專利名稱：在替換金屬柵極制造工藝中形成電熔斷器的方法
在替換金屬柵極制造工藝中形成電熔斷器的方法
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求2010年11月22日提交的序列號為12/951，107、名稱為“Method of Forming E-Fuse in Replacement Metal Gate Manufacturing Process，，的美國專利申請 的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，這里通過引用將其內(nèi)容整體并入。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體器件的制造，并且具體地涉及在替換金屬柵極制造工藝中 的電子熔斷器的形成。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)芯片制造領(lǐng)域中，各種有源和無源器件可以制造在公共半導(dǎo)體 襯底上并且隨后通過后端工藝線技術(shù)互連，以共同提供IC芯片的各種各樣的功能性。有源 半導(dǎo)體器件可以例如包括諸如場效應(yīng)晶體管(FET)之類的晶體管。此外，F(xiàn)ET可以是互補 型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS) FET,該CMOS FET可以包括p型FET (pFET)和η型FET (nFET)。 無源器件可以例如包括電阻器和電子熔斷器，電子熔斷器可能公知為電熔斷器(e-fuse)。 一般而言，集成電路芯片可以包括對于大部分為有源器件的其它器件冗余的器件，以便在 常規(guī)操作期間有源器件中的一個或多個出現(xiàn)故障的情形下提供故障保護。在有源器件出現(xiàn) 故障的情況下，可以有時自動地使用冗余“備份”器件，通過對指定電熔斷器進行電子編程 來重新配置IC芯片，使得可以適當(dāng)?shù)鼐S持IC芯片的功能性的連續(xù)性。
最近，利用替換金屬柵極(RMG)工藝制作的先進晶體管由于它們在某些方面相對 于常規(guī)多晶柵極晶體管的優(yōu)越性能而被引入。在替換金屬柵極晶體管的制造期間，如本領(lǐng) 域已知的那樣，可以蝕刻掉所有犧牲柵極電極并且替換為金屬柵極。然而，該特定工藝可 能與常規(guī)利用多晶柵極晶體管制造的某些無源器件的制造工藝不兼容。例如，利用硅化多 晶結(jié)構(gòu)的用于電子熔斷器的制造工藝可能需要修改以便適當(dāng)?shù)丶傻叫碌奶鎿Q金屬柵極 (MG)工藝中。具體而言，在電熔斷器的形成中所需的硅化多晶結(jié)構(gòu)需要在可能與電熔斷器 鄰近的晶體管的犧牲柵極電極的蝕刻工藝期間被適當(dāng)保護。作為結(jié)果，可能需要附加的保 護掩膜以及與這種掩膜的制作相關(guān)聯(lián)的光刻構(gòu)圖和蝕刻工藝，這導(dǎo)致器件制造的復(fù)雜度和 總體成本的增加。
因此，本領(lǐng)域中存在對于開發(fā)新方法或工藝和可與這種新方法或工藝兼容的器件 結(jié)構(gòu)的需求，以更好地將制造電熔斷器的工藝集成到制造具有替換金屬柵極的晶體管的工 藝中。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供一種在替換金屬柵極工藝中形成電子熔斷器(電熔斷器) 的方法。該方法包括:在公共半導(dǎo)體襯底的頂部上一起形成多晶硅結(jié)構(gòu)和場效應(yīng)晶體管 (FET)結(jié)構(gòu)，該FET結(jié)構(gòu)具有犧牲柵極電極；將至少一種摻雜劑注入到多晶硅結(jié)構(gòu)中，以至少在多晶硅結(jié)構(gòu)的頂部部分中創(chuàng)建摻雜多晶硅層；使多晶硅結(jié)構(gòu)和FET結(jié)構(gòu)經(jīng)受反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝，該RIE工藝選擇性地去除FET結(jié)構(gòu)的犧牲柵極電極，同時摻雜多晶硅層基本不受RIE工藝影響；以及將包括摻雜多晶硅層的多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成硅化物以形成電子熔斷器。在一個實施例中，該至少一種摻雜劑為硼(B)，硼被注入到多晶硅結(jié)構(gòu)中，同時通過光致抗蝕劑掩膜使FET結(jié)構(gòu)被保護以免于硼注入。根據(jù)一個實施例，該方法可以進一步包括:在硼注入之后，執(zhí)行快速熱退火(RTA)工藝，以激活硼摻雜劑，使得摻雜多晶硅層抵御RIE工藝。根據(jù)另一實施例，該方法可以附加地包括:在執(zhí)行RIE工藝之前，去除FET結(jié)構(gòu)的犧牲柵極電極的頂部上的帽層，其中該去除也最多去除摻雜多晶硅層的一部分，而摻雜多晶硅層的其余部分覆蓋多晶硅結(jié)構(gòu)的其余部分。在一個實施例中，將多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成硅化物進一步包括:形成硬掩膜圖案，該硬掩膜圖案覆蓋FET結(jié)構(gòu)，而露出摻雜多晶硅層和其下方的多晶硅結(jié)構(gòu)；與摻雜多晶硅層直接接觸地沉積金屬層；以及通過快速熱退火工藝使得金屬層擴散到至少摻雜多晶硅層中以創(chuàng)建硅化物。根據(jù)一個實施例，金屬層為鎳層，進一步包括使得鎳擴散到摻雜多晶硅層下方的多晶硅結(jié)構(gòu)中。


從結(jié)合附圖的本發(fā)明的以下詳細描述中，將更充分地理解和認(rèn)識本發(fā)明，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法的說明性圖示；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖1所示步驟之后的說明性圖示；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖2所示步驟之后的說明性圖示；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖3所示步驟之后的說明性圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖4所示步驟之后的說明性圖示；圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖5所示步驟之后的說明性圖示；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖6所示步驟之后的說明性圖示；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖7所示步驟之后的說明性圖示；圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖8所示步驟之后的說明性圖示；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在公共襯底上形成電熔斷器和晶體管的方法在圖9所示步驟之后的說明性圖示。出于簡便的理由和為清楚圖示，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，附圖中所示的元件不一定按比例繪制。例如，為清楚的目的，一些元件的尺寸可以相對于其他元件放大。
具體實施例方式在下面的詳細描述中，闡述了很多具體細節(jié)，以便提供對本發(fā)明實施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施本發(fā)明實施例。在其它情形中，并不詳細地描述公知方法和過程，使得不混淆本發(fā)明實施例。在下面的描述中，各種圖、示圖、流程圖、模型和描述呈現(xiàn)為不同裝置，以有效地表達本質(zhì)并且圖示本申請中提出的本發(fā)明的不同實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解到，僅作為示例樣本提供它們，不應(yīng)認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。圖1至圖10是根據(jù)本發(fā)明各種實施例的替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法的說明性圖示。更具體而言，該方法可以有利地應(yīng)用于在組合工藝中在公共襯底上一起形成電熔斷器和晶體管中，由此簡化總體制造過程，但是本發(fā)明實施例并不限于這個方面，該方法可以應(yīng)用于分開地形成電熔斷器和晶體管。在下面的詳細描述中，可以通過制造中的半導(dǎo)體器件的一系列截面圖說明性地示出該方法的步驟?？梢允÷砸恍┕襟E和/或工藝，以便不混淆對本發(fā)明的本質(zhì)的描述。根據(jù)一個實施例，該方法可以包括在半導(dǎo)體襯底1000的頂部上初始地形成至少兩個結(jié)構(gòu)100和200，如圖1所示。例如，結(jié)構(gòu)100可以為場效應(yīng)晶體管(FET)結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)200可以為電子熔斷器(電熔斷器)結(jié)構(gòu)。襯底1000可以為任意合適半導(dǎo)體襯底，諸如硅(Si)襯底或絕緣體上硅(SOI)襯底。襯底100和200可以彼此相鄰地形成或緊密靠近地形成，并且因此假設(shè)經(jīng)受公共制造工藝，在該公共制造工藝期間結(jié)構(gòu)100可以形成為具有替換金屬柵極的晶體管1100，而結(jié)構(gòu)200可以形成為多晶電熔斷器1200 (圖10)。在一個實施例中，為了工藝簡化和集成的目的，可以將這兩個結(jié)構(gòu)初始地形成為具有典型場效應(yīng)晶體管(FET)的類似結(jié)構(gòu)特征，但這種結(jié)構(gòu)特征對于將形成為電熔斷器的結(jié)構(gòu)200而言并不是必需的?，F(xiàn)在參照圖1，其中結(jié)構(gòu)100可以形成為包括柵極電極101，該柵極電極101經(jīng)由柵極電介質(zhì)103形成在襯底1000的頂部上。在替換金屬柵極工藝中，如以下討論的那樣，柵極電極101可以由犧牲多晶硅材料制成。本發(fā)明的實施例可以進一步包括在柵極電極101的頂部上形成氮化物層102，并由此在隨后的源極/漏極硅化工藝期間保護柵極電極101。而且，諸如氮化物間隔物之類的間隔物104可以鄰近柵極電極101的側(cè)壁而形成。通過離子注入可以在襯底1000中與間隔物104緊密靠近地形成源極/漏極105。類似地，結(jié)構(gòu)200可以形成為包括在襯底1000的頂部上的多晶硅201的層。多晶硅層201可以形成在電介質(zhì)層203的頂部上并且可以通過其頂部上的氮化物帽層202來覆蓋。結(jié)構(gòu)200也可以包括鄰近多晶硅層201的側(cè)壁形成的間隔物204。應(yīng)注意到的是，由于根據(jù)本發(fā)明，結(jié)構(gòu)200將形成為電子熔斷器(電熔斷器)，所以結(jié)構(gòu)200的上述特征中的最初針對晶體管設(shè)計的一些特征對于電子熔斷器而言可能不是必需的，但不管怎樣在形成結(jié)構(gòu)100的工藝期間都形成，以便簡化制造的總體過程。例如，這樣做可以避免為了使結(jié)構(gòu)200不必要地不同于結(jié)構(gòu)100而可能另外需要的一些附加步驟。然而，多晶硅層201下方的電介質(zhì)層203應(yīng)形成為具有充分的厚度，以便提供多晶硅層201與下方的襯底1000足夠的絕緣，該襯底1000可以是硅或絕緣體上硅并且是導(dǎo)電的。圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖1所示步驟之后的說明性圖示。更具體而言，該方法可以包括在結(jié)構(gòu)100和200的頂部上沉積光致抗蝕劑層300并覆蓋結(jié)構(gòu)100和200，以及隨后通過標(biāo)準(zhǔn)光刻曝光工藝形成圖案以在光致抗蝕劑層300中創(chuàng)建開口 301。開口 300可以露出如圖2所示的結(jié)構(gòu)200的多晶硅層201以及在其頂部上的氮化物帽層202。在光致抗蝕劑301的構(gòu)圖之后，可以通過離子注入工藝310在多晶硅層201中注入諸如硼(B)之類的適當(dāng)摻雜劑。在離子注入工藝期間，可以使用光致抗蝕劑層301作為掩膜來覆蓋并保護FET結(jié)構(gòu)100以及并不期望摻雜劑注入的其它區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，某種類型的摻雜劑在多晶硅層201中的注入可以在結(jié)構(gòu)200內(nèi)部創(chuàng)建改型多晶硅層211。在下文中，改型多晶硅層211有時也可以稱為摻雜多晶硅層。本發(fā)明實施例可以包括制作改型多晶硅層211，使得改型多晶硅層211變?yōu)閷τ趯⒃诤罄m(xù)步驟中用于去除犧牲柵極電極101的刻蝕工藝具有選擇性。在注入工藝中使用的摻雜劑的類型可以例如包括硼(B)或?qū)⒃鰪姸嗑Ч鑼?01的刻蝕選擇性的任意其它合適摻雜齊U。摻雜劑注入工藝的條件可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，使得多晶硅層201的至少頂部部分被注入有一種或多種摻雜劑以形成改型或摻雜多晶硅層211，而層201的底部部分可以仍保留為未摻雜多晶硅。換言之，改型或摻雜多晶硅層211可以僅占據(jù)多晶硅層201的頂部部分，并且在這樣的情形下，改型或摻雜多晶硅層211的厚度應(yīng)制成至少大于在如圖4所示的替換金屬柵極工藝中的多晶開口步驟期間可能去除的厚度。在一個實施例中，整個多晶硅層201可以注入有一種或多種摻雜劑，并且變?yōu)槿鐖D2所示的完全改型或摻雜多晶硅層211。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖2所示步驟之后的說明性圖示。在摻雜劑注入之后，方法的一個實施例可以包括將剩余的保護性光致抗蝕劑層300從結(jié)構(gòu)100和200的頂部以及襯底1000的其余部分剝離，并執(zhí)行快速熱退火(RTA)工藝以激活在改型多晶硅層211中注入的摻雜劑。根據(jù)本發(fā)明的實施例，退火工藝提高改型多晶硅層211對于多晶刻蝕工藝的刻蝕選擇性的有效性。在激活摻雜劑之后，可以使結(jié)構(gòu)100的源極和漏極區(qū)域105經(jīng)受硅化工藝以形成硅化物321和322，這提高最終從結(jié)構(gòu)100形成的晶體管1100 (圖10)的導(dǎo)電性。如上面論述的那樣，在結(jié)構(gòu)200的“源極”和“漏極”區(qū)域處的硅化物322和323可能對于電熔斷器1200 (圖10)不是必需的，但為了簡化總體制造工藝，優(yōu)選地形成它們。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖3所示步驟之后的說明性圖示。在結(jié)構(gòu)100的源極和漏極區(qū)域105中形成硅化物之后，根據(jù)一個實施例，該方法包括沉積勻厚(blanket)覆蓋結(jié)構(gòu)100和200以及襯底1000的諸如氧化物層之類的電介質(zhì)層400。電介質(zhì)層400的沉積可以在化學(xué)機械拋光(CMP)工藝410之后以平坦化并減薄電介質(zhì)層400，直到露出結(jié)構(gòu)100的多晶硅101。更具體而言，CMP工藝410可以去除氮化物帽層102和202并制作電介質(zhì)層400的平坦預(yù)表面401，其露出結(jié)構(gòu)100的多晶硅層101和結(jié)構(gòu)200的改型(或摻雜)多晶硅層211。CMP工藝410也可以分別去除結(jié)構(gòu)100和200的間隔物104和204的頂部部分。如上面論述的那樣，摻雜多晶硅層211形成在至少多晶硅層201的上部部分處，并且具有足夠的厚度以確保在露出任意下方的未摻雜多晶硅層201之前停止CMP工藝410，這假設(shè)多晶硅層201在之前的離子注入工藝310中并不完全轉(zhuǎn)化成改型多晶硅層211。如果仍然存在任何未摻雜多晶硅層201，則由改型多晶硅層211對未摻雜多晶硅層201的覆蓋確保結(jié)構(gòu)200不受隨后的多晶刻蝕工藝影響，該多晶刻蝕工藝用于去除結(jié)構(gòu)100的多晶硅101，如下面更詳細論述的那樣。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖4所示步驟之后的說明性圖示。在通過CMP工藝410露出結(jié)構(gòu)100的多晶硅層101之后，該方法的一個實施例包括通過例如反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝去除柵極電極的多晶硅層101，該RIE工藝對于改型多晶硅層211、氧化層103、間隔物104和204以及電介質(zhì)層400具有選擇性。RIE刻蝕工藝去除犧牲柵極的多晶硅101，在結(jié)構(gòu)100的柵極區(qū)域中創(chuàng)建開口501，并且露出下方的柵極電介質(zhì)103和間隔物104的側(cè)壁。應(yīng)注意到的是，由于結(jié)構(gòu)200的“柵極”區(qū)域中的摻雜劑注入，結(jié)構(gòu)200基本保持完好，但在摻雜多晶硅層211的頂部處可能出現(xiàn)由摻雜劑注入的缺陷引起的一些無關(guān)緊要的刻蝕，該“柵極”區(qū)域現(xiàn)在是摻雜多晶硅層211或至少由對RIE工藝具有選擇性的摻雜多晶硅層211覆蓋。然而，并不希望這種無關(guān)緊要的刻蝕影響稍后將由摻雜多晶硅層211形成的電熔斷器的性能。例如，當(dāng)使用硼(B)摻雜劑時，RIE刻蝕工藝可以采用NH4OH刻蝕劑，該刻蝕劑對于B注入的多晶硅具有選擇性。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，也可以使用其它摻雜劑/刻蝕劑組合。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖5所示步驟之后的說明性圖示。在去除多晶硅層101 (因此成為犧牲柵極電極)之后，可以在開口 501內(nèi)部沉積或形成替換金屬柵極600。更具體而言，替換金屬柵極600的形成可以例如包括首先圍繞間隔物104的側(cè)壁形成對開口 501加襯的高k電介質(zhì)層601，然后在電介質(zhì)層601的預(yù)部上沉積P型金屬襯墊602，隨后在P型金屬襯墊602的頂部上沉積η型金屬襯墊603。這里，可以使用P型和η型金屬的特定組合來創(chuàng)建具有適當(dāng)功函數(shù)的金屬柵極。此后，體鋁(Al)604可以填充開口 501的其余部分以完成金屬柵極600的形成，該金屬柵極600共同地包括金屬襯墊601、602、603和體金屬604。在開口 501的金屬填充之后，該方法包括施加CMP工藝以去除在開口 501的金屬沉積/填充工藝期間留在表面401的頂部上的殘留金屬，以使得結(jié)構(gòu)200的頂部平坦。圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖6所示步驟之后的說明性圖示。在替換金屬柵極600的形成之后，該方法的一個實施例包括形成硬掩膜以便在作為形成電熔斷器1200的步驟的執(zhí)行結(jié)構(gòu)200的改型多晶硅層211的硅化的工藝中覆蓋結(jié)構(gòu)100。更具體而言，該方法包括首先沉積硬掩膜材料701的薄層，硬掩膜材料701例如為覆蓋包括替換金屬柵極600、改型多晶硅層211和氧化物層400的頂表面401的氮化硅(SiN)。然后可以在硬掩膜層701的頂部上沉積光致抗蝕劑層，并通過光刻工藝對光致抗蝕劑層進行構(gòu)圖以形成光致抗蝕劑圖案702。光致抗蝕劑圖案702可以在硬掩膜層701的頂部上形成于結(jié)構(gòu)100上方并露出硬掩膜層701的在結(jié)構(gòu)200的頂部上的一部分。圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖7所示步驟之后的說明性圖示。在光致抗蝕劑圖案702形成之后，可以利用光致抗蝕劑圖案702保護硬掩膜層701的其余部分，來刻蝕掉硬掩膜701的露出部分，由此形成僅覆蓋結(jié)構(gòu)100的硬掩膜圖案701a。硬掩膜層701的刻蝕使改型多晶硅層211露出。為了確保充分露出改型多晶娃層211以便保證隨后娃化工藝的質(zhì)量,可以執(zhí)行改型多晶娃層211的一些過刻蝕以及周圍間隔物204的過刻蝕801。在硬掩膜圖案701a的形成之后，可以解除或剝離光致抗蝕劑圖案702。圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖8所示步驟之后的說明性圖示。在硬掩膜701a的形成之后，可以通過例如在露出的摻雜多晶硅層211的頂部上的沉積來形成諸如鎳(Ni)之類的合適金屬層901。在替換金屬柵極600被硬掩膜701a覆蓋因此不與金屬層901接觸的情況下，本發(fā)明的實施例可以包括執(zhí)行快速熱退火(RTA)工藝以使得金屬擴散到下方的摻雜多晶硅層211，由此至少將摻雜多晶硅層211的上部部分轉(zhuǎn)化成硅化物層902。例如，當(dāng)使用鎳作為金屬層901時，硅化物層902可以是硅化鎳，該硅化鎳變?yōu)槿鐖D10所示的電熔斷器1200的導(dǎo)體221。在RTA工藝期間，與電熔斷器導(dǎo)體221鄰近的間隔物204防止襯底1000硅化，作為結(jié)果，這保持電熔斷器導(dǎo)體221與硅化物322和323絕緣。圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在替換金屬柵極工藝中形成電熔斷器的方法在圖9所示步驟之后的說明性圖示。在通過RTA工藝形成電熔斷器導(dǎo)體221之后，可以通過本領(lǐng)域已知的工藝或者通過任何未來開發(fā)的工藝來去除或剝離留在電熔斷器221的頂部上的未反應(yīng)金屬。隨后，作為用于進一步器件處理的制備步驟，可以沉積諸如氮化硅(SiN)層之類的電介質(zhì)層1001以覆蓋晶體管1100和電熔斷器1200 二者。在一個實施例中，絕緣層1001的頂表面可以隨后通過例如CMP工藝平坦化，使得晶體管1100和電熔斷器1200可以具有共面表面1002，在該共面表面1002的頂部上可以形成中間工藝線(MOL)過孔和/或互連。例如，可以沉積氧化鉿層作為MOL層與下方的諸如晶體管和電熔斷器之類的有源和/或FEOL (前端工藝線)器件之間的阻擋層。盡管已經(jīng)在示例性實施例方面描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求的精神和范圍中實施并且可以在修改的情況下實施。
權(quán)利要求
1.一種形成電子熔斷器的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底(1000)的頂部上形成多晶硅結(jié)構(gòu)(201/200)；將至少一種摻雜劑注入(310)到所述多晶硅結(jié)構(gòu)(201)中，以至少在所述多晶硅結(jié)構(gòu)的頂部部分中創(chuàng)建摻雜多晶硅層(211)；使所述摻雜多晶硅層經(jīng)受反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝(圖5)，所述摻雜多晶硅層(211) 基本不受所述RIE工藝影響；以及將包括所述摻雜多晶硅層的所述多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成硅化物(902)以形成所述電子熔斷器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種摻雜劑為硼(B)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述RIE工藝之前，執(zhí)行快速熱退火 (RTA)工藝以激活被注入的所述硼摻雜劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多晶硅結(jié)構(gòu)通過形成在所述多晶硅結(jié)構(gòu)正下方的電介質(zhì)層(203)而與所述半導(dǎo)體襯底絕緣，并且具有形成在其側(cè)壁處的電介質(zhì)間隔物 (204)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使所述摻雜多晶硅層經(jīng)受所述RIE工藝進一步包括:在選擇性地去除晶體管(100)的犧牲柵極電極(101)時應(yīng)用所述RIE工藝，其中將所述晶體管形成在所述半導(dǎo)體襯底上，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有所述多晶硅結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述RIE工藝之前，去除在所述晶體管的所述犧牲柵極電極的頂部上的帽層(102)，其中所述去除還最多去除所述摻雜多晶硅層 (211)的一部分，而所述摻雜多晶硅層的其余部分覆蓋所述多晶硅結(jié)構(gòu)的其余部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中將所述多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成所述硅化物進一步包括:形成硬掩膜圖案(701a)，所述硬掩膜圖案覆蓋所述晶體管，而露出所述摻雜多晶硅層和其下方的所述多晶硅結(jié)構(gòu)；與所述摻雜多晶硅層直接接觸地沉積金屬層(901);以及通過快速熱退火工藝使所述金屬層擴散到至少所述摻雜多晶硅層(211)中以創(chuàng)建所述硅化物(902)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述金屬層(901)為鎳層，還包括使所述鎳擴散到所述摻雜多晶硅層下方的所述多晶硅結(jié)構(gòu)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜多晶硅層不被所述RIE工藝刻蝕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述注入將整個所述多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成所述摻雜多晶娃層。
11.一種方法，包括:在公共半導(dǎo)體襯底(1000)的頂部上一起形成多晶硅結(jié)構(gòu)(201/200)和場效應(yīng)晶體管 (FET)結(jié)構(gòu)(101/100)，所述FET結(jié)構(gòu)具有犧牲柵極電極(101)； 將至少一種摻雜劑注入到所述多晶硅結(jié)構(gòu)中，以至少在所述多晶硅結(jié)構(gòu)的頂部部分中創(chuàng)建摻雜多晶硅層(211)；使所述多晶硅結(jié)構(gòu)和所述FET結(jié)構(gòu)經(jīng)受反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝，所述RIE工藝選擇性地去除所述FET結(jié)構(gòu)(100)的所述犧牲柵極電極(101)，而所述摻雜多晶硅層(201)基本不受所述RIE工藝影響；以及將包括所述摻雜多晶硅層的所述多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成硅化物(902)以形成所述電子熔斷器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述至少一種摻雜劑為硼(B)，所述硼被注入到所述多晶硅結(jié)構(gòu)中，而所述FET結(jié)構(gòu)(100)通過光致抗蝕劑掩膜(300)被保護以免于所述硼注入。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括:在所述硼注入之后，執(zhí)行快速熱退火(RTA) 工藝以激活所述硼摻雜劑，使得所述摻雜多晶硅層抵御所述RIE工藝。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述RIE工藝之前，去除所述FET結(jié)構(gòu)(100)的所述犧牲柵極電極(101)的頂部上的帽層(102)，其中所述去除也最多去除所述摻雜多晶硅層(211)的一部分，而所述摻雜多晶硅層的其余部分覆蓋所述多晶硅結(jié)構(gòu)的其余部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中將所述多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成所述硅化物進一步包括:形成硬掩膜圖案(701a)，所述硬掩膜圖案覆蓋所述FET結(jié)構(gòu)(100)，而露出所述摻雜多晶硅層和其下方的所述多晶硅結(jié)構(gòu)；與所述摻雜多晶硅層(211)直接接觸地沉積金屬層(901);以及通過快速熱退火工藝使所述金屬層(901)擴散到至少所述摻雜多晶硅層(211)中以創(chuàng)建所述硅化物(902)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述金屬層(901)為鎳層，進一步包括使所述鎳擴散到所述摻雜多晶硅層下方的所述多晶硅結(jié)構(gòu)中。
17.—種方法,包括:在半導(dǎo)體襯底(1000)的頂部上形成電子熔斷器(電熔斷器)結(jié)構(gòu)(200)和場效應(yīng)晶體管(FET)結(jié)構(gòu)(100)，所述電熔斷器包括多晶硅層(201)和具有犧牲柵極電極(101)的所述FET結(jié)構(gòu)；將硼(B)摻雜劑注入到所述電熔斷器結(jié)構(gòu)的所述多晶硅層(201)中，以至少在其頂部部分中創(chuàng)建摻雜多晶硅層(211)；使所述電熔斷器結(jié)構(gòu)和所述FET結(jié)構(gòu)經(jīng)受公共反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝(圖5)，所述 RIE工藝選擇性地去除所述FET結(jié)構(gòu)的所述犧牲柵極電極(101)，而對于所述電熔斷器結(jié)構(gòu)基本不造成改變；以及執(zhí)行所述摻雜多晶硅層(211)的硅化，以將所述電熔斷器結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成電熔斷器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述注入將所述電熔斷器結(jié)構(gòu)整體轉(zhuǎn)化成所述摻雜多晶硅層(211)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括:在執(zhí)行所述RIE工藝之前，去除在所述FET結(jié)構(gòu)的所述犧牲柵極電極的頂部上的帽層(102)，其中所述去除還去 除所述摻雜多晶硅層 (211)的一部分，而所述摻雜多晶硅層的其余部分覆蓋所述電熔斷器結(jié)構(gòu)的其余部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在所述注入期間，通過光致抗蝕劑掩膜(300)覆蓋所述FET結(jié)構(gòu)，所述光致抗蝕劑掩膜防止所述FET結(jié)構(gòu)(100)被注入所述硼摻雜劑。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供一種形成電子熔斷器或通常所稱的電熔斷器的方法。該方法包括在公共半導(dǎo)體襯底的頂部上一起形成多晶硅結(jié)構(gòu)(201/200)和場效應(yīng)晶體管(FET)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ET結(jié)構(gòu)具有犧牲柵極電極(101)；將至少一種摻雜劑注入到多晶硅結(jié)構(gòu)(201)中，以至少在多晶硅結(jié)構(gòu)的頂部部分中創(chuàng)建摻雜多晶硅層(211)；使多晶硅結(jié)構(gòu)和FET結(jié)構(gòu)經(jīng)受反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝，RIE工藝選擇性地去除FET結(jié)構(gòu)的犧牲柵極電極(101)，同時摻雜多晶硅層基本不受RIE工藝影響；以及將包括摻雜多晶硅層的多晶硅結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成硅化物(902)以形成電子熔斷器。
文檔編號H01L21/336GK103210481SQ201180055002
公開日2013年7月17日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者H·K·尤托姆, 李影, G·L·利克 申請人:國際商業(yè)機器公司