电熔丝及其制造方法
电熔丝及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电熔丝及其制造方法。所述电熔丝包括：正极，形成在衬底上；负极，形成在衬底上；熔断片，将正极和负极相互连接；第一接触点，形成在正极上；第二接触点，形成在负极上且被布置为比第一接触点更接近熔断片。
【专利说明】电熔丝及其制造方法
【技术领域】
[0001]下面的描述涉及一种半导体装置的电熔丝，例如，涉及一种电可编程的半导体装置的电熔丝及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着现代半导体装置的高集成化和高存储容量，在制造过程中半导体装置的存储器单元可能产生缺陷。这种情况会导致降低产品良率。
[0003]为了提高现代半导体存储装置的高集成化所导致的产品良率的降低，开发了冗余电路的技术。在冗余电路技术中，执行预定的测试来探测发生缺陷的单元。在缺陷被探测出的情况下，选择性地打开的熔丝盒中的相应熔丝，从而可以利用冗余电路来使有缺陷的主要单元被设置在主要单元周围的冗余单元替换。
[0004]通常，通过使用激光束照射熔丝使熔丝熔断来形成电路。但是，这种类型的熔丝结构的可靠性不高且无法在封装件水平中使用。另外，这种技术难以减少熔丝的间距。随着不断提高的芯片尺寸小型化，在具有小尺寸的芯片中难以使用这种类型的熔丝。
[0005]近来，为了使芯片的尺寸最小化，开发了通过提供电流使熔丝断开的电熔丝系统。在电熔丝系统中，编程电流流经熔断片引起熔断片受热并断开。这种编程过程还可以被称为熔断熔丝的过程。
[0006]但是，在这些电熔丝中，由于接触点被设置在宽的负极端部，远离熔断片，电迁移发生在相对宽的区域，因此在熔断过程中需要大电流。
【发明内容】
[0007]在一般方面中，提供一种电熔丝，包含有:正极，形成在衬底上；负极，形成在衬底上；熔断片，将正极和负极相互连接；第一接触点，形成在正极上；第二接触点，形成在负极上且被布置为比第一接触点更接近熔断片。
[0008]在电熔丝的一般方面中，所述熔断片可以被布置在正极和负极之间。
[0009]在电熔丝的一般方面中，所述负极可以包含与熔断片连接的负极一侧的横向的三个相等宽度的区域，且第二接触点可以形成在三个相等宽度的区域中与熔断片连接的区域。
[0010]在电熔丝的一般方面中，所述正极、负极和熔断片可以由半导体部和金属硅化物部的沉积结构形成。
[0011]在电熔丝的一般方面中，所述半导体部可以是掺杂或无掺杂的多晶硅。
[0012]在电熔丝的一般方面，所述金属硅化物部可以包括选自T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子以及他们的组合。
[0013]在电熔丝的一般方面中，所述金属硅化物部的厚度可为20nm至50nm。
[0014]在电熔丝的一般方面中，还可以包含有:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第一接触点可以是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第二接触点可以是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
[0015]在电熔丝的一般方面中，第一和第二接触点可以形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
[0016]在电熔丝的一般方面中，在正极上形成的第一接触点被布置为比在负极上形成的第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间。
[0017]在另--般方面中，提供一种制造电熔丝的方法，所述方法包含有:在衬底上形成
半导体层；通过使半导体层图案化来形成第一、第二和第三半导体部；通过在第一、第二和第三半导体部上分别形成第一、第二和第三金属硅化物部，从而形成正极、负极以及使正极和负极相互连接的熔断片；在正极上形成第一接触点；在负极形成比第一接触点更接近熔断片的第二接触点。
[0018]在所述方法的一般方面中，所述熔断片可以被布置在正极和负极之间。
[0019]在所述方法的一般方面中，所述负极可以包括与熔断片连接的负极一侧的横向的三个相等宽度的区域，且第二接触点可以形成在三个相等宽度的区域中与熔断片连接的区域。
[0020]在所述方法的一般方面中，所述正极、负极和熔断片可以由第一、第二和第三半导体部以及第一、第二和第三金属硅化物部的沉积结构形成。
[0021]在所述方法的一般方面中，所述第一、第二和第三半导体部可以是掺杂或无掺杂的多晶硅。
[0022]在所述方法的一般方面中，所述第一、第二和第三半导体部可以形成为单个主体。
[0023]在所述方法的一般方面中，所述第一、第二和第三金属硅化物部可以包括选自由T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo构成的组群的金属原子以及他们的组合。
[0024]在所述方法的一般方面，还可以包括:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第一接触点可以是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第二接触点可以是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
[0025]在所述方法的一般方面中，第一和第二接触点可以形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
[0026]在所述方法的一般方面中，在正极上形成的第一接触点被布置为比第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间
[0027]在所述方法的一般方面，形成金属硅化物部的步骤可以包括在第一、第二和第三半导体部上形成的厚度为5nm至50nm的金属层，且通过对金属层进行热处理在金属层的表面上形成的硅化物。
[0028]在所述方法的一般方面中，所述金属硅化物部的厚度可以为20nm至50nm。
[0029]其他特征和方面可以通过以下具体说明、附图及权利要求书中而变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是在平面视图中电熔丝的示意图。[0031]图2是在平面视图中示出电熔丝编程状态的图1的电熔丝的示意图。
[0032]图3是根据本发明一个方面的在平面视图中电熔丝一个示例的示意图。
[0033]图4是在图3中示出的电熔丝沿着线IV-1V的截面图。
[0034]图5是在图3中示出的电熔丝的负极沿着线V-V的截面图。
[0035]图6是示出电熔丝的编程状态的电熔丝的示例的平面图。
[0036]图7 (a)是示出在比较例电熔丝被编程之后硅化物损失状态的电熔丝的比较例的平面图。
[0037]图7 (b)是示出在根据一般方面的电熔丝被编程之后硅化物损失状态的电熔丝的示例的平面图。
[0038]图8A至8H是示出根据一般方面的制造电熔丝的过程的示例的剖视图。
[0039]图9是示出在根据本发明的一个方面的电熔丝被编程之后基于单元电阻的累积分布的变化的曲线图。
[0040]在整个【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】中，除非另外描述，否则相同的附图标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为清晰、示出和方便起见，可以夸大这些元件的相对尺寸和描述。
【具体实施方式】
[0041]提供下面的详细描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统全面的理解。因此，将给予本领域的普通技术人员在此描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物。此外，为了提高清晰度和简明性，可以省略对公知功能和构造的描述。
[0042]在下文中，根据不同示例的半导体装置的电熔丝的结构将参考【专利附图】
【附图说明】。这些图并非一定按比例绘制，并且在一些情况下，为了清楚地示出示例的特征，可以放大比例。当第一层被称为“在”第二层“上”或“在”衬底“上”时，可以不仅表示第一层直接形成在第二层上或衬底上的情况，还可以表示第一层和第二层之间或第一层和衬底之间存在第三层的情况。
[0043]在电熔丝系统中，编程电流流经熔断片，使得熔断片受热并断开。这种编程过程还可以被称为熔断熔丝的过程。
[0044]电熔丝系统可以利用使多晶硅的熔丝完全断开的方法来熔断熔丝。在替代方案中，电熔丝系统可以利用通过金属离子的转移仅从多晶硅中移除硅化物来增加电阻的方法。当电流流经金属时金属离子发生转移，且这种现象还被称为电迁移。
[0045]图1是在平面视图中示出电熔丝的示意图。
[0046]在图1中示出的电熔丝10包括正极20、负极30、使正极20和负极30相互连接的熔断片40。另外，负极30可以被分为具有相等宽度Wl的三个区域30a、30b、30c，且接触点35位于与熔断片40相对侧的负极30的区域30c中。
[0047]在这种电熔丝10中，正极20被连接到晶体管(未示出)的漏极(未示出)。当晶体管被驱动时，多个电子通过熔断片40从负极30流动到正极20，且硅化物也同样转移，从而随着熔断片40中一部分电子的离开并且剩余部分电子累积而发生熔丝熔断。当通过熔丝熔断使硅化物移除的位置的电阻增加，电熔丝10断开。
[0048]如果电熔丝10具有约IOOohm至300ohm的电阻值，该电熔丝10就不再能够进行编程。
[0049]在将给定电压和给定电流施加到正极20和负极30的两端从而可以发生电熔丝10的电迁移之后，如果经过特定长度的时间，电熔丝10就可以被编程。这间，如果发生电迁移，则电熔丝10具有数千Okm至数十兆Ohm的电阻值。
[0050]图2是在平面视图中示出图1的电熔丝在电熔丝编程状态下的示意图。
[0051]在图2中，当电熔丝10被编程时，通过电迁移将电熔丝的硅化物层从熔丝的部位50移除，部位50从电熔丝10的负极30向熔断片40延伸。
[0052]在图1和图2中说明的电熔丝中，接触点35位于负极30的区域中，且负极30的宽度大于熔断片40的宽度。因此，接触点35被布置在负极30的最远端，例如位于与熔断片40相对的方向的区域中，其结果是在电熔丝10的负极30的发生电迁移的区域大范围地增加，并且广泛地在整个负极30的区域和熔断片40移去硅化物层，以获得电熔丝10的希望电阻。
[0053]在这种情况下，尽管电熔丝10可以被相对稳定地编程，但是需要将大电流施加到电熔丝以在负极30的整个广泛区域产生足够的电迁移。
[0054]因此，当接触点被布置在与熔断片相对的负极端部时，电迁移一定发生在相对广泛的区域，因此编程电熔丝需要大电流。
[0055]图3是在平面视图中电熔丝一个示例的示意图。
[0056]图4是在图3中示出的电熔丝沿着线IV-1V的截面图。
[0057]图5是沿着图3的线V-V的电熔丝的负极的截面图。
[0058]如图3至5所示，电熔丝100包括:半导体衬底101 ;正极120，形成在半导体衬底101上且包括第一半导体部102和第一金属娃化物112 ;负极130,形成在半导体衬底101上且包括第二半导体部103和第二金属硅化物113 ;熔断片140，被布置在正极120和负极130之间以使正极120和负极130相互连接，且包括第三半导体部104和第三金属硅化物113 ；第一组接触点125，形成在正极120上；第二组接触点135，形成在负极130上且位于最接近熔断片140的角部。
[0059]进一步地，负极130能在与熔断片140连接的一侧的横向被分为具有相等宽度W2的三个独立的区域130a、130b、130c。在电熔丝100中，第二组接触点135形成在与熔断片140连接的区域130a内。因此，第二组接触点135被形成为靠近熔断片140。
[0060]在本示例中，半导体衬底101包括半导体层(未示出)和绝缘区(未示出)。
[0061]半导体衬底101可以是体(bulk)半导体衬底、在绝缘体上的半导体(SOI)或具有体部和SOI部的混合半导体衬底。半导体层(未不出)包括:例如娃的半导体材料、包含娃的合金、包含锗的合金、II1- V族化合物半导体或I1-1V族化合物半导体。
[0062]绝缘区(未示出)包括绝缘材料，例如氧化硅膜、氮化硅膜、绝缘金属氧化物膜或绝缘金属氮化物膜。
[0063]而且，第一、第二和第三半导体部102、103和104可以整体地形成为单个主体，且可以通过相同的半导体材料形成。例如，可以通过掺杂或无掺杂的多晶硅形成第一、第二和第三半导体部102、103和104。
[0064]构成了熔断片140的第三半导体部104的第一角部被形成为与第一半导体部102连接。构成了熔断片140的第三半导体部104的第二角部被形成为与第二半导体部103连接。
[0065]金属层包括可以与第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料反应的金属，以形成金属半导体合金。优选为使用过渡金属作为金属层。例如，可以使用诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo中至少一种金属原子以及他们的组合作为金属层。并且，为了使电迁移按期望地进行，金属层可以被形成为5nm至50nm的厚度。相应地优选为使娃化物形成为20nm至50nm的厚度。这是由于如果娃化物的厚度太薄，熔化操作会不稳定，另外，如果硅化物的厚度太厚，用于熔化的电流消耗会过度地增加。
[0066]如果第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料包含娃,金属层会与第一、第二和第三半导体部102、103和104反应。该反应产生金属娃化物层。金属娃化物层包括第一、第二和第三硅化物部112、113和114。金属硅化物层可以包括诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子或其组合。
[0067]在示出的示例中，第一金属硅化物部112形成在第一半导体部102上。第二金属硅化物部113形成在第二半导体部103上。第三金属硅化物部114形成在第三半导体部104上。
[0068]第一组接触点125中的至少一个被直接形成在第一金属硅化物部112上以电连接正极120，且第二组接触点135中的至少一个被直接形成在第二金属硅化物部113上以电连接负极130。在相对于熔断片140的垂直方向以给出的间隔形成多个第二接触点135。具体地说，多个第二接触点135被布置在尽可能最接近熔断片140且构成负极130的第二金属硅化物部113的角部。
[0069]在本示例中，第一组接触点125和第二组接触点135被布置在通过熔断片140的虚拟延伸线140a定义的区域之外的正极120和负极130上。虚拟延伸线140a是直线。通过在该区域中不形成接触，使在熔化过程中由电迁移引起的硅化物移动不会被阻碍。
[0070]在本示例中，第一组接触点125形成在正极上且被布置为远离熔断片，从而不会阻塞在熔化过程中由于电迁移而移动的硅化物将聚集的空间。
[0071]而且，负极130的面积可以大于或等于正极120的面积。例如，负极130可以具有比正极120宽的宽度。
[0072]将参照图6来描述如上构造的电熔丝的示例的操作。
[0073]图6是示出电熔丝的编程状态的电熔丝的示例的平面图。
[0074]为了在电熔丝100中可以发生电迁移，在将给定电压和给定电流施加到正极120和负极130的两端之后，如果经过了特定的时间，电熔丝100就可以被编程。
[0075]如果发生电迁移，通过强电流使电熔丝100的硅化物缺失，从而电阻值大大增加。
[0076]具体地说，根据现有技术，如图2所示，由于在负极30的广泛区域在产生硅化物损失部50，所以应当向电熔丝施加相对高的电流。另一方面，如图6所示，在示出的示例中，硅化物损失部150被限定在电熔丝100的熔断片140部位，而不产生在负极130的接触点135的左侧的一边。
[0077]因此，在示出的电熔丝中，由于硅化物损失部150被限定在电熔丝100的熔断片140部位，所以减少了硅化物的损失区域，从而即使向电熔丝施加低电流也可以使电熔丝100被有效地编程。
[0078]图7 (a)和图7 (b)是示出电熔丝被编程之后硅化物损失状态的两种不同电熔丝的平面图。图7 (a)示出了通过传统方式编程电熔丝的电熔丝的示例，图7 (b)示出了使用低电流编程电熔丝的电熔丝的示例。
[0079]如图7 (b)所示，在使用低电流编程电熔丝100的示例中，硅化物的总损失区域150比图7 (a)中示出的电熔丝100的硅化物的总损失区域窄。但是，由于与电熔丝100的熔断片140部位对应的硅化物损失区域变得比图7 Ca)中所示出的区域更宽，因此在电熔丝100被编程之后所得到的电阻值比在图7 (a)中所示出的电熔丝更高。在图7 (a)中，负极30的与熔断片40相邻的边缘和接触点25之间的距离为1.0 μ m至4.0 μ m，典型地为
2.3 μ m。进一步地，负极30的与熔断片40相邻的边缘和接触点35之间的距离为0.2 μ m至2.0 μ m，典型地为Ι.Ομπι。在图7 (a)中，长度LI的范围为0.2 μ m至0.4 μ m，典型地为
0.3 μ m0
[0080]在图7 (a)中示出的电熔丝的情况下，在电熔丝10的负极30的广泛的区域中产生硅化物损失部50。但是，在图7 (b)中示出的电熔丝的情况下，注意到硅化物损失部150被限定在如图6所示的电熔丝100的熔断片140部位。也就是说，在图7 (b)中说明的电阻丝的情况下，注意到硅化物损失部150主要发生在电熔丝100的熔断片140部位，且如果通过相同的条件对电熔丝编程，在电熔丝100的熔 断片140部位的硅化物损失长度L2长于相关领域的硅化物损失长度LI。
[0081]在图7 (b)中，负极130与熔断片40相邻的边缘和第一接触点125之间的距离为
1.0 μ m至4.0 μ m，典型地为2.3 μ m。进一步地，L2的范围为0.5 μ m至0.9 μ m，典型地为
0.7 μ m。因此，如通过下面的等式(I)所表示的，由于电阻R与长度I成正比且与截面积A成反比，因此主要通过电熔丝100的熔断片140部位确定电熔丝100的电阻，从而如果通过相同的条件对电熔丝编程，电熔丝100的电阻大于按传统方式变成的电熔丝的电阻。
[0082]R=P 1/A (R:电阻；P:电阻率；1:长度；A:截面积)--------(I)
[0083]图9是示出在图7 (a)和图7 (b)中的电熔丝被编程之后基于单元电阻的累积分布的变化的曲线图。
[0084]如图9所示，如果在相同的电流条件和相同的电压条件下编程电熔丝100，注意到图7 (b)中示出的电熔丝100具有比图7 (a)中示出的电熔丝更大的电阻值。
[0085]因此，通过施加低于传统技术的电流以得到相同的电阻值，与传统技术相比可以更有效地编程电熔丝100。
[0086]同时，将参照图8A至8H来描述制造上述半导体装置的电熔丝的方法。
[0087]图8A至8H是示出制造电熔丝的过程的示例的截面图。
[0088]如图8A所示，半导体层105沉积在半导体衬底101上。这时，使用诸如LPCVD (低压化学气相沉积)、RTCVD (快速热化学气相沉积)、或PECVD (等离子体增强化学气相沉积)的化学气相沉积来沉积半导体层105。
[0089]这时，半导体衬底101包括半导体层(未示出)和绝缘区(未示出)。半导体衬底101可以是体半导体衬底、在绝缘体上的半导体(SOI)或具有体部和SOI部的混合半导体衬底。而且，半导体衬底的绝缘层(未示出)包括诸如氧化硅膜、氮化硅膜、绝缘金属氧化膜或绝缘金属氮化膜等的介电材料。
[0090]可以使用掺杂或无掺杂的多晶硅作为半导体层105，或使用例如硅、包含硅的合金、包含锗的合金、II1- V族半导体或I1-1V族半导体的半导体材料作为半导体层105。[0091]接着，如图8B所示，第一光致抗蚀剂膜107被沉积在半导体层105上。
[0092]然后，如图SC所示，通过基于光刻工艺的曝光和显影工序选择性地移除第一光致抗蚀剂膜107，从而形成第一光致抗蚀剂膜图案107a。
[0093]如图8D所示，使用第一光致抗蚀剂膜图案107a作为蚀刻掩模选择性地蚀刻半导体层105，从而形成第一、第二和第三半导体部102、103和104。这时，第一、第二和第三半导体部102、103和104可以形成为单个主体，且可以由相同的半导体材料形成，例如掺杂或无掺杂的多晶硅。
[0094]另外，如图3所示，第三半导体部104的第一角部被形成为与第一半导体部102接触成为单个主体，且第三半导体部104的第二角部被形成为与第二半导体部103接触成为
单个主体。
[0095]随后，如图SE所示，移除第一光致抗蚀剂膜图案107a。接着，为了使第一、第二和第三半导体部102、103和104的表面金属化,金属层(未不出)被沉积在第一、第二和第三半导体部102、103和104的表面上。
[0096]这时,金属层包括可以与第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料反应的金属，以形成金属半导体合金。优选为使用过渡金属作为金属层。这时，使用诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo中至少一种金属原子以及他们的组合作为金属层。并且，为了使电迁移按照期望地进行，金属层可以被形成为5nm至50nm的厚度。相应地优选为使娃化物形成为20nm至50nm的厚度。这是由于如果娃化物的厚度太薄，熔化操作会变得不稳定，另外，如果硅化物的厚度太厚，用于熔化的电流消耗会过度地增加。根据本发明的一个实施例，可以通过对金属层进行热处理在金属层的表面上形成硅化物。
[0097]如果第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料包含娃,金属层会与第一、第二和第三半导体部102、103和104反应,从而形成金属娃化物层。这时,金属娃化物层包括第一、第二和第三娃化物部112、113和114。金属娃化物层可以包括诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子或其组合。
[0098]第一金属娃化物部112形成在第一半导体部102上,第二金属娃化物部113形成在第二半导体部103上，第三金属硅化物部114形成在第三半导体部104上。因此，第一半导体部102和第一金属硅化物部112组成正极120，第二半导体部103和第二金属硅化物部113组成负极130，第三半导体部104和第三金属硅化物部114组成连接正极120和负极130的熔断片140。
[0099]接着，如图8所所示，金属层115被沉积在包含第一、第二和第三硅化物部112、113和114的整个衬底表面上。然后，第二光致抗蚀剂膜117被沉积在金属层115上。这时，使用CVD (化学气相沉积)、PVD (物理气相沉积)、ALD (原子层沉积)或其他沉积法形成金属层115。
[0100]随后，如图SG所示，通过基于光刻工艺的曝光和显影工序选择性地移除第二光致抗蚀剂膜117，从而形成第二光致抗蚀剂膜图案117a。然后，如图8H所示，使用第二光致抗蚀剂膜图案117a作为蚀刻掩模蚀刻金属层115，从而在第一电极120中形成多个第一接触点125，且在第二电极130中形成多个第二接触点130。这时，第一接触点被直接形成在第一金属硅化物部112上以电连接正极120，且第二接触点135中的至少一个被直接形成在第二金属娃化物部113上以电连接负极130。这时,在相对于熔断片140的垂直方向以一定间隔形成第二接触点135。具体地说，多个第二接触点135被布置在尽可能最接近熔断片140的第二金属硅化物部113上的角部。也就是说，第二接触点135被布置在尽可能最接近熔断片140的并组成负极130的第二金属硅化物部113的角部。根据本发明的一个实施例，第二接触点135布置为比第一接触点125更接近熔断片。
[0101]而且，优选为第一接触点125和第二接触点135被布置在除了延伸线内以外的正极120和负极130上，从而不阻止在熔化过程中由电迁移导致的硅化物移动。延伸线可以是沿熔断片140的两端的两条直线之间的区域。
[0102]优选地，第一接触点125形成在正极120上且被布置为远离熔断片140，从而不会阻塞在熔化过程中由电迁移移动的硅化物将要聚集的空间。
[0103]随后，尽管未示出，移除第二光致抗蚀剂膜图案107a。从而完成制造半导体装置的电熔丝100的过程。
[0104]如上所述，根据以上描述的半导体装置的电熔丝及其制造方法的示例，负极的接触点被布置为尽可能靠近熔断片部，以将由电迁移导致的硅化物的损失区域减小到熔断片部，从而可以以低电流消耗得到高熔断电阻值。
[0105]以上提供了电熔丝及其制造方法的各种示例。电熔丝及其制造方法的示例可以基本上改善由于将接触点布置在负极的远离熔断片的宽阔区域中的一端而出现的问题。
[0106]在以上公开的电熔丝及其制造方法中，可以将负极的接触点布置为接近熔断片，以尽可能地将由电迁移引起的硅化物的损失区域减小到熔断片部。因此，可以以低电流消耗得到高电阻值。
[0107]为了实现如在这里实施并大致描述的这些及其他有益效果，以上提供了电熔丝的示例。在该示例中，电熔丝包括有:第一电极，形成在半导体衬底上；第二电极，形成在半导体衬底上；熔断片，被布置在第一电极和第二电极之间并使第一电极和第二电极相互连接；第一接触点，形成在第一电极上；第二接触点，形成在第二电极上且被布置为在第二电极上形成的接触点中最接近熔断片的第二电极的角部。
[0108]以上还提供了制造半导体装置的电熔丝的方法的示例。该方法包括有:在半导体衬底上形成半导体层；通过使半导体层图案化来形成第一、第二和第三半导体部；通过在第一、第二和第三半导体部上分别形成第一、第二和第三金属娃化物部,从而形成第一电极、第二电极以及使第一电极和第二电极相互连接的熔断片；在第一电极上形成第一接触点；在第二电极最接近熔断片的区域部形成第二接触点。
[0109]根据半导体装置的电熔丝及其生产方法，负极的接触点被布置为接近熔断片部，以将由电迁移引起的硅化物的损失区域减小到熔断片部，从而通过小电流可以得到熔断之后的高熔断电阻值。
[0110]从以上提供的详细说明，电熔丝的其他应用范围是明显的。但是，应当理解:表示优选实施例时，仅以举例说明的方式给出具体的描述和特定的示例，而从上述具体描述，在本发明范围和精神内的各种变型和修改对本领域技术人员具有启示且显而易见的。
[0111]上面已经描述了一些示例。然而，将理解的是，可以做出各种修改。例如，如果以不同的顺序执行所描述的技术和/或如果以不同的方式组合和/或通过其他组件或其等同物替代或补充所描述的系统、结构、器件或电路中的组件，则可以取得合适的结果。因此，其他实施在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种电熔丝，包含有: 正极，形成在半导体衬底上； 负极，形成在半导体衬底上； 熔断片，将正极和负极相互连接； 第一接触点，形成在正极上； 第二接触点，形成在负极上且被布置为比第一接触点更接近熔断片。
2.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，所述熔断片被布置在正极和负极之间。
3.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，所述负极包括与熔断片连接的负极一侧的横向的宽度相等的三个区域，且第二接触点形成在宽度相等的三个区域中与熔断片连接的区域。
4.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，所述正极、负极和熔断片由半导体部和金属硅化物部的沉积结构形成。
5.根据权利要求4所述的电熔丝，其中，所述半导体部是掺杂或无掺杂的多晶硅。
6.根据权利要求4所述的电熔丝，其中，所述金属硅化物部包括选自T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子以及他们的组合。
7.根据权利要求·4所述的电熔丝,其中，所述金属娃化物部的厚度为20nm至50nm。
8.根据权利要求1所述的电熔丝，所述电熔丝还包括:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点包括两个或更多个接触点，且第一接触点是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点包括两个或更多个接触点，且第二接触点是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
9.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，第一和第二接触点形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
10.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，在正极上形成的第一接触点被布置为比在负极上形成的第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间。
11.一种制造电熔丝的方法，所述方法包含有: 在衬底上形成半导体层； 通过使半导体层图案化来形成第一、第二和第三半导体部； 通过在第一、第二和第三半导体部上分别形成第一、第二和第三金属硅化物部，从而形成正极、负极以及使正极和负极相互连接的熔断片； 在正极上形成第一接触点； 在负极形成比第一接触点更接近熔断片的第二接触点。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述熔断片被布置在正极和负极之间。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述负极包括与熔断片连接的负极一侧的横向的宽度相等的三个区域，且第二接触点形成在宽度相等的三个区域中与熔断片连接的区域。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述正极、负极和熔断片由第一、第二和第三半导体部以及第一、第二和第三金属硅化物部的沉积结构形成。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一、第二和第三半导体部是掺杂或无掺杂的多晶硅。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一、第二和第三半导体部形成为单个主体。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一、第二和第三金属硅化物部包括选自由T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo构成的组群的金属原子以及他们的组合。
18.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点包括两个或更多个接触点，且第一接触点是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点包括两个或更多个接触点，且第二接触点是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，第一和第二接触点形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，在正极上形成的第一接触点被布置为比第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，形成金属硅化物部的步骤包括在第一、第二和第三半导体部上形成的厚度为5nm至50nm的金属层，且通过对金属层进行热处理在金属层的表面上形成娃化物。
22.根据权利要求11所述的方法`，其中，所述金属硅化物部的厚度为20nm至50nm。
【文档编号】H01L23/525GK103715172SQ201310424645
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】全成都, 沈辰燮, 金载运, 白成烈, 金宗洙, 崔允熙, 金秀珍, 朴星范 申请人:美格纳半导体有限公司
【专利摘要】本发明提供一种电熔丝及其制造方法。所述电熔丝包括：正极，形成在衬底上；负极，形成在衬底上；熔断片，将正极和负极相互连接；第一接触点，形成在正极上；第二接触点，形成在负极上且被布置为比第一接触点更接近熔断片。
【专利说明】电熔丝及其制造方法
【技术领域】
[0001]下面的描述涉及一种半导体装置的电熔丝，例如，涉及一种电可编程的半导体装置的电熔丝及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着现代半导体装置的高集成化和高存储容量，在制造过程中半导体装置的存储器单元可能产生缺陷。这种情况会导致降低产品良率。
[0003]为了提高现代半导体存储装置的高集成化所导致的产品良率的降低，开发了冗余电路的技术。在冗余电路技术中，执行预定的测试来探测发生缺陷的单元。在缺陷被探测出的情况下，选择性地打开的熔丝盒中的相应熔丝，从而可以利用冗余电路来使有缺陷的主要单元被设置在主要单元周围的冗余单元替换。
[0004]通常，通过使用激光束照射熔丝使熔丝熔断来形成电路。但是，这种类型的熔丝结构的可靠性不高且无法在封装件水平中使用。另外，这种技术难以减少熔丝的间距。随着不断提高的芯片尺寸小型化，在具有小尺寸的芯片中难以使用这种类型的熔丝。
[0005]近来，为了使芯片的尺寸最小化，开发了通过提供电流使熔丝断开的电熔丝系统。在电熔丝系统中，编程电流流经熔断片引起熔断片受热并断开。这种编程过程还可以被称为熔断熔丝的过程。
[0006]但是，在这些电熔丝中，由于接触点被设置在宽的负极端部，远离熔断片，电迁移发生在相对宽的区域，因此在熔断过程中需要大电流。
【发明内容】
[0007]在一般方面中，提供一种电熔丝，包含有:正极，形成在衬底上；负极，形成在衬底上；熔断片，将正极和负极相互连接；第一接触点，形成在正极上；第二接触点，形成在负极上且被布置为比第一接触点更接近熔断片。
[0008]在电熔丝的一般方面中，所述熔断片可以被布置在正极和负极之间。
[0009]在电熔丝的一般方面中，所述负极可以包含与熔断片连接的负极一侧的横向的三个相等宽度的区域，且第二接触点可以形成在三个相等宽度的区域中与熔断片连接的区域。
[0010]在电熔丝的一般方面中，所述正极、负极和熔断片可以由半导体部和金属硅化物部的沉积结构形成。
[0011]在电熔丝的一般方面中，所述半导体部可以是掺杂或无掺杂的多晶硅。
[0012]在电熔丝的一般方面，所述金属硅化物部可以包括选自T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子以及他们的组合。
[0013]在电熔丝的一般方面中，所述金属硅化物部的厚度可为20nm至50nm。
[0014]在电熔丝的一般方面中，还可以包含有:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第一接触点可以是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第二接触点可以是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
[0015]在电熔丝的一般方面中，第一和第二接触点可以形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
[0016]在电熔丝的一般方面中，在正极上形成的第一接触点被布置为比在负极上形成的第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间。
[0017]在另--般方面中，提供一种制造电熔丝的方法，所述方法包含有:在衬底上形成
半导体层；通过使半导体层图案化来形成第一、第二和第三半导体部；通过在第一、第二和第三半导体部上分别形成第一、第二和第三金属硅化物部，从而形成正极、负极以及使正极和负极相互连接的熔断片；在正极上形成第一接触点；在负极形成比第一接触点更接近熔断片的第二接触点。
[0018]在所述方法的一般方面中，所述熔断片可以被布置在正极和负极之间。
[0019]在所述方法的一般方面中，所述负极可以包括与熔断片连接的负极一侧的横向的三个相等宽度的区域，且第二接触点可以形成在三个相等宽度的区域中与熔断片连接的区域。
[0020]在所述方法的一般方面中，所述正极、负极和熔断片可以由第一、第二和第三半导体部以及第一、第二和第三金属硅化物部的沉积结构形成。
[0021]在所述方法的一般方面中，所述第一、第二和第三半导体部可以是掺杂或无掺杂的多晶硅。
[0022]在所述方法的一般方面中，所述第一、第二和第三半导体部可以形成为单个主体。
[0023]在所述方法的一般方面中，所述第一、第二和第三金属硅化物部可以包括选自由T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo构成的组群的金属原子以及他们的组合。
[0024]在所述方法的一般方面，还可以包括:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第一接触点可以是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点可以包括两个或更多个接触点，且第二接触点可以是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
[0025]在所述方法的一般方面中，第一和第二接触点可以形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
[0026]在所述方法的一般方面中，在正极上形成的第一接触点被布置为比第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间
[0027]在所述方法的一般方面，形成金属硅化物部的步骤可以包括在第一、第二和第三半导体部上形成的厚度为5nm至50nm的金属层，且通过对金属层进行热处理在金属层的表面上形成的硅化物。
[0028]在所述方法的一般方面中，所述金属硅化物部的厚度可以为20nm至50nm。
[0029]其他特征和方面可以通过以下具体说明、附图及权利要求书中而变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是在平面视图中电熔丝的示意图。[0031]图2是在平面视图中示出电熔丝编程状态的图1的电熔丝的示意图。
[0032]图3是根据本发明一个方面的在平面视图中电熔丝一个示例的示意图。
[0033]图4是在图3中示出的电熔丝沿着线IV-1V的截面图。
[0034]图5是在图3中示出的电熔丝的负极沿着线V-V的截面图。
[0035]图6是示出电熔丝的编程状态的电熔丝的示例的平面图。
[0036]图7 (a)是示出在比较例电熔丝被编程之后硅化物损失状态的电熔丝的比较例的平面图。
[0037]图7 (b)是示出在根据一般方面的电熔丝被编程之后硅化物损失状态的电熔丝的示例的平面图。
[0038]图8A至8H是示出根据一般方面的制造电熔丝的过程的示例的剖视图。
[0039]图9是示出在根据本发明的一个方面的电熔丝被编程之后基于单元电阻的累积分布的变化的曲线图。
[0040]在整个【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】中，除非另外描述，否则相同的附图标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为清晰、示出和方便起见，可以夸大这些元件的相对尺寸和描述。
【具体实施方式】
[0041]提供下面的详细描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统全面的理解。因此，将给予本领域的普通技术人员在此描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物。此外，为了提高清晰度和简明性，可以省略对公知功能和构造的描述。
[0042]在下文中，根据不同示例的半导体装置的电熔丝的结构将参考【专利附图】
【附图说明】。这些图并非一定按比例绘制，并且在一些情况下，为了清楚地示出示例的特征，可以放大比例。当第一层被称为“在”第二层“上”或“在”衬底“上”时，可以不仅表示第一层直接形成在第二层上或衬底上的情况，还可以表示第一层和第二层之间或第一层和衬底之间存在第三层的情况。
[0043]在电熔丝系统中，编程电流流经熔断片，使得熔断片受热并断开。这种编程过程还可以被称为熔断熔丝的过程。
[0044]电熔丝系统可以利用使多晶硅的熔丝完全断开的方法来熔断熔丝。在替代方案中，电熔丝系统可以利用通过金属离子的转移仅从多晶硅中移除硅化物来增加电阻的方法。当电流流经金属时金属离子发生转移，且这种现象还被称为电迁移。
[0045]图1是在平面视图中示出电熔丝的示意图。
[0046]在图1中示出的电熔丝10包括正极20、负极30、使正极20和负极30相互连接的熔断片40。另外，负极30可以被分为具有相等宽度Wl的三个区域30a、30b、30c，且接触点35位于与熔断片40相对侧的负极30的区域30c中。
[0047]在这种电熔丝10中，正极20被连接到晶体管(未示出)的漏极(未示出)。当晶体管被驱动时，多个电子通过熔断片40从负极30流动到正极20，且硅化物也同样转移，从而随着熔断片40中一部分电子的离开并且剩余部分电子累积而发生熔丝熔断。当通过熔丝熔断使硅化物移除的位置的电阻增加，电熔丝10断开。
[0048]如果电熔丝10具有约IOOohm至300ohm的电阻值，该电熔丝10就不再能够进行编程。
[0049]在将给定电压和给定电流施加到正极20和负极30的两端从而可以发生电熔丝10的电迁移之后，如果经过特定长度的时间，电熔丝10就可以被编程。这间，如果发生电迁移，则电熔丝10具有数千Okm至数十兆Ohm的电阻值。
[0050]图2是在平面视图中示出图1的电熔丝在电熔丝编程状态下的示意图。
[0051]在图2中，当电熔丝10被编程时，通过电迁移将电熔丝的硅化物层从熔丝的部位50移除，部位50从电熔丝10的负极30向熔断片40延伸。
[0052]在图1和图2中说明的电熔丝中，接触点35位于负极30的区域中，且负极30的宽度大于熔断片40的宽度。因此，接触点35被布置在负极30的最远端，例如位于与熔断片40相对的方向的区域中，其结果是在电熔丝10的负极30的发生电迁移的区域大范围地增加，并且广泛地在整个负极30的区域和熔断片40移去硅化物层，以获得电熔丝10的希望电阻。
[0053]在这种情况下，尽管电熔丝10可以被相对稳定地编程，但是需要将大电流施加到电熔丝以在负极30的整个广泛区域产生足够的电迁移。
[0054]因此，当接触点被布置在与熔断片相对的负极端部时，电迁移一定发生在相对广泛的区域，因此编程电熔丝需要大电流。
[0055]图3是在平面视图中电熔丝一个示例的示意图。
[0056]图4是在图3中示出的电熔丝沿着线IV-1V的截面图。
[0057]图5是沿着图3的线V-V的电熔丝的负极的截面图。
[0058]如图3至5所示，电熔丝100包括:半导体衬底101 ;正极120，形成在半导体衬底101上且包括第一半导体部102和第一金属娃化物112 ;负极130,形成在半导体衬底101上且包括第二半导体部103和第二金属硅化物113 ;熔断片140，被布置在正极120和负极130之间以使正极120和负极130相互连接，且包括第三半导体部104和第三金属硅化物113 ；第一组接触点125，形成在正极120上；第二组接触点135，形成在负极130上且位于最接近熔断片140的角部。
[0059]进一步地，负极130能在与熔断片140连接的一侧的横向被分为具有相等宽度W2的三个独立的区域130a、130b、130c。在电熔丝100中，第二组接触点135形成在与熔断片140连接的区域130a内。因此，第二组接触点135被形成为靠近熔断片140。
[0060]在本示例中，半导体衬底101包括半导体层(未示出)和绝缘区(未示出)。
[0061]半导体衬底101可以是体(bulk)半导体衬底、在绝缘体上的半导体(SOI)或具有体部和SOI部的混合半导体衬底。半导体层(未不出)包括:例如娃的半导体材料、包含娃的合金、包含锗的合金、II1- V族化合物半导体或I1-1V族化合物半导体。
[0062]绝缘区(未示出)包括绝缘材料，例如氧化硅膜、氮化硅膜、绝缘金属氧化物膜或绝缘金属氮化物膜。
[0063]而且，第一、第二和第三半导体部102、103和104可以整体地形成为单个主体，且可以通过相同的半导体材料形成。例如，可以通过掺杂或无掺杂的多晶硅形成第一、第二和第三半导体部102、103和104。
[0064]构成了熔断片140的第三半导体部104的第一角部被形成为与第一半导体部102连接。构成了熔断片140的第三半导体部104的第二角部被形成为与第二半导体部103连接。
[0065]金属层包括可以与第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料反应的金属，以形成金属半导体合金。优选为使用过渡金属作为金属层。例如，可以使用诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo中至少一种金属原子以及他们的组合作为金属层。并且，为了使电迁移按期望地进行，金属层可以被形成为5nm至50nm的厚度。相应地优选为使娃化物形成为20nm至50nm的厚度。这是由于如果娃化物的厚度太薄，熔化操作会不稳定，另外，如果硅化物的厚度太厚，用于熔化的电流消耗会过度地增加。
[0066]如果第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料包含娃,金属层会与第一、第二和第三半导体部102、103和104反应。该反应产生金属娃化物层。金属娃化物层包括第一、第二和第三硅化物部112、113和114。金属硅化物层可以包括诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子或其组合。
[0067]在示出的示例中，第一金属硅化物部112形成在第一半导体部102上。第二金属硅化物部113形成在第二半导体部103上。第三金属硅化物部114形成在第三半导体部104上。
[0068]第一组接触点125中的至少一个被直接形成在第一金属硅化物部112上以电连接正极120，且第二组接触点135中的至少一个被直接形成在第二金属硅化物部113上以电连接负极130。在相对于熔断片140的垂直方向以给出的间隔形成多个第二接触点135。具体地说，多个第二接触点135被布置在尽可能最接近熔断片140且构成负极130的第二金属硅化物部113的角部。
[0069]在本示例中，第一组接触点125和第二组接触点135被布置在通过熔断片140的虚拟延伸线140a定义的区域之外的正极120和负极130上。虚拟延伸线140a是直线。通过在该区域中不形成接触，使在熔化过程中由电迁移引起的硅化物移动不会被阻碍。
[0070]在本示例中，第一组接触点125形成在正极上且被布置为远离熔断片，从而不会阻塞在熔化过程中由于电迁移而移动的硅化物将聚集的空间。
[0071]而且，负极130的面积可以大于或等于正极120的面积。例如，负极130可以具有比正极120宽的宽度。
[0072]将参照图6来描述如上构造的电熔丝的示例的操作。
[0073]图6是示出电熔丝的编程状态的电熔丝的示例的平面图。
[0074]为了在电熔丝100中可以发生电迁移，在将给定电压和给定电流施加到正极120和负极130的两端之后，如果经过了特定的时间，电熔丝100就可以被编程。
[0075]如果发生电迁移，通过强电流使电熔丝100的硅化物缺失，从而电阻值大大增加。
[0076]具体地说，根据现有技术，如图2所示，由于在负极30的广泛区域在产生硅化物损失部50，所以应当向电熔丝施加相对高的电流。另一方面，如图6所示，在示出的示例中，硅化物损失部150被限定在电熔丝100的熔断片140部位，而不产生在负极130的接触点135的左侧的一边。
[0077]因此，在示出的电熔丝中，由于硅化物损失部150被限定在电熔丝100的熔断片140部位，所以减少了硅化物的损失区域，从而即使向电熔丝施加低电流也可以使电熔丝100被有效地编程。
[0078]图7 (a)和图7 (b)是示出电熔丝被编程之后硅化物损失状态的两种不同电熔丝的平面图。图7 (a)示出了通过传统方式编程电熔丝的电熔丝的示例，图7 (b)示出了使用低电流编程电熔丝的电熔丝的示例。
[0079]如图7 (b)所示，在使用低电流编程电熔丝100的示例中，硅化物的总损失区域150比图7 (a)中示出的电熔丝100的硅化物的总损失区域窄。但是，由于与电熔丝100的熔断片140部位对应的硅化物损失区域变得比图7 Ca)中所示出的区域更宽，因此在电熔丝100被编程之后所得到的电阻值比在图7 (a)中所示出的电熔丝更高。在图7 (a)中，负极30的与熔断片40相邻的边缘和接触点25之间的距离为1.0 μ m至4.0 μ m，典型地为
2.3 μ m。进一步地，负极30的与熔断片40相邻的边缘和接触点35之间的距离为0.2 μ m至2.0 μ m，典型地为Ι.Ομπι。在图7 (a)中，长度LI的范围为0.2 μ m至0.4 μ m，典型地为
0.3 μ m0
[0080]在图7 (a)中示出的电熔丝的情况下，在电熔丝10的负极30的广泛的区域中产生硅化物损失部50。但是，在图7 (b)中示出的电熔丝的情况下，注意到硅化物损失部150被限定在如图6所示的电熔丝100的熔断片140部位。也就是说，在图7 (b)中说明的电阻丝的情况下，注意到硅化物损失部150主要发生在电熔丝100的熔断片140部位，且如果通过相同的条件对电熔丝编程，在电熔丝100的熔 断片140部位的硅化物损失长度L2长于相关领域的硅化物损失长度LI。
[0081]在图7 (b)中，负极130与熔断片40相邻的边缘和第一接触点125之间的距离为
1.0 μ m至4.0 μ m，典型地为2.3 μ m。进一步地，L2的范围为0.5 μ m至0.9 μ m，典型地为
0.7 μ m。因此，如通过下面的等式(I)所表示的，由于电阻R与长度I成正比且与截面积A成反比，因此主要通过电熔丝100的熔断片140部位确定电熔丝100的电阻，从而如果通过相同的条件对电熔丝编程，电熔丝100的电阻大于按传统方式变成的电熔丝的电阻。
[0082]R=P 1/A (R:电阻；P:电阻率；1:长度；A:截面积)--------(I)
[0083]图9是示出在图7 (a)和图7 (b)中的电熔丝被编程之后基于单元电阻的累积分布的变化的曲线图。
[0084]如图9所示，如果在相同的电流条件和相同的电压条件下编程电熔丝100，注意到图7 (b)中示出的电熔丝100具有比图7 (a)中示出的电熔丝更大的电阻值。
[0085]因此，通过施加低于传统技术的电流以得到相同的电阻值，与传统技术相比可以更有效地编程电熔丝100。
[0086]同时，将参照图8A至8H来描述制造上述半导体装置的电熔丝的方法。
[0087]图8A至8H是示出制造电熔丝的过程的示例的截面图。
[0088]如图8A所示，半导体层105沉积在半导体衬底101上。这时，使用诸如LPCVD (低压化学气相沉积)、RTCVD (快速热化学气相沉积)、或PECVD (等离子体增强化学气相沉积)的化学气相沉积来沉积半导体层105。
[0089]这时，半导体衬底101包括半导体层(未示出)和绝缘区(未示出)。半导体衬底101可以是体半导体衬底、在绝缘体上的半导体(SOI)或具有体部和SOI部的混合半导体衬底。而且，半导体衬底的绝缘层(未示出)包括诸如氧化硅膜、氮化硅膜、绝缘金属氧化膜或绝缘金属氮化膜等的介电材料。
[0090]可以使用掺杂或无掺杂的多晶硅作为半导体层105，或使用例如硅、包含硅的合金、包含锗的合金、II1- V族半导体或I1-1V族半导体的半导体材料作为半导体层105。[0091]接着，如图8B所示，第一光致抗蚀剂膜107被沉积在半导体层105上。
[0092]然后，如图SC所示，通过基于光刻工艺的曝光和显影工序选择性地移除第一光致抗蚀剂膜107，从而形成第一光致抗蚀剂膜图案107a。
[0093]如图8D所示，使用第一光致抗蚀剂膜图案107a作为蚀刻掩模选择性地蚀刻半导体层105，从而形成第一、第二和第三半导体部102、103和104。这时，第一、第二和第三半导体部102、103和104可以形成为单个主体，且可以由相同的半导体材料形成，例如掺杂或无掺杂的多晶硅。
[0094]另外，如图3所示，第三半导体部104的第一角部被形成为与第一半导体部102接触成为单个主体，且第三半导体部104的第二角部被形成为与第二半导体部103接触成为
单个主体。
[0095]随后，如图SE所示，移除第一光致抗蚀剂膜图案107a。接着，为了使第一、第二和第三半导体部102、103和104的表面金属化,金属层(未不出)被沉积在第一、第二和第三半导体部102、103和104的表面上。
[0096]这时,金属层包括可以与第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料反应的金属，以形成金属半导体合金。优选为使用过渡金属作为金属层。这时，使用诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo中至少一种金属原子以及他们的组合作为金属层。并且，为了使电迁移按照期望地进行，金属层可以被形成为5nm至50nm的厚度。相应地优选为使娃化物形成为20nm至50nm的厚度。这是由于如果娃化物的厚度太薄，熔化操作会变得不稳定，另外，如果硅化物的厚度太厚，用于熔化的电流消耗会过度地增加。根据本发明的一个实施例，可以通过对金属层进行热处理在金属层的表面上形成硅化物。
[0097]如果第一、第二和第三半导体部102、103和104的半导体材料包含娃,金属层会与第一、第二和第三半导体部102、103和104反应,从而形成金属娃化物层。这时,金属娃化物层包括第一、第二和第三娃化物部112、113和114。金属娃化物层可以包括诸如T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子或其组合。
[0098]第一金属娃化物部112形成在第一半导体部102上,第二金属娃化物部113形成在第二半导体部103上，第三金属硅化物部114形成在第三半导体部104上。因此，第一半导体部102和第一金属硅化物部112组成正极120，第二半导体部103和第二金属硅化物部113组成负极130，第三半导体部104和第三金属硅化物部114组成连接正极120和负极130的熔断片140。
[0099]接着，如图8所所示，金属层115被沉积在包含第一、第二和第三硅化物部112、113和114的整个衬底表面上。然后，第二光致抗蚀剂膜117被沉积在金属层115上。这时，使用CVD (化学气相沉积)、PVD (物理气相沉积)、ALD (原子层沉积)或其他沉积法形成金属层115。
[0100]随后，如图SG所示，通过基于光刻工艺的曝光和显影工序选择性地移除第二光致抗蚀剂膜117，从而形成第二光致抗蚀剂膜图案117a。然后，如图8H所示，使用第二光致抗蚀剂膜图案117a作为蚀刻掩模蚀刻金属层115，从而在第一电极120中形成多个第一接触点125，且在第二电极130中形成多个第二接触点130。这时，第一接触点被直接形成在第一金属硅化物部112上以电连接正极120，且第二接触点135中的至少一个被直接形成在第二金属娃化物部113上以电连接负极130。这时,在相对于熔断片140的垂直方向以一定间隔形成第二接触点135。具体地说，多个第二接触点135被布置在尽可能最接近熔断片140的第二金属硅化物部113上的角部。也就是说，第二接触点135被布置在尽可能最接近熔断片140的并组成负极130的第二金属硅化物部113的角部。根据本发明的一个实施例，第二接触点135布置为比第一接触点125更接近熔断片。
[0101]而且，优选为第一接触点125和第二接触点135被布置在除了延伸线内以外的正极120和负极130上，从而不阻止在熔化过程中由电迁移导致的硅化物移动。延伸线可以是沿熔断片140的两端的两条直线之间的区域。
[0102]优选地，第一接触点125形成在正极120上且被布置为远离熔断片140，从而不会阻塞在熔化过程中由电迁移移动的硅化物将要聚集的空间。
[0103]随后，尽管未示出，移除第二光致抗蚀剂膜图案107a。从而完成制造半导体装置的电熔丝100的过程。
[0104]如上所述，根据以上描述的半导体装置的电熔丝及其制造方法的示例，负极的接触点被布置为尽可能靠近熔断片部，以将由电迁移导致的硅化物的损失区域减小到熔断片部，从而可以以低电流消耗得到高熔断电阻值。
[0105]以上提供了电熔丝及其制造方法的各种示例。电熔丝及其制造方法的示例可以基本上改善由于将接触点布置在负极的远离熔断片的宽阔区域中的一端而出现的问题。
[0106]在以上公开的电熔丝及其制造方法中，可以将负极的接触点布置为接近熔断片，以尽可能地将由电迁移引起的硅化物的损失区域减小到熔断片部。因此，可以以低电流消耗得到高电阻值。
[0107]为了实现如在这里实施并大致描述的这些及其他有益效果，以上提供了电熔丝的示例。在该示例中，电熔丝包括有:第一电极，形成在半导体衬底上；第二电极，形成在半导体衬底上；熔断片，被布置在第一电极和第二电极之间并使第一电极和第二电极相互连接；第一接触点，形成在第一电极上；第二接触点，形成在第二电极上且被布置为在第二电极上形成的接触点中最接近熔断片的第二电极的角部。
[0108]以上还提供了制造半导体装置的电熔丝的方法的示例。该方法包括有:在半导体衬底上形成半导体层；通过使半导体层图案化来形成第一、第二和第三半导体部；通过在第一、第二和第三半导体部上分别形成第一、第二和第三金属娃化物部,从而形成第一电极、第二电极以及使第一电极和第二电极相互连接的熔断片；在第一电极上形成第一接触点；在第二电极最接近熔断片的区域部形成第二接触点。
[0109]根据半导体装置的电熔丝及其生产方法，负极的接触点被布置为接近熔断片部，以将由电迁移引起的硅化物的损失区域减小到熔断片部，从而通过小电流可以得到熔断之后的高熔断电阻值。
[0110]从以上提供的详细说明，电熔丝的其他应用范围是明显的。但是，应当理解:表示优选实施例时，仅以举例说明的方式给出具体的描述和特定的示例，而从上述具体描述，在本发明范围和精神内的各种变型和修改对本领域技术人员具有启示且显而易见的。
[0111]上面已经描述了一些示例。然而，将理解的是，可以做出各种修改。例如，如果以不同的顺序执行所描述的技术和/或如果以不同的方式组合和/或通过其他组件或其等同物替代或补充所描述的系统、结构、器件或电路中的组件，则可以取得合适的结果。因此，其他实施在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种电熔丝，包含有: 正极，形成在半导体衬底上； 负极，形成在半导体衬底上； 熔断片，将正极和负极相互连接； 第一接触点，形成在正极上； 第二接触点，形成在负极上且被布置为比第一接触点更接近熔断片。
2.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，所述熔断片被布置在正极和负极之间。
3.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，所述负极包括与熔断片连接的负极一侧的横向的宽度相等的三个区域，且第二接触点形成在宽度相等的三个区域中与熔断片连接的区域。
4.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，所述正极、负极和熔断片由半导体部和金属硅化物部的沉积结构形成。
5.根据权利要求4所述的电熔丝，其中，所述半导体部是掺杂或无掺杂的多晶硅。
6.根据权利要求4所述的电熔丝，其中，所述金属硅化物部包括选自T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo的金属原子以及他们的组合。
7.根据权利要求·4所述的电熔丝,其中，所述金属娃化物部的厚度为20nm至50nm。
8.根据权利要求1所述的电熔丝，所述电熔丝还包括:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点包括两个或更多个接触点，且第一接触点是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点包括两个或更多个接触点，且第二接触点是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
9.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，第一和第二接触点形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
10.根据权利要求1所述的电熔丝，其中，在正极上形成的第一接触点被布置为比在负极上形成的第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间。
11.一种制造电熔丝的方法，所述方法包含有: 在衬底上形成半导体层； 通过使半导体层图案化来形成第一、第二和第三半导体部； 通过在第一、第二和第三半导体部上分别形成第一、第二和第三金属硅化物部，从而形成正极、负极以及使正极和负极相互连接的熔断片； 在正极上形成第一接触点； 在负极形成比第一接触点更接近熔断片的第二接触点。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述熔断片被布置在正极和负极之间。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述负极包括与熔断片连接的负极一侧的横向的宽度相等的三个区域，且第二接触点形成在宽度相等的三个区域中与熔断片连接的区域。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述正极、负极和熔断片由第一、第二和第三半导体部以及第一、第二和第三金属硅化物部的沉积结构形成。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一、第二和第三半导体部是掺杂或无掺杂的多晶硅。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一、第二和第三半导体部形成为单个主体。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一、第二和第三金属硅化物部包括选自由T1、Co、N1、Ta、Al、Zr、Hf、W、Pt、Pd、Mo构成的组群的金属原子以及他们的组合。
18.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括:在正极上形成的第一组接触点和在负极上形成的第二组接触点，其中，第一组接触点包括两个或更多个接触点，且第一接触点是第一组接触点的两个或更多个接触点中的一个，第二组接触点包括两个或更多个接触点，且第二接触点是第二组接触点的两个或更多个接触点中的一个。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，第一和第二接触点形成在通过熔断片的虚拟延伸线定义的区域之外的正极和负极上。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，在正极上形成的第一接触点被布置为比第二接触点更加远离熔断片，从而不阻塞在熔化过程中通过电迁移而移动的硅化物所聚集的空间。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，形成金属硅化物部的步骤包括在第一、第二和第三半导体部上形成的厚度为5nm至50nm的金属层，且通过对金属层进行热处理在金属层的表面上形成娃化物。
22.根据权利要求11所述的方法`，其中，所述金属硅化物部的厚度为20nm至50nm。
【文档编号】H01L23/525GK103715172SQ201310424645
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】全成都, 沈辰燮, 金载运, 白成烈, 金宗洙, 崔允熙, 金秀珍, 朴星范 申请人:美格纳半导体有限公司
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