專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，更具體地，涉及一種包括電熔絲的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，已知一種技術(shù)，其中熔絲被安裝到半導(dǎo)體裝置上，例如，由此切斷電熔絲來調(diào)節(jié)半導(dǎo)體裝置中使用的電阻器的值，或者分離缺陷元件并用正常元件代替缺陷元件。作為切斷熔絲的方法，利用通過用激光束照射部分熔絲來切斷熔絲的系統(tǒng)，可以 利用通過施加電流來切斷熔絲的系統(tǒng)。JP 2005-39220A,JP 2005 一 57186A 和 JP 2006-253237A 中的每個公開了一種電熔絲，其中利用通過電遷移使形成熔絲的材料遷移的現(xiàn)象來切斷電熔絲。JP 2005-39220A公開了能夠用較小的電流切斷的熔絲。在JP2005-39220A中，形成熔絲的電導(dǎo)體形成為電導(dǎo)體向后折疊幾次的形狀。此外，JP 2005-57186A描述了一種結(jié)構(gòu)，其中用板覆蓋熔絲熔化部分的上部和下部，并且用通孔插塞覆蓋其側(cè)面部分。JP 2006-253237A描述了一種熔絲元件，包括第一互連，在第一互連上方形成的絕緣膜，在絕緣膜上方形成的第二互連，以及在絕緣膜中形成以便連接第一互連和第二互連的第一通孔。在這種情況下，與第一互連和第二互連的主要部分相比，第一通孔的主要部分由更容易導(dǎo)致電遷移的材料形成。JP 2006 - 253237A還描述了一種結(jié)構(gòu)，其中用于加熱通孔的加熱器布線提供在通孔的周圍。因而，期望在切斷通孔時可以升高通孔周圍的溫度，由此可有效率地切斷通孔。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到如下事實。如JP 2005-39220A、JP2005-57186A和JP2006-253237A所述，在利用通過電遷移使形成熔絲的材料遷移的現(xiàn)象來切斷熔絲的情況下，例如，在切斷熔絲之后在半導(dǎo)體裝置上進(jìn)行熱處理，或者半導(dǎo)體裝置自身暴露于其實際使用中產(chǎn)生的熱中，由此使得材料遷移。因此，可能會在切斷點處發(fā)生再連接。如果發(fā)生了如上所述的再連接，即使在提前切斷要被切斷的電熔絲時，在檢測電熔絲是否被切斷的情況下也不能獲得正確的結(jié)果。很少擔(dān)心會產(chǎn)生如上所述的再連接，并因而認(rèn)為在正常操作期間不會產(chǎn)生問題。然而，例如，在半導(dǎo)體裝置需要非常高度的可靠性或者在極端條件下使用半導(dǎo)體裝置的情況下，需要進(jìn)一步增強(qiáng)切斷的電熔絲保持切斷后狀態(tài)的保持特性。如JP 2007-305693A (參考號74120620，日本專利申請 No. 2008-104277，以及申請日2008年4月14日)所述的，為了解決上面提到的問題，近年來，提出了一種切斷電熔絲的新方法，其稱為裂縫輔助型工藝。在該方法中，例如，控制電熔絲的結(jié)構(gòu)和用于電熔絲的電壓施加方法，由此在切斷電熔絲時，形成電熔絲的一部分電導(dǎo)體被強(qiáng)制流到電熔絲的外部，即，流入在電導(dǎo)體周圍上提供的絕緣膜中。然后，擾亂材料遷移與供應(yīng)之間的平衡，由此在其他部分形成具有較大空隙的切斷點。結(jié)果，可以顯著降低切斷的電熔絲會再連接的擔(dān)心，并因而可以保持切斷后的良好狀態(tài)。然而，在利用上面提到的方法切斷的電熔絲中增加了電導(dǎo)體的流動量，并因此必須控制電導(dǎo)體的流動部和流動電導(dǎo)體的遷移。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體裝置，包括基板； 電熔絲，包括下層互連，形成在基板上；通孔，提供在下層互連上以便連接到下層互連；以及上層互連，提供在通孔上以便連接到通孔，通過形成流出部，電熔絲被切斷，在切斷之后的狀態(tài)中，在形成上層互連的電導(dǎo)體流到上層互連的外部時形成流出部；以及導(dǎo)電吸熱構(gòu)件，至少在與上層互連相同的層中形成，用于吸收在上層互連中產(chǎn)生的熱。注意，根據(jù)本發(fā)明的電熔絲可以根據(jù)下面的過程切斷。將預(yù)定電壓施加到電熔絲的兩端(下層互連側(cè)和上層互連側(cè))，并且使電流流過電熔絲。然后，利用流過形成電熔絲的電導(dǎo)體的電流的自加熱，來使電導(dǎo)體膨脹。電導(dǎo)體與位于其周圍上的絕緣膜相比膨脹更多，結(jié)果在絕緣膜中形成裂縫，并且使電導(dǎo)體流到上層互連的外部，以便填充裂縫。此外，通孔內(nèi)部的電導(dǎo)體向流出部外部遷移，并且因而在通孔部中形成空隙，使通孔斷開。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人的研究，顯示出當(dāng)形成上層互連的電導(dǎo)體達(dá)到非常高的溫度時，在下層互連下方更頻繁的形成流出部。另外，顯示出在上層互連下方形成的流出部可以電連接到下層互連，導(dǎo)致短路。如上所述，在上層互連的附近提供導(dǎo)電吸熱構(gòu)件，由此抑制切斷時在上層互連中產(chǎn)生的過度加熱。因而，可以防止電導(dǎo)體非故意地流出，這還導(dǎo)致防止切斷后在電熔絲中發(fā)生短路。 根據(jù)本發(fā)明，可以良好地保持電熔絲切斷后的狀態(tài)。


從結(jié)合附圖對下面某些優(yōu)選實施例進(jìn)行的描述，將使本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)點和特征變得更明顯，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的、包括電熔絲的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)示例的示意平面圖；圖2是圖I的橫截面圖；圖3是圖I的另一橫截面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的、包括電熔絲的半導(dǎo)體裝置的另一結(jié)構(gòu)示例的示意平面圖；圖5是圖4的橫截面圖；圖6A和6B是圖4的另一橫截面圖和又一橫截面圖；圖7是示出各個層的結(jié)構(gòu)的平面圖8是示出各個層的結(jié)構(gòu)的另一平面圖；圖9是示出各個層的結(jié)構(gòu)的又一平面圖；圖10是示出電熔絲的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖IlA和IlB是用于描述通過裂縫輔助型工藝切斷電熔絲時的操作的橫截面圖；圖12A至12C是用于描述通過裂縫輔助型工藝切斷電熔絲時的操作的其他橫截面圖；圖13A至13C是用于描述通過裂縫輔助型工藝切斷電熔絲時的操作的又一其他橫 截面圖；圖14是示出實驗結(jié)果的曲線圖；圖15是示出實驗結(jié)果的另一曲線圖；以及圖16是示出實驗結(jié)構(gòu)的又一曲線圖。
具體實施例方式在下面的實施例中，相同的組件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且適當(dāng)?shù)厥÷粤怂鼈兊拿枋?。在本實施例中，通過裂縫輔助型工藝切斷電熔絲。用裂縫輔助型工藝切斷電熔絲的過程如下。(I)適當(dāng)?shù)墓β适┘拥诫娙劢z上，并且例如從上層互連注入過量的電子，由此加熱互連和通孔。(2)形成被加熱的互連和通孔的電導(dǎo)體膨脹，并且因而在周圍絕緣膜和阻擋金屬膜中產(chǎn)生裂縫。在這種情況下，裂縫產(chǎn)生在半導(dǎo)體基板的平面內(nèi)方向上具有較大面積的互連(即，具有較大體積的互連)的周圍。(3)電導(dǎo)體流入到絕緣膜和阻擋金屬膜的裂縫中，由此降低形成電熔絲的電導(dǎo)體的密度。(4)相應(yīng)地，位于半導(dǎo)體基板的平面內(nèi)方向上的具有較小面積的通孔部(即，具有較小體積的通孔部)中的電導(dǎo)體在電導(dǎo)體流出的方向上收縮，以便補(bǔ)償減小的密度。因此，在通孔部中產(chǎn)生切斷點，然后電熔絲被切斷。參考圖IlA和11B，描述在利用裂縫輔助型工藝切斷電熔絲的情況下的操作。圖IlA和IlB是示出包括電熔絲1200的半導(dǎo)體裝置1100的結(jié)構(gòu)的橫截面圖。圖IlA和圖IlB分別示出在電熔絲1200被切斷之前的狀態(tài)和在電熔絲1200被切斷之后的狀態(tài)。在這里，示出互連結(jié)構(gòu)為雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的示例。半導(dǎo)體裝置1100包括半導(dǎo)體基板(未示出)以及蝕刻阻止膜1102、層間絕緣膜1104、保護(hù)膜1106、蝕刻阻止膜1108、層間絕緣膜1110、蝕刻阻止膜1112、層間絕緣膜1114、保護(hù)膜1116和蝕刻阻止膜1118，它們按所述的順序形成在半導(dǎo)體基板上。如圖IIA所示，在切斷之前的狀態(tài)中，電熔絲1200包括下層互連1122以及在下層互連1122上形成的通孔1151和上層互連1152。在這里，通孔1151和上層互連1152整體地形成為雙鑲嵌互連1154。下層互連1122形成在蝕刻阻止膜1102、層間絕緣膜1104和保護(hù)膜1106中。通孔1151形成在蝕刻阻止膜1108、層間絕緣膜1110和蝕刻阻止膜1112中。上層互連1152形成在蝕刻阻止膜1112、層間絕緣膜1114和保護(hù)膜1116中。下層互連1122、通孔1151和上層互連1152由諸如包含銅作為主要成分的含銅金屬膜的電導(dǎo)體形成。含銅金屬膜可以包含銀。此外，含銅金屬膜可以具有包含選自由Al、Au、Pt、Cr、Mo、W、Mg、Be、Zn、Pd、Cd、Hg、Si、Zr、Ti 和 Sn 組成的組中的一種或多種不同元素的成分。含銅金屬膜可以由例如電鍍法形成。此外，含銅金屬膜的表面可以提供有例如在其上形成的硅化物膜。此外，在下層互連1122的側(cè)面和底面上提供阻擋金屬膜1120，所述阻擋金屬膜1120被形成為與下層互連1122接觸并且覆蓋下層互連1122。在雙鑲嵌互連1154的側(cè)面和底面上形成阻擋金屬膜1150，所述阻擋金屬膜1150被形成為與雙鑲嵌互連1154接觸并且覆蓋雙鑲嵌互連1154。阻擋金屬膜可以被構(gòu)造為包括難熔金屬。阻擋金屬膜可以由例如Ta、TaN, Ti、TiN, W、WN 等形成。換句話說，在切斷之前的狀態(tài)中，阻擋金屬膜1150提供在下層互連1122和通孔 1151之間，以便使阻擋金屬膜1150與在下層互連1122和通孔1151接觸。層間絕緣膜1104和層間絕緣膜1114可以由諸如SiOC的低介電常數(shù)膜形成。層間絕緣膜1104和層間絕緣膜1114可以由相同材料或不同材料形成。此外，可以由與上面提到的用于層間絕緣膜1104和層間絕緣膜1114的材料相同的材料來形成層間絕緣膜1110。此外，在這種情況下，因為在半導(dǎo)體基板的平面內(nèi)方向上的通孔1151的面積明顯小于互連，所以該結(jié)構(gòu)被制造成使得裂縫很可能選擇性地發(fā)生在一部分互連中。在形成通路孔或互連凹槽時，蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118用作蝕刻阻止膜，并且還用以防止形成下層互連1122和上層互連1152的銅擴(kuò)散。另外，在本實施例中，蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118用作電熔絲1200的被覆膜。蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118可以由比層間絕緣膜1104和層間絕緣膜1114的材料更硬的材料來形成。蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118可以由具有比層間絕緣膜1104和層間絕緣膜1114更高的楊氏模量的材料來形成。蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118可以由例如SiCN、SiN、SiC、SiOF, SiON等來形成。在通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)拋光下層互連1122和上層互連1152中的每個時，保護(hù)膜1106和保護(hù)膜1116具有保護(hù)層間絕緣膜1104和層間絕緣膜1114的功能。保護(hù)膜1106和保護(hù)膜1116可以由例如SiO2膜形成。蝕刻阻止膜1102和蝕刻阻止膜1112可以由例如與蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118的材料相類似的材料形成。此外，蝕刻阻止膜1102和蝕刻阻止膜1112可以由第一絕緣膜和第二絕緣膜形成的層壓膜(未示出)形成。第一絕緣膜由與蝕刻阻止膜1108和蝕刻阻止膜1118的材料相類似的材料形成；以及第二絕緣膜形成在第一絕緣膜上，并且由與保護(hù)膜1106和保護(hù)膜1116的材料相類似的材料形成。注意，具有上述結(jié)構(gòu)的下層互連1122、通孔1151、上層互連1152等，可以以與普通的多層互連結(jié)構(gòu)的步驟相類似的步驟形成。因而，可以在沒有附加的特殊步驟的情況下來形成電熔絲1200。如上所述，例如，可以提供一種結(jié)構(gòu)，其中雙鑲嵌互連1154的周圍覆蓋有諸如阻擋金屬膜1150和蝕刻阻止膜1118的被覆膜，以及在其周圍進(jìn)一步形成由比被覆膜更軟的材料的制成的層間絕緣膜1114。上層互連1152被形成為使得與通孔1151和下層互連1122相比在半導(dǎo)體基板的平面內(nèi)方向上具有更大的面積。接下來，描述用于切斷具有上述結(jié)構(gòu)的電熔絲1200的過程。將預(yù)定電壓施加在上層互連1152和下層互連1122之間，以向電熔絲1200提供適當(dāng)?shù)墓β?，由此形成電熔絲1200的上層互連1152的電導(dǎo)體膨脹。隨著電導(dǎo)體的膨脹，在阻擋金屬膜1150、蝕刻阻止膜1118等中會產(chǎn)生裂縫，并且因而形成上層互連1152的電導(dǎo)體 從裂縫流入到周圍的膜中。具體地，形成上層互連1152的電導(dǎo)體流到互連溝槽的外部。因而，形成如圖IlB所示的流出部1142。此外，電導(dǎo)體在流出部1142的方向上突然遷移，由此在電導(dǎo)體的遷移沒有跟上遷移的電導(dǎo)體的點處，電導(dǎo)體被切斷。在本實施例中，電導(dǎo)體在通孔1151的一部分處被切斷，由此形成空隙部1140。雖然機(jī)理如上所述，但是在距流出部1142—定距離分開的點處形成大的空隙部1140。此外，在本實施例中，阻擋金屬膜1150提供在通孔1151和下層互連1122之間，并且因而阻擋金屬膜1150很可能從下層互連1122上剝離。因此，空隙部1140更可能形成在阻擋金屬膜1150和下層互連1122之間。此外，在切斷之后的狀態(tài)中，形成通孔1151的電導(dǎo)體與阻擋金屬膜1150—起遷移，由此在阻擋金屬膜1150和下層互連1122之間形成空隙部1140。為此，即使在隨后的步驟中執(zhí)行熱處理等時，阻擋金屬膜1150和由含銅金屬膜形成的電導(dǎo)體也可以防止通過再次遷移與下層互連1122再連接。結(jié)果，可以提高半導(dǎo)體裝置1100的耐熱性。通過具有如上所述機(jī)理的裂縫輔助型工藝切斷電熔絲1200，由此空隙部1140必須形成在與流出部1142不同的區(qū)域中。結(jié)果，可以防止電熔絲1200的再連接。如上所述，控制可以被進(jìn)行成使得，例如，通過使上層互連的面積比下層互連的面積大，以便使形成上層互連的電導(dǎo)體流出，而使裂縫更容易產(chǎn)生在上層互連的周圍。然而，難以控制上層互連中的點、方向和關(guān)于要使電導(dǎo)體流出的量的程度。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)廣泛地研究了通過裂縫輔助型工藝切斷具有上述結(jié)構(gòu)的電熔絲時形成電熔絲的電導(dǎo)體流出的機(jī)理。圖12A至12C以及圖13A至13C是示意性示出這種機(jī)理的橫截面圖。這里，除了圖IlA和IlB中示出的結(jié)構(gòu)之外，圖12A至12C和圖13A至13C示出在上層互連1152上形成的層間絕緣膜1119。注意，如圖IlA和IlB中所示的蝕刻阻止膜1118存在于上層互連1152和層間絕緣膜1119之間，但是在這里省略了它們的描述。另外，這里還部分省略了阻擋金屬膜、蝕刻阻止膜和保護(hù)膜的描述。圖12A示出切斷之前的狀態(tài)。當(dāng)在這種狀態(tài)下，將預(yù)定電壓施加在上層互連1152和下層互連1122之間以向電熔絲1200施加適當(dāng)?shù)墓β蕰r，上層互連1152膨脹，由此在上層互連1152的周圍產(chǎn)生裂縫。圖IlA和IlB示出電導(dǎo)體流入到層間絕緣膜1114的示例。然而，如圖12B所示，顯示出電導(dǎo)體更可能流入到在上層互連1152上形成的層間絕緣膜1119中。為此，流出部1142形成在層間絕緣膜1119中。電導(dǎo)體在流出部1142(圖12C)的方向上突然遷移，并且因而電導(dǎo)體在通孔1151部分處被切斷，由此形成了空隙部1140。然而，顯示出在一些情況下，當(dāng)上層互連1152過度加熱并且膨脹時，電導(dǎo)體不僅在上層互連1152上流動，此外還流入到在上層互連1152下方形成的層間絕緣膜1110，以形成第二流出部1144。另外，顯示出在一些情況下，位于通孔1151—側(cè)上的蝕刻阻止膜1108消失(圖13A)。當(dāng)在這種狀態(tài)下施加熱應(yīng)力時，在一些情況下，第二流出部1144擴(kuò)展直到蝕刻阻止膜1108消失的部分，以連接第二流出部分1144與下層互連1122(圖13B和圖13C)。特別地，還顯示出在由諸如SiCN的包含碳和Si的絕緣膜來形成蝕刻阻止膜1108的情況下，蝕刻阻止膜1108可能消失。在發(fā)生這種情況時，在上層互連1152和下層互連1122之間形成新的路徑(見圖13C中的箭頭線)。因此，假設(shè)要被切斷并且具有更高阻抗的電熔絲1200變成連接狀態(tài)，并且因而具有較低的阻抗。結(jié)果，不能準(zhǔn)確地確定電熔絲的切斷狀態(tài)。在研究了關(guān)于此的原因之后，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)形成上層互連1152的電導(dǎo)體在被切斷時達(dá)到非常高的溫度，由此，例如，蝕刻阻止膜1108消失，或通過從上層互連1152流出而不利地產(chǎn)生如上所述的第二流出部1144。此外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)由于在這種狀態(tài)下施加的熱應(yīng)力，在已經(jīng)切斷的電熔絲1200的上層互連1152和下層互連1122之間產(chǎn)生短路。本發(fā)明的發(fā)明人旨在控制導(dǎo)致如上所述短路的上層互連1152的溫度上升，由此實現(xiàn)本發(fā)明。在本實施例中，半導(dǎo)體裝置包括電熔絲，其包括下層互連、在下層互連上提供的使得與下層互連接觸的通孔以及在通孔上提供的使得與通孔接觸的上層互連，如電熔絲1200的情況一樣；以及導(dǎo)電吸熱組件，其形成在至少與上層互連相同的層中并且吸收在上層互連中產(chǎn)生的熱。提供如上所述的導(dǎo)電吸熱組件能夠防止產(chǎn)生如上所述的第二流出部1144，以防止切斷后的電熔絲降低其電阻。在下文中，描述根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置200的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體裝置200包括在諸如硅基板的半導(dǎo)體基板(基板，未示出)上形成的電熔絲100。圖I是示出根據(jù)本實施例的電熔絲100結(jié)構(gòu)的示例的示意平面圖。圖2和圖3是圖I的橫截面圖。圖2是沿著圖I的線A-A'截取的橫截面圖，以及圖3是沿著圖I的線b — b'截取的橫截面圖。電熔絲100包括上層互連110、下層互連120以及用于連接上層互連110和下層互連120的通孔130。在本實施例中，半導(dǎo)體裝置200可以具有與參考圖IIA和IIB所描述的電熔絲1200的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，下層互連120、通孔130以及上層互連110可以具有分別與下層互連1122、通孔1151以及上層互連1152的結(jié)構(gòu)相類似的結(jié)構(gòu)。具體地，下層互連120、通孔130以及上層互連110可以由含銅金屬膜形成。另外，雖然在這里沒有示出，但下層互連120、通孔130和上層互連110的側(cè)面和底面可以提供有與阻擋金屬膜1120和阻擋金屬膜1150相類似的阻擋金屬膜。此外，在本實施例中，控制被進(jìn)行成使得上層互連110膨脹大于下層互連120，以使上層互連Iio中的電導(dǎo)體流出。因此，上層互連110被提供成使得具有比下層互連120更大的體積。例如，在上層互連110和下層互連120中的每個都連接到通孔130并且比其他部分窄的部分中，上層互連110可以設(shè)置得比下層互連120長。注意，上述結(jié)構(gòu)是示例，以及只要上層互連110比下層互連120更可能膨脹，就可以是任何結(jié)構(gòu)。因此，在切斷電熔絲100時，會使得在上層互連110的周圍中容易產(chǎn)生裂縫。注意，上層互連110連接到在與其本身同一層中形成的上層端子111，并且下層互連120連接到在與其本身同一層中形成的下層端子121。上層端子111和下層端子121還可以由分別與上層互連110和下層互連120相同的材料形成。此外，在本實施例中，電熔絲100提供在半導(dǎo)體裝置200中。半導(dǎo)體裝置200具有層間絕緣膜201、蝕刻阻止膜204、層間絕緣膜206、層間絕緣膜208以及層間絕緣膜210按、照所述順序?qū)訅旱慕Y(jié)構(gòu)。在這種情況下，部分省略了保護(hù)膜和蝕刻膜，并且其層壓膜可以與參考圖IlA和IlB描述的層壓膜相同。下層互連120提供在層間絕緣膜202中。通孔130提供在蝕刻阻止膜204和層間絕緣膜206中。上層互連110提供在層間絕緣膜208中。在這種情況下，示出通孔130和上層互連110彼此分開，但可以具有與圖IIA和IIB所示的雙鑲嵌互連1154相類似的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。本實施例與圖IlA和IlB中示出的示例不同之處在于，防護(hù)部150提供在電熔絲100的周圍。在本實施例中，防護(hù)部150用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件。防護(hù)部150包括在與下層互連120相同的層中提供的防護(hù)下層互連154、在與通孔130相同的層中提供的防護(hù)下層通孔153、在與上層互連110相同的層中提供的防護(hù)上層互連152、在防護(hù)上層互連152上側(cè)提供的防護(hù)上層通孔151和在防護(hù)上層通孔151上側(cè)提供的上部板156。在本實施例中，防
護(hù)部150可以形成為浮置狀態(tài)以便彼此不電連接等。注意在本實施例中，在平面圖中線性地提供防護(hù)部150。另外，在本實施例中，防護(hù)部150被提供成與上層互連110基本平行。防護(hù)部150具有包括防護(hù)上層通孔151、防護(hù)上層互連152、防護(hù)下層通孔153以及防護(hù)下層互連154的層壓結(jié)構(gòu)的兩個組合，并且該組合中的每個都布置在電熔絲100的兩側(cè)上。彼此層壓的防護(hù)部150的防護(hù)上層互連152、防護(hù)下層通孔153和防護(hù)下層互連154，穿過其中形成上層互連110的層、其中形成通孔130的層以及其中形成下層互連120的層而連續(xù)形成。此外，在本實施例中，彼此層壓的防護(hù)部150的防護(hù)上層互連152、防護(hù)下層通孔153和防護(hù)下層互連154，在平面圖中以相同的形狀形成。在這里，在其中形成上層互連110的層中，上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離SI可以可優(yōu)選地設(shè)定為等于或小于通孔130的通孔直徑(通孔的直徑)的六倍。在這里，上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離SI可以設(shè)定為在與彼此基本平行提供的上層互連110和防護(hù)上層互連152的延伸方向垂直的方向上的距離。更可優(yōu)選地，在其中形成上層互連110的層中，上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離SI可以設(shè)定為等于或小于通孔130的通孔直徑的四倍。在這里，關(guān)于諸如通孔直徑和上層互連110與防護(hù)上層互連152之間的距離的尺寸，設(shè)計值可以設(shè)定為用于其每個的基準(zhǔn)。通孔直徑根據(jù)要應(yīng)用的一代工藝等變化，并且在本實施例中通孔130的通孔直徑可以設(shè)定為例如約90nm。注意在本實施例中，通孔130的通孔直徑可制成為基本上等于上層互連110的互連寬度。具體地，在本實施例中，上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離SI可以可優(yōu)選設(shè)定為等于或小于上層互連110的寬度的六倍，更可優(yōu)選地為等于或小于上層互連110的寬度的四倍。防護(hù)上層互連152被提供在以上述的距離、更靠近上層互連110的位置。結(jié)果，當(dāng)電熔絲100被切斷時，防護(hù)上層互連152用作熱沉并且吸收上層互連110中產(chǎn)生的熱，以由此防止上層互連110的溫度過度升高。因此，可避免如上所述的第二流出部1144的產(chǎn)生以防止電熔絲在切斷之后具有較低的電阻。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的包括電熔絲100的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的另一示例的平面示意圖。圖5以及圖6A和6B是圖4的橫截面圖。沿著圖4的A-A’線截取的橫截面圖與圖2的橫截面圖相類似。圖5是沿著圖4的B-B’線截取的橫截面圖。圖6A對應(yīng)于沿著圖4的C-C’線截取的橫截面圖，以及圖6B對應(yīng)于沿著圖4的D-D’線截取的橫截面圖。
圖7是示出其中形成上層互連110的層的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖8是示出其中形成通孔130的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖9是示出其中形成下層互連120的層的結(jié)構(gòu)的平面圖。此外，在該示例中，彼此層壓的防護(hù)部150的防護(hù)上層互連152、防護(hù)下層通孔153和防護(hù)下層互連154，在平面圖中以相同的形狀形成。此外，還在該示例中，在上層互連110和通孔130彼此連接的點附近的區(qū)域中，防護(hù)部150被提供成與上層互連110基本平行。還在這種情況下，如圖7所示，上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離可以可優(yōu)選地設(shè)定為相等或小于其中形成上層互連110的層中的通孔130的通孔直徑的六倍。在這里，上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離SI，在上層互連110和通孔130彼此連接的點附近的區(qū)域中，可以設(shè)定為在上層互連110和與上層互連110基本平行提供的防護(hù)上層互連152的延伸方向垂直的方向上的距離。更可優(yōu)選地，在其中形成上層互連110的層中，可以使上層互連110和用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152之間的距離等于或小于通孔130的通孔直徑的四倍。防護(hù)上層互連152提供在以上述距離的、更靠近上層互連110的位置處。結(jié)果，還在電熔絲100被切斷時，防護(hù)上層互連152用作熱沉并且吸收上層互連110中產(chǎn)生的熱，由此防止上層互連110的溫度過度升高。因此，可避免如上所述的第二流出部1144的產(chǎn)生，以防止電熔絲被切斷之后具有較低電阻。注意在本實施例中，防護(hù)部150處于浮置狀態(tài)，由此甚至在使上層互連110接觸防護(hù)部150時也不改變電熔絲100的電阻，其不影響電熔絲100的切斷狀態(tài)的確定。另一方面，當(dāng)在電熔絲100被切斷之后上層互連110和下層互連120中的每個與防護(hù)部150接觸時，上層互連110和下層互連120通過防護(hù)部150彼此電連接。因此，害怕電熔絲100的切斷狀態(tài)被錯誤地確定。在本實施例中，在用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)上層互連152和其中形成上層互連110的層中的上層互連110之間的距離被形成為比用作導(dǎo)電吸熱構(gòu)件的防護(hù)下層互連154和其中形成下層互連120的層中的下層互連120之間的距離窄。如圖7和圖9所示，上層互連110和下層互連120被放置成在除了在平面圖上通過通孔130彼此連接上層互連110和下層互連120的點之外的部分中彼此不重疊。在平面圖中，兩個防護(hù)部150被放置在基本線性形成的電熔絲100的兩側(cè)上，以便使電熔絲100夾在它們之間。在本實施例中，兩個防護(hù)部150不是線性地形成，并且在平面圖中形成上層互連110以便放置在比其他區(qū)域更靠近電熔絲100的位置處的部分中具有彎曲形狀。如圖6A和6B、圖7和圖9所示，上層互連110和防護(hù)上層互連152之間的距離SI比下層互連120和防護(hù)下層互連154之間的距離S2窄。利用如上所述的結(jié)構(gòu)，防護(hù)上層互連152放置在上層互連110的附近并且使其用作上層互連110的熱沉，并且使下層互連120和防護(hù)下層互連154之間的距離大。結(jié)果，甚至在下層互連120中產(chǎn)生裂縫并且形成下層互連120的電導(dǎo)體流出時，也可以防止下層互連120與防護(hù)下層互連154接觸。因此，經(jīng)由防護(hù)部150可以防止在上層互連110和下層互連120之間發(fā)生短路。 接下來，描述根據(jù)本實施例用于切斷電熔絲100的過程。將預(yù)定電壓施加在上層互連110和下層互連120之間以將適當(dāng)?shù)墓β适┘拥诫娙劢z100上。上述的狀態(tài)示出在圖10中。盡管沒有特定的限制，例如，將高壓(Vdd)施加到下層互連120的下層端子121上，以及上層互連110的上層端子111接地，由此將適當(dāng)?shù)墓β适┘拥诫娙劢z100上。結(jié)果，形成電熔絲100的電導(dǎo)體膨脹。隨著電導(dǎo)體的膨脹，在具有大體積的上層互連110的上部中發(fā)生裂縫，并且因而形成上層互連110的電導(dǎo)體從裂縫向上流入到層間絕緣膜210中。因此，在上層互連110的上方形成流出部。此外，電導(dǎo)體在流出部的方向上突然遷移，并且因而在電導(dǎo)體的遷移沒有跟上遷移的電導(dǎo)體的點處電導(dǎo)體被切斷。在本實施 例中，在通孔130的一部分處切斷電導(dǎo)體以形成空隙部。在本實施例中，在上層互連110的附近提供用作熱沉的防護(hù)上層互連152。為此，抑制上層互連110的溫度過度升高，并且因此可以避免在除了向上方向之外的非故意的方向上產(chǎn)生裂縫。結(jié)果，甚至由于在切斷工藝之后的熱應(yīng)力，沒有形成圍繞切斷點并且連接上層互連110和下層互連120的路徑，結(jié)果是電熔絲100可以充分地保持高電阻。如上所述，根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體裝置200，通過裂縫輔助型工藝來切斷電熔絲100。因此，切斷點可以作得大，以由此防止在切斷點處再連接。此外，諸如防護(hù)上層互連152的用作熱沉的導(dǎo)電吸熱構(gòu)件，提供在電熔絲100附近，并且因而可以控制形成上層互連110的電導(dǎo)體的流出部，以及經(jīng)由流出的電導(dǎo)體還可以防止在電熔絲100中發(fā)生短路。因此，可以獲得具有高可靠性的電熔絲。注意，例如，利用如JP 2006-253237中描述的電遷移來切斷電熔絲，以便有效率地切斷熔絲，需要加熱熔絲的切斷部分以引起電遷移。通過裂縫輔助型工藝切斷根據(jù)本實施例的電熔絲100，并且因此不需要如上所述的加熱熔絲。本發(fā)明的發(fā)明人已揭示了可以通過控制熔絲中產(chǎn)生的熱來來控制流出部。(示例)為了檢查由裂縫輔助型工藝切斷的電熔絲的特性，在非常嚴(yán)格的條件下進(jìn)行了實驗。(示例I)通過裂縫輔助型工藝制造并切斷了具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置200。然后，在切斷之前、立即在切斷之后、在300°C保持24小時之后、在300°C保持72小時之后以及在300°C保持168小時之后，測量了在半導(dǎo)體裝置200中包括的電熔絲的電阻值。在這種情況下，將通孔直徑設(shè)定為90nm，并且((上層互連110和防護(hù)上層互連152之間的距離SI) /通孔直徑)=2。對9000個電熔絲進(jìn)行了測量。其結(jié)果示出圖14中。在圖14中，“前”、“后”、“24h”、“72h”和“168h”分別表示在切斷之前、立即在切斷之后、經(jīng)過24小時之后、經(jīng)過72小時之后以及經(jīng)過168小時之后。圖14的水平軸和垂直軸分別表示電阻和正態(tài)概率。從那些結(jié)果顯示出，甚至在300°C施加熱應(yīng)力168小時的時候，切斷之后的電熔絲的電阻也不改變。(示例2)制造具有與半導(dǎo)體裝置200的結(jié)構(gòu)相類似的半導(dǎo)體裝置，提供((上層互連110和防護(hù)上層互連152之間的距離SI) /通孔直徑)=6. 5，并且由裂縫輔助型工藝切斷半導(dǎo)體裝置。然后，在半導(dǎo)體裝置中包括的電熔絲的電阻值在被切斷之前、立即在被切斷之后、在300°C保持24小時之后、在300°C保持72小時之后以及在300°C保持168小時之后被測量。在這種情況下，將通孔直徑設(shè)定為90nm，并且對9000個電熔絲進(jìn)行測量。其結(jié)果示出在圖15中。在圖15中，“前”、“后”、“72h”和“168h”分別表示在切斷之前、切斷之后立即、經(jīng)過72小時之后和經(jīng)過168小時之后。從那些結(jié)果顯示了，如果確定其電阻減小到小于IMQ的電熔絲是有缺陷的，則在300°C施加熱應(yīng)力72小時并且保持正常電阻的比率(良率)為65%的時候，認(rèn)為接近35 %的電熔絲是有缺陷的。如圖14和圖15所示，利用其中防護(hù)部150被提供成與電熔絲分開的示例2的結(jié)構(gòu)，所有的電熔絲立即在被切斷之后顯示出高電阻。然而，有一些電熔絲在經(jīng)過間隔72小時之后電阻顯著減小。另一方面，利用其中在電熔絲的附近提供防護(hù)部150的示例I的結(jié)構(gòu)，電熔絲立即在被切斷之后顯示出足夠高的電阻，并且在經(jīng)過168小時之后電阻幾乎不減小。示例I和示例2的電熔絲100在被切斷之后的狀態(tài)是通過獲取其截面照片來檢查。然后，在示例2中發(fā)現(xiàn)，電導(dǎo)體在上層互連110下方流動并且由SiCN制成的蝕刻阻止膜204消失。其間，在示例I中發(fā)現(xiàn)，蝕刻阻止膜204消失并且電導(dǎo)體沒有在上層互連110下方流動。圖16是示出((上層互連110和防護(hù)上層互連152之間的距離SI) /通孔直徑)與良率之間的關(guān)系的圖。如圖16所示，距離SI被做成等于或小于通孔直徑的六倍，由此良率可以做成等于·或大于70%。此外，距離SI被做成等于或小于通孔直徑的四倍，由此良率可以被做成等于·或大于98%。在上述的示例I和示例2中還注意，設(shè)計值用作用于諸如通孔直徑以及在上層互連與防護(hù)上層互連之間的距離的尺寸的基準(zhǔn)。已參考附圖描述了本發(fā)明的實施例。然而，上述是本發(fā)明的范例，并且還可采用除了上述結(jié)構(gòu)之外的各種結(jié)構(gòu)。作為上述實施例的示例，已描述了導(dǎo)電吸熱構(gòu)件是防護(hù)部150的一部分的情況。然而，在至少與上層互連110相同的層中在上層互連110的附近提供導(dǎo)電吸熱構(gòu)件是足夠的。例如，該結(jié)構(gòu)被制造成不包括在與下層互連120相同的層中提供的防護(hù)下層互連154。此外，在上述的實施例中描述了防護(hù)部150的防護(hù)上層互連152、防護(hù)下層通孔153以及防護(hù)下層互連154在平面圖中以相同的形狀形成的示例。然而，本發(fā)明不限于此，并且上層和下層可具有彼此不同的形狀。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括 基板； 電熔絲，所述電熔絲包括 下層互連，形成在所述基板上方； 通孔，提供在所述下層互連上，以便連接到所述下層互連；以及 上層互連，提供在所述通孔上，以便連接到所述通孔； 以及 第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件，所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件夾著所述下層互連、所述通孔和所述上層互連， 其中所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件之間的距離在所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和所述第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件夾著所述上層互連的區(qū)域處縮短。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電熔絲包括在所述下層互連和所述通孔之間以及在所述通孔中之一形成的切斷點。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中在包括在其中形成的所述上層互連的層中，所述上層互連和所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件之間的距離等于或小于所述通孔的通孔直徑的六倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中在包括在其中形成的所述上層互連的層中，所述上層互連和所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件之間的距離等于或小于所述通孔的通孔直徑的四倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中 所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件還提供在包括在其中形成的所述通孔的層以及包括在其中形成的所述下層互連的層的每一個中，以便在包括在其中形成的所述下層互連形的層、包括在其中形成的所述通孔的層以及包括在其中形成的所述上層互連的層上方連續(xù)形成；以及 所述上層互連與包括在其中形成的所述上層互連的層中形成的所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件之間的距離比所述下層互連與包括在其中形成的所述下層互連的層中形成的所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件之間的距離窄。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中在切斷之后的狀態(tài)中，所述電熔絲通過形成流出部而被切斷，所述流出部在形成所述上層互連的電導(dǎo)體流到所述上層互連的外部時形成，并且所述流出部形成在所述上層互連上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件被形成為吸收在所述上層互連中產(chǎn)生的熱，以防止形成所述上層互連的電導(dǎo)體流到所述上層互連下方。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電熔絲的所述上層互連具有比所述電熔絲的所述下層互連大的體積。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件被提供成與所述上層互連平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述下層互連、所述通孔或所述上層互連的側(cè)面和底面被提供有阻擋金屬膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述上層互連的膨脹量大于所述下層互連的膨脹量，以使所述上層互連中的電導(dǎo)體流出。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述上層互連的長度大于所述下層互連的長度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述上層互連連接到在與所述上層互連相同的層中形成的上層端子，并且所述下層互連連接到在與所述下層互連相同的層中形成的下層端子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述上層端子包括與所述上層互連相同的材料，并且所述下層端子包括與所述下層互連相同的材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電熔絲包括層間絕緣膜，并且所述下層互連被提供在所述層間絕緣膜中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述電熔絲包括層間絕緣膜，并且所述上層互連被提供在所述層間絕緣膜中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包括基板；電熔絲，以及第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件。電熔絲包括形成在基板上方的下層互連；提供在下層互連上的通孔，以便連接到下層互連；以及提供在通孔上的上層互連，以便連接到通孔。第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件夾著下層互連、通孔和上層互連，其中第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件之間的距離在第一導(dǎo)電吸熱構(gòu)件和第二導(dǎo)電吸熱構(gòu)件夾著上層互連的區(qū)域處縮短。
文檔編號H01L23/525GK102683320SQ20121013903
公開日2012年9月19日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者津田浩嗣, 窪田吉孝, 高岡洋道 申請人:瑞薩電子株式會社