JPH10135338A - メタルヒューズを備えた半導体装置及びこれを処理する装置 - Google Patents

メタルヒューズを備えた半導体装置及びこれを処理する装置

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JPH10135338A
JPH10135338A JP8285203A JP28520396A JPH10135338A JP H10135338 A JPH10135338 A JP H10135338A JP 8285203 A JP8285203 A JP 8285203A JP 28520396 A JP28520396 A JP 28520396A JP H10135338 A JPH10135338 A JP H10135338A
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JP
Japan
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fuse
metal
metal fuse
laser beam
semiconductor device
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Pending
Application number
JP8285203A
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English (en)
Inventor
Nobuyoshi Takeuchi
信善 竹内
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】基板にダメージを与えることなく1回のレーザ
照射で半導体デバイス用ヒューズを確実に溶断する方
法、ヒューズ構成、及びヒューズ溶断装置を提供する。 【解決手段】メタルヒューズパターン7とダミーメタル
ヒューズパターン8からなる半導体デバイス用ヒューズ
素子に対して、エネルギビームを両メタルヒューズ間で
反射するような角度で入射させることにより前記メタル
ヒューズパターンを切断する。メタルヒューズパターン
7とダミーメタルヒューズパターン8の断面は、エネル
ギビームが両ヒューズパターンを少なくとも1回反射す
るように、台形に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
(以下、半導体デバイスという)の冗長回路を選択する
ためのヒューズを切断する方法、装置及びヒューズ構成
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスが高集積化するにつれ、
欠陥等による不良が増大してきた。そこで不良部分を正
常部分に置き換える技術が発展してきた。その一つがヒ
ューズ技術である。
【0003】例えばメモリデバイスでは、冗長回路と呼
ばれるメモリセルと同様な構造を持つものをメモリセル
の近傍に配置し、メモリセルの一部に不良があれば、そ
れを冗長回路の一部に置き換えるということが行われ
る。この置き換えがヒューズによってなされる。
【0004】ヒューズ素子はポリシリコン等の配線から
できており、この配線をレーザ等で切断することで不良
メモリセル等を含む回路が予備ラインとしての冗長回路
に切り替えられる。
【0005】一般的なプログラムの方式の一例を図6に
示す。図6は各ラインの出口と予備ラインのデコーダに
ヒューズを設ける方式である。図では簡単のため、NM
OSダイナミックNORデコーダを例にとってある。図
6(a)のように、予備デコーダには真補のすべてのア
ドレス(ai、/ai、aj、/aj)がヒューズFを介し
て入力され、このヒューズFをブログラムすれば、所望
のアドレスの組み合わせでこのデコーダが選択されるよ
うになっている(伊藤 清男 著「超LSIメモリ」培
風館 p181〜p182参照)。
【0006】
【数1】 半導体ウェハの動作テスト時に、不良セルを含む不良ラ
インがあると、例えば図6(b)のヒューズFを切断し
てそのラインをドライバから切り離す。又それと置き換
える予備ラインに対しては、例えば図6(a)のデコー
ダの論理を不良ラインデコーダの論理に一致させるよう
にヒューズFでブログラムしておく。実使用状態では、
入力アドレスと不良ライン(WL)のアドレスが一致し
て正規デコーダが選択され、そのドライバMOSQDが
オンになっても、ワード線WLにはパルスは出力しな
い。その代わりに予備デコーダも同時に選択され、予備
ワード線WL’にはパルスが出力する。このとき救済に
よる速度の損失はない。
【0007】このような冗長回路を導入することはチッ
プ面積の増大を招くが、歩留まりは改善される。このた
め、欠陥密度に応じて設置する冗長回路数が決められて
いる。
【0008】冗長回路を選択する素子として用いられる
ヒューズの材料として、初期の頃は前述のようにポリシ
リコンが用いられた。ポリシリコンは現在でも主流の材
料であるが、デバイスの多層化が進んだため、ヒューズ
窓を開け何層もの絶縁膜をエッチングし、ポリシリコン
表面を露出させなければならなくなった。
【0009】そこで近年、半導体デバイスの多層化に伴
いヒューズ素子をポリシリコンでなく、より上層に形成
されるメタル層で形成するようになってきた。
【0010】メタルヒューズの特長のーつとして、ヒュ
ーズ窓を開けないで絶縁膜上から直接レーザーを照射し
ヒューズを溶断できることがある。波長が1000オン
グストローム以上の場合、レーザビームは半導体デバイ
ス表面に設けられた保護膜としての酸化膜又は窒化膜を
95%以上透過する。
【0011】メタルヒューズで問題となるのは、レーザ
ービームのメタル表面での反射の問題である。レーザー
の反射はエネルギの反射を意味するから、せっかく照射
したレーザーか効果的に使われずメタルヒューズの溶断
不良の原因となってしまう。
【0012】そこで、特開昭62−16544では、メ
タルの表面に低反射率の膜を形成しエネルギの吸収を向
上させている。そこではメタルとして、Alを用い、そ
の表面を酸化アルミニウムに変化させている。その他に
反射防止層として窒化チタン等を用いているものもあ
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】レーザー照射を複数回
行うことは、工程の増加を招くと共に基板に与えるダメ
ージを増やすことにもなる。
【0014】従って本発明の目的は基板にダメージを与
えることなく1回のレーザ照射で確実に溶断される半導
体デバイス用ヒューズを提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】半導体基板上に形成され
たメタルヒューズパターン近傍にダミーメタルヒューズ
パターンを形成し、メタルヒューズパターンとダミーメ
タルパターン間で光の反射が起きるように、レーザービ
ームを斜めから照射する。光は繰り返しメタルヒューズ
パターンに当たるためメタルヒューズに照射されるエネ
ルギが増加する。
【0016】本発明の半導体集積回路装置用ヒューズ構
成は、基板と、前記基板上に設けられる台形断面メタル
ヒューズパターン及びその近傍に設けられる台形断面ダ
ミーメタルヒューズパターンを具備する。
【0017】又、本発明の半導体集積回路装置用ヒュー
ズ構成は、基板と、前記基板上に第1の方向で設けられ
る台形断面メタルヒューズパターン、及びその近傍に第
1とは異なる第2の方向で設けられる台形断面ダミーメ
タルパターンを具備する。
【0018】本発明のレーザリペア装置は、レーザビー
ムを発生する発生手段と、前記発生手段により発生され
た前記レーザビームが照射される半導体ウェハを保持す
る保持手段と、前記保持手段を第1の軸を中心に回転さ
せる第1回転手段と、前記保持手段を前記第1の軸に対
して直角方向の第2の軸を中心に回転させる第2回転手
段とを具備する。
【0019】又、本発明のレーザリペアシステムは、レ
ーザビームを発生する発生手段と、前記発生手段により
発生された前記レーザビームが照射される半導体ウェハ
を保持する保持手段と、前記保持手段を第1の軸を中心
に回転させる第1回転手段と、前記保持手段を前記第1
の軸に対して直角方向の第2の軸を中心に回転させる第
2回転手段とを具備し、前記半導体ウェハ上には台形断
面メタルヒューズパターン及びその近傍に設けられる台
形断面ダミーメタルヒューズパターンにより構成される
ヒューズ素子が設けられ、前記レーザビームが前記ウェ
ハに対して斜めに入射されることにより、前記レーザビ
ームは前記メタルヒューズパターン及びダミーメタルヒ
ューズパターンの互いに向かい合う側面を少なくとも各
々1回反射する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、この発明によるヒューズの
実施の形態を図面を参照して説明する。
【0021】本発明に係る半導体デバイス用のメタルヒ
ューズ構成は、配線に用いるメタル層をメタルヒューズ
層としてそのまま使用する。半導体デバイスに用いられ
るメタル材料はアルミニウムが一般的であり、レーザー
等のエネルギビームに対する反射率が大きい。そこで、
ヒューズをメタルヒューズパターン本体とダミーメタル
ヒューズパターンとから構成し、断面構造を台形にす
る。
【0022】図1(a)は本発明によるヒューズの平面
図である。メタルヒューズパターン7とダミーのメタル
ヒューズパターン8が接近して設けられている。図中、
点線で囲った領域にレーザが斜めから照射される。図1
(b)が実際のデバイスに組み込んだ場合の断面図であ
る。図1(b)から判るように、メタルヒューズパター
ン7とダミーメタルヒューズパターン8の断面形状は共
に台形である。
【0023】図2は本発明に於けるヒューズ部にエネル
ギビームを照射し、エネルギビームが反射したときの様
子を模式的示した図である。斜めから入射したエネルギ
ビーム、即ち基板1の垂直方向に対してθの角度で入射
したエネルギビームがメタルヒューズ7とダミーメタル
ヒューズ8との間で反射・往復する。エネルギビームが
一回の反射でヒューズ外に放出されないためメタルヒュ
ーズの加熱効率が向上する。
【0024】このような本発明によるメタルヒューズ構
成を実現するための工程を図3を参照して説明する。先
ず図3(a)のように、基板1上に層間絶縁膜2を形成
する。次に(b)のように、メタル層3をスパッタリン
グで堆積する。次に(c)のように配線パターンとヒュ
ーズパターンを同一のマスクを用いてフォトレジストP
Rにより形成し、(d)のようにフォトレジストPRを
除去する。次に(e)のように絶縁膜5を堆積する。
【0025】図1(a)に示した構成は最も単純な構成
例である。ダミーメタルの配置及びエネルギビームの入
射角度を工夫すると、エネルギビームの反射・往復回数
を増やすことが出来る。図4にその例を示す。エネルギ
ビームを紙面下から上方に向かい、かつメタルヒューズ
側の垂直斜め方向から照射する。そうすると入射から4
回目の反射でエネルギビームは入射方向に戻ってくる。
このようにするとより一層ビーム照射効率が増加する。
従って、照射するビームの強度を下げることが出来るた
め、ヒューズ周辺へのエネルギビームによるダメージが
低減できる。
【0026】次にヒューズを溶断するレーザリペア装置
について述べる。レーザリペア装置は、レーザ光の持つ
エネルギを利用してヒューズ物質を昇華させるものであ
る。光源から発したレーザ光はアライメント機能を持つ
ステージにあるウェハ上の半導体チップに照射される。
ヒューズ物質はレーザのエネルギで一瞬の内に蒸発す
る。尚、チップ位置を確認するためステージには可視光
も照射され、常にチップ位置をモニタしている。
【0027】図5は本発明によるメタルヒューズの溶断
を行うためのレーザリペア装置を示す。レーザヘッド1
0によりレーザビーム30が発生し、そのエネルギ強度
はレーザ駆動電流を制御するコントローラ11により調
節される。レーザヘッド10から発生したレーザビーム
は光変調器12により変調された後ミラー13、14を
反射する。このとき、スポットサイズレンズ15により
ビーム径が設定される。
【0028】ミラー14を反射したレーザビームはハー
フミラー16を介してビームポジショナー17に入射
し、ビーム位置が検出される。ハーフミラー16を通過
したレーザビームはハーフミラー18を介してTVモニ
タ19に入射し、テレビジョン19によりモニタされ
る。ハーフミラー18を通過したレーザビームは本発明
によるメタルヒューズが形成されたウェハ20に照射さ
れる。ウェハ20はコントローラ11により制御される
XYZテーブル21によりXYZ方向に移動する。
【0029】XYZテーブル21はステッピングモータ
22により軸23を中心として回転する。従ってステッ
ピングモータ22はウェハ20の傾き角を制御してい
る。歯車26はステッピングモータ25の軸に固定さ
れ、歯車26は歯車27と噛み合っており、歯車27は
ステッピングモータ22を支持する支持部24に固定さ
れている。従って、ステッピングモータ25が回転する
ことにより支持部24は軸28を中心として回転する。
この軸28の方向は軸23に対して直角方向である。即
ち、ステッピングモータ25はウェハ20の回転角を制
御している。
【0030】このような構成により、本発明によるレー
ザリペア装置は、レーザビーム30をあらゆる方向及び
角度入射でウェハ20に入射させることができる。従っ
てレーザビーム30は図2及び図4に示したように、メ
タルヒューズパターン7及びダミーメタルヒューズパタ
ーン8の側面を反射しながら進み、メタルヒューズパタ
ーン7は低いレーザパワーで溶断される。
【0031】
【発明の効果】エネルギビームがメタルヒューズパター
ン及びダミーメタルヒューズパターンの側面を反射する
ことによって、メタルヒューズにエネルギビームが複数
回照射される構成としたので、入射エネルギを効率的に
利用できるようになった。即ち低いエネルギでメタルヒ
ューズを溶断できるので、メタルヒューズ周辺の基板等
を損傷することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のメタルヒューズの構成を示す平面図及
び断面図。
【図2】本発明のヒューズ素子にエネルギビームを照射
し、エネルギビームが反射したときの様子を模式的示し
た図。
【図3】本発明によるメタルヒューズ構成を実現するた
めの工程を示す図。
【図4】本発明のメタルヒューズの他の構成によってエ
ネルギビームが反射する様子を示す図。
【図5】本発明によるメタルヒューズの溶断を行うため
のレーザリペア装置を示す。
【図6】アドレスデコーダの一般的なプログラムの方式
の一例を示す図。
【符号の説明】
1…基板 2…絶縁膜 3…メタル膜 4…フォトレジスト 5…絶縁膜 6…絶縁膜 7…メタルヒューズパターン 8…ダミーメタルヒューズパターン 12…光変調器 13、14…ミラー 16、18…ハーフミラー 20…半導体ウェハ 21…XYZテーブル 22、25…ステッピングモータ 26、27…歯車 24…支持部 F…ヒューズ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタルヒューズパターンとダミーメタル
    ヒューズパターンからなる半導体装置用ヒューズ素子に
    於いて、エネルギビームを両メタルヒューズ間で反射す
    るように入射させることにより前記メタルヒューズパタ
    ーンを切断することを特徴とする半導体装置用ヒューズ
    切断方法。
  2. 【請求項2】 基板と、前記基板上に設けられる台形断
    面メタルヒューズパターン及びその近傍に設けられる台
    形断面ダミーメタルヒューズパターンを具備することを
    特徴とする半導体装置用ヒューズ構成。
  3. 【請求項3】 基板と、前記基板上に第1の方向で設け
    られる台形断面メタルヒューズパターン、及びその近傍
    に第1とは異なる第2の方向で設けられる台形断面ダミ
    ーメタルパターンを具備することを特徴とする半導体装
    置用ヒューズ構成。
  4. 【請求項4】 レーザビームを発生する発生手段と、 前記発生手段により発生された前記レーザビームが照射
    される半導体ウェハを保持する保持手段と、 前記保持手段を第1の軸を中心に回転させる第1回転手
    段と、 前記保持手段を前記第1の軸に対して直角方向の第2の
    軸を中心に回転させる第2回転手段と、を具備すること
    を特徴とするレーザリペア装置。
  5. 【請求項5】 レーザビームを発生する発生手段と、 前記発生手段により発生された前記レーザビームが照射
    される半導体ウェハを保持する保持手段と、 前記保持手段を第1の軸を中心に回転させる第1回転手
    段と、 前記保持手段を前記第1の軸に対して直角方向の第2の
    軸を中心に回転させる第2回転手段とを具備し、 前記半導体ウェハ上には台形断面メタルヒューズパター
    ン及びその近傍に設けられる台形断面ダミーメタルヒュ
    ーズパターンにより構成されるヒューズ素子が設けら
    れ、前記レーザビームが前記ウェハに対して斜めに入射
    されることにより、前記レーザビームは前記メタルヒュ
    ーズパターン及びダミーメタルヒューズパターンの互い
    に向かい合う側面を少なくとも各々1回反射することを
    特徴とするレーザリペアシステム。
JP8285203A 1996-10-28 1996-10-28 メタルヒューズを備えた半導体装置及びこれを処理する装置 Pending JPH10135338A (ja)

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JP (1) JPH10135338A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108511414A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 艾普凌科有限公司 半导体装置和半导体装置的制造方法
EP4386835A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-19 GLOBALFOUNDRIES Singapore Pte. Ltd. Antifuse devices and methods of making thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108511414A (zh) * 2017-02-24 2018-09-07 艾普凌科有限公司 半导体装置和半导体装置的制造方法
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