JP2000332115A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザトリミングをする半導体装置におい
て、ヒューズ素子のトリミング(切断)を高精度で行うこ
と。 【解決手段】 半導体ウエハの表面に設けられたレーザ
トリミング位置決め用パターンは、高光反射率領域と低
光反射率領域とから成り、高光反射率領域は、平坦な下
地の上に形成された高光反射率膜により形成され、低光
反射率領域は、レーザトリミング用ヒューズ素子と同じ
薄膜、またはヒューズ素子と同じ薄膜の下地の膜との複
合膜で構成されている光乱反射するための格子あるいは
ストライプあるいはドット状のパターン上に形成された
高光反射率膜にって形成するようにした。これによって
光反射率が急峻に変化する場所をレーザトリミング用ヒ
ューズ素子と同じ薄膜により形成されたパタンによって
規定できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビーム照
射により、半導体チップ表面に形成されているヒューズ
素子を高精度で切断するための位置決め用パターンを設
けた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アナログ半導体集積回路の装置におい
て、アナログ特性の調整のためのレーザトリミング方法
が知られている。例えば、特開平５−１３６７０号公報
に記載されている。半導体ウエハに集積回路を２次元的
にパターニングした後に、ウエハ状態で各々の集積回路
の電気特性を測定する。次に、アナログ特性の調整のた
めに、配線の一部に設けられたヒューズ素子を選択し
て、レーザビーム照射により切断する。このようなレー
ザトリミング方法により、ヒューズ素子の切断選択によ
り、集積回路のアナログ特性を希望の特性に合わせ込む
ことができる。所定のヒューズ素子にレーザビームを照
射するために、半導体ウエハ素面に位置決め用パターン
が設けられている。図２（ａ）は、従来の位置決めパタ
ーンの平面図、図２(ｂ)は、従来の位置決めパターンの
断面図、図２（ｃ）は、その位置決め用パターンを光ビ
ーム照射でＢ−Ｂ’線方向に沿って走査した場合の光反
射量変化を示す図である。従来の位置決めパターンは、
シリコン基板１０１上に設けられたシリコン酸化膜から
なる第一の絶縁膜１０２およびＰＳＧ膜などからなる第
二の絶縁膜１０４を外周部とし、その内側に、四角形の
アルミニウム膜１０５が配置されている。図２（ａ）の
Ｂ方向に沿って光ビームを走査すると、アルミニウム膜
１０５の反射率が高いために、図２（ｃ）のような光反
射パターンが得られる。位置決めパターンと集積回路の
多結晶シリコン膜から成るヒューズ素子との間の位置関
係は設計時に決められている。従って、位置決めパター
ンを光ビーム照射により検出することにより、所望のヒ
ューズ素子の座標を計算し、その場所にレーザー照射す
ることにより選択的にヒューズ素子をトリミングするこ
とができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のレーザ
トリミングにおいては、ヒューズ素子と位置決めパター
ンとが異なる薄膜で形成されていたために、正確な位置
決めができなかった。即ち、アルミニウムのパターンで
位置決め用パターンを検出して、ヒューズ素子である多
結晶シリコン膜をレーザトリミングした場合、図６のよ
うに、ヒューズ素子３１に対してレーザ照射領域３２が
位置ずれする。レーザ照射領域３２はエネルギー分布が
ガウシャン分布になっているために、レーザ照射端部の
エネルギー強度は低い。従って、ウエハプロセスにおい
て、多結晶シリコン膜のパターニングとアルミニウム膜
のパターニングとの間に大きな合わせずれがあると、安
定してヒューズ素子が切断できなくなってしまうという
問題点があった。なお、３３は下地のコゲ、３４はヒュ
ーズカット残りになる部分である。

【０００４】そこで、この発明の目的は、半導体チップ
のヒューズ素子に対して精度良く位置決めしてトリミン
グすることができる半導体装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、トリミングの位置決め精度を
高くすることにより、ヒューズ素子領域の小型化及びコ
ストダウンを可能にすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は以下の手段をとった。 （１） 半導体ウエハの表面にスクライブラインを介し
て２次元的にマトリックス状に繰り返し配置された半導
体集積回路と、半導体集積回路に設けられたレーザトリ
ミング用ヒューズ素子と、半導体ウエハの表面に設けら
れたレーザトリミング位置決め用パターンとから成る半
導体装置において、レーザトリミング位置決め用パター
ンは高光反射率領域と低光反射率領域とから成り、高光
反射率領域は平坦な下地の上に形成された高光反射率膜
により形成され、低光反射率領域はレーザトリミング用
ヒューズ素子と同じ薄膜で構成されている光乱反射する
ための格子あるいはストライプあるいはドット状のパタ
ーン上に形成された高光反射率膜により形成されてなる
半導体装置とした。 (２) レーザトリミング位置決め用パターンは、高光反
射率領域と、高光反射率領域に囲まれた低光反射率領域
とから成る(１)に記載した半導体装置とした。 (３) レーザトリミング位置決め用パターンは、低光反
射率領域と、低光反射率領域に囲まれた高光反射率領域
とから成る(１)に記載した半導体装置とした。 (４) レーザトリミング用ヒューズ素子が多結晶シリコ
ン薄膜で構成されている(１)に記載した半導体装置とし
た。 (５)高光反射率膜が、アルミニウムにより構成されてい
る(１)に記載した半導体装置とした。 (６) 光乱反射するための格子あるいはストライプある
いはドット状のパターンは、レーザトリミング用ヒュー
ズ素子と同じ薄膜とその下面に形成された膜との複合膜
で形成することにより、低光反射率領域の光の乱反射を
より増長させ、高光反射率領域と低光反射率領域との光
反射率の差（コントラスト）をより大きく取れるように
した(１)に記載した半導体装置とした。

【０００６】

【発明の実施の形態】レーザトリミング位置決め用パタ
ーンは高光反射率領域と低光反射率領域とから成り、高
光反射率領域は平坦な下地の上に形成された高光反射率
膜により形成され、低光反射率領域はレーザトリミング
用ヒューズ素子と同じ薄膜で構成されている光乱反射す
るための格子あるいはストライプあるいはドット状のパ
ターン上に形成された高光反射率膜により形成されるよ
うにした。従って、高光反射率領域と低光反射率領域と
の境界、すなわち光反射率が急峻に変化する場所はレー
ザトリミング用ヒューズ素子と同じ薄膜により形成され
たパタンによって規定されることとなる。これにより、
ウエハプロセスでの合わせずれに全く影響されずに正確
にレーザトリミングできる。

【０００７】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。なお、以下の説明は、簡単のため図示は省略
するが、特に断らない限りレーザトリミング用のヒュー
ズ素子は多結晶シリコン薄膜により形成されているもの
とする。

【０００８】図１（ａ）は、本発明の半導体装置の第一
の実施例による位置決め用パターンの平面図、図１
（ｂ）は、本発明の半導体装置の第一の実施例による位
置決め用パターンの断面図、図１(ｃ)は、本発明の半導
体装置の第一の実施例による位置決め用パターンに光ビ
ームを走査した場合の光反射量の変化を示す図である。
光反射量は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線方向に沿って走査
した場合の値である。本発明の第一の実施例による位置
決めパターンは、図１(ｂ)に示すように、高光反射率領
域１０６と、その内側の低光反射率領域１０７から構成
されている。

【０００９】図1(ａ)および図1(ｂ)を用いて、本発明の
位置決めパターンの構造を説明する。シリコン基板１０
１上にシリコン酸化膜等からなる第一の絶縁膜１０２が
形成されており、第一の絶縁膜１０２上に、部分的にド
ット状の多結晶シリコン薄膜１０３が形成される。多結
晶シリコン薄膜１０３が形成されない領域は、平坦な第
一の絶縁膜１０２が露出している。この上に、ＰＳＧ膜
等からなる第二の絶縁膜１０４が形成されており、第二
の絶縁膜１０４上にアルミニウム膜１０５が形成されて
いる。ドット形状の多結晶シリコン薄膜１０３の形成さ
れている領域の上方に位置するアルミニウム膜１０５の
表面は、多結晶シリコン薄膜１０３のパタンの影響によ
って、凸凹になっており、この部分に照射された光は乱
反射してしまう。従って、この領域を低光反射率領域１
０７とすることができる。一方、多結晶シリコン薄膜１
０３の形成されていない領域上のアルミニウム膜１０５
の表面は平坦であり、高光反射率領域１０６とすること
ができる。

【００１０】光ビームを図１(ａ)のＡ−Ａ’線方向に沿
って走査した場合の光反射量は、図１(ｃ)に示すよう
に、平坦な表面を有するアルミニウム膜１０５で形成さ
れる高光反射率領域１０６においては大きく、凸凹な表
面を有するアルミニウム膜１０５で形成される低光反射
率領域１０７においては小さくなる。図１（ａ）、(ｂ)
および(ｃ)の例においては、光の乱反射作用を利用して
低光反射率領域１０７を形成した。光の乱反射を起こす
ために、ヒューズ素子と同一薄膜である多結晶シリコン
薄膜１０３によりドット状のパターンを形成した。ドッ
ト状以外の、格子状やストライプ状などのパターンでも
光の乱反射を起こすことは可能であり、図１（ｃ）のよ
うな光反射パターンが得られる。

【００１１】図１(ｂ)における第一の絶縁膜１０２及び
第二の絶縁膜１０４は必ずしも必要ではないので、場合
によっては削除してもよい。また、アルミニウム膜１０
５に代えて、高光反射率膜としてタングステン、クロ
ム、金などの金属材料を用いても良い。以上述べたよう
に、高光反射率領域１０６と低光反射率領域１０７との
境界は、ヒューズ素子と同一の薄膜材料である多結晶シ
リコン薄膜１０３のパタンによって決められるため、従
来の位置決めパタンの課題であった、ヒューズ素子を形
成する多結晶シリコンと、位置決めパタンを形成するア
ルミニウム膜との合わせずれによる問題から解放するこ
とができる。

【００１２】図３（ａ）は、本発明の半導体装置の第二
の実施例による位置決め用パターンの平面図、図３
（ｂ）は、本発明の半導体装置の第二の実施例による位
置決め用パターンの断面図、図３(ｃ)は、本発明の半導
体装置の第二の実施例による位置決め用パターンに光ビ
ームを走査した場合の光反射量の変化を示す図である。
光反射量は、図３（ａ）のＣ−Ｃ’線方向に沿って走査
した場合の値である。本発明の第二の実施例の位置決め
パターンは、図１(ａ)から(ｃ)に示した第一の実施例と
同様に、高光反射率領域１０６と、その内側の低光反射
率領域１０７から構成されている。

【００１３】第一の実施例と異なる点は、高光反射率領
域１０６が平坦な多結晶シリコン薄膜１０３の上方に位
置するアルミニウム膜１０５により形成されている点で
ある。高光反射率領域１０６は平坦な下地上の高光反射
率膜により形成されていれば、その役割を果たすことが
できるのでこのような構成も可能となる。その他の説明
については、図１(ａ)から(ｃ)と同一の符号を附記する
ことで説明に代える。

【００１４】図４（ａ）は、本発明の半導体装置の第三
の実施例による位置決め用パターンの平面図、図４
（ｂ）は、本発明の半導体装置の第三の実施例による位
置決め用パターンの断面図、図４(ｃ)は、本発明の半導
体装置の第三の実施例による位置決め用パターンに光ビ
ームを走査した場合の光反射量の変化を示す図である。
光反射量は、図４（ａ）のＤ−Ｄ’線方向に沿って走査
した場合の値である。本発明の第三の実施例の位置決め
パターンは、外側に低光反射率領域１０７を配置し、そ
の内側に高光反射率領域１０６を配置した構成をとる。
位置決め用パターンとしては、高光反射率領域１０６と
低光反射率領域１０７のどちらかが、もう一方の領域に
挟まれた形をとっていれば良く、図４(ａ)から(ｃ)に示
した第三の実施例は、図1(ａ)から(ｃ)に示した第一の
実施例の反対の配置をした場合を示すものであってこの
ような構成をとっても良いことを示すものである。その
他の説明については、図１(ａ)から(ｃ)と同一の符号を
附記することで説明に代える。

【００１５】図５（ａ）は、本発明の半導体装置の第四
の実施例による位置決め用パターンの平面図、図５
（ｂ）は、本発明の半導体装置の第四の実施例による位
置決め用パターンの断面図、図５(ｃ)は、本発明の半導
体装置の第四の実施例による位置決め用パターンに光ビ
ームを走査した場合の光反射量の変化を示す図である。
光反射量は、図５（ａ）のＥ−Ｅ’線方向に沿って走査
した場合の値である。本発明の第四の実施例の位置決め
パターンは、外側に低光反射率領域１０７を配置し、そ
の内側に高光反射率領域１０６を配置した構成をとる。

【００１６】第三の実施例における説明と同様に、位置
決め用パターンとしては、高光反射率領域１０６と低光
反射率領域１０７のどちらかが、もう一方の領域に挟ま
れた形をとっていれば良く、図５(ａ)から(ｃ)に示した
第四の実施例は、図３(ａ)から(ｃ)に示した第二の実施
例の反対の配置をした場合を示すものである。その他の
説明については、図１(ａ)から(ｃ)と同一の符号を附記
することで説明に代える。

【００１７】図９（ａ）は、本発明の半導体装置の第五
の実施例による位置決め用パターンの平面図、図９
（ｂ）は、本発明の半導体装置の第五の実施例による位
置決め用パターンの断面図、図９(ｃ)は、本発明の半導
体装置の第五の実施例による位置決め用パターンに光ビ
ームを走査した場合の光反射量の変化を示す図である。
光反射量は、図９（ａ）のＦ−Ｆ’線方向に沿って走査
した場合の値である。

【００１８】本発明の第五の実施例では、第一の絶縁膜
１０２と、ドット状の多結晶シリコン薄膜１０３とは、
整合する形で形成されている。多結晶シリコン薄膜１０
３と第一の絶縁膜１０２との複合膜によりドットを形成
しているので、第一の実施例と比べて、ドットの高さが
高くなっており、多結晶シリコン薄膜１０３の形成され
ている領域の上方に位置するアルミニウム膜１０５の表
面の凸凹もより大きくなっている。このため、この部分
に照射された光は、第一の実施例に比べて、より乱反射
の度合いが大きくなって光反射率はさらに低下する。

【００１９】光ビームを図９(ａ)のＦ−Ｆ’線方向に沿
って走査した場合の光反射量は、図９(ｃ)に示すよう
に、平坦な表面を有するアルミニウム膜１０５で形成さ
れる高光反射率領域１０６においては大きく、凸凹な表
面を有するアルミニウム膜１０５で形成される低光反射
率領域１０７においては小さくなる。ここで、多結晶シ
リコン薄膜１０３と第一の絶縁膜１０２との複合膜によ
りドットを形成しているため、ドットの高さが高く、低
光反射率領域１０７の光反射率をより下げることができ
るため、高光反射率領域１０６との光反射率の差（コン
トラスト）を大きく取れる。これによりレーザースキャ
ンでの位置決め時に、外因に乱されにくくなり、より正
確な位置決めができる。

【００２０】なお、第五の実施例は、第一の実施例に基
づいてドットを高くした例を示したが、第二から第四の
実施例に対しても同様にしてドット高さを高くすること
は可能であり、有効である。また、ドット形状に限ら
ず、ストライプ形状や、格子形状でも同様の効果が得ら
れる。その他の説明については、図１(ａ)から(ｃ)と同
一の符号を附記することで説明に代える。

【００２１】図７は、本発明の半導体装置の位置決め用
パターンを用いてレーザトリングしたヒューズ素子の平
面図である。ヒューズ素子３１の中心にレーザスポット
３２が照射することが可能になる。本発明の半導体装置
は、バラツキの大きな半導体素子から成る半導体集積集
積回路に非常に適している。例えば、図８は、高耐圧の
ＭＯＳトランジスタから構成される電圧検出用ＩＣのブ
ロック図である。ＭＯＳＩＣは、バイポーラＩＣに比べ
アナログ特性のバラツキが大きい。特に、高耐圧特性の
場合、ゲート絶縁膜を厚くするために、ますます、アナ
ログ特性のバラツキが大きくなる。従って、アナログＭ
ＯＳＩＣの場合、図８のように大きなヒューズ素子領域
を必要とする。１０個以上のヒューズ素子を設けること
によりバラツキの小さいアナログ特性を得ることができ
る。

【００２２】本発明の位置決め用パターンを用いること
により、ヒューズ素子を小さくすることができる。さら
に、ヒューズ素子平面的に方向を異ならせて、２ヶ所以
上に配置することも可能になる。本発明の位置決め用パ
ターンは、スクライブライン内、半導体チップ内あるい
は、ＴＥＧチップ内のいずれに設けても実施できる。ス
クラブラインあるいはＴＥＧチップの中に配置した場合
には、半導体チップの面積を小さくする効果がある。

【００２３】また、本発明は、アナログＭＯＳＩＣに適
しているが、ディジタルＩＣに用いることも可能であ
る。また、非常にバラツキの小さな、高密度のアナログ
バイポーラＩＣの実現にも適している。図１、図３から
図５及び図9で示した実施例では、レーザトリミング用
のヒューズ素子を多結晶シリコン薄膜で形成した場合に
ついて説明したが、本発明は多結晶シリコン薄膜に限定
するものではなく、レーザトリミング用のヒューズ素子
を形成する薄膜と同一の薄膜を用いて光の乱反射をおこ
させるようなドット状等のパタンをアルミニウム膜１０
５のような高光反射率膜の下方に配置して低光反射率領
域１０７を形成すれば良い。

【００２４】図1、図３から図５における第一の絶縁膜
１０２及び第二の絶縁膜１０４は必ずしも必要ではない
ので、場合によっては削除してもよい。また、アルミニ
ウム膜１０５に代えて、高光反射率膜としてタングステ
ン、クロム、金などの金属材料を用いても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明によるレーザトリミング位置決め
用パターンは、高光反射率領域と低光反射率領域との境
界、すなわち光反射率が急峻に変化する場所をレーザト
リミング用ヒューズ素子と同じ薄膜により形成されたパ
タンによって規定できるようになった。これにより以下
の効果を有する。 （１） ヒューズ素子を安定して切断することが可能と
なる。 （２） 複数ヒューズ素子を必要とするＩＣにおいて、
ヒューズ素子領域を小面積で形成できる。 （３） 複数ヒューズ素子を必要とするＩＣにおいて、
ヒューズ素子領域を２ヶ所以上方向を異ならせて設計す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明の半導体装置の第一の実
施例の位置決め用パターンの平面図であり、図１（ｂ）
は、本発明の半導体装置の第一の実施例の位置決め用パ
ターンの断面図であり、図１(ｃ)は図１（ａ）のＡ−
Ａ’線に沿った光反射量を示す図である。

【図２】図２（ａ）は、従来の半導体装置の位置決め用
パターンの平面図であり、図２（ｂ）は、従来の半導体
装置の位置決め用パターンの断面図であり、図２(ｃ)
は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った光反射量を示す図
である。

【図３】図３（ａ）は、本発明の半導体装置の第二の実
施例の位置決め用パターンの平面図であり、図３（ｂ）
は、本発明の半導体装置の第二の実施例の位置決め用パ
ターンの断面図であり、図３(ｃ)は図３（ａ）のＣ−
Ｃ’線に沿った光反射量を示す図である。

【図４】図４（ａ）は、本発明の半導体装置の第三の実
施例の位置決め用パターンの平面図であり、図４（ｂ）
は、本発明の半導体装置の第三の実施例の位置決め用パ
ターンの断面図であり、図４(ｃ)は図４（ａ）のＤ−
Ｄ’線に沿った光反射量を示す図である。

【図５】図５（ａ）は、本発明の半導体装置の第四の実
施例の位置決め用パターンの平面図であり、図５（ｂ）
は、本発明の半導体装置の第四の実施例の位置決め用パ
ターンの断面図であり、図５(ｃ)は図５（ａ）のＥ−
Ｅ’線に沿った光反射量を示す図である。

【図6】図６は、従来の半導体装置のヒューズ素子の平
面図である。

【図7】図７は、本発明の半導体装置のヒューズ素子の
平面図である。

【図8】図８は、本発明の半導体装置のブロック図であ
る。

【図９】図９（ａ）は、本発明の半導体装置の第五の実
施例の位置決め用パターンの平面図であり、図９（ｂ）
は、本発明の半導体装置の第五の実施例の位置決め用パ
ターンの断面図であり、図９(ｃ)は図９（ａ）のＦ−
Ｆ’線に沿った光反射量を示す図である。

【符号の説明】

３１ ヒューズ素子 ３２ レーザ照射スポット領域 ３３ 下地の焦げを起こす領域 ３４ ヒューズカット残りになる部分 １０１ シリコン基板 １０２ 第一の絶縁膜 １０３ 多結晶シリコン薄膜 １０４ 第二の絶縁膜 １０５ アルミニウム膜 １０６ 高光反射率領域 １０７ 低光反射率領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウエハの表面にスクライブライン
   を介して２次元的にマトリックス状に繰り返し配置され
   た半導体集積回路と、前記半導体集積回路に設けられた
   レーザトリミング用ヒューズ素子と、前記半導体ウエハ
   の表面に設けられたレーザトリミング位置決め用パター
   ンとから成る半導体装置において、前記レーザトリミン
   グ位置決め用パターンは、高光反射率領域と低光反射率
   領域とから成り、前記高光反射率領域は、平坦な下地の
   上に形成された高光反射率膜により形成され、前記低光
   反射率領域は、前記レーザトリミング用ヒューズ素子と
   同じ薄膜で構成されている光乱反射するための格子ある
   いはストライプあるいはドット状のパターン上に形成さ
   れた前記高光反射率膜により形成されてなることを特徴
   とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記レーザトリミング位置決め用パター
   ンは、前記高光反射率領域と、前記高光反射率領域に囲
   まれた前記低光反射率領域とから成る請求項１記載の半
   導体装置。
3. 【請求項３】 前記レーザトリミング位置決め用パター
   ンは、前記低光反射率領域と、前記低光反射率領域に囲
   まれた前記高光反射率領域とから成る請求項１記載の半
   導体装置。
4. 【請求項４】 前記レーザトリミング用ヒューズ素子が
   多結晶シリコン薄膜で構成されている請求項１記載の半
   導体装置。
5. 【請求項５】 前記高光反射率膜が、アルミニウムによ
   り構成されている請求項１記載の半導体装置。
6. 【請求項６】 前記低光反射率領域は、前記レーザトリ
   ミング用ヒューズ素子と同じ薄膜と、前記レーザトリミ
   ング用ヒューズ素子と同じ薄膜の下面に位置する膜との
   複合膜によって構成されている、光乱反射するための格
   子あるいはストライプあるいはドット状のパターン上に
   形成された、前記高光反射率膜により形成されてなる請
   求項１記載の半導体装置。