[发明专利]防止熔丝烧断损伤的相邻熔丝之间的裂缝挡板

说明书

本发明涉及到集成电路的制造，更确切地说是涉及到，当采用激光束来烧断组成熔丝组的选定的熔丝时，用来防止熔丝损伤，同时提高熔丝密度(亦即单位面积熔丝数目)的方法。

半导体集成电路(IC)及其制造方法，在本技术领域中是众所周知的。在典型的集成电路中，在硅衬底上制作有大量的半导体器件。为了得到所需的功能，通常使用多个导体将选定的各个器件耦合到一起。在某些集成电路中，一些导电链或金属丝可以被耦合到熔丝，在制造之后，可以用激光器将其选择性地编程(亦即烧断)。例如，在动态随机存取存储器(DRAM)中，制造过程中可以采用熔丝来防止由于无意中的电荷积累而损坏晶体管的某些栅极叠层。一旦IC制造基本上完成，可以熔断即切断这些熔丝，使DRAM电路能够起作用，就像这些保护电流路径根本不曾存在过那样。更普通的是，可以使用熔丝建立DRAM电路中冗余阵列元件的启动位和地址位，即采用无需芯片而用其中的冗余替换元件来恰当地替换有缺陷的元件的方法，来修复DRAM中发现的缺陷。

为了便于讨论，图1示出了一种典型的动态随机存取存储器(DRAM)集成电路，它包括主存储器阵列102。为了能够替换主存储器阵列102中的有缺陷的主阵列元件，如所示提供了冗余替换阵列104。熔丝阵列106中的多个熔丝，通过熔丝锁存器阵列108和熔丝译码电路110，被耦合到冗余阵列104。为了替换有缺陷的主存储器阵列元件，借助于将熔丝阵列106中的各个熔丝的数值设定为译码电路所规定的二进制的1或0，可以将其熔断即切断。在这一操作过程中，当电源被开启时，熔丝阵列106中的各个熔丝的数值通常被载入熔丝锁存阵列108中。然后在运行过程中，由熔丝译码电路110对这些数值进行译码，从而易于用作为冗余阵列104的一部分的特定冗余元件来替换选定的有缺陷的存储器阵列元件。用冗余阵列元件来替换失效的主存储器阵列元件的方法，在本技术领域中是众所周知的，因此，为简便起见，此处不予详细讨论。

如上所述，可以用激光束选择性地熔断即编程熔丝阵列106中的熔丝链。一旦熔断，由于被编程的熔丝阻止电流流过其中，并对电流呈现开路，故熔丝就从高导电态变为高阻(亦即不导电)态。

参照图2a，熔丝组200被示为具有多个熔丝链，如202、204、206和208，(在图1中表示为熔丝阵列106)，它们被示为其原来的未被烧断亦即导电状态。

在图2b中，用激光束来切断即烧断熔丝链204，从而阻止电流流过。对于给定的激光器波长和束斑尺寸，若熔丝彼此靠得太紧，亦即，由于除掉熔丝，邻近的熔丝链可能被无意中烧断即切断，使IC出现缺陷或在熔丝熔断工艺中出现引起相邻熔丝受到损伤的可能性。这是因为熔断的熔丝周围的损伤区由于激光束斑尺寸之类的各种因素而通常大于熔丝本身，从而损伤从熔丝向外延伸的熔丝上的钝化层。显然，有许多因素决定着激光束引起的损伤的严重性，例如激光束的能量、波长和激光束的直径。

在图3a中，示出了由熔丝302、304和306组成的典型的熔丝组300。额外的结构，例如308和310，被置于熔丝组中和熔丝之间。当熔丝304被激光束(未示出)烧断时，由通常是钨或钼的势垒材料制作的这些结构起裂缝挡板的作用。还呈现出从熔丝304传播并停止于裂缝挡板308和310的裂缝320。

在同一结构的另一个视图(图3b)中，示出了建立在衬底350上的上述结构的俯视图。只呈现了二个熔丝即302和304。裂缝挡板由与半导体芯片制造工艺中使用的几层金属丝一致的几个层330-340组成。裂缝320再次被最好由难熔金属部分制成的裂缝挡板阻止。

已经提出了几种保护熔丝元件的其它方法来确保熔丝烧断时熔丝仍然不受影响。在分别于1994年3月31日和1995年5月30日提出的授予Gilmour等人的美国专利No．5420455和5523253中，熔点高于熔丝的金属淀积物被分散在熔丝之间。这种金属包括钨和钼。这些势垒能够抗裂缝并设计成防止任何裂缝传播到紧邻中的邻近熔丝。势垒材料被定位成从含有熔丝链的层的顶部表面向下延伸到熔丝链厚度中点的大约一半处。