专利名称：半导体元件的熔丝结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种半导体元件中的常闭式熔丝，以及其制造方法。
Kawanabe等人在美国专利号码4,795,720，“用来产生半导体元件及切割熔丝的方法”中公开使用激光束来割断熔丝。然而在保护遮盖中的开口会造成制作工艺中的污染，因此在切割之后，该孔洞应用一保护层予以覆盖。通常在切割熔丝时所形成的碎砾很可能造成金氧半导体结构无法操作。
Velde等人在所提的美国专利号4,536,948，“制造可程序半导体元件的方法”中揭露了烧熔熔丝的方法。通常，熔丝是由复晶硅或金属接触线所形成的，对于复晶硅熔丝而言，必需施予一高电压(例如是15-20V)以使其加热，并将熔丝氧化成绝缘二氧化硅(SiO2)。一般的集成电路都覆盖有氮化硅(Si3N4)，二氧化硅或氮化硅及氧化硅(Si3N4/SiO2)堆栈而成的保护层，在加热烧熔复晶硅熔丝或金属熔丝时，很可能会同时使此一保护层断裂，因此，复晶硅熔丝通常需要在顶层中形成一开口，以允许周围水气将元件的导体或电性接触端氧化。这种技术的第二缺点在于熔丝的材料在烧熔时会溅泼到到元件的表面上，而可能损害到元件。另一个缺点为熔丝的程序电源需要相当大的存取(地址)晶体管，其增加了集成电路的尺寸及成本。
因此，需要一个可以一低电压烧熔，且不会损坏到周围结构的常闭式熔丝。
本发明的另一目的在提供一种可以以相当低的电压/电流烧熔的熔丝。
本发明的另一目的在提供一种在被烧熔时不会副面影响周围半导体结构的熔丝结构。
本发明在一底部金属层上覆盖一绝缘层，在绝缘层上形成一上金属层，然后，形成一层间介电层覆盖住该结构，以及在该层间介电层上的一顶部金属层，再形成复数个与该上金属层一端相连的介层洞。上金属层是由具有不良的导电性，亦即高电阻系数的金属物质所构成的，其形状最好是相对于连接介层洞的外缘而言的中间细窄部分。因此，当具有一预定值的电流流经该顶部金属层时，该电流会流经该些介层洞以及该上金属层，而该电流值必需足够大，以使上金属层的中间细窄部分到达一足够的温度而产生电性中断，而使得电流不再流经上金属层。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图1绘示出一种熔丝结构的较佳实施例。
图2图绘示出一上金属层的上视图。
图3绘示出介层洞连接。
图4绘示出本发明的一较佳实施例。标记说明10介电材料 20底部金属层30绝缘层 40上金属层50介层洞 60上金属层70上金属层 80层间介电层100熔丝结构 200结构以下将叙述图1所绘示的结构，其中一半导体包括一基底(未显示)，一底部金属层20在一介电材料10上形成，理想的底部金属层20是利用化学气相沉积制作工艺形成，而均匀分布在介电层10上。一旦底部金属层20的图案形成之后，多余的底部金属层20则可以蚀刻制作工艺去移。然后形成一绝缘层30。在一较佳实施例中，绝缘层30包括一厚氧化层，例如是一氧化钽(Ta2O5)或氧化层及旋涂式玻璃层的组合。然后再于绝缘层30上形成一上金属层40，在一较佳实施例中，该上金属层40一由化学气相沉积法，利用四氯化钛(TiCl4)作原始材料，氨气(NH3)为反应气体，于大约摄氏300至500度，0.1至2Torr下所形成的厚约200至500埃的氮化钛层。通常上金属层40具有不良的导电性，亦即高电阻系数。在一较佳实施例中，该电阻系数约为10Ω/inch，而该上金属层具有1微米的厚度。上金属层的电阻系数可以借着改变其材料，长度，宽度或厚度而调整。如图2所示的视图可知，在一较佳实施例中，上金属层40具有两边宽，中间窄的形状，因此其提供了两个介层洞之间的一个高阻抗的窄信道，使得需要稳定烧熔局部上金属层40的电流变小。
一层间介电层80覆盖了熔丝结构100，而该层间介电质80借着一化学机械研磨法而平坦化。接着，形成一光阻层(未显示)以及实施微影制作工艺以定义介层洞50的位置。介层洞的数目及大小可依据实际所需而决定。在一实施例中，复数个介层洞50是用来连接顶部金属层60，70与上金属层40的。接着，移除未被光阻层覆盖的层间介电层部分80以该光阻层，接着，利用溅镀法形成填充介层洞的金属层，然后借着回蚀制作工艺以去除多余的金属层，以使介层洞中金属层的表面与层间介电层对齐，以形成介层插塞。然后，再形成一顶部金属层于介电层及介层洞的表面，并实施一蚀刻步骤以形成各别的顶部金属层60及70。
当一熔丝断裂或被烧熔时，一高电流通过顶部金属层60及70，经过介层洞50而进入上金属层40。上金属层40细窄部分的高电阻系数导致断裂而造成上金属层60及70之间的电性中断，然而，上述上金属层的设计只需要一相对较小的电流/电压即可烧熔熔丝。
图4绘示出一半导体元件中的熔丝结构100的较佳实施例，一结构200形成于一硅基底上，然后在结构上形成重叠的金属线以做为字线，熔丝结构是形成于最上层的金属层(n-1)，以便顶部金属层60及70接触，此一设计的优点在于残余的熔融金属会留在接近上金属层40的附近，而该上金属层可以形成在与金氧半晶体管距离相当远之处，因此不会影响金氧半晶体管的效能。如此使得中残余熔融熔丝造成较少的可靠性问题。
以上实施例的各种修改并不脱离本发明的精神及范围，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种半导体元件的熔丝，其特征在于包括一金属层，在一基底上形成；一介电层，在该金属层上形成；复数个介层洞，一端与该介电层耦接，另一端曝露于介电层表面；一顶部金属层，形成在该介电层上而与该介层洞相连接，其中该第一及第二顶金属层；复数个介层洞，连接该顶部金属层；其中该金属层和电阻系数可以调整至大于该顶部金属层以作为一熔丝，且其形状亦可以调整。
2.如权利要求1所述的半导体元件的熔丝，其特征在于该金属层具有中间窄，两端宽的形状。
3.一种在半导体结构中形成一熔丝的方法，其特征在于包括形成一第一金属层；形成一绝缘层于该第一金属层上；形成一第二金属层于该绝缘层上；复数个顶部金属层于覆盖该第二金属层上的一介电层上；形成连接该些顶部金属层及该第二金属层的复数个介层洞；其中该第二金属层具有一窄信道，得以降低可将其烧熔的电流值。
4.如权利要求3所述的在半导体结构中形成一熔丝的方法，其特征在于该第二金属层又包括一中间细窄两边宽的形状。
5.如权利要求3所述的在半导体结构中形成一熔丝的方法，其特征在于该第二绝缘层是由氧化钽所形成的。
6.如权利要求3所述的在半导体结构中形成一熔丝的方法，其特征在于该第二金属层包括氮化钛薄膜。
全文摘要
一种半导体元件的熔丝结构，包括在半导体中的一金属层，其借着介层洞与其它金属层电性相连，该金属层的电阻系数可以通过其形成材料而调整，一般而言，其电阻系数较其它金属线及内联机为高，以做为一理想的熔丝结构。该金属层具有一中间窄两边宽的形状，以形成一窄信道，使得将该金属层烧熔所需的电流降低。
文档编号H01L23/52GK1430273SQ0215388
公开日2003年7月16日 申请日期2002年12月4日 优先权日2001年12月10日
发明者周淳朴 申请人:联信科技股份有限公司