[發明專利]電可編程熔絲結構以及半導體器件

有效

• 申請號: 201810189694.6
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108493182B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 陳面國
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L23/525
• 分類號: H01L23/525;H01L27/115
• 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: 智云

本發明提供了一種電可編程熔絲結構以及半導體器件。由于電可編程熔絲結構中其陰極具有多個可實現電子流分流的導電分支，從而使陰極能夠允許較大的電子流，因此可相應的增加其與熔絲鏈在連接點處的電子流梯度，有利于提高熔絲鏈在連接點處的電遷移率。并且，多個導電分支還可加快陰極的散熱效率以降低陰極的溫度，從而可增加陰極和熔絲鏈在連接點處的溫度梯度，在較大的溫度梯度的加成作用下進一步提高了熔絲鏈在連接點處的電遷移率，使熔絲鏈能夠在電遷移的作用下熔斷并避免熔絲鏈發生爆裂的問題。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種電可編程熔絲結構以及半導體器件。

背景技術

在半導體領域中，傳統的熔絲通常是采用激光熔絲技術，即利用激光的高溫使熔絲汽化蒸發，從而使熔絲熔斷。具體的，傳統的激光熔絲應當被部分暴露出，進而在利用激光熔斷熔絲的過程中，能為熔絲汽化蒸發時提供一流通通道。然而，暴露出的熔絲同時也會導致其被污染的風險，使激光熔絲的性能不穩定；以及，激光熔絲需要利用激光設備實現熔絲的熔斷過程，這進一步限制了激光熔絲的尺寸不能過小；此外，隨著半導體尺寸的不斷縮減，利用激光設備時也相應的存在操作難度較大的問題。可見，隨著半導體技術的不斷發展，激光熔絲已經無法滿足尺寸逐漸縮減的半導體器件的要求。基于此，電可編程熔絲(Electrically programmable Fuse，E-fuse)被提出。

圖1為一種電可編程熔絲結構的示意圖，如圖1所示，電可編程熔絲通常包括一陰極10、一陽極30和一熔絲鏈20，所述熔絲鏈20連接在所述陰極10和所述陽極30之間。在編程過程中，于陰極10和陽極30之間施加大電流并使大電流經過熔絲鏈20，從而可利用電遷移特性實現熔絲鏈20的熔斷。即，電可編程熔絲是在電遷移的作用下熔斷，因此有利于實現其尺寸的小型化并且易于操作。

然而，現有的電可編程熔絲需要嚴格控制整個結構的設計(例如，嚴格控制熔絲鏈20的尺寸等)，否則極易導致編程過程中電流和時間無法很好的控制，進而會使熔絲鏈20直接由于溫度過高而產生爆裂的現象。即，在熔絲鏈20利用電遷移效應實現其熔斷之前，由于熔絲鏈20的溫度優先達到其臨界溫度從而直接發生爆裂的問題，而當熔絲鏈20發生爆裂時則相應的會對其周邊的器件或膜層造成損傷。例如圖1所示的，在熔絲鏈20上發生爆裂時，由于爆裂所形成的損傷會進一步蔓延至陰極10和陽極30上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電可編程熔絲結構，以解決現有的電可編程熔絲結構在編程過程中，常常會發生由于溫度過高而使熔絲鏈發生爆裂，進而會對其周邊的器件造成影響的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種電可編程熔絲結構，包括：包括一陰極、一熔絲鏈和一陽極，所述陰極和所述陽極經由所述熔絲鏈相互連接，并且所述陰極和所述熔絲鏈在一連接點處相互連接；其中，

所述陰極包含多條導電分支，以排列出一收斂側和一發散側，所述陰極的所述收斂側連接至所述連接點以和所述熔絲鏈連接。

可選的，在所述電可編程熔絲結構的編程過程中，多條所述導電分支中的電子流匯聚至所述陰極和所述熔絲鏈的所述連接點，以進入所述熔絲鏈中。

可選的，所述陰極上設置有用于連接電源的電源連接端(S)，所述電源連接端設置在沿著電子流的流通方向上最遠離所述連接點(P)的所述導電分支上。

可選的，所述陰極中至少有兩條所述導電分支與所述連接點連接，在所述電可編程熔絲結構的編程過程中，與所述連接點連接的導電分支中的電子流在所述連接點(P)處匯聚。

可選的，所述陰極中的多個所述導電分支劃分為N個分支組，N為大于等于1的正整數；其中，第一個分支組中的導電分支與所述連接點連接，第N個分支組中的導電分支與第N-1個分支組中的導電分支連接，以在所述電可編程熔絲結構的編程過程中，使電子流從第N個分支組中的導電分支經由第N-1個分支組中的導電分支逐級匯入到第一個分支組中的導電分支，以匯聚到所述連接點。