[发明专利]用作集成电路器件熔丝的钨插塞

说明书

本申请要求2006年4月27日提交的序列号为60/796,073的同时待决的临时申请的优先权，其内容以引用方式结合到本申请。

技术领域

本发明涉及集成电路(IC)设计，具体地说涉及器件微调。

背景技术

在各种集成器件中，有些电路元件的特性参数(例如频率)必须有一个预定的容差。但是，由于集成器件生产过程固有的精度有限，难以获得很低的容差。

解决上述问题的一般办法是使用一道后续的电路元件微调过程。器件微调的方法有很多种，包括使用熔丝或者一次编程(OTP)方法，使用允许多次读写操作的存储器(例如EEPROM或闪速存储器)，以及激光微调。OTP方法包括但不限于使用金属熔丝、聚合物熔丝以及稳压二极管。上述方法都可将特性参数(例如频率)调节到预定容差范围内。

熔丝基本上可以定义为这样一种电路元件，其可在制造过程完成以后通过修改其属性以提高IC的整体性能。

金属熔丝、多晶硅熔丝和稳压二极管都需要大量的电能流过，来使得器件的电阻率发生永久的变化。通过许多焊盘，可以从集成电路器件的外部连接到熔丝的接线端。如果有足够大的电流通过焊盘，熔丝就会熔断。很多情况下使用上述方法可以微调、编程或者是熔断熔丝。另外一般还需要一个独立的检测电路来检测熔丝的状态。

常用的熔丝是金属和多晶硅熔丝，例如铝金属熔丝。此类熔丝易于在制造过程中加入，但是可能需要进行额外的掩膜步骤。在熔断过程中，大量的电能可以将熔丝材料蒸发，从而切断电路连接。

需要理解的是，熔丝材料的蒸发会使得其体积大大增加。如果蒸发的材料可以离开熔丝区域，例如打开一个窗口，就不会造成损害。但是，如果熔丝区域受到限制，蒸发的材料就可能沉降下来，使得熔丝可能在一段时间以后又变得部分导通。一般情况下，在集成电路的表面会有一层保护层，称为钝化层，用于保护电路免于外力和/或其它污染的影响。钝化层如果完好，就会阻止蒸发材料的扩散。而且，如果要在器件封装之后进行微调，也可能发生问题。

为了让熔丝材料蒸发生成的爆发性的气体混合物自由扩散，需要在钝化层打开一个窗口。然而钝化层开口不仅会增加制造过程的步骤，还会使得不受欢迎的流动离子或其它污染物通过开口进入器件内部。总体所需的空间包括熔丝开口的结构占用的空间和用于读取和编程熔丝的电路及焊盘占用的空间。

稳压二极管也可作为器件微调的熔丝。通过给稳压二极管施加一个相当大的反向电压，使得稳压二极管击穿，电流流过稳压二极管。因此降低熔丝的电阻。然而，这种方法需要增加额外的工艺步骤。

如果IC的设计需要使用存储器，那么使用闪速存储器或者EEPROM用于微调就比较理想。但是使用这种方法仅提供微调功能的成本过于高昂。原因是使用存储器会使工艺变得复杂，芯片的体积也会显著增大。

其它的微调方法都是使用激光或者其它的物理手段来切断连接。这些方法也需要打开一个物理的窗口，实际应用的成本更为高昂，不适于大规模生产。

发明内容

本发明的先进之处在于提供了一种在介质层中的用于集成电路(IC)微调的熔丝电路。该熔丝电路使用安置在介质层中作为微调熔丝的单个金属插塞。因此，可以实现降低了集成电路制造过程的复杂度和成本以及增强了集成电路的可靠性的目的。

本发明的一个实施例提供了一个在介质层中用于集成电路微调的熔丝电路。该熔丝电路包括第一导电层、第二导电层、第三导电层、第四导电层、第一金属插塞以及至少一个金属插塞、和第二金属插塞。第一导电层和第二导电层通过第一金属插塞相连。第一导电层和第三导电层则通过上述至少一个金属插塞相连。因此，通过第一金属插塞、第一导电层和至少一个金属插塞在第二导电层和第三导电层之间形成了第一导通路径。通过提供预定电流给第一导通路径来损毁第一金属插塞，可以切断第一导通路径。第二金属插塞连接于所述第二导电层和所述第四导电层之间，其中通过所述第二金属插塞和所述第一导通路径在所述第四导电层和所述第三导电层之间形成第二导通路径。