[發明專利]反熔絲編程電壓的受控修改

有效

• 申請號: 201580080336.6
• 申請日: 2015-06-25
• 公開（公告）號: CN107667426B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: X·童;W·M·哈菲茲;Z·馬;P·白;C-H·簡;陳占平
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L23/525
• 分類號: H01L23/525;H01L27/112;G11C17/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

描述了反熔絲編程電壓的受控修改。在一個示例中，反熔絲電路形成在襯底上，包括反熔絲電路的柵極區。將分子注入到柵極區中以損壞柵極區的結構。電極形成在柵極區之上以將反熔絲電路連接到其它部件。

技術領域

本說明書涉及半導體電子器件中的反熔絲電路，并且具體而言涉及修改這樣的電路的編程電壓。

背景技術

金屬熔絲和反熔絲元件用于各種不同的電子器件。一個常見的用途是在非易失性存儲器陣列中。它們也用于處理器中以設置參數和寄存器值或設置代碼、序列號、加密密鑰以及以后不改變的其它值。除了其它技術以外，熔絲和反熔絲用于雙極型、FinFET和CMOS(互補金屬氧化物半導體)器件技術。

作為示例，諸如PROM(可編程只讀存儲器)和OTPROM(一次性可編程只讀存儲器)之類的可編程存儲器器件一般通過在存儲器電路內破壞鏈接(經由熔絲)或創建鏈接(經由反熔絲)來進行編程。在PROM中，例如每個存儲器位置或位單元包含熔絲和/或反熔絲，并且通過觸發這兩者之一來進行編程。編程通常在存儲器器件的制造之后完成，并且記住特定的最終用途或應用。一旦執行常規的位單元編程，它通常就是不可逆的。

常用電阻熔絲元件來實施熔絲鏈接，電阻熔絲元件可以是開路的或通過在適當的線路上應用不尋常地高的電流而“被燒斷”。另一方面，一般利用兩個導電層或端子之間的非導電材料(例如二氧化硅)的薄阻擋層來實施反熔絲鏈接。當足夠高的電壓施加在端子兩端時，二氧化硅被損壞，消除了阻擋層，從而使兩個端子之間有低電阻導電路徑。

附圖說明

通過示例的方式而非通過限制性的方式在附圖的圖中示出了實施例，其中類似的附圖標記指代相似的元件。

圖1是根據實施例的反熔絲位單元存儲器陣列的一部分的電路圖。

圖2-12是根據實施例的具有修改的編程電壓的反熔絲器件的制造階段的第一序列的側截面視圖。

圖13-20是根據實施例的具有修改的編程電壓的反熔絲器件的制造階段的第二序列的側截面視圖。

圖21是根據實施例的并入所測試的半導體管芯的計算設備的方框圖。

具體實施方式

反熔絲技術的一個用途是用于一次性可編程(OTP)存儲器陣列。這些一般使用多晶硅熔絲、金屬熔絲和氧化物反熔絲來構建。部分地由于使元件熔斷所需的大電流，多晶硅和金屬熔絲陣列在傳統上具有比氧化物反熔絲陣列更大的占用空間。氧化物反熔絲依賴于導電電極之間的氧化物層來形成熔斷元件。氧化物層可以是MOS器件中的柵極氧化物。電極可以是柵極和硅襯底。對于MOS反熔絲元件，擴散層用于源極區和漏極區，并且柵極形成在擴散層的頂部上并通過氧化物層與擴散層絕緣。編程電壓擊穿氧化物絕緣層。

驅動器電路用于對反熔絲電路編程。編程電壓越高，驅動器電路就可能越大和越昂貴。如果存在很多反熔絲電路，則編程的簡易程度是反熔絲電路設計的重要因素。較低的反熔絲編程電壓具有較簡單的電路設計、較低的制造成本、在使用中的減少的附帶損壞，以及還可以允許現場編程。相對于在電路的其余部分中使用的器件降低反熔絲元件的氧化物擊穿電壓的能力也有助于簡化設計、降低成本并增加總電路的可靠性。

反熔絲電路的編程電壓取決于柵極氧化物擊穿電壓。不同的電路技術可能需要不同的電壓。對于相同的技術節點產生，金屬柵極和高K金屬氧化物反熔絲電路一般比使用二氧化硅作為柵極電介質的多晶硅柵極需要更高的電壓。

如本文中所述的，注入過程可以用于降低高K金屬柵極氧化物、常規柵極氧化物或任何其它柵極電介質材料的柵極電介質擊穿電壓。可以對被掩蔽的器件的其它區域應用注入，使得注入僅影響熔絲元件的高K金屬柵極氧化物。這提供具有較小的成本和復雜度的較低電壓反熔絲編程電路。