半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為半導(dǎo)體裝置及其制造方法。所述半導(dǎo)體裝置具有能夠通過激光進(jìn)行切斷的熔斷元件且具有耐腐蝕性，在該半導(dǎo)體裝置中，從半導(dǎo)體襯底的背面照射的激光被聚光于熔斷元件上，以熔斷元件能夠發(fā)熱、膨脹、破裂的方式使用多孔質(zhì)的絕緣膜覆蓋熔斷元件的上部。為了防止水分的侵入，在半導(dǎo)體裝置的正面配置相同厚度的氮化硅膜。
【專利說明】
半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，尤其涉及能夠通過切斷來(lái)變更電路結(jié)構(gòu)的具有熔斷 (fuse)元件的半導(dǎo)體裝置及其制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體裝置的制造中，在也被稱為前期工序的晶片制造工序結(jié)束后，具有通過使用例如激光來(lái)切斷使用了例如多晶硅或金屬的熔斷元件而進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)的變更的工序， 其占據(jù)了后期工序的一部分。在本工序中，在測(cè)定了半導(dǎo)體裝置的電氣特性后，能夠通過校正電阻的值得到所期望的特性，成為在重視模擬特性的半導(dǎo)體裝置中特別有效的制造工序。
[0003]在該工序中，要求能夠在激光中穩(wěn)定地切斷熔斷元件并且要求熔斷元件的耐腐蝕性較高。以往，在半導(dǎo)體裝置的上部形成絕緣性的保護(hù)膜，出于防止水分從外部侵入等目的而使用例如氮化硅膜。但是，關(guān)于熔斷元件，由于設(shè)定是之后利用激光照射而對(duì)熔斷元件進(jìn)行切斷，因此，不能配置足夠厚的氮化硅膜。這是因?yàn)?氮化硅膜機(jī)械性能上也很堅(jiān)固，借助激光照射不容易與熔斷元件同時(shí)被破壞。因此，一般情況下對(duì)熔斷元件上方的保護(hù)膜進(jìn)行去除，因此，成為保護(hù)膜在熔斷元件上開口的狀態(tài)。而且，保護(hù)膜之下的絕緣膜也以成為適合熔斷元件的切斷的所期望的厚度的方式被去除，因此，在熔斷元件之上僅留有以用于分離金屬布線層的氧化膜為主的絕緣膜。熔斷元件成為容易受到水分侵入的影響的狀態(tài)，需要提高耐腐蝕性。
[0004]在專利文獻(xiàn)1中，公開有如下提高耐腐蝕性的方法:在熔斷元件上至少側(cè)面或者側(cè)面和上部形成氮化硅膜或氮氧化硅膜等耐濕性絕緣膜，其中，耐濕性絕緣膜在上部比側(cè)面薄。
[0005]但是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，舉出了以下的課題。針對(duì)水分基本上從熔斷元件上的保護(hù)膜被去除了的部分侵入這一情況，有如下方法:不在熔斷元件上部配置耐濕性絕緣膜或者在熔斷元件上較薄地形成耐濕性絕緣膜。因此，上部的保護(hù)變得不充分。而且，由于使用氮化硅膜或氮氧化硅膜作為耐濕性絕緣膜，因此，吸收照射的激光以切斷熔斷元件的條件變得嚴(yán)苛。在該方法中，耐濕性提高和借助激光切斷熔斷元件的穩(wěn)定性處于權(quán)衡的關(guān)系， 很難得到滿足兩者的條件。因此，本技術(shù)著眼于未切斷的熔斷元件是由于進(jìn)行了基于激光的切斷的熔斷元件效果小。在被切斷的熔斷元件中，熔斷元件在斷面處露出，從而發(fā)生腐蝕。熔斷元件的腐蝕從切斷面產(chǎn)生，由于熔斷元件膨脹導(dǎo)致裂紋進(jìn)入熔斷元件上的絕緣膜。 而且，出現(xiàn)如下問題:裂紋成為水分的侵入路徑，腐蝕向半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部深入。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-49252號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，提供一種腐蝕不會(huì)從切斷了熔斷元件的部分開始發(fā)生的具有熔斷元件的半導(dǎo)體裝置。
[0008]為了解決上述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置采用如下結(jié)構(gòu):不在熔斷元件之上設(shè)置開口區(qū)域，使用相同厚度的氮化硅膜覆蓋半導(dǎo)體裝置的正面，在氮化硅膜之下配置多孔質(zhì)的絕緣膜。而且，能夠從構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體襯底的背面照射激光，并將激光聚光于熔斷元件處來(lái)切斷熔斷元件，該熔斷元件形成于半導(dǎo)體襯底的正面上設(shè)置的氧化膜上。
[0009]發(fā)明效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供如下具有熔斷元件的半導(dǎo)體裝置:熔斷元件在切斷后也會(huì)被氮化硅膜的保護(hù)膜覆蓋，因此，熔斷元件沒有露出部分，幾乎沒有被腐蝕的可能性。并且， 能夠抑制新的水分侵入的路徑的產(chǎn)生，不會(huì)產(chǎn)生由于水分侵入半導(dǎo)體裝置內(nèi)部而導(dǎo)致的腐蝕。【附圖說明】[〇〇11]圖1是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第一實(shí)施方式的圖，其中，(a)是俯視圖，(b)是沿(a)的切斷面A-A的剖視圖。[〇〇12]圖2是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二實(shí)施方式的剖視圖。
[0013]圖3是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三實(shí)施方式的俯視圖。
[0014]圖4是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四實(shí)施方式的俯視圖。
[0015]標(biāo)號(hào)說明
[0016]1:半導(dǎo)體襯底;2:場(chǎng)氧化膜;3:熔斷元件;3A、3B:熔斷元件的端子;4:中間絕緣膜； 5:格子;5A:排列體;6:氮化硅膜;7:層間絕緣膜;8:多孔質(zhì)的絕緣膜;9:多孔質(zhì)區(qū)域；10:格子的窗；10A:排列體的遮光部;11:激光;12:金屬布線。【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0018]【實(shí)施例1】
[0019]圖1是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第一實(shí)施方式的圖。圖1的(a)是俯視圖，圖1的 (b)沿圖1的(a)的切斷面A-A的剖視圖。
[0020]如圖1的(a)所示，多個(gè)熔斷元件3在場(chǎng)氧化膜2之上并列地配置，熔斷元件3的兩端為端子3A、3B。各個(gè)熔斷元件從該端子處與電路連接。電路對(duì)電流是否在端子3A和3B之間流通進(jìn)行判斷。將與熔斷元件3中流動(dòng)的電流的方向垂直的方向上的熔斷元件的尺寸稱為熔斷元件的寬度。在圖1的(a)中，與連結(jié)端子3A、3B的方向垂直的方向?yàn)槿蹟嘣膶挾取Ｔ诒緦?shí)施例中，以多晶硅為例說明熔斷元件。當(dāng)然，在使用金屬作為熔斷元件的材料的情況下也能夠幾乎同樣地實(shí)施本發(fā)明。
[0021]在熔斷元件3之上隔著中間絕緣膜配置有由金屬構(gòu)成的格子5。格子5例如能夠使用構(gòu)成最下層的金屬布線的金屬來(lái)形成。當(dāng)然，也可以使用構(gòu)成其他層的金屬布線的金屬。 在本實(shí)施例中，格子是正方格子，具有一邊的長(zhǎng)度為L(zhǎng)的正方形的窗10。這里，使窗的一邊的長(zhǎng)度L比用于切斷熔斷元件3的激光的波長(zhǎng)短。這是為了阻隔(閉C込￠)?)從半導(dǎo)體襯底1 的背面朝向熔斷元件3照射的激光。不覆蓋整面地形成格子是為了留出熔斷元件的被激光切斷的部分的發(fā)熱導(dǎo)致的劇烈的膨脹的空間(余地)。而且，格子5作為塑性的網(wǎng)，通過變形來(lái)承受切斷部位的膨脹、破裂。
[0022]在格子5之上配置有由多孔質(zhì)的絕緣膜構(gòu)成的多孔質(zhì)區(qū)域9,為了保護(hù)半導(dǎo)體裝置的正面，在包含多孔質(zhì)區(qū)域9之上的半導(dǎo)體裝置的整面上形成有相同厚度的氮化硅膜6。氮化硅膜6還形成于層間膜7之上。在熔斷元件3的周圍不存在氮化硅膜6開口的區(qū)域。像之后說明那樣，由于用于切斷熔斷元件3的激光從半導(dǎo)體裝置的背面照射，因此，能夠?qū)⒌枘?形成于包含熔斷元件3的區(qū)域整面。
[0023]而且，如圖1的(b)所示，形成有多個(gè)熔斷元件3的場(chǎng)氧化膜2設(shè)置在半導(dǎo)體襯底1的正面上。熔斷元件3被中間絕緣膜4覆蓋了側(cè)面和上表面。而且，格子5被多孔質(zhì)的絕緣膜8覆蓋了側(cè)面和上表面。在本實(shí)施例中，多孔質(zhì)的絕緣膜8選擇性地配置于多孔質(zhì)區(qū)域9。[〇〇24]多孔質(zhì)的絕緣膜8是例如low-k(低介電常數(shù))的材料，能夠作為層間膜7使用。在多孔質(zhì)的絕緣膜8和層間膜7是相同的材料的情況下，用于在格子5之上設(shè)置多孔質(zhì)的絕緣膜8 的工序不用另設(shè)工序，因此，無(wú)需設(shè)置多孔質(zhì)區(qū)域9,半導(dǎo)體裝置的制造變得容易。還能夠在熔斷元件之上配置金屬布線。
[0025]在多孔質(zhì)的絕緣膜8之上和層間膜7之上以遍及包含配置有熔斷元件3的區(qū)域在內(nèi)的半導(dǎo)體裝置整面的方式形成有氮化硅膜6。沒有被氮化硅膜覆蓋的區(qū)域通常僅是半導(dǎo)體裝置與外部連接的焊盤區(qū)域。氮化硅膜6在層間膜7之上和在多孔質(zhì)區(qū)域9都具有相同的厚度，其中，在該多孔質(zhì)區(qū)域9具有配置有熔斷元件3的多孔質(zhì)的絕緣膜8。
[0026]格子5不僅阻隔激光，還是通過蝕刻去除層間膜7而留下所期望的量時(shí)的監(jiān)視器 (monitor)。在通過蝕刻來(lái)形成多孔質(zhì)區(qū)域9時(shí)，如果監(jiān)視形成格子5的金屬，則能夠通過實(shí)施適當(dāng)?shù)倪^度蝕刻(overetching)來(lái)去除層間膜7。這樣，能夠?qū)⑿纬捎阢嘣?之上的多孔質(zhì)的絕緣膜8的厚度控制得均一，能夠均一地保持基于激光的切斷條件。
[0027]接著，對(duì)借助激光來(lái)切斷熔斷元件3的方法進(jìn)行說明。
[0028]為了切斷熔斷元件3,以如下方式控制激光11:從形成有半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體襯底的背面照射用于切斷熔斷元件3的激光11，對(duì)激光11聚光使聚光點(diǎn)到達(dá)熔斷元件。如果設(shè)激光的頻率為V，則當(dāng)光子的能量hv比半導(dǎo)體襯底的帶隙小時(shí)，該光不被吸收，因此，激光能夠通過半導(dǎo)體襯底中。但是，當(dāng)激光的強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，光子的能量為hv的整數(shù)倍，能夠使半導(dǎo)體襯底吸收。這是聚光的作用。在聚光點(diǎn)處激光的強(qiáng)度變強(qiáng)，在該種情況下，被熔斷元件3吸收。吸收了激光11的熔斷元件3的切斷部分發(fā)熱，急速地膨脹、破裂。由此，熔斷元件3被切斷。伴隨著膨脹和破裂的體積變化被格子5和多孔質(zhì)的絕緣膜8吸收。因此，膨脹和破裂幾乎不會(huì)對(duì)氮化硅膜6帶來(lái)影響。[0〇29] 在半導(dǎo)體襯底1為娃的情況下，如果激光的波長(zhǎng)在llOOnm前后，則能夠通過500WI1 左右厚度的硅襯底。另外，雖然在半導(dǎo)體襯底1和熔斷元件3之間存在場(chǎng)氧化膜2,但通常來(lái)說氧化膜相對(duì)于紅外光和可見光是透明的，只會(huì)稍微吸收一些該范圍的光，因此不會(huì)成為問題。
[0030]并且，格子5采用窗10為正方形的正方格子，但窗的形狀不限于正方形，也可以是縱橫的長(zhǎng)度分別與激光的波長(zhǎng)相同或比激光的波長(zhǎng)短的矩形。
[0031]根據(jù)以上的結(jié)構(gòu)，能夠提供下述的半導(dǎo)體裝置:通過從半導(dǎo)體襯底1的背面照射激光來(lái)切斷恪斷元件，在恪斷元件被激光切斷后，恪斷元件不會(huì)從切斷面露出。
[0032]【實(shí)施例2】
[0033]接著，參照附圖對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0034]圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。與圖1的(b)的剖視圖共同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。不同之處在于沒有配置格子5。在來(lái)自半導(dǎo)體襯底背面的激光11 的聚光被充分控制，不需要使用金屬的格子覆蓋熔斷元件3的上部的情況下，也可以不配置金屬的格子。
[0035]能夠在恪斷元件3之上能夠自由地配置金屬布線12來(lái)代替金屬的格子。也能夠根據(jù)需要將金屬布線設(shè)為完全覆蓋熔斷元件3的上部的屏蔽物(shield)。熔斷元件3的基于激光的切斷方法與實(shí)施例1相同。
[0036]在多孔質(zhì)的絕緣膜8和層間膜7不同的情況下，如果不配置格子，則難以準(zhǔn)確地對(duì)層間膜7進(jìn)行蝕刻以形成多孔質(zhì)區(qū)域9,因此，優(yōu)選在其他區(qū)域設(shè)置能夠監(jiān)視蝕刻的結(jié)構(gòu)。在多孔質(zhì)的絕緣膜8和層間膜7是相同的材料的情況下，由于沒有必要在熔斷元件3上的中間絕緣膜4之上設(shè)置多孔質(zhì)區(qū)域9,因此，無(wú)需設(shè)置另外的工序，制造變得容易。在熔斷元件之上配置金屬布線也容易。
[0037]多孔質(zhì)的絕緣膜8是例如low-k的材料，與層間膜7或其他金屬布線的親和性良好， 因此，即使堆積在半導(dǎo)體裝置的整面上也沒有關(guān)系。而且，為了防止水分的侵入，使用氮化硅膜覆蓋多孔質(zhì)的絕緣膜8和層間膜7的上方。[〇〇38]【實(shí)施例3】
[0039]圖3是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三實(shí)施方式的俯視圖。在本實(shí)施方式中，再次使用格子5。與實(shí)施例1的格子相比，本實(shí)施例的格子5有如下不同之處:窗10集中地配置在各個(gè)熔斷元件3之上。這樣一來(lái)，相對(duì)地減小相鄰的窗10和窗10之間的距離即窗間隔M。窗是矩形，長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度L比用于切斷熔斷元件3的激光的波長(zhǎng)短。通過將窗間隔M的長(zhǎng)度設(shè)為窗的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度L的1/2至1/10,窗間隔M相對(duì)地變小，在切斷熔斷元件時(shí)，格子5能夠塑性變形而不會(huì)限制或抑制熔斷元件在激光照射部的膨脹和破裂。
[0040]能夠在保持窗間隔M的狀態(tài)下將窗10配置在格子5的整面。塑性變形變得更容易發(fā)生。[〇〇41 ]【實(shí)施例4】[〇〇42]圖4是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四實(shí)施方式的俯視圖。在本實(shí)施方式中，格子沒有采用一體化的方式而是形成排列體5A。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。排列體5A由與格子相同的材料構(gòu)成。排列體5A是將獨(dú)立的多個(gè)遮光部10A平面地配置而成的。在本實(shí)施例中，遮光部10A是長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度為P的矩形，以與相鄰的遮光部10A具有間隔Q的方式縱橫排列。間隔Q 的大小比用于切斷熔斷元件3的激光的波長(zhǎng)短。因此，從半導(dǎo)體襯底的背面照射的激光不能透過排列體5A，從而對(duì)存在于半導(dǎo)體裝置的正面?zhèn)鹊慕饘俨季€等沒有影響。
[0043]而且，由于各遮光部10A彼此獨(dú)立，因此，由于切斷熔斷元件時(shí)的熔斷元件在激光照射部的膨脹和破裂，各遮光部10A能夠容易地塑性變形。
[0044]另外，在本實(shí)施例中，配置了相同形狀的遮光部10A，但為了不形成縫隙狀的間隙， 遮光部可以采用三角形或六邊形，或采用能夠?qū)⒉煌螤畹恼诠獠拷M合并平面地重復(fù)配置的形狀，效果更好。[〇〇45]通過以上的方法，能夠提供熔斷元件3的上部被氮化硅膜均等地覆蓋的半導(dǎo)體裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其具有熔斷元件，該半導(dǎo)體裝置具有:半導(dǎo)體襯底；場(chǎng)絕緣膜，其設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底的正面；熔斷元件，其設(shè)置于所述場(chǎng)絕緣膜之上；中間絕緣膜，其覆蓋所述熔斷元件的側(cè)面和上表面；金屬的格子，其設(shè)置于所述中間絕緣膜之上并覆蓋所述熔斷元件；多孔質(zhì)的絕緣膜，其設(shè)置于所述格子的周圍；以及 氮化硅膜，其覆蓋所述多孔質(zhì)的絕緣膜的正面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述格子具有矩形的窗，所述矩形的窗的長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度比用于切斷所述熔斷元件的激光 的波長(zhǎng)短。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述窗集中地配置在所述熔斷元件之上。4.一種半導(dǎo)體裝置，其具有熔斷元件，該半導(dǎo)體裝置具有:半導(dǎo)體襯底；場(chǎng)絕緣膜，其設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底的正面；熔斷元件，其設(shè)置于所述場(chǎng)絕緣膜之上；中間絕緣膜，其覆蓋所述熔斷元件的側(cè)面和上表面；金屬的排列體，其設(shè)置于所述中間絕緣膜之上并覆蓋所述熔斷元件；多孔質(zhì)的絕緣膜，其設(shè)置于所述排列體的周圍；以及 氮化硅膜，其覆蓋所述多孔質(zhì)的絕緣膜的正面。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述排列體是平面地配置獨(dú)立的多個(gè)遮光部而成的，所述多個(gè)遮光部以彼此隔開比用 于切斷所述熔斷元件的激光的波長(zhǎng)短的間隔的方式分別配置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述多個(gè)遮光部是能夠分別平面地重復(fù)配置的形狀。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述多個(gè)遮光部構(gòu)成能夠通過將規(guī)定數(shù)量的遮光部組合而平面地重復(fù)配置的形狀。8.—種半導(dǎo)體裝置，其具有熔斷元件，該半導(dǎo)體裝置具有:半導(dǎo)體襯底；場(chǎng)絕緣膜，其設(shè)置于所述半導(dǎo)體襯底的正面；熔斷元件，其設(shè)置于所述場(chǎng)絕緣膜之上；中間絕緣膜，其覆蓋所述熔斷元件的側(cè)面和上表面；多孔質(zhì)的絕緣膜，其隔著所述中間絕緣膜設(shè)置于所述熔斷元件之上；金屬布線，其在所述熔斷元件之上且設(shè)置于所述多孔質(zhì)的絕緣膜中；以及 氮化硅膜，其覆蓋所述多孔質(zhì)的絕緣膜的正面。9.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，該半導(dǎo)體裝置具有設(shè)置于場(chǎng)氧化膜之上的熔斷 元件和設(shè)置于所述熔斷元件的周圍的多孔質(zhì)的絕緣膜，所述場(chǎng)氧化膜設(shè)置于半導(dǎo)體襯底的 正面，該半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下工序:從所述半導(dǎo)體襯底的背面照射激光的工序；以聚光點(diǎn)到達(dá)所述熔斷元件的方式控制所述激光的工序；以及 通過使所述熔斷元件發(fā)熱、膨脹、破裂來(lái)切斷所述熔斷元件的工序。
【文檔編號(hào)】H01L21/82GK105977237SQ201610135934
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年3月10日
【發(fā)明人】井村行宏, 木村吉孝, 秋野勝
【申請(qǐng)人】精工半導(dǎo)體有限公司