[发明专利]一种可再编程的激光熔丝器件和连续调整熔丝电阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于集成电路的可再编程激光熔丝器件和连续调整熔丝电阻的方法，属于半导体集成电路领域。

背景技术

使用可编程激光熔丝对于逻辑和存储电路进行制造后修补是半导体工业中常用的手段。在集成电路器件的制造过程中，被检查出的产品中的瑕疵单元需要通过熔丝技术进行修复，以提高产品的成品率。目前常用的熔丝技术主要有两种：一种是利用激光对熔丝进行破坏性的编程(将熔丝烧断)，另一种是采用电信号进行编程(包括破坏性和不破坏性)。

最初采用的激光熔丝材料是多晶硅，随后金属熔丝成为主流，目前广泛采用的金属熔丝主要为金属铝或铜。金属铝或铜都有各自的优势，但无论是哪种技术，都需要激光对熔丝进行加热，最终将熔丝烧断，通过断开熔丝的方法起到修复作用。该种激光熔丝的缺点在于只能进行一次性的编程和修复(因为烧断后的熔丝无法重新连接)，并且经过熔丝的烧制过程会给集成电路带来两大潜在的隐患：一是熔丝底层剩余的残渣，二是熔丝下角的破裂。两者都会给集成电路带来一定的负面影响。所以，实现一种多次的、非破坏性的激光熔丝工艺对于集成电路的应用来说有重要的意义。在工业界中，有采用电可编程的逻辑器件进行电路的修复，与激光熔丝技术相比各有千秋。

本发明拟提出一种可再编程的激光熔丝器件，采用高性能的相变材料作为熔丝材料，不仅能够实现对电路的调节，而且还可以进行多次编程。并且此熔丝技术能够在激光的辐照下实现熔丝电阻的连续可调，以此实现对集成电路的多次、精确的修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于集成电路器件的可再编程激光熔丝器件。

本发明用高性能相变材料替代金属或多晶硅材料制造出激光熔丝，利用相变材料在热作用下相变导致的电阻可编程的特性，利用激光对相变材料熔丝进行编程，通过改变编程激光信号的条件，精确地、可控地得到相变材料熔丝所需的结构和电阻状态，最终实现对集成电路的精密修复。

本发明与传统的金属或者多晶硅熔丝技术相比，最主要特点在于可以进行多次的、可逆的编程修复，并且熔丝的电阻连续可调，从而可以精确地对电路进行修复，甚至还有可实现对电路进行多个状态的控制功能。连续调节熔丝电阻的方法在于控制编程激光的条件，包括：功率、激光束斑尺寸、辐照时间、移动的距离等。连续调节熔丝电阻的主要手段是通过改变编程激光的调节，获得部分结晶或者非晶化的熔丝器件(熔丝的电阻与自身的结晶状况密切相关，故可以通过熔丝晶态区域面积调节而得到不同电阻值)。

本发明中，编程的区域在于一对电极之间的熔丝，如图1所示，通过调节电极对之间的熔丝的晶态区域面积获得不同的阻值。

本发明提供一种用于集成电路器件的可再编程激光熔丝器件，其特征是采用相变材料制作成熔丝，利用激光对相变材料熔丝进行编程，用于实现对集成电路的调节，熔丝的电阻连续可调；

所述的相变材料存在两个以上的状态，材料的各个状态之间具有不同的电阻率；材料不同状态之间的电阻率差异至少为一个数量级；

所述的利用激光对相变材料熔丝进行编程，其特征是用激光实现对相变材料的加热，从而实现对相变材料熔丝的编程；所述的对相变材料熔丝的编程为可逆的多次编程，或是不可逆的单次编程；

所述的对集成电路的调节是通过激光非破坏性编程调整熔丝的电阻来实现的，实现被编程熔丝的电阻在高阻态和低阻态之间的可逆变化；

所述的连续调整熔丝电阻的方法，其特征是通过改变辐照激光信号的条件来实现的，也即通过编程激光的调节，实现熔丝的部分晶化或者部分非晶化的区域尺寸改变，最终得到具有不同电阻值的熔丝态。

由此可见，所述的连续调整熔丝电阻的方法，其特征是通过改变熔丝的晶态或者非晶态的区域尺寸来实现；

一种用于相变熔丝技术的相变材料，其特征是材料可选择范围包括硅锑合金材料、锗锑合金材料、锗锑碲合金材料以及其他具有相变能力的材料，所述的相变材料，其特征是相变前后材料具有不同的电阻率，其电阻率差异至少一个数量级。

总之，本发明优点在于熔丝的电阻连续可调，进而可以通过连续调整熔丝电阻实现对集成电路的精确或多状态控制和调节。

附图说明

图1采用相变材料作为激光熔丝的截面结构示意图，其中图中8为一对电极之间的相变材料熔丝。在此显示通过改变熔丝的电阻状态实现对场效应管1的控制，当然本发明的范围不仅限于此。

图2采用相变材料作为激光熔丝的器件结构的截面图，图中所示相变材料层8a为非晶结构，具有较高的电阻。

图3采用相变材料作为激光熔丝的器件结构的截面图，图中所示相变材料层8b为多晶结构，具有较低的电阻。