[發明專利]電子可編程熔絲器件制作方法

有效

• 申請號: 201210451297.4
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN103000577A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 俞柳江;李全波
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，且特別涉及電子可編程熔絲器件制作方法。

背景技術

電子可編程熔絲（electrically?programmable?fuse，即eFuse）技術利用金屬電遷移現象發展起來的一種技術，它能和CMOS工藝技術兼容，面積小。主要用做執行冗余、現場修復芯片、對芯片重新編程，使電子產品變得更加智能化。

參考圖1，在常見的電子可編程熔絲器件版圖中，電極2和電極3之間由多晶硅熔絲1相連接。當在兩電極之間加以較高電流時，在較高的電流密度的作用下，相關原子將會沿著電子運動方向進行遷移，形成空洞，最終斷路，這種現象就是電遷移（EM）現象。由于多晶硅熔絲在熔斷之前和熔斷之后的電阻會發生變化，通常熔斷之后的電阻為熔斷之前的電阻的10~1000倍，電子可編程熔絲器件正是利用多晶硅熔絲的電遷移現象所引起的電阻變化，從而實現可編程的目的。

電子可編程熔絲器件的電遷移現象與多晶硅熔絲中的電流密度分布緊密相關，當多晶硅熔絲中的電流密度分布不均勻（即存在電流密度梯度）的時候，相關原子在兩個電極方向上受電子風力狀況不同，從而更容易發生電遷移現象，使得多晶硅熔絲更容易熔斷。

發明內容

本發明提供了一種電子可編程熔絲器件制作方法，增強電子可編程熔絲器件的熔斷性能。

為了實現上述技術目的，本發明提出一種電子可編程熔絲器件制作方法，包括：將器件區域分為非電子可編程熔絲區域和電子可編程熔絲區域；在所述電子可編程熔絲區域進行多次刻蝕，以增加其邊緣粗糙度；對所述非電子可編程熔絲區域進行光刻、顯影和刻蝕。

可選的，在所述電子可編程熔絲區域采用弱抗刻蝕性的光刻膠。

可選的，在所述電子可編程熔絲區域采用的光刻膠較在所述非電子可編程熔絲區域采用的光刻膠薄。

可選的，在所述電子可編程熔絲區域采用光刻膠的厚度為在非電子可編程熔絲區域采用光刻膠厚度的0.5至0.9倍。

可選的，所述在電子可編程熔絲區域進行多次刻蝕包括：去除熔絲表面的氧化物；采用大偏壓電壓值刻蝕熔絲，以形成具有較大邊緣粗糙度的熔絲；清除殘留的熔絲金屬。

可選的，采用四氟化碳為刻蝕氣體去除熔絲表面的氧化物。

可選的，采用包含氯氣、溴化氫、氧氣的混合氣體為刻蝕氣體刻蝕熔絲。

可選的，所述大偏壓電壓為250伏特至350伏特。

可選的，采用溴化氫和氧氣的混合氣體清除殘留的熔絲金屬。

相較于現有技術，本發明電子可編程熔絲器件制作方法通過多次刻蝕，以及加大主刻蝕的物理轟擊效果，使得多晶硅熔絲表面的粗糙度增加。此外，通過采用抗刻蝕性較弱的光刻膠，或者降低光刻膠的厚度，從而提高多晶硅熔絲邊緣的粗糙度，使得電子可編程熔絲器件中的電流密度變化增大，以增強電子可編程熔絲器件的熔斷性能。

附圖說明

圖1為常規的電子可編程熔絲器件版圖示意圖；

圖2為本發明電子可編程熔絲器件制作方法一種實施方式的流程示意圖；

圖3為圖2中步驟S2一種具體實施方式的流程示意圖；

圖4為采用本發明電子可編程熔絲器件制作方法之后所形成的電子可編程熔絲器件版圖示意圖。

具體實施方式

發明人經過多次試驗和實踐發現，在熔絲曝光的工藝過程中，通過多次刻蝕，以及加大主刻蝕的物理轟擊效果，能夠使得多晶硅熔絲表面的粗糙度增加。此外，采用抗刻蝕性較弱的光刻膠，或者降低光刻膠的厚度，使之在刻蝕多晶硅時光刻膠不足以抵擋。

下面將結合具體實施例和附圖，對本發明進行詳細闡述。

參考圖2，本發明提供了一種電子可編程熔絲器件制作方法，包括：

步驟S1，將器件區域分為非電子可編程熔絲區域和電子可編程熔絲區域；

步驟S2，在所述電子可編程熔絲區域進行多次刻蝕，以增加其邊緣粗糙度；

步驟S3，對所述非電子可編程熔絲區域進行光刻、顯影和刻蝕。

其中，參考圖3，在本發明一種具體實施方式中，步驟S2可包括：

步驟S21，去除熔絲表面的氧化物。具體來說，刻蝕氣體可在主要為四氟化碳，用以去除多晶硅表面因與空氣長期接觸而自然形成的氧化物等雜質。

步驟S22，采用大偏壓電壓值刻蝕熔絲，以形成具有較大邊緣粗糙度的熔絲。具體來說，可采用包含氯氣、和/或溴化氫、和/或氧氣的混合氣體為刻蝕氣體刻蝕熔絲，其中，偏壓電壓值為250伏特至350伏特。