[发明专利]高激光吸收的铜熔丝及其制造方法

说明书

本发明涉及用于集成电路器件的熔丝元件，具体说，涉及能利用激光辐射消掉的熔丝连线结构。本发明还涉及制造熔丝连线的方法。

半导体芯片中一般采用熔丝提供冗余、芯片电识别及功能定制。对于具有三层(或更多层)布线的设计来说，熔丝一般由一层布线的一段形成，这一层通常是最后的金属层或倒数第二个金属层即“最后的金属层减一”布线层。

熔断是指金属熔丝线的一段消掉。完成这一过程的一个标准方式是将该段暴露于来自一般具有红外波长的激光的短的高强度脉冲的光能。金属线吸收激光能量，熔化并断裂，破坏了线的连续性，引起高电阻，即开路线。可用探测电路探测该熔丝段的电阻。激光熔丝消掉或修整技术已广泛应用于存储器和逻辑集成电路的制造中。

熔丝制造利用了从红外光传递能量的优点。激光允许精确地选择和照射集成电路段。利用这种消掉熔丝连线的技术有助IC的制造。例如，于1997年3月4日授予Lee等人题为“集成电路器件中有效激光熔断的熔丝元件(FUSE ELEMENT FOR EFFECTIVE LASER BLOW INAN INTEGRATED CIRCUIT DEVICE)”的美国专利5608257中，教导了一种增加激光能量吸收的熔丝结构，该结构具有熔掉的连接两段互连线的细长熔丝连线，与熔丝连线一体且共面以便每个翼片从熔丝连线横向延伸出的多个翼片，及定位在熔丝连线之下以反射所加激光能量的反射板。通过在熔丝连线上附加结构(翼片和反射板)，可以使熔丝吸收更多红外激光能量。所以可以使消掉熔丝所需要的入射能量最小。

在一些电路中，例如CMOS逻辑电路中，熔丝在各阵列中彼此靠近。在施加红外激光烧断特定熔丝时，熔丝的这种接近程度形成了技术上的难题。束能量的不良反射和熔丝烧断的爆炸效应会负面影响与烧断熔丝连线相邻的任何元件。

于1995年5月30日授予Gilmour等人的题为“陈列熔丝损伤保护器件及其制作方法(ARRAY FUSE DAMAGE PROTECTION DEVICES ANDFABRICATION MEHTOD)”的美国专利申请NO.5,420,455中，教导了一种限制这些反射的方法，即邻近某熔丝结构附加不易碎高熔点阻挡层，防止束能量和熔丝烧断效应达到或影响电路中任何相邻元件。这些阻挡层用作相邻结构的保护屏。

这些阵列中的内部元件尺寸保持基本特性。然而，技术的进步要求这些尺寸不断变小。

随着熔丝连线金属的反射、质量和熔点的增加，要求更高的激光能量和更长(或更多)的激光脉冲实现可熔连线的消掉。这些更高的能量和更长的脉冲给相邻和底下的结构例如熔丝区下的硅提供引起对层间介质氧化物和相邻熔丝布线严重损伤的足够能量。此外，由于铜有高反射率，所以较难用红外激光尤其是用激光熔断仪一般采用的1.0-1.4mm波长范围的光消掉铜熔丝。

考虑到现有技术的问题和缺点，本发明的目的是提供一种可熔连线结构，及其制造方法，在暴露于能量水平低于目前烧断熔丝连线所要求的能量的红外激光能量束时，能够消掉高反射高熔点导体。

本发明再一目的是提供一种对红外光的吸收增加的可熔连线。

本发明又一目的是提供一种可熔连线，允许熔丝阵列靠近设置，但在消掉熔丝期间不会对相邻结构造成结构损伤，同时相邻结构之间不需要保持阻挡层。

本发明其它一些优点部分是很显然的，另一些部分由说明书呈现。

本发明实现了对所属领域技术人员来说很明显的上述和其它目的和优点，根据本发明的第一方面，提供一种具有会因辐射而显著改变给定导电特性的导体，该导体包括导电体，该导电体具有基本上对辐射不敏感的第一材料的第一层，和对辐射敏感的第二材料的第二层。第二材料对红外能谱的激光发射辐射敏感。第一材料是主要导电体，第二材料是复合导电体，从而在与主要导电体结合时提供高红外能量吸收结构。

第一材料是铜，第二材料是钨或钛钨复合材料。红外能谱包括波长为1.0-1.4mm的能量。第一材料的第一层的厚度大于或等于500埃，第二材料的第二层的厚度大于或等于500埃。

根据第二方面，本发明旨在提供一种能够被预定波长的激光辐射选择性开口的可熔连线，包括：基本上不吸收预定波长的辐射的第一导体；基本上吸收预定波长的辐射的第二导体。

根据第三方面，本发明旨在提供一种具有会因红外辐射而显著改变给定导电特性的熔丝连线，包括：第一层铜和第二金属层，其中第二金属层是对红外辐射敏感的钨或钛-钨。红外辐射包括波长在1.0-1.4mm的能量。