專利名稱：端部處于不同高度的電編程熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，更具體地涉及熔絲及其制造方法，其采用熔絲元件，該元件利用現(xiàn)今的集成電路工作電壓來電編程。
背景技術(shù)：
過去，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)陣列的修理通過如下完成以冗余字線或位絨替代損壞字線或位線，同時(shí)使用激光斷開導(dǎo)電材料制成的電路熔絲。隨著器件持續(xù)小型化，這些激光熔絲的相對(duì)尺寸受到采用的激光的波長(zhǎng)限制。因此，激光熔絲的尺寸不能無窮盡地收縮。這樣，由于實(shí)現(xiàn)熔化和避免對(duì)相鄰電路破壞所需要的硅空間，更難于實(shí)現(xiàn)燒蝕激光熔斷熔絲。而且，通過斷路數(shù)千個(gè)激光編程的熔絲來修理集成電路芯片是個(gè)耗時(shí)過程。
可選擇的熔絲方法是進(jìn)行電編程熔絲。稱為e-熔絲的一次性電編程熔絲，由于其提供的電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性近來普遍起來。例如，甚至在將集成電路芯片封裝和安裝在系統(tǒng)中之后也可對(duì)e-熔絲編程(和激光熔絲方法不同)。例如，用戶可以在將電路安裝在實(shí)地之后使電路設(shè)計(jì)適合應(yīng)用的特殊需要。e-熔絲還可提供對(duì)電路設(shè)計(jì)的自由改變，或者解決在產(chǎn)品壽命中可能出現(xiàn)的問題。電編程熔絲遠(yuǎn)小于燒蝕型熔絲，因而產(chǎn)生電路密度優(yōu)勢(shì)。盡管電編程e-熔絲具有這些顯著優(yōu)勢(shì)，但是與標(biāo)準(zhǔn)CMOS處理結(jié)合存在問題。而且，獲得使用現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)工作電壓得到的斷路電壓的緊湊分布仍然有挑戰(zhàn)性。現(xiàn)有e-熔絲現(xiàn)在通常需要超過標(biāo)準(zhǔn)電源電壓的電壓來編程。因?yàn)楣ぷ麟妷弘S著每個(gè)連續(xù)代的集成電路技術(shù)持續(xù)迅速減小，所以獲得編程e-熔絲的足夠高的電壓會(huì)加重技術(shù)的電工作限制，并且例如由于需要電荷泵而增加電路的復(fù)雜性。
考慮到這一點(diǎn)，本領(lǐng)域仍然需要改進(jìn)的電編程熔絲及其制造方法，其可以使用現(xiàn)今的芯片工作電壓容易地編程，并容易與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體電路制造加工結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)單概括，本發(fā)明的一方面包括用于集成電路的熔絲。熔絲包括通過熔絲元件互連的第一端部和第二端部。該第一端部和第二端部相對(duì)于支撐面位于不同的高度，并且互連熔絲元件在第一端部和第二端部的不同高度之間轉(zhuǎn)變。
另外，第一和第二端部每一個(gè)都取向?yàn)榕c支撐面平行，熔絲元件包括取向?yàn)榕c支撐面垂直的部分。熔絲元件還包括至少一個(gè)直角彎角，該彎角從第一和第二端部的至少一個(gè)延伸到熔絲元件的垂直取向部分。一方面，熔絲厚度可變化，其中熔絲元件的厚度小于第一端部的厚度和第二端部的厚度。另一方面，支撐面是支撐半導(dǎo)體襯底的表面，其中第一端部至少部分位于支撐半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散區(qū)域中，第二端部至少部分位于在支撐半導(dǎo)體襯底上延伸的多晶硅疊層中，其中第一端部、第二端部和熔絲元件為硅化物。
在其它實(shí)施例中，將側(cè)壁隔片提供在多晶硅疊層的側(cè)壁上，將熔絲元件的部分設(shè)置在側(cè)壁隔片上，所述熔絲元件的厚度小于第一端部的厚度和第二端部的厚度。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，第一端部位于支撐面上，第二端部位于在支撐面上的高度H處，其中第二端部位于介質(zhì)材料上。另外，支撐面可包括支撐半導(dǎo)體襯底的表面，第一端部位于半導(dǎo)體襯底中的擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，熔絲元件終止于第一端部上并具有寬度比其余熔絲的寬度小的橋區(qū)。該寬度減小的橋的俯視圖可以是矩形或者三角形，并近似為尖角形，從而提高第一端部上和熔絲元件的直角彎角附近的熔絲的可編程性，該彎角從第一端部延伸到熔絲元件的與支撐面垂直取向的部分。
另一方面，提供制造用于集成電路的熔絲的方法。該方法包括提供支撐面，其中支撐結(jié)構(gòu)位于支撐面上；形成在支撐面和支撐結(jié)構(gòu)上表面之間延伸的熔絲，熔絲包括通過熔絲元件互連的第一端部和第二端部，其中第一端部位于支撐面上，第二端部位于支撐結(jié)構(gòu)的上表面上，并且互連熔絲元件在相對(duì)于支撐面設(shè)置在不同高度的第一端部和第二端部之間轉(zhuǎn)變。
此外，通過本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了其他特征和優(yōu)點(diǎn)。在這里詳細(xì)描述了本發(fā)明的其它實(shí)施例和方面并將其看作是請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明的部分。


在說明書結(jié)尾的權(quán)利要求書中特別指出并清楚地請(qǐng)求保護(hù)本發(fā)明的主題。本發(fā)明的前述及其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)可通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述而清楚，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的二維“狗骨”形狀電編程熔絲的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一方面在熔絲制造方法中獲得的中間結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一方面在提供硅化物掩模和形成硅化物以限定熔絲結(jié)構(gòu)之后的圖2的中間結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一方面在去除硅化物掩模之后的圖3的結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一方面在去除柵極疊層和用介質(zhì)材料部分包圍熔絲結(jié)構(gòu)之后的圖4的熔絲結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一方面在另一種熔絲制造方法中獲得的中間結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一方面在提供硅化物掩模和形成硅化物以限定熔絲結(jié)構(gòu)之后的圖6的中間結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一方面在另一種熔絲制造方法中獲得中間結(jié)構(gòu)的截面前視圖，其中薄多晶硅層部分為于構(gòu)圖的絕緣體上；圖9是根據(jù)本發(fā)明一方面在硅化多晶硅層以限定熔絲結(jié)構(gòu)之后的圖8的結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一方面在另一種熔絲制造方法中獲得中間結(jié)構(gòu)的截面前視圖，其中薄多晶硅層至少部分位于柵極疊層的標(biāo)準(zhǔn)絕緣側(cè)壁隔片上；圖11是根據(jù)本發(fā)明一方面在硅化多晶硅層以限定熔絲結(jié)構(gòu)之后的圖10的結(jié)構(gòu)的截面前視圖；圖12A是根據(jù)本發(fā)明一方面的圖4的熔絲結(jié)構(gòu)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，其示出與熔絲結(jié)構(gòu)第一端部和第二端部接觸的電解觸；圖12B是根據(jù)本發(fā)明一方面的圖12A的熔絲結(jié)構(gòu)的截面前視圖，其示出在第一端部和第二端部之間轉(zhuǎn)變的熔絲元件；圖13是根據(jù)本發(fā)明一方面在擴(kuò)散區(qū)域(其中隨后限定熔絲的第一端部)上端接多晶硅線(其隨后被硅化并限定熔絲元件)的俯視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明一方面在第一端部(假定其在支撐半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散區(qū)域中限定)上的熔絲元件末端采用三角形橋結(jié)構(gòu)的熔絲結(jié)構(gòu)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖15示出根據(jù)本發(fā)明一方面在擴(kuò)散區(qū)域中限定的端部上端接熔絲元件的各種方法，其中采用掩模和蝕刻來限定熔絲元件和擴(kuò)散區(qū)域之間的各種形狀的橋；圖16A示出根據(jù)本發(fā)明一方面的熔絲元件端部和橋的一個(gè)柵極級(jí)設(shè)計(jì)；圖16B示出根據(jù)本發(fā)明一方面的圖16A的柵極級(jí)設(shè)計(jì)導(dǎo)致的相應(yīng)近似物理圖像；圖17示出根據(jù)本發(fā)明一方面采用熔絲元件的熔絲設(shè)計(jì)/設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例，在所述熔絲元件和擴(kuò)散區(qū)域之間具有橋，在擴(kuò)散區(qū)域中限定第一端部。
具體實(shí)施例方式
通常，編程的現(xiàn)有技術(shù)多晶硅化物e-熔絲的電阻高度可變。常常遇到由于例如閾值電壓(Vt)變化和線寬變化造成的激勵(lì)晶體管的電特性變化。這造成編程電流的變化，電流變化又造成熔絲元件中斷開間隙(硅化物的電遷移長(zhǎng)度)長(zhǎng)度變化。因?yàn)閭鹘y(tǒng)上強(qiáng)制讀取電流通過熔斷熔絲元件下面的硅，所述編程熔絲的總電阻也將變化。該編程電阻對(duì)硅化物電遷移長(zhǎng)度的依賴可能導(dǎo)致難于正確檢測(cè)編程e-熔絲的狀態(tài)。
此外，近來開發(fā)的e-熔絲結(jié)構(gòu)利用電遷移(EM)效應(yīng)來解決實(shí)現(xiàn)減小編程電壓的上述特定問題。由離子通量的正向擴(kuò)散造成的EM效應(yīng)引起空穴累積，形成金屬中的空隙。由于從高電流密度電子通量的動(dòng)量轉(zhuǎn)移造成的金屬離子移動(dòng)，在金屬導(dǎo)體內(nèi)部形成空隙。空隙生長(zhǎng)速率隨電流密度變化，因此在互連中具有最小橫截面面積的位置容易首先形成空隙。有利的是，設(shè)法增加熔絲元件預(yù)定區(qū)域中的局部電流密度，和/或增加熔絲元件周圍的熱阻，從而提供改善編程效率的裝置。
圖1中示出了一種增加局部電流密度的裝置，其中所示電子熔絲100的俯視圖設(shè)置為二維“狗骨”形狀。熔絲100利用面內(nèi)尺寸差異來通過局部高電子/電流流動(dòng)來定位斷路位置，其包括大陰極片110和大陽極片120，在兩個(gè)片之間設(shè)置小截面互連130。分別對(duì)陰極片110和陽極片120進(jìn)行電接觸(未示出)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)將該結(jié)構(gòu)用作基本e-熔絲設(shè)計(jì)。盡管該e-熔絲設(shè)計(jì)緩解了一些上述的減壓、尺寸和編程能量要求問題，但是仍然需要這些區(qū)域中的進(jìn)一步發(fā)展以滿足65nm以下技術(shù)水平的要求。舉例來說，利用目前65nm后端線(BEOL)技術(shù)，在圖1中所示的電編程熔絲100可具有寬度W大于90nm、總長(zhǎng)度L大于800nm的互連130。這樣，該熔絲運(yùn)行的編程效率由寬度W限制，寬度取決于可得到的光刻分辨率，而技術(shù)可擴(kuò)展性受到熔絲總長(zhǎng)L的限制。
一般而言，這里提供改進(jìn)的有利利用現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電編程熔絲結(jié)構(gòu)，其與標(biāo)準(zhǔn)加工結(jié)合良好，可隨著技術(shù)水平減小，緊湊并提供其中絕對(duì)編程功率與現(xiàn)有集成電路電源成比例的自由度。在一個(gè)實(shí)施例中，提供的熔絲具有第一端部、第二端部和連接第一端部和第二端部的熔絲元件。第一端部和第二端部相對(duì)于支撐面例如支撐襯底處于不同高度，互連熔絲元件在第一端部和第二端部的不同高度之間轉(zhuǎn)變。更具體地，第一端部和第二端部每一個(gè)都取向?yàn)榕c支撐面平行，熔絲元件包括取向?yàn)榕c支撐面垂直的部分。熔絲元件在各種實(shí)施例中經(jīng)過至少一個(gè)直角彎角，在該彎角從第一端部或第二端部轉(zhuǎn)變到與支撐表面垂直的熔絲元件部分。這樣，在通過熔絲元件的前視截面圖中，熔絲結(jié)構(gòu)是二維，具有水平和垂直部件。盡管第一端部和第二端部可交換地包括陰極和陽極片，但是這里描述的實(shí)施例假定第一端部是陰極片，而第二端部是陽極片。
下面參照?qǐng)D2-17描述熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法(根據(jù)本發(fā)明方案)的多個(gè)實(shí)施例。在提出的實(shí)施例中，假定熔絲結(jié)構(gòu)是在俯視圖中具有“狗骨”或“H”形狀的電編程熔絲結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D2-4的截面前視圖示出了第一熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法。如圖2的中間結(jié)構(gòu)200所示，采用常規(guī)加工來限定半導(dǎo)體襯底220例如硅襯底中的絕緣區(qū)域210。區(qū)域210可具有任何希望的結(jié)構(gòu)，例如矩形，并且可包括有壁的、淺溝隔離區(qū)域(STI)，在此區(qū)域中使用常規(guī)加工來制造一個(gè)或多個(gè)電子器件(未示出)。如圖2所示，依照標(biāo)準(zhǔn)阱注入形成柵極介質(zhì)層(例如柵氧化層)，沉積和構(gòu)圖柵極導(dǎo)體多晶硅250來限定部分在區(qū)域210中的硅有源區(qū)域220上延伸的柵極或多晶硅疊層。
如圖3所示，將例如抗蝕劑或聚酰亞胺的介質(zhì)層施加和構(gòu)圖成硅化物塊掩模300，使熔絲結(jié)構(gòu)區(qū)域310暴露，其包括柵極疊層的多晶硅250和下面的硅襯底220。然后在器件區(qū)域上例如通過化學(xué)氣相沉積(CVD)保形地沉積金屬層。該金屬可包括鎳、鈷、鎢、鈦、鉭或其它能與硅反應(yīng)形成低電阻率、熱穩(wěn)定硅化物的金屬中的一種。對(duì)襯底進(jìn)行退火，以使金屬與硅反應(yīng)以形成硅化物層320。與絕緣材料例如STI區(qū)域210或者掩模300接觸的金屬不發(fā)生反應(yīng)，并且隨后通過選擇性蝕刻去除，留下硅化熔絲結(jié)構(gòu)320。如圖3所示，至少部分在多晶硅層250中、部分在硅襯底220中形成硅化物。實(shí)際中，柵極介質(zhì)層240的厚度遠(yuǎn)小于硅化物層320的厚度，因此在多晶硅250、柵極介質(zhì)層240和襯底220的角上形成連續(xù)的硅化物。
圖4示出去除了硅化物掩模后圖3的結(jié)構(gòu)。如圖所示，熔絲結(jié)構(gòu)320包括由熔絲元件430互連的第一端部410和第二端部420。在該實(shí)施例中，第一端部410取向?yàn)榕c襯底220的支撐面400平行，第二端部420也是如此。然而，第二端部420在支撐面400上面間隔等于柵極介質(zhì)層和多晶硅疊層250的高度“H”，其小于從暴露的多晶硅上表面開始的多晶硅內(nèi)硅化物結(jié)構(gòu)的深度。電編程熔絲320包括具有兩個(gè)直角彎角的熔絲元件，一個(gè)彎角415與第一端部410相鄰，而另一個(gè)彎角425與第二端部420相鄰。有利地是，熔絲元件中的這些彎角415、425在熔絲元件內(nèi)形成這樣的區(qū)域，所述區(qū)域在對(duì)第一端部和第二端部施加編程電壓時(shí)電流密度增大、生熱及溫度升高。
概括地說，圖2-4中所示的熔絲結(jié)構(gòu)制造包括將構(gòu)圖的多晶硅疊層終止于有源襯底區(qū)域上，在有源硅區(qū)域上和多晶硅柵極疊層上形成硅化物，在兩個(gè)端部間產(chǎn)生熔絲元件或者形成連接。該熔絲元件在DC電流下容易編程。構(gòu)圖的多晶硅層和/或有源硅區(qū)域可以是給定技術(shù)水平的微小尺寸。盡管沒有示出，編程供電系統(tǒng)可包括至第一端部和第二端部的獨(dú)立電接觸。(舉例來說，參照下面描述的圖12A。)有利地是，該熔絲結(jié)構(gòu)直接與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體加工結(jié)合，其較緊湊并且尺寸與光刻水平成比例。編程是雙向的，陰極和陽極端(即第一端部和第二端部)可互換。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的制造方法僅是示例性的。在不偏離本發(fā)明精神下，可采用對(duì)制造方法一個(gè)或多個(gè)方面的改變。例如，電編程熔絲結(jié)構(gòu)和制造方法可以采用其它襯底，例如絕緣體上硅(SOI)，而在下面描述的某些實(shí)施例中則為非半導(dǎo)體襯底。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明一方面的熔絲結(jié)構(gòu)的可選實(shí)施例。該可選實(shí)施例通過形成圍繞熔絲結(jié)構(gòu)320的熔絲元件430和第二端部420的介質(zhì)層500(例如級(jí)間介質(zhì))而從圖4的結(jié)構(gòu)制造。層500例如通過如下形成蝕刻圖4的多晶硅250，并以介質(zhì)材料回填，來填充通過蝕刻多晶硅形成的空隙，或者可選的是，在去除圖3的硅化物掩模之后，從暴露表面氧化多晶硅250。
圖5的熔絲結(jié)構(gòu)有利地在編程中對(duì)襯底造成增加的熱阻，這樣減小了需要的編程能量。在該實(shí)施例中，更可能在與封在介質(zhì)中的第二端部相鄰的熔絲元件直角彎角進(jìn)行編程。同樣，電編程熔絲結(jié)構(gòu)較緊湊，并且在尺寸上與光刻水平成比例。
圖6和7示出根據(jù)本發(fā)明一方面的另一種熔絲結(jié)構(gòu)和制造方法。該方法中，將標(biāo)準(zhǔn)絕緣隔片600加到圖2所示包括多晶硅250和柵極介質(zhì)240的柵極疊層側(cè)壁上。然后，在絕緣側(cè)壁隔片600上形成薄多晶硅導(dǎo)體隔片610。該薄多晶硅隔片對(duì)熔絲元件厚度進(jìn)行獨(dú)立控制，從而在標(biāo)準(zhǔn)硅化物生長(zhǎng)中控制斷開熔絲元件所需的編程功率。該方法因此提供技術(shù)縮放比例和電源縮放比例，從而在任何封裝中容易編程電編程熔絲結(jié)構(gòu)。需要注意，可形成多個(gè)多晶硅側(cè)壁隔片，每一個(gè)具有不同厚度，從而提供集成電路芯片內(nèi)各種程度的可編程性。例如一個(gè)熔絲元件可以包括厚隔片/硅化物側(cè)壁組合，以只用于確定填塞(即預(yù)定不編程電熔絲)，或者用作事件標(biāo)識(shí)器(即系統(tǒng)過功率位)。另外，應(yīng)注意到，多晶硅隔片610的厚度和絕緣隔片600的厚度是獨(dú)立的。
通過如下來完成圖7示出的熔絲結(jié)構(gòu)提供硅化物掩模700，限定熔絲開口710，然后沉積鎳、鈷、鎢、鈦、鉭或其它能與硅反應(yīng)形成低電阻率、熱穩(wěn)定硅化物的金屬中的一種。對(duì)中間結(jié)構(gòu)退火以使金屬和硅反應(yīng)來形成熔絲結(jié)構(gòu)720，其在該實(shí)施例中包括第一端部715、第二端部725和由圖6的多晶硅側(cè)壁隔片610形成的互連熔絲元件735。而且，注意，在該實(shí)施例中，第一端部和第二端部的厚度T1大于互連熔絲元件的厚度T2。這是因?yàn)樵谕嘶鹌陂g供給更多的可在硅襯底220和多晶硅疊層250中獲得的硅，以形成限定熔絲結(jié)構(gòu)720的硅化物層。
有利地是，圖7的結(jié)構(gòu)允許增加控制熔絲元件區(qū)域中的硅化物的厚度，從而允許編程熔絲結(jié)構(gòu)所需的編程能量的可調(diào)節(jié)性。和其它實(shí)施例一樣，電編程熔絲較緊湊，并其在尺寸上與光刻水平成比例。
作為圖7熔絲結(jié)構(gòu)的變型，可采用例如圖8中所示的中間結(jié)構(gòu)，其中隔離區(qū)域210中的硅襯底220在其上部分設(shè)置構(gòu)圖絕緣體800。提供在其中限定熔絲結(jié)構(gòu)的帶有開口810的掩模805。如圖8所示，將薄多晶硅導(dǎo)體820獨(dú)立沉積在構(gòu)圖絕緣體800和襯底支撐面上。然后通過施加合適金屬和對(duì)襯底退火來如上所述使金屬和多晶硅反應(yīng)，將多晶硅層轉(zhuǎn)化成圖9示出的硅化電編程熔絲結(jié)構(gòu)900。圖9示出了獲得的熔絲結(jié)構(gòu)900，其中第一端部910位于包括襯底220表面的支撐面上面，第二端部920位于構(gòu)圖絕緣體800上，而熔絲元件930是互連第一端部和第二端部的絕緣體上的側(cè)壁隔片。
有利地是，該實(shí)施例通過在第二端部920下面和熔絲元件930附近提供介質(zhì)800來增加熱阻。這些結(jié)構(gòu)附近增加的熱阻降低了使熔絲元件斷路需要的編程能量。另外，通過選擇多晶硅厚度來控制硅化物厚度，從而允許控制使熔絲元件斷路所需要的編程能量，或者(在一個(gè)實(shí)施例中)使其最小化。同樣，圖9的電編程熔絲結(jié)構(gòu)較緊湊，并在尺寸上與光刻水平成比例。
圖10和11示出了圖7結(jié)構(gòu)的另一可選實(shí)施例，其同樣含有柵極疊層，柵極疊層包括在硅襯底220表面上延伸的柵極氧化物240上方的多晶硅250，硅襯底220包括在淺溝隔離區(qū)域210中限定的有源區(qū)域。標(biāo)準(zhǔn)絕緣側(cè)壁隔片600位于柵極疊層側(cè)壁上。在圖10中，沉積薄多晶硅層1000，并如圖所示將其構(gòu)圖成位于襯底220、側(cè)壁隔片600和多晶硅250上方。該步驟與形成圖8中的多晶硅層820相似。然后將金屬層保形地沉積在多晶硅1000上(并暴露硅襯底220)，對(duì)襯底退火以使金屬與硅反應(yīng)而形成圖11所示出的硅化物層1100。所得的電編程熔絲結(jié)構(gòu)包括襯底220上的第一端部1110和多晶硅疊層250上的第二端部1120，熔絲元件1130互連兩個(gè)端部。暴露的硅襯底220中的硅化物1140是加工的產(chǎn)物，且不影響熔絲結(jié)構(gòu)的可編程性。實(shí)際中，多晶硅250和硅襯底220上的硅化物1100可略微伸進(jìn)多晶硅250和襯底220。因此，熔絲元件1130的硅化物厚度小于第一端部1110或第二端部1120中的硅化物厚度。
有利地是，熔絲結(jié)構(gòu)的該實(shí)施例同樣包括受控的側(cè)壁隔片上的硅化物厚度，從而允許控制(例如最小化)編程熔絲結(jié)構(gòu)所需要的編程能量。同樣，該電編程熔絲較緊湊，并在尺寸上與光刻水平成比例。
圖12A和12B分別示出了圖4熔絲結(jié)構(gòu)的俯視圖和前視截面圖。在圖12A的俯視圖中，同樣示出熔絲結(jié)構(gòu)320包括通過熔絲元件430互連的第一端部410和第二端部420。如上所述，端部410、420位于結(jié)構(gòu)中的不同高度，熔絲元件430在不同高度之間轉(zhuǎn)變，其優(yōu)選包括一個(gè)或多個(gè)如圖12B所示的轉(zhuǎn)變中的直角彎角。圖12A中提供電接觸1200來接觸端部和對(duì)電編程熔絲提供編程電流。注意，為清楚起見，在俯視圖12A中所示的熔絲元件430的長(zhǎng)度和圖12B相比稍微放大。
作為另外的強(qiáng)化，特別配置熔絲元件和例如在襯底擴(kuò)散區(qū)域中形成的端部之間的連接，來增強(qiáng)鄰近熔絲元件和端部之間的連接處的熔絲元件中的電流積聚效應(yīng)。通過提高電流積聚，增加了該部分熔絲元件中的焦耳加熱，并且因此增加了熔絲元件的可編程性。該增加意味著減小了編程功率(即減小了需要的電壓和電流)，還意味著增加了斷路熔絲元件上的最終編程電阻。
參照?qǐng)D13，示出了襯底中的擴(kuò)散區(qū)域1300，在其中隨后限定第一端部。在該實(shí)施例中，多個(gè)多晶硅線1310、1320和1330示出為在擴(kuò)散區(qū)域1300上終止。線1310具有常規(guī)的正方形多晶硅線末端，而線1320和1330在擴(kuò)散區(qū)域1300上的末端為三角形橋圖形。這些多晶硅線有助于所得的熔絲結(jié)構(gòu)在熔絲元件/第一端部連接(即隨后例如如上所述通過使硅轉(zhuǎn)化為硅化物而在擴(kuò)散區(qū)域中限定第一端部，在多晶硅線中限定熔絲元件)的可編程性。例如將該連接設(shè)置在熔絲中的位置，在所述位置熔絲元件經(jīng)過直角彎角并從第一端部(與支撐面平行)垂直向上延伸。擴(kuò)散區(qū)域上多晶硅線的近似三角形橋末端產(chǎn)生硅化物熔絲，該熔絲具有經(jīng)過硅化熔絲元件到擴(kuò)散端部橋的單個(gè)接觸點(diǎn)?？赏ㄟ^施加光致抗蝕劑掩模來阻擋除了在擴(kuò)散區(qū)域上延伸的線部分的大部分多晶硅線，而形成多晶硅線的三角形橋末端。然后可利用反應(yīng)離子蝕刻或者濕法蝕刻來修整擴(kuò)散區(qū)域上的線和形成三角形橋。在多晶硅線末端形成橋的目的在于將多晶硅線和擴(kuò)散區(qū)域之間的連接盡可能地減小，例如減小為點(diǎn)。該減小的橋面積將增強(qiáng)連接處的熔絲元件加熱并因此增強(qiáng)進(jìn)行編程時(shí)熔絲的斷路。
圖14是采用圖13尖角橋構(gòu)思的熔絲結(jié)構(gòu)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。具體是，示出將第一端部1410經(jīng)熔絲元件1430連接到第二端部1420。假定端部1410形成于擴(kuò)散區(qū)域中，俯視圖中具有三角形形狀的橋連接1435設(shè)置在第一端部1410上熔絲元件1430的末端。還示出分別到第一端部1410和第二端部1420的電接觸1415和1425。通過在第一端部上熔絲元件末端提供三角形末端橋，可在該區(qū)域形成增強(qiáng)的電流積聚，如上所述，其與熔絲元件中從水平設(shè)置的第一端部到熔絲元件垂直取向部分的直角彎角相鄰。
圖15示出了到僅使用易加工的矩形橋形狀限定的端部橋的各種熔絲元件。在該情況下，假定第一端部1500形成在擴(kuò)散區(qū)域中，而所示的熔絲元件部分1520、1530、1540和1550包括在第一端部和第二端部之間延伸的硅化多晶硅線實(shí)例。所示的橋形不需要構(gòu)圖和蝕刻來限定橋端部，因此比圖13和14中所示的三角橋更容易制造。注意在每個(gè)實(shí)施例中，相比于其余熔絲元件的寬度，橋的線寬減小。
圖16A和16B示出了例如一個(gè)熔絲元件，其具有在形成于擴(kuò)散區(qū)域中的第一端部(未示出)上延伸的直角橋1610。如圖16B的示意物理圖像設(shè)計(jì)1620所示，橋設(shè)計(jì)圖像示意地限定尖角，其同樣如上所述有助于熔絲結(jié)構(gòu)可編程性。應(yīng)當(dāng)注意，可在第一端部或第二端部或者同時(shí)在二者的端部提供尖角設(shè)計(jì)圖像。
圖17示出了熔絲設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，該結(jié)構(gòu)采用在熔絲元件和在擴(kuò)散區(qū)域中形成的第一端部之間的尖角硅化物橋。在該實(shí)例中，形成于擴(kuò)散區(qū)域中的第一端部1700部分位于熔絲元件1710下面，熔絲元件互連第一端部1700和第二端部1730。分別對(duì)第一端部1700和1730形成電接觸1740和1750。將矩形橋1720用作減小的硅化物區(qū)域或者互連第一端部和熔絲元件的尖角。
盡管這里詳細(xì)圖示和描述了優(yōu)選的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在不偏離發(fā)明精神下，可進(jìn)行各種更改、增添、替換等，因此認(rèn)為這些處于下面的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于集成電路的熔絲，所述熔絲包括通過熔絲元件互連的第一端部和第二端部，其中所述第一端部和第二端部相對(duì)于支撐面處于不同的高度，并且其中所述互連熔絲元件在所述第一端部和第二端部的不同高度之間轉(zhuǎn)變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第一端部和第二端部每一個(gè)都取向?yàn)榕c所述支撐面平行，并且其中所述熔絲元件包括取向?yàn)榕c所述支撐面垂直的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的熔絲，其中所述熔絲元件還包括至少一個(gè)直角彎角，該彎角從所述第一端部和第二端部中的至少一個(gè)延伸到所述熔絲元件的垂直取向部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述熔絲的厚度可變化，所述熔絲元件的厚度小于所述第一端部的厚度和第二端部的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述支撐面包括支撐襯底的表面，并且其中所述第一端部至少部分地位于所述支撐襯底的擴(kuò)散區(qū)域中，所述第二端部至少部分地位于在所述支撐襯底上延伸的多晶硅柵極疊層中，其中所述第一端部、第二端部和熔絲元件包括硅化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的熔絲，還包括在所述多晶硅柵極疊層的至少一個(gè)側(cè)壁上的側(cè)壁隔片，其中所述熔絲元件的部分位于所述側(cè)壁隔片上，位于所述側(cè)壁隔片上的熔絲元件的厚度小于所述第一端部的厚度和第二端部的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第一端部位于所述支撐面上，所述第二端部位于所述支撐面上方的高度H處，其中所述第二端部位于介質(zhì)材料上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中構(gòu)圖的絕緣體位于所述支撐面上，所述第一端部位于所述支撐面上，所述第二端部位于所述構(gòu)圖的絕緣體的至少部分上，其中所述熔絲元件通過在所述構(gòu)圖的絕緣體的側(cè)壁上向上延伸而在所述第一端部和第二端部之間轉(zhuǎn)變，以及其中所述構(gòu)圖的絕緣體的側(cè)壁與所述支撐面垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第一端部、第二端部和熔絲元件包括硅化物，并且其中所述第一端部位于所述支撐面上，所述第二端部位于從所述支撐面延伸的多晶硅疊層上，所述多晶硅疊層包括絕緣側(cè)壁隔片，并且其中所述熔絲元件包括在所述絕緣側(cè)壁隔片上延伸而在所述第一端部和第二端部之間轉(zhuǎn)變的部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述支撐面包括支撐襯底的表面，并且其中所述第一端部至少部分地位于所述支撐襯底中的擴(kuò)散區(qū)域中，所述熔絲元件終止于所述第一端部上的一端，以及其中所述熔絲元件的至少一端包括與其余所述熔絲元件的寬度相比寬度減小的橋。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的熔絲，其中所述橋的俯視圖為矩形形狀或三角形形狀的一種，并且所述橋位于連接所述第一端部和第二端部的熔絲元件中的直角彎角處。
12.一種制造用于集成電路的熔絲的方法，該方法包括提供支撐面，在所述支撐面上設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)；形成在所述支撐面和支撐結(jié)構(gòu)的上表面之間延伸的熔絲，所述熔絲包括通過熔絲元件互連的第一端部和第二端部；其中所述第一端部位于所述支撐面上，所述第二端部位于所述支撐結(jié)構(gòu)的上表面上，以及其中所述互連熔絲元件在相對(duì)于所述支撐面位于不同高度的所述第一端部和第二端部之間轉(zhuǎn)變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中形成所述熔絲包括形成取向?yàn)榕c所述支撐面平行的第一端部和第二端部，以及形成包括取向?yàn)榕c所述支撐面垂直的部分的熔絲元件，其中所述熔絲元件還包括至少一個(gè)直角彎角，在所述彎角處從所述第一端部和第二端部中的至少一個(gè)延伸到所述熔絲元件的垂直取向部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述支撐面包括支撐半導(dǎo)體襯底的表面，并且其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括在所述支撐半導(dǎo)體襯底上延伸的多晶硅疊層，以及其中形成所述熔絲包括，限定至少部分地位于所述支撐半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散區(qū)域中的第一端部，和限定至少部分地位于所述多晶硅疊層的暴露的上表面中的第二端部，其中所述第一端部、第二端部和熔絲元件包括硅化物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中形成所述熔絲還包括，在所述多晶硅疊層的至少一個(gè)側(cè)壁上提供側(cè)壁隔片，以及在所述側(cè)壁隔片上形成熔絲元件，所述側(cè)壁隔片上的熔絲元件的厚度小于所述第一端部的厚度和所述第二端部的厚度，并且其中在絕緣側(cè)壁隔片上形成熔絲元件包括在絕緣側(cè)壁隔片上形成多晶硅側(cè)壁隔片，以及使所述多晶硅側(cè)壁隔片硅化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述熔絲的厚度可變化，在所述絕緣側(cè)壁隔片上的熔絲元件的厚度小于至少部分位于所述支撐半導(dǎo)體襯底中的擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)的所述第一端部的厚度、并小于至少部分位于所述多晶硅疊層的暴露上表面中的所述第二端部的厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括在形成所述熔絲之后，在所述第二端部下方和在所述第一端部和第二端部之間延伸的熔絲元件附近，用介質(zhì)材料替換所述多晶硅疊層。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括位于所述支撐面上的構(gòu)圖的絕緣體，以及其中形成所述熔絲包括形成所述支撐面上的第一端部和所述構(gòu)圖的絕緣體上的第二端部，所述熔絲元件通過在所述構(gòu)圖的絕緣體的側(cè)壁上向上延伸而在所述第一端部和第二端部之間轉(zhuǎn)變，其中所述構(gòu)圖的絕緣體的側(cè)壁與所述支撐面垂直。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中形成所述熔絲還包括，在所述支撐面和支撐結(jié)構(gòu)上構(gòu)圖多晶硅層，并硅化所述構(gòu)圖的多晶硅層以限定熔絲。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括多晶硅疊層，以及其中形成所述熔絲還包括在所述多晶硅疊層的側(cè)壁上形成絕緣側(cè)壁隔片，在所述支撐面、絕緣側(cè)壁隔片和多晶硅疊層上提供構(gòu)圖的多晶硅層，以及硅化所述構(gòu)圖的多晶硅層，以限定所述支撐面上的第一端部、所述多晶硅疊層上的第二端部和熔絲元件，所述熔絲元件連接所述第一端部和第二端部并在所述絕緣側(cè)壁隔片上延伸，其中所述熔絲元件包括直角彎角，在所述彎角處從所述第一端部轉(zhuǎn)變到在所述絕緣側(cè)壁隔片上延伸的熔絲元件的部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述支撐面包括具有擴(kuò)散區(qū)域的支撐半導(dǎo)體襯底的表面，以及其中形成所述熔絲包括形成至少部分位于所述支撐半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散區(qū)域中的第一端部，以及形成熔絲元件以包括位于在所述第一端部終止的熔絲元件的末端的橋，其中所述橋包括與其余所述熔絲元件的寬度相比寬度減小的區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中形成所述具有橋的熔絲元件還包括，限定所述橋以使其在所述熔絲元件的一個(gè)末端附近的俯視圖具有矩形形狀或三角形形狀之一，所述熔絲元件的一個(gè)末端終止于至少部分位于所述支撐半導(dǎo)體襯底的擴(kuò)散區(qū)域中的第一端部。
全文摘要
一種用于集成電路的電編程熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法，其中電編程熔絲具有通過熔絲元件互連的第一端部和第二端部。第一端部和第二端部相對(duì)于熔絲結(jié)構(gòu)的支撐面位于不同的高度，互連熔絲元件在第一端部和第二端部的不同高度之間轉(zhuǎn)變。第一和第二端部取向?yàn)榕c支撐面平行，而熔絲元件包括取向?yàn)榕c支撐面垂直的部分，并且包括至少一個(gè)直角彎角，在所述彎角從第一和第二端部的至少一個(gè)轉(zhuǎn)變成熔絲元件的垂直取向部分。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101034696SQ20071008600
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者W·R·通蒂, L·L-C·許, W·P·霍維斯, J·A·曼德爾曼, 楊智超 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司