JPS58197874A - 半導体装置およびその製法 - Google Patents

半導体装置およびその製法

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JPS58197874A
JPS58197874A JP57080943A JP8094382A JPS58197874A JP S58197874 A JPS58197874 A JP S58197874A JP 57080943 A JP57080943 A JP 57080943A JP 8094382 A JP8094382 A JP 8094382A JP S58197874 A JPS58197874 A JP S58197874A
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fuse element
layer
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wiring
fuse
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JP57080943A
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Taiichi Inoue
井上 泰一
Ryoichi Takamatsu
良一 高松
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • H10W20/49Adaptable interconnections, e.g. fuses or antifuses
    • H10W20/493Fuses, i.e. interconnections changeable from conductive to non-conductive

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置およびその製法にかかり、とくに半
導体装置の配線の構造と形成法に関するものである。
以下に本発明の二層構造から成る配線の多結晶シリコン
(以降単にPo1y−8iと云う)層のみから成る部分
をヒユーズ材料として用いる場合を例に従来のヒユーズ
素子形成法と共に説明する〇従来、半導体基板上にトラ
ンジスタ素子による(口)路機能と共にヒユーズ素子を
形成するICメモリに代表される半導体装置において、
前記ヒユーズ素子の形成方式として、ヒユーズ素子以外
の部分たとえはトランジスタ回路の配線材料などに使わ
れるPo1y−8i kヒユーズ材料とする場合にヒユ
ーズ素子と他のPo1y−8i層を同一工程で形成し、
その後ヒユーズ素子と該ヒユーズ素子周辺回路との回路
結合を行う方式と、ヒユーズ材料がヒユーズ素子以外で
使用されている材料または使用されていない材料に拘ら
ずヒユーズ素子部分を独立した工程で形成した彼、ヒユ
ーズ素子と該ヒー−ズ素子周辺回路との回路結合を行う
方式などが行われていた。
NチャネルMO8atFETのゲート電極材料にPo1
y−84を用い、さらにヒエーメ材料にPo1y−8i
を用いたトランジスタ素子とヒユーズ素子を例に従来方
式の(ロ)路動作と構造と工程について図により説明す
る。
tAx図にNチャネルMO8mFETとヒーーズ素子の
平面パターン図を示す。第2図は第1図中のx−x’に
おける断面図を示し、第3図は第1図を回路図として表
わしたものである。
第1図において、ソース拡散層101はコンタクト・ホ
ール105t−通してアルミ配線109によ、9 GN
D (接地)に結合されている・ヒーーズ素子104の
一端はコンタクト・ホール108を通してアルミ配@1
11によ、9Vpo亀源に結合されている。前記ヒ工−
ズ素子104の他の一端はコンタクト・ホール107を
通してアルミ配−110に結合され咳アルミ配線110
Uコンタクト・ホール106によりドレイン拡散層10
2に結合されている。今ヒユーズ素子104の状態を結
合状態からll’r線状態にするには、Po1y−8i
ゲート電極103に正の高電圧合印加することによシト
レイン・ソース関を電気的に非常な低抵抗の4通状態に
し VDDt源よりヒユーズ素子104に大電流が流れ
込み溶断させる。またレーサーを直接ヒユーズ素子10
4に加え、溶断させる。そしてそのヒユーズ素子104
の状態を検出するには、Po1y−8i ケート電極1
03 Vc通常動作電圧(たとえは+5V)を印加する
ことで結合状態であれはドレイ/仰jアルミ配−110
にはzVDo電圧が表われ、11rIi18I状態でめ
れはドレイン側アルミ配kllOのレベルはGNDへ引
き込まれる。以上回路動作についての説明を第1図によ
シ行った。
次に第2図により構造と工程についての説明を打う。P
tiシリコン基板200に公知の方法により厚いフィー
ルド酸化シリコン換216を形成しエツチングによシト
ランジヌタ活性領域を選択的に除去する。さらにゲート
酸化膜203となる酸化シリコン展を熱酸化に19形成
し、さらにゲート電極204およびヒユーズ素子205
となるPo1y−8iをs o o oX程度気相成長
させる。そしてゲート電極204およびヒユーズ素子2
05となる部分以外のPo1y−8iをエツチングによ
り選択的に除去し、さらにソース・ドレイン領域の酸化
シリコン膜を除去し、その後N+拡散を行いソース拡散
層201、ドレイン拡散層202を形成する。
次に気相成長法によfi PEGの絶縁膜206゜20
7を形成し、エツチングによりヒユーズ素子205のコ
ンタクト・ホール210.211ドレインii城コンタ
クトeホール209お、よびソース領域コンタクト・ホ
ール208t−選択的に除去しで形成する。さらに20
00Xi!ii:の薄いPo1y−8iを気相成長させ
、その恢アルミを蒸盾した依アルミをエツチングによシ
選択的に除去し、さらに前記ZOOoX Po 1y−
8i  のアルミ部分以外を選択的にエツチングしてア
ルミ配!!11212,213,214を形成する。
次に気相成長法によ#P8G農215を形成し九後、ヒ
ューズ素子205上部にヒエーズ窓217を選択的にエ
ツチングして完了する。
以上、従来方式によるヒユーズ素子の構造と形成工程で
あるが、この方式で形成されるヒユーズ素子は他の回路
(図においてはゲート電極)に用いられているPo1y
−8iと同一工程で形成されることから、通常4000
X以上の厚いものとなる。
しかしLSI化が進み回路素子密度が増すに伴ない、素
子あたシの単位IjiI積および消費電力が小さくなり
、ヒユーズ素子の溶断に要する電力も小さなものが会費
になる。そこでヒユーズ素子のPo1y−8i膜厚を下
げることで、溶断電力を小さくすることが可能になるが
、前記説廚の従来方式においてPo1y−8iをさらに
薄くしようとするとたとえはゲート電極に用いられるP
o1y−8iの配縁抵抗が^〈なり、ゲート電極を駆動
する回路の負荷が増しスイッチングスピードが遅くなる
などの障害か発生する。
またヒユーズ素子以外への影411になくすためにヒユ
ーズ素子を独立した形成工程により薄いヒエ−ズ素子を
形成することが可能になるが、工程数が増す丸めコスト
が高くなシさらに欠陥発生原因の増加を招くことになる
。ヒユーズ素子1に薄く形成することにより、さらにレ
ーザーによる溶断時においてもよシ小さなレーザーエネ
ルギーで溶断可能となるため、レーザーによる周辺に対
するダメージが抑えられる。
さらにヒユーズ素子の溶断特性を向上させるため、ヒユ
ーズ素子上部の保護膜に開口部を作りヒエーズ窓とする
(第2図におけるヒユーズ窓217)ことは公知の方法
であるが、従来方式によるヒユーズ素子の形成ではヒエ
ーズ窓下部にPSGなどの保1i膜が形成されていない
ため、ヒユーズ窓から基板に対して外部汚染を受けやす
い構造になっている。
本発明はアルミなどの金属配線下に同一ノ(ターンで形
成されるPo1y−84層t−選択的に金属配縁間に存
在させることによシヒーーズ素子を形成することで、工
程数を増すことなく、薄いPo l y−b iヒエー
ズを実現し、かつPoty−stヒユーズ下にPSG保
護膜を形成することでヒユーズ窓からの外部汚染の対策
を行り九ものである。
本発明の特徴は、PSG膜を配線の絶縁膜とし、前記配
線が金属層と該金属層下にtlは則−パターンによる多
結晶シリコン層1+する二層構造を形成して成る半導体
集積回路装置において、前記P8G絶縁膜上に形成され
る前記二層構造から成る配線の少なくとも一部が多結晶
シリコン層のみから成る半導体装置にある。
又、本発明は上記半導体装置において、前記P8G絶縁
編上に前記二層構造から成る配線を形成した彼、該配線
の上層に形成されている金属層の一部を除去することに
よシ、一部が多結晶シリコン層のみから成る配線を実現
する半導体装置の製法にある。
本発明の実現の手法について図を用いて以下に説明する
。第4図は本発明の実施例によるヒユーズ素子とNチャ
ネルMO8型FETの平ljo図を示す。第4図におい
てヒユーズ素子部以外は従来方式と比軟することから同
様の構造になっている。
JIs図は114図中のY−Y’における断面図を示す
第4図においてアルミ配[403,405下部の点線で
示されるPo1y−8i 404の部分406が本発明
によるヒユーズ素子を示す、尚、401はドレイン拡散
層、402はコンタクトホール、407はGND、li
tを形成しているアルミ配線である。第5図においてF
ETのソース・ドレイン拡散層を形成するまでの工程は
、ゲート電極501と同一工程においてPo1y−8i
ヒエーズ素子を形成しないことを除いては同様である。
ソースΦドレイン拡散層を形成した後、気相成長法によ
、9 PEGの絶縁膜502.511を形成し、エツチ
ングによりソース領域コンタクト・ホール503および
ドレイ/領域コンタクト・ホール504を選択的に除去
して形成する0 次に2000X程度の薄いPo1y−8i 508を気
相成長した後アルミを蒸着し、エツチングによりアルミ
を選択的に除去してアルミ配@sos、so6゜507
を形成する。さらに前記Po1y−8i 508會アル
ミ配線下とヒユーズ素子部が残るようにエツチングによ
り選択的に除去する。
次に気相成長法によjDP8G膜509膜形09た後、
ヒユーズ素子上部にヒユーズ窓510を形成して完了す
る。尚、501はゲート電極を形成するPo1y−8i
、502はPSG膜、503,504はコンタクトホー
ル、511はPEG@である。
以上のようにアルミ配線の拡散領域との反応を押上する
などの目的で使用されているアルミ配線下のPo1y−
8iは、2000XIi1度の薄さであシまたアルミ配
線とダイレクトに接続されているため、ヒユーズ素子に
適しており、かつ接続のためのコンタクト部が不要にな
る。
またPEGの絶縁膜を形成した後、配線形成工程を行う
ため、本発明によるヒユーズ素子形成では前記PEG絶
縁15図における絶#換511)がヒユーズ素子の直下
層に必然的に形成され、工株数を増すことなく外部汚染
対策がなされる。
以上ヒユーズ素子を例として、 、、Po l y−8
i層のみから成る部分を有するPo1y−8i鳩と金一
層の二層構造から形成される配線の%黴と形成法の説明
を行ったが、ヒユーズ素子以外にPo1y−8凰層のみ
から成る部分を単なる抵抗素子として用いることなども
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方式によるヒユーズ素子とNチャネルMO
8型FETの平面パターン図で、lX2図は第1図のx
−x’における断面図、第3図は第1図、第2図の記号
化した回路図である・第1図、第2図において、200
はP型シリコン基板、101.201はソース拡散層、
 102゜202はドレイン拡散層、203はゲート版
化膿を形成する酸化シリコン膜、lQ3.204はケー
ト電極を形成するPo1y−8i層、104,205は
ヒユーズ素子を形成するPo1y−8i 盾、 206
゜207は絶縁j1!IIを形成するPSG膜、105
,106゜107.108,208.2(J9,210
,2.11はコンタクト・ホール、109,212はG
ND#t″形成するアルミ°配線、110.213はヒ
ユーズ素子とF E Tを接続しているアルミ配線、t
ll、214は電源線を形成しているアルミ配線、21
5は保S膜を形成しているPSG膜、112,217は
ヒユーズ窓、216はフィールド酸化シリコン膜をそれ
ぞれ示す。 第4図は本発明によるヒユーズ素子とNチャネルMO8
型FETの平面パターン図で、第5図は第4図のY−Y
’における断面図である。 第4図、第5図において、501はゲート電極を形成す
るPo1y−8i 、502.511は絶に&膜および
保護JIJI形成するPSG膜、401はドレイン拡散
層、402,503,504はコンタクト・ホール、4
03.506はヒユーズ素子とFETを接続しているア
ルミ配線、404,508 はヒユーズ素子を形成して
いるPo1y−8i 、405.507はII!源巌を
形成しているアルミ配線、406はヒユーズ素子を形成
しているPo1y−8iのヒエーズ機能部、407.5
05は(jNLJ蛤を形成しているア〒 ルミ配線、509は保@膜を形成しているPEG第2閉 DD 第、5図 ロ         函 )              η 畦         粧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)P2O膜を配線の絶縁膜とし・前記配線が金属層
    と該金属層下にほぼ同一パターンによる多結晶シリコン
    層を有する二層構造を形成して成る半導体装置であって
    、前記P8G絶縁膜上に形成される前記二層構造から成
    る配線の少なくとも一部が多結晶シリコン層のみかり成
    ることを特徴とする半導体装置・
  2. (2)P8G絶縁膜上に金属層と多結晶シリコン層がほ
    ぼ同一のパターンとなり構成される二層構造から成る配
    線を形成した後、咳配線の上層に形成されている金鵬層
    の一部を除去することにより、一部が多結晶シリコン層
    のみから成る配線を実現することt−特徴とする半導体
    装置の製法・
JP57080943A 1982-05-14 1982-05-14 半導体装置およびその製法 Granted JPS58197874A (ja)

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JPH0332230B2 JPH0332230B2 (ja) 1991-05-10

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