JP2002134616A - Method for cutting fuse and apparatus for cutting the same - Google Patents
Method for cutting fuse and apparatus for cutting the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はヒューズの切断方法
及びヒューズ切断装置に関するものであり、例えば、冗
長回路や機能切替えに用いられる多層構造のヒューズを
再現性良く確実に切断するためのレーザ光の照射条件に
特徴のあるヒューズの切断方法及びヒューズ切断装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuse cutting method and a fuse cutting apparatus. For example, the present invention relates to a laser beam for cutting a fuse having a multilayer structure used for a redundant circuit or function switching with good reproducibility. The present invention relates to a fuse cutting method and a fuse cutting device which are characterized by irradiation conditions.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の半導体集積回路装置の微細化、高
集積化の進展に伴い、素子不良部の製造歩留りに与える
影響が無視できなくなってきており、特に、64Mbi
tDRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ)等の大容量LSIメモリーやシステムLSIを構成
するメモリ部のメモリセルに複数の予備行と複数の予備
列を設ける冗長構成が導入されている。2. Description of the Related Art With the recent progress in miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuit devices, the influence of defective elements on the production yield cannot be ignored, and in particular, 64 Mbi.
A redundant configuration has been introduced in which a large-capacity LSI memory such as a tDRAM (dynamic random access memory) or a memory cell constituting a system LSI is provided with a plurality of spare rows and a plurality of spare columns in a memory cell.
【0003】そして、不良ビットを含む行或いは列を予
備行或いは予備列に置き換える場合や、機能選択の場合
には、一般に、Alや多結晶シリコン等で構成されたヒ
ューズをレーザで溶断する方法、即ち、レーザブロー法
が採用されている。In the case of replacing a row or a column containing a defective bit with a spare row or a spare column, or in the case of selecting a function, generally, a method of blowing a fuse made of Al, polycrystalline silicon, or the like with a laser, That is, the laser blow method is employed.
【0004】この様なレーザブロー法においては、一般
に、単一の波長のレーザを備えたヒューズ用レーザパル
ス切断装置が用いられており、ヒューズにレーザパルス
を一度照射することによって切断している。In such a laser blow method, generally, a laser pulse cutting device for a fuse having a laser of a single wavelength is used, and the fuse is cut by irradiating the fuse once with a laser pulse.
【0005】ヒューズ上面にレーザパルスが照射される
と、ヒューズが加熱されて溶融する際に、急激な体積変
化が生じ、この体積変化を利用してSiO2 膜等の保護
膜で被覆されたヒューズを爆発させ、溶断していた。When a laser pulse is applied to the upper surface of the fuse, a sudden change in volume occurs when the fuse is heated and melted, and the fuse is coated with a protective film such as a SiO 2 film by utilizing the change in volume. Exploded and was blown.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、ヒュー
ズが多層構造によって構成されるようになるにつれて、
単一波長のレーザパルスを照射しただけでは、レーザの
照射条件によっては、ヒューズが完全に除去されず、切
断不良が発生するという問題がある。However, in recent years, as fuses have been configured with a multilayer structure,
Irradiation with only a single-wavelength laser pulse has the problem that the fuse is not completely removed depending on the laser irradiation conditions, resulting in defective cutting.
【0007】即ち、近年、配線層をTiN等のバリアメ
タル層、Al等の伝導層、及び、TiN等の反射防止膜
を順次積層した構造が採用されており、この配線層を利
用してヒューズを構成した場合、ヒューズはTiN/A
l/TiNの3層構造となるが、上面の反射防止膜とし
てのTiN膜がヒューズ切断に際しては発熱層となり、
発熱層での光吸収により発熱した熱を伝導層に伝達して
伝導層を溶融し、溶融に伴う急激な体積変化を利用して
ブローすることになる。That is, in recent years, a structure has been adopted in which a wiring layer is sequentially laminated with a barrier metal layer such as TiN, a conductive layer such as Al, and an antireflection film such as TiN. , The fuse is TiN / A
1 / TiN has a three-layer structure, but the TiN film as an antireflection film on the upper surface becomes a heat generating layer when a fuse is cut,
The heat generated by the light absorption in the heat generating layer is transferred to the conductive layer to melt the conductive layer, and blow using the rapid volume change accompanying the melting.
【0008】この場合、計算機シミュレーションによる
溶融シミュレーションの結果、発熱層はレーザパルス照
射後短時間で溶融除去され、引き続き照射されるレーザ
パルスは剥き出しになった伝導層に直接照射されている
ことが判明した。In this case, as a result of the melting simulation by the computer simulation, it was found that the heat generating layer was melted and removed in a short time after the laser pulse irradiation, and that the subsequently irradiated laser pulse was directly applied to the exposed conductive layer. did.
【0009】従来においては、レーザ波長やパルス幅等
のレーザ照射条件は、カバー膜下の発熱層が最も効率良
く発熱するように、即ち、発熱層において最も効率良く
レーザ光が吸収されるように条件を設定しているため、
上述のように伝導層が剥き出しになった場合、発熱条件
の異なる伝導層にレーザパルスが照射されるために、伝
導層が効率良く発熱せず、切断不良が発生するという問
題がある。Conventionally, laser irradiation conditions such as a laser wavelength and a pulse width are set so that the heat generating layer below the cover film generates heat most efficiently, that is, the laser light is absorbed most efficiently in the heat generating layer. Because we have set conditions,
When the conductive layer is exposed as described above, the conductive layer having different heating conditions is irradiated with a laser pulse, so that the conductive layer does not efficiently generate heat, and there is a problem that a cutting failure occurs.
【0010】したがって、本発明は、多層構造のヒュー
ズを再現性良く確実に切断することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to reliably and reliably cut a fuse having a multilayer structure with good reproducibility.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 上述の目的を達成するために、本発明においては、発熱
層2/伝導層3/バリア層4等の多層構造からなるヒュ
ーズ1に対して少なくとも一つの波長が他と異なる複数
のレーザ光を照射してヒューズ1を切断することを特徴
とする。FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. See FIG. 1 In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a plurality of lasers having at least one wavelength different from others for a fuse 1 having a multilayer structure such as a heating layer 2 / a conductive layer 3 / a barrier layer 4. The fuse 1 is cut by irradiating light.
【0012】この様に、冗長回路や半導体集積回路装置
の機能切替え等に用いるヒューズ1に照射するレーザ光
の波長を、多層構造のヒューズ1の各層を構成する材料
に応じて好適な波長とすることによって、各層を完全に
切断することができる。As described above, the wavelength of the laser beam applied to the fuse 1 used for switching the function of the redundant circuit or the semiconductor integrated circuit device is set to a suitable wavelength in accordance with the material constituting each layer of the multilayer fuse 1. Thereby, each layer can be completely cut.
【0013】なお、この場合、TiN、TaN、WN等
からなる発熱層2に対しては、SiNを主成分とする層
間絶縁膜或いはSiO2 を主成分とする層間絶縁膜の少
なくとも一方からなるカバー膜5を透過した後の吸収率
が60%以上になるように波長を選択することによっ
て、発熱層2及びその下の伝導層3の一部を溶融し、急
激な体積変化によって、極めて短い時間で確実にブロー
することができる。In this case, the heat-generating layer 2 made of TiN, TaN, WN or the like has a cover made of at least one of an interlayer insulating film mainly composed of SiN and an interlayer insulating film mainly composed of SiO 2. By selecting the wavelength so that the absorptivity after passing through the film 5 becomes 60% or more, the heat generating layer 2 and a part of the conductive layer 3 thereunder are melted, and a sudden change in volume causes an extremely short time. Can be blown reliably.
【0014】また、AlやCu、或いは、それらの一方
を主成分とする合金等からなる伝導層3に対しては、吸
収率がAl系の場合には4.6%以上、また、Cu系の
場合には2.7%以上になるように波長を選択すること
によって、伝導層3の残部を気化・蒸発させて完全にヒ
ューズ1を切断することが可能になる。なお、TiN、
TaN、WN等からなるバリア層4に対しては、吸収率
が60%以上になるように波長を選択すれば良い。For the conductive layer 3 made of Al, Cu, or an alloy containing one of them as a main component, when the absorption rate is Al-based, the absorption rate is 4.6% or more. In this case, by selecting the wavelength so as to be 2.7% or more, it is possible to completely cut the fuse 1 by vaporizing and evaporating the remaining portion of the conductive layer 3. In addition, TiN,
For the barrier layer 4 made of TaN, WN, or the like, the wavelength may be selected so that the absorptance is 60% or more.
【0015】また、ヒューズ1切断装置を構成する場合
には、多層構造のヒューズ1の各層を構成する材料に応
じて好適な波長で発振する複数のレーザ6,7,8を、
プリズム型反射ミラー等の光学素子9,10を介して光
軸が同一光軸上に整列するように配置すれば良い。な
お、発熱層2とバリア層4の材料が同一である場合に
は、一つのレーザを共用しても良いし、同じレーザを二
つ用いても良い。When the fuse 1 cutting device is constructed, a plurality of lasers 6, 7, 8 oscillating at a suitable wavelength in accordance with the material constituting each layer of the multilayer fuse 1 are provided.
What is necessary is just to arrange so that an optical axis may be aligned on the same optical axis via optical elements 9 and 10, such as a prism type reflection mirror. When the material of the heat generating layer 2 and the material of the barrier layer 4 are the same, one laser may be used in common, or two same lasers may be used.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】ここで、図2乃至図6を参照し
て、本発明の実施の形態のヒューズの切断方法を説明す
る。 図2参照 図2は、本発明の実施の形態に用いるヒューズ切断装置
の概念的構成図であり、3つのレーザ11,13,15
を2つのプリズム型反射ミラー17,18を介して、各
レーザ11,13,15の光軸が一致するように配列し
て、ヒューズ20に逐次照射するものであり、シャッタ
ー12,14,16によって照射するレーザ11,1
3,15の切替えを行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for cutting a fuse according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of a fuse cutting device used in the embodiment of the present invention, and shows three lasers 11, 13, and 15.
Are arranged via the two prism-type reflecting mirrors 17 and 18 so that the optical axes of the lasers 11, 13 and 15 coincide with each other, and are sequentially irradiated on the fuse 20. Laser for irradiation 11,1
Switching between 3 and 15 is performed.
【0017】この場合、レーザ11及びレーザ15とし
ては、発熱層及びバリア層における吸収率が大きな波長
のレーザを用いれば良く、例えば、発熱層とバリア層が
TiNである場合には、TiNに対する吸収率が大きく
なるように、波長が1047nmのパルス発振YAGレ
ーザを用いれば良い。In this case, as the laser 11 and the laser 15, a laser having a wavelength having a large absorptivity in the heating layer and the barrier layer may be used. For example, when the heating layer and the barrier layer are made of TiN, the absorption for TiN is used. A pulsed YAG laser having a wavelength of 1047 nm may be used so as to increase the rate.
【0018】また、レーザ13としては、伝導層の材質
によって選択するものであり、例えば、伝導層としてA
lを用いる場合には、波長が827nm(吸収率13.
2%)のパルスレーザを用いれば良く、また、Cuを用
いる場合には、波長が413nm(吸収率49%)のパ
ルスレーザを用いれば良い。The laser 13 is selected according to the material of the conductive layer.
When 1 is used, the wavelength is 827 nm (absorptivity 13.
2%), and when using Cu, a pulse laser having a wavelength of 413 nm (absorption rate 49%) may be used.
【0019】図3参照 図3は、本発明の実施の形態におけるレーザ照射対象と
なるヒューズ20の概略的構成図であり、ヒューズの長
手方向に垂直な断面図として示している。ヒューズ20
は、下地となるSiO2 からなる層間絶縁膜21上に設
けられ、厚さが、例えば、10nmのTiNバリア層2
2、厚さが、例えば、780nmのAl伝導層23、及
び、厚さが、例えば、10nmのTiN発熱層24の3
層構造からなり、このヒューズ20は、SiO2 膜及び
SiN膜等の多層構造からなるカバー膜25によって覆
われている。この場合のヒューズ20の長さは、例え
ば、20μmであり、幅は、1.4μmであり、厚さ
は、上述のように0.8μmである。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the fuse 20 to be irradiated with the laser according to the embodiment of the present invention, which is shown as a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the fuse. Fuse 20
Is provided on an interlayer insulating film 21 made of SiO 2 serving as a base and has a thickness of, for example, 10 nm.
2. An Al conductive layer 23 having a thickness of, for example, 780 nm, and a TiN heating layer 24 having a thickness of, for example, 10 nm.
This fuse 20 has a layer structure, and is covered with a cover film 25 having a multilayer structure such as a SiO 2 film and a SiN film. In this case, the length of the fuse 20 is, for example, 20 μm, the width is 1.4 μm, and the thickness is 0.8 μm as described above.
【0020】なお、カバー膜25は、メモリセルの蓄積
電極部や周辺回路の形成工程に伴って成膜される多層の
絶縁膜であり、ヒューズのレーザ照射窓部においては、
上層の絶縁膜は除去するものであり、通常は、レーザ照
射窓部においては、ヒューズ上にSiO2 膜のみが残存
する。The cover film 25 is a multi-layered insulating film formed in the process of forming the storage electrode portion of the memory cell and the peripheral circuit. In the laser irradiation window portion of the fuse,
The upper insulating film is removed, and usually, only the SiO 2 film remains on the fuse in the laser irradiation window.
【0021】この場合、ヒューズ20を被覆するSiO
2 膜の膜厚によってTiN発熱層24における波長が1
047nmのレーザ光の吸収率(1−R)は27%〜7
3%の値をとるので、SiO2 膜を透過後の吸収率が6
0%以上になるようにSiO 2 膜の膜厚を制御する。な
お、Rは反射率である。In this case, the SiO 2 covering the fuse 20
TwoThe wavelength in the TiN heating layer 24 is 1 depending on the thickness of the film.
The absorptance (1-R) of 047 nm laser light is 27% to 7%.
Since it takes a value of 3%, SiOTwoAbsorption after permeation through membrane of 6
SiO so that it becomes 0% or more TwoControl the thickness of the film. What
Here, R is the reflectance.
【0022】図4(a)参照 このヒューズ20をレーザブローする場合には、まず、
シャッター14,16を閉じたまま、シャッター12の
みを開放してレーザ11から波長が1047nmのレー
ザパルスを、例えば、2.5μJの総エネルギーで照射
する。この場合、レーザ照射後、約10ns(ナノ秒)
後に爆発が生じ、TiN発熱層24、及び、Al伝導層
23の一部がカバー膜25とともに除去される。4A, when the fuse 20 is blown with a laser, first,
With the shutters 14 and 16 closed, only the shutter 12 is opened, and a laser pulse having a wavelength of 1047 nm is emitted from the laser 11 at a total energy of, for example, 2.5 μJ. In this case, after laser irradiation, about 10 ns (nanosecond)
An explosion occurs later, and the TiN heating layer 24 and a part of the Al conductive layer 23 are removed together with the cover film 25.
【0023】図5参照 図5は、ヒューズ20に0.25μJ〜2.5μJのエ
ネルギーのレーザ光を照射した場合に、TiN発熱層2
4が発熱し、熱がAl伝導層23に伝達されることによ
ってAl伝導層23が溶けるときの溶融量変化を示した
もので、左縦軸の溶融量(μm3 )は、溶融する絶対量
を示し、右縦軸の溶融量(%)は、上述のように20μ
m×1.4μm×0.8μm(=22.4μm3 )のヒ
ューズ20の体積に対する溶融比率を示している。図か
ら明らかなように、レーザ照射後約10ns近傍で溶融
が始まり、溶融開始時間は、照射エネルギーの増加に伴
って短くなる。FIG. 5 shows that when the fuse 20 is irradiated with a laser beam having an energy of 0.25 μJ to 2.5 μJ,
4 shows a change in the amount of melting when the Al conductive layer 23 is melted by generating heat and transferring the heat to the Al conductive layer 23. The amount of melting (μm 3 ) on the left vertical axis is the absolute amount of melting. And the melting amount (%) on the right vertical axis is 20 μm as described above.
The melting ratio to the volume of the fuse 20 of m × 1.4 μm × 0.8 μm (= 22.4 μm 3 ) is shown. As is clear from the figure, melting starts around 10 ns after laser irradiation, and the melting start time becomes shorter as the irradiation energy increases.
【0024】図6参照 図6は、ヒューズ20のAl伝導層23の溶融部分が相
変化することによる圧力変化を示す図であり、図2に示
すように時間とともに溶融量が増加して、その結果、圧
力も急激に上昇する。FIG. 6 is a diagram showing a pressure change due to a phase change of the molten portion of the Al conductive layer 23 of the fuse 20, and as shown in FIG. As a result, the pressure also rises sharply.
【0025】カバー膜25を構成するSiO2 膜の強度
は数GPa、例えば、8GPa程度であるので、2.5
μJのエネルギーのレーザ光を照射した場合には、レー
ザ照射後約10nsで8GPaに達して爆発、即ち、レ
ーザブローが生ずる。The strength of the SiO 2 film constituting the cover film 25 is several GPa, for example, about 8 GPa.
When a laser beam having an energy of μJ is irradiated, the laser beam reaches 8 GPa in about 10 ns after the laser irradiation and explodes, that is, a laser blow occurs.
【0026】図4(b)参照 レーザ11を照射後10ns後に、シャッター12を閉
じてシャッター14を開放し、レーザ13から波長が8
27nmのパルスレーザ光を露出したAl伝導層23の
残存部に照射して、Alを溶融、気化させて切断する。Referring to FIG. 4B, 10 ns after the irradiation of the laser 11, the shutter 12 is closed and the shutter 14 is opened.
The remaining portion of the exposed Al conductive layer 23 is irradiated with a pulsed laser beam of 27 nm to melt and vaporize Al and cut it.
【0027】因に、1047nmのレーザ光をAl伝導
層23に照射した場合には、Al伝導層23における吸
収率(1−R)は4.6%となり、TiN発熱層24に
おける発熱効率の1/16〜1/6となるが、本発明の
様に827nmのレーザ光を照射することによって、A
l伝導層23における吸収率は13.2%と約3倍にな
り、Al伝導層23の発熱も3倍になるので、効率良く
Al伝導層23を溶融・気化することができる。When the laser beam of 1047 nm is applied to the Al conductive layer 23, the absorptance (1-R) in the Al conductive layer 23 is 4.6%, and the heat generation efficiency of the TiN heat generating layer 24 is 1%. / 16 to 1/6, but by irradiating a laser beam of 827 nm as in the present invention, A
The absorptivity in the 1-conducting layer 23 is 13.2%, which is about 3 times, and the heat generation of the Al-conducting layer 23 is also tripled, so that the Al-conducting layer 23 can be efficiently melted and vaporized.
【0028】図4(c)参照 次いで、シャッター14を閉じ、シャッター16を開放
することによって、レーザ15から波長が1047nm
のパルスレーザ光を露出したTiNバリア層22の露出
部に照射することによって、TiNバリア層22を気化
させて切断する。Next, by closing the shutter 14 and opening the shutter 16, the wavelength of the laser 15 is 1047 nm.
By irradiating the exposed portion of the TiN barrier layer 22 with the pulsed laser light, the TiN barrier layer 22 is vaporized and cut.
【0029】以上、説明したように、本発明の実施の形
態においては、発熱層/伝導層/バリア層の3層構造か
らなるヒューズ20に対して、発熱層、伝導層、及び、
バリア層の各層における吸収率が良好な波長のレーザ光
を照射しているので、各層を効率良く且つ確実に切断す
ることができ、切断不良が生ずることがない。As described above, in the embodiment of the present invention, the fuse 20 having the three-layer structure of the heat generating layer / the conductive layer / the barrier layer is provided with the heat generating layer, the conductive layer and the fuse.
Since the laser light having a wavelength having a good absorption rate in each layer of the barrier layer is irradiated, each layer can be cut efficiently and reliably, and no cutting failure occurs.
【0030】次に、図7を参照して、ヒューズ切断装置
の変形例を説明する。 図7参照 図7は、本発明の実施の形態に用いるヒューズ切断装置
の変形例の概念的構成図であり、2つのレーザ31,3
3をプリズム型反射ミラー35を介して、各レーザ3
1,33の光軸が一致するように配列して、ヒューズ2
0に逐次照射するものであり、シャッター32,34に
よって照射するレーザ31,33の切替えを行う。Next, a modification of the fuse cutting device will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a conceptual configuration diagram of a modification of the fuse cutting device used in the embodiment of the present invention.
3 through a prism-type reflecting mirror 35 to each laser 3
The fuses 2 are arranged so that the optical axes of 1, 33 coincide with each other.
The lasers 31 and 33 are irradiated by shutters 32 and 34, respectively.
【0031】この場合、レーザ31としては、発熱層と
バリア層の吸収率が大きな波長のレーザを用いれば良
く、例えば、発熱層とバリア層がTiNである場合に
は、TiNに対する吸収率が大きくなるように、波長が
1047nmのパルス発振YAGレーザを用いれば良
く、レーザ33としては、伝導層の材質によって選択す
るものであり、例えば、伝導層としてAlを用いる場合
には、波長が827nmのパルスレーザを用いる。In this case, as the laser 31, a laser having a wavelength having a large absorption rate between the heating layer and the barrier layer may be used. For example, when the heating layer and the barrier layer are made of TiN, the absorption rate for TiN is large. A pulsed YAG laser having a wavelength of 1047 nm may be used. The laser 33 is selected according to the material of the conductive layer. For example, when Al is used as the conductive layer, a pulse having a wavelength of 827 nm is used. Use a laser.
【0032】このヒューズ切断装置を用いてヒューズ2
0を切断する場合、TiN発熱層24及びAl伝導層2
3の一部をブローする場合、及び、TiNバリア層22
を切断する場合にはレーザ31を用い、Al伝導層23
の残部を溶融・気化する場合には、レーザ33を用い
る。Using this fuse cutting device, fuse 2
0, the TiN heating layer 24 and the Al conductive layer 2
3 and the TiN barrier layer 22
When cutting the Al conductive layer 23, the laser 31 is used.
Is melted and vaporized, the laser 33 is used.
【0033】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載された構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、発熱層とバリア層を同じ
TiN膜を用いて構成しているが、同じにする必要はな
く、互いに異なった膜を用いても良いものであり、例え
ば、バリア層をTi層で構成しても良いものである。な
お、その場合には、図2におけるヒューズ切断装置を構
成するレーザ15として、Ti等のバリア層における吸
収率が良好な波長のレーザを用いれば良いものである。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications are possible. For example,
In the above embodiment, the heat generation layer and the barrier layer are formed using the same TiN film. However, the heat generation layer and the barrier layer need not be the same, and different films may be used. May be constituted by a Ti layer. In this case, it is sufficient to use a laser having a favorable absorption rate in a barrier layer such as Ti as the laser 15 constituting the fuse cutting device in FIG.
【0034】また、発熱層及びバリア層はTiNに限ら
れるものではなく、TaNやWN等の窒化物、TiC、
TaC、WC等の炭化物、或いは、Ti、Ta、W等の
単体金属を用いても良いものであり、使用する材料に応
じてレーザ光の波長を選択すれば良い。The heat generating layer and the barrier layer are not limited to TiN, but may be nitrides such as TaN or WN, TiC,
A carbide such as TaC or WC or a single metal such as Ti, Ta or W may be used, and the wavelength of the laser beam may be selected according to the material to be used.
【0035】また、上記の実施の形態においては、伝導
層をAlで構成しているが、Alに限られるものではな
く、Alを主成分とする合金で構成しても良いものであ
り、さらには、Alより比抵抗が小さく、エレクトロマ
イグレーション耐性の大きなCu、或いは、Cuを主成
分とする合金を用いても良いものである。但し、Cu、
或いは、Cuを主成分とする合金を用いる場合には、C
uの拡散を防止するために、導電層の側面もバリア層で
覆うことが望ましい。In the above embodiment, the conductive layer is made of Al. However, the conductive layer is not limited to Al, and may be made of an alloy containing Al as a main component. May be Cu having a lower specific resistance than Al and having high electromigration resistance, or an alloy containing Cu as a main component. Where Cu,
Alternatively, when an alloy containing Cu as a main component is used, C
In order to prevent the diffusion of u, it is desirable that the side surface of the conductive layer is also covered with the barrier layer.
【0036】また、切断対象となるヒューズは3層構造
のヒューズに限られるものではなく、Wシリサイド/多
結晶シリコン等の2層構造のヒューズにも適用されるも
のであり、Wシリサイド及び多結晶シリコンにおける吸
収率が良好な波長のレーザを夫々選択すれば良い。The fuse to be cut is not limited to a fuse having a three-layer structure, but is also applicable to a fuse having a two-layer structure such as W silicide / polycrystalline silicon. What is necessary is just to select the laser of the wavelength with the favorable absorptivity in silicon, respectively.
【0037】また、上記の実施の形態においては、Ti
N膜を切断する場合に用いるレーザの波長を1047n
mとし、Al層を切断する場合のレーザの波長を827
nmとしているが、厳密のこれらの波長に限られるもの
ではなく、これらの近傍の波長のレーザを用いても良い
ものであることは言うまでもない。Further, in the above embodiment, Ti
The wavelength of the laser used to cut the N film is 1047n.
m and the wavelength of the laser for cutting the Al layer is 827.
Although it is set to nm, it is needless to say that the wavelength is not strictly limited to these wavelengths, and a laser having a wavelength near these wavelengths may be used.
【0038】また、図2においては、3層構造のヒュー
ズに対応するように3つのレーザを用いているが、図7
に示すように2つのレーザのみで構成しても良いもので
あり、発熱層とバリア層を異なった材料で構成した場合
にも、バリア層は10nm程度と非常に薄いので発熱層
に好適な波長のレーザを用いてもバリア層を充分確実に
切断することができる。In FIG. 2, three lasers are used so as to correspond to a fuse having a three-layer structure.
As shown in FIG. 5, the laser layer may be composed of only two lasers. Even when the heat generation layer and the barrier layer are formed of different materials, the barrier layer is very thin at about 10 nm, so that a wavelength suitable for the heat generation layer is preferably used. Even if the laser is used, the barrier layer can be cut sufficiently reliably.
【0039】また、上記の実施の形態においては、シャ
ッターを用いてレーザの切替えを行っているが、シャッ
ターは必ずしも必須のものではなく、レーザバイアス電
源を電気的に制御することによって、レーザの切替えを
行っても良いものである。In the above embodiment, the laser is switched by using the shutter. However, the shutter is not always essential, and the laser is switched by electrically controlling the laser bias power supply. It is good to go.
【0040】また、使用するレーザはパルスレーザであ
る必要は必ずしもなく、連続発振するレーザを用いても
良いものである。The laser to be used is not necessarily a pulse laser, but a laser that oscillates continuously may be used.
【0041】また、本発明のヒューズの切断方法は、D
RAMの冗長回路の接続・切離しへの適用に限られるも
のではなく、システムLSIを構成するメモリ部におけ
る冗長回路の接続・切離しにも適用されるものである。The method of cutting a fuse according to the present invention comprises the steps of:
The present invention is not limited to application to connection / disconnection of a redundant circuit of a RAM, but is also applicable to connection / disconnection of a redundant circuit in a memory unit constituting a system LSI.
【0042】また、本発明のヒューズの切断方法は、冗
長回路の接続・切離しへの適用に限られるものではな
く、汎用多機能半導体集積回路装置における機能切替え
をヒューズによって行う場合にも適用されるものであ
る。Further, the fuse cutting method of the present invention is not limited to application to connection / disconnection of a redundant circuit, but is also applicable to a case where a function is switched by a fuse in a general-purpose multifunctional semiconductor integrated circuit device. Things.
【0043】ここで、再び、図1を参照して、本発明の
詳細な構成の特徴点を説明する。 図1参照 (付記1) 多層構造からなるヒューズ1に対して少な
くとも一つの波長が他と異なる複数のレーザ光を照射し
てヒューズ1を切断することを特徴とするヒューズの切
断方法。 (付記2) 上記ヒューズ1が、レーザ照射面側から、
発熱層2、伝導層3、及び、バリア層4が順次積層した
多層構造であることを特徴とする付記1記載のヒューズ
の切断方法。 (付記3) 上記複数のレーザ光を照射する際に、初め
に、上記発熱層2を覆うカバー膜5を透過した後の発熱
層2における吸収率が60%以上なる波長のレーザ光を
照射することを特徴とする付記2記載のヒューズの切断
方法。 (付記4) 上記カバー膜5が、SiNを主成分とする
層間絶縁膜或いは、SiO2 を主成分とする層間絶縁膜
の少なくとも一方からなることを特徴とする付記3記載
のヒューズの切断方法。 (付記5) 上記伝導層3にレーザ光を照射する際に、
前記伝導層3がAl、Alを主成分とする合金、Cu、
或いは、Cuを主成分とする合金のいずれかからなり、
Al或いはAlを主成分とする合金の場合には、前記伝
導層3における吸収率が4.6%以上になるように、ま
た、Cu或いはCuを主成分とする合金の場合には、前
記伝導層3における吸収率が2.7%以上になるように
レーザ光の波長を選択することを特徴とする付記3また
は4に記載のヒューズの切断方法。 (付記6) 上記発熱層2とバリア層4が、Ti、T
a、Wのいずれか、または、Ti、Ta、Wの窒化物若
しくは炭化物のいずれかからなり、且つ、上記伝導層3
が、Al、Alを主成分とする合金、Cu、或いは、C
uを主成分とする合金のいずれかからなることを特徴と
する請求項2乃至5のいずれか1に記載のヒューズの切
断方法。 (付記7) 多層構造のヒューズ1を切断するヒューズ
切断装置において、最多で前記ヒューズ1の各層を構成
する材料に応じた数の複数のレーザ6,7,8を、前記
各レーザからのレーザ光が光学素子9,10を介して同
一光軸上に整列するように配置するとともに、前記各レ
ーザ6,7,8の波長が、前記ヒューズ1の各層を構成
する材料における吸収率に応じた波長であることを特徴
とするヒューズ切断装置。 (付記8) 上記各レーザ光が、シャッタを介して断続
的に照射されるパルスレーザ光であり、且つ、上記光学
素子9,10がプリズム型反射ミラーであることを特徴
とする付記7記載のヒューズ切断装置。Here, the feature of the detailed configuration of the present invention will be described with reference to FIG. 1 again. FIG. 1 (Supplementary Note 1) A method of cutting a fuse, wherein the fuse 1 having a multilayer structure is cut by irradiating a plurality of laser beams having at least one wavelength different from others. (Supplementary Note 2) When the fuse 1 is moved from the laser irradiation surface side,
2. The method for cutting a fuse according to claim 1, wherein the heating layer 2, the conductive layer 3, and the barrier layer 4 have a multilayer structure in which they are sequentially stacked. (Supplementary Note 3) When irradiating the plurality of laser beams, first, a laser beam having a wavelength at which the absorptance in the heating layer 2 after passing through the cover film 5 covering the heating layer 2 is 60% or more is applied. 2. The method for cutting a fuse according to claim 2, wherein: (Supplementary Note 4) The method for cutting a fuse according to Supplementary Note 3, wherein the cover film 5 is made of at least one of an interlayer insulating film mainly composed of SiN and an interlayer insulating film mainly composed of SiO 2 . (Supplementary Note 5) When irradiating the conductive layer 3 with a laser beam,
The conductive layer 3 is made of Al, an alloy mainly containing Al, Cu,
Alternatively, it is made of any of alloys containing Cu as a main component,
In the case of Al or an alloy containing Al as a main component, the absorptivity in the conductive layer 3 is set to be 4.6% or more. 5. The method for cutting a fuse according to claim 3 or 4, wherein the wavelength of the laser beam is selected so that the absorptance in the layer 3 is 2.7% or more. (Supplementary Note 6) The heating layer 2 and the barrier layer 4 are made of Ti, T
a, W, or Ti, Ta, W nitride or carbide, and the conductive layer 3
Are Al, an alloy containing Al as a main component, Cu, or C
The method for cutting a fuse according to any one of claims 2 to 5, wherein the fuse is made of any one of alloys mainly containing u. (Supplementary Note 7) In a fuse cutting device that cuts a fuse 1 having a multilayer structure, a plurality of lasers 6, 7, and 8 having a number corresponding to a material constituting each layer of the fuse 1 at most are provided by laser light from each of the lasers. Are arranged so as to be aligned on the same optical axis via the optical elements 9 and 10, and the wavelength of each of the lasers 6, 7 and 8 is set to a wavelength corresponding to the absorptance of the material constituting each layer of the fuse 1. A fuse cutting device, characterized in that: (Supplementary note 8) The supplementary note 7, wherein each of the laser lights is a pulsed laser light that is intermittently irradiated via a shutter, and the optical elements 9 and 10 are prism-type reflection mirrors. Fuse cutting device.
【0044】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、多層構造のヒューズを
切断する際に、ヒューズを構成する各層毎に吸収率の良
好な波長のレーザ光を照射しているので、切断不良が生
ずることがなく、冗長回路の切離しや機能切替えを確実
に行うことができ、半導体集積回路装置の製造歩留りの
向上に寄与するところが大きい。According to the present invention, when a fuse having a multilayer structure is cut, a laser beam having a wavelength having a good absorptance is applied to each layer constituting the fuse. In addition, disconnection of redundant circuits and function switching can be reliably performed, which greatly contributes to improvement in the manufacturing yield of semiconductor integrated circuit devices.
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態に用いるヒューズ切断装置
の概念的構成図である。FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of a fuse cutting device used in the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態のヒューズの概念的構成図
である。FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of a fuse according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態のヒューズ切断工程の説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a fuse cutting step according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態におけるAl伝導層の溶融
量の照射エネルギー依存性の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of irradiation energy dependence of a melting amount of an Al conductive layer in the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態におけるAl伝導層の溶融
による圧力変化の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a pressure change due to melting of an Al conductive layer in the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施の形態に用いるヒューズ切断装置
の変形例の概念的構成図である。FIG. 7 is a conceptual configuration diagram of a modification of the fuse cutting device used in the embodiment of the present invention.
1 ヒューズ 2 発熱層 3 伝導層 4 バリア層 5 カバー膜 6 レーザ 7 レーザ 8 レーザ 9 光学素子 10 光学素子 11 レーザ 12 シャッター 13 レーザ 14 シャッター 15 レーザ 16 シャッター 17 プリズム型反射ミラー 18 プリズム型反射ミラー 20 ヒューズ 21 層間絶縁膜 22 TiNバリア層 23 Al伝導層 24 TiN発熱層 25 カバー膜 31 レーザ 32 シャッター 33 レーザ 34 シャッター 35 プリズム型反射ミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuse 2 Heat generation layer 3 Conductive layer 4 Barrier layer 5 Cover film 6 Laser 7 Laser 8 Laser 9 Optical element 10 Optical element 11 Laser 12 Shutter 13 Laser 14 Shutter 15 Laser 16 Shutter 17 Prism type reflection mirror 18 Prism type reflection mirror 20 Fuse Reference Signs List 21 interlayer insulating film 22 TiN barrier layer 23 Al conductive layer 24 TiN heating layer 25 cover film 31 laser 32 shutter 33 laser 34 shutter 35 prism-type reflection mirror
Claims (5)
くとも一つの波長が他と異なる複数のレーザ光を照射し
てヒューズを切断することを特徴とするヒューズの切断
方法。1. A method for cutting a fuse, comprising: irradiating a fuse having a multilayer structure with a plurality of laser beams having at least one wavelength different from the others to cut the fuse.
発熱層、伝導層、及び、バリア層が順次積層した多層構
造であることを特徴とする請求項1記載のヒューズの切
断方法。2. The method according to claim 1, wherein the fuse is provided from a laser irradiation surface side.
2. The method for cutting a fuse according to claim 1, wherein the fuse has a multilayer structure in which a heat generating layer, a conductive layer, and a barrier layer are sequentially stacked.
めに、上記発熱層を覆うカバー膜を透過した後の発熱層
における吸収率が60%以上なる波長のレーザ光を照射
することを特徴とする請求項2記載のヒューズの切断方
法。3. When irradiating the plurality of laser beams, first, irradiating the laser beam having a wavelength at which the absorptance in the heating layer after passing through the cover film covering the heating layer is 60% or more is performed. 3. The method of cutting a fuse according to claim 2, wherein:
前記記伝導層がAl、Alを主成分とする合金、Cu、
或いは、Cuを主成分とする合金のいずれかからなり、
Al或いはAlを主成分とする合金の場合には、前記伝
導層における吸収率が4.6%以上になるように、ま
た、Cu或いはCuを主成分とする合金の場合には、前
記伝導層における吸収率が2.7%以上になるようにレ
ーザ光の波長を選択することを特徴とする請求項3記載
のヒューズの切断方法。4. When irradiating the conductive layer with a laser beam,
The conductive layer is Al, an alloy containing Al as a main component, Cu,
Alternatively, it is made of any of alloys containing Cu as a main component,
In the case of Al or an alloy containing Al as a main component, the absorptivity in the conductive layer is set to be 4.6% or more. 4. The method for cutting a fuse according to claim 3, wherein the wavelength of the laser beam is selected so that the absorptance of the laser beam becomes 2.7% or more.
切断装置において、最多で前記ヒューズの各層を構成す
る材料に応じた数の複数のレーザを、前記各レーザから
のレーザ光が光学素子を介して同一光軸上に整列するよ
うに配置するとともに、前記各レーザの波長が、前記ヒ
ューズの各層を構成する材料における吸収率に応じた波
長であることを特徴とするヒューズ切断装置。5. A fuse cutting device for cutting a fuse having a multi-layer structure, wherein a maximum number of lasers corresponding to a material constituting each layer of the fuse are supplied by a laser beam from each laser via an optical element. A fuse cutting device which is arranged so as to be aligned on the same optical axis, and wherein the wavelength of each laser is a wavelength corresponding to the absorptivity of a material constituting each layer of the fuse.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000323848A JP2002134616A (en) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | Method for cutting fuse and apparatus for cutting the same |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008147406A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Cyber Laser Kk | Method and device for correcting integrated circuit by laser |
US7667290B2 (en) | 2004-09-30 | 2010-02-23 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device including a laser light blocking layer which overlaps fuses |
US7728406B2 (en) | 2005-11-10 | 2010-06-01 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device |
-
2000
- 2000-10-24 JP JP2000323848A patent/JP2002134616A/en not_active Withdrawn
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US7728406B2 (en) | 2005-11-10 | 2010-06-01 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device |
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