半導体集積回路装置及びその製造方法
【課題】微細・高集積化に対応して多層配線化された半導体集積回路装置において、ヒューズ部の切断による信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くことなく、ヒューズ部の上部の開口部の形成時間を短縮して製造時間を短縮する。
【解決手段】半導体基板１１上に形成された絶縁膜４１と、絶縁膜４１上に形成された配線層からなるヒューズ部１３を備え、ヒューズ部１３の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層１３Ａを有する。また、ヒューズ部１３の配線層は、絶縁膜４１上に形成されたバリア金属層４０をさらに備え、導電用金属層１３Ａは、バリア金属層４０上に形成されている。
【解決手段】半導体基板１１上に形成された絶縁膜４１と、絶縁膜４１上に形成された配線層からなるヒューズ部１３を備え、ヒューズ部１３の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層１３Ａを有する。また、ヒューズ部１３の配線層は、絶縁膜４１上に形成されたバリア金属層４０をさらに備え、導電用金属層１３Ａは、バリア金属層４０上に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量メモリの冗長救済回路や機能調整回路等に使用するヒューズ部を有する半導体集積回路装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は微細加工技術が進みダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）やスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）等で代表される半導体集積回路の記憶装置の容量はＧビット級が開発されている。また、高集積化を図る為に回路素子間を接続する配線は多層配線技術が使用されてきている。微細加工技術の進展によって半導体集積回路の記憶容量が大容量化されるに従い、製造工程中での微細なダスト等でも素子の機能が低下や機能不良となる欠陥ビットを発生させる原因となってきており、そのままでは半導体集積回路が全体として不良になってしまい、製造歩留まり低下が問題になってきている。これの解決方法の一つに冗長救済技術がある。これは、予め予備のメモリビットを製品のメモリ容量より余分にチップ製造工程と同時に製造しておき、チップの一部に欠陥が有りその為不良メモリビットが発生した場合でも、予備メモリビットと切り替えて製品のメモリ容量分を全て良品ビットにするという不良ビット救済技術である。不良メモリビットと予備メモリビットとの切り替え方法の一つにレーザ加工による冗長救済技術がある。これは、レーザビーム光を照射してチップ上の冗長救済切り替え回路のヒューズ部分の熔断・切断をする事でその切り替えを実現する技術である。
【０００３】
従来、レーザ加工されるヒューズ材料の一つに製造工程の簡便さから、ＭＯＳ形トランジスターのゲート電極やビット信号線と同じ材質のポリシリコンやシリサイド及びそれら積層多層化したところのポリサイドを主としたヒューズ材料を使用してきた。
【０００４】
以下に、従来の冗長救済切り替え回路に用いるヒューズ部分について説明する。図２２は、従来の半導体集積回路装置の主要部分断面図である。図２２において、１は半導体基板、２は層間絶縁膜、３は例えばポリサイド層からなるヒューズ部、４は無機絶縁保護膜、５は有機絶縁保護膜、６は開口部、７はパッド電極である。パッド電極７はパッケージ組立用リードと結線の為の電極であり、パッド電極７の上部の有機絶縁保護膜５及び無機絶縁保護膜４を通常の手法のエッチングで除去開口する。同時にヒューズ部３がレーザ光照射で容易に切断できるようにヒューズ部３の上部の有機絶縁保護膜５及び無機絶縁保護膜４を選択エッチングにより除去して開口部６を形成してあり、ヒューズ部３の上の層間絶縁膜８も薄膜化してある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体集積回路が高集積・微細化に対応し多層配線化してきており、そのため従来の構成では新たな技術的な課題を有する事になった。つまり、多層配線を使用している為、ポリサイド層等からなるヒューズ部の上部に多くの配線層がある事になり、その結果ヒューズ部の上部にある層間絶縁膜の厚さが厚くなってきた。その為、ヒューズ上部の多層配線層間の電気的なコンタクトをとる為の層間絶縁膜の開口部形成時に、同時にヒューズ部上部の層間絶縁膜も開口除去する工程を必要に応じて適用し、結果としてヒューズ上部の層間絶縁膜を薄膜化する工程を採用等工夫をしてきた。そうしなければ、ヒューズ部の上部の保護膜や層間絶縁膜の厚さが厚くなってしまい、ヒューズ部の熔断時にレーザ照射でガス化したヒューズ材料がその上部の保護膜及び絶縁膜を破りチップ外部に飛散する為には、大きな爆発力が必要になったからである。つまり、ヒューズ部へのレーザの照射エネルギーを増加することで、より短時間でヒューズ部を熔断・ガス化し、その時の瞬間爆発圧力を増加する事が必要になった。
【０００６】
しかし、その圧力は、爆発時切断ヒューズ部の下部の半導体基板方向及び切断ヒューズ部の周辺方向へも同時に及ぼすことになった。併せて、ヒューズ部切断に対し過剰な熱エネルギーは、ヒューズ部下部の半導体基板部に対して過度の加熱を伴うことになった。そのため過大なレーザエネルギー照射は、ヒューズ部下部の半導体基板部への亀裂・熔断等のダメージを与える事になった。このダメージは半導体集積回路の初期の電気的特性変動に対しては小さくてもその信頼性に影響を与える可能性も有る。また、半導体基板部が同時に大爆発が発生すると切断不要の隣接ヒューズ部をも、その爆発が巻き込んで切断してしまう事にもなり、希望する冗長救済回路動作が不可能となり、メモリビット救済が不可能になって製造歩留まり低下を招く事になった。
【０００７】
そこで、その対策として、ヒューズ部上部の絶縁膜や層間膜を選択エッチングにより、除去及び残膜の薄膜化をする事で対応してきた。近年の半導体集積回路を高集積化する為の多層配線は３層を越すものもあり、ヒューズ部上部の層間絶縁膜の厚さも厚くなってきている。その為、エッチング除去する層間絶縁膜の厚さも約１μｍから数μｍ以上になり、長いエッチング除去時間が必要になってきている。この事はエッチング装置のスループット低下を招く事になり製造時間が長くかかると言う技術的課題になっている。また、８インチ以上に大口径化したウェハではエッチング除去時、エッチングレートの面内ばらつきや変動を小さく抑える事は困難な事柄であり、正確なヒューズ部上部の層間絶縁膜の残膜量をウェハ面内に均一に制御する事は困難であると言う技術的課題も有していた。
【０００８】
本発明の目的は、微細・高集積化に対応して多層配線化された半導体集積回路装置において、ヒューズ部の切断による信頼性の低下や製造歩留りの低下を防止できる半導体集積回路装置及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
さらに、本発明の他の目的は、ヒューズ部の上部の開口部の形成時間を短縮して製造時間を短縮できる半導体集積回路装置及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】
【００１０】
請求項１記載の半導体集積回路装置は、ヒューズ部を有する半導体集積回路装置において、半導体基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成された配線層からなるヒューズ部を備え、ヒューズ部の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の半導体集積回路装置は、請求項１に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部の配線層は、絶縁膜上に形成されたバリア金属層をさらに備え、導電用金属層は、バリア金属層上に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の半導体集積回路装置は、請求項２に記載の半導体集積回路装置において、バリア金属層は、単層膜、あるいは、複層膜からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の半導体集積回路装置は、請求項２に記載の半導体集積回路装置において、バリア金属層は、窒化チタン、チタン又は窒化タングステンからなる単層膜、あるいは、これらの複層膜であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の半導体集積回路装置は、請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、バリア金属層の膜厚は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、配線層及び絶縁膜上に形成された無機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の半導体集積回路装置は、請求項６に記載の半導体集積回路装置において、無機絶縁保護膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜及びプラズマシリコン窒化膜のうちのいずれかの単層膜、又は、これらを組み合わせた複層膜であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の半導体集積回路装置は、請求項６又は７に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部上の無機絶縁保護膜は、エッチングによって薄膜化または残存していないことを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の半導体集積回路装置は、請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部上の無機絶縁保護膜の膜厚は、０．１μｍ〜０．８μｍであることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の半導体集積回路装置は、請求項６〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、無機絶縁保護膜の上に形成された有機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の半導体集積回路は、請求項１０に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部上において、有機絶縁保護膜に開口部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の半導体集積回路装置は、請求項１０又は１１に記載の半導体集積回路装置において、有機絶縁保護膜は、ポリイミドであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部は、絶縁膜上に形成された多層の配線層のうちの最上層の配線層で形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１４記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１３のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部の幅の上限値は、１．０μｍで、下限値は微細加工限界であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１４のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部の配線層は、絶縁膜に設けられたホール及び配線用の溝に導電用金属層が形成されたデュアルダマシン配線構造を有していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１６記載の半導体集積回路装置は、請求項１５に記載の半導体集積回路装置において、導電用金属層は、ホール及び配線用の溝の内面に形成されたバリア金属層上に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７記載の半導体集積回路装置は、請求項１５又は１６に記載の半導体集積回路装置において、ホールは、配線用の溝の両側の底面に連通して設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１８記載の半導体集積回路装置は、請求項１５〜１７のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、絶縁膜の下層に形成された下層の絶縁膜と、下層の絶縁膜に設けられた配線用の溝に埋め込まれた下層の配線層をさらに備え、ホールは、下層の配線層に到達していることを特徴とする。
【００２８】
請求項１９記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１８のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部は、導電層からなるガードバンドで囲まれていることを特徴とする。
【００２９】
請求項２０記載の半導体集積回路装置は、請求項１９に記載の半導体集積回路装置において、ガードバンドの導電層として、最上層から最下層までの配線層や配線間のコンタクト用プラグ金属層を用いることを特徴とする。
【００３０】
請求項２１記載の半導体集積回路装置の製造方法は、ヒューズ部を有する半導体集積回路装置の製造方法において、半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、絶縁膜上に配線層からなるヒューズ部を形成する工程（ｂ）と備え、ヒューズ部の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層とを有することを特徴とする。
【００３１】
請求項２２記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、工程（ｂ）は、絶縁膜上にバリア金属層を形成する工程（ｂ１）と、バリア金属層上に導電用金属層を形成する工程（ｂ２）とを有していることを特徴とする。
【００３２】
請求項２３記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、工程（ｂ）は、絶縁膜にホール及び配線用の溝を形成する工程（ｂ１）と、絶縁膜におけるホール及び配線用の溝の内面にバリア金属膜を形成する工程（ｂ２）と、工程（ｂ２）の後に、ホール及び配線用の溝に導電用金属層を埋め込む工程（ｂ３）と、工程（ｂ３）の後に、化学機械研磨技術及びエッチバック技術の少なくともどちらかの一方の手法を用いて、導電用金属層を平坦化することによりヒューズ部を形成する工程（ｂ４）とを有していることを特徴とする。
【００３３】
請求項２４記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２１〜２３のうちいずれか１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、工程（ｂ）の後に、配線層及び絶縁膜上に無機絶縁保護膜を形成する工程（ｃ）と、ヒューズ部上の無機絶縁保護膜をエッチングして少なくとも薄膜化する工程（ｄ）を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように本発明によれば、絶縁膜上に形成された配線層からなるヒューズ部を備え、ヒューズ部の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層を有するので、最上層の配線層でヒューズ部を形成することができる。これにより、従来のようにヒューズ部の上部の開口部を形成するために層間絶縁膜をエッチングする必要もなく、開口部の形成時間を短縮し、全体の製造時間を短縮することができる。また、ヒューズ部の上部には無機絶縁保護膜のみが形成されているため、ヒューズ部の切断はレーザ光の照射エネルギーを大きくすることなく容易に行うことができ、ヒューズ部の切断により信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くこともなく、高信頼性及び高生産性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図であり、図１において、１１は半導体基板、１２は層間絶縁膜、１３はヒューズ部、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６，１９は有機絶縁保護膜１５の開口部、１７は外部引出し電極であるパッド電極、１８は無機絶縁保護膜１４の開口部である。
【００３７】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、層間絶縁膜１２の上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極１７とを形成し、ヒューズ部１３の上部には有機絶縁保護膜１５の開口部１６を設け、パッド電極１７の上部は無機絶縁保護膜１４の開口部１８及び有機絶縁保護膜１５の開口部１９により開口されている。さらに、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜１４を薄膜化するために、有機絶縁保護膜の開口部１６，１９に露出された無機絶縁保護膜１４がエッチングされ薄膜化されている。また、パッド電極１７上部に設けられた有機絶縁保護膜１５の開口部１９は、無機絶縁保護膜１４の開口部１８よりも広い範囲に形成され、パッド電極１７及びその近傍の領域に形成されている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、外部引出し電極であるパッド電極１７をパッケージ組立限界まで小さくして、多数のパッド電極１７を高密度に搭載し、チップサイズを抑えるために、開口部１９が開口部１８より広い場合を示したが、これに限定されるものではなく、開口部１９と開口部１８が同じ広さの場合や、開口部１９が開口部１８よりも狭い場合であってもよいことは言うまでもない。そして、無機絶縁保護膜１４を薄膜化した場合を示したが、これに限定するものでは無く、無機絶縁保護膜１４が当初からヒューズ切断に対して薄い場合などは、敢えて薄膜化しなくてもよい事は言うまでもない。
【００３９】
また、本実施の形態では、１つの開口部１６の下に、２本のヒューズ部１３が形成された場合を例示したが、これに限定されるものではなく、１つの開口部１６の下に、ヒューズ部１３が１本でもよいし、３本以上あってもよいことは言うまでもない。
【００４０】
図２は本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図で、図３は同製造方法を示す工程フロー図である。以下図２及び図３を参照しながら説明する。
【００４１】
半導体基板１１に形成した素子を多層の配線層（図示せず）で配線してある。多層配線の層間絶縁膜１２上に、ヒューズ部１３及びパッド電極１７を最上層の金属配線層で形成し、その上にプラズマシリコン窒化膜〔プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法により形成したシリコン窒化膜〕等の無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する（図２(a）、図３のステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００４２】
その後、フォトレジスト（図示せず）を塗布し、パッド電極１７の上部のレジストに開口部を形成し、通常のドライエッチング処理により、パッド電極１７の上部の無機絶縁保護膜１４を選択エッチングにより除去し、開口部１８を形成する。その後、上記フォトレジスト（図示せず）を除去する（図２(b）、図３のステップＳ１３〜Ｓ１６）。
【００４３】
次に、全面に感光性の有機絶縁保護膜１５を約１０μｍの厚さ塗布し、リソ工程でパターンニングして、ヒューズ部１３の上部に開口部１６及びパッド電極１７の上部に開口部１９を形成する（図２(c）、図３のステップＳ１７，Ｓ１８）。通常、有機絶縁保護膜１５は感光性ポリイミド膜等を使用するがそれに限定するものではなく、また、約１０μｍの厚さの場合を説明したがこれに限定するものではないことは言うまでもない。
【００４４】
その後、必要に応じて開口部１６及び開口部１９に露出している無機絶縁保護膜１４をエッチングして、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚が０．１〜０．８μｍになるまで薄くする（図１の構成、図３のステップＳ１９）。エッチング量についてはこれに限定するものでなく、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚が薄い程ヒューズは確実切断できる傾向がある。しかし、この無機絶縁保護膜１４の膜厚が薄いと後で行うパッケージ組立時の樹脂封止のフィラーの影響も受け易く、耐湿性性能の面からはこの無機絶縁保護膜１４の膜厚は厚い方が良い。なお、隣接するヒューズ部１３の間隔が広い場合等は、無機絶縁保護膜１４をエッチングによって薄くしなくてもよい。これは、後に実施するレーザ光照射によるヒューズ部１３の切断時、ヒューズ部１３の上の無機絶縁保護膜１４の膜厚が厚い程、その切断開口径が大きくなり、ヒューズ部１３の間隔が狭い場合等には隣接するヒューズ部１３に影響を及ぼすが、ヒューズ部１３の間隔が広い場合等には隣接するヒューズ部１３に影響を及ぼさないからである。
【００４５】
以上のように本実施の形態によれば、層間絶縁膜１２上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３を形成し、ヒューズ部１３の上部の開口部１６として有機絶縁保護膜１５に開口部を形成すればよいため、例えば図３に示す従来のようにヒューズ部３の上部の開口部６を形成するために層間絶縁膜２をエッチングする必要もなく、ヒューズ部１３の上部の開口部１６の形成時間を短縮し、全体の製造時間を短縮することができる。さらに、ヒューズ部１３の上部の開口部１６はパッド電極１７の上部に開口部１９と同時に形成でき、ヒューズ部１３の上部の開口部１６を形成するための時間は特に必要ない。また、ヒューズ部１３の上部には無機絶縁保護膜１４のみが形成されているため、ヒューズ部１３の切断はレーザ照射エネルギーを大きくすることなく容易に行うことができ、ヒューズ部１３の切断により信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くこともなく、高信頼性及び高生産性を実現できる。また、ヒューズ部１３が無機絶縁保護膜１４で覆われているため耐湿性を向上することができる。
【００４６】
さらに、図２(c)の工程後に、無機絶縁保護膜１４をエッチングして薄膜化して図１の構成とすることにより、レーザ光照射によるヒューズ部１３の切断がより容易になる。
【００４７】
また、本実施の形態では、層間絶縁膜１２上の最上層の配線層でヒューズ部１３を形成しているため、従来、８インチ以上に大口径化したウェハで、正確なヒューズ部上部の層間絶縁膜の残膜量をウェハ面内で均一に制御する事は困難であると言う問題も生じない。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、８インチ以上に大口径化したウェハで、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜１４の膜厚をウェハ面内で均一に制御できる。図２(c)の構成の場合には、無機絶縁保護膜１４の形成膜厚（約１μｍ）の約±１０％以内（約±０．１μｍ以内）のウェハ面内で均一性が確保できる。また、無機絶縁保護膜１４を約０．１〜０．８μｍ程度にまで薄膜化した図１の構成の場合には、薄膜化するためのエッチング量は約０．９〜０．２μｍに相当し、約±１０％以内（約±０．０９〜０．０２μｍ以内）のエッチングばらつきに制御可能で、形成膜厚ばらつき（約±１０％）とエッチングばらつき（約±１０％）の２乗和の平方根の約±０．１５μｍ以内のウェハ面内均一性に制御できる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する場合を説明したが、層間絶縁膜１２の平坦性が良い場合は、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４を約１μｍよりも薄くしてよいことは言うまでもない。また、多層配線の形成に於いて層間絶縁膜をＣＭＰ技術で平坦化し、溝を形成した後に埋め込む配線方式（ダマシン：Damascene）の場合、最上層の配線は比較的平坦でカバレージが良く、無機絶縁保護膜１４を１μｍより薄膜化しても最上層の配線は比較的平坦で無機絶縁保護膜１４のカバレージが良くなり、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４をエッチングにより更に薄膜化する必要の無いことは言うまでもない。
【００５０】
逆に、層間絶縁膜１２の平坦性が悪い場合や製品の信頼性試験において耐湿性性能が悪くなった場合は、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ以上とし１回あるいは複数回に分割して形成する。また、無機絶縁保護膜１４を窒化シリコン膜やシリコン酸化膜の単層及び複層の組み合わせで構成してもよいことは言うまでもない。
【００５１】
また、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚を薄くして約０．１〜０．８μｍにしたが、これに限定するものではない。例えばヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜１４を残存させない場合（膜厚０）もあり、無機絶縁保護膜１４が残存しなくても、製品の耐湿性や特性に問題が発生しない場合もあることは言うまでもない。
【００５２】
しかしながら、ヒューズ部１３上に無機絶縁保護膜１４が全く存在しない場合、耐湿性の保護膜が無くなる為、一般的には信頼性としては悪化する傾向にある。また、ヒューズ部１３上に無機絶縁保護膜１４を完全に除去する目的でエッチング量を多く設定した場合、同時にヒューズ部１３の上部のエッチングが平行して進行する為、ヒューズ部１３の膜厚が薄くなり、設計値から離れたものになり、ひいては高抵抗化してしまい、断線に至る。また、ヒューズ部１３上に無機絶縁保護膜１４が存在しない場合、ヒューズ部１３のレーザによる切断は不安定なものになる。これは、通常、ヒューズ部１３を構成する配線層は、下層の配線層とコンタクトホールを介して接続され、そのコンタクトホールの壁面に高融点の薄いバリア金属層を形成し、その上にアルミニウム金属及びアルミニウム−銅の合金等からなる主導電用金属層を形成しているため、ヒューズ部１３の下層には高融点の薄いバリア金属層が敷かれており、レーザ加熱切断の際、ヒューズ部１３を主に構成しているアルミニウム及び、アルミニウム−銅系の主導電用金属層のみが先行して加熱され、レーザ照射後直ぐに溶断しガス化して飛散するが、融点の高いバリア金属層が下に取り残され、結果としてバリア金属層が部分的に未切断となり、ヒューズ切断不良になる場合が発生するからである。少しでもヒューズ部１３の上部及び側部に無機絶縁保護膜１４が残っている場合、ヒューズ部１３の下部に敷かれた薄いバリア金属層も加熱されたアルミニウムから熱伝導を受ける事で溶融するまで時間を稼ぐ事が可能になる。結果として、ヒューズ部１３が溶融しガス化して無機絶縁保護膜を破ってヒューズ部１３が飛散する際、バリア金属層も同時に飛散するので、ヒューズ切断を確実なものにする事が可能になる。
【００５３】
また、最上層の配線層でヒューズ部１３を構成した場合、無機絶縁保護膜１４を形成後は、ヒューズ部１３を覆う様にヒューズ部１３のコーナー部は半円上に丸く無機絶縁保護膜１４でカバーされる。この無機絶縁保護膜１４をドライエッチング処理により薄膜化すると、ヒューズ部１３の側壁に残存する無機絶縁保護膜１４の厚さの方がヒューズ部１３の上部に残存した無機絶縁保護膜１４の厚さよりも厚くなり（図１９の無機絶縁保護膜３９参照）、ヒューズ切断のレーザ照射から飛散する迄の時間が十分稼ぐことができ、且つ、上方への飛散に容易なヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚に薄膜化することができる。これに対し、ヒューズ部１３上に薄い膜厚で無機絶縁保護膜を成膜形成した場合には、ヒューズ部１３の上部と側部の無機絶縁保護膜の厚さをほぼ同一に薄くすることが可能であるが、この場合の切断確率は高いが十分安定なものでは無かった。側部の膜厚が薄いためヒューズ飛散が早く開始するため、バリア金属層の加熱溶融が不十分となり、バリア金属層の一部の残りが発生することがあるからである。
【００５４】
〔第２の実施の形態〕
図４は本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図であり、図４において、１１は半導体基板、１２は層間絶縁膜、１３はヒューズ部、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６，１９は有機絶縁保護膜１５の開口部、１７は外部引出し電極であるパッド電極、１８は無機絶縁保護膜１４の開口部、２０はヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜である。
【００５５】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、層間絶縁膜１２の上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極１７とを形成し、ヒューズ部１３の上部には有機絶縁保護膜１５の開口部１６を設け、パッド電極１７の上部は無機絶縁保護膜１４の開口部１８及び有機絶縁保護膜１５の開口部１９により開口されている。さらに、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を薄膜化するために、有機絶縁保護膜の開口部１６に露出された無機絶縁保護膜１４がエッチングされ薄膜化されている。また、パッド電極１７上部に設けられた有機絶縁保護膜１５の開口部１９は、無機絶縁保護膜１４の開口部１８よりも広い範囲に形成され、パッド電極１７及びその近傍の領域に形成されている。
【００５６】
なお、本実施の形態では、外部引出し電極であるパッド電極１７をパッケージ組立限界まで小さくして、多数のパッド電極１７を高密度に搭載し、チップサイズを抑えるために、開口部１９が開口部１８より広い場合を示したが、これに限定されるものではなく、開口部１９と開口部１８が同じ広さの場合や、開口部１９が開口部１８よりも狭い場合であってもよいことは言うまでもない。そして、無機絶縁保護膜１４を薄膜化し、ヒューズ部１３上部の無機絶縁保護膜２０とした場合を示したが、これに限定するものでは無く、パッド電極１７の開口部１８を形成しやすくする為に開口部１９の無機絶縁保護膜１４をも薄膜化してもよい事は言うまでもない。
【００５７】
また、本実施の形態では、１つの開口部１６の下に、２本のヒューズ部１３が形成された場合を例示したが、これに限定されるものではなく、１つの開口部１６の下に、ヒューズ部１３が１本でもよいし、３本以上あってもよいことは言うまでもない。
【００５８】
図５，図６は本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図で、図７は同製造方法を示す工程フロー図である。以下図５〜図７を参照しながら説明する。
【００５９】
半導体基板１１に形成した素子を多層の配線層（図示せず）で配線してある。多層配線の層間絶縁膜１２上に、ヒューズ部１３及びパッド電極１７を最上層の金属配線層で形成し、その上にプラズマシリコン窒化膜〔プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法により形成したシリコン窒化膜〕等の無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する（図５(a）、図７のステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００６０】
その後、フォトレジスト２１を塗布し、ヒューズ部１３の上部のレジストに開口部Ａを形成する（図５(b）、図７のステップＳ２３，Ｓ２４）。続いて、通常のドライエッチング処理により、ヒューズ部１３の上部の開口部Ａの無機絶縁保護膜１４を薄膜化する。開口部Ａの下部の無機絶縁保護膜１４の膜厚の薄膜化は、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚が０．１〜０．８μｍ程度になるまで薄くする。その後、フォトレジスト２１を除去する（図５(c）、図７のステップＳ２５，Ｓ２６）。
【００６１】
次に、フォトレジスト２２を塗布し、パッド電極１７の上部のレジストに開口部Ｂを形成する（図６(a)、図７のステップＳ２７，Ｓ２８）。続いて、通常のドライエッチング処理により、パッド電極１７の上部の開口部Ｂの無機絶縁保護膜１４を選択エッチングにより除去し、開口部１８を形成する。この時、既に膜厚が薄膜化されたヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０はエッチングにより除去しない。その後、フォトレジスト２２を除去する（図６(b)、図７のステップＳ２９，Ｓ３０）。
【００６２】
次に、全面に感光性の有機絶縁保護膜１５を約１０μｍの厚さ塗布し、リソ工程でパターンニングして、ヒューズ部１３の上部に開口部１６及びパッド電極１７の上部に開口部１９を形成する（図４、図７のステップＳ３１，Ｓ３２）。通常、有機絶縁保護膜１５は感光性ポリイミド膜等を使用するがそれに限定するものではなく、また、約１０μｍの厚さの場合を説明したがこれに限定するものではないことは言うまでもない。
【００６３】
その後、ヒューズ部１３の上の無機絶縁保護膜２０の膜厚を通常の測定器にて測定した結果、必要があれば開口部１６及び開口部１９に露出している無機絶縁保護膜２０及び２３をエッチングして、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚を調整してもよい。無機絶縁保護膜２０の膜厚を調整する必要が無ければ敢えてエッチングする必要はないことは言うまでもない。
【００６４】
以上のように本実施の形態によれば、有機絶縁保護膜１５をパターニングして開口部１６及び１９を形成した後、敢えてエッチングしなければ、開口部１９の無機絶縁保護膜２３の膜厚は有機絶縁保護膜１５の下の無機絶縁保護膜１４の膜厚と同一であり、開口部１９の無機絶縁保護膜２３はパッド電極１７の周辺部や内部配線とパッド電極１７迄の配線（図示せず）の上部の無機絶縁保護膜にあたりその膜厚を減らさない為、半導体チップの耐湿性には有利に働く。また、層間絶縁膜１２上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３を形成し、ヒューズ部１３の上部の開口部１６として有機絶縁保護膜１５に開口部を形成すればよいため、例えば図２２に示す従来のようにヒューズ部３の上部の開口部６を形成するために層間絶縁膜２をエッチングする必要もなく、ヒューズ部１３の上部の開口部１６の形成時間を短縮し、全体の製造時間を短縮することができる。
【００６５】
さらに、図５(c)の工程（図７のステップＳ２５）において、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚調整の為のエッチング時間は、パッド電極１７の開口面積率に依存すること無く単独に設定することが可能になる。また、パッド電極１７の金属（アルミ等）がエッチングガスにさらされる事が無くパッド電極１７自身の膜厚減少が発生せず、エッチング時に金属系のデポ物（付着物）の発生する事が無いため、安定した膜厚調整のエッチングが可能となる。
【００６６】
また、先に無機絶縁保護膜２０の膜厚の調整エッチングをする為、後で行う有機絶縁保護膜１５（通常用いられる感光性ポリイミド）をリソ工程でパターンニングして、熱硬化し、開口部１６及び１９を形成の際、極僅かではあるが薄く有機絶縁保護膜（ポリイミド膜）が残る事があっても、無機絶縁保護膜２０の膜厚には影響を及ぼさない。その結果、ヒューズ部１３の上部には膜厚が薄膜化された無機絶縁保護膜２０が形成されているため、ヒューズ部１３の切断はレーザ照射エネルギーを大きくすることなく容易に行うことができ、ヒューズ部１３の切断により信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くこともなく、高信頼性及び高生産性を実現できる。また、ヒューズ部１３が無機絶縁保護膜２０で覆われているため耐湿性を向上することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、層間絶縁膜１２上の最上層の配線層でヒューズ部１３を形成しているため、従来、８インチ以上に大口径化したウェハで、正確なヒューズ部上部の層間絶縁膜の残膜量をウェハ面内で均一に制御する事は困難であると言う問題も生じない。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、８インチ以上に大口径化したウェハで、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０の膜厚をウェハ面内で均一に制御できる。図４の構成の場合には、無機絶縁保護膜１４の形成膜厚（約１μｍ）の約±１０％以内（約±０．１μｍ以内）のウェハ面内で均一性が確保できる。また、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を約０．１〜０．８μｍ程度にまで薄膜化するためのエッチング量は約０．９〜０．２μｍに相当し、約±１０％以内（約±０．０９〜０．０２μｍ以内）のエッチングばらつきに制御可能で、形成膜厚ばらつき（約±１０％）とエッチングばらつき（約±１０％）の２乗和の平方根の約±０．１５μｍ以内のウェハ面内均一性に制御できる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する場合を説明したが、層間絶縁膜１２の平坦性が良い場合は、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４を約１μｍよりも薄くしてよいことは言うまでもない。また、多層配線の形成に於いて層間絶縁膜をＣＭＰ技術で平坦化し、溝を形成した後に埋め込む配線方式（ダマシン：Damascene）の場合、最上層の配線は比較的平坦でカバレージが良く、無機絶縁保護膜１４を１μｍより薄膜化しても最上層の配線は比較的平坦で無機絶縁保護膜１４のカバレージが良くなり、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４をエッチングにより更に薄膜化する必要の無いことは言うまでもない。
【００７０】
逆に、層間絶縁膜１２の平坦性が悪い場合や製品の信頼性試験において耐湿性性能が悪くなった場合は、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ以上とし１回あるいは複数回に分割して形成する。また、無機絶縁保護膜１４を窒化シリコン膜やシリコン酸化膜の単層及び複層の組み合わせで構成してもよいことは言うまでもない。また、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚を薄くして約０．１〜０．８μｍにしたが、これに限定するものではない。例えばヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を残存させない場合（膜厚０）もあり、無機絶縁保護膜２０が残存しなくても、製品の耐湿性や特性に問題が発生しない場合もあることは言うまでもない。
【００７１】
〔第３の実施の形態〕
図８(a)は本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分の配置を示す平面図であり、図８(b)，(c)は図８(a)のそれぞれｘ1−ｘ1'，ｘ2−ｘ2'における断面図である。また、図９は図８(a)のｙ−ｙ'における断面図である。図８，図９において、１２は半導体基板（図示せず）上に形成された層間絶縁膜、１３はヒューズ部、１３Ａはヒューズ部１３を構成する主導電用金属層、１３ａは反射防止層、１３ｂはバリア金属層、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６は有機絶縁保護膜１５の開口部、２０はヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜である。
【００７２】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、層間絶縁膜１２の上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極（図示せず）とを形成した場合を例示している。層間絶縁膜１２にバイアホール（図示せず）を形成後、下部配線との密着性向上及び、プラグ電極金属等の突き抜けを防止するためのバリア金属層１３ｂを形成してある。バリア金属層１３ｂとして、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層が約１００ｎｍの膜厚で形成してある。バリア金属層１３ｂを形成後、バイアホールにタングステン等金属のプラグ電極（図示せず）を形成し、図８(a)の開口部Ｃ（図１１（ａ）参照）の領域のバリア金属層１３ｂを選択エッチングで除去してある。その上部には、最上層の配線層でヒューズ部１３が形成してある。ヒューズ部１３の主導電用金属層１３Ａは主にアルミニウム金属及びアルミニウム−銅の合金からなり、その上部にはリソグラフィー工程で微細加工を容易にする目的で、微細加工する目的のステッパーでよく用いられる露光光源であるフッ化カリウム（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）レーザやｉ線（３６５ｎｍ）等の露光時の光の反射を防止する為の反射防止層１３ａとして、通常よく用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を約１０〜５０ｎｍの膜厚で形成してある。
【００７３】
図８(b)に示すように、ヒューズ部１３の下部にはバリア金属層１３ｂが、上部には反射防止層１３ａが形成してあるが、主導電用金属層１３Ａを形成する前に予め図８(a)の開口部Ｃの領域のバリア金属層１３ｂを選択エッチングしてあり、図８(c)に示すように、ヒューズ部１３の下部にはバリア金属層１３ｂは形成していない。なお、開口部Ｃの領域においてバリア金属層１３ｂの膜厚を薄くした場合でもヒューズの切断性は向上するが、エッチングで除去してしまった方がヒューズの切断性がより向上する。
【００７４】
ヒューズ部１３の上部には有機絶縁保護膜１５の開口部１６を設け、パッド電極（図示せず）の上部は無機絶縁保護膜１４の開口部（図示せず）及び有機絶縁保護膜１５の開口部（図示せず）により開口されている。さらに、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を薄膜化してヒューズ切断を確実にする場合、有機絶縁保護膜の開口部１６に露出された無機絶縁保護膜１４を必要に応じて選択エッチングすることで薄膜化している。
【００７５】
図９に示すように、バリア金属層１３ｂの無い部分にレーザ光（ｈν）パルスを集光照射してヒューズ部１３を加熱・爆発して溶断する。この時、反射防止層１３ａも同時に溶断する。また、無機絶縁保護膜２０もヒューズ部１３が爆発飛散時に同時に開口飛散する。高融点のバリア金属層１３ｂが無いためヒューズ切断はより確実なものとなる。また、パッド電極（図示せず）の上部に設けられた有機絶縁保護膜１５の開口部（図示せず）は、無機絶縁保護膜１４の開口部（図示せず）よりも広い範囲に形成され、パッド電極（図示せず）及びその近傍の領域に形成されている。パッド電極及びその近傍は図１や図４の場合と同様に構成できる。
【００７６】
なお、ヒューズ部１３を最上層の配線層で形成した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、最上層より１層下や２層下の配線層を使用してもよいことは言うまでもない。これは、ヒューズ部１３の下にバリア金属層１３ｂが存在している場合には、ヒューズ部１３に最上層の配線層を使用しているときより、ヒューズ部１３に最上層より１層下や２層下の配線層を使用しているときの方が層間絶縁膜層が平坦である為、ヒューズ切断時のバリア金属層の残り確率が大きくなり、切断不良となる確率が増加するが、本実施の形態ではバリア金属層１３ｂが存在しないため、より確実に切断が可能となるからである。
【００７７】
本実施の形態では、１つの開口部１６の下に、２本のヒューズ部１３が形成された場合を例示したが、これに限定されるものではなく、１つの開口部１６の下に、ヒューズ部１３が１本でもよいし、３本以上あってもよいことは言うまでもない。
【００７８】
図１０〜図１２は本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図で、図１３は同製造方法を示す工程フロー図である。以下図１０〜図１３を参照しながら説明する。
【００７９】
図１０(a)において、半導体基板１１に形成した素子を層間絶縁膜２４に形成した多層の配線層（２５等）及びプラグ金属（図示せず）で配線してある。層間絶縁膜２４の表面に配線用の溝を形成し、その溝に埋め込んだ配線層２５を形成し、その後、全面に次の層間絶縁膜２６を形成する（図１３のステップＳ４１）。なお、ここでは、配線層２５を溝に埋め込んだ場合を例示したが、これに限定するものではなく、平坦化した層間絶縁膜２４の表面に配線層２５を形成し、その後、全面に次の層間絶縁膜２６を形成し、その表面を平坦化しても良いことは言うまでもない。
【００８０】
次に、コンタクト用のバイアホール２７を、接続する配線層２５の上部の層間絶縁膜２６に形成する（図１０(b)、図１３のステップＳ４２）。次に、下部の配線層２５との密着性向上及び、プラグ電極金属等の突き抜けを防止するためのバリア金属層２８を半導体基板全面に通常の手法であるＣＶＤ法等で成膜形成する。バリア金属層２８として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層が約１００ｎｍの膜厚で形成する。次に、バイアホール２７にタングステン等金属のプラグ電極２９を通常の選択成長法で成膜形成する（図１０(c）、図１３のステップＳ４３，Ｓ４４）。
【００８１】
次に、全面にフォトレジスト３０を塗布し、ヒューズ部にあたる領域のレジストに開口部Ｃを通常のマスク露光・現像により形成する。その後、フォトレジスト３０の開口部Ｃ内のバリア金属層２８及び少量残存している可能性のあるプラグ電極２９の金属層を選択エッチングで除去する（図１１(a)、図１３のステップＳ４５〜Ｓ４７）。なお、バリア金属層２８の膜厚を薄くした場合でも、ヒューズの切断性は向上するが、エッチングで除去してしまった方がヒューズの切断性がより向上する。
【００８２】
次に、図１１(b)に示すように、フォトレジスト３０を除去し（図１３のステップＳ４８）、その後、ここでは最上層の主導電用金属層１３Ａを形成し、その上に反射防止層１３ａを形成した後、通常のリソグラフィー・エッチング手法により、ヒューズ部１３を外部引出し電極であるパッド電極（図示せず）と同時に形成する（図１３のステップＳ４９）。このとき、バリア金属層２８も反射防止層１３ａ及び主導電用金属層１３Ａと同じ形状にエッチングされ、バリア金属層１３ｂとなる。ヒューズ部１３の主導電用金属層１３Ａは主にアルミニウム金属及びアルミニウム−銅の合金からなり、その上部にはリソグラフィー工程で微細加工を容易にする目的で、微細加工する目的のステッパーでよく用いられる露光光源であるフッ化カリウム（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）レーザやｉ線（３６５ｎｍ）等の露光時の光の反射を防止する為の反射防止層１３ａとして、通常よく用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を約１０〜５０ｎｍの膜厚で成膜形成する。
【００８３】
次に、無機絶縁保護膜１４としてプラズマシリコン窒化膜（Ｐ−ＳｉＮ）を約１μｍの膜厚で成膜形成する（図１３のステップＳ５０）。尚、無機絶縁保護膜１４としてプラズマシリコン窒化膜に限定するものではなく、通常よく使用されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）やシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ膜）やプラズマシリコン窒化膜の単層膜及びこれらを組み合わせた複層膜であっても良いことは言うまでもない。
【００８４】
次に、無機絶縁保護膜１４上にフォトレジスト（図示せず）塗布し、ヒューズ部１３の上部のフォトレジストを開口し、その開口にあたる開口部Ａ内の無機絶縁保護膜２０を通常のエッチングにより約０．１〜０．８μｍ程度に薄膜化する（図１１(c)）。無機絶縁保護膜２０を薄膜化することで、無機絶縁保護膜２０の膜厚が厚い場合よりも小さいレーザエネルギーで安定して確実にヒューズ部１３を溶断切断することが可能で、ヒューズ部１３の下部の層間絶縁膜２６等のダメージを少なくすることができる。しかしながら、ヒューズ部１３の上部に無機絶縁保護膜が全く存在しない場合は、耐湿性の保護膜が無くなる為、信頼性としては悪化する傾向にある。
【００８５】
その後、外部引出し電極であるパッド電極（図示せず）上の無機絶縁保護膜１４を開口（図示せず）した後、有機絶縁保護膜１５として感光性ポリイミド膜を塗布・ベークし約１０μｍの膜厚で成膜する。ヒューズ部１３上の開口部１６と外部引出し電極であるパッド電極（図示せず）上の開口部（図示せず）を露光現像処理で形成し、熱硬化炉で硬化する（図１２）。
【００８６】
尚、ヒューズ部１３上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚の薄膜化調整を先のエッチング工程にのみ限定するものではなく、有機絶縁保護膜１５の開口・硬化後に、さらにエッチングにて薄膜化調整しても良いことは言うまでもない。
【００８７】
また、本実施の形態では、ヒューズ部１３を最上層の配線層で形成した場合を例示しているので、この場合、無機絶縁保護膜１４の形成以降の工程について、前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明した工程を適用することができる。
【００８８】
なお、上記では、ヒューズ部１３を最上層の配線層で形成した場合を例示したが、最上層より１層下の配線層を使用して形成した場合には、図１１(b)の工程で、反射防止層１３ａ，ヒューズ部１３及びバリア金属層１３ｂが所望の形状に形成された後、層間絶縁膜を形成し、その後、配線層（最上層）を形成し、その上に、無機絶縁保護膜１４を形成する。この場合、選択エッチングによりヒューズ部１３上部の無機絶縁保護膜１４を完全に除去し、引続き層間絶縁膜をエッチングしてヒューズ部１３上の層間絶縁膜の膜厚を０．１〜０．８μｍに薄膜化する。この場合ヒューズ部１３上部の構成は図２２の場合と同様なものとなる。また、ヒューズ部１３を最上層より２層下の配線層を使用して形成した場合も同様である。これらの場合には最上層の配線層で形成した場合に比べ、エッチング時間が長くかかり、また、エッチング後のヒューズ部１３上の層間絶縁膜の膜厚のばらつきが大きくなることになる。
【００８９】
〔第４の実施の形態〕
図１４，図１５は本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図である。図１５(b)は本実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図であり、図１５(b)において、１１は半導体基板、２４、４１は層間絶縁膜、１３は主導電用金属層１３Ａからなるヒューズ部、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６は有機絶縁保護膜１５の開口部、２０はヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜、４０はバリア金属層、４２はバイアホール、４３は配線用の溝である。
【００９０】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、図１５(b)に示されるように、層間絶縁膜４１の溝４３に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極（図示せず）とを形成した場合を例示している。層間絶縁膜４１にバイアホール４２と溝４３を形成し、いわゆるデュアルダマシン（Dual Damascene）配線構造をとる。下部配線との密着性向上及び突き抜けを防止するためのバリア金属層４０を形成してある。バリア金属層４０として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層が約１００ｎｍの膜厚で形成してある。バリア金属層４０を形成後、ヒューズ部１３の下部のバリア金属を選択エッチングにより除去した後、銅等をバイアホール４２及び溝４３にメッキ等の通常よく用いられる手法で形成してある。主導電用金属層１３Ａ及び層間絶縁膜４１の上には無機絶縁保護膜１４、有機絶縁保護膜１５が形成してあり、ヒューズ部１３の上部では、無機絶縁保護膜２０は開口部Ａの領域が薄膜化してあり、有機絶縁保護膜１５には開口部１６が形成してある。
【００９１】
本実施の形態では、ヒューズ部１３を形成する配線層を前述のデュアルダマシン配線構造とし、主導電用金属層１３Ａ上に反射防止層が無いことが第３の実施の形態との相違点であり、第３の実施の形態同様、ヒューズ部１３の下には高融点のバリア金属層４０が無いためヒューズ切断はより確実なものとなる。なお、銅の配線ヒューズの場合を例示したが、これに限定するものではなく、アルミニウムや他の金属の埋込型配線であっても良い。また、ヒューズ部１３は最上層の配線層に限定するものではないのは、言うまでもない。
【００９２】
図１６は本実施の形態における製造方法を示す工程フロー図である。以下図１４〜図１６を参照しながら主要部の製造方法について説明する。
【００９３】
図１４(a)において、半導体基板１１に形成した素子を層間絶縁膜２４に形成した多層の配線層（２５等）及びプラグ金属（図示せず）で配線してある。層間絶縁膜２４の表面に配線用の溝を形成し、その溝に埋め込んだ配線層２５を形成し、その後、全面に次の層間絶縁膜４１を形成する（図１６のステップＳ６１）。
【００９４】
次に、層間絶縁膜４１にバイアホール４２と配線用の溝４３を形成し、その内面に下部配線との密着性向上及び突き抜けを防止するためのバリア金属層４０を形成する（図１４(b)、図１６のステップＳ６２，Ｓ６３）。ここで、バリア金属層４０として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層を約１００ｎｍの膜厚で形成する。
【００９５】
次に、全面にフォトレジスト３０を塗布し、ヒューズ部にあたる領域のレジストに開口部Ｃを通常のマスク露光・現像により形成する。そして、このフォトレジスト３０の開口部Ｃ内のバリア金属層４０を選択エッチングで除去する（図１４(c)、図１６のステップＳ６４〜Ｓ６６）。ここで、エッチングでバリア金属層４０の膜厚を薄くした場合でも、ヒューズの切断性は向上するのでかまわないが、できるだけ除去する。
【００９６】
次に、フォトレジスト３０を除去した後、銅等の主導電用金属層１３Ａをバイアホール４２及び溝４３にメッキ等の通常よく用いられる手法で形成する。このとき、主導電用金属層１３Ａをバイアホール４２及び溝４３に埋め込んだ後、化学機械研磨技術及びエッチバック技術の少なくともどちらかの一方の手法を使用して平坦化する。これにより、ヒューズ部１３及びパッド電極（図示せず）が形成される。その上に、プラズマ窒化シリコン膜等の無機絶縁保護膜１４を形成する（図１５(a)、図１６のステップＳ６７〜Ｓ６９）。
【００９７】
この後は、第３の実施の形態と同様であり、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０は開口部Ａの領域でエッチングにより約０．１から０．８μｍの膜厚にまで薄膜化し、その後、ポリイミド等の有機絶縁保護膜１５を形成し、ヒューズ部１３の上部に有機絶縁保護膜１５の開口部１６を形成する。なお、パッド電極（図示せず）の上部の無機絶縁保護膜２０及び有機絶縁保護膜１５の開口部についても第３の実施の形態と同様に形成できる。
【００９８】
第３の実施の形態では、バイアホール２７にタングステン等金属のプラグ電極２９を形成し（ステップＳ４４）、その上にヒューズ用の主導電用金属層１３Ａを形成している（ステップＳ４９）のに対し、第４の実施の形態では、ヒューズ用の主導電用金属層１３Ａをバイアホール４２と溝４３の両方に形成している（ステップＳ６８）。
【００９９】
〔第５の実施の形態〕
この第５の実施の形態は、前述の第１〜第４の実施の形態に適用できるものであり、ここではその主要部分についてのみ説明する。図１７(a),(b)は本発明の第５の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分の配置を示す平面図である。図１７(a),(b)において、１００〜１０６はそれぞれ電気的に連続する１つのヒューズ部が形成されたヒューズ配線で、Ｄ，Ｅは無機絶縁保護膜の薄膜化領域でありかつ有機絶縁保護膜の開口部である。L0,L1,L'1,L3,L'3,L''3,L5,L'5,L6,L'6,L''6はレーザ照射部である。
【０１００】
図１７(a)において、従来、ヒューズ配線１００をレーザ照射部L0のみでヒューズ材料を溶融切断し、電気的にヒューズ配線１００の両端部０と０'の間を切断していた。これに対し、本実施の形態では、ヒューズ配線１０１をレーザ照射部L1,L'1の２カ所でヒューズ配線１０１の両端部１と１'の間を電気的に切断したものである。また、ヒューズ配線１０３をレーザ照射部L3,L'3,L''3の３カ所でヒューズ配線１０３の両端部３と３'の間を電気的に切断したものである。ヒューズ配線１０２、１０４は切断していない状態を示したものである。
【０１０１】
この本実施の形態のように、電気的に連続する１つのヒューズ部を複数箇所切断する事で、１カ所の切断抵抗値が直列になるためヒューズの切断抵抗値を上昇させることが可能である。また、１カ所切断不良となっていても他方のヒューズ切断部で切断する事が可能になる為、切断を確実にすることが可能となる。つまり、切断抵抗値は、切断箇所の倍数になり、切断確度（確率）は、１カ所の切断確率の積になる。
【０１０２】
さらに、図１７(b)に示す構成とすることにより、高速でヒューズ切断を行うことができる。この図１７(b)では、２つのヒューズ配線１０５及び１０６を、レーザ照射部L5,L'5及びL6,L'6,L''6によって、ヒューズ配線１０５の電気的な両端部５と５'とを及びヒューズ配線１０６の電気的な両端部６と６'とを回路動作上切断したものである。
【０１０３】
すなわち、複数箇所切断可能なヒューズ部を有した２つのヒューズ配線１０５，１０６を１つの開口部Ｅ内に設け、かつそれらのレーザ照射部L5,L'5,L6,L'6,L''6の全てをＩ−Ｉ'線の直線上に配置してある。このように配置することで、レーザ加工装置のレーザ送りとして通常はウェハ移動によって実現しているが、直線上にレーザ照射する事が可能となり、半導体基板を止める事無く、移動させながら高速でヒューズ切断する事ができる。結果として、スループットを向上させることができ生産性が向上し、またＴＡＴ短縮につながる。
【０１０４】
なお、上記の実施の形態では、各ヒューズ配線１０２〜１０６における切断箇所の数を２箇所あるいは３箇所としたが、これに限られるものではなく複数であればよい。また、図１７(b)では、１つの開口部Ｅ内に２つのヒューズ配線１０５及び１０６を設けた場合を示したが、３つ以上であってもよいことは言うまでもない。しかし、切断箇所を多くするほど切断確度は上がるが、占有面積を多くとる事になり面積増加によりチップ取れ数が低下する。すなわち、切断確度とチップ取れ数とはトレードオフの関係にあり、切断箇所は両者の関係で決められる。
【０１０５】
また、第３及び第４の実施の形態に上記の構成を適用する場合、すくなくとも切断予定箇所（レーザ照射部）の下部にバリア金属層が存在しないように除去しておく。
【０１０６】
なお、図２２で示されるような従来の構成のものに、本実施の形態の構成を適用した場合でも、本実施の形態で説明した特有の効果を得ることができるのはいうまでもない。
【０１０７】
〔第６の実施の形態〕
この第６の実施の形態は、前述の第１〜第５の実施の形態（ただし、ヒューズ部が最上層の配線層で形成されるもの）に適用できるものであり、ここではその主要部分についてのみ説明する。図１８は本発明の第６の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分平面図である。図１８において、３１はヒューズ部、３２，３３，３４は金属配線層、３５はガードバンド、Ｆは無機絶縁保護膜の薄膜化領域、Ｇは有機絶縁保護膜の開口部、ＣＨ１〜ＣＨ３は配線層間のコンタクトホール部である。
【０１０８】
図１８において、ヒューズ部３１は最上層の配線層で形成してあり、コンタクトホール部ＣＨ１で最上層より１層下の配線層３２にプラグ金属により電気的に接続してある。また、ヒューズ部３１の他方はコンタクトホールＣＨ２でプラグ金属を経由して最上層より１層下の配線層３４に電気的に接続した後、配線層３３にコンタクトホールＣＨ３でプラグ金属を経由して接続してある。配線層３３は最上層配線でも良いし、最上層より２層以上下の配線層であってもよい。また、図１８の構成以外に、ヒューズ部３１の両端が配線層３２の様に一度のコンタクトホールを使用した電気的な配線層変更であっても良いし、配線層３３の様に二度以上コンタクトホールを使用した電気的な配線層変更であっても良いことは言うまでもない。また、無機絶縁保護膜の薄膜化領域Ｆと有機絶縁保護膜の開口部Ｇとの大小関係は特に限定するものではない。
【０１０９】
ガードバンド３５は導電層により形成してあり、導電層としては最上層から最下層までの配線層や配線間のコンタクト用プラグ金属層や基板部などを用いている。このガードバンド３５を構成する配線層等はお互いに電気的に接続してある。また、ガードバンド３５はコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の周囲を図１８に示すように囲んである。但し、ヒューズ部３１の電気的な引き出し用の配線層３２、３３はガードバンド３５とは電気的に接続しないように、所定の距離を開けて分離してある。したがって、ガードバンド３５の引き出し配線層３２、３３と交差する部分がそれらと同じ配線層であれば、部分的に繋がっていない部分が極一部ではあるができる。
【０１１０】
本実施の形態によれば、ガードバンド３５の内側でヒューズ配線をコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３で接続しなおす事により、ヒューズ部３１の切断した部分（図示せず）から水分やイオン成分が、切断後残っているヒューズ配線を経由して浸透する経路が延長され、また、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３に埋め込んだプラグ金属はタングステン等腐食しにくい金属である為、腐食反応もコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３内のプラグ金属部で阻止する事ができる。また、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の全周囲をガードバンド３５で囲んであるので、カードバンド３５の内側で水分やイオン成分の浸透を阻止する事ができ、ガードバンド３５の外側（半導体素子部）に水分やイオン成分が来る事は無く、信頼性の向上を図ることができる。ガードバンド３５の電位も半導体基板に接続してあり、ウェル内であれば、自由に電位を決定する事ができる。つまり、正、負、ゼロの電位設定は自由であることは言うまでもない。また、一重のガードバンド３５の場合を例示したが、面積は増加するが２重以上のガードバンド３５を使用して、それぞれ正・負の電圧印加及びゼロ電位に設定をして負イオン・正イオン及び水分のトラップとしても良い。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、ヒューズ部３１の配線の両端をプラグ金属部を有するコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３で下層の配線層に接続するようにしたが、ヒューズ部３１の配線の一方の端部のみをコンタクトホールで下層の配線層に接続するようにしておけば、その一方の端部で腐食反応や水分やイオン成分の浸透を阻止することができる。
【０１１２】
さらに、ヒューズ部３１の配線の端部のコンタクトホールＣＨ１，ＣＨ２が第４の実施の形態（図１５（ｂ）参照）のようにプラグ金属で埋め込まれていない場合でも、プラグ金属による腐食防止効果は得られないが、ガードバンド３５を設けたことによる効果は得られる。
【０１１３】
次に、第１及び第２の実施の形態の構成（図１，図４参照）において、ヒューズ部１３がすくなくとも主導電用金属層とその下に形成されたバリア金属層とで形成されている場合について、各部の好ましい寸法を図１９及び図２０を用いて説明する。
【０１１４】
図１９は本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の各部の寸法を説明するための主要断面図である。図１９において、１２は層間絶縁膜、３６はヒューズ部、３７はバリア金属層、３８は反射防止層、３９は無機絶縁保護膜である。また、図２０は各部の寸法とレーザ照射によるヒューズ部の切断容易性との関係を示す図である。
【０１１５】
図１９において、層間絶縁膜１２の上に最上層の配線層で構成されたヒューズ部３６をプラズマ窒化シリコン膜等の無機絶縁保護膜３９を約１μｍ形成後、ヒューズ部３６を含む領域を開口するレジストをマスクとして通常のドライエッチングにより無機絶縁保護膜３９を薄膜化したものである。ヒューズ部３６の上部の無機絶縁保護膜３９の膜厚をｔp1、ヒューズ部３６の側壁の無機絶縁保護膜３９の膜厚をｔp2とすると、
ｔp1＜ｔp2
という関係式で示される。
【０１１６】
これは、無機絶縁保護膜３９の通常のドライエッチングは異方性エッチングであり、垂直方向のエッチングの進行速度と比較して、水平方向のエッチングの進行速度が遅いことから発生する形状である。これは、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain)構造のトランジスタのゲート電極部のサイドウォールスペーサーを形成する手法の原理と同様である。一方、ウェットエッチングでは、等方性のエッチングであるため、ヒューズ部３６の側壁の無機絶縁保護膜３９の膜厚ｔp2もヒューズ部上部の無機絶縁保護膜３９の膜厚ｔp1とほぼ等しくなる。
【０１１７】
ヒューズ部３６の切断容易性Ｙ(a.u.)はｔp1が薄い方が望ましく、図２０(a)のように他の条件を一定で評価すると約８００ｎｍ以下がよい。また、ヒューズ部３６の上部の幅ＷFT及び下部の幅ＷFB（≧ＷFT）は約１．０μｍより大きくなるとヒューズ部３６を容易に切断しにくくなる（図２０(b)参照）。また、バリア金属層３７の膜厚ｔF3も約１５０ｎｍを越すとバリア金属等が残り、ヒューズの切断性が悪くなる（図２０(c)参照）。
【０１１８】
つまり、ヒューズ部３６の切断容易性Ｙはレーザ光で十分高温に加熱される迄爆発が進行しないように無機絶縁保護膜３９で閉じこめる事に依存し、バリア金属層３７が飛散できるかどうかにかかっている。しかし、あまりにも無機絶縁保護膜３９の膜厚ｔp1が厚い場合は、ヒューズ部が爆発するエネルギーは層間絶縁膜１２の方向にもダメージとして加わり、クラックが入る事になるので、ダメージが入らないエネルギーの上限値（約８００ｎｍ）を設定できる（図２０(a)）。下限値は、ヒューズ部３６がオーバーエッチされる事によるヒューズ部３６自身の膜厚変動が無いようにエッチングバラツキを含めた設定値になる。
【０１１９】
ヒューズ部３６の幅ＷFBは、広い程ヒューズ切断時にバリア金属層３７が残る可能性が高くなるため、細い程良く、例えばアルミニウム層からなる主導電用金属層３６Ａの膜厚ｔF2が５００ｎｍ前後のとき、ヒューズ部３６の幅の上限値は約１．０μｍで、下限値は微細加工限界である。これは、第３，第４の実施の形態において、ヒューズ部１３の下部のバリア金属層１３ｂ，４０（図１２，図１５(b)等参照）を完全に除去せずに薄膜化した場合も同様である。
【０１２０】
バリア金属層３７の膜厚ｔF3は、薄い方が良いが、コンタクト部でのバリア性から下限値は決まり、コンタクト部では０ｎｍにする事ができない。そのため、バリア金属層３７の膜厚ｔF3は約５０〜１５０ｎｍが望ましい。しかし、バリア性があればこれに限定するものでは無いことは言うまでもない。
【０１２１】
尚、ヒューズ部３６の微細加工のために二酸化シリコン膜等（図示せず）を、ヒューズ部３６の上部に薄く成膜，パターニングし、ヒューズ配線層のエッチング用マスクとする場合もあるが、この場合、二酸化シリコン膜等の膜厚を、ヒューズ部３６上の無機絶縁保護膜３９の膜厚として加算して考えることができる。
【０１２２】
また、反射防止層３８の膜厚ｔF1は、露光光源に対する光の反射防止の効果が得られる膜厚で、通常よく用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜の約１０〜５０ｎｍの膜厚では切断特性に差は生じない。
【０１２３】
また、上記実施の形態の半導体集積回路装置におけるヒューズ部を切断に使用するレーザとして、例えばＹＬＦ（イットリウム−リチウム−フロライド）結晶からのレーザ光で波長は１０４７〜１０５３ｎｍの赤外線で、パルス幅は約２〜１０ｎｓｅｃの短パルスのものが好ましい。また、他にはＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）短結晶の波長１０６４ｎｍの赤外線で、パルス幅が約４０ｎｓｅｃのものもあるが、パルス幅は１０ｎｓｅｃより短い方が金属配線のヒューズ部の切断に有利になる傾向がある。これは、あまり、パルス幅が長いと、ヒューズ部の下地へのダメージが入り易くなるからである。
【０１２４】
また、図１９のように、ヒューズ部３６が、例えば反射防止層３８，主導電用金属層３６Ａ及びバリア金属層３７で構成され、主導電用金属層３６Ａがアルミニウム系金属からなり、反射防止層３８及びバリア金属層３７が窒化チタン膜やチタン膜等で構成している場合、ヒューズ部３６を切断する際に、２以上の波長成分を有するレーザ光源を用いて切断することにより加工歩留りを高めることが可能になる。この例では、レーザ光の発振波長が１３４０ｎｍと１０５０ｎｍの２種類あるいわゆるＳＤＷＬ（Simultaneous dual wavelength lasers)を使用したレーザ加工装置を用いることにより加工歩留りを高めることが可能になる。
【０１２５】
これは、アルミニウムを主とする金属で構成された主導電用金属層３６Ａの切断には１３４０ｎｍの波長のレーザ光を用いると、熱吸収が高く下地の半導体基板のシリコンに対してエネルギーマージンを多くとる事が可能である。また、窒化チタン膜やチタン膜等で構成された反射防止層３８及びバリア金属層３７は、１０５０ｎｍの赤外線で加熱切断加工できる。つまり、吸収特性の異なる複層膜のレーザ加工が可能となる。レーザエネルギーマージンを大きくすることができる為、ヒューズの切断にこの装置を使用することにより加工歩留まりをより高める事が可能になる。
【０１２６】
つぎに、本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の評価方法を説明する。ここでは、前述のヒューズ部の切断容易性Ｙ（図２０参照）の評価方法について説明する。図２１(a),(b)はこの評価方法を説明するための概念図，特性図である。
【０１２７】
図２１(a)に示すように、半導体基板上に形成されたヒューズ部５１をｎ本、ｍ本、ｈ本（ｎ，ｍ，ｈはそれぞれ２以上の異なる数）並列接続したヒューズ群を有するサンプルを作製する。これらのサンプルのヒューズ部５１は、評価しようとする半導体集積回路装置と同じ構成のヒューズ部とし、各サンプルのヒューズ部５１はそれを形成する配線層５２で接続されている。次に、各サンプルのヒューズ群の端子間（ａ−ｂ，ａ−ｄ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ間等）の抵抗値を初期特性として測定する。次に、各サンプルについて全ヒューズ部を切断するためにレーザ照射し、その後、再度、ヒューズ群の端子間（ａ−ｂ，ａ−ｄ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ間等）の抵抗値を切断後特性として測定する。各サンプルについて初期特性と切断後特性の結果から切断容易性（切断歩留まり）Ｙを算出し、プロットする（図２１(b)）。図２１(b)は横軸に切断本数を（ｌｏｇスケール）、縦軸に切断容易性（切断歩留まり）Ｙを（ｌｉｎｅａｒスケール）プロットしたものである。
【０１２８】
なお、上記の初期特性及び切断後特性として、ａ−ｂ，ａ−ｄ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ間等の抵抗値を測定するものとしたが、これらは一例であり、端子ａからみた他の端子ｂ，ｃ，ｄの導電確認を初期特性で測定し、切断後に、ａ−ｂ間，ａ−ｄ間の抵抗値およびｂ−ｃ間の抵抗値で切断を確認し、電極の導電確認にａ−ｃ間とｂ−ｄ間の測定が必要である。
【０１２９】
また、初期特性（切断前特性）と切断後特性の結果から切断容易性（切断歩留まり）Ｙを算出する方法は、具体的には、切断前の抵抗値と切断後の抵抗値とを比較し、切断前後の抵抗値に一定値以上の変化があるものを切断できていると判定するか、切断後の抵抗値がある抵抗値以上のものを切断できていると判定し、切断できている数を全切断処理数で割って切断容易性（切断歩留まり）Ｙを算出する。すなわち、切断容易性（切断歩留まり）Ｙは切断できた割合を意味する。
【０１３０】
各サンプルにおいて、ほとんどのヒューズ部は切断できるため、一本一本のヒューズの切断確率を算出することは不可能であるが、図２１(b)の様に、並列本数ｎ本、ｍ本及びｈ本の切断容易性Ｙは直線上に乗り、実際の半導体集積回路装置に適用（実使用）する本数における切断容易性Ｙを正確に推定評価することが可能になる。
【０１３１】
なお、ここでは、サンプルとして、ヒューズ部の並列接続本数がｎ本，ｍ本，ｈ本の場合の３個のサンプルを用いたが、２個以上のサンプルを用いれば可能である。サンプル数が多いほど、実使用のヒューズ本数における切断容易性Ｙを推定する精度が高まることになる。
【０１３２】
なお、従来では、一本一本のヒューズ部の両端の抵抗値を切断後に測定していたが、ウェハ上に配置できる電極の数には限界があった。また、ウェハで測定するにはプローブと電極との導電が確実でなければならず、プローブが電極とずれた場合でも抵抗値が大きくなり、切断できていなくても、切断できたものと誤って判定する可能性があった。そして、ほぼ１００％に近い切断歩留りにおける切断本数が増加した場合の切断歩留りの評価が不可能であった。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明にかかる半導体集積回路装置及びその製造方法は、ヒューズ部の切断による信頼性の低下や製造歩留りの低下を防止できる等の効果を有し、大容量メモリの冗長救済回路や機能調整回路等に使用するヒューズ部を有する半導体集積回路装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図８】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分平面図及び断面図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図１７】本発明の第５の実施の形態における半導体集積回路装置の平面図。
【図１８】本発明の第６の実施の形態における半導体集積回路装置の平面図。
【図１９】本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の各部の好ましい寸法を説明するための断面図。
【図２０】本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の各部の寸法とヒューズ部の切断容易性との関係を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の評価方法を説明するための図。
【図２２】従来の半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【符号の説明】
【０１３５】
１１ 半導体基板
１２ 層間絶縁膜
１３ ヒューズ部
１４ 無機絶縁保護膜
１５ 有機絶縁保護膜
１６ 開口部
１７ パッド電極
１８ 開口部
１９ 開口部
２０ ヒューズ部上の無機絶縁保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量メモリの冗長救済回路や機能調整回路等に使用するヒューズ部を有する半導体集積回路装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路は微細加工技術が進みダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ）やスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）等で代表される半導体集積回路の記憶装置の容量はＧビット級が開発されている。また、高集積化を図る為に回路素子間を接続する配線は多層配線技術が使用されてきている。微細加工技術の進展によって半導体集積回路の記憶容量が大容量化されるに従い、製造工程中での微細なダスト等でも素子の機能が低下や機能不良となる欠陥ビットを発生させる原因となってきており、そのままでは半導体集積回路が全体として不良になってしまい、製造歩留まり低下が問題になってきている。これの解決方法の一つに冗長救済技術がある。これは、予め予備のメモリビットを製品のメモリ容量より余分にチップ製造工程と同時に製造しておき、チップの一部に欠陥が有りその為不良メモリビットが発生した場合でも、予備メモリビットと切り替えて製品のメモリ容量分を全て良品ビットにするという不良ビット救済技術である。不良メモリビットと予備メモリビットとの切り替え方法の一つにレーザ加工による冗長救済技術がある。これは、レーザビーム光を照射してチップ上の冗長救済切り替え回路のヒューズ部分の熔断・切断をする事でその切り替えを実現する技術である。
【０００３】
従来、レーザ加工されるヒューズ材料の一つに製造工程の簡便さから、ＭＯＳ形トランジスターのゲート電極やビット信号線と同じ材質のポリシリコンやシリサイド及びそれら積層多層化したところのポリサイドを主としたヒューズ材料を使用してきた。
【０００４】
以下に、従来の冗長救済切り替え回路に用いるヒューズ部分について説明する。図２２は、従来の半導体集積回路装置の主要部分断面図である。図２２において、１は半導体基板、２は層間絶縁膜、３は例えばポリサイド層からなるヒューズ部、４は無機絶縁保護膜、５は有機絶縁保護膜、６は開口部、７はパッド電極である。パッド電極７はパッケージ組立用リードと結線の為の電極であり、パッド電極７の上部の有機絶縁保護膜５及び無機絶縁保護膜４を通常の手法のエッチングで除去開口する。同時にヒューズ部３がレーザ光照射で容易に切断できるようにヒューズ部３の上部の有機絶縁保護膜５及び無機絶縁保護膜４を選択エッチングにより除去して開口部６を形成してあり、ヒューズ部３の上の層間絶縁膜８も薄膜化してある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体集積回路が高集積・微細化に対応し多層配線化してきており、そのため従来の構成では新たな技術的な課題を有する事になった。つまり、多層配線を使用している為、ポリサイド層等からなるヒューズ部の上部に多くの配線層がある事になり、その結果ヒューズ部の上部にある層間絶縁膜の厚さが厚くなってきた。その為、ヒューズ上部の多層配線層間の電気的なコンタクトをとる為の層間絶縁膜の開口部形成時に、同時にヒューズ部上部の層間絶縁膜も開口除去する工程を必要に応じて適用し、結果としてヒューズ上部の層間絶縁膜を薄膜化する工程を採用等工夫をしてきた。そうしなければ、ヒューズ部の上部の保護膜や層間絶縁膜の厚さが厚くなってしまい、ヒューズ部の熔断時にレーザ照射でガス化したヒューズ材料がその上部の保護膜及び絶縁膜を破りチップ外部に飛散する為には、大きな爆発力が必要になったからである。つまり、ヒューズ部へのレーザの照射エネルギーを増加することで、より短時間でヒューズ部を熔断・ガス化し、その時の瞬間爆発圧力を増加する事が必要になった。
【０００６】
しかし、その圧力は、爆発時切断ヒューズ部の下部の半導体基板方向及び切断ヒューズ部の周辺方向へも同時に及ぼすことになった。併せて、ヒューズ部切断に対し過剰な熱エネルギーは、ヒューズ部下部の半導体基板部に対して過度の加熱を伴うことになった。そのため過大なレーザエネルギー照射は、ヒューズ部下部の半導体基板部への亀裂・熔断等のダメージを与える事になった。このダメージは半導体集積回路の初期の電気的特性変動に対しては小さくてもその信頼性に影響を与える可能性も有る。また、半導体基板部が同時に大爆発が発生すると切断不要の隣接ヒューズ部をも、その爆発が巻き込んで切断してしまう事にもなり、希望する冗長救済回路動作が不可能となり、メモリビット救済が不可能になって製造歩留まり低下を招く事になった。
【０００７】
そこで、その対策として、ヒューズ部上部の絶縁膜や層間膜を選択エッチングにより、除去及び残膜の薄膜化をする事で対応してきた。近年の半導体集積回路を高集積化する為の多層配線は３層を越すものもあり、ヒューズ部上部の層間絶縁膜の厚さも厚くなってきている。その為、エッチング除去する層間絶縁膜の厚さも約１μｍから数μｍ以上になり、長いエッチング除去時間が必要になってきている。この事はエッチング装置のスループット低下を招く事になり製造時間が長くかかると言う技術的課題になっている。また、８インチ以上に大口径化したウェハではエッチング除去時、エッチングレートの面内ばらつきや変動を小さく抑える事は困難な事柄であり、正確なヒューズ部上部の層間絶縁膜の残膜量をウェハ面内に均一に制御する事は困難であると言う技術的課題も有していた。
【０００８】
本発明の目的は、微細・高集積化に対応して多層配線化された半導体集積回路装置において、ヒューズ部の切断による信頼性の低下や製造歩留りの低下を防止できる半導体集積回路装置及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
さらに、本発明の他の目的は、ヒューズ部の上部の開口部の形成時間を短縮して製造時間を短縮できる半導体集積回路装置及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】
【００１０】
請求項１記載の半導体集積回路装置は、ヒューズ部を有する半導体集積回路装置において、半導体基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成された配線層からなるヒューズ部を備え、ヒューズ部の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の半導体集積回路装置は、請求項１に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部の配線層は、絶縁膜上に形成されたバリア金属層をさらに備え、導電用金属層は、バリア金属層上に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の半導体集積回路装置は、請求項２に記載の半導体集積回路装置において、バリア金属層は、単層膜、あるいは、複層膜からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の半導体集積回路装置は、請求項２に記載の半導体集積回路装置において、バリア金属層は、窒化チタン、チタン又は窒化タングステンからなる単層膜、あるいは、これらの複層膜であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の半導体集積回路装置は、請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、バリア金属層の膜厚は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、配線層及び絶縁膜上に形成された無機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の半導体集積回路装置は、請求項６に記載の半導体集積回路装置において、無機絶縁保護膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜及びプラズマシリコン窒化膜のうちのいずれかの単層膜、又は、これらを組み合わせた複層膜であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の半導体集積回路装置は、請求項６又は７に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部上の無機絶縁保護膜は、エッチングによって薄膜化または残存していないことを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の半導体集積回路装置は、請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部上の無機絶縁保護膜の膜厚は、０．１μｍ〜０．８μｍであることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の半導体集積回路装置は、請求項６〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、無機絶縁保護膜の上に形成された有機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の半導体集積回路は、請求項１０に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部上において、有機絶縁保護膜に開口部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の半導体集積回路装置は、請求項１０又は１１に記載の半導体集積回路装置において、有機絶縁保護膜は、ポリイミドであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部は、絶縁膜上に形成された多層の配線層のうちの最上層の配線層で形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１４記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１３のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部の幅の上限値は、１．０μｍで、下限値は微細加工限界であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１４のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部の配線層は、絶縁膜に設けられたホール及び配線用の溝に導電用金属層が形成されたデュアルダマシン配線構造を有していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１６記載の半導体集積回路装置は、請求項１５に記載の半導体集積回路装置において、導電用金属層は、ホール及び配線用の溝の内面に形成されたバリア金属層上に形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１７記載の半導体集積回路装置は、請求項１５又は１６に記載の半導体集積回路装置において、ホールは、配線用の溝の両側の底面に連通して設けられていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１８記載の半導体集積回路装置は、請求項１５〜１７のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、絶縁膜の下層に形成された下層の絶縁膜と、下層の絶縁膜に設けられた配線用の溝に埋め込まれた下層の配線層をさらに備え、ホールは、下層の配線層に到達していることを特徴とする。
【００２８】
請求項１９記載の半導体集積回路装置は、請求項１〜１８のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、ヒューズ部は、導電層からなるガードバンドで囲まれていることを特徴とする。
【００２９】
請求項２０記載の半導体集積回路装置は、請求項１９に記載の半導体集積回路装置において、ガードバンドの導電層として、最上層から最下層までの配線層や配線間のコンタクト用プラグ金属層を用いることを特徴とする。
【００３０】
請求項２１記載の半導体集積回路装置の製造方法は、ヒューズ部を有する半導体集積回路装置の製造方法において、半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、絶縁膜上に配線層からなるヒューズ部を形成する工程（ｂ）と備え、ヒューズ部の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層とを有することを特徴とする。
【００３１】
請求項２２記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、工程（ｂ）は、絶縁膜上にバリア金属層を形成する工程（ｂ１）と、バリア金属層上に導電用金属層を形成する工程（ｂ２）とを有していることを特徴とする。
【００３２】
請求項２３記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、工程（ｂ）は、絶縁膜にホール及び配線用の溝を形成する工程（ｂ１）と、絶縁膜におけるホール及び配線用の溝の内面にバリア金属膜を形成する工程（ｂ２）と、工程（ｂ２）の後に、ホール及び配線用の溝に導電用金属層を埋め込む工程（ｂ３）と、工程（ｂ３）の後に、化学機械研磨技術及びエッチバック技術の少なくともどちらかの一方の手法を用いて、導電用金属層を平坦化することによりヒューズ部を形成する工程（ｂ４）とを有していることを特徴とする。
【００３３】
請求項２４記載の半導体集積回路装置の製造方法は、請求項２１〜２３のうちいずれか１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、工程（ｂ）の後に、配線層及び絶縁膜上に無機絶縁保護膜を形成する工程（ｃ）と、ヒューズ部上の無機絶縁保護膜をエッチングして少なくとも薄膜化する工程（ｄ）を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように本発明によれば、絶縁膜上に形成された配線層からなるヒューズ部を備え、ヒューズ部の配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層を有するので、最上層の配線層でヒューズ部を形成することができる。これにより、従来のようにヒューズ部の上部の開口部を形成するために層間絶縁膜をエッチングする必要もなく、開口部の形成時間を短縮し、全体の製造時間を短縮することができる。また、ヒューズ部の上部には無機絶縁保護膜のみが形成されているため、ヒューズ部の切断はレーザ光の照射エネルギーを大きくすることなく容易に行うことができ、ヒューズ部の切断により信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くこともなく、高信頼性及び高生産性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
〔第１の実施の形態〕
図１は本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図であり、図１において、１１は半導体基板、１２は層間絶縁膜、１３はヒューズ部、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６，１９は有機絶縁保護膜１５の開口部、１７は外部引出し電極であるパッド電極、１８は無機絶縁保護膜１４の開口部である。
【００３７】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、層間絶縁膜１２の上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極１７とを形成し、ヒューズ部１３の上部には有機絶縁保護膜１５の開口部１６を設け、パッド電極１７の上部は無機絶縁保護膜１４の開口部１８及び有機絶縁保護膜１５の開口部１９により開口されている。さらに、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜１４を薄膜化するために、有機絶縁保護膜の開口部１６，１９に露出された無機絶縁保護膜１４がエッチングされ薄膜化されている。また、パッド電極１７上部に設けられた有機絶縁保護膜１５の開口部１９は、無機絶縁保護膜１４の開口部１８よりも広い範囲に形成され、パッド電極１７及びその近傍の領域に形成されている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、外部引出し電極であるパッド電極１７をパッケージ組立限界まで小さくして、多数のパッド電極１７を高密度に搭載し、チップサイズを抑えるために、開口部１９が開口部１８より広い場合を示したが、これに限定されるものではなく、開口部１９と開口部１８が同じ広さの場合や、開口部１９が開口部１８よりも狭い場合であってもよいことは言うまでもない。そして、無機絶縁保護膜１４を薄膜化した場合を示したが、これに限定するものでは無く、無機絶縁保護膜１４が当初からヒューズ切断に対して薄い場合などは、敢えて薄膜化しなくてもよい事は言うまでもない。
【００３９】
また、本実施の形態では、１つの開口部１６の下に、２本のヒューズ部１３が形成された場合を例示したが、これに限定されるものではなく、１つの開口部１６の下に、ヒューズ部１３が１本でもよいし、３本以上あってもよいことは言うまでもない。
【００４０】
図２は本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図で、図３は同製造方法を示す工程フロー図である。以下図２及び図３を参照しながら説明する。
【００４１】
半導体基板１１に形成した素子を多層の配線層（図示せず）で配線してある。多層配線の層間絶縁膜１２上に、ヒューズ部１３及びパッド電極１７を最上層の金属配線層で形成し、その上にプラズマシリコン窒化膜〔プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法により形成したシリコン窒化膜〕等の無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する（図２(a）、図３のステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００４２】
その後、フォトレジスト（図示せず）を塗布し、パッド電極１７の上部のレジストに開口部を形成し、通常のドライエッチング処理により、パッド電極１７の上部の無機絶縁保護膜１４を選択エッチングにより除去し、開口部１８を形成する。その後、上記フォトレジスト（図示せず）を除去する（図２(b）、図３のステップＳ１３〜Ｓ１６）。
【００４３】
次に、全面に感光性の有機絶縁保護膜１５を約１０μｍの厚さ塗布し、リソ工程でパターンニングして、ヒューズ部１３の上部に開口部１６及びパッド電極１７の上部に開口部１９を形成する（図２(c）、図３のステップＳ１７，Ｓ１８）。通常、有機絶縁保護膜１５は感光性ポリイミド膜等を使用するがそれに限定するものではなく、また、約１０μｍの厚さの場合を説明したがこれに限定するものではないことは言うまでもない。
【００４４】
その後、必要に応じて開口部１６及び開口部１９に露出している無機絶縁保護膜１４をエッチングして、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚が０．１〜０．８μｍになるまで薄くする（図１の構成、図３のステップＳ１９）。エッチング量についてはこれに限定するものでなく、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚が薄い程ヒューズは確実切断できる傾向がある。しかし、この無機絶縁保護膜１４の膜厚が薄いと後で行うパッケージ組立時の樹脂封止のフィラーの影響も受け易く、耐湿性性能の面からはこの無機絶縁保護膜１４の膜厚は厚い方が良い。なお、隣接するヒューズ部１３の間隔が広い場合等は、無機絶縁保護膜１４をエッチングによって薄くしなくてもよい。これは、後に実施するレーザ光照射によるヒューズ部１３の切断時、ヒューズ部１３の上の無機絶縁保護膜１４の膜厚が厚い程、その切断開口径が大きくなり、ヒューズ部１３の間隔が狭い場合等には隣接するヒューズ部１３に影響を及ぼすが、ヒューズ部１３の間隔が広い場合等には隣接するヒューズ部１３に影響を及ぼさないからである。
【００４５】
以上のように本実施の形態によれば、層間絶縁膜１２上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３を形成し、ヒューズ部１３の上部の開口部１６として有機絶縁保護膜１５に開口部を形成すればよいため、例えば図３に示す従来のようにヒューズ部３の上部の開口部６を形成するために層間絶縁膜２をエッチングする必要もなく、ヒューズ部１３の上部の開口部１６の形成時間を短縮し、全体の製造時間を短縮することができる。さらに、ヒューズ部１３の上部の開口部１６はパッド電極１７の上部に開口部１９と同時に形成でき、ヒューズ部１３の上部の開口部１６を形成するための時間は特に必要ない。また、ヒューズ部１３の上部には無機絶縁保護膜１４のみが形成されているため、ヒューズ部１３の切断はレーザ照射エネルギーを大きくすることなく容易に行うことができ、ヒューズ部１３の切断により信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くこともなく、高信頼性及び高生産性を実現できる。また、ヒューズ部１３が無機絶縁保護膜１４で覆われているため耐湿性を向上することができる。
【００４６】
さらに、図２(c)の工程後に、無機絶縁保護膜１４をエッチングして薄膜化して図１の構成とすることにより、レーザ光照射によるヒューズ部１３の切断がより容易になる。
【００４７】
また、本実施の形態では、層間絶縁膜１２上の最上層の配線層でヒューズ部１３を形成しているため、従来、８インチ以上に大口径化したウェハで、正確なヒューズ部上部の層間絶縁膜の残膜量をウェハ面内で均一に制御する事は困難であると言う問題も生じない。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、８インチ以上に大口径化したウェハで、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜１４の膜厚をウェハ面内で均一に制御できる。図２(c)の構成の場合には、無機絶縁保護膜１４の形成膜厚（約１μｍ）の約±１０％以内（約±０．１μｍ以内）のウェハ面内で均一性が確保できる。また、無機絶縁保護膜１４を約０．１〜０．８μｍ程度にまで薄膜化した図１の構成の場合には、薄膜化するためのエッチング量は約０．９〜０．２μｍに相当し、約±１０％以内（約±０．０９〜０．０２μｍ以内）のエッチングばらつきに制御可能で、形成膜厚ばらつき（約±１０％）とエッチングばらつき（約±１０％）の２乗和の平方根の約±０．１５μｍ以内のウェハ面内均一性に制御できる。
【００４９】
なお、上記実施の形態では、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する場合を説明したが、層間絶縁膜１２の平坦性が良い場合は、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４を約１μｍよりも薄くしてよいことは言うまでもない。また、多層配線の形成に於いて層間絶縁膜をＣＭＰ技術で平坦化し、溝を形成した後に埋め込む配線方式（ダマシン：Damascene）の場合、最上層の配線は比較的平坦でカバレージが良く、無機絶縁保護膜１４を１μｍより薄膜化しても最上層の配線は比較的平坦で無機絶縁保護膜１４のカバレージが良くなり、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４をエッチングにより更に薄膜化する必要の無いことは言うまでもない。
【００５０】
逆に、層間絶縁膜１２の平坦性が悪い場合や製品の信頼性試験において耐湿性性能が悪くなった場合は、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ以上とし１回あるいは複数回に分割して形成する。また、無機絶縁保護膜１４を窒化シリコン膜やシリコン酸化膜の単層及び複層の組み合わせで構成してもよいことは言うまでもない。
【００５１】
また、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚を薄くして約０．１〜０．８μｍにしたが、これに限定するものではない。例えばヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜１４を残存させない場合（膜厚０）もあり、無機絶縁保護膜１４が残存しなくても、製品の耐湿性や特性に問題が発生しない場合もあることは言うまでもない。
【００５２】
しかしながら、ヒューズ部１３上に無機絶縁保護膜１４が全く存在しない場合、耐湿性の保護膜が無くなる為、一般的には信頼性としては悪化する傾向にある。また、ヒューズ部１３上に無機絶縁保護膜１４を完全に除去する目的でエッチング量を多く設定した場合、同時にヒューズ部１３の上部のエッチングが平行して進行する為、ヒューズ部１３の膜厚が薄くなり、設計値から離れたものになり、ひいては高抵抗化してしまい、断線に至る。また、ヒューズ部１３上に無機絶縁保護膜１４が存在しない場合、ヒューズ部１３のレーザによる切断は不安定なものになる。これは、通常、ヒューズ部１３を構成する配線層は、下層の配線層とコンタクトホールを介して接続され、そのコンタクトホールの壁面に高融点の薄いバリア金属層を形成し、その上にアルミニウム金属及びアルミニウム−銅の合金等からなる主導電用金属層を形成しているため、ヒューズ部１３の下層には高融点の薄いバリア金属層が敷かれており、レーザ加熱切断の際、ヒューズ部１３を主に構成しているアルミニウム及び、アルミニウム−銅系の主導電用金属層のみが先行して加熱され、レーザ照射後直ぐに溶断しガス化して飛散するが、融点の高いバリア金属層が下に取り残され、結果としてバリア金属層が部分的に未切断となり、ヒューズ切断不良になる場合が発生するからである。少しでもヒューズ部１３の上部及び側部に無機絶縁保護膜１４が残っている場合、ヒューズ部１３の下部に敷かれた薄いバリア金属層も加熱されたアルミニウムから熱伝導を受ける事で溶融するまで時間を稼ぐ事が可能になる。結果として、ヒューズ部１３が溶融しガス化して無機絶縁保護膜を破ってヒューズ部１３が飛散する際、バリア金属層も同時に飛散するので、ヒューズ切断を確実なものにする事が可能になる。
【００５３】
また、最上層の配線層でヒューズ部１３を構成した場合、無機絶縁保護膜１４を形成後は、ヒューズ部１３を覆う様にヒューズ部１３のコーナー部は半円上に丸く無機絶縁保護膜１４でカバーされる。この無機絶縁保護膜１４をドライエッチング処理により薄膜化すると、ヒューズ部１３の側壁に残存する無機絶縁保護膜１４の厚さの方がヒューズ部１３の上部に残存した無機絶縁保護膜１４の厚さよりも厚くなり（図１９の無機絶縁保護膜３９参照）、ヒューズ切断のレーザ照射から飛散する迄の時間が十分稼ぐことができ、且つ、上方への飛散に容易なヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜１４の膜厚に薄膜化することができる。これに対し、ヒューズ部１３上に薄い膜厚で無機絶縁保護膜を成膜形成した場合には、ヒューズ部１３の上部と側部の無機絶縁保護膜の厚さをほぼ同一に薄くすることが可能であるが、この場合の切断確率は高いが十分安定なものでは無かった。側部の膜厚が薄いためヒューズ飛散が早く開始するため、バリア金属層の加熱溶融が不十分となり、バリア金属層の一部の残りが発生することがあるからである。
【００５４】
〔第２の実施の形態〕
図４は本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図であり、図４において、１１は半導体基板、１２は層間絶縁膜、１３はヒューズ部、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６，１９は有機絶縁保護膜１５の開口部、１７は外部引出し電極であるパッド電極、１８は無機絶縁保護膜１４の開口部、２０はヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜である。
【００５５】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、層間絶縁膜１２の上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極１７とを形成し、ヒューズ部１３の上部には有機絶縁保護膜１５の開口部１６を設け、パッド電極１７の上部は無機絶縁保護膜１４の開口部１８及び有機絶縁保護膜１５の開口部１９により開口されている。さらに、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を薄膜化するために、有機絶縁保護膜の開口部１６に露出された無機絶縁保護膜１４がエッチングされ薄膜化されている。また、パッド電極１７上部に設けられた有機絶縁保護膜１５の開口部１９は、無機絶縁保護膜１４の開口部１８よりも広い範囲に形成され、パッド電極１７及びその近傍の領域に形成されている。
【００５６】
なお、本実施の形態では、外部引出し電極であるパッド電極１７をパッケージ組立限界まで小さくして、多数のパッド電極１７を高密度に搭載し、チップサイズを抑えるために、開口部１９が開口部１８より広い場合を示したが、これに限定されるものではなく、開口部１９と開口部１８が同じ広さの場合や、開口部１９が開口部１８よりも狭い場合であってもよいことは言うまでもない。そして、無機絶縁保護膜１４を薄膜化し、ヒューズ部１３上部の無機絶縁保護膜２０とした場合を示したが、これに限定するものでは無く、パッド電極１７の開口部１８を形成しやすくする為に開口部１９の無機絶縁保護膜１４をも薄膜化してもよい事は言うまでもない。
【００５７】
また、本実施の形態では、１つの開口部１６の下に、２本のヒューズ部１３が形成された場合を例示したが、これに限定されるものではなく、１つの開口部１６の下に、ヒューズ部１３が１本でもよいし、３本以上あってもよいことは言うまでもない。
【００５８】
図５，図６は本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図で、図７は同製造方法を示す工程フロー図である。以下図５〜図７を参照しながら説明する。
【００５９】
半導体基板１１に形成した素子を多層の配線層（図示せず）で配線してある。多層配線の層間絶縁膜１２上に、ヒューズ部１３及びパッド電極１７を最上層の金属配線層で形成し、その上にプラズマシリコン窒化膜〔プラズマＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）法により形成したシリコン窒化膜〕等の無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する（図５(a）、図７のステップＳ２１，Ｓ２２）。
【００６０】
その後、フォトレジスト２１を塗布し、ヒューズ部１３の上部のレジストに開口部Ａを形成する（図５(b）、図７のステップＳ２３，Ｓ２４）。続いて、通常のドライエッチング処理により、ヒューズ部１３の上部の開口部Ａの無機絶縁保護膜１４を薄膜化する。開口部Ａの下部の無機絶縁保護膜１４の膜厚の薄膜化は、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚が０．１〜０．８μｍ程度になるまで薄くする。その後、フォトレジスト２１を除去する（図５(c）、図７のステップＳ２５，Ｓ２６）。
【００６１】
次に、フォトレジスト２２を塗布し、パッド電極１７の上部のレジストに開口部Ｂを形成する（図６(a)、図７のステップＳ２７，Ｓ２８）。続いて、通常のドライエッチング処理により、パッド電極１７の上部の開口部Ｂの無機絶縁保護膜１４を選択エッチングにより除去し、開口部１８を形成する。この時、既に膜厚が薄膜化されたヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０はエッチングにより除去しない。その後、フォトレジスト２２を除去する（図６(b)、図７のステップＳ２９，Ｓ３０）。
【００６２】
次に、全面に感光性の有機絶縁保護膜１５を約１０μｍの厚さ塗布し、リソ工程でパターンニングして、ヒューズ部１３の上部に開口部１６及びパッド電極１７の上部に開口部１９を形成する（図４、図７のステップＳ３１，Ｓ３２）。通常、有機絶縁保護膜１５は感光性ポリイミド膜等を使用するがそれに限定するものではなく、また、約１０μｍの厚さの場合を説明したがこれに限定するものではないことは言うまでもない。
【００６３】
その後、ヒューズ部１３の上の無機絶縁保護膜２０の膜厚を通常の測定器にて測定した結果、必要があれば開口部１６及び開口部１９に露出している無機絶縁保護膜２０及び２３をエッチングして、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚を調整してもよい。無機絶縁保護膜２０の膜厚を調整する必要が無ければ敢えてエッチングする必要はないことは言うまでもない。
【００６４】
以上のように本実施の形態によれば、有機絶縁保護膜１５をパターニングして開口部１６及び１９を形成した後、敢えてエッチングしなければ、開口部１９の無機絶縁保護膜２３の膜厚は有機絶縁保護膜１５の下の無機絶縁保護膜１４の膜厚と同一であり、開口部１９の無機絶縁保護膜２３はパッド電極１７の周辺部や内部配線とパッド電極１７迄の配線（図示せず）の上部の無機絶縁保護膜にあたりその膜厚を減らさない為、半導体チップの耐湿性には有利に働く。また、層間絶縁膜１２上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３を形成し、ヒューズ部１３の上部の開口部１６として有機絶縁保護膜１５に開口部を形成すればよいため、例えば図２２に示す従来のようにヒューズ部３の上部の開口部６を形成するために層間絶縁膜２をエッチングする必要もなく、ヒューズ部１３の上部の開口部１６の形成時間を短縮し、全体の製造時間を短縮することができる。
【００６５】
さらに、図５(c)の工程（図７のステップＳ２５）において、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚調整の為のエッチング時間は、パッド電極１７の開口面積率に依存すること無く単独に設定することが可能になる。また、パッド電極１７の金属（アルミ等）がエッチングガスにさらされる事が無くパッド電極１７自身の膜厚減少が発生せず、エッチング時に金属系のデポ物（付着物）の発生する事が無いため、安定した膜厚調整のエッチングが可能となる。
【００６６】
また、先に無機絶縁保護膜２０の膜厚の調整エッチングをする為、後で行う有機絶縁保護膜１５（通常用いられる感光性ポリイミド）をリソ工程でパターンニングして、熱硬化し、開口部１６及び１９を形成の際、極僅かではあるが薄く有機絶縁保護膜（ポリイミド膜）が残る事があっても、無機絶縁保護膜２０の膜厚には影響を及ぼさない。その結果、ヒューズ部１３の上部には膜厚が薄膜化された無機絶縁保護膜２０が形成されているため、ヒューズ部１３の切断はレーザ照射エネルギーを大きくすることなく容易に行うことができ、ヒューズ部１３の切断により信頼性の低下や製造歩留りの低下を招くこともなく、高信頼性及び高生産性を実現できる。また、ヒューズ部１３が無機絶縁保護膜２０で覆われているため耐湿性を向上することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、層間絶縁膜１２上の最上層の配線層でヒューズ部１３を形成しているため、従来、８インチ以上に大口径化したウェハで、正確なヒューズ部上部の層間絶縁膜の残膜量をウェハ面内で均一に制御する事は困難であると言う問題も生じない。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、８インチ以上に大口径化したウェハで、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０の膜厚をウェハ面内で均一に制御できる。図４の構成の場合には、無機絶縁保護膜１４の形成膜厚（約１μｍ）の約±１０％以内（約±０．１μｍ以内）のウェハ面内で均一性が確保できる。また、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を約０．１〜０．８μｍ程度にまで薄膜化するためのエッチング量は約０．９〜０．２μｍに相当し、約±１０％以内（約±０．０９〜０．０２μｍ以内）のエッチングばらつきに制御可能で、形成膜厚ばらつき（約±１０％）とエッチングばらつき（約±１０％）の２乗和の平方根の約±０．１５μｍ以内のウェハ面内均一性に制御できる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ形成する場合を説明したが、層間絶縁膜１２の平坦性が良い場合は、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４を約１μｍよりも薄くしてよいことは言うまでもない。また、多層配線の形成に於いて層間絶縁膜をＣＭＰ技術で平坦化し、溝を形成した後に埋め込む配線方式（ダマシン：Damascene）の場合、最上層の配線は比較的平坦でカバレージが良く、無機絶縁保護膜１４を１μｍより薄膜化しても最上層の配線は比較的平坦で無機絶縁保護膜１４のカバレージが良くなり、製品の耐湿性や特性に問題が発生しないこともあり、無機絶縁保護膜１４をエッチングにより更に薄膜化する必要の無いことは言うまでもない。
【００７０】
逆に、層間絶縁膜１２の平坦性が悪い場合や製品の信頼性試験において耐湿性性能が悪くなった場合は、無機絶縁保護膜１４を約１μｍ以上とし１回あるいは複数回に分割して形成する。また、無機絶縁保護膜１４を窒化シリコン膜やシリコン酸化膜の単層及び複層の組み合わせで構成してもよいことは言うまでもない。また、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚を薄くして約０．１〜０．８μｍにしたが、これに限定するものではない。例えばヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を残存させない場合（膜厚０）もあり、無機絶縁保護膜２０が残存しなくても、製品の耐湿性や特性に問題が発生しない場合もあることは言うまでもない。
【００７１】
〔第３の実施の形態〕
図８(a)は本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分の配置を示す平面図であり、図８(b)，(c)は図８(a)のそれぞれｘ1−ｘ1'，ｘ2−ｘ2'における断面図である。また、図９は図８(a)のｙ−ｙ'における断面図である。図８，図９において、１２は半導体基板（図示せず）上に形成された層間絶縁膜、１３はヒューズ部、１３Ａはヒューズ部１３を構成する主導電用金属層、１３ａは反射防止層、１３ｂはバリア金属層、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６は有機絶縁保護膜１５の開口部、２０はヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜である。
【００７２】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、層間絶縁膜１２の上に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極（図示せず）とを形成した場合を例示している。層間絶縁膜１２にバイアホール（図示せず）を形成後、下部配線との密着性向上及び、プラグ電極金属等の突き抜けを防止するためのバリア金属層１３ｂを形成してある。バリア金属層１３ｂとして、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層が約１００ｎｍの膜厚で形成してある。バリア金属層１３ｂを形成後、バイアホールにタングステン等金属のプラグ電極（図示せず）を形成し、図８(a)の開口部Ｃ（図１１（ａ）参照）の領域のバリア金属層１３ｂを選択エッチングで除去してある。その上部には、最上層の配線層でヒューズ部１３が形成してある。ヒューズ部１３の主導電用金属層１３Ａは主にアルミニウム金属及びアルミニウム−銅の合金からなり、その上部にはリソグラフィー工程で微細加工を容易にする目的で、微細加工する目的のステッパーでよく用いられる露光光源であるフッ化カリウム（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）レーザやｉ線（３６５ｎｍ）等の露光時の光の反射を防止する為の反射防止層１３ａとして、通常よく用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を約１０〜５０ｎｍの膜厚で形成してある。
【００７３】
図８(b)に示すように、ヒューズ部１３の下部にはバリア金属層１３ｂが、上部には反射防止層１３ａが形成してあるが、主導電用金属層１３Ａを形成する前に予め図８(a)の開口部Ｃの領域のバリア金属層１３ｂを選択エッチングしてあり、図８(c)に示すように、ヒューズ部１３の下部にはバリア金属層１３ｂは形成していない。なお、開口部Ｃの領域においてバリア金属層１３ｂの膜厚を薄くした場合でもヒューズの切断性は向上するが、エッチングで除去してしまった方がヒューズの切断性がより向上する。
【００７４】
ヒューズ部１３の上部には有機絶縁保護膜１５の開口部１６を設け、パッド電極（図示せず）の上部は無機絶縁保護膜１４の開口部（図示せず）及び有機絶縁保護膜１５の開口部（図示せず）により開口されている。さらに、ヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜２０を薄膜化してヒューズ切断を確実にする場合、有機絶縁保護膜の開口部１６に露出された無機絶縁保護膜１４を必要に応じて選択エッチングすることで薄膜化している。
【００７５】
図９に示すように、バリア金属層１３ｂの無い部分にレーザ光（ｈν）パルスを集光照射してヒューズ部１３を加熱・爆発して溶断する。この時、反射防止層１３ａも同時に溶断する。また、無機絶縁保護膜２０もヒューズ部１３が爆発飛散時に同時に開口飛散する。高融点のバリア金属層１３ｂが無いためヒューズ切断はより確実なものとなる。また、パッド電極（図示せず）の上部に設けられた有機絶縁保護膜１５の開口部（図示せず）は、無機絶縁保護膜１４の開口部（図示せず）よりも広い範囲に形成され、パッド電極（図示せず）及びその近傍の領域に形成されている。パッド電極及びその近傍は図１や図４の場合と同様に構成できる。
【００７６】
なお、ヒューズ部１３を最上層の配線層で形成した場合を例示したが、これに限定されるものではなく、最上層より１層下や２層下の配線層を使用してもよいことは言うまでもない。これは、ヒューズ部１３の下にバリア金属層１３ｂが存在している場合には、ヒューズ部１３に最上層の配線層を使用しているときより、ヒューズ部１３に最上層より１層下や２層下の配線層を使用しているときの方が層間絶縁膜層が平坦である為、ヒューズ切断時のバリア金属層の残り確率が大きくなり、切断不良となる確率が増加するが、本実施の形態ではバリア金属層１３ｂが存在しないため、より確実に切断が可能となるからである。
【００７７】
本実施の形態では、１つの開口部１６の下に、２本のヒューズ部１３が形成された場合を例示したが、これに限定されるものではなく、１つの開口部１６の下に、ヒューズ部１３が１本でもよいし、３本以上あってもよいことは言うまでもない。
【００７８】
図１０〜図１２は本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図で、図１３は同製造方法を示す工程フロー図である。以下図１０〜図１３を参照しながら説明する。
【００７９】
図１０(a)において、半導体基板１１に形成した素子を層間絶縁膜２４に形成した多層の配線層（２５等）及びプラグ金属（図示せず）で配線してある。層間絶縁膜２４の表面に配線用の溝を形成し、その溝に埋め込んだ配線層２５を形成し、その後、全面に次の層間絶縁膜２６を形成する（図１３のステップＳ４１）。なお、ここでは、配線層２５を溝に埋め込んだ場合を例示したが、これに限定するものではなく、平坦化した層間絶縁膜２４の表面に配線層２５を形成し、その後、全面に次の層間絶縁膜２６を形成し、その表面を平坦化しても良いことは言うまでもない。
【００８０】
次に、コンタクト用のバイアホール２７を、接続する配線層２５の上部の層間絶縁膜２６に形成する（図１０(b)、図１３のステップＳ４２）。次に、下部の配線層２５との密着性向上及び、プラグ電極金属等の突き抜けを防止するためのバリア金属層２８を半導体基板全面に通常の手法であるＣＶＤ法等で成膜形成する。バリア金属層２８として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層が約１００ｎｍの膜厚で形成する。次に、バイアホール２７にタングステン等金属のプラグ電極２９を通常の選択成長法で成膜形成する（図１０(c）、図１３のステップＳ４３，Ｓ４４）。
【００８１】
次に、全面にフォトレジスト３０を塗布し、ヒューズ部にあたる領域のレジストに開口部Ｃを通常のマスク露光・現像により形成する。その後、フォトレジスト３０の開口部Ｃ内のバリア金属層２８及び少量残存している可能性のあるプラグ電極２９の金属層を選択エッチングで除去する（図１１(a)、図１３のステップＳ４５〜Ｓ４７）。なお、バリア金属層２８の膜厚を薄くした場合でも、ヒューズの切断性は向上するが、エッチングで除去してしまった方がヒューズの切断性がより向上する。
【００８２】
次に、図１１(b)に示すように、フォトレジスト３０を除去し（図１３のステップＳ４８）、その後、ここでは最上層の主導電用金属層１３Ａを形成し、その上に反射防止層１３ａを形成した後、通常のリソグラフィー・エッチング手法により、ヒューズ部１３を外部引出し電極であるパッド電極（図示せず）と同時に形成する（図１３のステップＳ４９）。このとき、バリア金属層２８も反射防止層１３ａ及び主導電用金属層１３Ａと同じ形状にエッチングされ、バリア金属層１３ｂとなる。ヒューズ部１３の主導電用金属層１３Ａは主にアルミニウム金属及びアルミニウム−銅の合金からなり、その上部にはリソグラフィー工程で微細加工を容易にする目的で、微細加工する目的のステッパーでよく用いられる露光光源であるフッ化カリウム（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）レーザやｉ線（３６５ｎｍ）等の露光時の光の反射を防止する為の反射防止層１３ａとして、通常よく用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜等を約１０〜５０ｎｍの膜厚で成膜形成する。
【００８３】
次に、無機絶縁保護膜１４としてプラズマシリコン窒化膜（Ｐ−ＳｉＮ）を約１μｍの膜厚で成膜形成する（図１３のステップＳ５０）。尚、無機絶縁保護膜１４としてプラズマシリコン窒化膜に限定するものではなく、通常よく使用されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2膜）やシリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ膜）やプラズマシリコン窒化膜の単層膜及びこれらを組み合わせた複層膜であっても良いことは言うまでもない。
【００８４】
次に、無機絶縁保護膜１４上にフォトレジスト（図示せず）塗布し、ヒューズ部１３の上部のフォトレジストを開口し、その開口にあたる開口部Ａ内の無機絶縁保護膜２０を通常のエッチングにより約０．１〜０．８μｍ程度に薄膜化する（図１１(c)）。無機絶縁保護膜２０を薄膜化することで、無機絶縁保護膜２０の膜厚が厚い場合よりも小さいレーザエネルギーで安定して確実にヒューズ部１３を溶断切断することが可能で、ヒューズ部１３の下部の層間絶縁膜２６等のダメージを少なくすることができる。しかしながら、ヒューズ部１３の上部に無機絶縁保護膜が全く存在しない場合は、耐湿性の保護膜が無くなる為、信頼性としては悪化する傾向にある。
【００８５】
その後、外部引出し電極であるパッド電極（図示せず）上の無機絶縁保護膜１４を開口（図示せず）した後、有機絶縁保護膜１５として感光性ポリイミド膜を塗布・ベークし約１０μｍの膜厚で成膜する。ヒューズ部１３上の開口部１６と外部引出し電極であるパッド電極（図示せず）上の開口部（図示せず）を露光現像処理で形成し、熱硬化炉で硬化する（図１２）。
【００８６】
尚、ヒューズ部１３上部の無機絶縁保護膜２０の膜厚の薄膜化調整を先のエッチング工程にのみ限定するものではなく、有機絶縁保護膜１５の開口・硬化後に、さらにエッチングにて薄膜化調整しても良いことは言うまでもない。
【００８７】
また、本実施の形態では、ヒューズ部１３を最上層の配線層で形成した場合を例示しているので、この場合、無機絶縁保護膜１４の形成以降の工程について、前述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明した工程を適用することができる。
【００８８】
なお、上記では、ヒューズ部１３を最上層の配線層で形成した場合を例示したが、最上層より１層下の配線層を使用して形成した場合には、図１１(b)の工程で、反射防止層１３ａ，ヒューズ部１３及びバリア金属層１３ｂが所望の形状に形成された後、層間絶縁膜を形成し、その後、配線層（最上層）を形成し、その上に、無機絶縁保護膜１４を形成する。この場合、選択エッチングによりヒューズ部１３上部の無機絶縁保護膜１４を完全に除去し、引続き層間絶縁膜をエッチングしてヒューズ部１３上の層間絶縁膜の膜厚を０．１〜０．８μｍに薄膜化する。この場合ヒューズ部１３上部の構成は図２２の場合と同様なものとなる。また、ヒューズ部１３を最上層より２層下の配線層を使用して形成した場合も同様である。これらの場合には最上層の配線層で形成した場合に比べ、エッチング時間が長くかかり、また、エッチング後のヒューズ部１３上の層間絶縁膜の膜厚のばらつきが大きくなることになる。
【００８９】
〔第４の実施の形態〕
図１４，図１５は本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図である。図１５(b)は本実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図であり、図１５(b)において、１１は半導体基板、２４、４１は層間絶縁膜、１３は主導電用金属層１３Ａからなるヒューズ部、１４は無機絶縁保護膜、１５は有機絶縁保護膜、１６は有機絶縁保護膜１５の開口部、２０はヒューズ部１３上の無機絶縁保護膜、４０はバリア金属層、４２はバイアホール、４３は配線用の溝である。
【００９０】
本実施の形態の半導体集積回路装置は、図１５(b)に示されるように、層間絶縁膜４１の溝４３に形成された最上層の配線層によりヒューズ部１３とパッド電極（図示せず）とを形成した場合を例示している。層間絶縁膜４１にバイアホール４２と溝４３を形成し、いわゆるデュアルダマシン（Dual Damascene）配線構造をとる。下部配線との密着性向上及び突き抜けを防止するためのバリア金属層４０を形成してある。バリア金属層４０として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層が約１００ｎｍの膜厚で形成してある。バリア金属層４０を形成後、ヒューズ部１３の下部のバリア金属を選択エッチングにより除去した後、銅等をバイアホール４２及び溝４３にメッキ等の通常よく用いられる手法で形成してある。主導電用金属層１３Ａ及び層間絶縁膜４１の上には無機絶縁保護膜１４、有機絶縁保護膜１５が形成してあり、ヒューズ部１３の上部では、無機絶縁保護膜２０は開口部Ａの領域が薄膜化してあり、有機絶縁保護膜１５には開口部１６が形成してある。
【００９１】
本実施の形態では、ヒューズ部１３を形成する配線層を前述のデュアルダマシン配線構造とし、主導電用金属層１３Ａ上に反射防止層が無いことが第３の実施の形態との相違点であり、第３の実施の形態同様、ヒューズ部１３の下には高融点のバリア金属層４０が無いためヒューズ切断はより確実なものとなる。なお、銅の配線ヒューズの場合を例示したが、これに限定するものではなく、アルミニウムや他の金属の埋込型配線であっても良い。また、ヒューズ部１３は最上層の配線層に限定するものではないのは、言うまでもない。
【００９２】
図１６は本実施の形態における製造方法を示す工程フロー図である。以下図１４〜図１６を参照しながら主要部の製造方法について説明する。
【００９３】
図１４(a)において、半導体基板１１に形成した素子を層間絶縁膜２４に形成した多層の配線層（２５等）及びプラグ金属（図示せず）で配線してある。層間絶縁膜２４の表面に配線用の溝を形成し、その溝に埋め込んだ配線層２５を形成し、その後、全面に次の層間絶縁膜４１を形成する（図１６のステップＳ６１）。
【００９４】
次に、層間絶縁膜４１にバイアホール４２と配線用の溝４３を形成し、その内面に下部配線との密着性向上及び突き抜けを防止するためのバリア金属層４０を形成する（図１４(b)、図１６のステップＳ６２，Ｓ６３）。ここで、バリア金属層４０として、窒化チタン（ＴｉＮ）やチタン（Ｔｉ）及び窒化タングステン（ＷＮ）等の緻密な金属膜の単層膜及び複層膜の金属層を約１００ｎｍの膜厚で形成する。
【００９５】
次に、全面にフォトレジスト３０を塗布し、ヒューズ部にあたる領域のレジストに開口部Ｃを通常のマスク露光・現像により形成する。そして、このフォトレジスト３０の開口部Ｃ内のバリア金属層４０を選択エッチングで除去する（図１４(c)、図１６のステップＳ６４〜Ｓ６６）。ここで、エッチングでバリア金属層４０の膜厚を薄くした場合でも、ヒューズの切断性は向上するのでかまわないが、できるだけ除去する。
【００９６】
次に、フォトレジスト３０を除去した後、銅等の主導電用金属層１３Ａをバイアホール４２及び溝４３にメッキ等の通常よく用いられる手法で形成する。このとき、主導電用金属層１３Ａをバイアホール４２及び溝４３に埋め込んだ後、化学機械研磨技術及びエッチバック技術の少なくともどちらかの一方の手法を使用して平坦化する。これにより、ヒューズ部１３及びパッド電極（図示せず）が形成される。その上に、プラズマ窒化シリコン膜等の無機絶縁保護膜１４を形成する（図１５(a)、図１６のステップＳ６７〜Ｓ６９）。
【００９７】
この後は、第３の実施の形態と同様であり、ヒューズ部１３の上部の無機絶縁保護膜２０は開口部Ａの領域でエッチングにより約０．１から０．８μｍの膜厚にまで薄膜化し、その後、ポリイミド等の有機絶縁保護膜１５を形成し、ヒューズ部１３の上部に有機絶縁保護膜１５の開口部１６を形成する。なお、パッド電極（図示せず）の上部の無機絶縁保護膜２０及び有機絶縁保護膜１５の開口部についても第３の実施の形態と同様に形成できる。
【００９８】
第３の実施の形態では、バイアホール２７にタングステン等金属のプラグ電極２９を形成し（ステップＳ４４）、その上にヒューズ用の主導電用金属層１３Ａを形成している（ステップＳ４９）のに対し、第４の実施の形態では、ヒューズ用の主導電用金属層１３Ａをバイアホール４２と溝４３の両方に形成している（ステップＳ６８）。
【００９９】
〔第５の実施の形態〕
この第５の実施の形態は、前述の第１〜第４の実施の形態に適用できるものであり、ここではその主要部分についてのみ説明する。図１７(a),(b)は本発明の第５の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分の配置を示す平面図である。図１７(a),(b)において、１００〜１０６はそれぞれ電気的に連続する１つのヒューズ部が形成されたヒューズ配線で、Ｄ，Ｅは無機絶縁保護膜の薄膜化領域でありかつ有機絶縁保護膜の開口部である。L0,L1,L'1,L3,L'3,L''3,L5,L'5,L6,L'6,L''6はレーザ照射部である。
【０１００】
図１７(a)において、従来、ヒューズ配線１００をレーザ照射部L0のみでヒューズ材料を溶融切断し、電気的にヒューズ配線１００の両端部０と０'の間を切断していた。これに対し、本実施の形態では、ヒューズ配線１０１をレーザ照射部L1,L'1の２カ所でヒューズ配線１０１の両端部１と１'の間を電気的に切断したものである。また、ヒューズ配線１０３をレーザ照射部L3,L'3,L''3の３カ所でヒューズ配線１０３の両端部３と３'の間を電気的に切断したものである。ヒューズ配線１０２、１０４は切断していない状態を示したものである。
【０１０１】
この本実施の形態のように、電気的に連続する１つのヒューズ部を複数箇所切断する事で、１カ所の切断抵抗値が直列になるためヒューズの切断抵抗値を上昇させることが可能である。また、１カ所切断不良となっていても他方のヒューズ切断部で切断する事が可能になる為、切断を確実にすることが可能となる。つまり、切断抵抗値は、切断箇所の倍数になり、切断確度（確率）は、１カ所の切断確率の積になる。
【０１０２】
さらに、図１７(b)に示す構成とすることにより、高速でヒューズ切断を行うことができる。この図１７(b)では、２つのヒューズ配線１０５及び１０６を、レーザ照射部L5,L'5及びL6,L'6,L''6によって、ヒューズ配線１０５の電気的な両端部５と５'とを及びヒューズ配線１０６の電気的な両端部６と６'とを回路動作上切断したものである。
【０１０３】
すなわち、複数箇所切断可能なヒューズ部を有した２つのヒューズ配線１０５，１０６を１つの開口部Ｅ内に設け、かつそれらのレーザ照射部L5,L'5,L6,L'6,L''6の全てをＩ−Ｉ'線の直線上に配置してある。このように配置することで、レーザ加工装置のレーザ送りとして通常はウェハ移動によって実現しているが、直線上にレーザ照射する事が可能となり、半導体基板を止める事無く、移動させながら高速でヒューズ切断する事ができる。結果として、スループットを向上させることができ生産性が向上し、またＴＡＴ短縮につながる。
【０１０４】
なお、上記の実施の形態では、各ヒューズ配線１０２〜１０６における切断箇所の数を２箇所あるいは３箇所としたが、これに限られるものではなく複数であればよい。また、図１７(b)では、１つの開口部Ｅ内に２つのヒューズ配線１０５及び１０６を設けた場合を示したが、３つ以上であってもよいことは言うまでもない。しかし、切断箇所を多くするほど切断確度は上がるが、占有面積を多くとる事になり面積増加によりチップ取れ数が低下する。すなわち、切断確度とチップ取れ数とはトレードオフの関係にあり、切断箇所は両者の関係で決められる。
【０１０５】
また、第３及び第４の実施の形態に上記の構成を適用する場合、すくなくとも切断予定箇所（レーザ照射部）の下部にバリア金属層が存在しないように除去しておく。
【０１０６】
なお、図２２で示されるような従来の構成のものに、本実施の形態の構成を適用した場合でも、本実施の形態で説明した特有の効果を得ることができるのはいうまでもない。
【０１０７】
〔第６の実施の形態〕
この第６の実施の形態は、前述の第１〜第５の実施の形態（ただし、ヒューズ部が最上層の配線層で形成されるもの）に適用できるものであり、ここではその主要部分についてのみ説明する。図１８は本発明の第６の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分平面図である。図１８において、３１はヒューズ部、３２，３３，３４は金属配線層、３５はガードバンド、Ｆは無機絶縁保護膜の薄膜化領域、Ｇは有機絶縁保護膜の開口部、ＣＨ１〜ＣＨ３は配線層間のコンタクトホール部である。
【０１０８】
図１８において、ヒューズ部３１は最上層の配線層で形成してあり、コンタクトホール部ＣＨ１で最上層より１層下の配線層３２にプラグ金属により電気的に接続してある。また、ヒューズ部３１の他方はコンタクトホールＣＨ２でプラグ金属を経由して最上層より１層下の配線層３４に電気的に接続した後、配線層３３にコンタクトホールＣＨ３でプラグ金属を経由して接続してある。配線層３３は最上層配線でも良いし、最上層より２層以上下の配線層であってもよい。また、図１８の構成以外に、ヒューズ部３１の両端が配線層３２の様に一度のコンタクトホールを使用した電気的な配線層変更であっても良いし、配線層３３の様に二度以上コンタクトホールを使用した電気的な配線層変更であっても良いことは言うまでもない。また、無機絶縁保護膜の薄膜化領域Ｆと有機絶縁保護膜の開口部Ｇとの大小関係は特に限定するものではない。
【０１０９】
ガードバンド３５は導電層により形成してあり、導電層としては最上層から最下層までの配線層や配線間のコンタクト用プラグ金属層や基板部などを用いている。このガードバンド３５を構成する配線層等はお互いに電気的に接続してある。また、ガードバンド３５はコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の周囲を図１８に示すように囲んである。但し、ヒューズ部３１の電気的な引き出し用の配線層３２、３３はガードバンド３５とは電気的に接続しないように、所定の距離を開けて分離してある。したがって、ガードバンド３５の引き出し配線層３２、３３と交差する部分がそれらと同じ配線層であれば、部分的に繋がっていない部分が極一部ではあるができる。
【０１１０】
本実施の形態によれば、ガードバンド３５の内側でヒューズ配線をコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３で接続しなおす事により、ヒューズ部３１の切断した部分（図示せず）から水分やイオン成分が、切断後残っているヒューズ配線を経由して浸透する経路が延長され、また、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３に埋め込んだプラグ金属はタングステン等腐食しにくい金属である為、腐食反応もコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３内のプラグ金属部で阻止する事ができる。また、コンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３の全周囲をガードバンド３５で囲んであるので、カードバンド３５の内側で水分やイオン成分の浸透を阻止する事ができ、ガードバンド３５の外側（半導体素子部）に水分やイオン成分が来る事は無く、信頼性の向上を図ることができる。ガードバンド３５の電位も半導体基板に接続してあり、ウェル内であれば、自由に電位を決定する事ができる。つまり、正、負、ゼロの電位設定は自由であることは言うまでもない。また、一重のガードバンド３５の場合を例示したが、面積は増加するが２重以上のガードバンド３５を使用して、それぞれ正・負の電圧印加及びゼロ電位に設定をして負イオン・正イオン及び水分のトラップとしても良い。
【０１１１】
なお、本実施の形態では、ヒューズ部３１の配線の両端をプラグ金属部を有するコンタクトホールＣＨ１〜ＣＨ３で下層の配線層に接続するようにしたが、ヒューズ部３１の配線の一方の端部のみをコンタクトホールで下層の配線層に接続するようにしておけば、その一方の端部で腐食反応や水分やイオン成分の浸透を阻止することができる。
【０１１２】
さらに、ヒューズ部３１の配線の端部のコンタクトホールＣＨ１，ＣＨ２が第４の実施の形態（図１５（ｂ）参照）のようにプラグ金属で埋め込まれていない場合でも、プラグ金属による腐食防止効果は得られないが、ガードバンド３５を設けたことによる効果は得られる。
【０１１３】
次に、第１及び第２の実施の形態の構成（図１，図４参照）において、ヒューズ部１３がすくなくとも主導電用金属層とその下に形成されたバリア金属層とで形成されている場合について、各部の好ましい寸法を図１９及び図２０を用いて説明する。
【０１１４】
図１９は本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の各部の寸法を説明するための主要断面図である。図１９において、１２は層間絶縁膜、３６はヒューズ部、３７はバリア金属層、３８は反射防止層、３９は無機絶縁保護膜である。また、図２０は各部の寸法とレーザ照射によるヒューズ部の切断容易性との関係を示す図である。
【０１１５】
図１９において、層間絶縁膜１２の上に最上層の配線層で構成されたヒューズ部３６をプラズマ窒化シリコン膜等の無機絶縁保護膜３９を約１μｍ形成後、ヒューズ部３６を含む領域を開口するレジストをマスクとして通常のドライエッチングにより無機絶縁保護膜３９を薄膜化したものである。ヒューズ部３６の上部の無機絶縁保護膜３９の膜厚をｔp1、ヒューズ部３６の側壁の無機絶縁保護膜３９の膜厚をｔp2とすると、
ｔp1＜ｔp2
という関係式で示される。
【０１１６】
これは、無機絶縁保護膜３９の通常のドライエッチングは異方性エッチングであり、垂直方向のエッチングの進行速度と比較して、水平方向のエッチングの進行速度が遅いことから発生する形状である。これは、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain)構造のトランジスタのゲート電極部のサイドウォールスペーサーを形成する手法の原理と同様である。一方、ウェットエッチングでは、等方性のエッチングであるため、ヒューズ部３６の側壁の無機絶縁保護膜３９の膜厚ｔp2もヒューズ部上部の無機絶縁保護膜３９の膜厚ｔp1とほぼ等しくなる。
【０１１７】
ヒューズ部３６の切断容易性Ｙ(a.u.)はｔp1が薄い方が望ましく、図２０(a)のように他の条件を一定で評価すると約８００ｎｍ以下がよい。また、ヒューズ部３６の上部の幅ＷFT及び下部の幅ＷFB（≧ＷFT）は約１．０μｍより大きくなるとヒューズ部３６を容易に切断しにくくなる（図２０(b)参照）。また、バリア金属層３７の膜厚ｔF3も約１５０ｎｍを越すとバリア金属等が残り、ヒューズの切断性が悪くなる（図２０(c)参照）。
【０１１８】
つまり、ヒューズ部３６の切断容易性Ｙはレーザ光で十分高温に加熱される迄爆発が進行しないように無機絶縁保護膜３９で閉じこめる事に依存し、バリア金属層３７が飛散できるかどうかにかかっている。しかし、あまりにも無機絶縁保護膜３９の膜厚ｔp1が厚い場合は、ヒューズ部が爆発するエネルギーは層間絶縁膜１２の方向にもダメージとして加わり、クラックが入る事になるので、ダメージが入らないエネルギーの上限値（約８００ｎｍ）を設定できる（図２０(a)）。下限値は、ヒューズ部３６がオーバーエッチされる事によるヒューズ部３６自身の膜厚変動が無いようにエッチングバラツキを含めた設定値になる。
【０１１９】
ヒューズ部３６の幅ＷFBは、広い程ヒューズ切断時にバリア金属層３７が残る可能性が高くなるため、細い程良く、例えばアルミニウム層からなる主導電用金属層３６Ａの膜厚ｔF2が５００ｎｍ前後のとき、ヒューズ部３６の幅の上限値は約１．０μｍで、下限値は微細加工限界である。これは、第３，第４の実施の形態において、ヒューズ部１３の下部のバリア金属層１３ｂ，４０（図１２，図１５(b)等参照）を完全に除去せずに薄膜化した場合も同様である。
【０１２０】
バリア金属層３７の膜厚ｔF3は、薄い方が良いが、コンタクト部でのバリア性から下限値は決まり、コンタクト部では０ｎｍにする事ができない。そのため、バリア金属層３７の膜厚ｔF3は約５０〜１５０ｎｍが望ましい。しかし、バリア性があればこれに限定するものでは無いことは言うまでもない。
【０１２１】
尚、ヒューズ部３６の微細加工のために二酸化シリコン膜等（図示せず）を、ヒューズ部３６の上部に薄く成膜，パターニングし、ヒューズ配線層のエッチング用マスクとする場合もあるが、この場合、二酸化シリコン膜等の膜厚を、ヒューズ部３６上の無機絶縁保護膜３９の膜厚として加算して考えることができる。
【０１２２】
また、反射防止層３８の膜厚ｔF1は、露光光源に対する光の反射防止の効果が得られる膜厚で、通常よく用いられる窒化チタン（ＴｉＮ）膜の約１０〜５０ｎｍの膜厚では切断特性に差は生じない。
【０１２３】
また、上記実施の形態の半導体集積回路装置におけるヒューズ部を切断に使用するレーザとして、例えばＹＬＦ（イットリウム−リチウム−フロライド）結晶からのレーザ光で波長は１０４７〜１０５３ｎｍの赤外線で、パルス幅は約２〜１０ｎｓｅｃの短パルスのものが好ましい。また、他にはＹＡＧ（イットリウム−アルミニウム−ガーネット）短結晶の波長１０６４ｎｍの赤外線で、パルス幅が約４０ｎｓｅｃのものもあるが、パルス幅は１０ｎｓｅｃより短い方が金属配線のヒューズ部の切断に有利になる傾向がある。これは、あまり、パルス幅が長いと、ヒューズ部の下地へのダメージが入り易くなるからである。
【０１２４】
また、図１９のように、ヒューズ部３６が、例えば反射防止層３８，主導電用金属層３６Ａ及びバリア金属層３７で構成され、主導電用金属層３６Ａがアルミニウム系金属からなり、反射防止層３８及びバリア金属層３７が窒化チタン膜やチタン膜等で構成している場合、ヒューズ部３６を切断する際に、２以上の波長成分を有するレーザ光源を用いて切断することにより加工歩留りを高めることが可能になる。この例では、レーザ光の発振波長が１３４０ｎｍと１０５０ｎｍの２種類あるいわゆるＳＤＷＬ（Simultaneous dual wavelength lasers)を使用したレーザ加工装置を用いることにより加工歩留りを高めることが可能になる。
【０１２５】
これは、アルミニウムを主とする金属で構成された主導電用金属層３６Ａの切断には１３４０ｎｍの波長のレーザ光を用いると、熱吸収が高く下地の半導体基板のシリコンに対してエネルギーマージンを多くとる事が可能である。また、窒化チタン膜やチタン膜等で構成された反射防止層３８及びバリア金属層３７は、１０５０ｎｍの赤外線で加熱切断加工できる。つまり、吸収特性の異なる複層膜のレーザ加工が可能となる。レーザエネルギーマージンを大きくすることができる為、ヒューズの切断にこの装置を使用することにより加工歩留まりをより高める事が可能になる。
【０１２６】
つぎに、本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の評価方法を説明する。ここでは、前述のヒューズ部の切断容易性Ｙ（図２０参照）の評価方法について説明する。図２１(a),(b)はこの評価方法を説明するための概念図，特性図である。
【０１２７】
図２１(a)に示すように、半導体基板上に形成されたヒューズ部５１をｎ本、ｍ本、ｈ本（ｎ，ｍ，ｈはそれぞれ２以上の異なる数）並列接続したヒューズ群を有するサンプルを作製する。これらのサンプルのヒューズ部５１は、評価しようとする半導体集積回路装置と同じ構成のヒューズ部とし、各サンプルのヒューズ部５１はそれを形成する配線層５２で接続されている。次に、各サンプルのヒューズ群の端子間（ａ−ｂ，ａ−ｄ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ間等）の抵抗値を初期特性として測定する。次に、各サンプルについて全ヒューズ部を切断するためにレーザ照射し、その後、再度、ヒューズ群の端子間（ａ−ｂ，ａ−ｄ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ間等）の抵抗値を切断後特性として測定する。各サンプルについて初期特性と切断後特性の結果から切断容易性（切断歩留まり）Ｙを算出し、プロットする（図２１(b)）。図２１(b)は横軸に切断本数を（ｌｏｇスケール）、縦軸に切断容易性（切断歩留まり）Ｙを（ｌｉｎｅａｒスケール）プロットしたものである。
【０１２８】
なお、上記の初期特性及び切断後特性として、ａ−ｂ，ａ−ｄ，ａ−ｃ，ｂ−ｄ間等の抵抗値を測定するものとしたが、これらは一例であり、端子ａからみた他の端子ｂ，ｃ，ｄの導電確認を初期特性で測定し、切断後に、ａ−ｂ間，ａ−ｄ間の抵抗値およびｂ−ｃ間の抵抗値で切断を確認し、電極の導電確認にａ−ｃ間とｂ−ｄ間の測定が必要である。
【０１２９】
また、初期特性（切断前特性）と切断後特性の結果から切断容易性（切断歩留まり）Ｙを算出する方法は、具体的には、切断前の抵抗値と切断後の抵抗値とを比較し、切断前後の抵抗値に一定値以上の変化があるものを切断できていると判定するか、切断後の抵抗値がある抵抗値以上のものを切断できていると判定し、切断できている数を全切断処理数で割って切断容易性（切断歩留まり）Ｙを算出する。すなわち、切断容易性（切断歩留まり）Ｙは切断できた割合を意味する。
【０１３０】
各サンプルにおいて、ほとんどのヒューズ部は切断できるため、一本一本のヒューズの切断確率を算出することは不可能であるが、図２１(b)の様に、並列本数ｎ本、ｍ本及びｈ本の切断容易性Ｙは直線上に乗り、実際の半導体集積回路装置に適用（実使用）する本数における切断容易性Ｙを正確に推定評価することが可能になる。
【０１３１】
なお、ここでは、サンプルとして、ヒューズ部の並列接続本数がｎ本，ｍ本，ｈ本の場合の３個のサンプルを用いたが、２個以上のサンプルを用いれば可能である。サンプル数が多いほど、実使用のヒューズ本数における切断容易性Ｙを推定する精度が高まることになる。
【０１３２】
なお、従来では、一本一本のヒューズ部の両端の抵抗値を切断後に測定していたが、ウェハ上に配置できる電極の数には限界があった。また、ウェハで測定するにはプローブと電極との導電が確実でなければならず、プローブが電極とずれた場合でも抵抗値が大きくなり、切断できていなくても、切断できたものと誤って判定する可能性があった。そして、ほぼ１００％に近い切断歩留りにおける切断本数が増加した場合の切断歩留りの評価が不可能であった。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明にかかる半導体集積回路装置及びその製造方法は、ヒューズ部の切断による信頼性の低下や製造歩留りの低下を防止できる等の効果を有し、大容量メモリの冗長救済回路や機能調整回路等に使用するヒューズ部を有する半導体集積回路装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図４】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図８】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分平面図及び断面図。
【図９】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示す工程断面図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態における半導体集積回路装置の製造方法を示すフロー図。
【図１７】本発明の第５の実施の形態における半導体集積回路装置の平面図。
【図１８】本発明の第６の実施の形態における半導体集積回路装置の平面図。
【図１９】本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の各部の好ましい寸法を説明するための断面図。
【図２０】本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の各部の寸法とヒューズ部の切断容易性との関係を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態における半導体集積回路装置の評価方法を説明するための図。
【図２２】従来の半導体集積回路装置の主要部分断面図。
【符号の説明】
【０１３５】
１１ 半導体基板
１２ 層間絶縁膜
１３ ヒューズ部
１４ 無機絶縁保護膜
１５ 有機絶縁保護膜
１６ 開口部
１７ パッド電極
１８ 開口部
１９ 開口部
２０ ヒューズ部上の無機絶縁保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒューズ部を有する半導体集積回路装置において、
半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された配線層からなる前記ヒューズ部を備え、
前記ヒューズ部の前記配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層を有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部の前記配線層は、前記絶縁膜上に形成されたバリア金属層をさらに備え、
前記導電用金属層は、前記バリア金属層上に形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体集積回路装置において、
前記バリア金属層は、単層膜、あるいは、複層膜からなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体集積回路装置において、
前記バリア金属層は、窒化チタン、チタン又は窒化タングステンからなる単層膜、あるいは、これらの複層膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記バリア金属層の膜厚は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記配線層及び前記絶縁膜上に形成された無機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体集積回路装置において、
前記無機絶縁保護膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜及びプラズマシリコン窒化膜のうちのいずれかの単層膜、又は、これらを組み合わせた複層膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部上の前記無機絶縁保護膜は、エッチングによって薄膜化または残存していないことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部上の前記無機絶縁保護膜の膜厚は、０．１μｍ〜０．８μｍであることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記無機絶縁保護膜の上に形成された有機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部上において、前記有機絶縁保護膜に開口部が形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の半導体集積回路装置において、
前記有機絶縁保護膜は、ポリイミドであることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部は、前記絶縁膜上に形成された多層の配線層のうちの最上層の配線層で形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部の幅の上限値は、１．０μｍで、下限値は微細加工限界であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部の配線層は、前記絶縁膜に設けられたホール及び配線用の溝に前記導電用金属層が形成されたデュアルダマシン配線構造を有していることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体集積回路装置において、
前記導電用金属層は、前記ホール及び前記配線用の溝の内面に形成されたバリア金属層上に形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の半導体集積回路装置において、
前記ホールは、前記配線用の溝の両側の底面に連通して設けられていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記絶縁膜の下層に形成された下層の絶縁膜と、
前記下層の絶縁膜に設けられた配線用の溝に埋め込まれた下層の配線層をさらに備え、
前記ホールは、前記下層の配線層に到達していることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部は、導電層からなるガードバンドで囲まれていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体集積回路装置において、
前記ガードバンドの導電層として、最上層から最下層までの配線層や配線間のコンタクト用プラグ金属層を用いることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２１】
ヒューズ部を有する半導体集積回路装置の製造方法において、
半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、
前記絶縁膜上に配線層からなる前記ヒューズ部を形成する工程（ｂ）と備え、
前記ヒューズ部の前記配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、前記絶縁膜上にバリア金属層を形成する工程（ｂ１）と、前記バリア金属層上に前記導電用金属層を形成する工程（ｂ２）とを有していることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、
前記絶縁膜にホール及び配線用の溝を形成する工程（ｂ１）と、
前記絶縁膜における前記ホール及び前記配線用の溝の内面にバリア金属膜を形成する工程（ｂ２）と、
前記工程（ｂ２）の後に、前記ホール及び前記配線用の溝に前記導電用金属層を埋め込む工程（ｂ３）と、
前記工程（ｂ３）の後に、化学機械研磨技術及びエッチバック技術の少なくともどちらかの一方の手法を用いて、前記導電用金属層を平坦化することにより前記ヒューズ部を形成する工程（ｂ４）とを有していることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のうちいずれか１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）の後に、前記配線層及び前記絶縁膜上に無機絶縁保護膜を形成する工程（ｃ）と、前記ヒューズ部上の前記無機絶縁保護膜をエッチングして少なくとも薄膜化する工程（ｄ）を備えていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項１】
ヒューズ部を有する半導体集積回路装置において、
半導体基板上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された配線層からなる前記ヒューズ部を備え、
前記ヒューズ部の前記配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層を有することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部の前記配線層は、前記絶縁膜上に形成されたバリア金属層をさらに備え、
前記導電用金属層は、前記バリア金属層上に形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体集積回路装置において、
前記バリア金属層は、単層膜、あるいは、複層膜からなることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体集積回路装置において、
前記バリア金属層は、窒化チタン、チタン又は窒化タングステンからなる単層膜、あるいは、これらの複層膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項２〜４のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記バリア金属層の膜厚は、１５０ｎｍ以下であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記配線層及び前記絶縁膜上に形成された無機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体集積回路装置において、
前記無機絶縁保護膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜及びプラズマシリコン窒化膜のうちのいずれかの単層膜、又は、これらを組み合わせた複層膜であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部上の前記無機絶縁保護膜は、エッチングによって薄膜化または残存していないことを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項９】
請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部上の前記無機絶縁保護膜の膜厚は、０．１μｍ〜０．８μｍであることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記無機絶縁保護膜の上に形成された有機絶縁保護膜をさらに備えていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部上において、前記有機絶縁保護膜に開口部が形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の半導体集積回路装置において、
前記有機絶縁保護膜は、ポリイミドであることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部は、前記絶縁膜上に形成された多層の配線層のうちの最上層の配線層で形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部の幅の上限値は、１．０μｍで、下限値は微細加工限界であることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部の配線層は、前記絶縁膜に設けられたホール及び配線用の溝に前記導電用金属層が形成されたデュアルダマシン配線構造を有していることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体集積回路装置において、
前記導電用金属層は、前記ホール及び前記配線用の溝の内面に形成されたバリア金属層上に形成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の半導体集積回路装置において、
前記ホールは、前記配線用の溝の両側の底面に連通して設けられていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記絶縁膜の下層に形成された下層の絶縁膜と、
前記下層の絶縁膜に設けられた配線用の溝に埋め込まれた下層の配線層をさらに備え、
前記ホールは、前記下層の配線層に到達していることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のうちのいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記ヒューズ部は、導電層からなるガードバンドで囲まれていることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体集積回路装置において、
前記ガードバンドの導電層として、最上層から最下層までの配線層や配線間のコンタクト用プラグ金属層を用いることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２１】
ヒューズ部を有する半導体集積回路装置の製造方法において、
半導体基板の上に絶縁膜を形成する工程（ａ）と、
前記絶縁膜上に配線層からなる前記ヒューズ部を形成する工程（ｂ）と備え、
前記ヒューズ部の前記配線層は、少なくとも銅からなる導電用金属層とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、前記絶縁膜上にバリア金属層を形成する工程（ｂ１）と、前記バリア金属層上に前記導電用金属層を形成する工程（ｂ２）とを有していることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）は、
前記絶縁膜にホール及び配線用の溝を形成する工程（ｂ１）と、
前記絶縁膜における前記ホール及び前記配線用の溝の内面にバリア金属膜を形成する工程（ｂ２）と、
前記工程（ｂ２）の後に、前記ホール及び前記配線用の溝に前記導電用金属層を埋め込む工程（ｂ３）と、
前記工程（ｂ３）の後に、化学機械研磨技術及びエッチバック技術の少なくともどちらかの一方の手法を用いて、前記導電用金属層を平坦化することにより前記ヒューズ部を形成する工程（ｂ４）とを有していることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のうちいずれか１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記工程（ｂ）の後に、前記配線層及び前記絶縁膜上に無機絶縁保護膜を形成する工程（ｃ）と、前記ヒューズ部上の前記無機絶縁保護膜をエッチングして少なくとも薄膜化する工程（ｄ）を備えていることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【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２２】
【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２２】
【公開番号】特開２００７−２０１４８５（Ｐ２００７−２０１４８５Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１２０４（Ｐ２００７−５１２０４）
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【分割の表示】特願２００３−３８３３０６（Ｐ２００３−３８３３０６）の分割
【原出願日】平成１２年２月１６日（２０００．２．１６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【分割の表示】特願２００３−３８３３０６（Ｐ２００３−３８３３０６）の分割
【原出願日】平成１２年２月１６日（２０００．２．１６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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