一种反熔丝结构的制作方法

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一种反熔丝结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域,具体地,本发明涉及一种反熔丝结构。
【背景技术】
[0002]在包括CMOS的集成电路中,通常希望能够永久的存储信息,后者在制造后形成集成电路的永久连接。通常可以选用可熔连接的熔丝或者器件实现所述目的。例如,熔丝也可以用于编程冗余元件,以替代同一失效元件。此外,熔丝可用于存储芯片标识或其他这样的信息,或用于通过调节通路的电阻来调节电路速度。
[0003]所述熔丝器件中的一类是通过激光编程或烧断的,以在半导体器件被处理和钝化之后断开连接,此类熔丝器件需要激光精确对准熔丝器件上,精度要求很高,不然则会造成相邻器件的损坏;此外,该类熔丝器件不能和许多最新工艺技术一起使用。
[0004]随着半导体技术的不断发展,反熔丝(Ant1-fuse)技术已经吸引了很多发明者、IC设计者和制造商的显著关注。反熔丝是可改变到导电状态的结构,或者换句话说,反熔丝是从不导电状态改变为导电状态的电子器件。等同地,二元状态可以是响应于电应力(如编程电压或编程电流)的高电阻和低电阻中的任一种。反熔丝器件可以被布置在存储阵列中,由此形成普遍公知的一次性可编程(OTP)存储器。
[0005]反熔丝结构广泛的应用于永久性编程(permanently program)的集成电路(integrated circuits, IC)中,例如某种编程漏极器件(Certain programmable logicdevices)、专门目的而设计的集成电路(Applicat1n Specific Integrated Circuit,ASIC),利用反熔丝结构来配置的逻辑电路和从一个标准的IC设计创建一个定制的设计,反熔丝结构可以用于编程只读存储器(programmable read-only memory, PR0M)中。例如可编程的漏极器件,例如VLSI和ASIC设计中的应用,选用反熔丝技术来配置逻辑电路,以及从标准的集成电路来设计特定的电路;或者将反熔丝结构应用于可编程只读存储器件(PR0M),每一字节包含一熔丝以及一反熔丝,并通过触发其中的一个或者两个实现编程。
[0006]现有技术中典型的反熔丝(Ant1-fuse)的结构为金属层-介电层-金属层的夹心结构,其中所述介电层为非结晶娃(amorphous silicon),利用所述反熔丝进行栅极数组的程序化,当在所述反熔丝结构上不施加电压时,所述中间介质层处于“关”的状态,此时所述介电层不导电,当在所述熔丝结构上施加电压时,所述介电层非结晶娃(amorphoussilicon)变为多晶娃(polysilicon),处于导电状态,所述反熔丝处于“开”的状态,以此进行反熔丝的程序化。
[0007]反熔丝结构在集成电路中得到广泛应用,但是反熔丝结构的长期稳定性成为反熔丝结构的一个重要问题,因为随着时间的延长,所述反熔丝结构有性能退化的趋势。
[0008]现有技术中还存在如图1a-1b所述的反熔丝结构,在所述反熔丝结构中包括梳状对梳状(comb-comb)的结构,如图1a所示,还包括梳状-蛇形弯曲-梳状(comb-serpentine-comb)的结构,如图1b所示,在所述梳状对梳状(comb-comb)的结构中包括第一梳状结构101和第二梳状结构102,所述第一梳状结构101和第二梳状结构102相对设置,并且第一梳状结构101中的梳齿和第二梳状结构102中的梳齿相互隔离、交错设置,所述梳状-蛇形弯曲-梳状(comb-serpentine-comb)的结构相对于梳状对梳状(comb-comb)的结构来说增加了一个蛇形弯曲103,所述蛇形弯曲103弯曲环绕所述第一梳状结构101和第二梳状结构102,所述反熔丝结构的稳定性具有一定的提高,但是由于其结构呈线对线(line-to-line)结构,但是其编程条件相当苛刻,例如需要更大的电场或者编程电压等。
[0009]上述两种反熔丝结构在虽然得到广泛的应用,但是所述反熔丝结构在反熔丝结构或者存在长期稳定性不能保证的弊端,或者存在编程条件苛刻,不容易实现的问题,都给反熔丝结构的应用带来很大阻碍,因此需要对现有技术中的所述反熔丝结构作进一步的改进,以便消除上述问题。

【发明内容】

[0010]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0011]本发明为了克服目前存在问题,提供了一种反熔丝结构,包括:
[0012]相对设置的第一梳状金属件和第二梳状金属件,其中所述第一梳状金属件包含至少两个第一指状金属线,所述第二梳状金属件包含至少两个第二指状金属线,所述第一指状金属线和所述第二指状金属线并列间隔设置,其中所述第一指状金属线的内侧间隔设置有朝向所述第二指状金属线的多个凸起端。
[0013]作为优选,所述反熔丝结构还包括电源,所述第一梳状金属件和所述第二梳状金属件分别连接于电源的正负极,在施加电压的情况下所述第一指状金属线和所述第二指状金属线之间击穿导通,实现编程。
[0014]作为优选,所述第一指状金属线和所述第二指状金属线之间设置有绝缘层。
[0015]作为优选,所述第二指状金属线的内侧也间隔设置有凸起端,所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端相对设置,或者所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端相错设置,所述第一指状金属线上的凸起端与所述第二指状金属线上的凸起端之间的间隙相对。
[0016]作为优选,所述第一指状金属线的内外两侧沿纵向均间隔设置有凸起端。
[0017]作为优选,所述第一梳状金属件包含两个第一指状金属线,所述第二梳状金属件包含两个第二指状金属线,其中,所述第一指状金属线和所述第二指状金属线交替设置,其中位于两端的所述第一指状金属线和第二指状金属线的内侧沿纵向间隔设置有凸起端,位于中间的所述第一指状金属线和第二指状金属线的两侧沿纵向间隔设置有凸起端。
[0018]作为优选,所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端相对设置,或者所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端相错设置,所述第一指状金属线上的凸起端与所述第二指状金属线上的凸起端之间的间隙相对。
[0019]作为优选,所述凸起端为点状凸起。
[0020]作为优选,所述凸起端和所述第一指状金属线为一体设置。
[0021]作为优选,所述第一梳状金属件包含多个并列设置的第一指状金属线,所述第二梳状金属件包含多个并列设置的第二指状金属线,所述第一指状金属线和所述第二指状金属线交替设置。
[0022]作为优选,所述第一梳状金属件还包括第一连接线,连接所述多个第一指状金属线,以形成梳状结构;
[0023]所述第二梳状金属件还包括第二连接线,连接所述多个第二指状金属线,以形成梳状结构;
[0024]所述第一梳状金属件和所述第二梳状金属件相对设置,所述第一指状金属线和所述第二指状金属线相互交错。
[0025]作为优选,所述第一连接线和所述第二连接线分别连接所述电源的正极和负极。
[0026]作为优选,第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线之间的距离为SI,所述凸起端之间的间隙的宽度为S2,调节所述SI和S2,以优化编程条件。
[0027]作为优选,当所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端相对设置时,所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端之间的距离为SI,所述凸起端之间的间隙的宽度为S2,调节所述SI和S2,以优化编程条件。
[0028]作为优选,当所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端相错设置时,所述第一指状金属线上的凸起端和所述第二指状金属线上的凸起端之间的距离为SI,所述第一指状金属线上的凸起端的宽度为S3,所述第二指状金属线上的凸起端的宽度为S4,调节S1、S3和S4,以优化编程条件。
[0029]本发明中所述反熔丝结构包括第一指状金属线和第二指状金属线交替设置,其中所述第一指状金属线和/或第二指状金属线的内侧或者两侧设置有凸起端,改变现有技术中线对线(line-to-line)的反熔丝结构,变为线对凸起端(line-to_tip)的结构或者凸起端对凸起端(tip-to-tip)的结构,并且通过优化所述第一指状金属线、第二指状金属线的数目,第一指状金属线和第二指状金属线之间的距离、第一指状金属线上凸起端之间的间隙或者所述凸起端的宽度来进一步优化所述反熔丝结构的编程条件,能够解决反熔丝结构长期稳定性的问题。
[0030]此外,通过将所述反熔丝结构设计为线对凸起端(line-to-tip)的结构或者凸起端对凸起端(tip-to-tip)的结构,可以优化编程条件,其中当所述凸起端的设置,在施加编程电压时,在所述凸起端附近的局部电场强度至少加倍,所述加强的电场强度使得在实现击穿时的时间至少减少88%,从而更快速、更容易的实现所述反熔丝结构的编程。
【附图说明
再多了解一些
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