TW318954B - - Google Patents

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經濟部中央橾準局貞工消費合作社印製 318954 A7 _B7_ 五、發明説明（'） 發明領城 本發明與積體電路元件中所用的熔绦元件有闞，尤指 —種K雷射熔斷之熔絲鐽路之構造。 發明昔暑 , 在翬石積體電路（1C)之設計中例行使用熔絲，尤其是 在記憶體裝置中作為改變其中所含電路结構之元件。因 此，記憶體通常構建成具有程控的能力，其中熔絲選擇 性地Μ雷射光束「燒斷j 。 而且眾所週知的是隨機存取記憶體（RAM)設計成具有 多餘重複的部分.含有備份的行或列，甚或完全功能的 陣列，當其中任一備份元件失效時故障的行、列等以 一對應元件取代。阻斷與啟動備份元件之達成方式是將 熔絲策略性地遍設於1C中，當需要時最好Μ雷射光束燒 斷（即熔斷）。 此外，熔絲之雷射去除（修整）技術已廣泛使用於記憶 體與埋輯1C之製造工業中，作為一種有效改進功能性良 率之方式，並降低研發週期。但熔絲燒斷率與熔絲可靠 度在大多数傳統熔絲設計中已經產生問題。 熔絲元件例行以鋁、銅、多晶矽、矽化物或任何高導 電性金屬或合金製成。通常，一導線兩端Μ —頸部接合 ，頸部的寬度比起導線甚小，於是弄斷連接所需能量較 小。本行業者將完全瞭解許多此種熔絲可並排置放，因 此，因弄斷其中一熔絲所需能量甚小，所.从傷及郯置熔 絲的可能性較小。 -3- 本紙張尺度遑用中國國家橾準（CNS ) Μ規名· ( 210Χ297公釐） (請先Μ-讀背&·之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 A7 318954 B7 五、發明説明（> ) (請先盹讀背面之注意事項再填寫本頁) 此種熔絲元件之各種構造均已經有所記述。在授予 Shiozaki等人的美國專利第4682204號中，一種比方說 K多晶矽製備的熔躲元件沈積於一絕緣基材上，連接部 位在熔絲鐽路兩端一體形成，各連接部位含有許多階梯 _式區段，與絕緣基材上形成的對應階梯式區段接觸。Μ 此方式，藉增加連接部位的熱容量，熔絲鏈路只需較小 的區域，因而減少熔絲構造所需的整體表面。 在授予Nicholay之美國專利第4198744號中所述之另 —實例中，一種空浮式熔絲元件在可熔性材料形成後形 成，其在基材上沈積一絕緣層，在絕緣層上為一第一金 鼷層，其中選擇性地移除該材料^形成具一頸部之熔絲 元件。此種處理之明顯優點為降低了熔絲鐽路的熱導率 ,於是減少了將其燒斷所需的能量。 在授予Usuda等人之美國專利第5321300號中所述之又 一莨例中，一雷射斷開的熔絲在一中間層絕緣膜上形成 。熔絲鐽路下方的中間層膜中設置一多晶矽製成的加熱 構件，將此加熱構件置於一電場絕緣的區域，此構件吸 收雷射光束之能量而產生熱量，並加熱燒斷熔絲鐽路。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 除了熔絲鐽路的尺寸最佳化以降低燒斷熔絲所需的能 量外，已發琨相當有利的是將一屏蔽板置於熔絲構造下 Μ避免傷及鄰近的I C區域。 此種配置在授予KonoshUa等人的美國專利第5279984 號中有所說明，其中至少一部分屏蔽板直接置於熔絲元 件下面，必須妥適留心K確保該電場屏蔽板不會短路， -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（2丨0 X 297公釐） A7 B7 經濟部中央樣隼局貝工消费合作杜印装 五、· 發明説明 ) 1 1 即 使 當 雷 射 光 束 照 射 切 斷 熔 絲 鐽 路 時 有 所 偏 差 亦 然 〇 1 1 Ko Π 0 s h i t a 所 述 之 屏 蔽 板 最 好 以 多 晶 矽 或 相 等 材 料 製 成 1 I 1 其 特 性 是 可 吸 收 大 部 分 雷 射 所 產 生 的 能 量 〇 本 行 業 者 請 1 I 將 完 全 瞭 解 除 了 在 熔 絲 下 方 放 置 屏 蔽 而 獲 得 屏 蔽 性 質 先 閲 1 I 讀 1 I 外 其 更 大 有 利 之 處 是 降 低 了 燒 斷 熔 絲 所 需 的 雷 射 能 量 背 面· 1 1 之 f 使 對 1C 内 其 他 元 件 所 可 能 造 成 的 潛 在 傷 害 減 至 最 小 〇 注 意 1 1 參 考 圖 1 9 示 出 —. 傳 統 熔 絲 構 造 之 俯 視 ren 圖 • 一 導 線 10 事 項 I 再 1 之 兩 端 分 別 接 附 於 熔 絲 鏈 路 20 t 並 且 示 出 雷 射 點 15之 填 寫 本 裝 最 佳 位 置 0 雷 射 所 傳 送 的 能 量 在 該 點 所 圍 之 區 域 中 損 失 頁 ! 1 了 » 全 部 能 量 僅 — 部 分 由 熔 絲 鐽 路 20吸 收 〇 结 果 9 切 斷 1 1 熔 絲 的 能 量 比 起 若 將 大 部 分 能 量 多’ 少 往 熔 絲 鐽 路 集 中 所 1 I 需 之 能 量 要 高 得 多 〇 1 1 訂 1 圖 1 並 繪 出 — 與 單 個 脈 衝 雷 射 交 互 作 用 之 傳 統 熔 絲 設 計 0 通 常 一 直 線 熔 絲 鏈 路 20排 成 — 排 熔 絲 〇 在 特 殊 的 情 | ’ 況 下 » 在 兩 相 鄰 熔 絲 間 插 入 一 假 熔 絲 18M 達 成 較 佳 的 平 1 1 面 化 0 假 熔 絲 18 一 般 置 於 兩 有 效 熔 絲 間 開 放 空 間 之 中 央 1 丄 » 假 熔 絲 不 過 是 熔 絲 排 内 — 段 内 連 缠 而 已 9 但 與 熔 絲 排 » , · | 中 其 他 熔 絲 電 性 分 隔 〇 不 論 熔 絲 為 有 效 或 為 假 9 傳 統 熔 1 1 絲 設 計 通 常 未 達 成 其 企 求 的 百 的 * 即 達 成 最 佳 的 熔 絲 m 1 1 斷 效 率 〇 雷 射 能 量 分 佈 可 用 一 Ga U S si an 分 佈 或 一 矩 形 空 1 I 間 分 佈 說 明 0 事 實 上 1 一 傳 统 熔 絲 通 常 僅 佔 有 雷 射 所 覆 1 1 蓋 面 積 的 三 分 之 一 K 下 〇 一 般 之 圓 形 雷 射 15 覆 蓋 熔 絲 鏈 1 I 路 約 30¾ 的 面 積 > 即 使 高 度 相 干 性 之 雷. 射 光 束 » 仍 需 1 1 雷 射 脈 衝 能 量 的 三 分 之 二 上 才 能 將 充 分 能 量 送 人 有 效 1 1 -5 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 318954 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 五、發明説明卜 ) 1 1 熔 絲 中 將 其 燒 斷 0 更 明 確 地 說 f 約70¾ 的 雷 射 能 量 傳 送 1 1 到 或 反 射 到 熔絲鏈路20所未 覆 蓋 的 區 域 〇 即 使 熔 絲 鐽 路 1 I 所 覆 蓋 的 其 餘30% 的 區 域 t 由 於 多 層 之 干 擾 效 應 > 仍 有 請 1 I 20 -60¾ 的能量或反射或傳出 =於是， 僅全部能量的1 2 先 閲- 1 I 讀 1 f -24¾實際用 於 切 斷 熔 絲 〇 结 果 1 很 容 易 在 熔 絲 未 覆 蓋 的 背 面. 1 I 之 區 域 產 生 對 基 材 的 實 質 傷 害 9 這 是 由 於 高 吸 收 率 與 所 傳 注 意 1 I 雷射的高百分 比 t 以 及 切 斷 熔 絲 鐽 路 所 需 的 高 額 雷 射 能 事 項 1 I 再 量 所 造 成 的 〇 填 裝 用 寫 本 本 行 業 者 將 完 全 瞭 解 熔 絲 寬 度 不 能 任 意 增 加 〇 所 材 頁 1 f 料 與 達 成 熔 絲 鏈 路 蒸 發 所 費 能 量 之 間 的 一 致性必須維 1 1 持 〇 很 明 顯 » 一 過 寬 之 鐽 路 可 能 需* 要 過 高 的 能 量 » 因 而 1 I 可 能 傷 及 形 成 I C的其餘元件 〇 另 一 方 面 • 能 量 太 少 可 能 I 1 訂 不 足 Κ 馍 斷 鏈 路 Μ 及 破 壞 氧 化 物 保 護 層 〇 1 明 冃 的 因 此 本 發 明 之 一 巨 的 在 提 供 一 種 熔 絲 構 造 > 具 有 最 佳 1 幾 何 形 狀 的 熔 絲 鐽 路 t Μ 使 切 斷 熔 絲 所 需 的 能 量 最 少 0 1 1 另 — 巨 的 在 將 一 反 射 器 置 於 熔 絲 鐽 路 下 方 9 能 厂 反 射」 I 雷 射 能 量 一 相 當 大 的 部 分 0 1 1 又 一 巨 的 在 提 供 一 種 熔 絲 元 件 9 具 有 一 厂 圖 型 式 J 設 1 1 計 以 改 進 雷 射 的 吸 收 效 率 〇 1 I 再 一 巨 的 為 含 有 一 厂 圖 型 式 J 反 射 器 9 其 可 Μ C Μ Μ化 1 1 學 •t»K 械 拋 光 )產生， 且可將反射光束聚焦， 因而改進熔 1 | 絲 效 率 1 | 遷 有 一 巨 的 為 在 反 射 構 造 中 引 入 一 輕 微 曲 度 t 使 其 更 1 1 -6 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（r ) 能容忍雷射的餳差，並協助將雷射之反射直接集中到熔 絲鏈路上。 尚有一目的為將記憶體中所用熔絲元件之幾何形狀與 構造最佳化，包括SRAMs與DRAMs,尤其是16Mb與64Mb之 -DRAMs ° 链明澳沭 M —種具有最佳幾何形狀之熔絲構造以及使燒斷熔絲 所需雷射能量最小而克腋前述問題，實現本發明之目的。 根據本發明，在一半導體基材上沈積的一絕緣層上形 成的具有互連線之積體電路中，其中半導體基材在各元 件間設置了連接線，各元件則與該''積體電路一體形成， 其中提供一種熔絲構造，能Μ雷射光束程控，包含：一 可熔斷之長形金靥熔絲鐽路連接一互連線之兩段；各指 狀物與熔絲鏈路一體形成並與熔絲鐽路共平面而横向伸 展，用Μ吸收雷射光束所發出的能量；及一反射板置於 該熔絲鐽路下方，用Μ反射雷射光束所產生之能量回到 熔絲鏈路，其中各指狀物與反射板使燒斷熔絲構造所需 之雷射光束發出之能量降低。 簡要地說，本發明之熔絲構造其特徵為：雷射能量吸 收率因一預定的雷射能量之空間分佈而達至最大，於是 ,雷射點所覆蓋的熔絲材料量（指其厚度與面積）達至最 大。而且，熔絲材料量絕不多於Μ傳統雷射能量（一般 為0.3/uj至1.2uj的一分數）所能蒸發之量。 此外，熔絲材料侷眼於一特定位置而能容許雷射偏差 -7- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X 297公釐） (請先恥讀背·面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 318954 A7 _B7_ 五、發明説明（& ) (约1 u m )。最後，將熔絲材料分佈成能確實維持IC元件 内之平面性。 圃式：賭沭 本發明由下列詳述结合圖式將更加完全瞭解與體認， _圖式中： 圖1示出已注技術熔絲元件之圖形； 圖2a-2d為根據本發明之熔絲構造圖，其中示出熔絲 鐽路具有長短指狀物從熔絲鏈路主體突出； 圖3a-3b示出本發明另一茛例，其中假熔絲加入熔絲 鏈路； 圖4為根據本發明熔绦構造之S剖面圖，其中一反射 構造置於熔絲鰱路下方；Μ及 圖5示出一種熔絲鏈路之横剖面，具有一彎曲的反射 屏蔽，Μ直接將反射的雷射光束集中於熔絲鐽路上。 链明譁沭 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 ^ϋ· ^^1 ! I n 1^1 m 11-- 1^1 t 03-* (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 參考圖2a-2cl示出一種具有所需特性之熔絲構造。一 熔絲鏈路具有一窄頚部24,並修改成含有一糸列指狀物 12(或翼片），由熔絲頸部突出。這些指狀物容許較高的 能量吸收，比圖1所示之傳統溶絲鐽路所提供之能量為 高。主掌指狀物長度之主要需求是其得滿足由雷射偏差 容忍度與任何處理平面化基本規則所制定的需求，因此 可Μ使用長短指狀物之組合（分別是1 2與1 6 )。此外，考 慮雷射空間能量分佈而具有一最佳化的雷射吸收更是有 利0 -8 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _B7_ 五、發明説明（7 ) 因此指狀物間的空間僅可能設定成接近雷射波長極為 重要，此可使所傳送的雷射光束產生繞射，因此使指狀 物壁能吸收更多能量，並降低指狀物間所傳送的能量， 因為這是傷及基材的一涸重要的根源。中間的較窄片帶 之長度與寬度為使其更有效率地作剔除處理。不用傳统 熔线設計所產生的蕈一熔斷點，而用兩涸、三個甚或多 個熔斷.點（或副熔斷點）可用單一雷射脈衝有效燒斷。目 的則在增加對單一熔斷點之多重配置。而且，燒斷熔絲 之整體電阻增加，因為產生了一系列之多個電狙器。 本發明另一實例示於圖3 ,將兩個K上的假熔絲25之 窄片置於有效熔絲附近，指狀物（Ϊ2與16)作為與前述之 栢同目的使用，假熔絲25為電性浮動的，於是即使當做 假熔絲因雷射偏差而意外燒斷，可預見對有效熔絲的影 響最小。因此，若有需要，採用假熔絲可容忍較大的雷 射偏差。 本文所說明的實例已知可達成雷射能量的較為有效的 分佈，而且為雷射能量的更有效散射以及熔絲側壁上吸 收率之增加而鋪路。在熔絲構造内引入多重配置，於是 Μ單一雷射之爆發能量而達成許多熔斷點或副熔斷點。 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印装 (請先咚讀背面之注意事項再填寫本頁) 現在參考圃4 ,示出一在熔絲鏈路下方的反射構造30 。此反射構造之形狀為圓形、板狀或栅狀，使用熔絲鏈 路下方的前一層構建。平板最好Μ —導電材料如鋁或任 何反射材料製成，且用反應性離子蝕刻（R.IE)、化學機 械式拋光（C Μ Ρ )或削除處理而圖型化。對垂直反射建議 -9 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） A7 _B7_ 五、發明説明（？） 使用一大的平板。 另一反射構造之實例示於圖5 ,板30具有曲度，K完 全利用雷射光束之聚焦效果。可用CMP之鋁再流動法或 _ M C Μ P之鋁準直法而得到此一曲度。此曲度的聚焦效果 不但改善了熔絲鐽路的吸收，而且作為一自我配向的特 性作用，而能處理偏差問題。本行業者將很容易瞭解可 用其他的圖型化反射構造取代而改進雷射吸收率、在1C 内屏蔽各元件並改進雷射光束的聚焦效率。 雖然本發明已經特別參考幾個實例示出並加以說明， 但本行專家將瞭解其中可作出各ά形式上與细節上的變 化，卻不偏離本發明之精神與範圍。 I-----^--h--< 袭------ (請先閲请觉面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印裝 -1 0- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 第 8510786S 號 「在積體電路装置中用於有效雷射燒斷之熔 I 絲 元 件 J 專 利 案 (86 年 2 月 修 正 ) 1 甲 請 專 利 範 圍 I 1 . 一 種 可 由 雷 射 光 束 程 控 的 熔 絲 構 造 9 在 一 半 導 體 基 材 1 上 沈 積 的 絕 緣 層 上 形 成 互 連 績 之 積 體 電 路 中 提 供 與 積 1 1 體 電 路 一 體 形 成 之 元 件 間 的 連 接 t 包 含 請 1 先 1 一 連 接 互 連 線 之 兩 段 的 可 熔 斷 長 形 金 靥 熔 絲 鏈 路 < 閲 1 Κ 及 •Λ 背 »6 i 1 之 1 至 少 — 指 狀 物 * 與 該 熔 絲 鐽 路 —— 體 形 成 且 共 平 面 t 注 意 I 並 從 該 熔 絲 鏈 路 横 向 伸 展 1 用 Μ 吸 收 雷 射 光 束 所 發 出 事 項 1 1 之 能 量 t 並 降 低 燒 斷 熔 m 構 造 所 需 的 雷 射 能 量 〇 再 填 寫 本 JL 2 . 如 申 請 專 利 範 園 第 1 項 之 熔 絲 構 造 9 其 中 該 許 多 指 狀 頁 1 I 物 將 該 熔 絲 鍵 路 分 成 許 多 熔 絲 鏈 路 節 段 0 1 3 . 如 申 請 專 利 範 圍 第 2 項 之 熔 絲 m 造 9 其 中 至 少 該 等 熔. 1 1 絲 鐽 路 節 段 其 中 之 — 之 寬 度 比 該 熔 絲 鐽 路 之 寬 度 為 1 訂 4 . 如 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 熔 絲 構 造 > 其 中 該 至 少 . 指 1 狀 物 在 垂 直 於 該 熔 絲 鏈 路 的 方 向 上 伸 展 〇 - 1 5 . 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 熔 絲 構 造 9 並 含 至 少 一 假 熔 | 絲 鏈 路 » 位 置 緊 鄰 該 熔 絲 鏈 路 » 但 與 該 熔 絲 鏈 路 電 性 1 1 隔 離 0 I 6 . 如 申 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 熔 絲 構 造 9 並 含 一 反 射 板 » 1 1 位 於 該 熔 絲 m 路 下 方 用 Μ 反 射 該 雷 射 光 束 所 提 供 的 1 1 能 量 〇 1 1 7 . 如 甲 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 熔 絲 構 造 I 其 中 該 熔 絲 鐽 路 1 1 與 該 至 少 一 指 狀 物 均 Μ — 高 導 電 性 金 靥 製 成 〇 1 1 8 . 如 甲 請 專 利 範 圍 第 7 項 之 熔 絲 構 造 ， 其 中 該 高 等 電 性 - 1 I 金 靥 白 鋁 Λ 飼 、 多 晶 矽 矽 化 物 及 其 等 之 合 金 中 選 出0 1 1 -1 1 - 1 1 1 ! 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4说格（210 X 297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 9. 一種可由雷射光束程控的熔絲構造，在一半導體基材 上沈積的絕緣層上形成互埋線之積體電路中，提供與 積體電路一體形成之元件間的連接，包含： 一連接互連線之兩段的可熔斷長形金屬熔絲鍵路； 許多指狀物，與該熔絲鏈路一體形成且共平面，各 指狀物自該熔絲鏈路横向伸展，用Μ吸收雷射光束所 發出之能量；>乂及 一反射板，位於該熔絲鐽路下方，用以將雷射光束 所提供的能量反射回到該熔絲鐽路，其中 該等指·狀物與該反射板將燒斷熔絲構造所需之雷射 光束發出之能量降低。 * 10. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，其中該許多指 狀物將該熔絲鐽路分成許多熔絲鐽路節段。 ' 11. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，其中至少該等 熔絲鍵路節段其中之一之寬度比該熔絲鍵路之寬度為 窄 〇 12. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，其中該至少一 指狀物在垂直於該熔絲鏈路的方向上伸展。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 13. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，並含至少一假 熔絲鐽路.位置緊鄰該熔絲鐽路，但與該熔絲鏈路電 性隔雜。 14. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，其中該熔絲鏈 路與該至少一指狀物均以一高導電性金.鼷製成。 15. 如申請專利範圍第14項之熔絲構造，其中該高導電 -12- 本紙張尺度適用十國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 318954 I D8 々、申請專利範圍 性金屬自鋁、飼、多晶矽、矽化物及其等之合金中選 出。 16. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，其中該反射板 為一凹形上表面，可將反射光束聚焦於該熔絲鐽路中。 17. 如申請專利範圃第9項之熔絲構造，其中該反射板 為一平板。 18. 如申讅專利範圍第9項之熔絲構造，其中該反射板 使用化學機械式拋光程序製成。 19. 如申請專利範圍第9項之熔絲構造，其中該反射板 使用反應性離子蝕刻程序製成。 20. 如申請專利範園第9項之熔絲*構造，其中該反射板 使用削除程序製成。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2i〇X297公釐）