[實用新型]一種修調電阻

有效

• 申請號: 201220728878.3
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN203179876U
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 楊彥濤;陳文偉;劉慧勇;韓健;江宇雷;雷輝
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L23/525
• 分類號: H01L23/525
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型屬于半導體制造工藝技術領域，尤其涉及一種修調電阻。?

背景技術

集成電路版圖設計通常較為標準化和理想化，在實際的制造過程中受廠家、工藝方法、工藝波動和測試條件等因素影響，導致設計預想的尺寸和電性功能產生誤差。對于需要調整基準電壓和基準頻率的產品，電阻的限流和分壓功能在模擬電路中廣泛運用，但阻值受摻雜濃度和擴散程度的影響，誤差可達到±20％，如此大的誤差不能滿足高精度電路的要求。為了消除廠家、工藝方法、工藝波動和測試條件等因素對芯片性能的影響，在管芯版圖中經常設計出被稱為修調電阻(Trim?resistor)的可調電阻。修調電阻的布局和主要的功能電路相連，只需要在芯片測試時采用合適的測試程序，通過專門制作的修調壓點對修調電阻選擇性的燒斷，使修調壓點間的電阻盡可能的接近理論值，從而通過對修調電阻的選取和結構的改變來達到電路設計者所需要的性能。?

修調電阻通常分為熔絲、齊納二極管及薄膜電阻激光校正三種。薄膜電阻激光校正方法實現的微調電阻可以使精度在±0.1％以內，但設備昂貴，工藝較復雜。熔絲和齊納二極管擊穿與金屬的選擇類似可以重新設定電阻網絡，可作為編程開關設計在管芯中。但齊納二極管由于擊穿結構和燒熔特點，對金屬材料、摻雜程度、接觸孔電阻、修調方向等具有較高的要求，不能通過使用難熔金屬或硅化物的工藝制作齊納擊穿管，且實際運用中熔化的合金絲移動的非常快且毫無規律以至于很難控制，故采用齊納二極管實現修調電阻的較少。熔絲類修調電阻由于燒斷技術對工藝和測試技術要求相對簡單，在實際中廣泛采用。常用的熔絲類修調方法為加瞬間電流使熔絲瞬間熔斷，利用瞬間電流密度在電?阻中產生集中的熱量聚集，使電阻達到熔點，導致熔斷和蒸發，熔絲類修調方法也可采用增加瞬間電壓的方法，但由于高壓容易會對產品其他位置造成擊穿采用的較少。?

熔絲類修調方法根據材料主要分為金屬和多晶硅兩種，金屬中主要以普遍用于布線的鋁為主，而多晶硅為重摻雜。鋁的熔點相對較低(660℃)，當修調時周期為幾毫秒大小為幾百毫安的電流脈沖就可以將熔絲熔斷，開始汽化時大部分金屬可熔化并排出，利用金屬熔絲很容易編程，并且對于難熔金屬熔絲也可以可靠的達到修調作用。多晶硅熔絲熔點比鋁高很多(1410℃)，并且很脆，在快速加熱的過程中容易破裂，要求編程電流脈沖上升的時間足夠短。?

熔絲類修調方法的原理相同，結構類似，都是通過對熔絲的熔斷后，使熔絲開路達到修調效果的，圖1所示為傳統的以鋁材料熔絲為代表的金屬熔絲修調電阻的正面結構示意圖。其中包括：10為修調金屬，所述修調金屬10整條寬度和厚度一致，11為修調連接墊(Trim?PAD)，12為修調金屬10上的壓點窗口，13為修調連接墊11上的壓點窗口，以及覆蓋在所述修調金屬10上除修調金屬上的壓點窗口12區域之外的鈍化層。所述修調金屬上的壓點窗口12利于熔斷修調金屬時的能量瞬間釋放以及金屬蒸發，但如果所述修調金屬上的壓點窗口12過小，熔絲熔斷的過程中能量釋放不掉，會使起保護作用的鈍化層斷裂，裂口大小和金屬濺出方向存在很多不確定性，會延伸到附近的電路結構中，導致潛在的可靠性風險。但如果所述修調金屬上的壓點窗口過大，修調金屬熔塌及亂濺的金屬容易殘留在所述修調金屬上的壓點窗口及修調金屬上的壓點窗口附近多個區域，存在短路的風險，也容易在后道、封裝工藝中出現金屬殘留、化學殘留等可靠性風險。?

圖2所示為圖1的金屬熔絲修調電阻出現過修調、整條修調金屬修調時的正面結構示意圖。其中14a和14b為修調金屬修調后金屬的端頭，15為修調金屬修調濺出的金屬殘留落在所述修調金屬的壓點窗口和鈍化層上。發生修調金屬10蒸發不完全的原因主要是修調金屬過多，修調金屬上的壓點窗口12開口?較小，測試條件不當等導致。當出現此類問題時，普通的清洗條件無法將殘留在所述修調金屬上的壓點窗口及修調金屬上的壓點窗口附近多個區域的金屬去盡，且部分清洗液也會殘留并沿著界面腐蝕到鈍化層，破壞到附近的電路結構，導致產品的失效。?

圖3所示為圖1的金屬熔絲修調電阻出現修調不充分時的正面結構示意圖，其中16a和16b為修調金屬修調后金屬的端頭，兩個端頭(16a和16b)間距很小，在修調金屬10進行修調的瞬間，由于金屬熔化特性，鋁發生熔斷時兩端的金屬呈球狀收縮并為高溫液體狀態，會出現往下流淌的情況。如果兩個端頭(16a和16b)的距離足夠小，兩端的金屬會重新融合在一起，修調金屬10又重新連接起來，如圖4中所示的17a和17b已經連在一起，導致修調金屬10修調失敗。?