[發明專利]可編程的多晶硅二極管熔絲器件結構及制造方法

無效

• 申請號: 201210513279.4
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103855127A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 仲志華;俞崢
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L23/525
• 分類號: H01L23/525;H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 劉昌榮

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，特別是涉及一種可編程的多晶硅二極管熔絲器件的結構以及該結構的工藝實現方法。

背景技術

多晶硅熔絲器件被廣泛使用在集成電路中，起到各種各樣的功能，如靜態隨機存儲器(SRAM)中調整冗余的存儲單元，以提高靜態隨機存儲器的產品良率，調節晶振的頻率，為特定的應用選擇輸入/輸出接口等等。傳統的多晶硅熔絲器件需要比較高的編程電壓才能物理上熔斷多晶硅，以實現編程前后器件電阻變化的功能。如圖1所示，傳統的多晶硅熔絲器件在編程時，較大的電流流過熔絲部分時，會產生巨大的熱量，將熔絲熔斷，同時會有多余的多晶硅會析出。這些特點決定了多晶硅熔絲器件周圍一段較多的空間內不能放置任何的其它器件，以免這些器件在多晶硅熔絲器件編程過程中受到影響。這樣，兩個多晶硅熔絲器件之間就不得不保持較大的距離，其它器件離多晶硅熔絲器件的距離也得較大，這使得多晶硅熔絲器件的集成度很低。隨著工藝技術的發展，半導體器件的線寬變得更小，器件的集成度變得很高，傳統的多晶硅熔絲器件低集成度的缺點顯得愈發的明顯。目前，在0.25μm工藝以下，傳統的多晶硅熔絲器件被金屬熔絲器件逐漸取代，但金屬熔絲器件需要高昂的激光切割機，這讓該器件的應用成本提高許多；另外，傳統的多晶硅熔絲器件的高編程電壓也是先進工藝上所不能提供的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可編程的多晶硅二極管熔絲器件結構，它可以顯著降低多晶硅熔絲器件的編程電壓，并可以提高器件的集成度。

為解決上述技術問題，本發明的可編程的多晶硅二極管熔絲器件結構，包括P型摻雜的多晶硅陽極、N型摻雜的多晶硅陰極和金屬硅化物；所述金屬硅化物覆蓋在所述多晶硅陽極和多晶硅陰極上。

本發明要解決的技術問題之二是提供上述結構的可編程的多晶硅二極管熔絲器件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明的可編程的多晶硅二極管熔絲器件的制造方法，步驟包括：

1）在P型襯底上通過氧化形成場區；

2）在場區上生長一層多晶硅；

3）在多晶硅區域的兩側分別注入P型雜質和N型雜質，形成P型摻雜的多晶硅陽極和N型摻雜的多晶硅陰極；

4）在多晶硅表面生長一層金屬硅化物；

5）制作接觸孔和金屬導線，引出器件的陽極接觸端和陰極接觸端。

本發明的可編程的多晶硅二極管熔絲器件，通過器件結構上的創新，在多晶硅熔絲器件中引入NP二極管與表層的金屬硅化物，利用NP二級管正向導通時電壓低，反向截止時阻抗大的特點，使得編程時電流強制從表面的金屬硅化物走，從而使該器件可以在低電壓下獲得大電流。與現有的熔絲器件相比，本發明的多晶硅二極管熔絲器件具有以下優點和有益效果：

1.能顯著降低多晶硅熔絲器件的編程電壓，這樣器件編程時就不再需要額外的電路來產生一個高電壓，從而不僅降低了電路設計的難度，同時也減小了整個電路由于高壓應用而引起的漏電大的問題。

2.器件編程瞬間，電流只流過金屬硅化物，整個器件可以在低電壓的情況下能獲得很高的電流密度，所產生的熱量很小，同時也沒有多余的多晶硅會析出，這些特點使得該多晶硅熔絲器件之間的間距可以極大地縮小，同時電路中其它器件距離這種多晶硅熔絲器件的距離也能變得很小，這使多晶硅熔絲器件的集成度得以提高。

3.NP二極管與金屬硅化物電阻并聯，使得正向偏壓時只要很小的電壓即可導通；而反向偏壓時，所有的電壓都加在金屬硅化物電阻上，而金屬硅化物本身電阻很小，因此流經金屬硅化物的電流密度很大，可以迅速把金屬硅化物熔斷，且它帶來的熱量也可以徹底把下層多晶硅熔斷，使電路斷路，因此器件的可靠性和良率能夠得到很好的保證。

4.邏輯工藝和普通的邏輯工藝相兼容，因此器件的生產不會增加額外的生產成本。此外，采用電學的方式進行編程，不必像金屬熔絲器件那樣需要使用昂貴的激光切割機，因此器件的應用成本較低。

附圖說明

圖1是傳統的多晶硅熔絲器件的結構示意圖。

圖2是本發明的多晶硅二極管熔絲器件的橫向結構示意圖。

圖3是本發明的多晶硅二極管熔絲器件的縱向結構示意圖。

圖4是編程前，本發明的多晶硅二極管熔絲器件的電阻示意圖。

圖5是編程后，本發明的多晶硅二極管熔絲器件的電阻示意圖。

圖中附圖標記說明如下：

1：接觸孔

2:金屬線

101：P型摻雜的多晶硅陽極

102：N型摻雜的多晶硅陰極

103：金屬硅化物