[發(fā)明專(zhuān)利]電熔絲結(jié)構(gòu)及其形成方法、半導(dǎo)體器件及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710516564.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107359123B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/336
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/336;H01L21/768;H01L23/525;H01L29/78;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 吳圳添;吳敏

本發(fā)明的實(shí)施例中提供了多種電熔絲結(jié)構(gòu)及其形成方法、半導(dǎo)體器件及其形成方法，例如向納米線(xiàn)或者鰭部?jī)?nèi)摻雜，形成電熔絲結(jié)構(gòu)，在形成全包圍柵晶體管或鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的同時(shí)，形成與之對(duì)應(yīng)的電熔絲結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了形成電熔絲結(jié)構(gòu)、以及半導(dǎo)體器件的多樣性。并且，當(dāng)形成電熔絲結(jié)構(gòu)的步驟寄生于形成全包圍柵晶體管或鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的步驟之中時(shí)，不會(huì)增加額外的工藝步驟，生產(chǎn)成本低。

本申請(qǐng)是2013年5月22日提交中國(guó)專(zhuān)利局、申請(qǐng)?zhí)枮?01310192826.8、發(fā)明名稱(chēng)為“電熔絲結(jié)構(gòu)及其形成方法、半導(dǎo)體器件及其形成方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及電熔絲結(jié)構(gòu)及其形成方法、半導(dǎo)體器件及其形成方法。

背景技術(shù)

在集成電路領(lǐng)域，熔絲(Fuse)是指在集成電路中形成的一些可以熔斷的連接線(xiàn)。最初，熔絲是用于連接集成電路中的冗余電路，一旦檢測(cè)發(fā)現(xiàn)集成電路具有缺陷，就利用熔絲修復(fù)或者取代有缺陷的電路。熔絲一般為激光熔絲(Laser Fuse)和電熔絲(ElectricalFuse，以下簡(jiǎn)稱(chēng)E-fuse)兩種。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，E-fuse逐漸取代了激光熔絲。

一般的，電熔絲結(jié)構(gòu)可以用金屬(鋁、銅等)或硅制成，現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的電熔絲結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電熔絲結(jié)構(gòu)形成在半導(dǎo)體襯底中的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)100上，其包括陽(yáng)極101和陰極103，以及位于陽(yáng)極101和陰極103之間與兩者相連接的細(xì)條狀的熔絲102，其中陽(yáng)極101和陰極103表面具有接觸插塞104。當(dāng)陽(yáng)極101和陰極103之間通過(guò)較大的瞬間電流時(shí)，熔絲102被熔斷。根據(jù)熔絲102實(shí)際條寬和厚度，具體熔斷熔絲102所需的電流不盡相同，通常為幾百毫安。熔絲102未被熔斷的狀態(tài)下，電熔絲結(jié)構(gòu)處為低阻態(tài)(如電阻為R)，當(dāng)熔絲102被熔斷后的狀態(tài)下，電熔絲結(jié)構(gòu)處為高阻態(tài)(如電阻為無(wú)窮大)。

由于其具有通過(guò)電流可實(shí)現(xiàn)低阻向高阻轉(zhuǎn)化的特性，電熔絲結(jié)構(gòu)除了在冗余電路中的應(yīng)用外，還具有更廣泛的應(yīng)用，如：內(nèi)建自測(cè)(Build in self test，簡(jiǎn)稱(chēng)BIST)技術(shù)、自修復(fù)技術(shù)、一次編程(One Time Program，簡(jiǎn)稱(chēng)OTP)芯片、片上系統(tǒng)(System On Chip，簡(jiǎn)稱(chēng)SoC)等等。

現(xiàn)有技術(shù)中，參考圖1，電熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法如下：

步驟S11，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)100；

步驟S12，在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)100表面形成多晶硅層，在多晶硅層的表面形成圖形化的掩膜層，以所述圖形化的掩膜層為掩膜刻蝕多晶硅層，形成兩端寬大，并且與兩端相連接的中間細(xì)長(zhǎng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

步驟S13，去除所述掩膜層，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面形成金屬硅化物，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的兩端的金屬硅化物表面形成導(dǎo)電插塞104，形成陽(yáng)極101和陰極103，所述陽(yáng)極101和陰極103之間的細(xì)長(zhǎng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為熔絲102。

然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的電熔絲結(jié)構(gòu)及其形成方法單一，且通常在形成平面晶體管時(shí)形成電熔絲，如何實(shí)現(xiàn)電熔絲結(jié)構(gòu)及形成方法的多樣化，例如，在形成非平面晶體管(例如全包圍柵晶體管(Gate-All-Around，GAA)、鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)形成電熔絲，成為亟需解決的問(wèn)題。

更多關(guān)于電熔絲結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息可參考公開(kāi)號(hào)為US20050214982A1的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供電熔絲結(jié)構(gòu)及其形成方法、半導(dǎo)體器件及其形成方法，實(shí)現(xiàn)電熔絲結(jié)構(gòu)及形成方法的多樣化。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種電熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供絕緣體上半導(dǎo)體襯底，所述絕緣體上半導(dǎo)體襯底包括頂層半導(dǎo)體層；刻蝕所述頂層半導(dǎo)體層形成納米線(xiàn)，所述納米線(xiàn)用于形成包括陰極、陽(yáng)極和熔斷區(qū)的電熔絲結(jié)構(gòu)；在所述納米線(xiàn)的兩端摻雜，形成電熔絲結(jié)構(gòu)的陰極和陽(yáng)極，以及位于所述陰極和陽(yáng)極之間的熔斷區(qū)。