[發(fā)明專利]電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210289607.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN103633064A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 仲志華;祝奕琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/525
• 分類號(hào): H01L23/525
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)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)

熔絲器件屬于一次編程器件，無(wú)法通過(guò)測(cè)試篩選良品，因此對(duì)器件的良率要求非常高。現(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(jì)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(lái)做保護(hù)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(lái)完成編程，應(yīng)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(jī)理是利用金屬的電遷移效應(yīng)，受到工藝線寬的限制。金屬熔絲的寬度在不違反設(shè)計(jì)規(guī)則的前提下，若不能做到足夠的窄，會(huì)使得電遷移效應(yīng)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(méi)有保障，因此電編程金屬熔絲器件一直沒(méi)有被廣泛應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)中。

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(huì)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。

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(hào)編程，無(wú)需外掛信號(hào)；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(jì)規(guī)則的限制，只能選用最小實(shí)際尺寸。熔絲編程時(shí)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(zhǎng)度。根據(jù)工藝能力選擇適合的熔絲長(zhǎng)度后，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然表現(xiàn)熔斷效果不理想。尤其當(dāng)電遷移不足以使金屬完全斷路時(shí)，相當(dāng)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(shí)間，熔絲也很難被徹底熔斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)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)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)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(gè)蛇形折角。

其中，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(gè)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(huì)對(duì)金屬離子的遷移帶來(lái)物理上的阻礙，使得一部分金屬離子不能順利通過(guò)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(jiàn)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(diǎn)部位，通過(guò)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。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明電編程金屬熔絲器件結(jié)構(gòu)一實(shí)施例的示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1?是金屬熔絲

2?是接觸孔

3?是金屬層

4?是蛇形折角

A?是蛇形折角的角度。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明的一實(shí)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1具有一個(gè)蛇形折角4，蛇形折角4的角度A等于90度。

以上通過(guò)具體實(shí)施方式和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但這些并非構(gòu)成對(duì)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(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。