激光硫族化物相变装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种供在集成电路中使用的激光激活相变装置，其包括硫族化物熔丝，所述硫族化物熔丝经配置以连接第一经图案化金属线与第二经图案化金属线且定位于层间电介质与过熔丝电介质之间。所述熔丝使在衬底上制造的有源半导体元件互连。一种用于激活所述激光激活相变装置的方法包含：基于所述熔丝的特性选择激光的激光条件；及通过直接光子吸收用所述激光编程所述熔丝的相变直到满足阈值转变温度为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及一种供在半导体中使用的硫族化物相变装置及一种使用激 光激活所述装置的方法。
技术介绍
此项技术中已知使用激光来切割半导体上的熔丝。当前，激光熔丝由例如Al、Cu 及W等金属制成。这些熔丝是通过将单个脉冲的激光能量注入其中以熔化、汽化或融化熔 丝材料而熔断。用激光熔断这些熔丝以在物理上移除熔丝材料，借此产生开路。举例来说， 通过熔断特定熔丝图案，可用设计到每一芯片中的额外冗余功能存储器单元来替换故障存 储器单元。所述熔丝还可用于其它目的，例如细调或修整半导体装置，包含编程及识别。
技术实现思路
本文中揭示一种激光硫族化物相变装置、一种激活方法及一种制造方法的实施 例。本专利技术的一个实施例是一种供在集成电路中使用的激光激活相变装置。根据此装 置的一个实例，所述装置包括硫族化物熔丝，所述硫族化物熔丝经配置以连接金属沉积层 中的第一经图案化金属线与第二经图案化金属线且定位于层间电介质与过熔丝电介质之 间。所述熔丝使在衬底上制造的有源半导体元件互连。所述熔丝可与所述经图案化金属线 线性地对准，或可将所述熔丝成层地铺设在所述第一及第二经图案化金属线上以跨越所述 第一与第二金属线之间的间隙且重叠于所述第一及第二金属线上。另一实施例将所述硫族 化物装置配置为具有岛状配置的熔丝。可在硫族化物相变材料与金属沉积物之间使用粘合 层。供在半导体中使用的激光激活相变装置的另一实施例具有硫族化物结构；至少 两个经图案化金属沉积物，其位于形成于所述硫族化物结构上的第一金属沉积层内；及至 少一个传导或反射线，其由激光绘制在所述经图案化沉积物之间及所述硫族化物结构上。 所述实施例可进一步包括含有经图案化金属沉积物的至少一个另外的金属沉积层。举例来说，本文中所揭示的一种激活所述激光硫族化物相变装置的方法包括基 于熔丝的一个或一个以上特性选择激光的激光条件；及通过直接光子吸收用激光编程熔丝 的相变直到满足阈值转变温度为止。熔丝的相变可以是从无定形态到可逆结晶态或从结晶 态到可逆无定形态。所揭示的另一方法通过超过所述阈值转变温度来编程熔丝的相变，借 此将熔丝从结晶态相变到永久无定形态。激活供在半导体中使用的相变装置的方法的另一实施例包括识别需要激活的相 变装置，其中所述相变装置是硫族化物熔丝，其连接第一经图案化金属线与第二经图案化 金属线且定位于层间电介质与过熔丝电介质之间。所述熔丝使在衬底上制造的有源半导体 元件互连。所述方法进一步包含基于相变装置的性质选择激光的激光条件；及通过直接 光子吸收用激光编程相变装置的相变直到发生相变为止。附图说明本文中的说明参照附图，其中在所有数个视图中，类似的参考编号指代类似的部 件，且其中图1是并入到传统激光熔丝组中的激光可编程硫族化物相变装置的实施例的平 面图；图2A到图2D是沿虚线截取且从方向A观看的图IA的激光可编程硫族化物相变 装置的实施例的横截面图；图3A到图3D是对应于图2A到图2D的激光可编程硫族化物相变装置的实施例的 三维横截面图；图4是并入到传统“岛状”激光熔丝组中的激光可编程硫族化物相变装置的第二 实施例的平面图；图5是沿虚线截取且从方向A观看的图4的第二激光可编程硫族化物相变实施例 的横截面图；图6是沿虚线截取且从方向B观看的图4的第二激光可编程硫族化物相变实施例 的横截面图；图7是激光可编程硫族化物相变装置的第二实施例的三维视图；图8A是激光可编程硫族化物相变装置的第三实施例的平面图；图8B是图8A的平面图，其中用激光在水平面中绘制传导或反射线以连接同一金 属沉积层内的金属线；图9A及图9B分别是图8A及图8B的三维视图；图10是激光可编程硫族化物相变装置的第四实施例的侧视图，其中用激光在水 平面及垂直面中绘制传导或反射线以连接两个金属沉积层之间的金属线；及图IlA及图IlB分别是无传导或反射线及有传导或反射线的图10的三维视图。具体实施例方式专利技术人已注意到关于金属激光熔丝的当前使用的若干问题。用激光在物理上移除 传导熔丝材料的传统过程使熔丝与周围材料及结构经受热及机械应力。此应力可以是大到 足以损坏周围材料或结构，从而导致使芯片不可用的缺陷。也就是说，传统熔丝主要是金属 合金或金属夹层。必须将这些熔丝放置得相隔足够远以使得施加到一个熔丝的能量将不会 还冲击邻近熔丝。由于金属具有高传导性且具有相对大的热膨胀系数，因此即使少量的热 也将使金属激光熔丝因周围电介质的膨胀及破裂而损坏。因此，激光熔丝的布局受到最小 可用激光斑点直径的限制。如果将金属激光熔丝放置得足够近使得任一激光斑点大小撞击 到邻近熔丝上，那么所述邻近熔丝将受到损坏。另一缺点是由于对材料的破坏而不能进一步使用已熔断的熔丝。材料的破坏还阻 止将激光熔丝放置在较低层总线或其它互连件上方，这是因为在处理期间某一量的激光能 量被传输到有可能损坏其下面任一装置的熔丝下方的区域中。这进一步限制半导体的大小 减小。根据本文中的教示内容，可非破坏性地处理激光熔丝装置使得可尽可能有效地使用半导体衬底或晶片上的空间。通过将熔丝较紧密地配置在一起可将芯片按比例缩放得越 来越小。允许将激光熔丝装置放置在有源与无源两种电路元件上方减小所需空间。根据本 文中的教示内容，熔丝状态的实时过程反馈也是可能的。参照所附图式，本文教示激光可编程硫族化物相变装置及使用方法的实施例。图1到图3中图解说明激光可编程硫族化物相变装置的第一实施例。图1是用于 半导体构造中的典型熔丝组中的激光可编程硫族化物相变装置10的俯视图或平面图，其 中所述相变装置被线性放置。相变装置10放置在单个金属沉积层内的经图案化金属线14、 16之间，且定位于层间电介质18与过熔丝或外层电介质20之间。相变装置10经定位以使 在衬底22上制造的有源半导体元件互连。在每一熔丝组(此处显示为平行)中存在至少 一个相变装置10。图2A到图2D是跨越虚线且从如图1中所显示的箭头A的方向观看的典型熔丝组 内的相变装置10的横截面图。如在图2A到图2D中所看出，相变装置10位于层间电介质 18与外层电介质20之间。在半导体制造的流水线过程后端期间，在例如硅晶片的衬底22 上形成这些层。如在本文中所使用，半导体制造中的一般前端过程(举例来说)囊括晶片生产、晶 片制作、热氧化或沉积、掩蔽、蚀刻及掺杂。这些步骤可重复数次。前端过程产生有源装置。 如在本文中所使用，一般的流水线过程后端涉及电介质沉积及金属化、钝化、电测试及组装 成若干单芯片及/或芯片封装。如图2A中所描绘，激光可编程硫族化物相变装置10线性地定位于第一与第二经 图案化金属线14、16之间。相变装置10填充所述第一与第二经图案化金属线14、16之间 的间隙。上覆在金属线14、16及相变装置10上的是外层电介质20。下伏在金属线14、16 与相变装置10下的是层间电介质18。这些后端层是制造在衬底22上。如图2A中所显示， 相变装置10全部位于第一与第二金属线14、16之间，其中金属线14、16具有相同的高度及 宽度。然而，相变装置10不必具有相等宽度及高度。在图2B到图2D中描绘替代实施例。图2B是相变装置10的放置的变型。相变装置10搁置于经图案化金属线14、16 的端9、11的顶部上而非位于第一与第二金属线14、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种供在集成电路中使用的激光激活相变装置，所述装置包括：硫族化物熔丝，其配置于半导体装置中连接在金属沉积层内的经图案化金属线之间且定位于层间电介质与过熔丝电介质之间，其中所述熔丝使在衬底上制造的有源半导体元件互连。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安迪E胡珀，艾伦川崎，罗伯特海恩赛，
申请(专利权)人：电子科学工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]