熔絲結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型揭示了一種熔絲結(jié)構(gòu)。所述熔絲結(jié)構(gòu)包括呈螺旋結(jié)構(gòu)的第一金屬和第二金屬，所述第一金屬和第二金屬分別位于不同的金屬層中，所述第一金屬和第二金屬的螺旋中心點通過一熔斷部連接。利用螺旋結(jié)構(gòu)的第一金屬和第二金屬，能夠有效的使得連接螺旋中心點的熔斷部具有在熔絲結(jié)構(gòu)中的最高溫度，從而使得熔斷部熔斷的成功率提高。
【專利說明】熔絲結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種熔絲結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導體工藝水平的改進以及集成電路復雜度的提高，半導體元器件也變得更容易受各種缺陷所影響，而單個元器件如晶體管或者存儲單元的失效，往往會導致整個集成電路的功能缺陷。常見的解決方法是在集成電路中形成一些可以熔斷的連接線，也就是熔絲(fuse)結(jié)構(gòu)，以確保集成電路的可用性。
[0003]一般而言，熔絲結(jié)構(gòu)用于連接集成電路中的冗余電路(redundancy circuit)，在電路出現(xiàn)缺陷時，將熔斷部熔斷，使用冗余電路來修復或取代出現(xiàn)缺陷的電路。熔絲結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于內(nèi)存中，在內(nèi)存芯片生產(chǎn)完成時，若其中有部分存儲單元出現(xiàn)功能問題，就可以通過熔絲結(jié)構(gòu)用冗余的存儲單元來取代，實現(xiàn)修復的目的。另外，熔絲結(jié)構(gòu)還常見于可編程電路中，根據(jù)用戶需要，使用熔絲結(jié)構(gòu)對電路中的標準邏輯單元進行編程，用以實現(xiàn)特定的功倉泛。
[0004]在關(guān)鍵尺寸越來越小的情況下，金屬銅由于其良好的電學特性，被大多數(shù)制造廠家采用并且得到了深入的研究。事實證明，采用銅的通孔(via)熔絲結(jié)構(gòu)要比采用金屬線(metal line)熔絲能夠具有更快捷的編程響應(yīng)和編程效率。
[0005]請參考圖1和圖2，其示出了在編程過程前后通孔熔絲結(jié)構(gòu)的變化情況。熔絲結(jié)構(gòu)包括有第一金屬I和第二金屬2，所述第一金屬I和第二金屬2均呈直線狀，兩者通過一位于通孔中的熔斷部3相連。如圖2所示，在編程的情況下，依據(jù)設(shè)定需要，通孔中的熔斷部被熔斷，形成一空隙(void)4，從而使得第一金屬I和第二金屬2之間的阻值變大，以達到所需目的。
[0006]但是，熔斷部被熔斷形成空隙并不是容易控制的，如何能夠精確的使得熔斷部的熔斷質(zhì)量得到保證，是一個重要的問題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于，提供一種熔絲結(jié)構(gòu)，從而提高熔斷部熔斷的成功率。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種熔絲結(jié)構(gòu)，包括第一金屬和第二金屬，所述第一金屬和第二金屬分別位于不同的金屬層中，所述第一金屬和第二金屬均為螺旋結(jié)構(gòu)，所述第一金屬和第二金屬的螺旋中心點通過一熔斷部連接。
[0009]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述第一金屬和第二金屬均為折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)。
[0010]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)在每一拐角處的折向相同。
[0011]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)在每一拐角處的彎折角度均為90。。
[0012]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述第一金屬和第二金屬為弧形的螺旋結(jié)構(gòu)。
[0013]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述第一金屬的末端連接一編程晶體管的漏極，所述第二金屬的末端連接一陽極。
[0014]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述熔斷部的橫截面尺寸為50nmX50nm。
[0015]可選的，對于所述的熔絲結(jié)構(gòu)，所述螺旋結(jié)構(gòu)包繞一圈以上。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的熔絲結(jié)構(gòu)，設(shè)置有呈螺旋結(jié)構(gòu)的第一金屬和第二金屬，所述第一金屬和第二金屬分別位于不同的金屬層中，所述第一金屬和第二金屬的螺旋中心點通過一熔斷部連接。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的熔絲結(jié)構(gòu)當外部電源接通后，利用螺旋結(jié)構(gòu)的第一金屬和第二金屬，能夠使得連接螺旋中心點的熔斷部具有在熔絲結(jié)構(gòu)中的最高溫度，從而使得熔斷部熔斷，提高了熔斷成功率。此外，將該熔絲結(jié)構(gòu)應(yīng)用于可編程電路中，由于熔斷部的熔斷得到了保證，可減少編程電流的輸入，縮短編程時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的熔絲結(jié)構(gòu)在編程前的示意圖；
[0018]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的熔絲結(jié)構(gòu)在編程后的示意圖；
[0019]圖3為本實用新型一實施例中熔絲結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合示意圖對本實用新型的熔絲結(jié)構(gòu)進行更詳細的描述，其中表示了本實用新型的優(yōu)選實施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本實用新型，而仍然實現(xiàn)本實用新型的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本實用新型的限制。
[0021]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本實用新型由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0022]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本實用新型。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0023]發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中熔絲結(jié)構(gòu)的熔斷效率低，主要是因為熱量不集中所致。為此，發(fā)明人探索出通過改變連接熔斷部的金屬的形狀，來改變熱量分布。而將金屬的形狀設(shè)置為螺旋結(jié)構(gòu)，并使得熔斷部連接于螺旋結(jié)構(gòu)的中心處，能夠使得熱量大部分集中在熔斷部上，從而產(chǎn)生高溫，使得熔斷部熔斷。
[0024]基于此，請參考圖3，本實用新型提供的一種熔絲結(jié)構(gòu)，包括:第一金屬11和第二金屬12,所述第一金屬11和第二金屬12均為螺旋結(jié)構(gòu),所述第一金屬11和第二金屬12分別位于不同的金屬層中。例如，在本實用新型的一個實施例中，第一金屬11位于下層金屬層，第二金屬12位于上層金屬層，所述第一金屬11和第二金屬12的螺旋中心點通過一熔斷部13連接。
[0025]較佳的，所述下層金屬層和上層金屬層材料選擇為金屬銅。所述第一金屬11和第二金屬12可以通過下層金屬層和上層金屬層形成后經(jīng)過進一步的光刻和刻蝕形成，也可以是先通過沉積介質(zhì)層并刻蝕出螺旋結(jié)構(gòu)，之后進行金屬沉積形成。所述熔斷部則是通過在上層金屬層和下層金屬層之間的介質(zhì)層中形成通孔，并在通孔中沉積熔斷材料連接第一金屬11和第二金屬12的螺旋中心點而形成。優(yōu)選的，所述熔斷材料采用金屬銅，或者，也可以根據(jù)需要采用其他材料，例如可以是多晶硅。
[0026]如圖3中所示，所述第一金屬11和第二金屬12為折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)20。
[0027]具體的，所述折線的在每一拐角處的折向相同，拐角大于0°，小于180°。在本實用新型的一較佳實施例中，所述拐角為90°。采用這一角度能夠有效的降低制作工藝難度，以避免由于采用螺旋結(jié)構(gòu)20而引入的其他工藝問題。例如能夠降低掩膜版的制作難度，以及盡可能避免新圖形的引入對其他模塊布局的影響等因素。
[0028]所述螺旋結(jié)構(gòu)20包繞一圈以上的圈數(shù)，從而使得螺旋中心點處的溫度能夠達到預期，例如在本實施例中包繞一圈半，圈數(shù)的增多能夠?qū)е侣菪行狞c處的溫度進一步提高，但是應(yīng)當考慮到盡可能避免給制作工藝帶來難度，以及防止靠近螺旋中心點處的溫度的提高對周圍結(jié)構(gòu)的影響，并且應(yīng)當結(jié)合熔斷部熔斷時的狀況，選擇出對應(yīng)某一工藝需求時較佳的圈數(shù)。
[0029]在本實用新型中，所述螺旋結(jié)構(gòu)20不限于這一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)，例如拐角可以為60°等。此外，折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)也不是本實用新型的唯一選擇，例如還可以是弧形的螺旋結(jié)構(gòu)，例如可以是等距螺旋線。圖3中所示的結(jié)構(gòu)是局限于一種工藝水平，因此，在其他的可選實施例中，可以根據(jù)實際工藝水平進行靈活選擇。
[0030]優(yōu)選的，所述熔斷部13的尺寸對應(yīng)于形成熔絲結(jié)構(gòu)的制作工藝的最小尺寸，以便獲得最佳的可控性和可靠性。例如，以28nm的制作工藝為例，熔斷部13的尺寸為50nmX50nm。同樣的，對于如圖3中的折線形的螺旋結(jié)構(gòu)20每一段的長度，本實用新型也不做限制，以能夠適應(yīng)于相應(yīng)的制作工藝即可。
[0031]以圖3所示熔絲結(jié)構(gòu)為例，所述第一金屬11的末端連接一編程晶體管(programming transistor)的漏極,所述第二金屬12的末端連接一陽極。當在進行編程操作時，通過在陽極上接入一高電壓，使得熔斷部13產(chǎn)生高溫，從而被熔斷，如此便在第一金屬11和第二金屬12的螺旋中心點之間形成了較高的電阻。
[0032]上述實施例展現(xiàn)了本實用新型的熔絲結(jié)構(gòu)，利用螺旋結(jié)構(gòu)的第一金屬和第二金屬，能夠有效的使得連接螺旋中心點的熔斷部具有在熔絲結(jié)構(gòu)中的最高溫度，從而使得熔斷部熔斷，大大的提高了熔斷成功率。此外，將該熔絲結(jié)構(gòu)應(yīng)用于可編程電路中，由于熔斷部的熔斷得到了保證，還能夠減少編程電流的輸入，縮短編程時間。
[0033]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一金屬和第二金屬，所述第一金屬和第二金屬分別位于不同的金屬層中，所述第一金屬和第二金屬均為螺旋結(jié)構(gòu)，所述第一金屬和第二金屬的螺旋中心點通過一熔斷部連接。
2.如權(quán)利要求1所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬和第二金屬均為折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)在每一拐角處的折向相同。
4.如權(quán)利要求3所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述折線狀的螺旋結(jié)構(gòu)在每一拐角處的彎折角度均為90°。
5.如權(quán)利要求1所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬和第二金屬為弧形的螺旋結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一金屬的末端連接一編程晶體管的漏極，所述第二金屬的末端連接一陽極。
7.如權(quán)利要求1所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述熔斷部的橫截面尺寸為50nmX 50nmo
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的熔絲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述螺旋結(jié)構(gòu)包繞一圈以上。
【文檔編號】H01L23/525GK203967077SQ201420370890
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】李曉華 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司