[發明專利]電熔絲結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201310080500.6
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN104051417A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 廖淼
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/525
• 分類號: H01L23/525;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種電熔絲結構及其形成方法。

背景技術

隨著特征尺寸的持續降低，半導體器件越來越容易受到硅基底中雜質或缺陷的影響，單一的二極管或MOS晶體管的失效往往會導致整個集成電路芯片的失效。為了解決所述問題，提高成品率，在集成電路芯片中往往會形成一些冗余電路。當制作工藝完成發現部分器件不能正常工作時，可以利用熔絲熔斷將失效電路與其他電路模塊電學隔離，并利用冗余電路替換原來的失效電路。特別是在存儲器的制造過程中，由于存儲器單元的數量很多，難免會有部分存儲器單元失效，因此往往會額外形成一些多余的存儲器單元，當制作完成后檢測發現部分存儲器單元失效時，可以利用熔絲將冗余的存儲器單元替換原來的失效存儲器單元，而不需要將對應的存儲器報廢，提高了出廠成品率。

目前，常用的熔絲通常為兩種：激光熔絲（laser?fuse）和電熔絲（E-fuse）。激光熔絲即利用激光束切割熔絲，然而利用激光束切割熔絲容易會在熔絲的保護層的開口形成污染，且在切割后，通常還需要在所述開口處形成保護層以避免與外界發生短路。而電熔絲即利用大電流將熔絲熔斷或發生電遷移導致熔絲斷路。但現有的電熔絲不容易熔斷，且占據集成電路的面積較大，成本較高。更多關于電熔絲的形成工藝請參考專利號為US4536948A的美國專利文獻。

為此，業界迫切需要一種容易熔斷，且占芯片面積較小的電熔絲結構。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種電熔絲結構及其形成方法，使得電熔絲容易熔斷，且占芯片面積較小。

為解決上述問題，本發明技術方案提供了一種電熔絲結構，包括：基底，位于所述基底表面的絕緣層；位于所述絕緣層表面的電熔絲，所述電熔絲包括第一電極、與第一電極相連接的條狀的第一熔絲、第二電極和與第二電極相連接的條狀的第二熔絲，所述第一熔絲和第二熔絲相連接且連接處的位置有錯位，且第一熔絲的邊線和第二熔絲的邊線在錯位處的兩個交點的距離小于或等于第一熔絲的寬度且小于或等于第二熔絲的寬度；位于所述絕緣層和電熔絲表面的第一層間介質層；貫穿所述第一層間介質層且位于所述第一電極和第二電極表面的金屬互連結構。

可選的，所述第一熔絲和第二熔絲在長度方向的中軸線互相平行或相交。

可選的，當所述第一熔絲和第二熔絲在長度方向的中軸線互相平行時，所述第一熔絲和第二熔絲在長度方向的第一偏差距離小于第一熔絲的寬度且小于第二熔絲的寬度。

可選的，當所述第一熔絲和第二熔絲在長度方向的中軸線互相平行時，所述第一熔絲和第二熔絲在寬度方向的第二偏差距離小于第一熔絲的寬度且小于第二熔絲的寬度。

可選的，所述第一熔絲和第二熔絲的寬度相等。

可選的，所述第一熔絲和第二熔絲的寬度大于或等于特征尺寸，小于兩倍的特征尺寸。

可選的，所述電熔絲的材料為金屬、多晶硅或金屬硅化物。

本發明技術方案還提供了一種電熔絲結構的形成方法，包括：提供基底，在所述基底表面形成絕緣層；在所述絕緣層表面形成電熔絲，所述電熔絲包括第一電極、與第一電極相連接的條狀的第一熔絲、第二電極和與第二電極相連接的條狀的第二熔絲，所述第一熔絲和第二熔絲相連接且連接處的位置有錯位，且第一熔絲的邊線和第二熔絲的邊線在錯位處的兩個交點的距離小于或等于第一熔絲的寬度且小于或等于第二熔絲的寬度；在所述絕緣層和電熔絲表面形成第一層間介質層；在所述第一電極和第二電極表面形成貫穿所述第一層間介質層的金屬互連結構。

可選的，形成所述電熔絲的工藝包括：在所述絕緣層表面形成第二層間介質層，在所述第二層間介質層表面形成圖形化的掩膜層，以所述圖形化的掩膜層為掩膜，對所述第二層間介質層進行刻蝕，形成溝槽，所述溝槽對應于電熔絲的位置和尺寸；在所述溝槽內填充滿導電材料，形成電熔絲。

可選的，形成所述圖形化的掩膜層的具體工藝為：在所述第二層間介質層表面形成光刻膠層；利用第一掩膜版對所述光刻膠層進行第一曝光，利用第二掩膜版對光刻膠層進行第二曝光，第一掩膜版對應形成第一圖形，所述第一圖形對應于第一電極、第一熔絲的位置和尺寸，第二掩膜版對應形成第二圖形，所述第二圖形對應于第二電極、第二熔絲的位置和尺寸，其中所述第一圖形和第二圖形相連接的一端有重疊且錯位，所述光刻膠層形成圖形化的掩膜層。