が、ビア３０から離れた上層ヒューズ配線１２の中心部にずれてしまう。
【００１１】
このように切断時に最も高温となる箇所がビア３０から離れて中心に近づきすぎると、ビア３０が充分に加熱されないために、ビア３０が切断されない切断不良が生じてしまう。図１０を参照して説明する。図１０は、図７のＢ−Ｂ’断面図であり、電気ヒューズ１０切断時の図８の続きを示す図である。ビア３０を構成する導電体が充分加熱されず、移動可能になるほど溶融する前に上層ヒューズ配線１２で流出が生じると、上層ヒューズ配線１２中にボイドが形成され、上層ヒューズ配線１２に切断箇所７２が形成される（図１０（ａ））。この場合、ビア３０での導電体の移動が起こらない。この後、導電体は、室温になるまで熱収縮を続け、ビア３０上部および上層ヒューズ配線１２中に切断箇所７２を残して固まる（図１０（ｂ））。しかし、このように上層ヒューズ配線１２に切断箇所７２が形成された構成では、この後の半導体装置５０の組立工程等の熱履歴や高温での実使用時に、導電体が凝集する等して変形した際に、再接続するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、
基板と、
前記基板上に形成された第１のヒューズ配線、前記基板上の前記第１のヒューズ配線とは異なる層に形成された第２のヒューズ配線、および前記第１のヒューズ配線の一端と接続され、当該第１のヒューズ配線と前記第２のヒューズ配線とを接続するビア、
から構成される電気ヒューズと、
を含み、
前記第１のヒューズ配線には、前記一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域が設けられた半導体装置が提供される。
【００１３】
図１１は、端子２および端子４と、これらの間にヒューズ配線６を設けただけの構成の電気ヒューズを示す。このような電気ヒューズで、端子２と端子４との間に電圧を印加する際、面積の大きい端子２および端子４はヒートシンクとして機能する。そのため、ヒューズ配線６は、一様に発熱するが、ヒートシンクから最も遠いヒューズ配線６の中心部が最も温度が高くなり、ここで溶融して切断される（図１１（ａ））。一方、ヒューズ配線６中に、他の部分よりも抵抗の高い高抵抗箇所８を設けると、高抵抗箇所８の発熱が多くなり、最も高温となる箇所は、中心部から高抵抗箇所８の方向にずれる（図１１（ｂ））。本発明においても、幅変動領域を設けることにより、抵抗が高くなる箇所がビア近傍となるように制御して、最も高温となる箇所の位置を制御するようにした。
【００１４】
この構成によれば、第１のヒューズ配線とビアとを繋ぐ部分の抵抗が高くなるようなレイアウトとなっている。そのため、電気ヒューズに電流を流した際に、この箇所で高温となるように制御することができる。これにより、製造バラツキにより、第１のヒューズ配線の膜厚が変動する等した場合でも、製造バラツキの影響を低減してし、ビアに切断箇所が安定的に形成されるようにすることができる。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造バラツキに関わらず、切断箇所を制御できる構成の電気ヒューズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図２および図３は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
半導体装置２００は、シリコン基板等の半導体基板である基板（不図示）と、基板上に形成された電気ヒューズ１００とを含む。電気ヒューズ１００は、上層ヒューズ配線１１２（第１のヒューズ配線）、上層ヒューズ配線１１２とは異なる層に設けられた下層ヒューズ配線１２２（第２のヒューズ配線）、上層ヒューズ配線１１２の一端および下層ヒューズ配線１２２の一端と接続されたビア１３０から構成される。半導体装置２００は、さらに、基板上の少なくとも上層ヒューズ配線１１２と同層に設けられ、上層ヒューズ配線１１２の他端と接続された上層端子１１４と、少なくとも下層ヒューズ配線１２２と同層に設けられ、下層ヒューズ配線１２２の他端と接続された下層端子１２４とを含む。
【００１９】
本実施の形態において、電気ヒューズ１００は、クラックアシスト型で切断され、切断時に電気ヒューズ１００を構成する導電体が上層ヒューズ配線１１２から外方に流出してなる流出部が形成されて切断される構成とすることができる。本実施の形態において、ビア１３０に切断箇所が形成される構成とすることができる。
【００２０】
クラックアシスト型で切断される電気ヒューズ１００では、電流によって発生するジュール熱が切断を支配する。そのため、切断したい箇所以外での好ましくない配線の断線を防ぐために、切断したい箇所以外の上層端子１１４や下層端子１２４は、大電流を流しても発熱しないような構成とする必要がある。上層端子１１４および下層端子１２４は、たとえば、電気ヒューズに電圧を印加するための共通配線やパッド配線等とすることができる。また、上層端子１１４および下層端子１２４は、共通配線やパッド配線等に接続された引出配線とすることもできる。いずれにしても、上層端子１１４および下層端子１２４は、電気ヒューズ１００の電流の流れる方向と直交する方向の幅（以下、単に配線幅という。）が上層ヒューズ配線１１２や下層ヒューズ配線１２２の最も広い箇所以上となる構成とすることができる。また、上層端子１１４および下層端子１２４は、電気ヒューズ１００の切断時に切断箇所の位置等に影響を与えない構成とすることができる。
【００２１】
本実施の形態の電気ヒューズ１００において、上層端子１１４と下層端子１２４との間に所定の電圧を印加した際にどの箇所が最も高温となり、流出部が形成されるかは、上層ヒューズ配線１１２および下層ヒューズ配線１２２の構成を制御することにより設定することができる。たとえば、配線幅の広い上層端子１１４や下層端子１２４は、電気ヒューズ１００を切断するために必要な熱を放熱するヒートシンクの働きをしてしまう。そのため、上層端子１１４や下層端子１２４からの距離が遠いほど温度を高くすることができる。また、電気ヒューズ１００の切断時に流出部が形成される箇所は、各構成要素の面積等に依存する。本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２に流出部が形成されるとともに、ビア１３０に切断箇所が形成されるようにするために、上層ヒューズ配線１１２は、下層ヒューズ配線１２２よりも体積が大きくなるように設けられる。また、上層端子１１４からの距離を長くするために、上層ヒューズ配線１１２の方が、下層ヒューズ配線１２２よりも長くなるようにすることができる。これにより、上層ヒューズ配線１１２が、下層ヒューズ配線１２２に比べてより高温になるとともに膨張して上層ヒューズ配線１１２で導電体の流出が生じるように制御することができる。
【００２２】
さらに、本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２には、ビア１３０と接続された一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域１１８が設けられている。本実施の形態において、幅変動領域１１８は、ビア１３０との接続箇所近傍で配線幅が狭くなった構成とすることができる。また、幅変動領域１１８は、電気ヒューズ１００に電圧が印加された時に上層ヒューズ配線１１２のビア１３０との接続箇所近傍が高温となるように設けられた構成とすることができる。図１に示した例では、上層ヒューズ配線１１２は、ビア１３０に接続された細幅部１１２ａと上層端子１１４に接続された太幅部１１２ｂとにより構成されている。細幅部１１２ａは、上層ヒューズ配線１１２中で最も配線幅が狭くなるようにすることができる。ここで、ビア１３０との接続箇所近傍とは、上層ヒューズ配線１１２全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側とすることができる。そのため、細幅部１１２ａは、上層ヒューズ配線１１２全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側に設けることができる。さらに、ビア１３０との接続箇所近傍とは、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、および下層ヒューズ配線１２２で構成される電気ヒューズ１００全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側とすることができる。そのため、細幅部１１２ａは、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、および下層ヒューズ配線１２２で構成される電気ヒューズ１００全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側に設けることができる。
【００２３】
このような幅変動領域１１８を設けることにより、製造バラツキ等により上層ヒューズ配線１１２の膜厚が変化するような場合でも、上層ヒューズ配線１１２において、常に細幅部１１２ａで抵抗が高くなるようにすることができ、最も高温となる箇所がビア１３０の近傍になるように制御することができる。ここで、細幅部１１２ａの配線幅は、たとえば６０ｎｍ以上９０ｎｍ以下程度、太幅部１１２ｂの配線幅は、たとえば８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度（ただしいずれの場合も細幅部１１２ａの配線幅＜太幅部１１２ｂの配線幅）とすることができる。
【００２４】
図２に示すように、本実施の形態において、半導体装置２００は、基板（不図示）上に層間絶縁膜２０２、エッチング阻止膜２０４、層間絶縁膜２０６、および層間絶縁膜２１０がこの順で積層した構成を有する。図２（ａ）は、切断前の状態を示す。
【００２５】
なお、ここでは、すべての層を示しているとは限らず、各層の間には、適宜保護膜やエッチング阻止膜が形成された構成とすることができる。また、ビア１３０が形成された層および上層ヒューズ配線１１２が形成される層は、異なる層間絶縁膜で形成することもできる。層間絶縁膜は、たとえばＳｉＯＣ等の低誘電率膜により構成することができる。
【００２６】
下層ヒューズ配線１２２は、層間絶縁膜２０２中に設けられる。ビア１３０は、エッチング阻止膜２０４および層間絶縁膜２０６中に設けられる。上層ヒューズ配線１１２は、層間絶縁膜２０６中に設けられる。また、ビア１３０と上層ヒューズ配線１１２とはデュアルダマシンプロセスで形成してもよく、またシングルダマシンプロセスで形成してもよい。
【００２７】
上層端子１１４、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、下層ヒューズ配線１２２、および下層端子１２４は、銅含有金属膜１４０により構成することができる。また、上層端子１１４、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、下層ヒューズ配線１２２、および下層端子１２４をそれぞれ構成する銅含有金属膜１４０の側面および底面には、バリアメタル膜１４２が設けられた構成とすることができる。バリアメタル膜１４２は、高融点金属を含む構成とすることができる。バリアメタル膜１４２は、たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ等により構成することができる。
【００２８】
つまり、切断前の状態において、下層ヒューズ配線１２２とビア１３０との間には、これらを構成する銅含有金属膜１４０に接してバリアメタル膜１４２が設けられる。
【００２９】
このような構成の電気ヒューズ１００において、上層端子１１４と下層端子１２４との間に電圧を印加して電気ヒューズ１００に適切なパワーを印加する。とくに限定されないが、たとえば、下層端子１２４に高電圧（Ｖｄｄ）を印加し、上層端子１１４を接地することにより、電気ヒューズ１００に適切なパワーを印加すると、下層ヒューズ配線１２２から上層ヒューズ配線１１２の方向に電流が流れる（図２（ａ））。これにより、電気ヒューズ１００を構成する導電体が加熱されて膨張する。このとき、ヒートシンクとして機能し得る上層端子１１４や下層端子１２４からの距離が遠い箇所がより高温になりやすい。また、本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２には幅変動領域１１８が設けられているので、配線幅が狭い細幅部１１２ａで高温になりやすい。また、高温になった部分で導電体の体積増加が大きい。このため、幅変動領域１１８にて周囲の絶縁膜にクラックが生じやすくなり、導電体の流出が起こる。
【００３０】
本実施の形態において、上層端子１１４および下層端子１２４からの距離が遠いビア１３０および上層ヒューズ配線１１２を構成する導電体が膨張し、ビア１３０では、もとのビア径よりも膨れてくる。また、上層ヒューズ配線１１２の上部では、層間絶縁膜２１０を構成するシリコンや炭素等が高温の導電体と接して導電体中に取り込まれる（図２（ｂ））。この後、上層ヒューズ配線１１２の膨張がある程度まで進行すると、体積の大きい上層ヒューズ配線１１２周囲の層間絶縁膜２０６にクラックが生じ、導電体が流出して流出部１７０が形成される（図２（ｃ））。
【００３１】
この後、時間経過とともに導電体が溶融し、抵抗が大きくなるため、熱供給が小さくなり、導電体が固体化し始める（図３（ａ））。このとき導電体が熱収縮し、表面張力により表面積が小さくなるように移動し、ビア１３０にボイドが発生し、切断箇所１７２が形成される（図３（ｂ））。この後、導電体は、室温になるまで熱収縮を続け、ビア１３０と下層ヒューズ配線１２２との間に切断箇所１７２を残して固まる（図３（ｃ））。
【００３２】
本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２と下層ヒューズ配線１２２とは、ビア１３０と接続された領域を除いて、平面視で互いに重ならないように形成することができる。これにより、流出部１７０が形成されたときに、流出部１７０を介して上層ヒューズ配線１１２と下層ヒューズ配線１２２とが接続しないようにすることができる。なお、ビア１３０との接続を確実にするために、上層ヒューズ配線１１２および下層ヒューズ配線１２２は、平面視でビア１３０のビア径よりも幅広に設けられるとともに、ビア１３０からひさし状に延在して設けることができる。ここで、「ビア１３０と接続された領域」は、このような領域も含む。
【００３３】
また、本実施の形態において、ビア１３０と下層ヒューズ配線１２２との間にバリアメタル膜１４２が設けられているため、バリアメタル膜１４２が下層ヒューズ配線１２２から剥離しやすく、バリアメタル膜１４２と上層ヒューズ配線１１２との間に切断箇所１７２が形成されやすくなる。さらに、切断状態において、ビア１３０を構成する導電体がバリアメタル膜１４２とともに移動してバリアメタル膜１４２と下層ヒューズ配線１２２との間に切断箇所１７２が形成される。そのため、この後の組立工程等の熱履歴や高温での実使用時に、バリアメタル膜や銅含有金属膜により構成された導電体が凝集する等して変形して下層ヒューズ配線１２２との間で再接続が生じるのを防ぐことができる。これにより、半導体装置２００の耐熱性を向上することができる。
【００３４】
電気ヒューズ１００を、以上のようなメカニズムのクラックアシスト型で切断することにより、必然的に切断箇所１７２が流出部１７０とは異なる領域に形成される。これによって、電気ヒューズ１００の再接続を防ぐことができる。
【００３５】
次に、本実施の形態における半導体装置２００の効果を説明する。
本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２に幅変動領域１１８を設けることにより、上層ヒューズ配線１１２において、高温となる箇所が幅変動領域１１８の細幅部１１２ａとなるように制御することができる。これにより、たとえば、図９を参照して説明したように、製造バラツキにより、上層ヒューズ配線１１２の膜厚が設計値である図４（ａ）のｄ１からｄ２（ｄ１＞ｄ１）に薄くなった場合でも、高温となる箇所をある程度制御することができる。これにより、図４（ｂ）に示したように、高温箇所を図９（ｂ）に示したものより、ビア１３０に近い位置となるようにすることができる。これにより、製造バラツキに関わらず、ビア１３０で安定して切断できる構成の電気ヒューズを得ることができる。
【００３６】
（他の形態）
本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２の幅変動領域１１８は、電気ヒューズ１００に電圧が印加された時に上層ヒューズ配線１１２のビア１３０との接続箇所近傍が高温となるようになっていれば、種々の構成とすることができる。以下に、本実施の形態における上層ヒューズ配線１１２の構成の他の例を示す。
【００３７】
たとえば、図５（ａ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２は、細幅部１１２ａと太幅部１１２ｂとの間に、配線幅がそれぞれ異なる接続部１１２ｃおよび接続部１１２ｄを設けた構成とすることもできる。ここで、細幅部１１２ａ、接続部１１２ｃ、接続部１１２ｄ、および太幅部１１２ｂは、この順でビア１３０と上層端子１１４との間に設けられ、細幅部１１２ａ、接続部１１２ｃ、接続部１１２ｄ、および太幅部１１２ｂの順で配線幅が狭い構成となっている。この構成において、細幅部１１２ａが最も配線幅が狭く形成される。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００３８】
また、たとえば、図５（ｂ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２の太幅部１１２ｂは、上層端子１１４との接続箇所から、細幅部１１２ａとの接続箇所まで、徐々に配線幅が狭くなるように傾斜した構成とすることもできる。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００３９】
さらに、たとえば、図５（ｂ）に示した構成の変形例として、図５（ｃ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２の細幅部１１２ａの配線幅を、下層ヒューズ配線１２２の配線幅より狭くした構成とすることもできる。この場合も、流出部１７０が上層ヒューズ配線１１２に形成されるように、上層ヒューズ配線１１２全体の体積が下層ヒューズ配線１２２の体積よりも大きくなるようにする等の構成とすることができる。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４０】
また、たとえば、図６（ａ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２は、ビア１３０の直上に形成された接続部１１２ｅの配線幅を細幅部１１２ａよりも広くなるようにしてもよい。このような構成とすることにより、ビア１３０と下層ヒューズ配線１２２との接続を良好にするとともに、ビア１３０との接続箇所近傍に配線幅の狭い細幅部１１２ａを設けることにより、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができる。これにより、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４１】
さらに、たとえば、図６（ａ）に示した構成の変形例として、図６（ｂ）に示すように、上層端子１１４と太幅部１１２ｂとの間に、太幅部１１２ｂよりも配線幅の狭い接続部１１２fを設けた構成とすることもできる。この構成においても、細幅部１１２ａが最も配線幅が狭く形成される。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４２】
さらに、たとえば、図６（ｂ）に示した構成の変形例として、図６（ｃ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２の細幅部１１２ａの配線幅を、下層ヒューズ配線１２２の配線幅より狭くした構成とすることもできる。この場合も、流出部１７０が上層ヒューズ配線１１２に形成されるように、上層ヒューズ配線１１２全体の体積が下層ヒューズ配線１２２の体積よりも大きくなるようにする等の構成とすることができる。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体装置の効果を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態における電気ヒューズの構成の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態における電気ヒューズの構成の他の例を示す平面図である。
【図７】従来の半導体装置の構成を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ’断面図である。
【図９】従来の問題点を説明するための図である。
【図１０】従来の問題点を説明するための図である。
【図１１】本発明のメカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
２ 端子
４ 端子
６ ヒューズ配線
８ 高抵抗箇所
１０ 電気ヒューズ
１２ 上層ヒューズ配線
１４ 端子
２２ 下層ヒューズ配線
２４ 端子
３０ ビア
５０ 半導体装置
７０ 流出部
７２ 切断箇所
１００ 電気ヒューズ
１１２ 上層ヒューズ配線
１１２ａ 細幅部
１１２ｂ 太幅部
１１２ｃ 接続部
１１２ｄ 接続部
１１２ｅ 接続部
１１２ｆ 接続部
１１４ 上層端子
１１８ 幅変動領域
１２２ 下層ヒューズ配線
１２４ 下層端子
１３０ ビア
１４０ 銅含有金属膜
１４２ バリアメタル膜
１７０ 流出部
１７２ 切断箇所
２００ 半導体装置
２０２ 層間絶縁膜
２０４ エッチング阻止膜
２０６ 層間絶縁膜
２１０ 層間絶縁膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ヒューズを含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クラックアシスト型と呼ばれる、新たな電気ヒューズの切断方法が提案されている。この方法では、電気ヒューズの構成や電気ヒューズへの電圧印加方法等を制御することにより、電気ヒューズ切断時に、電気ヒューズの一部で電気ヒューズを構成する導電体を強制的に外方、すなわち導電体の周囲の絶縁膜中に流出させ、材料の移動・供給のバランスを崩すことにより、他の部分に大きな切断箇所を形成する。これにより、切断された電気ヒューズが再接続される可能性を大幅に低減することができ、切断状態を良好に保つことができる（たとえば特許文献１（特開２００７−３０５６９３号公報））。
【０００３】
図７は、特許文献１に記載されたのと同様の電気ヒューズ１０を含む半導体装置５０の構成を示す平面図である。電気ヒューズ１０は、端子１４および端子２４と、端子１４に接続された上層ヒューズ配線１２と、端子２４に接続された下層ヒューズ配線２２と、上層ヒューズ配線１２と下層ヒューズ配線２２とを接続するビア３０とを含む。
【０００４】
図８は、図７のＢ−Ｂ’断面図である。半導体装置５０は、基板（不図示）上に層間絶縁膜２０２、エッチング阻止膜２０４、層間絶縁膜２０６、および層間絶縁膜２１０がこの順で積層された構成を含む。端子２４、および下層ヒューズ配線２２は層間絶縁膜２０２に設けられ、ビア３０、上層ヒューズ配線１２、および端子１４は層間絶縁膜２０６に設けられている。
【０００５】
このような構成の電気ヒューズ１０において、端子１４と端子２４との間に電圧を印加すると、下層ヒューズ配線２２から上層ヒューズ配線１２の方向に電流が流れる（図８（ａ））。これにより、ビア３０および上層ヒューズ配線１２が加熱されてくる。また、ビア３０および上層ヒューズ配線１２を構成する銅等の導電体が膨張し、ビア３０では、もとのビア径よりも膨れてくる（図８（ｂ））。この後、上層ヒューズ配線１２の膨張がある程度まで進行すると、上層ヒューズ配線１２周囲の層間絶縁膜２０６にクラックが生じ、導電体が流出して流出部７０が形成される（図８（ｃ））。正常な電気ヒューズ１０の切断が行われる場合、この導電体の流出に伴い、ビア３０の導電体も移動してビアに切断箇所が形成される。
【０００６】
特許文献２（特開２００６−１３３３８号公報）には、回路を遮断する部分である第１の領域と、第１の領域の両端に接し、第１の領域よりもパターン幅の広い第２の領域および第３の領域とからなるヒューズ素子が記載されている。当該ヒューズ素子のうち第２の領域、第１の領域および第３の領域のうちの一部は厚膜絶縁膜の上に設けられているのに対し、第３の領域のうちの他部は薄膜絶縁膜の上に設けられている。ヒューズ素子で発生した熱は、厚膜絶縁膜を介して半導体基板へ放熱しにくいのに対し薄膜絶縁膜を介して放熱しやすいため、ヒューズ素子内の温度変化および温度勾配が大きくなるため、第１の領域が電気的に切断されやすくなるとされている。
【０００７】
特許文献３（特開平７−１２２６４６号公報）には、半導体基板主面に、一対の矩形状のコンタクト部間をテーパ部を介して直線部で連結したヒューズ層を設け、ヒューズ層の上に絶縁層を設け、絶縁層の上に接続孔を介してヒューズ層と接続された電源配線を設けた半導体集積回路装置が記載されている。
【０００８】
特許文献２および特許文献３に記載の技術では、いずれも、幅が狭い部分で切断されやすくなるようにしている。
【特許文献１】特開２００７−３０５６９３号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３３８号公報
【特許文献３】特開平７−１２２６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、本発明者は、特許文献１に記載されたような構成の電気ヒューズをクラックアシスト型で切断する際に以下に述べる課題があることを見出した。
【００１０】
図９は、図７および図８に示した電気ヒューズ１０の上層ヒューズ配線１２、ビア３０、および下層ヒューズ配線２２を示す断面図である。このような構成の電気ヒューズ１０において、端子１４と端子２４との間に電圧を印加する際、面積の大きい端子１４および端子２４はヒートシンクとして機能する。そのため、電気ヒューズ１０の切断時に電気ヒューズ１０が最も高温となる箇所は、端子１４や端子２４からの距離に依存する。また、電気ヒューズ１０を構成する際に流出部７０が形成される箇所は、各構成要素の面積等に依存する。ここで、上層ヒューズ配線１２に流出部７０が形成されるとともに、ビア３０に切断箇所が形成されるようにするために、上層ヒューズ配線１２や下層ヒューズ配線２２の幅や長さをそれぞれ適切に制御して、上層ヒューズ配線１２のビア３０との切断箇所近くが最も高温となるように設定しておくことができる（図９（ａ））。しかし、半導体装置５０の製造時に、たとえば膜生成または研磨バラツキ等の製造バラツキにより、たとえば図９（ｂ）に示すように、上層ヒューズ配線１２の膜厚が予め設定された図９（ａ）のｄ１からｄ２（ｄ１＞ｄ１）に薄くなることがある。このような場合、上層ヒューズ配線１２の抵抗が変化し、切断時に最も高温となる箇所が、ビア３０から離れた上層ヒューズ配線１２の中心部にずれてしまう。
【００１１】
このように切断時に最も高温となる箇所がビア３０から離れて中心に近づきすぎると、ビア３０が充分に加熱されないために、ビア３０が切断されない切断不良が生じてしまう。図１０を参照して説明する。図１０は、図７のＢ−Ｂ’断面図であり、電気ヒューズ１０切断時の図８の続きを示す図である。ビア３０を構成する導電体が充分加熱されず、移動可能になるほど溶融する前に上層ヒューズ配線１２で流出が生じると、上層ヒューズ配線１２中にボイドが形成され、上層ヒューズ配線１２に切断箇所７２が形成される（図１０（ａ））。この場合、ビア３０での導電体の移動が起こらない。この後、導電体は、室温になるまで熱収縮を続け、ビア３０上部および上層ヒューズ配線１２中に切断箇所７２を残して固まる（図１０（ｂ））。しかし、このように上層ヒューズ配線１２に切断箇所７２が形成された構成では、この後の半導体装置５０の組立工程等の熱履歴や高温での実使用時に、導電体が凝集する等して変形した際に、再接続するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、
基板と、
前記基板上に形成された第１のヒューズ配線、前記基板上の前記第１のヒューズ配線とは異なる層に形成された第２のヒューズ配線、および前記第１のヒューズ配線の一端と接続され、当該第１のヒューズ配線と前記第２のヒューズ配線とを接続するビア、
から構成される電気ヒューズと、
を含み、
前記第１のヒューズ配線には、前記一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域が設けられた半導体装置が提供される。
【００１３】
図１１は、端子２および端子４と、これらの間にヒューズ配線６を設けただけの構成の電気ヒューズを示す。このような電気ヒューズで、端子２と端子４との間に電圧を印加する際、面積の大きい端子２および端子４はヒートシンクとして機能する。そのため、ヒューズ配線６は、一様に発熱するが、ヒートシンクから最も遠いヒューズ配線６の中心部が最も温度が高くなり、ここで溶融して切断される（図１１（ａ））。一方、ヒューズ配線６中に、他の部分よりも抵抗の高い高抵抗箇所８を設けると、高抵抗箇所８の発熱が多くなり、最も高温となる箇所は、中心部から高抵抗箇所８の方向にずれる（図１１（ｂ））。本発明においても、幅変動領域を設けることにより、抵抗が高くなる箇所がビア近傍となるように制御して、最も高温となる箇所の位置を制御するようにした。
【００１４】
この構成によれば、第１のヒューズ配線とビアとを繋ぐ部分の抵抗が高くなるようなレイアウトとなっている。そのため、電気ヒューズに電流を流した際に、この箇所で高温となるように制御することができる。これにより、製造バラツキにより、第１のヒューズ配線の膜厚が変動する等した場合でも、製造バラツキの影響を低減してし、ビアに切断箇所が安定的に形成されるようにすることができる。
【００１５】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造バラツキに関わらず、切断箇所を制御できる構成の電気ヒューズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す平面図である。図２および図３は、図１のＡ−Ａ’断面図である。
半導体装置２００は、シリコン基板等の半導体基板である基板（不図示）と、基板上に形成された電気ヒューズ１００とを含む。電気ヒューズ１００は、上層ヒューズ配線１１２（第１のヒューズ配線）、上層ヒューズ配線１１２とは異なる層に設けられた下層ヒューズ配線１２２（第２のヒューズ配線）、上層ヒューズ配線１１２の一端および下層ヒューズ配線１２２の一端と接続されたビア１３０から構成される。半導体装置２００は、さらに、基板上の少なくとも上層ヒューズ配線１１２と同層に設けられ、上層ヒューズ配線１１２の他端と接続された上層端子１１４と、少なくとも下層ヒューズ配線１２２と同層に設けられ、下層ヒューズ配線１２２の他端と接続された下層端子１２４とを含む。
【００１９】
本実施の形態において、電気ヒューズ１００は、クラックアシスト型で切断され、切断時に電気ヒューズ１００を構成する導電体が上層ヒューズ配線１１２から外方に流出してなる流出部が形成されて切断される構成とすることができる。本実施の形態において、ビア１３０に切断箇所が形成される構成とすることができる。
【００２０】
クラックアシスト型で切断される電気ヒューズ１００では、電流によって発生するジュール熱が切断を支配する。そのため、切断したい箇所以外での好ましくない配線の断線を防ぐために、切断したい箇所以外の上層端子１１４や下層端子１２４は、大電流を流しても発熱しないような構成とする必要がある。上層端子１１４および下層端子１２４は、たとえば、電気ヒューズに電圧を印加するための共通配線やパッド配線等とすることができる。また、上層端子１１４および下層端子１２４は、共通配線やパッド配線等に接続された引出配線とすることもできる。いずれにしても、上層端子１１４および下層端子１２４は、電気ヒューズ１００の電流の流れる方向と直交する方向の幅（以下、単に配線幅という。）が上層ヒューズ配線１１２や下層ヒューズ配線１２２の最も広い箇所以上となる構成とすることができる。また、上層端子１１４および下層端子１２４は、電気ヒューズ１００の切断時に切断箇所の位置等に影響を与えない構成とすることができる。
【００２１】
本実施の形態の電気ヒューズ１００において、上層端子１１４と下層端子１２４との間に所定の電圧を印加した際にどの箇所が最も高温となり、流出部が形成されるかは、上層ヒューズ配線１１２および下層ヒューズ配線１２２の構成を制御することにより設定することができる。たとえば、配線幅の広い上層端子１１４や下層端子１２４は、電気ヒューズ１００を切断するために必要な熱を放熱するヒートシンクの働きをしてしまう。そのため、上層端子１１４や下層端子１２４からの距離が遠いほど温度を高くすることができる。また、電気ヒューズ１００の切断時に流出部が形成される箇所は、各構成要素の面積等に依存する。本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２に流出部が形成されるとともに、ビア１３０に切断箇所が形成されるようにするために、上層ヒューズ配線１１２は、下層ヒューズ配線１２２よりも体積が大きくなるように設けられる。また、上層端子１１４からの距離を長くするために、上層ヒューズ配線１１２の方が、下層ヒューズ配線１２２よりも長くなるようにすることができる。これにより、上層ヒューズ配線１１２が、下層ヒューズ配線１２２に比べてより高温になるとともに膨張して上層ヒューズ配線１１２で導電体の流出が生じるように制御することができる。
【００２２】
さらに、本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２には、ビア１３０と接続された一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域１１８が設けられている。本実施の形態において、幅変動領域１１８は、ビア１３０との接続箇所近傍で配線幅が狭くなった構成とすることができる。また、幅変動領域１１８は、電気ヒューズ１００に電圧が印加された時に上層ヒューズ配線１１２のビア１３０との接続箇所近傍が高温となるように設けられた構成とすることができる。図１に示した例では、上層ヒューズ配線１１２は、ビア１３０に接続された細幅部１１２ａと上層端子１１４に接続された太幅部１１２ｂとにより構成されている。細幅部１１２ａは、上層ヒューズ配線１１２中で最も配線幅が狭くなるようにすることができる。ここで、ビア１３０との接続箇所近傍とは、上層ヒューズ配線１１２全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側とすることができる。そのため、細幅部１１２ａは、上層ヒューズ配線１１２全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側に設けることができる。さらに、ビア１３０との接続箇所近傍とは、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、および下層ヒューズ配線１２２で構成される電気ヒューズ１００全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側とすることができる。そのため、細幅部１１２ａは、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、および下層ヒューズ配線１２２で構成される電気ヒューズ１００全体の長さに対して、その中心部よりもビア１３０側に設けることができる。
【００２３】
このような幅変動領域１１８を設けることにより、製造バラツキ等により上層ヒューズ配線１１２の膜厚が変化するような場合でも、上層ヒューズ配線１１２において、常に細幅部１１２ａで抵抗が高くなるようにすることができ、最も高温となる箇所がビア１３０の近傍になるように制御することができる。ここで、細幅部１１２ａの配線幅は、たとえば６０ｎｍ以上９０ｎｍ以下程度、太幅部１１２ｂの配線幅は、たとえば８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度（ただしいずれの場合も細幅部１１２ａの配線幅＜太幅部１１２ｂの配線幅）とすることができる。
【００２４】
図２に示すように、本実施の形態において、半導体装置２００は、基板（不図示）上に層間絶縁膜２０２、エッチング阻止膜２０４、層間絶縁膜２０６、および層間絶縁膜２１０がこの順で積層した構成を有する。図２（ａ）は、切断前の状態を示す。
【００２５】
なお、ここでは、すべての層を示しているとは限らず、各層の間には、適宜保護膜やエッチング阻止膜が形成された構成とすることができる。また、ビア１３０が形成された層および上層ヒューズ配線１１２が形成される層は、異なる層間絶縁膜で形成することもできる。層間絶縁膜は、たとえばＳｉＯＣ等の低誘電率膜により構成することができる。
【００２６】
下層ヒューズ配線１２２は、層間絶縁膜２０２中に設けられる。ビア１３０は、エッチング阻止膜２０４および層間絶縁膜２０６中に設けられる。上層ヒューズ配線１１２は、層間絶縁膜２０６中に設けられる。また、ビア１３０と上層ヒューズ配線１１２とはデュアルダマシンプロセスで形成してもよく、またシングルダマシンプロセスで形成してもよい。
【００２７】
上層端子１１４、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、下層ヒューズ配線１２２、および下層端子１２４は、銅含有金属膜１４０により構成することができる。また、上層端子１１４、上層ヒューズ配線１１２、ビア１３０、下層ヒューズ配線１２２、および下層端子１２４をそれぞれ構成する銅含有金属膜１４０の側面および底面には、バリアメタル膜１４２が設けられた構成とすることができる。バリアメタル膜１４２は、高融点金属を含む構成とすることができる。バリアメタル膜１４２は、たとえば、Ｔａ、ＴａＮ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＮ等により構成することができる。
【００２８】
つまり、切断前の状態において、下層ヒューズ配線１２２とビア１３０との間には、これらを構成する銅含有金属膜１４０に接してバリアメタル膜１４２が設けられる。
【００２９】
このような構成の電気ヒューズ１００において、上層端子１１４と下層端子１２４との間に電圧を印加して電気ヒューズ１００に適切なパワーを印加する。とくに限定されないが、たとえば、下層端子１２４に高電圧（Ｖｄｄ）を印加し、上層端子１１４を接地することにより、電気ヒューズ１００に適切なパワーを印加すると、下層ヒューズ配線１２２から上層ヒューズ配線１１２の方向に電流が流れる（図２（ａ））。これにより、電気ヒューズ１００を構成する導電体が加熱されて膨張する。このとき、ヒートシンクとして機能し得る上層端子１１４や下層端子１２４からの距離が遠い箇所がより高温になりやすい。また、本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２には幅変動領域１１８が設けられているので、配線幅が狭い細幅部１１２ａで高温になりやすい。また、高温になった部分で導電体の体積増加が大きい。このため、幅変動領域１１８にて周囲の絶縁膜にクラックが生じやすくなり、導電体の流出が起こる。
【００３０】
本実施の形態において、上層端子１１４および下層端子１２４からの距離が遠いビア１３０および上層ヒューズ配線１１２を構成する導電体が膨張し、ビア１３０では、もとのビア径よりも膨れてくる。また、上層ヒューズ配線１１２の上部では、層間絶縁膜２１０を構成するシリコンや炭素等が高温の導電体と接して導電体中に取り込まれる（図２（ｂ））。この後、上層ヒューズ配線１１２の膨張がある程度まで進行すると、体積の大きい上層ヒューズ配線１１２周囲の層間絶縁膜２０６にクラックが生じ、導電体が流出して流出部１７０が形成される（図２（ｃ））。
【００３１】
この後、時間経過とともに導電体が溶融し、抵抗が大きくなるため、熱供給が小さくなり、導電体が固体化し始める（図３（ａ））。このとき導電体が熱収縮し、表面張力により表面積が小さくなるように移動し、ビア１３０にボイドが発生し、切断箇所１７２が形成される（図３（ｂ））。この後、導電体は、室温になるまで熱収縮を続け、ビア１３０と下層ヒューズ配線１２２との間に切断箇所１７２を残して固まる（図３（ｃ））。
【００３２】
本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２と下層ヒューズ配線１２２とは、ビア１３０と接続された領域を除いて、平面視で互いに重ならないように形成することができる。これにより、流出部１７０が形成されたときに、流出部１７０を介して上層ヒューズ配線１１２と下層ヒューズ配線１２２とが接続しないようにすることができる。なお、ビア１３０との接続を確実にするために、上層ヒューズ配線１１２および下層ヒューズ配線１２２は、平面視でビア１３０のビア径よりも幅広に設けられるとともに、ビア１３０からひさし状に延在して設けることができる。ここで、「ビア１３０と接続された領域」は、このような領域も含む。
【００３３】
また、本実施の形態において、ビア１３０と下層ヒューズ配線１２２との間にバリアメタル膜１４２が設けられているため、バリアメタル膜１４２が下層ヒューズ配線１２２から剥離しやすく、バリアメタル膜１４２と上層ヒューズ配線１１２との間に切断箇所１７２が形成されやすくなる。さらに、切断状態において、ビア１３０を構成する導電体がバリアメタル膜１４２とともに移動してバリアメタル膜１４２と下層ヒューズ配線１２２との間に切断箇所１７２が形成される。そのため、この後の組立工程等の熱履歴や高温での実使用時に、バリアメタル膜や銅含有金属膜により構成された導電体が凝集する等して変形して下層ヒューズ配線１２２との間で再接続が生じるのを防ぐことができる。これにより、半導体装置２００の耐熱性を向上することができる。
【００３４】
電気ヒューズ１００を、以上のようなメカニズムのクラックアシスト型で切断することにより、必然的に切断箇所１７２が流出部１７０とは異なる領域に形成される。これによって、電気ヒューズ１００の再接続を防ぐことができる。
【００３５】
次に、本実施の形態における半導体装置２００の効果を説明する。
本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２に幅変動領域１１８を設けることにより、上層ヒューズ配線１１２において、高温となる箇所が幅変動領域１１８の細幅部１１２ａとなるように制御することができる。これにより、たとえば、図９を参照して説明したように、製造バラツキにより、上層ヒューズ配線１１２の膜厚が設計値である図４（ａ）のｄ１からｄ２（ｄ１＞ｄ１）に薄くなった場合でも、高温となる箇所をある程度制御することができる。これにより、図４（ｂ）に示したように、高温箇所を図９（ｂ）に示したものより、ビア１３０に近い位置となるようにすることができる。これにより、製造バラツキに関わらず、ビア１３０で安定して切断できる構成の電気ヒューズを得ることができる。
【００３６】
（他の形態）
本実施の形態において、上層ヒューズ配線１１２の幅変動領域１１８は、電気ヒューズ１００に電圧が印加された時に上層ヒューズ配線１１２のビア１３０との接続箇所近傍が高温となるようになっていれば、種々の構成とすることができる。以下に、本実施の形態における上層ヒューズ配線１１２の構成の他の例を示す。
【００３７】
たとえば、図５（ａ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２は、細幅部１１２ａと太幅部１１２ｂとの間に、配線幅がそれぞれ異なる接続部１１２ｃおよび接続部１１２ｄを設けた構成とすることもできる。ここで、細幅部１１２ａ、接続部１１２ｃ、接続部１１２ｄ、および太幅部１１２ｂは、この順でビア１３０と上層端子１１４との間に設けられ、細幅部１１２ａ、接続部１１２ｃ、接続部１１２ｄ、および太幅部１１２ｂの順で配線幅が狭い構成となっている。この構成において、細幅部１１２ａが最も配線幅が狭く形成される。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００３８】
また、たとえば、図５（ｂ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２の太幅部１１２ｂは、上層端子１１４との接続箇所から、細幅部１１２ａとの接続箇所まで、徐々に配線幅が狭くなるように傾斜した構成とすることもできる。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００３９】
さらに、たとえば、図５（ｂ）に示した構成の変形例として、図５（ｃ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２の細幅部１１２ａの配線幅を、下層ヒューズ配線１２２の配線幅より狭くした構成とすることもできる。この場合も、流出部１７０が上層ヒューズ配線１１２に形成されるように、上層ヒューズ配線１１２全体の体積が下層ヒューズ配線１２２の体積よりも大きくなるようにする等の構成とすることができる。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４０】
また、たとえば、図６（ａ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２は、ビア１３０の直上に形成された接続部１１２ｅの配線幅を細幅部１１２ａよりも広くなるようにしてもよい。このような構成とすることにより、ビア１３０と下層ヒューズ配線１２２との接続を良好にするとともに、ビア１３０との接続箇所近傍に配線幅の狭い細幅部１１２ａを設けることにより、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができる。これにより、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４１】
さらに、たとえば、図６（ａ）に示した構成の変形例として、図６（ｂ）に示すように、上層端子１１４と太幅部１１２ｂとの間に、太幅部１１２ｂよりも配線幅の狭い接続部１１２fを設けた構成とすることもできる。この構成においても、細幅部１１２ａが最も配線幅が狭く形成される。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４２】
さらに、たとえば、図６（ｂ）に示した構成の変形例として、図６（ｃ）に示すように、上層ヒューズ配線１１２の細幅部１１２ａの配線幅を、下層ヒューズ配線１２２の配線幅より狭くした構成とすることもできる。この場合も、流出部１７０が上層ヒューズ配線１１２に形成されるように、上層ヒューズ配線１１２全体の体積が下層ヒューズ配線１２２の体積よりも大きくなるようにする等の構成とすることができる。このような構成としても、電気ヒューズ１００を切断する際に、上層ヒューズ配線１１２の中で細幅部１１２ａが最も高温となるようにすることができ、ビア１３０を高温にして、ビア１３０に切断箇所１７２が形成されるようにすることができる。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態における半導体装置の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明の実施の形態における半導体装置の効果を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態における電気ヒューズの構成の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態における電気ヒューズの構成の他の例を示す平面図である。
【図７】従来の半導体装置の構成を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ’断面図である。
【図９】従来の問題点を説明するための図である。
【図１０】従来の問題点を説明するための図である。
【図１１】本発明のメカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４５】
２ 端子
４ 端子
６ ヒューズ配線
８ 高抵抗箇所
１０ 電気ヒューズ
１２ 上層ヒューズ配線
１４ 端子
２２ 下層ヒューズ配線
２４ 端子
３０ ビア
５０ 半導体装置
７０ 流出部
７２ 切断箇所
１００ 電気ヒューズ
１１２ 上層ヒューズ配線
１１２ａ 細幅部
１１２ｂ 太幅部
１１２ｃ 接続部
１１２ｄ 接続部
１１２ｅ 接続部
１１２ｆ 接続部
１１４ 上層端子
１１８ 幅変動領域
１２２ 下層ヒューズ配線
１２４ 下層端子
１３０ ビア
１４０ 銅含有金属膜
１４２ バリアメタル膜
１７０ 流出部
１７２ 切断箇所
２００ 半導体装置
２０２ 層間絶縁膜
２０４ エッチング阻止膜
２０６ 層間絶縁膜
２１０ 層間絶縁膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１のヒューズ配線、前記基板上の前記第１のヒューズ配線とは異なる層に形成された第２のヒューズ配線、および前記第１のヒューズ配線の一端と接続され、当該第１のヒューズ配線と前記第２のヒューズ配線とを接続するビア、
から構成される電気ヒューズと、
を含み、
前記第１のヒューズ配線には、前記一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域が設けられた半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズは、切断時に前記電気ヒューズを構成する導電体が前記第１のヒューズ配線から外方に流出してなる流出部が形成されて切断される半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズは、前記ビアに切断箇所が形成される半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載の半導体装置において、
前記幅変動領域は、前記ビアとの接続箇所近傍で配線幅が狭くなっている半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の半導体装置において、
前記幅変動領域は、前記第１のヒューズ配線において、最も配線幅の狭い箇所が前記ビアとの接続箇所近傍に設けられた構成である半導体装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれかに記載の半導体装置において、
前記幅変動領域は、前記電気ヒューズに電圧が印加された時に前記第１のヒューズ配線の前記ビアとの接続箇所近傍が高温となるように設けられた半導体装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線は、前記第２のヒューズ配線よりも体積が大きく形成された半導体装置。
【請求項８】
請求項１から７いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線は、前記第２のヒューズ配線よりも長さが長く形成された半導体装置。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線は、前記第２のヒューズ配線よりも上層に設けられ、前記第１のヒューズ配線、前記第２のヒューズ配線、およびビアは、それぞれ、銅含有金属膜と、当該銅含有金属膜の側面および底面を覆うバリアメタル膜とにより構成され、切断前において、前記第２のヒューズ配線と前記ビアとの間には、当該第２のヒューズ配線および当該ビアを構成する銅含有金属膜に接してバリアメタル膜が設けられている半導体装置。
【請求項１０】
請求項１から９いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線と前記第２のヒューズ配線とは、前記ビアと接続された領域を除いて、平面視で互いに重ならないように形成された半導体装置。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１のヒューズ配線、前記基板上の前記第１のヒューズ配線とは異なる層に形成された第２のヒューズ配線、および前記第１のヒューズ配線の一端と接続され、当該第１のヒューズ配線と前記第２のヒューズ配線とを接続するビア、
から構成される電気ヒューズと、
を含み、
前記第１のヒューズ配線には、前記一端側で配線幅が狭くなった幅変動領域が設けられた半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズは、切断時に前記電気ヒューズを構成する導電体が前記第１のヒューズ配線から外方に流出してなる流出部が形成されて切断される半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記電気ヒューズは、前記ビアに切断箇所が形成される半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載の半導体装置において、
前記幅変動領域は、前記ビアとの接続箇所近傍で配線幅が狭くなっている半導体装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれかに記載の半導体装置において、
前記幅変動領域は、前記第１のヒューズ配線において、最も配線幅の狭い箇所が前記ビアとの接続箇所近傍に設けられた構成である半導体装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれかに記載の半導体装置において、
前記幅変動領域は、前記電気ヒューズに電圧が印加された時に前記第１のヒューズ配線の前記ビアとの接続箇所近傍が高温となるように設けられた半導体装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線は、前記第２のヒューズ配線よりも体積が大きく形成された半導体装置。
【請求項８】
請求項１から７いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線は、前記第２のヒューズ配線よりも長さが長く形成された半導体装置。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線は、前記第２のヒューズ配線よりも上層に設けられ、前記第１のヒューズ配線、前記第２のヒューズ配線、およびビアは、それぞれ、銅含有金属膜と、当該銅含有金属膜の側面および底面を覆うバリアメタル膜とにより構成され、切断前において、前記第２のヒューズ配線と前記ビアとの間には、当該第２のヒューズ配線および当該ビアを構成する銅含有金属膜に接してバリアメタル膜が設けられている半導体装置。
【請求項１０】
請求項１から９いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のヒューズ配線と前記第２のヒューズ配線とは、前記ビアと接続された領域を除いて、平面視で互いに重ならないように形成された半導体装置。
【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２０１０−９８１８４（Ｐ２０１０−９８１８４Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８９９７（Ｐ２００８−２６８９９７）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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