專利名稱：具有設(shè)置成增強(qiáng)電流積聚的窄寬度區(qū)域的電編程熔絲結(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線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?，F(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)明一方面包括用于集成電路的電編程熔絲。熔絲具有通過長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部。第一端部的最大寬度大于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，并且熔絲具有窄寬度區(qū)域，在其處第一端部和長(zhǎng)熔絲元件連接。窄寬度區(qū)域至少部分延伸進(jìn)第一端部并包括第一端部的部分，窄寬度區(qū)域中第一端部的寬度小于第一端部的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚。
另一方面，本發(fā)明提供一種用于集成電路的電編程熔絲，其具有通過長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部。在該實(shí)施例中，長(zhǎng)熔絲元件具有最大寬度，并且具有限制寬度區(qū)域，在其處長(zhǎng)熔絲元件寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚，并且限制寬度區(qū)域的長(zhǎng)度小于長(zhǎng)熔絲元件的總長(zhǎng)度。
另一方面，本發(fā)明提供一種制造用于集成電路的電編程熔絲的方法。該方法包括在支撐結(jié)構(gòu)上形成熔絲，該熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部；其中第一端部的最大寬度大于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，并且熔絲具有窄寬度區(qū)域，在其處第一端部和長(zhǎng)熔絲元件連接，窄寬度區(qū)域至少部分延伸進(jìn)第一端部并包括第一端部的部分，其中窄寬度區(qū)域中第一端部的寬度小于第一端部的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚。
另一方面，提供一種制造用于集成電路的電編程熔絲的方法。該方法包括在支撐結(jié)構(gòu)上形成熔絲，該熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部；其中長(zhǎng)熔絲元件具有最大寬度并且包括限制寬度區(qū)域，其中限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚，并且限制寬度區(qū)域長(zhǎng)度小于長(zhǎng)熔絲元件的總長(zhǎng)度。
此外，通過本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)其余的特征和優(yōu)點(diǎn)。在這里詳細(xì)示出了本發(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)明發(fā)明的一部分。
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)通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述而清楚，其中圖1是平面的“狗骨”形狀電編程熔絲的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖2是圖1熔絲實(shí)施例斷路后的俯視圖，并且示出從第一端部的導(dǎo)體電遷移；圖3是圖1熔絲實(shí)施例斷路后的另一俯視圖，并示出由于導(dǎo)體從第一端部進(jìn)入熔絲元件并到達(dá)第二端部的電遷移而導(dǎo)致的斷路熔絲的“愈合”；圖4是根據(jù)本發(fā)明一方面在熔絲制造方法中使用的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的俯視圖設(shè)計(jì)；圖4A是根據(jù)本發(fā)明一方面通過硅化圖4的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)形成的最終熔絲的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一方面的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的另一個(gè)俯視圖設(shè)計(jì)，并且示出了在熔絲制造方法中使用的硅化物掩蓋掩膜；圖5A是根據(jù)本發(fā)明一方面通過硅化圖5的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)形成的最終熔絲一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明一方面的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的另一個(gè)俯視圖設(shè)計(jì)，并且示出了在熔絲制造方法中使用的掩蓋掩膜，其限定暴露的、寬度減小的多晶硅的多個(gè)區(qū)域；圖6A是根據(jù)本發(fā)明一方面通過硅化圖6的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)形成的最終熔絲的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一方面在熔絲制造方法中使用的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)和掩蓋掩膜的另一個(gè)俯視圖設(shè)計(jì)；圖7A是根據(jù)本發(fā)明一方面通過硅化圖7的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)形成的最終熔絲的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一方面在熔絲制造方法中使用的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)和掩蓋掩膜的另一個(gè)俯視圖設(shè)計(jì)，掩蓋掩膜限定暴露的、寬度減小的多晶硅的多個(gè)區(qū)域；以及圖8A是根據(jù)本發(fā)明一方面通過硅化圖8的暴露的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)形成的最終熔絲的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。
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。常常遇到由于閾值電壓(Vt)變化造成的激勵(lì)晶體管的電特性的大變化。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。該編程的電阻對(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。簡(jiǎn)單地說，由電子子通量的正向擴(kuò)散造成的EM效應(yīng)引起空穴累積，形成金屬中的孔隙。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)部形成孔隙?？紫渡L(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孔隙。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。
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(具有對(duì)其的電接觸112)和大陽極片120(具有對(duì)其的電接觸122)，在兩個(gè)片之間設(shè)置小截面互連130。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。
圖2示出了某些在具有斷路熔絲100的陰極片區(qū)域110中不希望出現(xiàn)的電遷移效應(yīng)。因?yàn)殛帢O片在片與熔絲元件的交叉點(diǎn)處易于發(fā)熱，所以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電材料在區(qū)域200中熔絲元件斷路期間發(fā)生從陰極片110的區(qū)域210到陽極片120的電遷移。區(qū)域210是不希望發(fā)生電遷移的區(qū)域，而區(qū)域200是希望發(fā)生電遷移的區(qū)域。這些區(qū)域發(fā)生是因?yàn)椋捎谌劢z編程期間的通量發(fā)散或電流積聚，陰極和熔絲元件都發(fā)熱。盡管該e-熔絲設(shè)計(jì)提供充分的編程(即當(dāng)進(jìn)行編程時(shí)，熔絲元件中的金屬頂層的電遷移基本上是充分的)，但是部分由于不希望的陰極電遷移中的能耗，對(duì)e-熔絲編程需要的能量很大。該效應(yīng)限制了將e-熔絲減小至較低編程能量。也就是說，盡管電遷移熔絲元件所需要的能量隨著光刻尺寸降低，但是在陰極區(qū)域消耗的能量保持相對(duì)恒定。這樣，無法實(shí)現(xiàn)電子熔絲的能量減小。觀測(cè)熔絲下面的相對(duì)區(qū)域，陰極區(qū)域中消耗的能量大約是使熔絲元件斷路所需要能量的2-3倍。
圖3示出了陰極區(qū)域電遷移隨著熔絲斷路發(fā)生的另一個(gè)不希望結(jié)果。在該圖中，陰極金屬在整個(gè)熔絲元件中再沉積300，造成熔絲元件中的破壞和再生長(zhǎng)(例如，硅化物)。所得的經(jīng)過熔絲元件的橋?qū)е耬-熔絲編程故障，即e-熔絲編程電阻沒有如所預(yù)期的那樣隨著斷開熔絲而增加。這通過陰極片電遷移施加了大控制和變化的結(jié)果。
作為一個(gè)具體實(shí)例，這里所描述的e-熔絲由沉積在多晶硅支撐結(jié)構(gòu)上的硅化物制造。由于直接力或者風(fēng)力，硅化物會(huì)發(fā)生從陰極片到陽極片的電遷移。外部場(chǎng)對(duì)遷移離子的電荷的直接作用是直接力，而考慮的金屬原子造成導(dǎo)體電子的散射是風(fēng)力。術(shù)語“電子風(fēng)力”指這兩種電力的凈效應(yīng)。陰極片和熔絲元件之間的局部電流密度增加稱作“電流積聚”。因?yàn)榻苟訜崤c電流密度平方成正比，電流積聚效應(yīng)造成硅化物遷移附近局部溫度升高，這又進(jìn)一步加速遷移，同時(shí)造成(例如)如圖2所示的不希望的電遷移。該過程持續(xù)進(jìn)行直到空隙足夠大以至于破壞熔絲元件，或者可選地從熔絲元件區(qū)域中的多晶硅完全遷移硅化物。注意底層多晶硅支撐結(jié)構(gòu)在熔絲元件的焦耳加熱溫度即1800℃-2200℃下保持為良好的導(dǎo)體。
在這樣的溫度下，可能發(fā)生愈合效應(yīng)。通常，這些效應(yīng)指在電遷移期間或之后由在與電子風(fēng)力方向相反上的原子流即回流所造成的效應(yīng)。電子熔絲此效應(yīng)造成圖3所示的“愈合”，在那里發(fā)生陰極片電遷移。已知，一旦質(zhì)量重新分布(即上導(dǎo)體層例如硅化物)開始形成就發(fā)生質(zhì)量回流。希望的是，在電遷移期間降低故障率，并在去除電流之后部分地恢復(fù)損壞。造成該質(zhì)量回流的原因在于電遷移損壞造成的不均勻性，例如溫度和/或濃度梯度。這里所揭示結(jié)構(gòu)和方法的一個(gè)目標(biāo)在于減小該愈合效應(yīng)。
一般而言，這里所提供的是電編程熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法，其通過改變?cè)陉帢O本身內(nèi)的通量發(fā)散來盡量減小陰極/熔絲元件連接處的陰極內(nèi)的焦耳加熱。在一個(gè)實(shí)施例中，通過下面方法來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即改變過渡點(diǎn)的金屬體積和/或中斷陰極片內(nèi)的實(shí)際電流，因此施加了陰極內(nèi)的非均勻熱梯度，從而減慢了陰極金屬的電遷移。這里所描述的改進(jìn)電編程熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法有利地與標(biāo)準(zhǔn)加工良好結(jié)合，并可隨著技術(shù)水平變化，其較緊湊，并提供其中絕對(duì)編程功率與所供應(yīng)現(xiàn)存集成電路相適應(yīng)的自由度。
在各種實(shí)施例中，下面提供的電編程熔絲結(jié)構(gòu)具有第一端部、第二端部和熔絲元件，熔絲元件互連第一端部和第二端部。第一端部的最大寬度大于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，并且熔絲在第一端部和長(zhǎng)熔絲元件連接處具有特別構(gòu)造的、窄寬度區(qū)域。該窄寬度區(qū)域至少部分延伸進(jìn)第一端部并包括第一端部的部分。窄寬度區(qū)域中的第一端部的寬度小于第一端部的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚。作為一個(gè)具體實(shí)例，第一端部是陰極片，而第二端部是陽極片，并且熔絲的俯視圖總體為狗骨形狀，其中第一端部、第二端部和熔絲元件共面并具有共同厚度(例如硅化物)。
在另一個(gè)可選結(jié)構(gòu)中，這里提供的電編程熔絲具有第一端部、第二端部和熔絲元件，熔絲元件互連第一端部和第二端部。長(zhǎng)熔絲元件具有最大寬度并包括限制寬度區(qū)域，其中限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚，并且限制寬度區(qū)域的長(zhǎng)度小于長(zhǎng)熔絲元件的總長(zhǎng)度。
還提供了各種制造電編程熔絲結(jié)構(gòu)的方法。在所示實(shí)施例中，假定存在支撐結(jié)構(gòu)，其具有限定熔絲的上覆金屬。作為一個(gè)實(shí)例，支撐結(jié)構(gòu)是底層多晶硅支撐結(jié)構(gòu)，并且導(dǎo)體是在多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的暴露區(qū)域中形成的硅化物。可采用多晶硅的選定構(gòu)造或者一個(gè)或更多掩蓋掩膜來限定這里所描述的窄的限制寬度的區(qū)域。短語“窄寬度區(qū)域”指在第一端部和熔絲元件之間的連接處熔絲的減小的寬度區(qū)域。一個(gè)實(shí)施例中，窄寬度區(qū)域包括第一端部的部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，窄寬度區(qū)域包括第一端部和熔絲元件的部分。術(shù)語“限制寬度區(qū)域”指熔絲元件的區(qū)域，該區(qū)域相比于熔絲元件的最大寬度具有減小的寬度，從而增強(qiáng)熔絲元件本身內(nèi)部的電流積聚。一個(gè)實(shí)施例中，將限制寬度區(qū)域設(shè)置在熔絲元件中，該熔絲元件在限制寬度區(qū)域外具有恒定寬度。該恒定寬度在這里是指長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度。
圖4和4A示出根據(jù)本發(fā)明一方面制造熔絲結(jié)構(gòu)的第一方法。
圖4示出了階梯式多晶硅支撐結(jié)構(gòu)400的設(shè)計(jì)，其中例如在支撐襯底(未示出)上限定多個(gè)多晶硅矩形401-406。區(qū)域401和404-406是用于將形成的第一端部的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)，區(qū)域402是用于將形成的第二端部的多晶硅支撐結(jié)構(gòu)，而區(qū)域403是其上將形成熔絲元件的長(zhǎng)多晶硅支撐結(jié)構(gòu)。利用標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)容易形成這些矩形結(jié)構(gòu)。
圖4A示出了通過硅化圖4的暴露多晶硅設(shè)計(jì)所形成的最終印刷熔絲的一個(gè)實(shí)施例。如所熟知，可通過沉積鎳、鈷、鎢、鈦、鉭、或其它能夠與硅反應(yīng)形成低電阻率、熱穩(wěn)定的硅化物的金屬來實(shí)現(xiàn)多晶硅的硅化。退火中間結(jié)構(gòu)使金屬與硅反應(yīng)從而形成硅化物。如圖所示，熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件430互連的第一端部410和第二端部420。長(zhǎng)熔絲元件430具有等于其最大寬度W3的恒定寬度。在第一端部410和熔絲元件430的連接處限定包括漸變形區(qū)域的窄寬度區(qū)域440。在該實(shí)施例中，窄寬度區(qū)域440從熔絲元件的小于最大寬度W1的第一寬度W2漸變到第二寬度W3。根據(jù)這里的說明并且僅僅通過示例，設(shè)定窄寬度區(qū)域440包括第一端部410的部分。所述漸變是為了增強(qiáng)熔絲區(qū)域中的電遷移，該區(qū)域即與第一端部410主體相隔更遠(yuǎn)的熔絲元件。這抑制了來自第一端部的電遷移。盡管窄寬度區(qū)域440在這里描述為包括第一端部的部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，其特征可選擇地為在熔絲元件和第一端部之間的連接處包括熔絲元件的擴(kuò)大的端部。附加的權(quán)利要求將包括任一特征。
有利地是，圖4A的熔絲通過改變第一端部本身內(nèi)部的通量發(fā)散在第一端部和熔絲元件之間的連接處導(dǎo)致減小的加熱。這通過改變?cè)诘谝欢瞬亢腿劢z元件之間的連接點(diǎn)的金屬(例如硅化物)體積來實(shí)現(xiàn)。結(jié)果產(chǎn)生第一端部中的非均勻熱梯度，其在施加第一和第二端部之間的電流時(shí)減慢了金屬?gòu)牡谝欢瞬康碾娺w移。
圖5和5A示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的可選熔絲制造方法和熔絲結(jié)構(gòu)。
在圖5的多晶硅支撐設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)包括矩形區(qū)域501(其被調(diào)節(jié)尺寸并構(gòu)造為位于熔絲的第一端部下面)、區(qū)域502(其被調(diào)節(jié)尺寸并構(gòu)造為位于熔絲的第二端部下面)、以及長(zhǎng)的第三區(qū)域503(其被調(diào)節(jié)尺寸并構(gòu)造為位于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)熔絲元件下面)。該方法中在多晶硅區(qū)域501和503部分的連接處采用掩蓋掩膜504，以限定掩蓋掩膜504之間的暴露多晶硅507的窄區(qū)域。盡管示出了限定其寬度小于區(qū)域503寬度的暴露多晶硅區(qū)域，但應(yīng)當(dāng)理解，可以可選地將掩蓋掩膜504間隔得比多晶硅區(qū)域503寬度更寬，在這種情形中，掩蓋掩膜將只掩蓋位于所要形成第一端部下面的多晶硅區(qū)域501的部分。通過具體示例，多晶硅區(qū)域507的寬度可以小于或等于所要形成的長(zhǎng)熔絲元件最大寬度W3的兩倍(參見圖5A)。在該制造方法中，假定底層支撐結(jié)構(gòu)503具有和在其上形成的硅化熔絲元件530相同的寬度。
圖5A示出了形成的熔絲500的一個(gè)實(shí)施例，其中通過熔絲元件530互連第一端部510和第二端部520。示出將窄寬度區(qū)域540設(shè)置在第一端部510和熔絲元件530的連接處。通過硅化圖5的暴露多晶硅設(shè)計(jì)形成該熔絲結(jié)構(gòu)。在金屬沉積期間，掩蓋掩膜504掩蓋底層多晶硅結(jié)構(gòu)514的部分，產(chǎn)生圖5A中所示包括第一端部510的部分和熔絲元件530的部分的窄寬度區(qū)域。該實(shí)例中窄寬度區(qū)域540的寬度W4小于熔絲元件530的寬度W3，熔絲元件530的寬度W3又小于第一端部510的最大寬度W1。
圖6和6A示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的另一種制造方法和熔絲結(jié)構(gòu)。
在圖6中，提供多晶硅支撐結(jié)構(gòu)和掩蓋掩膜的另一個(gè)俯視圖設(shè)計(jì)。在該實(shí)施例中，多晶硅支撐結(jié)構(gòu)包括區(qū)域601(其被調(diào)節(jié)尺寸并構(gòu)造為位于第一端部的下面)、區(qū)域602(其被調(diào)節(jié)尺寸并構(gòu)造為位于第二端部的下面)、以及區(qū)域603(其被調(diào)節(jié)尺寸并構(gòu)造為位于熔絲元件的下面)。同樣將掩蓋掩膜604設(shè)置在區(qū)域601和區(qū)域603相對(duì)的位置，使得多晶硅窄部分607暴露。在該實(shí)施例中，窄部分607包括底層支撐結(jié)構(gòu)601的部分和底層支撐結(jié)構(gòu)603的部分，限定與如上結(jié)合圖5所描述的結(jié)構(gòu)相似的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。然而，作為進(jìn)一步的改變，提供附加掩蓋掩膜605，其覆蓋在第一底層支撐結(jié)構(gòu)601和第二底層支撐結(jié)構(gòu)602中間的區(qū)域中的底層支撐結(jié)構(gòu)603的部分。掩蓋掩膜605覆蓋多晶硅支撐結(jié)構(gòu)603的部分以限定暴露多晶硅的寬度減小的區(qū)域608。
圖6A示出了通過硅化圖6的暴露多晶硅設(shè)計(jì)獲得最終的熔絲結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，該結(jié)構(gòu)包括通過長(zhǎng)熔絲元件630互連的第一端部610和第二端部620。在第一端部610和熔絲元件630之間的連接處限定窄寬度區(qū)域640。窄寬度區(qū)域的寬度W4小于熔絲元件的最大熔絲寬度W3。如圖所示，長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度W3小于第一端部610的最大寬度W1。在結(jié)構(gòu)之間的連接處的第一端部610和熔絲元件630中多晶硅區(qū)域614保持未被硅化。同樣，和圖5和5A的實(shí)施例一樣，可以選擇窄區(qū)域640的寬度W4等于熔絲元件的最大寬度W3，或者甚至稍微大于寬度W3，但小于第一端部610的最大寬度W1。
熔絲元件630中還可限定限制寬度區(qū)域650，其通過將掩蓋掩膜605設(shè)置為覆蓋底層多晶硅支撐結(jié)構(gòu)603的部分(圖6)而產(chǎn)生。在硅化以后，底層多晶硅支撐結(jié)構(gòu)615的被掩蓋部分保持未被硅化，而只將金屬沉積在限制寬度區(qū)域650中，產(chǎn)生在第一和第二端部中間的限制寬度區(qū)域中具有窄寬度W6的熔絲元件。該限制寬度區(qū)域還限制和控制熔絲元件中硅化物的電遷移。窄寬度區(qū)域640和限制寬度區(qū)域650造成在熔絲中形成分離的設(shè)計(jì)通量發(fā)散路徑，區(qū)域640抑制金屬?gòu)牡谝欢瞬恐黧w的電遷移，并且區(qū)域650有助于在第一和第二端部中間的熔絲元件中發(fā)生電遷移。
圖7和7A示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的用于控制從第一端部的電遷移的另一種制造方法和結(jié)構(gòu)。
圖7示出了多晶硅支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中使用多個(gè)矩形區(qū)域來限定第一底層支撐結(jié)構(gòu)701、第二底層支撐結(jié)構(gòu)702和第三底層支撐結(jié)構(gòu)703，其上依次形成第一端部、第二端部和熔絲元件(例如通過硅化如上所述的暴露多晶硅)。與圖4所示的支撐結(jié)構(gòu)401類似，第一支撐結(jié)構(gòu)701被構(gòu)造為階梯形。然而，在該實(shí)施例中，沿著結(jié)構(gòu)側(cè)面采用掩蓋掩膜704和705以阻止那些區(qū)域中隨后形成硅化物。
圖7A中示出了形成的熔絲，其中第一端部710具有包括寬度減小的第一區(qū)域740和寬度減小的第二區(qū)域750的窄寬度區(qū)域。將窄寬度區(qū)域740、750設(shè)置在與熔絲元件730(其連接第一端部710和第二端部720)的連接處。如圖所示，第一區(qū)域740包括第一漸變形區(qū)域，其中第一端部的寬度從寬度W5漸變到寬度W3，而寬度W3(該實(shí)施例中)是熔絲元件730的恒定寬度。第二區(qū)域750也從較寬區(qū)域?qū)挾萕2漸變到較窄寬度W4。在該實(shí)施例中，由于存在掩蓋掩膜704和705，多晶硅區(qū)域714保持未被硅化。圖7和7A的構(gòu)造是一種可能的制造實(shí)施例和最終熔絲結(jié)構(gòu)，其中在熔絲元件中而不是第一端部中提供增強(qiáng)的電遷移。而且，通過提供其中有較少電流的較“冷”多晶硅區(qū)域714來減少?gòu)牡谝欢瞬窟M(jìn)入熔絲元件的遷移。
圖8和8A示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的用于控制從熔絲第一端部的電遷移的另一種制造方法和結(jié)構(gòu)。
圖8示出了與如上結(jié)合圖7所描述的結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)，但在熔絲元件中增加了限制寬度區(qū)域。如圖所示，底層多晶硅支撐結(jié)構(gòu)包括第一支撐結(jié)構(gòu)801(在第一端部下面)、第二支撐結(jié)構(gòu)802(在第二端部下面)和第三支撐結(jié)構(gòu)803(在熔絲元件下面)。同樣沿著第一端部底層支撐結(jié)構(gòu)801側(cè)面設(shè)計(jì)掩蓋掩膜804和805。此外，將掩蓋掩膜806設(shè)置為在支撐結(jié)構(gòu)801和802中間的位置覆蓋支撐結(jié)構(gòu)803的部分的寬度。
圖8A中示出形成的熔絲結(jié)構(gòu)，其中通過熔絲元件830互連第一端部810和第二端部820。第一端部810同樣包括寬度減小的第一區(qū)域840和寬度減小的第二區(qū)域850，兩者都示出具有漸變形構(gòu)造。第一區(qū)域840從第一寬度W5漸變到第二寬度W3，在該實(shí)施例中第二寬度W3是熔絲元件830的寬度。第二區(qū)域850從第一寬度W2漸變到第二寬度W4。在該實(shí)施例中，鄰近第一端部810和熔絲元件830之間的連接處的多晶硅區(qū)域814同樣保持未被硅化，并且在編程熔絲期間是熔絲結(jié)構(gòu)的較“冷”區(qū)域。
在熔絲元件中的限制寬度區(qū)域860的寬度W6小于長(zhǎng)熔絲元件830的最大寬度W3，而支撐結(jié)構(gòu)803的底層多晶硅815保持未被硅化。如上所述，區(qū)域840、850和860有助于控制電遷移效應(yīng)并因此有助于對(duì)熔絲元件編程。
盡管這里詳細(xì)圖示和示出了優(yōu)選的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，在不偏離本發(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)利要求書所限定的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于集成電路的電編程熔絲，所述熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部；以及其中所述第一端部的最大寬度大于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，并且其中所述熔絲包括窄寬度區(qū)域，在所述窄寬度區(qū)域處所述第一端部與所述長(zhǎng)熔絲元件連接，所述窄寬度區(qū)域至少部分地延伸進(jìn)所述第一端部并包括第一端部的部分，并且其中所述窄寬度區(qū)域中的第一端部的寬度小于第一端部的最大寬度，從而增強(qiáng)那里的電流積聚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述窄寬度區(qū)域的寬度是變化的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的熔絲，其中所述窄寬度區(qū)域包括漸變的寬度區(qū)域，其中所述第一端部的寬度從小于或等于第一端部的最大寬度的第一寬度漸變到基本等于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度的第二寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的熔絲，其中所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度或者是等于其最大寬度的恒定寬度、或者包含限制寬度區(qū)域，在所述限制寬度區(qū)域中的所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述窄寬度區(qū)域中的第一端部的寬度小于或等于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度的兩倍，并且其中所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度或者是等于其最大寬度的恒定寬度、或者具有限制寬度區(qū)域，在所述限制寬度區(qū)域中所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述至少部分地延伸進(jìn)所述第一端部的窄寬度區(qū)域的寬度小于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，并且其中所述窄寬度區(qū)域還部分延伸進(jìn)所述長(zhǎng)熔絲元件并包括長(zhǎng)熔絲元件的部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的熔絲，其中所述長(zhǎng)熔絲元件還包括限制寬度區(qū)域，在所述限制寬度區(qū)域中所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，所述限制寬度區(qū)域與所述窄寬度區(qū)域隔開，并且被設(shè)置在所述第一端部和第二端部中間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述窄寬度區(qū)域被構(gòu)造成，當(dāng)建立從所述第一端部經(jīng)過所述長(zhǎng)熔絲元件到達(dá)所述第二端部的電流時(shí)，在所述第一端部中限定調(diào)整的通量發(fā)散。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第一端部、第二端部和長(zhǎng)熔絲元件包括設(shè)置在多晶硅支撐結(jié)構(gòu)上的硅化物，所述硅化物具有與所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的平面構(gòu)造不同的平面構(gòu)造，并且其中所述窄寬度區(qū)域被構(gòu)造成，當(dāng)建立從所述第一端部經(jīng)過所述長(zhǎng)熔絲元件到達(dá)所述第二端部的電流時(shí)，在所述第一端部硅化物中限定調(diào)整的通量發(fā)散。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述長(zhǎng)熔絲元件還包括與所述窄寬度區(qū)域隔開的限制寬度區(qū)域，所述限制寬度區(qū)域被設(shè)置在所述第一端部和第二端部中間，所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，以及其中所述窄寬度區(qū)域和限制寬度區(qū)域的每一個(gè)被構(gòu)造成當(dāng)建立通過所述熔絲的電流時(shí)增強(qiáng)電遷移，從而有助于斷路所述長(zhǎng)熔絲元件中的熔絲。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第一端部、第二端部和長(zhǎng)熔絲元件包括設(shè)置在多晶硅支撐結(jié)構(gòu)上的硅化物，所述硅化物具有與多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的平面構(gòu)造不同的平面構(gòu)造，并且其中所述長(zhǎng)熔絲元件還包括與所述窄寬度區(qū)域隔開的限制寬度區(qū)域，所述限制寬度區(qū)域被設(shè)置在所述第一端部和第二端部中間，所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，并且其中所述窄寬度區(qū)域和限制寬度區(qū)域的每一個(gè)都在建立通過所述熔絲的電流時(shí)增強(qiáng)硅化物中的電遷移，從而有助于斷路所述熔絲。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中在所述第一端部和長(zhǎng)熔絲元件的連接處的所述窄寬度區(qū)域包括兩個(gè)寬度減小的區(qū)域，其串聯(lián)耦合并延伸進(jìn)所述第一端部且包括第一端部的部分，其中所述兩個(gè)寬度減小的區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域是漸變的寬度區(qū)域，其中所述第一端部的寬度從小于或等于第一端部最大寬度的第一寬度漸變到小于所述第一寬度的第二寬度。
13.一種用于集成電路的電編程熔絲，所述熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部；以及其中所述長(zhǎng)熔絲元件具有最大寬度并包括限制寬度區(qū)域，其中所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，以增強(qiáng)那里的電流積聚，并且所述限制寬度區(qū)域的長(zhǎng)度小于所述長(zhǎng)熔絲元件的總長(zhǎng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的熔絲，其中所述第一端部、第二端部和長(zhǎng)熔絲元件包括設(shè)置在多晶硅支撐結(jié)構(gòu)上的硅化物，所述硅化物具有與所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的平面構(gòu)造不同的平面構(gòu)造，以及其中所述限制寬度區(qū)域在建立經(jīng)過所述第一端部和第二端部之間的長(zhǎng)熔絲元件的電流時(shí)在所述硅化物中形成調(diào)整的通量發(fā)散。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的熔絲，其中所述限制寬度區(qū)域被設(shè)置在所述第一端部和第二端部中間，以及其中所述限制寬度區(qū)域被構(gòu)造成，在建立經(jīng)過所述第一端部和第二端部之間的長(zhǎng)熔絲元件的電流時(shí)，增強(qiáng)所述長(zhǎng)熔絲元件中的電遷移。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的熔絲，其中所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度包括用于制造熔絲的給定技術(shù)水平的最小線寬，以及其中所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于所述給定技術(shù)水平的最小線寬。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的熔絲，其中所述熔絲的俯視圖具有狗骨形狀，所述第一端部、第二端部和熔絲元件共面并包括具有共同厚度的硅化物。
18.一種制造用于集成電路的電編程熔絲的方法，該方法包括在支撐結(jié)構(gòu)上形成熔絲，所述熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部；以及其中所述第一端部的最大寬度大于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，以及其中所述熔絲包括窄寬度區(qū)域，在所述窄寬度區(qū)域處所述第一端部和長(zhǎng)熔絲元件連接，所述窄寬度區(qū)域至少部分延伸進(jìn)所述第一端部并包括第一端部的部分，以及其中所述窄區(qū)域中的第一端部的寬度小于第一端部的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述方法還包括提供多晶硅支撐結(jié)構(gòu)，以及其中形成所述熔絲還包括，在所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的部分上提供掩蓋掩膜，并硅化所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的暴露多晶硅，以限定硅化物熔絲使其在所述第一端部和長(zhǎng)熔絲元件的連接處具有窄寬度區(qū)域，從而構(gòu)圖具有與所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的平面構(gòu)造不同的平面構(gòu)造的硅化物熔絲。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中形成所述熔絲還包括，形成具有窄寬度區(qū)域的熔絲，所述窄寬度區(qū)域包括漸變的寬度區(qū)域，其中所述窄寬度區(qū)域中的第一端部的寬度從小于或等于第一端部最大寬度的第一寬度漸變到基本上等于所述長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度的第二寬度，以及其中所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度或者是等于其最大寬度的恒定寬度，或者包括限制寬度區(qū)域，在所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中形成所述熔絲還包括，形成具有窄寬度區(qū)域的熔絲，所述窄寬度區(qū)域的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度，以及其中在所述第一端部和長(zhǎng)熔絲元件的連接處的窄寬度區(qū)域還部分延伸進(jìn)所述長(zhǎng)熔絲元件并包括長(zhǎng)熔絲元件的部分，以及其中在所述窄寬度區(qū)域之外的長(zhǎng)熔絲元件的寬度或者是等于其最大寬度的恒定寬度，或者還包括限制寬度區(qū)域，在所述限制寬度區(qū)域中的所述長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中形成所述熔絲還包括，在所述第一端部和長(zhǎng)熔絲元件的連接處形成具有窄寬度區(qū)域的熔絲，所述窄寬度區(qū)域包括兩個(gè)寬度減小的區(qū)域，其串聯(lián)耦合并延伸進(jìn)所述第一端部且包括第一端部的部分，其中所述兩個(gè)寬度減小區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域是漸變的寬度區(qū)域，其中所述第一端部的寬度從小于或等于第一端部最大寬度的第一寬度漸變到小于第一寬度的第二寬度，以及其中所述長(zhǎng)熔絲元件寬度或者是等于其最大寬度的恒定寬度，或者包括限制寬度區(qū)域，在所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度。
23.一種制造用于集成電路的電編程熔絲的方法，該方法包括在支撐結(jié)構(gòu)上形成熔絲，所述熔絲包括由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部；以及其中所述長(zhǎng)熔絲元件具有最大寬度并包括限制寬度區(qū)域，其中所述限制寬度區(qū)域中的長(zhǎng)熔絲元件的寬度小于長(zhǎng)熔絲元件的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚，以及所述限制寬度區(qū)域的長(zhǎng)度小于長(zhǎng)熔絲元件的總長(zhǎng)度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中形成所述熔絲還包括，在第一端部和第二端部中間的長(zhǎng)熔絲元件中形成所述限制寬度區(qū)域，以及其中將所述限制寬度區(qū)域構(gòu)造成，在建立經(jīng)過所述第一端部和第二端部之間的長(zhǎng)熔絲元件的電流時(shí)，增強(qiáng)所述長(zhǎng)熔絲元件中的電遷移。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中該方法還包括，提供多晶硅支撐結(jié)構(gòu)，并且其中形成所述熔絲還包括，在所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的部分上提供掩蓋掩膜，并硅化所述多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的暴露多晶硅，以限定硅化物熔絲使其在長(zhǎng)熔絲元件中具有限制寬度區(qū)域，從而構(gòu)圖具有與底層多晶硅支撐結(jié)構(gòu)的平面構(gòu)造不同的平面構(gòu)造的硅化物熔絲，以及其中所述第一端部、長(zhǎng)熔絲元件和第二端部共面并具有共同厚度。
全文摘要
提供了一種電編程熔絲結(jié)構(gòu)及其制造方法，其中熔絲具有由長(zhǎng)熔絲元件互連的第一端部和第二端部。第一端部的最大寬度大于熔絲元件的最大寬度，并且熔絲具有窄寬度區(qū)域，在其處第一端部和熔絲元件連接。窄寬度區(qū)域至少部分延伸進(jìn)所述第一端部并包括第一端部的部分。窄區(qū)域中第一端部的寬度小于第一端部的最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚。在另一方案中，熔絲元件包括限制寬度區(qū)域，其中熔絲元件寬度小于其最大寬度以增強(qiáng)那里的電流積聚，并且限制寬度區(qū)域的長(zhǎng)度小于熔絲元件的總長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101034697SQ20071008600
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, R·A·小布思, J·A·曼德爾曼 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司