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JP2013140871A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2013140871A
JP2013140871A JP2012000397A JP2012000397A JP2013140871A JP 2013140871 A JP2013140871 A JP 2013140871A JP 2012000397 A JP2012000397 A JP 2012000397A JP 2012000397 A JP2012000397 A JP 2012000397A JP 2013140871 A JP2013140871 A JP 2013140871A
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JP
Japan
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film
silicon oxide
oxide film
fuse element
opening
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JP2012000397A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Murakami
貴宣 村上
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Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Kasei Electronics Co Ltd filed Critical Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving controllability of a residual film thickness of a silicon oxide film on a fuse element.SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes the following steps of: forming a fuse element 10 on a semiconductor substrate 1 via an interlayer insulating film 3; forming a silicon oxide film 20 on the interlayer insulating film 3 so as to cover the fuse element 10; forming a silicon nitride film 30 on the silicon oxide film 20; and partially removing only the silicon nitride film 30 by etching to form above the fuse element 10 an opening 35 for laser trimming using the silicon oxide film 20 as a bottom face. At the time when an etching gas or an etchant reaches a surface of the silicon oxide film 20, the progress of etching processing for forming the opening 35 is suppressed. Accordingly, an initial film thickness of the silicon oxide film 20 becomes a residual film thickness of the silicon oxide film 20 at the bottom face of the opening 35 almost as it is.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、ヒューズ素子を有する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a fuse element.

図8は、従来例に係るヒューズ素子110と、その周辺構造の一例を示す断面図である。図8に示すように、半導体基板101上には第1層間絶縁膜103が形成されており、この第1層間絶縁膜103上にメタルからなるヒューズ素子110が形成されている。また、ヒューズ素子110上には第2層間絶縁膜120が形成されており、第2層間絶縁膜120上には保護膜(パシベーション膜)130が形成されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a conventional fuse element 110 and its peripheral structure. As shown in FIG. 8, a first interlayer insulating film 103 is formed on the semiconductor substrate 101, and a fuse element 110 made of metal is formed on the first interlayer insulating film 103. A second interlayer insulating film 120 is formed on the fuse element 110, and a protective film (passivation film) 130 is formed on the second interlayer insulating film 120.

ヒューズ素子110のヒューズカット領域(即ち、図8において、断面で示されている部位)の上方では、保護膜130は除去されており、さらに、第2層間絶縁膜120が薄膜化されている。即ち、ヒューズカット領域の上方には、保護膜130を貫通し、且つ、第2層間絶縁膜120が周囲と比べて薄いレーザートリミング用の開口部135が設けられている。   Above the fuse cut region of the fuse element 110 (that is, the portion shown in cross section in FIG. 8), the protective film 130 is removed, and the second interlayer insulating film 120 is thinned. That is, an opening 135 for laser trimming that penetrates the protective film 130 and is thinner than the surroundings is provided above the fuse cut region.

レーザートリミングを行う工程では、この開口部135を通して、第2層間絶縁膜120及びヒューズ素子110にレーザー光を照射する。そして、レーザー光の照射により生じる熱で、ヒューズ素子110を溶断(即ち、カット)する。
ここで、ヒューズカット領域の上方に位置する第2層間絶縁膜120が薄すぎると、ヒューズ素子110の温度がその融点まで上がりきらないうちに第2層間絶縁膜120がなくなる。この場合は、ヒューズ素子110を構成しているメタル成分は十分に噴出せず、ヒューズ素子110のカットが不十分となる可能性がある。
In the laser trimming process, the second interlayer insulating film 120 and the fuse element 110 are irradiated with laser light through the opening 135. Then, the fuse element 110 is blown (that is, cut) by heat generated by laser light irradiation.
Here, if the second interlayer insulating film 120 located above the fuse cut region is too thin, the second interlayer insulating film 120 disappears before the temperature of the fuse element 110 reaches its melting point. In this case, the metal component constituting the fuse element 110 is not sufficiently ejected, and the fuse element 110 may not be sufficiently cut.

一方、ヒューズ素子110上の第2層間絶縁膜120が厚すぎると、ヒューズカット領域及びその周辺にレーザー光が過剰に照射されて、ヒューズカット領域の周辺がダメージを受けてしまう可能性がある。
このため、例えば特許文献1に開示されているように、ヒューズ素子上の層間絶縁膜の厚さを制御する必要がある。
On the other hand, if the second interlayer insulating film 120 on the fuse element 110 is too thick, there is a possibility that the laser beam is excessively irradiated to the fuse cut region and its periphery, and the periphery of the fuse cut region is damaged.
For this reason, for example, as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to control the thickness of the interlayer insulating film on the fuse element.

特開2001−135792号公報JP 2001-135792 A

特許文献1では、ヒューズ素子上に最下層の層間絶縁膜を形成した後、ヒューズ素子上に新たな層間絶縁膜を形成するたびに、この新たな層間絶縁膜に開口部を形成するようにしている。これにより、保護膜のエッチング処理時に、ヒューズ素子上の層間絶縁膜のエッチング除去量が少なくなり、ヒューズ素子上の層間絶縁膜の残膜厚の制御性を向上させることができる、と記載されている。   In Patent Document 1, after a lowermost interlayer insulating film is formed on a fuse element, an opening is formed in the new interlayer insulating film every time a new interlayer insulating film is formed on the fuse element. Yes. As a result, the etching removal amount of the interlayer insulating film on the fuse element is reduced during the protective film etching process, and the controllability of the remaining film thickness of the interlayer insulating film on the fuse element can be improved. Yes.

しかしながら、特許文献1において、最下層の層間絶縁膜はBPSG膜であり、新たな層間絶縁膜はTEOS膜、又はシリコン酸化膜であることが記載されている。このため、ヒューズ素子上の最下層の層間絶縁膜は、新たな層間絶縁膜がエッチングで除去されるたびに少しずつ削られ、その厚さは成膜時よりも確実に薄くなると考えられる。また、ヒューズ素子上の最下層の層間絶縁膜は、単に薄くなるだけではない。この最下層の層間絶縁膜には、成膜時のばらつきに加えて、エッチングによるばらつきが累積的に加わると考えられる。このため、特許文献1においても、ヒューズ素子上の層間絶縁膜について、その残膜厚の制御性には改善の余地があった。   However, Patent Document 1 describes that the lowermost interlayer insulating film is a BPSG film and the new interlayer insulating film is a TEOS film or a silicon oxide film. For this reason, it is considered that the lowermost interlayer insulating film on the fuse element is scraped little by little each time a new interlayer insulating film is removed by etching, and the thickness is surely thinner than that at the time of film formation. Further, the lowermost interlayer insulating film on the fuse element is not simply thinned. In this lowermost interlayer insulating film, it is considered that variations due to etching are cumulatively added in addition to variations during film formation. For this reason, even in Patent Document 1, there is room for improvement in the controllability of the remaining film thickness of the interlayer insulating film on the fuse element.

そこで、この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ヒューズ素子上のシリコン酸化膜について、その残膜厚の制御性を向上できるようにした半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for manufacturing a semiconductor device in which the controllability of the remaining film thickness of a silicon oxide film on a fuse element can be improved. With the goal.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を介してヒューズ素子を形成する工程と、前記ヒューズ素子を覆うように前記絶縁膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、前記シリコン窒化膜のみを部分的にエッチングして除去することにより、前記ヒューズ素子の上方に前記シリコン酸化膜を底面とするレーザートリミング用の開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention includes a step of forming a fuse element over a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and a step of forming the fuse element on the insulating film so as to cover the fuse element. Forming a silicon oxide film on the silicon oxide film; forming a silicon nitride film on the silicon oxide film; and etching the silicon nitride film only partially to remove the silicon oxide film above the fuse element. Forming a laser trimming opening having an oxide film as a bottom surface.

ここで、「シリコン窒化膜のみを部分的にエッチングして除去する」とは、シリコン酸化膜のエッチング速度よりもシリコン窒化膜のエッチング速度の方が大きいエッチング条件で、シリコン窒化膜の一部をシリコン酸化膜の表面が露出するまでエッチングする、という意味である。換言すると、シリコン窒化膜の一部をエッチングして下地のシリコン酸化膜を露出させ、その際に下地のシリコン酸化膜はできるだけエッチングしないようにする、という意味である。   Here, “partial etching and removal of only the silicon nitride film” means that a part of the silicon nitride film is removed under an etching condition in which the etching rate of the silicon nitride film is higher than that of the silicon oxide film. It means that etching is performed until the surface of the silicon oxide film is exposed. In other words, this means that a part of the silicon nitride film is etched to expose the underlying silicon oxide film, and the underlying silicon oxide film is not etched as much as possible.

このような製造方法であれば、開口部を形成するためのエッチング処理は、エッチングガス又はエッチング液がシリコン酸化膜の表面に到達した時点でその進行が抑制される。従って、シリコン酸化膜の形成時の厚さ(即ち、初期膜厚)が、ほぼそのまま、開口部の底面に残存するシリコン酸化膜の厚さ(即ち、残膜厚)となる。このため、シリコン酸化膜の初期膜厚を制御することで、開口部底面のシリコン酸化膜の残膜厚を精度高く制御することができる。これにより、ヒューズ素子上のシリコン酸化膜について、その残膜厚の制御性を高めることができる。なお、本発明の「絶縁膜」としては、例えば、後述する層間絶縁膜3が該当する。「開口部」としては、例えば、後述する開口部35が該当する。   With such a manufacturing method, the progress of the etching process for forming the opening is suppressed when the etching gas or the etchant reaches the surface of the silicon oxide film. Accordingly, the thickness (ie, initial film thickness) at the time of forming the silicon oxide film is almost the same as the thickness (ie, remaining film thickness) of the silicon oxide film remaining on the bottom surface of the opening. Therefore, by controlling the initial film thickness of the silicon oxide film, the remaining film thickness of the silicon oxide film on the bottom surface of the opening can be controlled with high accuracy. Thereby, the controllability of the remaining film thickness of the silicon oxide film on the fuse element can be enhanced. The “insulating film” of the present invention corresponds to, for example, an interlayer insulating film 3 described later. As the “opening”, for example, an opening 35 described later corresponds.

また、上記の半導体装置の製造方法において、前記開口部を形成する工程では、前記シリコン酸化膜のエッチング速度が前記シリコン窒化膜のエッチング速度の10分の1以下であるエッチング条件で、前記シリコン窒化膜をエッチングすることを特徴とする。このような製造方法であれば、シリコン酸化膜の被エッチング量を十分に小さくすることができ、シリコン酸化膜の残膜厚の制御性を十分に高めることができる。   In the method of manufacturing a semiconductor device, in the step of forming the opening, the silicon nitride film is etched under an etching condition in which an etching rate of the silicon oxide film is 1/10 or less of an etching rate of the silicon nitride film. The film is etched. With such a manufacturing method, the etching amount of the silicon oxide film can be made sufficiently small, and the controllability of the remaining film thickness of the silicon oxide film can be sufficiently improved.

また、上記の半導体装置の製造方法において、前記シリコン酸化膜の厚さに関して、前記レーザートリミングを行う際の最適な厚さを予め求めておき、前記シリコン酸化膜を形成する工程では、前記シリコン酸化膜を前記最適な厚さと同じ厚さに形成することを特徴とする。ここで、「最適な厚さ」とは、レーザー光の照射に伴うヒューズ素子周辺へのダメージを抑えつつ、ヒューズ素子を再現性高くカットすることが可能な厚さのことである。   In the method for manufacturing a semiconductor device, an optimum thickness for the laser trimming is previously obtained with respect to the thickness of the silicon oxide film, and the silicon oxide film is formed in the step of forming the silicon oxide film. The film is formed to have the same thickness as the optimum thickness. Here, the “optimum thickness” is a thickness that can cut the fuse element with high reproducibility while suppressing damage to the periphery of the fuse element due to laser light irradiation.

このような製造方法であれば、開口部底面のシリコン酸化膜の残膜厚は、上記の「最適な厚さ」若しくはそれに近い値となる。従って、ヒューズ素子周囲へのダメージを抑えつつ、ヒューズ素子を再現性高くカットすることができる。レーザートリミング工程の品質の向上と、歩留まりの向上に寄与することができる。   With such a manufacturing method, the remaining film thickness of the silicon oxide film on the bottom surface of the opening is the above-mentioned “optimum thickness” or a value close thereto. Therefore, it is possible to cut the fuse element with high reproducibility while suppressing damage to the periphery of the fuse element. This can contribute to improving the quality of the laser trimming process and improving the yield.

本発明によれば、レーザートリミング用の開口部の底面(即ち、ヒューズ素子上)のシリコン酸化膜の膜厚を所望の値に近づけることが容易であり、その膜厚制御性を高める(即ち、向上させる)ことができる。   According to the present invention, it is easy to bring the film thickness of the silicon oxide film on the bottom surface of the opening for laser trimming (that is, on the fuse element) close to a desired value, and the film thickness controllability is improved (that is, Can be improved).

本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その1)。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention (the 1). 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その2)。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention (the 2). 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その3)。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention (the 3). 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図(その4)。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention (the 4). 複数本のヒューズ素子10に対して形成される開口部35の一例を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an opening 35 formed for a plurality of fuse elements 10. 図4(b)に対応する平面図。FIG. 5 is a plan view corresponding to FIG. 複数本のヒューズ素子10に対して形成される開口部35の他の例を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of an opening 35 formed for a plurality of fuse elements 10. 従来例を示す図。The figure which shows a prior art example.

以下、本発明による実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
図1(a)〜図4(b)は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。ここでは、半導体基板上に層間絶縁膜を介してヒューズ素子を形成し、その後必要に応じて、ヒューズ素子にレーザー光を照射して溶断する(即ち、レーザートリミングを行う)場合について説明する。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
FIG. 1A to FIG. 4B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Here, a case will be described in which a fuse element is formed on a semiconductor substrate through an interlayer insulating film, and then the fuse element is irradiated with a laser beam and blown (ie, laser trimming) as necessary.

図1(a)に示すように、まず始めに、半導体基板1上に層間絶縁膜3を形成する。半導体基板1は、例えば単結晶のシリコン基板、又は、絶縁層上にシリコン層が形成された構造のSOI(silicon on insulator)基板である。この半導体基板1には、例えば、MOS(metal oxide semiconductor)電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスター、キャパシタ、抵抗又はコイル等の各種素子が形成されている。これら各種素子を層間絶縁膜3で覆う。また、層間絶縁膜3は例えばシリコン酸化膜(SiO2)であり、その形成方法は例えばプラズマCVD(plasma enhanced chemical vapor deposition:PECVD)法である。ここでは、層間絶縁膜3を例えば3μm以上の厚さに形成する。 As shown in FIG. 1A, first, an interlayer insulating film 3 is formed on a semiconductor substrate 1. The semiconductor substrate 1 is, for example, a single crystal silicon substrate or an SOI (silicon on insulator) substrate having a structure in which a silicon layer is formed on an insulating layer. Various elements such as a MOS (metal oxide semiconductor) field effect transistor, a bipolar transistor, a capacitor, a resistor, and a coil are formed on the semiconductor substrate 1. These various elements are covered with an interlayer insulating film 3. The interlayer insulating film 3 is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ), and the formation method thereof is, for example, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method. Here, the interlayer insulating film 3 is formed to a thickness of 3 μm or more, for example.

次に、図1(b)に示すように、層間絶縁膜3上にメタル膜10´を形成する。ここでは、メタル膜10´として、上から順に窒化チタン膜(TiN)11を60nm、チタン膜(Ti)12を11.5nm、アルミニウム膜(Al)13を362nm、窒化チタン膜14を33nm、チタン膜15を11.5nmを積層する。即ち、メタル膜10´として、例えば、Ti/TiN/Al/Ti/TiN=11.5/33/362/11.5/60nmの積層構造を有する膜を形成する。メタル膜10´の形成方法は、例えばスパッタ法である。   Next, as shown in FIG. 1B, a metal film 10 ′ is formed on the interlayer insulating film 3. Here, as the metal film 10 ′, the titanium nitride film (TiN) 11 is 60 nm, the titanium film (Ti) 12 is 11.5 nm, the aluminum film (Al) 13 is 362 nm, the titanium nitride film 14 is 33 nm, and titanium is sequentially formed from the top. The film 15 is laminated to 11.5 nm. That is, as the metal film 10 ′, for example, a film having a laminated structure of Ti / TiN / Al / Ti / TiN = 11.5 / 33/362 / 11.5 / 60 nm is formed. The formation method of the metal film 10 ′ is, for example, a sputtering method.

次に、図1(c)に示すように、フォトリソグラフィ技術により、メタル膜10´上にレジストパターン16を形成する。ここでは、レジストパターン16を、配線が形成される領域とヒューズ素子が形成される領域とを覆い、それ以外の領域を露出する形状に形成する。そして、このレジストパターン16をマスクに用いて、メタル膜10´をエッチングする。これにより、図2(a)に示すように、メタル膜10´からなるヒューズ素子10と、メタル膜10´からなる配線50とを形成する。ヒューズ素子10と配線50とを形成した後で、レジストパターン16を例えばアッシングして除去する。図2(b)に示すように、レジストパターンを除去した後は、ヒューズ素子10と配線50とがそれぞれ露出した状態となる。   Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern 16 is formed on the metal film 10 'by photolithography. Here, the resist pattern 16 is formed in a shape that covers the region where the wiring is formed and the region where the fuse element is formed and exposes the other regions. Then, the metal film 10 ′ is etched using the resist pattern 16 as a mask. Thereby, as shown in FIG. 2A, the fuse element 10 made of the metal film 10 ′ and the wiring 50 made of the metal film 10 ′ are formed. After forming the fuse element 10 and the wiring 50, the resist pattern 16 is removed by, for example, ashing. As shown in FIG. 2B, after the resist pattern is removed, the fuse element 10 and the wiring 50 are exposed.

次に、図2(c)に示すように、ヒューズ素子10及び配線50を覆うように層間絶縁膜3上にシリコン酸化膜20を形成する。このシリコン酸化膜20は、例えば、半導体基板1上に形成される複数の層間絶縁膜のうちの最上層の層間絶縁膜である。このシリコン酸化膜20の形成方法は、例えばプラズマCVD法である。ここでは、シリコン酸化膜20を例えば200〜600nmの厚さに形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, a silicon oxide film 20 is formed on the interlayer insulating film 3 so as to cover the fuse element 10 and the wiring 50. The silicon oxide film 20 is, for example, an uppermost interlayer insulating film among a plurality of interlayer insulating films formed on the semiconductor substrate 1. A method for forming the silicon oxide film 20 is, for example, a plasma CVD method. Here, the silicon oxide film 20 is formed to a thickness of 200 to 600 nm, for example.

次に、図3(a)に示すように、シリコン酸化膜20上にシリコン窒化膜(Si34)30を形成する。シリコン窒化膜30は例えば保護膜(即ち、パシベーション膜)であり、その形成方法は例えばプラズマCVDである。ここでは、シリコン窒化膜30を例えば600〜1000nmの厚さに形成する。次に、図3(b)に示すように、フォトリソグラフィ技術により、シリコン窒化膜30上にレジストパターン31を形成する。このレジストパターン31は、ヒューズ素子10のうちの、レーザートリミングでカットされることが予定されている領域(即ち、ヒューズカット領域)の上方を露出し、それ以外の領域を覆う形状に形成する。 Next, as shown in FIG. 3A, a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) 30 is formed on the silicon oxide film 20. The silicon nitride film 30 is, for example, a protective film (that is, a passivation film), and its formation method is, for example, plasma CVD. Here, the silicon nitride film 30 is formed to a thickness of 600 to 1000 nm, for example. Next, as shown in FIG. 3B, a resist pattern 31 is formed on the silicon nitride film 30 by photolithography. This resist pattern 31 is formed in a shape that exposes the upper part of the fuse element 10 that is planned to be cut by laser trimming (that is, the fuse cut area) and covers the other areas.

ここでは、例えば、ヒューズ素子10のヒューズカット領域の幅をL1とし、レジストパターン31の開口部32の幅L2としたとき、幅L2を幅L1よりも大きくする(即ち、L2>L1)にする。
次に、レジストパターン31をマスクに用いてシリコン窒化膜30をエッチングする。これにより、図3(c)に示すように、ヒューズ素子10のヒューズカット領域の上方からシリコン窒化膜30を除去して、シリコン酸化膜20を底面とする開口部35を形成する。この開口部35は、レーザートリミング用の開口部である。上述したように、レジストパターン31の開口部32は、ヒューズ素子10のヒューズカット領域よりも幅広に形成されている(L2>L1)。このため、開口部35も、ヒューズカット領域よりも幅広に形成される。即ち、開口部35の幅をL2´としたとき、L2≒L2´であり、L2´>L1となる。
Here, for example, when the width of the fuse cut region of the fuse element 10 is L1 and the width L2 of the opening 32 of the resist pattern 31 is set, the width L2 is set larger than the width L1 (that is, L2> L1). .
Next, the silicon nitride film 30 is etched using the resist pattern 31 as a mask. Thereby, as shown in FIG. 3C, the silicon nitride film 30 is removed from above the fuse cut region of the fuse element 10 to form an opening 35 having the silicon oxide film 20 as a bottom surface. This opening 35 is an opening for laser trimming. As described above, the opening 32 of the resist pattern 31 is formed wider than the fuse cut region of the fuse element 10 (L2> L1). For this reason, the opening 35 is also formed wider than the fuse cut region. That is, when the width of the opening 35 is L2 ′, L2≈L2 ′ and L2 ′> L1.

このような開口部35を形成するためのエッチング処理は、ドライエッチングで行ってもよいし、ウェットエッチングで行ってもよいが、その処理条件としては、シリコン酸化膜20のエッチング速度(即ち、エッチングレート)が、シリコン窒化膜30のエッチング速度よりも十分に小さい条件を用いる。
このような処理条件について一例を挙げる。シリコン窒化膜30のエッチング処理がドライエッチングの場合は、ガス種がテトラフルオロメタン(CF4)と酸素(O2)であり、ガスの混合比がCF4:O2=9:1である処理条件を用いる。また、シリコン窒化膜30のエッチング処理がウェットエッチングの場合は、エッチング液に熱リン酸溶液(H3PO4:HNO3、150〜160℃)を用いる。このような処理条件により、下地のシリコン酸化膜20をほとんどエッチングすることなく、ヒューズカット領域上方のシリコン窒化膜30を取り除いて、開口部35を形成することができる。
The etching process for forming the opening 35 may be performed by dry etching or wet etching. The processing conditions include an etching rate of the silicon oxide film 20 (that is, etching). The rate is sufficiently lower than the etching rate of the silicon nitride film 30.
An example is given of such processing conditions. When the etching process of the silicon nitride film 30 is dry etching, the gas species are tetrafluoromethane (CF 4 ) and oxygen (O 2 ), and the gas mixing ratio is CF 4 : O 2 = 9: 1. Use conditions. When the etching process of the silicon nitride film 30 is wet etching, a hot phosphoric acid solution (H 3 PO 4 : HNO 3 , 150 to 160 ° C.) is used as the etching solution. Under such processing conditions, the silicon nitride film 30 above the fuse cut region can be removed and the opening 35 can be formed with little etching of the underlying silicon oxide film 20.

なお、上記の処理条件は、シリコン酸化膜20のエッチング速度がシリコン窒化膜30のエッチング速度の10分の1以下の条件であることが好ましい。これにより、シリコン酸化膜20の被エッチング量を十分に小さくすることができ、シリコン酸化膜20の残膜厚の制御性を十分に高めることができる。
図3(c)に示したように、開口部35を形成した後で、レジストパターン31を例えばアッシングして除去する。図4(a)に示すように、レジストパターンを除去した後は、シリコン窒化膜30の表面が露出した状態となる。
The above processing conditions are preferably such that the etching rate of the silicon oxide film 20 is 1/10 or less of the etching rate of the silicon nitride film 30. Thereby, the etching amount of the silicon oxide film 20 can be made sufficiently small, and the controllability of the remaining film thickness of the silicon oxide film 20 can be sufficiently enhanced.
As shown in FIG. 3C, after the opening 35 is formed, the resist pattern 31 is removed by ashing, for example. As shown in FIG. 4A, after the resist pattern is removed, the surface of the silicon nitride film 30 is exposed.

次に、図4(b)に示すように、必要に応じて、レーザートリミングを行う。例えば図5に示すように、層間絶縁膜3上には複数本のヒューズ素子10が形成されている。これら複数本のヒューズ素子10の各々の上方には、シリコン酸化膜20を底面とする開口部35がそれぞれ形成されている。レーザートリミングを行う工程では、これら複数本のヒューズ素子10のうちの少なくとも一部に対して、レーザートリミングを行う。   Next, as shown in FIG. 4B, laser trimming is performed as necessary. For example, as shown in FIG. 5, a plurality of fuse elements 10 are formed on the interlayer insulating film 3. Above each of the plurality of fuse elements 10, an opening 35 having a silicon oxide film 20 as a bottom surface is formed. In the step of performing laser trimming, laser trimming is performed on at least a part of the plurality of fuse elements 10.

例えば、半導体装置がアナログ回路を含み、そのアナログ特性(抵抗値、容量値など)の微調整が必要な場合は、複数本のヒューズ素子10のうちの少なくとも一部にレーザー光を照射して、そのヒューズカット領域をカットする。これにより、アナログ特性を狙い値に近づけることができる。また、半導体装置がDRAM、フラッシュメモリ等の記憶装置を含み、不良メモリセルを救済することが必要な場合は、複数本のヒューズ素子10のうちの少なくとも一部にレーザー光を照射して、そのヒューズカット領域をカットする。これにより、不良メモリセルを予備の冗長セルに置き換えることができ、記憶容量を回復することができる。   For example, when the semiconductor device includes an analog circuit and the analog characteristics (resistance value, capacitance value, etc.) need to be finely adjusted, at least a part of the plurality of fuse elements 10 is irradiated with laser light, Cut the fuse cut area. Thereby, the analog characteristic can be brought close to the target value. When the semiconductor device includes a storage device such as a DRAM or a flash memory and it is necessary to relieve a defective memory cell, at least a part of the plurality of fuse elements 10 is irradiated with laser light, Cut the fuse cut area. Thereby, the defective memory cell can be replaced with a spare redundant cell, and the storage capacity can be recovered.

図6は、図4(b)に対応する平面図である。図6に示すように、この実施形態では、レーザー光の照射領域の径(即ち、ビーム径)L3よりも、開口部35の幅L2´の方が大きいことが好ましい(即ち、L3<L2´)。これにより、開口部35の底面にのみ、レーザー光を照射することができる。開口部35の周辺にレーザー光が照射されて、周辺がダメージを受けてしまうことを防ぐことができる。   FIG. 6 is a plan view corresponding to FIG. As shown in FIG. 6, in this embodiment, it is preferable that the width L2 ′ of the opening 35 is larger than the diameter (that is, the beam diameter) L3 of the laser light irradiation region (that is, L3 <L2 ′). ). Thereby, only the bottom surface of the opening 35 can be irradiated with laser light. It is possible to prevent the periphery of the opening 35 from being irradiated with laser light and damaging the periphery.

また、この実施形態では、レーザー光のビーム径L3は、ヒューズ素子10のヒューズカット領域の幅L1よりも大きいことが好ましい。これにより、複数本のヒューズ素子10の各々に対して、レーザー光をスポット照射する(即ち、レーザー光を走査せずに、位置を固定して照射する)ことにより、それらを切断することができる。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、シリコン酸化膜よりもシリコン窒化膜の方がエッチングされ易い条件(即ち、選択性のある条件)で、シリコン窒化膜30の一部をエッチングして、シリコン酸化膜20を底面とする開口部35を形成する。このエッチング処理は、エッチングガス又はエッチング液がシリコン酸化膜20の表面に到達した時点でその進行が抑制される。従って、シリコン酸化膜20の形成時の厚さ(即ち、初期膜厚)が、ほぼそのまま、開口部35の底面に残存するシリコン酸化膜20の厚さ(即ち、残膜厚)となる。
In this embodiment, the beam diameter L3 of the laser beam is preferably larger than the width L1 of the fuse cut region of the fuse element 10. Thereby, it is possible to cut each of the plurality of fuse elements 10 by spot irradiation with laser light (that is, irradiation with a fixed position without scanning the laser light). .
As described above, according to the embodiment of the present invention, a part of the silicon nitride film 30 is etched under the condition that the silicon nitride film is more easily etched than the silicon oxide film (that is, the selective condition). Then, the opening 35 having the silicon oxide film 20 as a bottom surface is formed. The progress of this etching process is suppressed when the etching gas or the etchant reaches the surface of the silicon oxide film 20. Therefore, the thickness at the time of forming the silicon oxide film 20 (that is, the initial film thickness) is almost the same as the thickness of the silicon oxide film 20 that remains on the bottom surface of the opening 35 (that is, the remaining film thickness).

このため、シリコン酸化膜20の初期膜厚を制御することで、開口部35底面のシリコン酸化膜20の残膜厚を精度高く制御することができる。これにより、ヒューズ素子10上のシリコン酸化膜20について、その残膜厚の制御性を高めることができる。
例えば、シリコン酸化膜20の厚さに関して、レーザートリミングを行う際の「最適な値」を実験又はシミュレーション等により予め求めておく。そして、シリコン酸化膜20を形成する工程では、シリコン酸化膜20の初期膜厚を上記の「最適な厚さ」と同じ大きさにする。これにより、レーザートリミングを行う際に、開口部35底面のシリコン酸化膜20の残膜厚は、上記の「最適な厚さ」若しくはそれに近い値となる。従って、周囲へのダメージを抑えつつ、ヒューズ素子10を再現性高くカットすることができる。レーザートリミング工程の品質の向上と、歩留まりの向上に寄与することができる。
For this reason, by controlling the initial film thickness of the silicon oxide film 20, the remaining film thickness of the silicon oxide film 20 on the bottom surface of the opening 35 can be controlled with high accuracy. Thereby, the controllability of the remaining film thickness of the silicon oxide film 20 on the fuse element 10 can be enhanced.
For example, regarding the thickness of the silicon oxide film 20, an “optimum value” for performing laser trimming is obtained in advance by experiments or simulations. In the step of forming the silicon oxide film 20, the initial film thickness of the silicon oxide film 20 is set to the same size as the “optimum thickness”. Thereby, when performing laser trimming, the remaining film thickness of the silicon oxide film 20 on the bottom surface of the opening 35 becomes the above-mentioned “optimum thickness” or a value close thereto. Therefore, it is possible to cut the fuse element 10 with high reproducibility while suppressing damage to the surroundings. This can contribute to improving the quality of the laser trimming process and improving the yield.

なお、上記の実施形態では、図5に示したように、複数本のヒューズ素子10の各々の上方に、開口部35をそれぞれ設ける場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図7に示すように、複数のヒューズ素子10の上方に、一つの大きな開口部35を設けてもよい。即ち、複数のヒューズ素子10の上方を一括して開口するように、開口部35を設けてもよい。このような場合であっても、上記の実施形態と同様の効果を奏する。   In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the case where the opening 35 is provided above each of the plurality of fuse elements 10 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, one large opening 35 may be provided above the plurality of fuse elements 10. In other words, the opening 35 may be provided so as to open above the plurality of fuse elements 10 at once. Even in such a case, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.

1 半導体基板
3 層間絶縁膜
10 ヒューズ素子
10´ メタル膜
11、14 窒化チタン膜
12、15 チタン膜
13 アルミニウム膜
16、31 レジストパターン
20 シリコン酸化膜
30 シリコン窒化膜
32 (レジストパターンの)開口部
35 (シリコン窒化膜の)開口部
50 配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 3 Interlayer insulation film 10 Fuse element 10 'Metal film 11, 14 Titanium nitride film 12, 15 Titanium film 13 Aluminum film 16, 31 Resist pattern 20 Silicon oxide film 30 Silicon nitride film 32 Opening 35 (resist pattern) Opening 50 (silicon nitride film)

Claims (3)

半導体基板上に絶縁膜を介してヒューズ素子を形成する工程と、
前記ヒューズ素子を覆うように前記絶縁膜上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記シリコン窒化膜のみを部分的にエッチングして除去することにより、前記ヒューズ素子の上方に前記シリコン酸化膜を底面とするレーザートリミング用の開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a fuse element on a semiconductor substrate via an insulating film;
Forming a silicon oxide film on the insulating film so as to cover the fuse element;
Forming a silicon nitride film on the silicon oxide film;
Forming a laser trimming opening having the silicon oxide film as a bottom surface above the fuse element by partially etching and removing only the silicon nitride film. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記開口部を形成する工程では、
前記シリコン酸化膜のエッチング速度が前記シリコン窒化膜のエッチング速度の10分の1以下であるエッチング条件で、前記シリコン窒化膜をエッチングすることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
In the step of forming the opening,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon nitride film is etched under an etching condition in which an etching rate of the silicon oxide film is 1/10 or less of an etching rate of the silicon nitride film. .
前記シリコン酸化膜の厚さに関して、前記レーザートリミングを行う際の最適な厚さを予め求めておき、
前記シリコン酸化膜を形成する工程では、
前記シリコン酸化膜を前記最適な厚さと同じ厚さに形成することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
Regarding the thickness of the silicon oxide film, an optimum thickness when performing the laser trimming is obtained in advance,
In the step of forming the silicon oxide film,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the silicon oxide film is formed to have the same thickness as the optimum thickness.
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