電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)，包括：具有接觸孔的金屬層，連接在兩金屬層之間的金屬熔絲，其中，所述金屬熔絲具有至少一個蛇形折角，所述蛇形折角小于等于90度。本發(fā)明的電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)在不增加器件的尺寸的前提下，增加了至少一個蛇形折角。蛇形折角的作用不僅可以增加局部的電流密度，升高溫度，還會對金屬離子的遷移帶來物理上的阻礙，使得一部分金屬離子不能順利通過蛇形折角部位產(chǎn)生堆積，蛇形折角部位之前的金屬離子遷移耗盡，空位就聚集形成可見的空洞，器件發(fā)生斷路（編程成功）。蛇形折角是發(fā)生電遷移斷路的重點部位，通過增加器件蛇形折角結(jié)構(gòu)，即能增加器件發(fā)生電遷移斷路的效率。
【專利說明】電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]熔絲器件屬于一次編程器件，無法通過測試篩選良品，因此對器件的良率要求非常高?，F(xiàn)有的電編程熔絲器件一般采用多晶硅材料制成，成品良率能夠保持較高的水平，因此被廣泛采用于各類電路設(shè)計中。但是在一些特殊情況下，例如鍺硅工藝等不具備多晶硅的制程，或者保密芯片等必須采用金屬熔絲來做保護的情況下，金屬熔絲是不可替代的。金屬熔絲器件一般有兩種編程(熔斷)方式:電編程；激光編程。激光編程均一性好，但是需要打開外層鈍化層，并使用外掛激光設(shè)備來完成編程，應用不夠便捷；電編程只需電路內(nèi)部產(chǎn)生一定電壓脈沖即可編程，操作十分方便，但是編程效果的均一性較差。這主要是由于電編程的機理是利用金屬的電遷移效應，受到工藝線寬的限制。金屬熔絲的寬度在不違反設(shè)計規(guī)則的前提下，若不能做到足夠的窄，會使得電遷移效應太弱而不足以使金屬熔絲斷開。這種情況下，器件成品良率就沒有保障，因此電編程金屬熔絲器件一直沒有被廣泛應用于電路設(shè)計中。
[0003]電編程金屬熔絲器件的的熔斷主要是依靠金屬電遷移現(xiàn)象，即金屬離子在高溫、大電流密度下沿電子流傳輸。金屬發(fā)生電遷移的結(jié)果，會在順電子流方向的末端形成原子堆積產(chǎn)生小丘或者晶須；而另一端則空位聚集形成空洞，使金屬層斷開。
[0004]電編程熔絲器件最理想的編程條件是使用電路的額定工作電壓，這樣可以使用電路內(nèi)部產(chǎn)生的電信號編程，無需外掛信號；熔絲部分的器件寬度希望盡可能的窄，這樣更加容易發(fā)生電遷移，但受到設(shè)計規(guī)則的限制，只能選用最小實際尺寸。熔絲編程時電流密度J可以用下式表示:J=V/(R*A)，其中V為編程電壓，R為熔絲總電阻，A為熔絲截面積。本段開頭部分的條件規(guī)定了 V和A均為常數(shù)，需要增加電流密度，只有減小熔絲總電阻，即減小熔絲的長度。根據(jù)工藝能力選擇適合的熔絲長度后，實驗數(shù)據(jù)仍然表現(xiàn)熔斷效果不理想。尤其當電遷移不足以使金屬完全斷路時，相當于熔絲的截面積變小，熔絲總電阻增加，電流密度減小，即使增加編程時間，熔絲也很難被徹底熔斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能提高器件成品良率的電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)，包括:具有接觸孔的金屬層，連接在兩金屬層之間的金屬熔絲，其特征是:所述金屬熔絲具有至少一個蛇形折角。
[0007]其中，所述蛇形折角小于等于90度。
[0008]本發(fā)明的電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)在不增加器件的尺寸的前提下，增加了至少一個蛇形折角。蛇形折角的作用不僅可以增加局部的電流密度，升高溫度，還會對金屬離子的遷移帶來物理上的阻礙，使得一部分金屬離子不能順利通過蛇形折角部位產(chǎn)生堆積，蛇形折角部位之前的金屬離子遷移耗盡，空位就聚集形成可見的空洞，器件發(fā)生斷路(編程成功)。蛇形折角是發(fā)生電遷移斷路的重點部位，通過增加器件蛇形折角結(jié)構(gòu)，即能增加器件發(fā)生電遷移斷路的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0010]圖1是本發(fā)明電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)一實施例的示意圖。
[0011]附圖標記說明
[0012]I是金屬熔絲
[0013]2是接觸孔
[0014]3是金屬層
[0015]4是蛇形折角
[0016]A是蛇形折角的角度。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的一實施例，包括:具有接觸孔2的金屬層3，連接在兩金屬層
3之間的金屬熔絲1，其中，所述金屬熔絲I具有一個蛇形折角4，蛇形折角4的角度A等于90度。
[0018]以上通過【具體實施方式】和實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)，包括:具有接觸孔的金屬層，連接在兩金屬層之間的金屬熔絲，其特征是:所述金屬熔絲具有至少一個蛇形折角。
2.如權(quán)利要求1所述的電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)，其特征是:所述蛇形折角小于等于90度。
【文檔編號】H01L23/525GK103633064SQ201210289607
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月15日
【發(fā)明者】仲志華, 祝奕琳 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司