JPH0318335B2 - - Google Patents

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JPH0318335B2
JPH0318335B2 JP57053817A JP5381782A JPH0318335B2 JP H0318335 B2 JPH0318335 B2 JP H0318335B2 JP 57053817 A JP57053817 A JP 57053817A JP 5381782 A JP5381782 A JP 5381782A JP H0318335 B2 JPH0318335 B2 JP H0318335B2
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JP
Japan
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wiring
laser
impurities
insulating film
layer
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JP57053817A
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Japanese (ja)
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Inventor
Mikio Hongo
Takeoki Myauchi
Takao Kawanabe
Osamu Minato
Toshiaki Masuhara
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体集積回路内の配線を接続する
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for connecting wiring within a semiconductor integrated circuit.

集積回路の配線の一部を切断または接続(短
絡)することにより、製作済の集積回路チツプに
プログラム(回路変更)を行うことができる。従
来このプログラムは、例えば読み出し専用メモリ
(ROM)のプログラム、あるいは最近ではメモ
リ素子の欠陥セルの救済に利用されている。これ
らの従来法として以下の方法が知られている。
By cutting or connecting (short-circuiting) some of the integrated circuit wiring, it is possible to program (circuit change) a fabricated integrated circuit chip. Conventionally, this program has been used, for example, to program a read-only memory (ROM) or, more recently, to repair defective cells in a memory device. The following methods are known as these conventional methods.

(1) 電流により、PoLy−SiあるいはAI、ニクロ
ム等の配線の特定部(フユーズ)を切断する。
(1) Cut specific parts (fuses) of PoLy-Si, AI, Nichrome, etc. wiring using electric current.

(2) レーザにより、外部から光学的にエネルギを
与えてPoIy−Siあるいは、AI、ニクロム等の
配線の特定部を切断する。
(2) Cut specific parts of PoIy-Si, AI, Nichrome, etc. wiring by applying optical energy from the outside using a laser.

これらは、いずれも配線の一部を切断するもの
で大きなエネルギを必要とし、とけたPoIy−Si
や配線金属が、近傍のSiO2膜を損傷したり、レ
ーザビームが基板を損傷したりし易い。また配線
部がパツシベーシヨン膜(SiO2、SiNなど)で覆
われている場合には配線切断時に、その上のパツ
シベーシヨン膜の一部を除去してしまうため、再
度、パツシベーシヨン膜をコートしなければなら
ないなどの欠点があつた。
These methods all cut part of the wiring, requiring a large amount of energy, and the melted PoIy-Si
or wiring metal can easily damage the nearby SiO 2 film, and the laser beam can easily damage the substrate. Furthermore, if the wiring part is covered with a passivation film (SiO 2 , SiN, etc.), part of the passivation film on top of it will be removed when the wiring is cut, so the passivation film must be coated again. There were drawbacks such as:

一方、これらの欠点をなくする方法として、第
1図に示す様に、配線の特定部を接続(短絡)す
る方法が提案されている。即ち、第1図AはSi基
板1に被着したSiO2層2により基板1と絶縁さ
れた2つのN+形PoIy−Si(多結晶Si)層3,4が
きわめて高抵抗の(例えば100KΩ/口以上)
PoIy−Si層(不純物がドープされていなくても
良い)からなるi層5を介在して、対向している
配線構造である。これに6の如きレーザ、スポツ
トを照射し、十分にエネルギを与えることによ
り、n+形層3,4から拡散を生ぜしめ、第1図
Bの様に高抵抗層5を低抵抗層7に変換するもの
である。以上により、レーザ照射前はn+形層3
と4は非導通状態であつたが、照射後は+形層3
と4は導通状態に変化し、配線の接続(短絡)が
完了する。
On the other hand, as a method for eliminating these drawbacks, a method has been proposed in which specific portions of the wiring are connected (short-circuited), as shown in FIG. That is, in FIG. 1A, two N + type PoIy-Si (polycrystalline Si) layers 3 and 4, which are insulated from the substrate 1 by the SiO 2 layer 2 deposited on the Si substrate 1, have extremely high resistance (for example, 100KΩ). /more than mouth)
This is a wiring structure in which the wirings face each other with an i-layer 5 formed of a PoIy-Si layer (which does not need to be doped with impurities) interposed therebetween. By irradiating this with a laser spot such as 6 and giving sufficient energy, diffusion is caused from the n + type layers 3 and 4, and the high resistance layer 5 becomes the low resistance layer 7 as shown in FIG. 1B. It is something that converts. As a result of the above, before laser irradiation, the n + type layer 3
and 4 were in a non-conducting state, but after irradiation, + type layer 3
and 4 change to a conductive state, and the wiring connection (short circuit) is completed.

しかしながらこの方法においては、切断法に比
べてレーザの照射パワー密度は低くて済むもの
の、短時間で不純物拡散を生じさせる必要がある
ため、i層5、およびそれに接しているn+
PoIy−Si層3,4をかなり高温に加熱しなけれ
ばならない。一方、あまり高温にしすぎると
PoIy−Si層にダメージを生じ、極端な場合には
切断されてしまう。このため、接続(短絡)を行
うレーザ条件(照射パワー密度)範囲は極めて狭
い。即ち、レーザ出力のばらつきのために、接続
(短絡)の歩留りが低いという欠点があつた。
However, in this method, although the laser irradiation power density is lower than in the cutting method, it is necessary to cause impurity diffusion in a short time .
The PoIy-Si layers 3, 4 must be heated to a fairly high temperature. On the other hand, if the temperature is too high
This will cause damage to the PoIy-Si layer, and in extreme cases it will be cut off. Therefore, the range of laser conditions (irradiation power density) for connection (short circuit) is extremely narrow. That is, there was a drawback that the yield of connections (short circuits) was low due to variations in laser output.

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、ROM(Read Only Memory)、PLA
(ProgramabIe Logic Array)のプログラム、
あるいはメモリ素子をはじめ半導体装置の欠陥救
済に適用可能な配線接続(短絡)を高歩留りで実
施できる方法を提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art and to improve the performance of ROM (Read Only Memory), PLA
(ProgramabIe Logic Array) program,
Another object of the present invention is to provide a method that can perform wiring connections (short circuits) with high yield, which can be applied to defect relief in semiconductor devices including memory elements.

即ち本発明は、上記目的を達成するために、非
導通状態にある高抵抗部の両側に、導電形の不純
物がドープされて低抵抗化された低抵抗部を有す
る多結晶Si配線上に、不純物を含まない薄い
SiO2膜を介して上記低抵抗部と同じ導電形の不
純物を含む絶縁膜で覆つた配線部に対して、上記
多結晶Si配線の少なくとも高抵抗部を覆う絶縁膜
の部分に、レーザ光を、配線接続し得るパワー密
度で複数パルス照射し、上記絶縁膜に含まれる不
純物を上記不純物を含まない薄いSiO2膜を通し
て上記高抵抗部に上面からほぼ全面に亘つて拡散
せしめて高抵抗部を容易に非導通状態から導通状
態に変化させ、半導体装置内の多結晶Si配線の配
線接続を行なうことを特徴とするレーザによる接
続配線方法である。また、本発明は、レーザ出力
に多少のばらつきが存在しても、配線部(Poly
−Si層)にダメージの生じる恐れのない低パワー
密度で複数回(望ましくは5回以上)照射するこ
とにより、配線部にダメージの生じない、高品質
な接続を高歩留りでもつて行なうことができるよ
うにしたものである。
That is, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a polycrystalline Si wiring having low resistance parts doped with conductive type impurities to lower the resistance on both sides of a high resistance part in a non-conducting state. Thin, free of impurities
Laser light is applied to the wiring part covered with an insulating film containing impurities of the same conductivity type as the low resistance part through the SiO 2 film, and to the part of the insulating film covering at least the high resistance part of the polycrystalline Si wiring. , multiple pulses are irradiated at a power density that allows wiring connection, and the impurities contained in the insulating film are diffused from the top surface to almost the entire surface of the high-resistance part through a thin SiO 2 film that does not contain the impurities, thereby forming a high-resistance part. This is a connection wiring method using a laser, which is characterized in that it easily changes from a non-conductive state to a conductive state and connects polycrystalline Si wiring in a semiconductor device. Furthermore, even if there is some variation in laser output, the present invention
- By irradiating multiple times (preferably 5 or more times) at a low power density that does not cause damage to the Si layer, it is possible to make high-quality connections with a high yield without causing damage to the wiring. This is how it was done.

以下に本発明の実施例を図に従つて説明する。
第2図はSi基板1上に被着したSiO2層2により
基板1と絶縁された2つのn+形PoIy−Si(多結晶
シリコン)層3,4がきわめて高抵抗の(例えば
109Ω/口以上)PoIy−si層(不純物がドープさ
れていなくても良い)からなるi層5を介在して
対向している配線構造を持ち、それらの上に絶縁
膜8、絶縁膜9および絶縁膜10が形成されてい
る配線接続部である。ここでn+形層3,4およ
びi層5は厚さが100〜500nmであり、n+形層
3,4はリンまたはヒ素が不純物濃度1018/cm3
上にドープされている。また絶縁膜8は厚さが20
〜200nmのSiO2膜、絶縁膜9は1〜10moI%のリ
ンを含む100〜1000nm(0.1〜1μm)のリンガラ
ス膜(PSG膜)、絶縁膜10は厚さが500〜4000n
m(0.5〜4μm)のSiO2またはSiNあるいはそれ
らの2層から成つている最終的な絶縁膜(FinaI
Passivation膜)である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Figure 2 shows that two n + type PoIy-Si (polycrystalline silicon) layers 3 and 4, which are insulated from the substrate 1 by a SiO 2 layer 2 deposited on the Si substrate 1, have extremely high resistance (e.g.
10 9 Ω/port or more) It has a wiring structure that faces each other with an i-layer 5 made of a PoIy-si layer (which does not need to be doped with impurities) interposed therebetween, and an insulating film 8 and an insulating film on top of them. 9 and an insulating film 10 are formed thereon. Here, the n + type layers 3 and 4 and the i layer 5 have a thickness of 100 to 500 nm, and the n + type layers 3 and 4 are doped with phosphorus or arsenic to an impurity concentration of 10 18 /cm 3 or more. Also, the thickness of the insulating film 8 is 20
~200 nm SiO 2 film, insulating film 9 is 100 to 1000 nm (0.1 to 1 μm) phosphorus glass film (PSG film) containing 1 to 10 moI% phosphorus, and insulating film 10 is 500 to 4000 nm thick.
The final insulating film (FinaI) consists of SiO 2 or SiN or two layers of
Passivation membrane).

第2図に示した配線接続部に対して、第3図に
示す光学系を用いてレーザを照射する。即ち第3
図に示す光学系はレーザ発振器(図示せず)より
発振されたレーザ光11を任意の寸法に変化でき
る可変スリツト12により配線形状に合致した矩
形に成形され、対物レンズ13により可変スリツ
ト12の実像が結ぶ位置に置かれた配線接続部
(第2図に示した様に基板1,SiO2層2上に形成
されたn+形PoIy−Si層3,4と、それらにはさ
まれたi層5)に絶縁膜8,9,10を透過し
て、対物レンズ13の倍率の逆数の大きさで集
光・照射される構成になつている。絶縁膜8,
9,10の合計の厚さは0.5〜3μmであり、可視
領域の波長に対して透明であり、吸収ロスはほと
んど無視することができる。
The wiring connection portion shown in FIG. 2 is irradiated with a laser using the optical system shown in FIG. That is, the third
In the optical system shown in the figure, a laser beam 11 oscillated by a laser oscillator (not shown) is formed into a rectangular shape that matches the wiring shape by a variable slit 12 that can be changed to any size, and a real image of the variable slit 12 is formed by an objective lens 13. (As shown in Figure 2 , the wiring connection part is placed at the position where the The light is transmitted through the insulating films 8, 9, and 10 onto the layer 5), and is focused and irradiated with a magnitude that is the reciprocal of the magnification of the objective lens 13. Insulating film 8,
The total thickness of 9 and 10 is 0.5 to 3 μm, and it is transparent to wavelengths in the visible region, and absorption loss can be almost ignored.

第3図に示した光学系により、PoIy−Si配線
3,4,5(配線巾2μm、i層5の長さ4μm)
に対して、2μm×10μmの領域にレーザを照射し
た。この場合、i層5の長さが4μmであるから、
その両側のn+形PoIy−Si層(低抵抗層)にもそ
れぞれ3μmずつ、レーザが照射される。
PoIy-Si wirings 3, 4, 5 (wiring width 2 μm, length of i-layer 5 4 μm) using the optical system shown in Figure 3.
A laser beam was irradiated onto an area of 2 μm x 10 μm. In this case, since the length of the i-layer 5 is 4 μm,
The n + -type PoIy-Si layers (low resistance layers) on both sides are also irradiated with the laser by 3 μm each.

パルス巾7ns、波長510nmのレーザを用いた照
射結果を第4図に示す。縦軸に相対パワー密度、
横軸に照射パワー密度をとり、それらの条件でレ
ーザを照射した場合の、配線接続部の状態を示し
ている。即ち曲線15より上の条件では照射され
たレーザのエネルギーが過剰なため、配線が著し
い損傷を受け、断線あるいは断線に近い状態にな
つている。また曲線16より下の条件では照射さ
れたレーザのエネルギーが過少なため、配線は非
導通、即ち接続されない状態であつた。曲線15
と16にはさまれた条件範囲(斜線部)で、接続
が行えた。ここで、接続された状態とは、高抵抗
PoIy−Si層5(i層)の抵抗値が105Ω以下に低
下した状態を言う。これは、レーザ照射前の高抵
抗PoIy−Si層5の抵抗値109Ω以上と比較すると
104以上の変化であり、完全に短絡状態と見なし
て差支えない。高抵抗PoIy−Si層(i層)5が
レーザ照射により低抵抗化するのは () i層5およびその両側のn+形PoIy−Si層
3,4がレーザ光により高温となり、n+
PoIy−Si層3,4の不純物(リン)がi層5
に拡散してi層5がn層に変化する。
Figure 4 shows the irradiation results using a laser with a pulse width of 7 ns and a wavelength of 510 nm. Relative power density on vertical axis,
The horizontal axis represents the irradiation power density, and shows the state of the wiring connection section when the laser is irradiated under these conditions. That is, under the conditions above curve 15, the energy of the irradiated laser is excessive, so that the wiring is severely damaged and is in a state of being disconnected or close to disconnection. Furthermore, under the conditions below curve 16, the energy of the irradiated laser was too low, so the wiring was in a non-conductive state, that is, not connected. curve 15
Connection was possible within the condition range between and 16 (shaded area). Here, connected state means high resistance
This refers to a state in which the resistance value of the PoIy-Si layer 5 (i-layer) has decreased to 10 5 Ω or less. This is compared to the resistance value of 10 9 Ω or more of the high resistance PoIy-Si layer 5 before laser irradiation.
This is a change of 10 4 or more and can be considered a complete short circuit. The reason why the high-resistance PoIy-Si layer (i-layer) 5 decreases in resistance by laser irradiation is that () the i-layer 5 and the n + type PoIy-Si layers 3 and 4 on both sides of it are heated to high temperature by the laser beam, and the n + type
The impurity (phosphorus) in PoIy-Si layers 3 and 4 is in the i layer 5.
The i-layer 5 changes into an n-layer.

() i層5およびその両側のn+形PoIy−Si層
3,4がレーザ光により高温となり、それらに
接している絶縁膜8,9も高温となつて、絶縁
膜9の中のリンがその下のi層5に拡散してi
層5がn層に変化する。
() The i-layer 5 and the n + type PoIy-Si layers 3 and 4 on both sides thereof become high in temperature due to the laser beam, and the insulating films 8 and 9 in contact with them also become high in temperature, and the phosphorus in the insulating film 9 is heated. It diffuses into the i layer 5 below it and i
Layer 5 changes to an n layer.

の両方が起きている考えられる。しかし、i層5
の長さが4μmと長く、それに比べ、i層5は20
〜200nmの厚さのSiO2膜8を介してリンを含む
絶縁膜(PSG膜)9と近接している関係で、レ
ーザ光を照射したとき、絶縁膜9の中のリンがi
層5にほぼ一様に拡散していき、i層5がn層に
変化するのは主として上記(ii)の要因であることは
明らかである。
It is conceivable that both are occurring. However, i-layer 5
The length of the i-layer 5 is as long as 4 μm, compared to 20 μm.
Since it is in close proximity to the insulating film (PSG film) 9 containing phosphorus through the SiO 2 film 8 with a thickness of ~200 nm, when irradiated with laser light, the phosphorus in the insulating film 9 is
It is clear that the reason why the i-layer 5 is almost uniformly diffused into the layer 5 and changes into the n-layer is mainly due to the factor (ii) above.

第4図から明らかな様に、1パルス照射では接
続が行えなかつた。即ち、相対パワー密度1以上
では、PoIy−Si層が切断されてしまい、相対パ
ワー密度1以下ではリンの拡散が十分に起らない
ためである。2パルス照射では相対パワー密度
0.9で接続が行えたが、一般にレーザ・パルス出
力は安定性の良いものでも±5%程度ばらつくた
め、PoIy−Si層が切断されたり、接続されなか
つたりして、接続の歩留りは低い。5パルス照射
では、相対パワー密度を0.72に設定することによ
り、高い歩留りで接続が行えた。さらに、照射パ
ルス数を増加させた場合には、より低い相対パワ
ー密度で接続でき、しかも許容されるレーザ・パ
ルスのばらつきの巾が大きい。一般的には、パル
スレーザではパルス間のばらつきは±10%程度以
上であり、それに時間的な変化も加わる。さらに
プロセス上のばらつき、即ち各種膜厚や不純物濃
度がウエハ間、あるいはロツト間でばらつくた
め、相対的にレーザ・パルスの出力がそれ以上に
変動したのと同じ効果をもたらす。そのため、相
対パワー密度を低く設定し、多数のパルスを照射
した方がより安定な接続を行うことができる。例
えば、1パルスでPoIy−Si層を切断できる最低
のパワー密度の1/2、即ち相対パワー密度0.5で、
20パルス照射した場合には、レーザ・パルスが±
30%以上ばらついても確実に接続を行うことがで
きる。また、相対パワー密度0.4、100パルス照射
では、±50%以上のばらつきが許容される。
As is clear from FIG. 4, connection could not be established with one pulse irradiation. That is, at a relative power density of 1 or more, the PoIy-Si layer is cut, and at a relative power density of 1 or less, sufficient diffusion of phosphorus does not occur. Relative power density for 2-pulse irradiation
Although we were able to connect at 0.9, the laser pulse output generally varies by about ±5% even when it is stable, so the PoIy-Si layer may be cut or not connected, resulting in a low connection yield. In 5-pulse irradiation, by setting the relative power density to 0.72, connections could be made with a high yield. Furthermore, if the number of irradiation pulses is increased, connections can be made with lower relative power densities, and a wider range of laser pulse variations can be tolerated. Generally, in a pulsed laser, the variation between pulses is about ±10% or more, and temporal changes are also added to this. Further, process variations, ie, variations in various film thicknesses and impurity concentrations from wafer to wafer or from lot to lot, produce the same effect as a relatively greater variation in laser pulse output. Therefore, a more stable connection can be achieved by setting the relative power density low and irradiating a large number of pulses. For example, at 1/2 of the lowest power density that can cut the PoIy-Si layer with one pulse, that is, at a relative power density of 0.5,
When irradiating 20 pulses, the laser pulse is ±
Even if there is a variation of 30% or more, the connection can be established reliably. Furthermore, when the relative power density is 0.4 and 100 pulses are irradiated, a variation of ±50% or more is allowed.

以上述べて来た様に、第4図に示した結果はi
層5の巾が2μm、長さが4μmの場合についてで
あり、i層の長さが長くなると、より大きなパワ
ー密度、あるいはパルス数を必要とし、第4図に
おける曲線16は右上にシフトする。一方、i層
の厚さ、巾が変らなければ曲線15はそのままで
あり、結果的に接続可能な条件範囲は狭くなる。
しかし、i層5の長さが10μmの場合でも、相対
パワー密度0.4、200パルス照射により、十分な接
続が行なえ、レーザ・パルスのばらつきが±20%
まで許容された。またi層5の厚さが変化した場
合は、曲線15がシフトする。即ち、厚さが大き
くなれば、曲線15は右上へ、小さくなれば左下
へシフトする。しかし、i層5の厚さが100nm
程度以上であれば、十分な接続を行うことができ
る。
As mentioned above, the results shown in Figure 4 are i
This is for the case where the width of the layer 5 is 2 μm and the length is 4 μm. As the length of the i-layer becomes longer, a larger power density or a larger number of pulses is required, and the curve 16 in FIG. 4 shifts to the upper right. On the other hand, if the thickness and width of the i-layer do not change, the curve 15 will remain unchanged, and as a result, the range of conditions under which connection can be made will be narrowed.
However, even when the length of the i-layer 5 is 10 μm, sufficient connection can be achieved with a relative power density of 0.4 and irradiation with 200 pulses, and the variation in laser pulses is ±20%.
was allowed until Further, when the thickness of the i-layer 5 changes, the curve 15 shifts. That is, as the thickness increases, the curve 15 shifts to the upper right, and as the thickness decreases, the curve 15 shifts to the lower left. However, the thickness of i-layer 5 is 100 nm
If it is above this level, a sufficient connection can be made.

以上に述べて来た実施例は第3図に示した光学
系を用いた場合についてであり、この光学系によ
り、レーザ照射領域はほぼ均一なパワー密度分布
が得られ、配線部以外の部分にレーザが照射され
るのを防ぐことができるが、本発明はこの光学系
によつて限定されるものではない。以下に第2の
実施例を示す。第5図はn+形PoIy−Si層3,4
とそれらにはさまれたi層5から成る配線接続部
の平面図(簡略化するために絶縁膜8,9,10
は省略した)であるが、レーザ光を対物レンズに
より微細なスポツト17に集光して照射する方法
が通常用いられている。この様な方法において
も、集光スポツト15の中心とi層5の中心をほ
ぼ一致させ、集光スポツト17が少なくともn+
形PoIy−Si層3,4に重なる様に照射すること
により、接続を行うことができる。この場合にお
いては、第4図に示した条件範囲に比べて、良好
な接続が行える範囲は狭い。即ち、集光スポツト
17におけるパワー密度分布はガウス形の分布で
あり、平均パワー密度に対して中心部はより高
く、周辺部はより低い密度であるため、曲線15
は左下方へ、曲線16は右上方へシフトする。し
かしながら、スポツト径約10μmに集光したレー
ザ光を平均パワー密度(相対値)0.4で50パルス、
平均パワー密度(相対値)0.3で100パルス照射す
ることにより、十分な接続を行うことができた。
The embodiments described above are based on the case where the optical system shown in FIG. Although laser irradiation can be prevented, the present invention is not limited to this optical system. A second example will be shown below. Figure 5 shows n + type PoIy-Si layers 3 and 4.
and a plan view of a wiring connection portion consisting of an i-layer 5 sandwiched therebetween (insulating films 8, 9, 10 are
(omitted), a method is usually used in which a laser beam is focused on a minute spot 17 using an objective lens and irradiated thereon. In this method as well, the center of the light condensing spot 15 and the center of the i-layer 5 are made to substantially coincide, and the light condensing spot 17 is at least n +
Connection can be made by irradiating the PoIy-Si layers 3 and 4 so as to overlap them. In this case, the range in which a good connection can be made is narrower than the condition range shown in FIG. That is, the power density distribution at the condensing spot 17 is a Gaussian distribution, and the average power density is higher at the center and lower at the periphery, so the curve 15
is shifted to the lower left, and curve 16 is shifted to the upper right. However, if a laser beam focused to a spot diameter of approximately 10 μm is used for 50 pulses at an average power density (relative value) of 0.4,
Sufficient connection was achieved by irradiating 100 pulses with an average power density (relative value) of 0.3.

次に別な実施例を示す。第6図は第5図と同様
に、n+形PoIy−Si層3,4とそれらにはさまれ
たi層5から成る配線接続部の平面図であり、レ
ーザ光を対物レンズにより微細なスポツト18に
集光して照射する。この場合、集光スポツト18
は配線部の巾と同程度、即ち配線部の巾と位置決
め精度を考慮した寸法である。本実施例において
は、配線巾が2μmであり、位置決め精度は±1μ
mが可能であるから、スポツト径として3〜4μ
mφが最適である。この集光スポツト18を、例
えば第6図に示す様に、n+形PoIy−Si層3から
i層5を通過してn+形PoIy−Si層4へ相対的に
走査する。走査手段としては、ウエハ(あるいは
チツプ状態)を載置したX−Yステージの移動、
あるいはガルバノミラー、回転多面鏡等の手段に
よるレーザ光の走査とも可能である。レーザとし
てQスイツチYAGレーザの第2高調波(波長
532nm、パルス巾30ns)を用い、平均パワー密
度(相対値)0.4で約4μmφのスポツトに集光し
て、1KHzの繰返し数で、スポツト間かく(ピツ
チ)が1μmとなる様に走査した。走査距離を6μ
m(一走査7パルス)としたところ、i層5の長
さが4μmの場合には、3回以上走査することで
良好な接続が得られた。一定方向の走査だけでな
く、往復させて照射(一往復は2回走査と見な
す)した場合も、ほぼ同様の結果が得られた。i
層5の長さが長い場合には、パワー密度を上げる
か、走査回数を増やすことにより接続を行うこと
が可能で、i層5の長さが10μmの場合に、平均
パワー密度(相対値)0.5、6回走査で十分な接
続が行えた。
Next, another example will be shown. FIG. 6, like FIG. 5, is a plan view of a wiring connection section consisting of n + type PoIy-Si layers 3 and 4 and an i layer 5 sandwiched between them, and shows a laser beam that is finely divided by an objective lens. The light is focused on a spot 18 and irradiated. In this case, the light condensing spot 18
is approximately the same as the width of the wiring section, that is, a dimension that takes into consideration the width of the wiring section and positioning accuracy. In this example, the wiring width is 2μm, and the positioning accuracy is ±1μm.
m is possible, so the spot diameter should be 3 to 4μ.
mφ is optimal. This condensing spot 18 is scanned relatively from the n + type PoIy-Si layer 3 to the n + type PoIy-Si layer 4 through the i layer 5, for example, as shown in FIG. The scanning means includes movement of an X-Y stage on which a wafer (or chip state) is placed;
Alternatively, laser beam scanning may be performed using a galvanometer mirror, a rotating polygon mirror, or the like. The second harmonic (wavelength) of the Q-switch YAG laser as a laser
532 nm, pulse width 30 ns), the light was focused on a spot of approximately 4 μmφ at an average power density (relative value) of 0.4, and scanned at a repetition rate of 1 KHz so that the spot spacing (pitch) was 1 μm. 6μ scanning distance
When the length of the i-layer 5 was 4 μm, a good connection was obtained by scanning three times or more. Almost similar results were obtained not only when scanning in a fixed direction but also when irradiating back and forth (one round trip is considered as two scans). i
If the length of the layer 5 is long, it is possible to connect by increasing the power density or increasing the number of scans, and when the length of the i-layer 5 is 10 μm, the average power density (relative value) 0.5, 6 scans were enough to establish a connection.

本実施例では第1の実施例と同様に、配線接続
部に対してほぼ均一なレーザ・パワーで照射さ
れ、しかも配線接続部以外の部分にレーザが照射
されるのを防ぐことができる効果もある。
In this embodiment, as in the first embodiment, the wiring connection part is irradiated with almost uniform laser power, and it also has the effect of preventing the laser from being irradiated to parts other than the wiring connection part. be.

以上、述べて来た実施例においてはn+形PoIy
−Si−i層−n+形PoIy−Si層(n+−i−n+)の
構成についてのみ説明して来たが、P+形PoIy−
Si層−i層−P+形−PoIy−Si層(P+−i−P+
の構成でも全く同じ効果を得ることができる。た
だし、この場合、絶縁膜9としてボロンガラス膜
(BSG膜)の方が望ましい。またP+形PoIy−Si層
−i層−n+形PoIy−Si層(P+−i−n+)の構成
によりP−nダイオードを形成することによつて
も目的を達することができる。この場合、絶縁膜
9としてはリンガラスあるいはボロンガラスのど
ちらでも良い。このように、レーザ光の照射によ
り、絶縁膜9からのリン、又はボロンの不純物が
i層にほぼ均一に拡散していき、i層が低抵抗化
されることは明らかである。
In the embodiments described above, n + type PoIy
−Si−i layer −n + type PoIy − Although we have only explained the structure of the Si layer (n + −i−n + ), P + type PoIy−
Si layer - i layer - P + type - PoIy - Si layer (P + -i-P + )
Exactly the same effect can be obtained with this configuration. However, in this case, it is more desirable to use a boron glass film (BSG film) as the insulating film 9. The object can also be achieved by forming a P-n diode with a configuration of P + type PoIy-Si layer-i layer-n + type PoIy-Si layer (P + -i-n + ). In this case, the insulating film 9 may be made of either phosphorus glass or boron glass. As described above, it is clear that by irradiating the laser beam, impurities such as phosphorus or boron from the insulating film 9 are almost uniformly diffused into the i-layer, and the resistance of the i-layer is reduced.

さらに、レーザとしてn2レーザ励起Dyeレー
ザあるいは、QスイツチYAGレーザの第2高調
波を用いた場合について説明して来たが、Qスイ
ツチYAGレーザの第2高調波でパルス巾が200ns
前後のもの、あるいはQスイツチパルスYAGレ
ーザの基本波、Xeレーザ、金属蒸気レーザ、エ
キシマレーザ、ルビーレーザ、キヤビテイダンピ
ングパルスArあるいはKrレーザ、各種パルスレ
ーザ励起あるいはフラツシユランプ励起Dyeレー
ザ等、絶縁膜8,9,10に対して透明なレーザ
を用いることにより、同様な好果が得られること
は明らかである。
Furthermore, we have explained the case where the second harmonic of the n2 laser pumped Dye laser or the Q-switched YAG laser is used as the laser, but the second harmonic of the Q-switched YAG laser has a pulse width of 200 ns.
Front and rear, or fundamental wave of Q-switched pulsed YAG laser, Xe laser, metal vapor laser, excimer laser, ruby laser, cavity damping pulsed Ar or Kr laser, various pulsed laser excitation or flash lamp excitation Dye laser, etc., insulation It is clear that similar benefits can be obtained by using transparent lasers for the membranes 8, 9, 10.

以上説明したように、本発明によれば、多結晶
Si配線上に、熱処理の際、不純物の拡散を抑制す
る不純物を含まない薄いSiO2膜を介して低抵抗
部と同じ導電形の不純物を含む絶縁膜で覆つた配
線部に対して、レーザ光の照射により、上記絶縁
膜に含まれる不純物を上記不純物を含まない薄い
SiO2膜を通して上記高抵抗部に上面からほぼ全
面に亘つて拡散せしめて高抵抗部を容易に非導通
状態から導通状態に変化させて多結晶Si配線の配
線接続を行なうことができ、その結果半導体装置
の欠陥救済に適用可能な配線接続を高歩留りで実
現できる効果を奏する。また、本発明によれば、
レーザ発振器の出力がある程度ばらついても、配
線部にダメージを生じさせることなく、高品質
で、且つ高歩留りで配線接続を行なうことができ
る効果を奏する。
As explained above, according to the present invention, polycrystalline
A laser beam is applied to the wiring part on the Si wiring, which is covered with an insulating film containing impurities of the same conductivity type as the low resistance part, through a thin SiO 2 film that does not contain impurities that suppress diffusion of impurities during heat treatment. The impurities contained in the above insulating film are removed by irradiation of
By diffusing almost the entire surface of the high-resistance area from the top surface through the SiO 2 film, the high-resistance area can be easily changed from a non-conductive state to a conductive state, and interconnection of polycrystalline Si wiring can be performed. This has the effect of realizing wiring connections applicable to defect relief in semiconductor devices at a high yield. Further, according to the present invention,
Even if the output of the laser oscillator varies to some extent, the wiring connection can be performed with high quality and high yield without causing damage to the wiring part.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は配線の特定部を接続する従来技術の説
明F、第2図は本発明が実施される配線接続部の
一般的な構成を示す図、第3図は本発明を実施す
るための光学系を示す図、第4図は適正な条件範
囲を示す図、第5図、及び第6図は本発明の別な
実施例を示す説明図である。 1……Si基板、2……SiO2層、3,4……n+
形PoIy−Si層、5……高抵抗層(i層)、6……
レーザビーム、8……SiO2膜、9……PSG膜、
10……最終的な絶縁膜(FinaI Passivation
膜)、12……可変矩形スリツト、13……対物
レンズ。
Fig. 1 is an explanation F of a conventional technique for connecting specific parts of wiring, Fig. 2 is a diagram showing a general configuration of a wiring connection part in which the present invention is implemented, and Fig. 3 is a diagram showing a general configuration of a wiring connection part in which the present invention is implemented. FIG. 4 is a diagram showing the optical system, FIG. 4 is a diagram showing an appropriate condition range, and FIGS. 5 and 6 are explanatory diagrams showing other embodiments of the present invention. 1...Si substrate, 2...SiO 2 layer, 3, 4...n +
Type PoIy-Si layer, 5... High resistance layer (i layer), 6...
Laser beam, 8...SiO 2 film, 9...PSG film,
10...Final insulation film (FinaI Passivation)
membrane), 12... variable rectangular slit, 13... objective lens.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 非導通状態にある高抵抗部の両側に、導電形
の不純物がドープされて低抵抗化された低抵抗部
を有する多結晶Si配線上に、不純物を含まない薄
いSiO2膜を介して上記低抵抗部と同じ導電形の
不純物を含む絶縁膜で覆つた配線部に対して、上
記多結晶Si配線の少なくとも高抵抗部を覆う絶縁
膜の部分に、レーザ光を、配線接続し得るパワー
密度で複数パルス照射し、上記絶縁膜に含まれる
不純物を上記不純物を含まない薄いSiO2膜を通
して上記高抵抗部に上面からほぼ全面に亘つて拡
散せしめて高抵抗部を容易に非導通状態から導通
状態に変化させ、半導体装置内の多結晶Si配線の
配線接続を行なうことを特徴とするレーザによる
接続配線方法。 2 上記不純物を含む絶縁膜として、リンガラス
膜又はボロンガラス膜で形成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のレーザによる接続
配線方法。 3 上記レーザ光は、任意の寸法に形成できる可
変矩形スリツトの縮小像であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のレーザによる接続配
線方法。 4 上記レーザ光は、スポツト径以下のピツチで
相対的に走査するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のレーザによる接続配線
方法。 5 非導通状態にある高抵抗部の両側に、導電形
の不純物がドープされて低抵抗化された低抵抗部
を有する多結晶Si配線上に、不純物を含まない薄
いSiO2膜を介して上記低抵抗部と同じ導電形の
不純物を含む絶縁膜で覆つた配線部に対して、上
記多結晶Si配線の少なくとも高抵抗部を覆う絶縁
膜の部分に、レーザ光を、1パルスで多結晶Si配
線を切断するのに要するパワー密度の3/4以下の
パワー密度で複数パルス照射し、上記絶縁膜に含
まれる不純物を上記不純物を含まない薄いSiO2
膜を通して上記高抵抗部に上面からほぼ全面に亘
つて拡散せしめて高抵抗部を容易に非導通状態か
ら導通状態に変化させ、半導体装置内の多結晶Si
配線の配線接続を行なうことを特徴とするレーザ
による接続配線方法。 6 上記不純物を含む絶縁膜として、リンガラス
膜又はボロンガラス膜で形成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第5項記載のレーザによる接続
配線方法。 7 上記レーザ光は、任意の寸法に形成できる可
変矩形スリツトの縮小像であることを特徴とする
特許請求の範囲第5項記載のレーザによる接続配
線方法。 8 上記レーザ光は、スポツト径以下のピツチで
相対的に走査するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第5項記載のレーザによる接続配線
方法。
[Claims] 1. A thin SiO layer containing no impurities is placed on a polycrystalline Si wiring having low resistance parts doped with conductive type impurities to reduce resistance on both sides of a high resistance part in a non-conductive state. A laser beam is applied to a portion of the insulating film that covers at least the high resistance portion of the polycrystalline Si wiring, with respect to the wiring portion covered with an insulating film containing an impurity of the same conductivity type as the low resistance portion through two films. Multiple pulses are irradiated at a power density that allows wiring connection, and the impurities contained in the insulating film are diffused from the top surface to almost the entire surface of the high-resistance part through the thin SiO 2 film that does not contain the impurities, thereby easily forming the high-resistance part. 1. A connection wiring method using a laser, characterized in that polycrystalline Si wiring in a semiconductor device is connected by changing from a non-conductive state to a conductive state. 2. The connection wiring method using a laser according to claim 1, wherein the insulating film containing impurities is formed of a phosphorus glass film or a boron glass film. 3. The connection wiring method using a laser according to claim 1, wherein the laser beam is a reduced image of a variable rectangular slit that can be formed to any size. 4. A connection wiring method using a laser according to claim 1, wherein the laser beam is relatively scanned at a pitch smaller than the spot diameter. 5. The above is applied via a thin SiO 2 film that does not contain impurities onto a polycrystalline Si wiring that has low resistance parts doped with conductive type impurities to reduce resistance on both sides of a high resistance part that is in a non-conductive state. For a wiring part covered with an insulating film containing impurities of the same conductivity type as the low-resistance part, a single pulse of laser light is applied to the part of the insulating film covering at least the high-resistance part of the polycrystalline Si wiring. Multiple pulses are irradiated at a power density that is 3/4 or less of the power density required to cut the wiring, and the impurities contained in the above insulating film are removed into a thin SiO 2 film that does not contain the above impurities.
The polycrystalline silicon in the semiconductor device is diffused from the upper surface to almost the entire surface of the high resistance area through the film to easily change the high resistance area from a non-conductive state to a conductive state.
A connection wiring method using a laser, which is characterized in that wiring is connected. 6. The connection wiring method using a laser according to claim 5, wherein the insulating film containing impurities is formed of a phosphorus glass film or a boron glass film. 7. The connection wiring method using a laser according to claim 5, wherein the laser beam is a reduced image of a variable rectangular slit that can be formed to any size. 8. The connection wiring method using a laser according to claim 5, wherein the laser beam is relatively scanned at a pitch smaller than the spot diameter.
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