KR20010015405A

KR20010015405A - 박막 레지스터의 레이저 트림 특성을 개선시키기 위한장벽 굴절 또는 항-반사 층의 이용

Info

Publication number: KR20010015405A
Application number: KR1020000042049A
Authority: KR
Inventors: 모리슨마이클
Original assignee: 인터실 코포레이션
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2001-02-26
Also published as: EP1071100A3; TW480550B; US6259151B1; EP1071100A2; JP2001068629A

Abstract

NiCr 또는 SiCr의 정밀 레지스터는 그 레지스터바로 아래 굴절 및 열 장벽 층을 갖는다. 굴절 장벽은 내열성 금속 층이다. 내열성 금속은 레이저 트리머 (trimmer)의 입사 레이저 빔이 그 소자의 더 낮은 층을 통과하는 것을 막는다. 더 낮은 층에 의해 발생되는 불필요한 반사 및 굴절은 피하게 된다. 그 반사 장벽 층은 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, TiSi₂ ^13,14, CoSi₂ ¹⁵, MoSi₂, TaSi₂, 및 WSi₂를 구성하는 그룹으로 부터 선택된 물질이다.

Description

박막 레지스터의 레이저 트림 특성을 개선시키기 위한 장벽 굴절 또는 항-반사 층의 이용{Use Of Barrier Refractive Or Anti-reflective Layer To Improve Laser Trim Characteristics Of Thin Film Resistors}

본 발명은 박막 마이크로회로 레지스터 제조 및 조정 및 그런 레지스터에 대한 회로 변수 값을 달성하기 위해 레이저 트리밍을 개선하는 구체적인 문제에 관한 것이다.

박막 레지스터들을 그들 회로 변수 값으로 가져오기 위한 레이저 트리밍의 기술은 맥그로우-힐(1998) 출판, 엘샤비니-리아드 및 발로 저자의 박막 기술 핸드북의 섹션 5.6.4에서 5.6.7에 걸쳐 개시된 바와 같이 알려져 있다. 현재 실행은 비-획일적인 레이저 에너지 빔 간섭에 의해 발생되는 불규칙성들을 피하고자 노력하기 위해 두께의 완벽한 공정 제어 및 박막 레지스터 층아래 놓이는 반도체 웨이퍼의 층들의 광학적 특성을 필요로 한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 통상적인 정밀 레지스터의 구조를 고려해 보자. 그것은 실리콘 소자 기판(70)에 산화 결합(80)되는 실리콘 핸들 기판(90)을 갖는다. 열 산화(60)는 그 소자 표면상에 성장된다. 증착된 유전체 물질 층들(50)은 열 산화(60)를 커버한다. NiCr 또는 SiCr의 정밀 트리머블(trimmable) 레지스터 물질(40)은 계 유전체 층(50)상에 증착된다. 또 하나의 산화 층(30)이 레지스터 층(40)상에 증착된다. 탑 산화 층(30)은 평탄화되고 패시베이션 질화 층(20)으로 코팅된다. 입사 레이저 광(10)은 핸들 기판(90)에 의해 최종적으로 반사되거나 흡수될 때까지 모든 층을 통과한다. 그 반사들은 화살 55, 65, 75, 및 85에 의해 나타난다. 레이저 빔이 소자를 형성하는 서로 다른 물질을 통과할 때 레이저 빔의 경로(10)가 바뀌는 것을 유의하시오.

입사 레이저 빔이 NiCr 또는 SiCr 레지스터를 통과한 후, 그 빔은 다른 많은 층과 직면한다. 그 층들 및 또 하나의 층을 갖는 그 층들의 하나의 계면은 서로 다른 굴절율을 갖는다. 가령, 레이저 빔은 스넬의 법칙에 따라 그 입사 경로로 부터 굴절된다:굴절각의 사인에 대해 입사각의 사인비는 그 물질의 굴절율의 비와 같다. 레이저 빔은 하나 또는 그 이상의 더 낮은 층들에 의해 레지스터 물질의 반대 표면으로 반사된다. 반사된 레이저는 레지스터 물질의 일부를 화학적으로 바꾸고 이로인해 바라지 않는 방식으로 저항을 바꾸기에 충분히 강할 수 있다.

따라서, 정밀 박막 레지스터의 레이저 트림의 질은 레지스터 물질의 위아래 층들과 함께 레이저의 빔 에너지의 건설적이고 파괴적인 간섭으로 인해 변할 수 있다. 트림 질은 NiCr 레지스터 위아래 층들의 광학적 특성 및 두께에 의해 영향을 받는다. 이 효과는 둘다 경험적으로 및 광학적 효과의 컴퓨터 시뮬레이션으로 확인되어 왔다. 결과적으로, 많은 생산 웨이퍼 부위가 불량한 레이저 트림으로 인해 지연될 수 있다. 레이저 트림 질은 주관적으로 평가되고 일부 웨이퍼 부위는 불량한 레이저 절단 질의 결과로서 폐기되며, 웨이퍼나 심지어 싱글 다이를 통해 변할 수 있다. 이 문제의 결과로서, 레지스터를 집적 또는 박막 회로에 필요한 정밀한 저항으로 트림하기 위해서는 오퍼레이터 또는 자동 레이저 트림기계가 여러 회의 작동, 측정, 및 재트리밍을 필요로 한다.

미국 특허 제 5,608,257호의 명세서는 가용성 연결의 레이저 절단에 관한 것이다. 그것은 반사 및 굴절 층아래에 놓이는 합성물에 의해 제기된 문제를 인정한다. 그러나, 그것은 정밀 레지스터에 의해 제기된 문제에 대한 해결책을 제공하지 않는다.

본 발명은 박막 레지스터 층아래 광학적인 장벽으로서 작용하는 내열성 물질, 그리고 그 회로에서 레지스터의 전기적 움직임을 보존하기 위해 박막 레지스터로 부터 내열성 물질을 분리시키는 유전체 막을 삽입한다. 이런 층들은 실리콘 및 유전체 층들을 포함하는 반도체 웨이퍼의 더 낮은 층들과 레이저 트림의 상호작용을 제거하며, 이런 층들의 두께 및 광학적 특성을 완전히 제어할 필요성을 제거한다.

본 발명은 반도체 소자 기판, 기판에 형성된 적어도 하나의 소자 또는 집적 회로, 트리밍 레이저 빔을 반사하기 위해 기판위에 처리된 반사 층, 그 반사 층위에 처리된 트리머블 레지스터 층을 포함하는 정밀 트리머블 레지스터를 갖는 집적 회로를 포함한다.

편리하게도, 본 발명은 두 레이저-트림된 레지스터 막들아래 굴절 층 및 유전체 층의 추가가 필요하다. 이런 쇄신은 장벽 굴절 층아래 소자 실리콘 및 산화 결합 층들과 레이저 에너지 상호작용을 제거함으로써 트림의 질을 보장한다. 그런 소자 실리콘 및 더 낮은 산화 결합 층들이 더이상 레이저 에너지의 국부적인 강도에 영향을 주지않기 때문에, 레이저 트림 및 절단의 균일성이 개선된다.

도 1은 레지스터 트림(trim)에 이용되는 레이저 에너지가 반도체 제품에 있는 물질 층들을 통과하는 그 층들에 의해 반사되는 현재 시스템 및 그 방식의 개관이다.

도 2는 레지스터 트림시 반사 레이저 에너지를 제거하기 위해 내열성/장벽 금속의 이용을 나타내는 제안된 시스템의 개관이다.

도 2에 있어서, 본 집적 회로는 하나 또는 그 이상의 반도체 소자 또는 집적 회로를 포함하는 소자 실리콘 층(70)을 갖는다. 그런 소자 및 집적 회로 그리고 그 각각의 제조는 재래식이다. 그 소자 기판(70)은 소자 기판(70)의 지지면에 산화 결합(80)된 핸들 기판(90)을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 소자 또는 집적 회로의 형성후, 그 소자 또는 집적 회로는 가령 증착 또는 열 산화(50, 60)와 같은 적절한 절연체로 커버된다. 이런 층들은 내열성/장벽 층(100)에 의해 커버된다. 본 발명에 따라 만들어진 소자에 있어서, 그런 절연체 층들은 소자를 전도성있는 내열성 장벽 금속(100)으로 부터 분리시켜야 한다. 그 층(100)은 기판위에 증착되고 가령 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴 및 TiSi₂ ^13,14, CoSi₂ ¹⁵, MoSi₂, TaSi₂, 및 WSi₂과 같은 내열성 규화물과 같은 내열성 물질을 포함한다. 내열성 물질은 입사 레이저 빔의 열을 견뎌내는데 바람직한다. 장벽 산화물 층(110)은 내열성 층(100)의 탑상에 침적된다. 장벽 층(110)은 반사 층(100)상에 입사 레이저에 의해 발생되는 과도한 열로 부터 상위의 층들을 보호하기 위해 전기 및 열 절연체로서 작용한다. 그 층 및 상위의 층들은 실질적으로 상기 논의된 종래의 레이저 트림 레지스터 층과 같다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10:입사 및 반사된 레이저 에너지 70:소자 실리콘 층

20:패시베이션 질화물 80:산화 결합

40:레지스터(NiCr 또는 SiCr) 막 90:핸들 웨이퍼

50:증착된 계 유전체 층 100:내열성/장벽 금속

55, 65:반사 110:장벽 산화물 층

60:열 산화

도 1에 있어서, 반도체 회로 설계시, 정밀 트리머블 레지스터는 가령 NiCr 또는 SiCr과 같은 저항성 물질의 박막(40)의 영역으로 정의된 바와 같이 회로에 조합된다. 막(40)은 통상적으로 산화 결합 층(80), 소자 실리콘 층(70), 열 산화 층(60), 및 증착된 계 유전체 층(50)위에 놓인다. 막(40)에 있는 레지스터를 그 필요한 회로 변수 값으로 트림하기 위해, 집중된 레이저 에너지(10)가 그 기술분야에서 잘 알려진 하나 또는 그 이상의 패턴으로 막(40)으로 부터 저항성 물질을 화학적으로 변화시키기 위해 인가된다. 그 레이저는 레지스터 물질의 어느 한 측면상에 있는 산화물을 그 레이저에 의해 부딪히는 레지스터 물질로 효과적으로 싸거나, 혼합시키거나, 그렇지 않으면 결합시킨다. 레지스터는 그 위치에서 전기적으로 불연속이 된다. 레이저 에너지(10)의 일부분은 정상적으로 층(50, 60, 70, 및 80)을 통과하고, 각 층(50, 60, 70, 및 80)은 입사 에너지의 일부를 레지스터 막(40)의 위쪽 방향으로 반사한다. 입사 레이저 에너지(10)의 파장은 날카롭게 정의되고 상당히 간섭성이다; 결과적으로 임의의 층(50, 60, 70, 및 80)의 두께의 임의의 변화는 반사된 트림 레이저 에너지(55, 65, 75, 및 85)에서 상당한 간섭에 근거한 변화를 초래할 수 있다. 그런 변화는 차례로 트림 공정에서 고르지 않은 절단을 발생하게 할 수 있고, 레지스터 전기적 움직임에 신뢰성없는 트림 효과를 초래한다.

도 2에 있어서, 본 발명은 그렇지 않으면 그 레지스터아래 소자 실리콘 층(70) 및 산화 결합 층(80)으로 통과하는 레이저 에너지를 흡수하기 위해 층(40)에 있는 각 레지스터아래 내열성 층(100) 및 열 산화/유전체 막(110)을 조합한다. 층(100)은 층(110)아래 놓이고, 그 식각 프로파일이 그렇지 않으면 더 깊은 층(50, 60, 70, 또는 80)으로 들어가는 것을 피할 수 있는 빗나가는 레이저 에너지로 부터 레이저 트림의 용인가능한 보호를 확실히 하기 위해 충분히 큰 크기로 각각의 튀어나온 레지스터아래 배열된다. 본 발명은 반사(55)에서 변화를 최소화시키기 위해 층(110)의 두께에 맞게 만든다. 일단 레지스터 층(40)이 놓이면, 제조는 층(30) 및 패시베이션 질화 층(20)에서 정상적인 바이어스(vias)의 인가에 의해 완성된다.

통상적인 응용에 있어서, 1.06 미크론 파장의 레이저 빔은 산화에서는 1.06/1.45 미크론 또는 7310 옹스트롬(Å) 파장, 그리고 실리콘에서는 1.06/3.54 미크론 또는 2994 옹스트롬 파장을 가졌다. 광이 반사층에 반사될 때, 건설적이고 파괴적인 간섭이 그 물질에서 그 파장의 반 주기, 실리콘에서 1497 옹스트롬 및 산화에서 3655 옹스트롬의 파장의 반 주기를 갖는 그 층내에 생겨난다. 그 층을 피하는 광의 양은 또한 최소 및 최대의 것들을 통과하고, 결국엔 NiCr 층의 반사성으로서 검출된다. 그 반사 층은 통상적으로 가령 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, TiSi₂ ^13,14, CoSi₂ ¹⁵, MoSi₂, TaSi₂, 및 WSi₂과 같은 내열성 물질이다. 내열성 물질은 전도성이기 때문에, 그것은 가령 이산화 실리콘 또는 질화 실리콘과 같은 적당한 투명한 절연 층에 의해 레지스터 층으로 부터 전기적으로 절연된다.

도면과 함께, 상기 기술 및 요약은 레이저 트림이 이용될 때 박막 레지스터의 움직임에 있어 부정확성을 줄이는데 있어서 본 발명의 이점을 제시한다. 내열성/장벽 금속 층, 열 장벽/고립 산화 층, 및 그 레지스터 층과 달리, 절연, 도전, 및 반도전 물질의 수 및 특성은 본 발명의 작동 및 구조에 영향을 주지 않으면서 변할 수 있다. 게다가, 본 발명의 이점은 박막 레지스터가 이용되고 레이저 방법을 이용하여 트림되는 곳이라면 VLSI 반도체 제조에서 생산된 모든 형태의 회로를 통해 적용할 수 있다. 최종적으로, 소자 실리콘상의 임의의 압박 및 박막 레지스터에 대한 레이저 트림 공정에 의해 부과된 유전체 층 두께는 본 발명에 의해 완화된다.

NiCr 또는 SiCr의 정밀 레지스터는 그 레지스터바로 아래 굴절 및 열 장벽 층을 갖는다. 굴절 장벽은 내열성 금속의 층이다. 내열성 금속은 레이저 트리머의 입사 레이저 빔이 그 소자의 더 낮은 층을 통과하는 것을 막는다. 더 낮은 층에 의해 발생되는 불필요한 반사 및 굴절은 피하게 된다. 그 반사 장벽 층은 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, TiSi₂ ^13,14, CoSi₂ ¹⁵, MoSi₂, TaSi₂, 및 WSi₂를 구성하는 그룹으로 부터 선택된 물질이다.

Claims

반도체 소자 기판, 그 기판에 형성된 적어도 하나의 소자 또는 집적 회로, 트리밍 레이저 빔을 반사하기 위해 그 기판위에 처리된 반사 층, 그 반사 층위에 처리된 트리머블 레지스터 층을 포함하는 정밀 트리머블 레지스터를 갖는 집적 회로.
제 1 항에 있어서, 그 기판위의 반사층 및 트리머블 레지스터 층사이에 처리된 투명한 절연층을 특징으로 하는 집적 회로.
제 2 항에 있어서, 반사층은 내열성 물질을 포함하고, 그 내열성 물질은 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, TiSi₂ ^13,14, CoSi₂ ¹⁵, MoSi₂, TaSi₂, 및 WSi₂를 구성하는 그룹으로 부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로.
제 2 항에 있어서, 그 절연층은 이산화 실리콘 또는 질화 실리콘인 것을 특징으로 하는 집적 회로.
제 1 항에 있어서, 그 소자 기판은 핸들 기판에 산화 결합된 것을 특징으로 하는 집적 회로.
핸들 기판, 소자 기판에 핸들 웨이퍼를 결합하는 산화 결합 층, 소자 기판, 입사 레이저 광을 반사하기 위해 그 소자 기판위에 내열성 반사 장벽 금속 층, 레이저 광이 그 내열성 반사 금속 층에 부딪힐 때 발생되는 열로 부터 상위의 층을 절연시키기 위해 그 내열성 반사 장벽 금속 층상에 열 장벽, 그 열 장벽 층위의 레이저 트리머블 정밀 레지스터 층, 그 레이저 트리머블 정밀 레지스터 층위에 평탄화된 산화 층, 그리고 평탄화된 산화 층위에 패시베이션 층을 포함하는 트리머블 정밀 레지스터 층을 갖는 집적 회로.
제 6 항에 있어서, 그 반사 장벽은 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴, TiSi₂ ^13,14, CoSi₂ ¹⁵, MoSi₂, TaSi₂, 및 WSi₂를 구성하는 그룹으로 부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 집적 회로.