JPH08236631A - 集積回路のレーザ・ブレークリンク・プログラミング用倍密度ヒューズバンク装置 - Google Patents
集積回路のレーザ・ブレークリンク・プログラミング用倍密度ヒューズバンク装置Info
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Abstract
性領域側である第2端部を有するヒューズ素子を、それ
ぞれ交互に逆向きとなるよう平行に配設し、個々のヒュ
ーズ素子の可融性領域が、隣設されているヒューズ素子
の非可融性領域と隣り合わせとなるように構成されてい
る。
Description
グラムすることにより回路バンク内の故障回路を選択的
に取り除くためのヒューズバンク装置に関する。このヒ
ューズバンク装置は半導体集積回路と共に用いられる。
より詳細には、小型化の目的で密度が高められたヒュー
ズバンク装置の構造に関する。
るいはチップ上に組み込まれたダイオードやトランジス
タなど数多くの電子デバイスを有する。こうしたデバイ
スは非常に小さいため、動作信頼性が、結晶中の欠陥や
不純物の影響を受けやすい。たった1つのトランジスタ
が壊れただけで、回路全体が動作しなくなる場合もあ
る。
では同一のチップ上に冗長回路を設けることが通例行わ
れている。これにより、検査の際に故障回路が見つかっ
た場合、故障回路を非動作とし、その冗長回路を働かせ
るようになっている。この冗長回路への切り換えは、チ
ップ上の回路に組み込まれた特定のヒューズを溶断する
ことにより為されることが多い。これら溶断されるヒュ
ーズは故障素子に対応しており、冗長回路バンク内の代
替素子が動作可能とされる。
常、行列状に配置されており、個々のセルは特定の行と
列により指定される。正しい組み合わせでヒューズを溶
断することにより、故障素子に接続された回路を切り離
し、その冗長素子に接続された回路と入れ替えることが
できる。
に溶断するためにはレーザを用いる方法によるのが一般
的である。レーザのエネルギーを複数のヒューズに選択
的に向けることにより、選択されたヒューズが溶断さ
れ、故障回路が切り離されるのである。この方法は一般
にレーザ・ブレークリンク・プログラミング、またはレ
ーザ・プログラミングと呼ばれる。
にも欠点がある。例えば、レーザを効果的に使用するた
めに必要とされる、ヒューズバンク装置の大きさであ
る。チップの表面にレーザを向けると、レーザの当たっ
た場所には表面のどの部分であるかに関わらず、円形の
クレータが生じる。ヒューズを溶融する場合には、レー
ザにより生じるクレータの直径がヒューズよりも大きく
なるようにして、ヒューズの分断を確実なものとしなけ
ればならない。しかし、レーザによるクレータが広過ぎ
ると、目的のヒューズに隣設されたヒューズまで溶融し
てしまう。よって、従来技術では、ヒューズバンク装置
の製造の際、複数ヒューズ間に比較的大きな空間を設け
る必要がある。半導体回路製造許容差およびレーザ光の
許容差を考慮して、ヒューズバンク装置は通常少なくと
も4.5μmから5.4μmの間隔がなければレーザ・
ブレークリンク・プログラミングを実行できない。この
必要とされる間隔のため、集積回路チップ上の複数の場
所に数多くのヒューズバンク装置を設ける必要が生ず
る。その結果、チップ上の相当な空間が占められ、集積
回路の小型化がさらに制限される。
寸法を縮小するための様々な試みがなされている。そう
した従来技術の例として、以下の文献があげられる:米
国特許No.5,185,291、「集積回路装置内の
分断可能導体路の形成方法」、フィッシャー;米国特許
No.4,910,418、「半導体ヒューズのプログ
ラマブル・アレイ構造」、グラハム;米国特許No.
4,935,801、「光学的吸収層を有する金属ヒュ
ーズ」、マクルーア他;および米国特許No.5,02
5,300、「改良された可融性リンクを有する、集積
回路」、ビリング他。このような従来技術文献にはレー
ザ放射を吸収し、レーザの効果を高める構造が記載され
ている。しかし、このような従来技術システムは依然と
してレーザの寸法によって制限されており、レーザビー
ムの直径に見合った、十分な空間を可融性リンクの間に
設ける必要がある。
ューズバンク装置内の個々の素子間の距離が、該素子分
断用レーザビーム直径よりも小さくなっている、可融性
リンクの密度が高められたヒューズバンク装置を提供す
ることである。
ンク装置の密度を100%高めると同時にそのヒューズ
バンク装置の寸法の増加は50%未満とすることであ
る。
題は以下の構成により解決される。すなわち、集積回路
のレーザ・ブレークリンク・プログラミング用ヒューズ
バンク装置において使用されるヒューズ素子が2つの端
部を有し、第1の端部側は可融性の領域を、そして第2
の端部側は非可融性の領域を含む。ヒューズ素子はそれ
ぞれ交互に向きを変えて平行に配設されており、それぞ
れのヒューズ素子の第1端部が、隣のヒューズの第2端
部に近接した状態になっている。ヒューズバンク装置内
のヒューズ素子の向きを連続的に交番させることによ
り、2つの可融性領域が過度に接近することなくヒュー
ズ素子を高密度に構成することが可能となる。よって、
選択された可融性の領域をレーザによって、ヒューズバ
ンク装置内の他の可融性領域に影響を与えることなく分
断することができる。
をプログラムするための、従来技術による2つのヒュー
ズバンク装置10を示す。ヒューズバンク装置10のそ
れぞれは、多結晶質シリコン、タングステン・ケイ化物
または同様の導体から成る、複数の可融性素子14を有
する。可融性素子14はその同一直線上に、狭窄領域1
6を有する。狭窄領域16上のX印はレーザ・ブレーク
リンク・プログラミングの際にレーザビームの中心が向
けられる位置を示す。ヒューズバンク装置10の製造方
法、ICの使用目的およびレーザ・ブレークリンク・プ
ログラミングに使用されるレーザにもよるが、個々の可
融性素子14間の間隔は通常4.5μmから5.4μm
の間である。図から明かなように、2つの隣接するIC
アレイ12にレーザ・ブレークリンク・プログラミング
を施すためには、2つのヒューズバンク10と、これら
2つのヒューズバンク装置へ通ずる配線のための空間が
チップ上に必要とされる。例えば典型的な例として、従
来技術によるヒューズバンク装置における幅Wは約10
ミクロンである。
ンク装置20が2つのICアレイ12と共に示されてい
る。図示の如く、1つのバンク装置20が2つのICア
レイ12に対応している。図2のヒューズバンク装置2
0は一連の複合ヒューズ素子22から構成されている。
複合ヒューズ素子22はそれぞれ、従来技術で用いられ
ているような、容易に溶断可能な材質の狭窄領域24を
有する。狭窄領域24上のターゲット領域26は光学的
吸収層またはその他の従来技術による、レーザによるヒ
ューズ素子の分断効率を促進する構造とすることができ
る。ターゲット領域26はレーザ・ブレークリンク・プ
ログラミング時のレーザビームの中心位置に対応する。
れの狭窄領域24につながれている。この導体素子30
はターゲット領域26を分断するのに必要なレーザ放射
強度に耐え得る導伝材料から作られている。レーザ放射
に耐え得るようにするため、導伝素子30をターゲット
領域26よりも相当厚くすることもできる。あるいは、
導伝素子30に、レーザエネルギーの吸収の少ない反射
材料を塗布することもできる。レーザエネルギーに耐え
得る塗膜、材料としては例えばタングステン、金などが
公知であり、半導体回路の製造に用いられている。
ては、ヒューズ素子22の複数のターゲット領域26は
単一の列内に整列させられていない。つまり、ヒューズ
素子22は互い違いに方向付けられているのであり、ヒ
ューズ素子は1つおきに第1の方向を向き、その間のヒ
ューズ素子は逆に第2の方向を向いている。こうした配
設により、1つのヒューズバンク装置20で2つのIC
アレイ12に対応することができ、その場合ICアレイ
はヒューズバンク装置20の両側に配置される。こうし
て、隣り合わせのヒューズ素子22それぞれのターゲッ
ト領域26間の距離D1が、必要とされる4.5μm〜
5.4μmの範囲に収まる。もう一方のヒューズ素子の
それぞれのターゲット領域26間の距離D2についても
同様である。従来技術に比べて複数のヒューズ素子22
が2倍の密度で並べられているため、隣同士のヒューズ
素子22間の実際の距離、つまりピッチD3は2.2μ
m〜2.7μmとなり、従来技術の半分で済む。
ズ素子22の向きを交互に変えることにより、ターゲッ
ト領域26は2つの明確な列を形成する。この構成によ
れば、幅W1が従来技術ヒューズバンク装置に比して約
30〜50%増となる。しかし、本願発明のヒューズバ
ンク装置20は従来技術に対して単位長さ当たりのヒュ
ーズの数が2倍となるため、ヒューズ密度が100%増
加されるにも関わらず、寸法の増加は30〜50%で済
む。また、従来技術において必要とされていた、2つの
ヒューズバンク装置を接続するための配線が取り除かれ
ていることにより、寸法がさらに低減されている。
プログラミング時に、円40で示されたレーザ光がヒュ
ーズ素子22のターゲット領域26に当てられている。
レーザ光40は2つの隣設されたヒューズ素子22a、
22bの導電素子30に部分的に重なっている。しか
し、この真ん中のヒューズ素子22のターゲット領域2
6はレーザ放射を吸収する材料でできているため、レー
ザにより容易に分断される。一方、2つの導電素子30
は、レーザ放射を反射するので、ターゲット領域26が
分断されつつある間も溶融されることはない。この互い
違いの構成により、同時に2つのターゲット領域がレー
ザ光の同じパルスによって照射されることがない。この
ように、従来よりも高密度なヒューズバンク装置20の
製造が可能となる。
密度化が図れるのであるが、あるいはまた本願発明によ
れば、密度(単位長さ当たりの溶融可能素子)はそのま
まにして、ヒューズバンク装置内の可融性素子間を広げ
ることもできる。可溶性素子間の空間を広げることによ
り、レーザの代わりにウェット・エッチング法を用いて
可溶性素子を切り離すことができる。ウェット・エッチ
ング法はその特徴としてレーザ・ブレークリンク法ほど
に複雑、高価でないため、製造時の原価・人件費削減を
もたらすことが可能である。
例は単に例示であり、本願発明の最良の実施態様を示す
ものである。よって、当業者であれば機能的に同等の構
成要素や方法を用いることにより、ここに記載された実
施例に変更ないし修正を加えることができる。そのよう
な変更・修正または別の実施態様は、請求の範囲に記載
された発明に含まれるものとする。
ることにより、単一方向のヒューズバンク装置に比べて
密度が倍で、なおかつ寸法の増加は30%から50%に
抑えられたヒューズバンク装置が実現される。この、集
積回路における省空間化により、単位空間当たり回路数
が増加し、集積回路装置のより一層の小型化が促進され
る。
技術による2つのヒューズバンク装置である。
発明によるヒューズバンクの好ましい実施例である。
す、図2の一部拡大図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 第1端部と第2端部を有する可融性素子
を複数具備し、個々の可融性素子は、レーザの一定量照
射により分断可能である可融性領域を第1端部側に、前
記一定量のレーザ照射により分断不可能である非可融性
領域を第2端部側にそれぞれ有する、集積回路のレーザ
・プログラミング用ヒューズバンク装置において、個々
の可融性素子の第1端部が隣設された可融性素子の第2
端部と隣合わせになるよう、可融性素子が交互に逆向き
の、実質平行な行に配設されていることを特徴とする、
集積回路のレーザ・プログラミング用ヒューズバンク装
置。 - 【請求項2】 平行に配設された可融性素子の行間隔が
2.2μm〜2.7μmである、請求項1記載のヒュー
ズバンク装置。 - 【請求項3】 可融性領域が、レーザ放射を吸収するタ
ーゲット領域を有する、請求項1記載のヒューズバンク
装置。 - 【請求項4】 個々の可融性領域間隔が少なくとも4.
5μmである、請求項1記載のヒューズバンク装置。 - 【請求項5】 非可融性領域が、前記一定量のレーザ照
射を実質的に反射する金属を有する、請求項1記載のヒ
ューズバンク装置。 - 【請求項6】 一定量のレーザ照射により分断可能であ
る第1導電領域と、前記第1導電領域に結合された、前
記一定量のレーザ照射によって分断不可能である第2導
電領域を具備したことにより、ヒューズ素子に前記一定
量のレーザが照射された際、前記第1導電領域は分断さ
れ、前記第2導電領域は元のままであることを特徴とす
る、選択されたヒューズ素子を分断するために一定量の
レーザ照射が用いられる、集積回路装置のレーザ・ブレ
ークリンク・プログラミング用ヒューズ素子。 - 【請求項7】 前記第1導電領域が、レーザ放射を吸収
するターゲット領域を有する、請求項6記載のヒューズ
素子。 - 【請求項8】 前記第2導電領域が、前記一定量のレー
ザ照射を実質上反射する金属を有する、請求項6記載の
ヒューズ素子。 - 【請求項9】 前記第1導電領域および前記第2導電領
域が同一直線上に配設されている、請求項6記載のヒュ
ーズ素子。 - 【請求項10】 個々の可融性素子の第1端部側に可融
性領域、第2端部側に非可融性領域が設けられた、第1
端部および第2端部を有する複数の可融性素子を形成す
るステップを有するヒューズバンク装置の製造方法にお
いて、前記複数の可融性素子を実質平行に配設すること
により、個々の可融性素子の第1端部が隣設された可融
性素子の第2端部と隣合わせとなっていることを特徴と
する、ヒューズバンク装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記可融性領域上にレーザ放射を吸収
するターゲット領域を設けるステップをさらに有する、
請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 前記非可融性領域が、レーザ放射を実
質的に反射する金属を有する、請求項10記載の方法。 - 【請求項13】 個々の前記実質平行な行の間隔が2.
7μm未満である、請求項10記載の方法。 - 【請求項14】 個々のターゲット領域間隔が、少なく
とも4.5μmである、請求項11記載の方法。
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