專利名稱：用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半可熔連接系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于多層集成電路的這種改進(jìn)的半可熔連接系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
可熔連接通常被用在集成電路(IC)中以調(diào)整一個(gè)或一個(gè)以上的IC參數(shù)。典型的可熔連接具有完整狀態(tài)和熔化狀態(tài)。在完整狀態(tài)下，可熔連接提供非常低的電阻，而在熔化狀態(tài)下，可熔連接提供開(kāi)路?？扇圻B接的應(yīng)用例子是調(diào)整具有與電阻器串聯(lián)的可熔連接的IC的偏移電壓，配置電阻器使得可通過(guò)熔化適當(dāng)連接來(lái)調(diào)整放大器的偏移輸入和地之間的電阻。
典型的現(xiàn)有可熔連接系統(tǒng)包括大的MOS晶體管選擇器電路，其提供大電流以熔化可熔連接元件?？扇圻B接的大晶體管浪費(fèi)IC上的有用芯片空間。
克服與大選擇器電路有關(guān)的問(wèn)題的另一類可熔連接公知為半可熔連接。半可熔連接在完整狀態(tài)下具有第一電阻而在熔化狀態(tài)下具有第二較高電阻(不是開(kāi)路)。典型的現(xiàn)有技術(shù)半可熔連接使用薄膜電阻器，其減小熔化可熔連接所需的電流量并因此減小IC上所用的空間量。半可熔連接的例子在美國(guó)專利No.6,246,243中被揭示，該專利并入此處以供參考。
美國(guó)專利’243一般包括半可熔連接元件、選擇晶體管、連接到半可熔連接元件的有源電路、和互連層(如金屬一層)以互連到半可熔連接元件和半可熔連接系統(tǒng)。然而，美國(guó)專利’243的設(shè)計(jì)要求半可熔連接和有源電路均連接到金屬一層，該金屬一層防止半可熔連接元件和有源電路在彼此上面排列。其設(shè)計(jì)還要求選擇器電路與可熔連接元件在同一層上。結(jié)果是熔化連接元件、有源電路和選擇器電路必須與金屬一層橫向排列在同一層上，浪費(fèi)了有用的芯片空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改善的半可熔連接系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供這樣的半可熔連接系統(tǒng)和方法，其減小集成電路上使用的空間量。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供這樣的半可熔連接系統(tǒng)和方法，其消除需要在同一層上排列半可熔連接元件和有源電路。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供這樣的半可熔連接系統(tǒng)和方法，其消除需要在同一層上排開(kāi)半可熔連接元件、有源電路和選擇器電路。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供這樣的半可熔連接系統(tǒng)和方法，其中半可熔連接元件可在不同于有源電路所位于其上的層的層上。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供這樣的半可熔連接系統(tǒng)和方法，其中選擇器電路可在半可熔連接元件的同一層上和/或有源電路的同一層上。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供這樣的半可熔連接系統(tǒng)，其中半可熔連接元件位于有源電路所位于的層上方或下方的層上。
本發(fā)明源自可通過(guò)在包括金屬一層的第一層上提供有源電路，在包括金屬二層的第二層上提供半可熔連接元件，以及互連金屬一層和金屬二層以提供半可熔連接元件電耦合至有源電路和第一或第二層上的選擇器電路，以熔化半可熔連接元件，從而引起集成電路的有源電路中的參數(shù)改變，來(lái)實(shí)現(xiàn)更緊湊的半可熔連接。
本發(fā)明提供一種用于包括具有金屬一層的第一層上的有源電路的多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，包括具有金屬二層的第二層上的半可熔連接元件，金屬二層適于與金屬一層互連，以及置于第一層上的選擇器電路。
在優(yōu)選實(shí)施例中，半可熔連接系統(tǒng)可包括耦合金屬一層和金屬二層的至少一個(gè)互連，用于提供半可熔連接元件和有源電路之間的電耦合。選擇器電路可包括第二層上的半可熔連接元件陣列。選擇器電路可選擇半可熔連接元件陣列中的一個(gè)元件。選擇器電路可包括晶體管。選擇器電路可包括NMOS晶體管。半可熔連接元件可包括硅鉻。第二層可位于第一層上方。半可熔連接元件可位于有源電路的上方。半可熔連接元件可位于有源電路和選擇器電路的上方。半可熔連接元件可包括薄膜電阻器。有源電路可以熔化半可熔連接元件，從而引起集成電路的參數(shù)改變。選擇器電路可以熔化半可熔連接元件，從而引起集成電路的參數(shù)改變。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，該多層集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括第二層上的半可熔連接元件，該第二層具有適于與所述金屬一層互連的金屬二層，和置于所述第一層上的選擇器電路，所述有源電路和所述選擇器電路中的一個(gè)用于熔化所述半可熔連接元件，從而引起所述集成電路中的參數(shù)改變。
本發(fā)明也具有用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，該集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括第二層上的半可熔連接元件，該第二層具有適于與金屬一層互連的金屬二層，第二層在第一層上方，耦合金屬一層和金屬二層的至少一個(gè)互連，其用于提供半可熔連接元件和有源電路之間的電耦合，和置于第一層上的選擇器電路。
本發(fā)明也具有用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，該集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括第二層上的薄膜電阻器半可熔元件，該第二層具有適于與金屬一層互連的金屬二層，第二層在第一層上方，耦合金屬一層和金屬二層的至少一個(gè)互連，用于提供半可熔連接元件和有源電路之間的電耦合，以及選擇器電路，包括置于第一層上以便熔化半可熔連接元件的選擇晶體管。
本發(fā)明進(jìn)一步提供制造用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟在硅襯底中形成有源電路和選擇器，在襯底上方淀積第一介電層，在觸點(diǎn)上方淀積金屬一層，在金屬一層上方淀積第二介電層，在第二介電層上形成具有薄膜電阻器主體的半可熔連接元件，在半可熔連接元件上方淀積第三介電層，在第三介電層中提供觸點(diǎn)，在第三介電層上淀積金屬二層，淀積第三介電層的鈍化層，并提供金屬一層和金屬二層之間的互連。
在一個(gè)實(shí)施例中，制造用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)的方法進(jìn)一步包括在第一和第三介電層上提供觸點(diǎn)的步驟。


本領(lǐng)域技術(shù)人員將從下面優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明和附圖中了解本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是典型的現(xiàn)有技術(shù)半可熔連接系統(tǒng)的電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)半可熔連接系統(tǒng)的示意截面圖，其示出在IC芯片上橫向隔開(kāi)的半可熔連接裝置和有源電路；圖3是本發(fā)明用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)的示意截面圖；圖4A和4B是圖3中所示的半可熔連接系統(tǒng)的示例電路圖；和圖5A-5H是截面?zhèn)纫晥D，其示出制造本發(fā)明的用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)的方法所涉及步驟的一個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式
除了優(yōu)選實(shí)施例或下面揭示的實(shí)施例，本發(fā)明可有其它實(shí)施例或以不同方式實(shí)施或執(zhí)行。也就是，可以理解本發(fā)明不局限于下面說(shuō)明書(shū)或附圖中給出的其對(duì)元件構(gòu)造和布局的細(xì)節(jié)。
如上面背景技術(shù)部分所討論的那樣，現(xiàn)有技術(shù)半可熔連接系統(tǒng)10通常包括半可熔連接元件12和選擇晶體管14(如，NMOS晶體管)。當(dāng)半可熔連接12被選擇將被熔化時(shí)，柵極16處的邏輯高電平信號(hào)激活晶體管14。漏極18中的電流熔化半可熔連接12，引起半可熔連接元件12的電阻改變。半可熔連接元件12的電阻改變可用來(lái)引起耦合到半可熔連接系統(tǒng)10的有源電路20的參數(shù)改變。
如圖2中細(xì)節(jié)進(jìn)一步所示，現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)10的設(shè)計(jì)將半可熔連接元件12、選擇晶體管14和有源電路20排列在集成電路24的同一層22上。金屬一層26被用來(lái)經(jīng)導(dǎo)體28互連有源電路20和半可熔連接元件12，并經(jīng)導(dǎo)體30將半可熔連接元件12互連到選擇晶體管14。用金屬一層26互連有源電路20、半可熔連接元件12和選擇器晶體管14要求這些裝置在集成電路24的層22上橫向間隔排列。
相比較，圖3中的本發(fā)明用于多層集成電路42的半可熔連接系統(tǒng)40包括安置在第一層46上的有源電路44。層46包括金屬一層48。系統(tǒng)40還包括安置在第二層52上的半可熔連接元件50，第二層52具有金屬二層54，其適于互連金屬一層48。盡管如圖3所示，帶有半可熔連接50的層52被安置在帶有有源電路44的層46上方，本發(fā)明不局限于此，因?yàn)閹в杏性措娐?4的層46可安置在帶有半可熔連接元件50的層52上方。理想地，半可熔連接元件50是薄膜電阻器，其1.0微米寬，0.8微米長(zhǎng)，和約0.005(50)微米厚。
導(dǎo)體56提供金屬一層48和金屬二層54之間的電氣互連，并使得在半可熔連接元件50和有源電路44之間電氣耦合。因此，半可熔連接元件50可安置在有源電路44上方，和/或有源電路44可置于半可熔連接元件50上方。結(jié)果與要求有源電路和可熔連接元件要安置在同一層上的現(xiàn)有技術(shù)半可熔系統(tǒng)比較，本發(fā)明的半可熔連接系統(tǒng)40利用的集成電路42上的芯片空間量顯著減小。
選擇器電路60通常被安置在第一層46上，并可供應(yīng)電流以熔化半可熔連接元件50。然而，有源電路44中的任何電路可用來(lái)熔化半可熔連接元件50并引起IC 42的參數(shù)變化。系統(tǒng)40也可包括層52上的半可熔連接元件50(未示出)陣列，且選擇器電路60可選擇半可熔連接元件陣列中的各個(gè)半可熔連接元件。通常，半可熔連接元件50被安置在選擇器電路60和有源電路44上方。由于半可熔連接元件50可安置在有源電路44和選擇器電路60上方，因此消除了需要將選擇器電路60、半可熔連接元件50和有源電路44都橫向安置在同一層上，如現(xiàn)有技術(shù)。結(jié)果是，由半可熔連接系統(tǒng)40利用的芯片空間的量減小。選擇器電路60(如晶體管，諸如NMOS晶體管)可連接到有源電路44和半可熔連接元件50，如圖4A所示的配置?？商鎿Q地，選擇器電路60可耦合到半可熔連接元件50和有源電路44，如圖4B所示。
制造圖4中本發(fā)明的半可熔連接系統(tǒng)40的方法包括在硅襯底80中形成圖5A的有源電路44的步驟。然后在圖5B中，介電層82被淀積到硅襯底80上。執(zhí)行層82的平面化以使介電層82的表面84變平。用于平面化的技術(shù)可包括使用SOG(玻璃上旋涂)、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或應(yīng)用高度攙雜的介電層，該介電層然后在爐中回流，或任何其它本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)。介電層82被用來(lái)將金屬一層與硅裝置電隔離。
圖5C中示出，然后在介電層82中蝕刻觸點(diǎn)孔86。圖5D中示出，然后通過(guò)用阻擋層/粘結(jié)(glue)金屬(如，TiW或Ti/Tin)加襯(lining)孔86，并用鎢或類似的材料填充這些孔而形成觸點(diǎn)90。然后在觸點(diǎn)90上方淀積金屬一層48并形成圖案和刻蝕。金屬一層48可包括鋁銅合金(AlCu)層和/或氮化鈦(TiN)層。圖5E中示出，介電層92然后被淀積在金屬一層44上以將金屬一層44與金屬二層隔離。如上所述，在介電層92的表面94上執(zhí)行平面化。
圖5F示出，用于半可熔連接元件50的薄膜電阻器主體98是通過(guò)首先在介電層92上淀積理想地由SiCr組成的層95，然后在層95上淀積由鈦鎢(TiW)組成的層96而形成的。層95和96被掩膜并蝕刻，以便形成薄膜電阻器主體98。
圖5G示出，介電層100然后淀積在半可熔連接元件50和介電層92上方。觸點(diǎn)102是以與上述觸點(diǎn)相似的方式形成的。金屬二層54然后淀積在介電層100上方。
圖5H所示，然后在層100上方淀積鈍化層102。理想地，鈍化層102是介電材料，且可包括氧化硅和氮化硅層(未示出)。
雖然上述工藝用于兩層金屬，可重復(fù)該工藝以制造半可熔連接系統(tǒng)，其包括一個(gè)或以上的額外金屬層。此外，在制造工藝中，虛線所示的導(dǎo)體56可集成到加工步驟中，從而在金屬一層48和金屬二層54之間提供電氣互連，這使能電氣耦合半可熔連接50和有源電路44。此外，或替換地，半可熔連接元件50可放在任意兩個(gè)金屬層之間。
雖然本發(fā)明特定的特征在某些圖中示出，而在其它圖中沒(méi)有示出，這是為了方便，因?yàn)榘凑毡景l(fā)明，每個(gè)特征可與所有或任何其它特征組合。這里所用的詞“含括”，“包含”，“具有”和“帶有”被廣泛和詳盡地解釋，且不局限于任何物理互連。而且，在目標(biāo)應(yīng)用中揭示的任何實(shí)施例不能被當(dāng)作唯一可能的實(shí)施例。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到其它實(shí)施例，且這些實(shí)施例在下面的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，多層集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，其包括第二層上的半可熔連接元件，所述第二層具有適于與所述金屬一層互連的金屬二層，和置于所述第一層上的選擇器電路。
2.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括至少一個(gè)互連，其耦合所述金屬一層和所述金屬二層，用于提供所述可熔連接元件和所述有源電路之間的電氣耦合。
3.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，進(jìn)一步包括置于所述第二層上的半可熔連接元件陣列。
4.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路選擇所述半可熔連接元件陣列中的一個(gè)半可熔連接元件。
5.如權(quán)利要求3所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路包括晶體管。
6.如權(quán)利要求5所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路包括NMOS晶體管。
7.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路包括NMOS晶體管。
8.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接元件包括硅鉻。
9.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述第二層位于所述第一層上方。
10.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接置于所述有源電路上方。
11.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接置于所述有源電路和所述選擇器電路上方。
12.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述有源電路熔化所述半可熔連接元件以引起所述集成電路的參數(shù)改變。
13.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路熔化所述半可熔連接元件以引起所述集成電路選擇器電路的參數(shù)改變。
14.如權(quán)利要求1所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接元件包括薄膜電阻器。
15.一種用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，該多層集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括第二層上的半可熔連接元件，所述第二層具有適于與所述金屬一層互連的金屬二層，所述第二層在所述第一層上方；至少一個(gè)互連，其耦合所述金屬一層和所述金屬二層，以便提供所述半可熔連接元件和所述有源電路之間的電氣耦合；和置于所述第一層上的選擇器電路。
16.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路包括晶體管。
17.如權(quán)利要求16所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路包括NMOS晶體管。
18.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接元件包括硅鉻。
19.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接元件包括薄膜電阻器。
20.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接被置于所述有源電路上方。
21.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接被置于所述有源電路和所述選擇器電路上方。
22.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述有源電路熔化所述半可熔連接元件，從而引起所述集成電路的參數(shù)改變。
23.如權(quán)利要求15所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路熔化所述半可熔連接元件，從而引起所述集成電路選擇器電路的參數(shù)改變。
24.一種用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，該多層集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括第二層上的薄膜電阻器半可熔連接元件，該第二層具有適于與所述金屬一層互連的金屬二層，所述第二層在所述第一層上方；至少一個(gè)互連，其將所述金屬一層耦合到所述金屬二層，以提供所述半可熔連接元件和所述有源電路之間的電氣耦合；和選擇器電路，其包括置于所述第一層上的選擇晶體管。
25.如權(quán)利要求24所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接元件包括硅鉻。
26.如權(quán)利要求24所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接被置于所述有源電路上方。
27.如權(quán)利要求24所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述半可熔連接被置于所述有源電路和所述選擇器電路上方。
28.如權(quán)利要求24所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述有源電路熔化所述半可熔連接元件以引起所述集成電路的參數(shù)改變。
29.如權(quán)利要求24所述的半可熔連接系統(tǒng)，其中所述選擇器電路熔化所述半可熔連接元件以引起所述集成電路選擇器電路的參數(shù)改變。
30.一種用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)，該多層集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括具有金屬二層的第二層上的半可熔連接元件，該金屬二層適于與所述金屬一層互連；和置于所述第一層上的選擇器電路，所述有源電路和所述選擇器電路中的一個(gè)用于熔化所述半可熔連接元件，從而引起所述集成電路中的參數(shù)改變。
31.一種用于制造用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)的方法，所述方法包括在硅襯底中形成有源電路和選擇器；在所述襯底上方淀積第一介電層；在所述觸點(diǎn)上方淀積金屬一層；在所述金屬一層上方淀積第二介電層；在所述第二介電層上形成具有薄膜電阻器主體的半可熔連接元件；在所述半可熔連接元件上方淀積第三介電層；在所述第三介電層上淀積金屬二層；淀積所述第三介電層的鈍化層；和在所述金屬一層和所述金屬二層之間提供互連。
32.如權(quán)利要求31所述的半可熔連接裝置，其中所述薄膜電阻器主體包括硅鉻和/或鈦鎢。
33.如權(quán)利要求31所述的半可熔連接裝置，其中所述金屬一層包括鋁銅合金層和/或亞硝酸鈦層。
34.如權(quán)利要求31所述的半可熔連接裝置，進(jìn)一步包括在所述第一和所述第三介電層中提供觸點(diǎn)的步驟。
全文摘要
用于多層集成電路的半可熔連接系統(tǒng)和方法，多層集成電路包括具有金屬一層的第一層上的有源電路，該半可熔連接系統(tǒng)包括具有金屬二層的第二層上的半可熔連接元件，金屬二層適于與金屬一層互連，以及置于第一層上的選擇器電路。
文檔編號(hào)H01L23/62GK1871704SQ200480018747
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月2日
發(fā)明者丹尼斯·J.·多伊爾 申請(qǐng)人:阿納洛格裝置公司