説明

半導体装置

【課題】ヒューズ開口部からの水分侵入による電特異常及び配線腐食を防止する半導体装置を提供する。
【解決手段】ヒューズ配線4の下方には凸領域となるTEOS膜14の下敷きがあり、ヒューズ配線4はTEOS膜14を跨ぐように設けられ、ヒューズ配線4の上方にはTEOS膜14よりも小さい領域のヒューズ開口部13が設けられる。さらに、TEOS膜14の無い領域にてヒューズ配線14の両端に設けられたヒューズ端子15には第1金属配線7が電気的に接続されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、SOG膜による平坦化を利用したヒューズを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高精度な仕様を要求されるアナログICでは、製造バラツキ起因によるトランジスタや抵抗素子の特性バラツキを吸収するため、たとえば多結晶シリコン等からなる薄膜抵抗に接続された溶断できる薄膜で構成されたレーザートリミング用のヒューズをレーザー照射によって切断することで抵抗体の組み合わせパターンを調節し、回路の狙い値に落とし込む施策が一般的にとられている。
【0003】
こうしたヒューズを作成する場合において、そのヒューズとなるアルミあるいは多結晶シリコン等の薄膜にレーザーが効率よく照射できるよう、通常はこのような薄膜を覆っている保護膜である窒化膜や多層配線間における層間膜をエッチングによりおおかた除去している。このときSOG膜による平坦化を使用した半導体装置においては、上記エッチング開口部の断面にSOG膜が剥き出しになる。SOG膜は水分を通しやすいため、エッチング開口部から侵入した水分はSOG膜を通って内部素子領域へ移動し、PMOSトランジスタの高温における負電圧印加による不安定性(NBTI)や配線腐蝕の原因となる。
【0004】
これまで、SOG膜を介したヒューズ開口部からの内部素子への水分の侵入を抑制する方法としてヒューズ開口部の周囲にアルミ配線のシールリングと呼ばれる凸段差を設けることが提案されている。SOG膜による平坦化工程において、ヒューズ上のシールリングは周囲の凹凸よりも高い凸段差となることから、SOG塗布後のシールリング上のSOG膜厚は周囲より薄くなり、エッチバックの際に前記ヒューズ上のシールリング上のSOG膜は完全に除去されてしまう。よって、ヒューズ開口部からの内部素子へ繋がるSOG膜の層は、前記シールリング上で分断され、ヒューズ開口部からヒューズ上のSOG膜を介した水分の侵入を遮断することができる。(例えば、特許文献1参照)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平05−21605号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、この方法ではヒューズとヒューズの間のシールリングの上の凸段差は周囲に比べ必ずしも高い段差とはならず、条件によってはSOG膜が残る場合がある。 ヒューズとヒューズの間のシールリングの上にSOG膜が残ってしまうと、ヒューズ開口部の側面で露出したSOG膜とヒューズとヒューズの間のシールリングの上に残ったSOG膜が繋がってしまうので、SOG膜を介してヒューズ開口部から内部素子へ直接水分が侵入し、内部素子の特性変動及び腐蝕の原因となってしまう。本発明は、上記のようなSOG膜の水分浸入経路も遮断して、より信頼性の高いヒューズの構造を持つ半導体装置を提供するのが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために本発明では以下のような半導体装置とした。
【0008】
まず、ヒューズを有する半導体装置であって、半導体基板上に設けられた凸領域と、凸領域を跨いで設けられたヒューズ配線と、ヒューズ配線の両端に設けられたヒューズ端子に接続された第1金属配線と、ヒューズ配線の上方に設けられ平面視的に凸領域内に凸領域よりも小さく設けられたヒューズ開口部とからなる半導体装置とした。
【0009】
また、上記の半導体装置の凸領域の膜厚は、第1金属配線の膜厚よりも厚くなるようにした。
そして、上記の凸領域は、絶縁性の膜からなる半導体装置とした。
【発明の効果】
【0010】
以上の構成とすることにより、ヒューズ上にSOG膜が残存することが無いため、ヒューズトリミングしてもヒューズ開口部から内部素子に水分が浸入する懸念がなく、長期に渡って特性の安定した半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係るヒューズの平面図である。
【図2】本発明の実施形態を示すヒューズの断面模式図(図1のA−A´断面)である。
【図3】本発明の実施形態を示すヒューズの断面模式図(図1のB−B´’断面)である。
【図4】(a)本発明の実施形態を示すヒューズの製造フローを示す(図1のA−A´断面)図である。(b) 本発明の第1の実施形態を示すヒューズの製造フローを示す(図1のB−B´断面)図である。
【図5】(a)図4に続く、本発明の実施形態を示すヒューズの製造フローを示す(図1のA−A´断面)図である。(b) 図4に続く、本発明の実施形態を示すヒューズの製造フローを示す(図1のB−B´断面)図である。
【図6】(a)図5に続く、本発明の実施形態を示すヒューズの製造フローを示す(図1のA−A´断面)図である。(b)図5に続く、本発明の実施形態を示すヒューズの製造フローを示す(図1のB−B´断面)図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は本発明の実施形態に係る半導体装置の平面図である。
【0013】
ヒューズ配線とヒューズ端子からなるヒューズを有する半導体装置であって、ヒューズ配線4の下方には凸領域となるTEOS膜14の下敷きがあり、ヒューズ配線4はTEOS膜14を跨ぐように設けられている。また、ヒューズ配線4の上方にはTEOS膜14よりも小さい領域のヒューズ開口部13が設けられている。さらに、TEOS膜14の無い領域にてヒューズ配線14の両端に設けられたヒューズ端子15には第1金属配線7が電気的に接続されている。ここで、TEOS膜14は第1金属配線7よりも膜厚が厚くなるように形成されている。
【0014】
図2は図1のA−A´での断面模式図である。
【0015】
シリコン基板1上に絶縁膜2を設け、絶縁膜2上にヒューズ開口部13の領域を含んで重畳するようにTEOS膜14からなる凸領域を設ける。絶縁膜2とTEOS膜14を覆うゲート絶縁膜3を介してヒューズ配線4を設け、ヒューズ配線4およびゲート絶縁膜3の上には酸化膜5が被覆されている。酸化膜5の上には第1層間絶縁膜6が設けられ、第1層間絶縁膜6中に形成したコンタクトホールを介してヒューズ配線4の両端に設けられたヒューズ端子15と第1金属配線7が電気的に接続している。第1金属配線7の上には第2層間絶縁膜8とSOG膜9と第3層間絶縁膜10が設けられているが、SOG膜9は凹部のみに溜まるように形成されているため、TEOS膜14のある領域には存在しない。従ってヒューズ開口部13の領域にSOG膜9が露出するということは無い。
【0016】
図示してはいないが、次に第2層間絶縁膜8と第3層間絶縁膜10と酸化膜5の一部にはそれらを貫通して第1金属配線7に達するビアホールが設けられ、第3層間絶縁膜10の上にはビアホールを介して第1金属配線7と接合する第2金属配線が設けられている。第2金属配線と第3層間絶縁膜10の上にはパッシベーション膜11とポリイミド膜12が設けられ、ヒューズ開口部13ではパッシベーション膜11とポリイミド膜12が除去され、ヒューズ開口部底面には第3層間絶縁膜10が露出している。
【0017】
ヒューズ開口部13の下方には第3層間絶縁膜10や酸化膜5を介してヒューズ配線4が設けられる。後のヒューズトリミング工程においてヒューズ開口部13から入射したレーザー光にてヒューズ配線4を切断して所望の抵抗を得ることになるが、本発明においては、上述のような形状のヒューズを有する半導体装置としたため、ヒューズトリミング工程にて第3層間絶縁膜や酸化膜5やヒューズ配線の一部を除去させたとしてもSOG膜9が露出することはない。このためSOG膜を介してヒューズ開口部から内部素子へ水分が侵入し、内部素子の特性変動及び腐蝕の原因となってしまう懸念はなく、長期に渡って特性の安定した半導体装置とすることができる。さらには、ヒューズ配線4の下に厚いTEOS膜14があるためレーザー光のダメージが半導体基板1や内部素子に伝播することを抑制する効果も有する。
【0018】
図3は図1のB−B'での断面模式図である。
ヒューズ開口部13の下方にはヒューズ開口部13を含んでオーバーラップするようにTEOS膜14が下敷きされている。ヒューズ開口部13底面の第3層間絶縁膜10とTEOS膜14との間にはヒューズ配線4のほか、酸化膜5や第1層間絶縁膜6や第2層間絶縁膜8が形成されているだけでSOG膜9は存在しない。SOG膜9はヒューズ開口部13やTEOS膜14から離れた内部素子の凹部に位置するのみであり、ヒューズトリミング工程にて第3層間絶縁膜や酸化膜5やヒューズ配線の一部を除去させたとしてもSOG膜を介して内部素子まで水分をさせる懸念は無い。
【0019】
次に、本発明の実施形態を示す半導体装置の製造フローを示す図4乃至図6を用いて製造方法について説明する。
例えば抵抗が20〜30ΩcnのP型のシリコン基板1の表面上に、絶縁膜2として例えば酸化膜を膜厚6000Åとして熱酸化法を用いて成膜させる。次にTEOS膜14を例えば7000ÅでCVD法を用いて堆積する、次にゲート酸化膜3として例えば酸化膜を膜厚200Åとして熱酸化法を用いて成膜させる。次にヒューズ配線4として例えば多結晶シリコンを膜厚4000ÅとしてCVD法により堆積させたのちオン注入にて低抵抗化し、次いでフォトリソグラフィーとドライエッチングを用いて所望の形状に形成する。
【0020】
次に酸化膜5として例えばTEOS膜を膜厚1000ÅとしてCVD法により堆積させる。次に第1層間絶縁膜6として例えばBPSG膜を膜厚5000ÅとしてCVD法で堆積させる。次に第1金属配線7とヒューズ配線4両端のヒューズ端子15を接合するためのコンタクト開口をフォトリソグラフィーとドライエッチングを用いて行う(図4参照)。
【0021】
次に第1金属配線7を例えばAl-Si-Cu膜を膜厚5000Åとしてスパッタ法を用いて堆積させ、所望の形状にフォトリソグラフィーとドライエッチングを用いて形成する。次に第2層間絶縁膜8を例えばTEOS膜として膜厚7000ÅとしてCVD法で堆積させる。次にSOG膜9を例えば3000Åとしてスピン塗布で成膜する(図5参照)。
【0022】
次にSOG膜9を例えば第1金属配線の表面までドライエッチングを用いてエッチバックさせる。次に第3層間絶縁膜10として例えばTEOS膜4000ÅをCVD法を用いて堆積させる。図示してはいないが、次に第2層間絶縁膜8と第3層間絶縁膜9と酸化膜5を貫通して第1金属配線7に達するビアホールを形成した後、ビアホールを介して第1金属配線7と接合する第2金属配線を第3層間絶縁膜10上に形成する。次にパッシベーション膜11として例えば窒化膜を膜厚9500ÅとしてCVD法を用いて堆積させる。次にポリイミド膜12を例えば膜厚12umとしてスピン塗布で成膜し、フォトリソを用いてヒューズ開口部13の領域だけ除去する(図6参照)。
【0023】
次にポリイミド膜12をマスクとして、ドライエッチングを用いて、パッシベーション膜11と第3層間絶縁膜10と第1層間絶縁膜6を除去することで図1に示す半導体装置を得ることができる。
【符号の説明】
【0024】
1 シリコン基板
2 絶縁膜
3 ゲート酸化膜
4 ヒューズ配線
5 酸化膜
6 第1層間絶縁膜
7 第1金属配線
8 第2層間絶縁膜
9 SOG膜
10 第3層間絶縁膜
11 パッシベーション膜
12 ポリイミド膜
13 ヒューズ開口部
14 TEOS膜
15 ヒューズ端子

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上にヒューズ開口部となる領域を含んで重畳するように設けられた凸領域と、
前記絶縁膜と前記凸領域を覆って設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に、前記凸領域を跨いで設けられたヒューズ配線と、
前記ヒューズ配線と前記ゲート絶縁膜の上を覆う第1層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜中に形成したコンタクトホールを介してヒューズ配線の両端に設けられたヒューズ端子と電気的に接続している第1金属配線と、
前記第1金属配線と前記第1層間絶縁膜の上に設けられた第2層間絶縁膜および前記第2層間絶縁膜の凹部に設けられたSOG膜と、
平坦化された前記SOG膜および前記第2層間絶縁膜の上に設けられた第3層間絶縁膜と、
前記第3層間絶縁膜の上に設けられたパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜を除去して、平面視的に前記凸領域内に前記凸領域よりも小さく設けられたヒューズ開口部と、
からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記凸領域の膜厚は、前記第1金属配線の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記凸領域は、絶縁性の膜からなることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−77614(P2013−77614A)
【公開日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−215150(P2011−215150)
【出願日】平成23年9月29日(2011.9.29)
【出願人】(000002325)セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Fターム(参考)】