专利名称：使用不等轴接触的电可编程熔丝及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电可编程熔丝，更具体地，涉及包括不等轴接触的电可编程熔丝及其 制造方法。
背景技术：
电可编程熔丝已被用于半导体工业内的许多先进技术中。这些熔丝被用于各种集 成电路应用，例如阵列冗余的实现、现场可编程阵列以及芯片内ID、以及模拟微调电路。例 如，这些熔丝可被编程为在集成电路上存储数据、在电路上调整部件或者在电路上编程逻 辑。在典型的电可编程熔丝中，接触被对称地设置，以易于印刷且最优化接触加工。术语对 称是指接触的数目和接触的形状主要为方形的(即，对称的)。常规熔丝还典型地具有用于 接触的大接合区(landing region)，其是实际熔断体(fuse-link)宽度的几倍。存在与常规熔丝中的接触相关联的几个问题。例如，在电迁移期间，当施加编程电 流时，替代被限制到熔断体中间的热产生，这些接触还会提升温度，从而引起接触劣化，这 可导致熔丝失效而保持在编程状态。如果使用大的对称接触，虽然解决了接触劣化的问题， 但系统的热质量增大，从而需要非常大的编程电流。常规熔丝的大接触接合区还增大热质 量，需要高编程电流且会增加接触劣化的风险。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种包括具有不等轴边的接触的电可编程熔丝及 其制造方法。根据本发明的实施例，提供一种电可编程熔丝。所述电可编程熔丝包括由多晶硅 层形成的阳极接触区和阴极接触区，其上形成有硅化物层；以及熔断体，其导电连接所述阴 极接触区与所述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电流而可编程；以及多个不等轴接 触，其分别以预定配置而形成在所述阴极接触区和所述阳极接触区的所述硅化物层上。根据本发明的另一实施例，提供一种制造电可编程熔丝的制造方法。所述方法包 括在衬底上沉积多晶硅层；构图阳极接触区、阴极接触区以及熔断体，所述熔断体导电连 接所述阴极接触区与所述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电流而可编程；在所述多 晶硅层上沉积硅化物层；以及分别以预定配置在所述阴极接触区和所述阳极接触区的所述 硅化物层上形成多个不等轴接触。根据本发明的又一实施例，提供一种电可编程熔丝。所述电可编程熔丝包括由多 晶硅层形成的阳极接触区和阴极接触区，其上形成有硅化物层；熔断体，其导电连接所述阴 极接触区与所述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电流而可编程；以及分别以预定配 置而在所述阴极接触区的所述硅化物层上形成的多个不等轴接触和在所述阳极接触区上 形成的多个对称接触。其他特征和优点可通过本发明的技术而实现。在此详细描述本发明的其他实施例 和方面，其被视为请求保护的发明的一部分。参考说明书和附图来更好地理解本发明的优
4点和特征。
在说明书的最后的权利要求中具体地指出且清楚地请求保护被视为发明的主题。 通过以下结合附图给出的详细说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将是显而易见 的，在附图中图IA和IB是常规电可编程熔丝的顶视图；图2是在本发明的实施例中可实现的具有窄接触区的电可编程熔丝的顶视图；图3A和3B分别是在本发明的实施例中可实现的电可编程熔丝的顶视图和侧视 图；图4A和4B是在本发明的可选实施例中可实现的电可编程熔丝的顶视图；图5是在本发明的可选实施例中可实现的电可编程熔丝的顶视图；图6是钟形曲线，其示例出常规电可编程熔丝与具有窄接触区的电可编程熔丝和 根据本发明的实施例的电可编程熔丝的编程电阻分布的比较；以及图7A至IOB分别是顶视图和侧视图，其示例出在本发明的实施例中可实现的电可 编程熔丝的制造方法的各操作。通过参考附图的实例，详细的描述解释本发明的优选实施例以及优点和特征。
具体实施例方式现在转到更详细的附图，可以看到，图IA和IB分别示例出常规电可编程熔丝20 和30。在图IA中，常规电可编程熔丝20包括以3X3排列设置的对称接触25的阵列，而 在图IB中，常规电可编程熔丝30包括以2X 1排列设置的对称接触35的阵列。在图IA和 IB中可以看出，接触25和35分别形成的接触区具有大的接触加工面积。与该常规电可编 程熔丝相关联的一个问题是当对熔丝施加编程电流且对接触施加热时在电迁移期间可能 的接触劣化。为了消除与图IA和IB中的常规电可编程熔丝相关联的诸如接触劣化的一些问 题，根据本发明的实施例，提供图2中的具有窄接触区的电可编程熔丝40。电可编程熔丝40 包括熔断体42、阳极接触区43和阴极接触区44，其中熔断体42导电连接阴极接触区44与 阳极接触区43且通过施加编程电流而可编程。根据本发明的实施例，与图IA和IB中所示 的情况相比，阳极和阴极接触区43和44较窄。较窄的接触区43和44降低系统的热质量， 从而减小编程熔丝所需的电流。以1X4排列在阳极和阴极接触区43和44的每一个上形 成对称接触45。接触45的沿电流流动方向的尺寸等于这些接触的沿与电流流动方向垂直 的方向的尺寸。本发明不限于任何特定数目的接触或接触形状，如下面参考图3A至5所讨 论的。另外，在接触45之上形成金属层46，该金属层充当用于阳极和阴极接触区43和44 的散热器。金属层46与熔断体42隔离。图3A中是根据本发明的优选实施例的电可编程熔丝100。电可编程熔丝100包括 阳极接触区110、阴极接触区118和熔断体116，熔断体116导电连接阴极接触区118与阳极 接触区110。熔断体116通过施加编程电流而可编程。电可编程熔丝100包括分别在阳极 和阴极接触区110和118上设置的多个不等轴接触120。根据本发明的优选实施例，“不等轴”是指接触的沿一个方向的尺度不等于接触120的沿另一个方向的尺度(例如，接触120 的宽度不等于接触120的长度)。金属层125接触阳极和阴极接触区110和118。如图3A 进一步示出的，Wf表示熔断体116的宽度，并且Lc表示每一个接触120的较长尺度，而Wc 表示每一个接触120的较小尺度。根据本发明的优选实施例，Wf < Wc < 3Wf且2 < Lc/ffc <10。接触长度Lc大于接触宽度Wc。接触120之间的距离大于接触宽度Wc。根据本发 明的优选实施例，Wf等于给定技术中的标称栅极长度且范围为约22nm到约350nm。例如， 对于给定的技术节点，如果Wf = 45nm，则Wc的范围为约60nm到约135nm，Lc的范围为约 120nm到约300nm。如图3A所示，根据本发明的优选实施例，不等轴接触120包括分别在阳 极和阴极接触区110和118上以并排式排列(例如，1X2排列)对准的不等轴接触的对。 根据本发明的实施例，阳极和阴极接触区110和118的宽度小于每一个不等轴接触120的 沿电可编程熔丝100的电流流动方向的长度。根据另一实施例，接触120可以被对准为与 阳极和阴极接触区110和118正交(例如，如图4B所示)。本发明不限于任何特定的排列 和接触数目，且可以相应地改变。下面将参考图4A和4B讨论不等轴接触的排列的可选实 施例。由于熔丝100包括不等轴接触120，在对熔丝施加编程电流时，不等轴接触120没有 被加热得像尺寸可比的对称接触那么多。与对称接触的情况相反，不等轴接触将热质量的 主体放在更远离熔断体116的位置，导致在接触界面处的较低温度，从而防止接触120中的 衬里材料的中断以及接触区110和118的劣化。这样的劣化典型地引起铜向熔断体116中 的扩散，导致熔丝100的失效。如图3B所示，根据本发明的实施例，通过在衬底上形成多晶硅层210，并且在多晶 硅层210的顶上形成硅化物层215，从而形成电可编程熔丝100。不等轴接触120形成在硅 化物层215上，并且金属层125接触该接触120。下面将参考图7A至IOB讨论与用于形成 电可编程熔丝100的制造方法有关的另外的细节。如上所述，本发明不限于图3A和3B所示的配置，现在将参考图4A、4B和5描述该 配置的可选实施例。如图4A所示，电可编程熔丝300包括阳极接触区305、阴极接触区310、 多个不等轴接触315、以及熔断体320。如在该实施例中所示，接触315被设置为以2X 1排 列而彼此邻近，并且与图3A所示的情况相比，阳极和阴极接触区305和310的宽度增加。由 此，根据本发明的一个实施例，接触315可以为η X 1排列，其中η大于1。图4B示例出根据 本发明的又一实施例的电可编程熔丝350。如图4Β所示，电可编程熔丝350包括阳极接触 区355、阴极接触区360、多个不等轴接触365、以及熔断体370。在该实施例中，接触365沿 垂直方向设置(即，正交于阳极和阴极接触区355和360)。阳极和阴极接触区355和360 具有与图3Α所示的相同的尺寸。图5示出根据本发明的再一实施例的电可编程熔丝400。 如图5所示，电可编程熔丝400包括阳极接触区455、阴极接触区460、仅仅在阴极接触区 460上的多个不等轴接触465和在阳极接触区455上的对称接触456以及熔断体470。仅 仅在阴极接触区460上形成不等轴接触465的目的在于，在电迁移期间的接触劣化典型地 发生在熔丝的阴极处。根据本发明的一个实施例，不等轴接触465被形成为正交于阴极接 触区460。本发明不限于任何特定数目的不等轴接触且可以相应地变化。图6是钟形曲线，其示例出常规电可编程熔丝(由参考标号60表示)与具有窄接 触区的电可编程熔丝(由参考标号65表示)和根据本发明的实施例的电可编程熔丝(由 参考标号70表示)的编程电阻分布的比较。如图6所示，本发明的电可编程熔丝的分布产
6生更高的中值电阻和能够更好地感测性能的较紧密分布。典型地，具有对称接触的常规电 可编程熔丝产生IX IO4欧姆的中值编程电阻(由参考标号60表示)且其尾部熔丝分布低 达IXlO3欧姆。具有窄接触区的电可编程熔丝具有大于IXlO5欧姆的稍高中值电阻(由 参考标号65表示)且其尾部熔丝分布低于IX IO4欧姆。另一方面，根据本发明的实施例 的具有不等轴接触的电可编程熔丝具有大于约IXlO6欧姆的更高中值编程电阻(由参考 标号70表示)且几乎没有电阻低于IX IO4欧姆的尾部熔丝，从而能够使感测电路以宽的 操作裕度工作。图7A至IOB分别是顶视图和侧视图，其示例出在本发明的实施例中可实现的电可 编程熔丝的制造方法。下面将描述用于制造例如图3A中所示的电可编程熔丝100的制造 方法。在图7A和7B中，提供硅衬底200，并且在硅衬底200之上形成浅沟槽隔离 (STI)205。然后在STI 205之上沉积多晶硅层210。接下来，在图8A和8B中，通过光刻构图工艺形成阳极接触区110、阴极接触区118 和熔断体116。然而，本发明不限于此，可以使用任何合适的工艺。然后，在图9A和9B中，在阳极接触区110、阴极接触区118和熔断体116上的多晶 硅210之上沉积硅化物层215。然后，如图IOA和IOB所示，分别以预定配置在阳极接触区110和阴极接触区118 的硅化物层215上形成多个不等轴接触120。本发明提供了能够提供足够接触面积而不放大熔丝的不等轴接触。因此，本发明 不增大接触衬垫尺寸而保持高密度、提高可靠性且提高可编程能力。也就是，不等轴接触的 改进的热特性还具有这样的优点，即，赋予更长的编程时间和更高的编程电流；这赋予更高 的后编程电阻，由此能够使感测电路更简单和更稳固。虽然已描述了本发明的优选实施例，但本领域技术人员将理解，现在和将来可进 行落入以下权利要求的范围内的各种改进和提高。这些权利要求应被解释为保持对最初描 述的发明的适当保护。
权利要求
一种电可编程熔丝，包括由多晶硅层形成的阳极接触区和阴极接触区，其上形成有硅化物层；熔断体，其导电连接所述阴极接触区与所述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电流而可编程；以及多个不等轴接触，其分别以预定配置而形成在所述阴极接触区和所述阳极接触区的所述硅化物层上。
2.根据权利要求1的电可编程熔丝，其中所述不等轴接触被形成为并排式排列。
3.根据权利要求2的电可编程熔丝，其中所述阳极和阴极接触区的宽度小于每一个不 等轴接触的沿所述电可编程熔丝的电流流动方向的长度。
4.根据权利要求1的电可编程熔丝，其中所述不等轴接触被形成为正交于所述阳极和 阴极接触区。
5.根据权利要求2的电可编程熔丝，其中所述多个不等轴接触包括分别形成在所述阳 极接触区和所述阴极接触区上的不等轴接触的对。
6.根据权利要求1的电可编程熔丝，其中所述不等轴接触以nXl排列对准，其中η为 大于1的整数。
7.根据权利要求1的电可编程熔丝，其中每一个不等轴接触的沿所述电可编程熔丝的 电流流动方向的长度大于每一个不等轴接触的宽度。
8.根据权利要求7的电可编程熔丝，其中所述熔断体的宽度小于每一个不等轴接触的 宽度，并且每一个不等轴接触的宽度小于所述熔断体的宽度的三倍。
9.一种电可编程熔丝的制造方法，所述方法包括在衬底上沉积多晶硅层；构图阳极接触区、阴极接触区以及熔断体，所述熔断体导电连接所述阴极接触区与所 述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电流而可编程；在所述多晶硅层上沉积硅化物层；以及分别以预定配置在所述阴极接触区和所述阳极接触区的所述硅化物层上形成多个不 等轴接触。
10.根据权利要求9的制造方法，其中形成所述多个不等轴接触包括将所述不等轴接 触形成为并排式排列。
11.根据权利要求10的制造方法，其中所述阳极和阴极接触区的宽度小于每一个不等 轴接触的沿所述电可编程熔丝的电流流动方向的长度。
12.根据权利要求9的制造方法，其中形成所述多个不等轴接触包括将所述不等轴接 触形成为正交于所述阳极和阴极接触区。
13.根据权利要求10的制造方法，其中所述多个不等轴接触包括分别形成在所述阳极 接触区和所述阴极接触区上的不等轴接触的对。
14.根据权利要求9的制造方法，其中形成所述多个不等轴接触包括将所述不等轴接 触形成为ηΧ 1排列，其中η为大于1的整数。
15.根据权利要求9的制造方法，其中每一个不等轴接触的沿所述电可编程熔丝的电 流流动方向的长度大于每一个不等轴接触的宽度。
16.根据权利要求9的制造方法，其中所述熔断体的宽度小于每一个不等轴接触的宽度，并且每一个不等轴接触的宽度小于所述熔断体的宽度的三倍。
17.一种电可编程熔丝，包括由多晶硅层形成的阳极接触区和阴极接触区，其上形成有硅化物层； 熔断体，其导电连接所述阴极接触区与所述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电 流而可编程；以及分别以预定配置而在所述阴极接触区的所述硅化物层上形成的多个不等轴接触和在 所述阳极接触区上形成的多个对称接触。
18.根据权利要求17的电可编程熔丝，其中所述不等轴接触被形成为并排式排列。
19.根据权利要求17的电可编程熔丝，其中所述不等轴接触被形成为正交于所述阴极 接触区。
20.根据权利要求17的电可编程熔丝，其中所述阳极和阴极接触区的宽度小于每一个 不等轴接触的沿所述电可编程熔丝的电流流动方向的长度。
全文摘要
本发明涉及使用不等轴接触的电可编程熔丝及其制造方法。一种电可编程熔丝包括由多晶硅层形成的阳极接触区和阴极接触区，其上形成有硅化物层；熔断体，其导电连接所述阴极接触区与所述阳极接触区，所述熔断体通过施加编程电流而可编程；以及多个不等轴接触，其分别以预定配置而形成在所述阴极接触区的所述硅化物层上或者形成在所述阴极接触区和所述阳极接触区的所述硅化物层上。
文档编号G11C17/08GK101937716SQ20101021537
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月25日 优先权日2009年6月29日
发明者C·科塔达拉曼, D·莫伊, J·M·沙夫兰, N·W·罗布森 申请人:国际商业机器公司