JPS62208664A - Manufacture of semiconductor memory - Google Patents

Manufacture of semiconductor memory

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JPS62208664A
JPS62208664A JP61050408A JP5040886A JPS62208664A JP S62208664 A JPS62208664 A JP S62208664A JP 61050408 A JP61050408 A JP 61050408A JP 5040886 A JP5040886 A JP 5040886A JP S62208664 A JPS62208664 A JP S62208664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuse
layer
film
ion beam
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP61050408A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryozo Nakayama
中山 良三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS62208664A publication Critical patent/JPS62208664A/en
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  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the rate of remedy for faulty cells by a method wherein a specified fuse is exposed to an oxygen or nitrogen ion beam after the construction of a chip for the conversion of the fuse into an insulating layer. CONSTITUTION:A fuse section is provided with a first layer Al wiring 14, a SiO2 film 15 formed in plasma is attached thereto to serve as an interlayer insulating film, and then a through-hole is provided wherein a second layer Al wiring 16 is formed in the same process wherein an element section is built. Next, a PSG film 17 is formed to serve as a protecting film. After the construction of a DRAM in this way, a faulty bit is extracted and a fuse corresponding thereto is disconnected. In this process, an oxygen or nitrogen ion beam 18 is steered by magnetism or static forces and focused on the selected fuse. The beam working jointly with the heat generated in a prior ion implantation process converts the second layer Al wiring 16 into an insulating alumina layer 19. This method improves the rate of remedy for faulty cells.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は半導体記憶装置の製造方法に係わり、DRAM
等の欠陥ビットの救済方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory device, and
This invention relates to a method for repairing defective bits such as the following.

(従来の技術) 近年、ダイナミックRAM(DRAM)の大容量化は目
ざましいものがあり、1Mビットのものも出現している
。大容量化の結果、プロセス不良による欠陥ビットの救
済は不可欠なものとなり、冗長回路を塔載したものも表
われて来ている。即ち、テストにより欠陥ビットを洗い
出し、ヒユーズ群にレーザービームを照射して所定のヒ
二−ズを溶断し、不良ビットをチップに記憶させ、使用
時に冗長ビットと差換えて動作させる様にしたものであ
る。
(Prior Art) In recent years, the capacity of dynamic RAMs (DRAMs) has increased dramatically, and 1M bits have even appeared. As a result of increasing capacity, it has become essential to repair defective bits due to process failures, and devices equipped with redundant circuits are also appearing. In other words, defective bits are identified through testing, the fuse group is irradiated with a laser beam to blow out the designated fuses, the defective bits are stored in the chip, and when used, the defective bits are replaced with redundant bits for operation. be.

しかしながら配線を溶断するため、レーザーはかなりの
エネルギーを必要とする。この過大なエネルギーを得る
ためにレーザーのビーム径は10μm程度が必要であり
、また位置合せも機械的合せによらざるを得ないためヒ
ユーズ部の微細化は困難であり、冗長ビットの数には限
界がある。今後、4M、16Mと大規模化するにつれ、
この問題は一層深刻である。
However, lasers require a considerable amount of energy to fuse the wiring. In order to obtain this excessive energy, the laser beam diameter needs to be about 10 μm, and the alignment must be mechanically aligned, making it difficult to miniaturize the fuse part and reducing the number of redundant bits. There is a limit. In the future, as the scale increases to 4M and 16M,
This problem is even more serious.

また、この過大なエネ・ルギーによりヒユーズ以外が損
傷を受け、リーク電流が発生して不良チップが出るとい
う事故が続発している。
In addition, this excessive energy damages components other than the fuse, causing leakage current and resulting in defective chips, resulting in a series of accidents.

(発明が解決しようとする問題点) このように、レーザービームを用いる限り、大容量化に
追随できず、またチップの不良率が高いという問題があ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, as long as a laser beam is used, there is a problem that it cannot keep up with the increase in capacity and the defective rate of chips is high.

従ってこの発明は、大容量メモリに用いる信頼性の高い
欠陥ビット救済用のヒューズの切断方法を提供する事を
目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a highly reliable method for cutting a fuse for repairing defective bits used in a large capacity memory.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 即ち本発明は、チップ製造後、所定のヒューズに酸素若
しくは9素イオンビームを照射して当該ヒユーズを絶縁
層化する様にした事を骨子とする。
(Means for Solving the Problems) That is, the gist of the present invention is to irradiate a predetermined fuse with an oxygen or 9-element ion beam after manufacturing a chip to form an insulating layer on the fuse.

(作用) 例えばAtに酸素イオンビームを打込むとアルミナ(A
t宜o、 )が生成されヒューズが絶縁層化されOFF
状態にできる。
(Function) For example, when an oxygen ion beam is implanted into At, alumina (A
) is generated and the fuse is insulated and turned OFF.
state.

イオンビームは溶断用のレーザービームに比べて極めて
細径とすることができ、また位置精度も高いのでヒュー
ズを微細化するのに好適であり、また、レーザービーム
で溶断する場合の様にヒユーズ以外にダメージを与える
ことがなくなる。
Ion beams can have an extremely small diameter compared to laser beams for fusing, and have high positional accuracy, so they are suitable for miniaturizing fuses. will no longer cause damage.

(実施例) 第1図は本発明の実施例を示す図であり、(a)はヒュ
ーズ部の平面図、(b)はそのA−AI断面図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which (a) is a plan view of a fuse portion, and (b) is a sectional view taken along line A-AI.

まず、P型シリコン基板11にフィールド酸化膜12を
1μm程度形成する。次いで素子形成を行なって、CV
D5iO,膜3000^、次いでBP8G膜7000A
で覆う。これを図中13(計1μm)で示す。素子部で
は、例えば第1 M多結晶シリコンによりキャパシタ電
極が、第2層多結晶シリコンによりゲート電極が形成さ
れる。素子部では第1層A/=が配線として設けられる
が、この時、ヒューズ部にもkt配線14が設けられる
。その後、層間絶縁膜としてプラズマS10!膜15を
1.2μm被着し、スルーホールを開けてヒユーズとし
て0.4μm厚の第2層At16を素子部と共通工程で
形成する。その後、保護膜としてPSG膜17を0.4
μm形成する。
First, a field oxide film 12 having a thickness of about 1 μm is formed on a P-type silicon substrate 11 . Next, element formation is performed, and CV
D5iO, film 3000^, then BP8G film 7000A
cover with This is indicated by 13 (total 1 μm) in the figure. In the element portion, for example, a capacitor electrode is formed of the first M polycrystalline silicon, and a gate electrode is formed of the second layer polycrystalline silicon. In the element portion, the first layer A/= is provided as a wiring, and at this time, the kt wiring 14 is also provided in the fuse portion. After that, plasma S10! is used as an interlayer insulating film. A film 15 of 1.2 .mu.m thick is deposited, a through hole is opened, and a 0.4 .mu.m thick second layer At 16 is formed as a fuse in the same process as the element part. After that, a PSG film 17 with a thickness of 0.4
μm is formed.

このようにしてDRAMチップを製造後、不良ビットを
抽出して対応するヒューズを切る。即ち、焦点をチップ
に合せてビーム径を0.2〜2μmまで絞り酸素イオン
ビーム18を電磁力や静電力で偏向して所定のヒューズ
に照射した。加速電圧340KeV、ドーズ量はlXl
0”ctIとした。イオン注入時の発熱も手伝って第2
層AL16はアルミナ(kA、O,) l 9に変質し
、絶縁層化した。
After manufacturing the DRAM chip in this way, the defective bits are extracted and the corresponding fuses are cut. That is, the oxygen ion beam 18 was focused on the chip, the beam diameter was narrowed to 0.2 to 2 μm, and the oxygen ion beam 18 was deflected by electromagnetic force or electrostatic force, and irradiated onto a predetermined fuse. Accelerating voltage 340KeV, dose amount 1Xl
The temperature was set to 0"ctI.The second
The layer AL16 changed into alumina (kA, O,) l9 and became an insulating layer.

所望により、アニール工程、例えば炉加熱やレーザーア
ニール等を追加してもよい。何れにしてもチップに加わ
る熱は溶断法に比べて小さくて済む。
If desired, an annealing step such as furnace heating or laser annealing may be added. In any case, the amount of heat applied to the chip is smaller than in the fusing method.

冗長回路の動作を説明するため、第2図にヒユーズ部の
回路図を示した。第3図はチップの平面図である。
In order to explain the operation of the redundant circuit, a circuit diagram of the fuse section is shown in FIG. FIG. 3 is a plan view of the chip.

所謂プロセス不良としては、ランダムビット不良と、ロ
ウ、カラム不良がある。従って、チップの長手方向にロ
ウR/D(リダンダンシイ:冗長)セル31、短辺方向
にカラム几ρセル32が並ンでいる。即ち、コア回路に
ランダムビット不良があれば、そのロウ或いはカラム全
体がロウR/Dセル又はカラムR/Dセルと差換え動作
される。ロウ。
So-called process defects include random bit defects and row and column defects. Therefore, row R/D (redundancy) cells 31 are arranged in the longitudinal direction of the chip, and column R/D cells 32 are arranged in the short side direction. That is, if there is a random bit defect in the core circuit, the entire row or column is operated by replacing it with a row R/D cell or a column R/D cell. Row.

カラム不良もロウR/Dセル、カラムR/Dセルト差し
換えることで救済する。即ち、R/Dセル列と同数のラ
ンダムビット不良又はロウ、カラム不良しか救済はでき
ない。
Column defects can also be relieved by replacing row R/D cells and column R/D cells. In other words, only the same number of random bit defects or row and column defects as the number of R/D cell strings can be repaired.

ヒユーズは、この不良が存在するロウ或いはカラムアド
レスをチップに固定記憶するものである。  □アドレ
ス信号は相補信号AN、ANより成っている。   □
即ち、A 、 A=H、Lテ@l’、L 、Hで”Q’
を意味する。従ってアドレス指定には、アドレス信号の
ビット数×2分のヒユーズが必要である。そしてこの1
組のヒユーズ群は更にロウ、カラムR/Dセル列分チッ
プに設ける事になる。第3図に、ロウR/Dセル用のヒ
ユーズ領域33、カラムR/Dセル用のヒユーズ回路3
4を示した。30はコア回路、即ち本来のメモリセルア
レイ領域である。
The fuse permanently stores the row or column address where the defect exists in the chip. □The address signal consists of complementary signals AN and AN. □
That is, A, A=H, Lte@l', L, H and "Q"
means. Therefore, address designation requires fuses equal to the number of bits of the address signal x 2. And this one
Further fuse groups for the row and column R/D cell rows are provided on the chip. FIG. 3 shows a fuse region 33 for row R/D cells and a fuse circuit 3 for column R/D cells.
4 was shown. 30 is a core circuit, that is, an original memory cell array area.

このように、1つのR/Dセル列に1つのヒユーズ群が
割り当てられる。第2図はこの1つのヒ=−ズ群の回路
図である。即ち、ノードNに対してヒユーズFと、MO
8FETQlの組が接続される。
In this way, one fuse group is assigned to one R/D cell column. FIG. 2 is a circuit diagram of this one hiss group. That is, for node N, fuse F and MO
A set of 8FETQl is connected.

またノードNにはプリチャージ用MO8FETQxがつ
ながっている。Q、には上記相補信号AN、AN(N=
0 、1 、・・・)が入力される。そして夫々のヒュ
ーズFは、このR/Dセル列が受けもつ不良ロウ或いは
カラムのアドレスが記憶される様、AN。
Further, a precharge MO8FETQx is connected to the node N. The complementary signals AN, AN (N=
0, 1,...) are input. Each fuse F is AN so that the address of the defective row or column to which this R/D cell column is assigned is stored.

ANの一方が切断される。ノードNはプリチャージ信号
φ、によりVccに充電され、コア領域と同様常時アド
レス信号が入力され、アドレス信号がこのヒユーズ群に
記憶されたアドレス以外の時はヒューズを介してノード
Nは放電される。しかしヒユーズ群に記憶されたアドレ
スが入って来るとノードNは“H”であり、これにより
R/D信号が出力される。Ao 、 Aoに注目すれば
、ここではAo側のヒューズが切られている。Ao、A
o=“L”、”H″の時はノードNとの放電路は生じな
い。At −AI・・・以下も同様であれば上記した様
に記憶アドレスと一致しているのでR/D信号が出力さ
れる。
One side of the AN is disconnected. The node N is charged to Vcc by the precharge signal φ, and an address signal is always inputted as in the core area, and when the address signal is other than the address stored in this fuse group, the node N is discharged via the fuse. . However, when the address stored in the fuse group comes in, the node N is at "H" and the R/D signal is output. If you pay attention to Ao and Ao, here the fuse on the Ao side is blown. Ao, A
When o=“L” and “H”, no discharge path with node N occurs. At -AI . . . If the same holds true below, the R/D signal is output since it matches the storage address as described above.

R/D信号が出力されると、不良のあるメモリセル列の
代わりに対応するR/Dセル列に対し、読出し或いは書
込みが行なわれる。
When the R/D signal is output, reading or writing is performed to the corresponding R/D cell column instead of the defective memory cell column.

さて、先の実施例はヒューズとしてkAを用いた。しか
し、多結晶シリコンでも良い。
Now, in the previous embodiment, kA was used as the fuse. However, polycrystalline silicon may also be used.

第4図はヒユーズとして!2層多結晶シリコン41、コ
ンタクト配線として第1層At14を用いた例である。
Figure 4 is as a fuse! This is an example in which a two-layer polycrystalline silicon 41 and a first layer At14 are used as contact wiring.

勿論多結晶シリコンは素子と共通で、従ってP又はB等
がドープされている。CVD十BP8G膜13は素子部
にコンタクトホールを開ける時にヒユーズ回路も開口さ
れる。そして第1層At上のプラズマ5i01膜15も
素子部のスルーホールを開ける時にヒユーズ部上も除去
されている。従って酸素イオンビームは最上層のPSG
膜17を介して注入される。
Of course, the polycrystalline silicon is common to the device and is therefore doped with P or B or the like. In the CVD BP8G film 13, a fuse circuit is also opened when a contact hole is opened in the element portion. The plasma 5i01 film 15 on the first layer At is also removed on the fuse part when opening the through-hole in the element part. Therefore, the oxygen ion beam
Injected through membrane 17.

第5図では、ヒユーズとしてピッチを高めるために第1
層、第2層多結晶シリコン51.52を用いている。そ
してその層間絶縁膜としては5VI)8i0.膜53が
用いられている。この図ではヒユーズの配列方向の断面
を示している。イオン注入時の加速電圧を変える事によ
り、第1層、第2層多結晶シリコンに対して酸素イオン
を制御性良く注入できる。素子部でコンタクトホール、
スルーホールを開ける時、ヒユーズ部のCVD+BP8
G膜13、スパッタ5in2膜15を除去しても良く、
そして更にその時、同時にCVD5iO,膜53も同時
にエツチングしてよい(第6図)。
In Figure 5, the first fuse is used to increase the pitch.
A second layer of polycrystalline silicon 51 and 52 is used. The interlayer insulating film is 5VI)8i0. A membrane 53 is used. This figure shows a cross section in the direction in which the fuses are arranged. By changing the acceleration voltage during ion implantation, oxygen ions can be implanted into the first layer and second layer polycrystalline silicon with good controllability. Contact hole in element part,
When opening a through hole, use CVD + BP8 in the fuse section.
The G film 13 and the sputtered 5in2 film 15 may be removed,
Furthermore, at this time, the CVD 5iO film 53 may also be etched at the same time (FIG. 6).

以上の説明ではヒユーズとしてAt 、多結晶シリコン
を用いたが、その他の金属やシリサイド膜を用いてもよ
い。また、酸素イオンビームの代わりに窒素イオンビー
ムを用いてもよい。また、加速電圧を変えて多段打込み
しイオン注入の均一性を高めることもできる。
In the above description, At and polycrystalline silicon are used as the fuse, but other metals or silicide films may also be used. Further, a nitrogen ion beam may be used instead of the oxygen ion beam. Further, the uniformity of ion implantation can be improved by performing multi-stage implantation by changing the acceleration voltage.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明では倣細なイオンビームでヒユーズを絶縁層化出
来、また、その際電磁力や静電力で位置稍度も高#1度
にでき、従ってVD用のヒユーズを格段に多く設ける事
が可能となり、不良セルの救済率を高める事ができる。
In the present invention, the fuse can be made into an insulating layer using a narrow ion beam, and in this case, the positional inconsistency can be made high by electromagnetic force or electrostatic force, and therefore it is possible to provide a significantly larger number of fuses for VD. Therefore, the repair rate of defective cells can be increased.

また、溶断の様な過大な熱エネルギーを要しないから、
ヒユーズ回路もダメージを受は歩留りが落ちるという問
題も改善できる。
In addition, because it does not require excessive thermal energy such as fusing,
If the fuse circuit is also damaged, the problem of lower yield can also be improved.

更に、第1図で示したようにレーザーで問題になってい
た反射率の大きいA/−等の材料も問題なく使用できる
Furthermore, as shown in FIG. 1, materials such as A/-, which have a high reflectance, which has been a problem with lasers, can be used without problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は実施例を説明するヒユーズ部の図、第2図はヒ
ユーズ回路を示すための回路図、第3図はチップの平面
図、第4図、第5図、第6図は他の実施例の断面図であ
る。図において、】4・・・第1層At14・・・第2
層kt (ヒユーズ)、18・・・酸素イオンビーム。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同    竹 花 喜久男 (b) 第  l 図 ■CC パ   lo/′11.N 第  2 図
Fig. 1 is a diagram of the fuse section explaining the embodiment, Fig. 2 is a circuit diagram showing the fuse circuit, Fig. 3 is a plan view of the chip, and Figs. It is a sectional view of an example. In the figure, ]4...first layer At14...second layer
Layer kt (fuse), 18...Oxygen ion beam. Agent Patent attorney Nori Ken Chika Yudo Kikuo Takehana (b) Figure l ■CC Pa lo/'11. N Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)欠陥メモリ領域を記憶するヒューズ群をチップに
設け、前記欠陥メモリ領域を正常メモリ領域で差換え動
作させる半導体記憶装置の製造方法において、所定のヒ
ューズに酸素若しくは窒素イオンビームを照射して絶縁
層化することによりそのヒューズを切って欠陥メモリ領
域のアドレスを記憶させる様にした事を特徴とする半導
体記憶装置の製造方法。
(1) In a method for manufacturing a semiconductor memory device in which a group of fuses for storing a defective memory area is provided on a chip and the defective memory area is operated by replacing the defective memory area with a normal memory area, a predetermined fuse is irradiated with an oxygen or nitrogen ion beam to insulate it. A method of manufacturing a semiconductor memory device, characterized in that the address of a defective memory area is memorized by cutting the fuse by layering.
(2)ヒューズはAl又は多結晶シリコン膜である事を
特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶
装置の製造方法。
(2) The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the fuse is an Al or polycrystalline silicon film.
(3)ヒューズを異なる層の導体膜により交互に配置し
、イオンビームの加速電圧を層に応じて変化させる様に
した事を特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半
導体記憶装置の製造方法。
(3) The semiconductor memory device according to claim 1, characterized in that the fuses are alternately arranged in conductor films of different layers, and the acceleration voltage of the ion beam is changed depending on the layer. Production method.
JP61050408A 1986-03-10 1986-03-10 Manufacture of semiconductor memory Pending JPS62208664A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6384046A (en) * 1986-09-26 1988-04-14 Tokyo Electron Ltd Method for repairing semiconductor device
US5741731A (en) * 1994-12-19 1998-04-21 Yamaha Corporation Semiconductor device wired with fuse

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