熔丝结构、包含该熔丝结构的半导体器件及制备方法与流程

文档序号:13222612阅读:146来源:国知局
技术领域本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种熔丝结构、包含该熔丝结构的半导体器件及制备方法。

背景技术:
目前,在集成电路(IC)器件中均会设置数个熔丝(Fuse),以用于保护电路结构或更改器件的基本电压等参数;例如,在集成电路器件的制备过程中,由于存在漂移现象,进而会使得制备器件的实际电压与模拟出的电压之间存在较大的偏差,而为了降低该偏差,一般可通过在进行单晶测试(CP)或封装测试(FT)时利用预先设置的熔丝进行修正。所以,设置在器件中的熔丝,就需要具有易熔断(easyblowout)及无回连(nore-combination)等特点,以使得流经熔丝的电流或电压一旦超过预定值时,就能够及时的熔断且不会产生回连。图1是传统熔丝的结构示意图;如图1所示,熔丝1一般为长条形状,包括设置在两端连接区11和连接区11之间的熔断区13,且在每个连接区11中均设置有接触头12,以用于与其他结构电连接。上述的熔断区13要窄于连接区11的宽度,进而在熔断区13与连接区12接触的地方形成熔断点14、15;当需要熔丝1熔断或进行测试时,一旦流经熔断区13中的电流或两端的电压超过预定值,熔断点14或15就会烧融,但无法确定是哪个点会烧断,进而不利于电路的设计。但是,如图1所示,由于熔丝1上设置有两个熔断点14、15,相应的其能量转折点也就两个,当流经熔断区13中的电流或两端的电压超过预定值较小时,其就会出现烧熔失败,进而无法实现预设的目标;另外,由于连接区11为条状结构,其宽度相对于连接区11的宽度差异并不是太大,就算上述烧熔操作成功,即熔断点14或15熔断,但由于熔融状态的熔丝材质较多且易流动,极易产生回连现象(re-combination),进而会造成器件结构的缺陷。

技术实现要素:
针对上述技术问题,本申请提供了一种熔丝结构、包含该熔丝结构的半导体器件及制备方法,可基于传统熔丝结构的基础上,通过在熔断区中开设凹槽,进而形成能量转折与放电点,以使得施加在熔丝上的电能集中在凹槽的区域中,在确保流经熔丝的电流或两端的电压差大于预定值后,该能量转折与放电点能够及时的熔断,且不会产生回接,同时其熔断点又可控,利于电路的设计。本申请提供了一种熔丝结构,包括:熔丝本体,设置有熔断区及位于该熔断区两端的连接区;其中,位于所述熔断区中的所述熔丝本体上设置有凹槽,以用于形成熔断处。作为一个优选的实施例,上述的熔丝结构,还包括:电触头,设置于位于所述连接区中的所述熔丝本体上,所述熔丝本体通过所述电触头与外部结构电连接。作为一个优选的实施例,上述的熔丝结构中:所述熔断处设置于所述熔断区沿长度方向的中点上。作为一个优选的实施例,上述的熔丝结构中:所述熔丝本体上在所述熔断处沿垂直于熔丝本体长度方向上的截面面积最小。作为一个优选的实施例,上述的熔丝结构中:所述凹槽结构为尖端凹槽,所述熔断处位于所述尖端凹槽的底部。作为一个优选的实施例,上述的熔丝结构中:在所述熔丝本体的至少一侧侧壁上开设有所述凹槽。作为一个优选的实施例,上述的熔丝结构中:位于所述熔断区的熔丝本体的厚度小于位于所述连接区的熔丝本体的厚度。本申请还提供了一种半导体器件,包括上述任意一项所述的熔丝结构。作为一个优选的实施例,上述的半导体器件中的所述熔丝结构上设置有:大能量熔断处,位于所述熔断区与所述连接区接触的区域中的所述熔丝本体上,以用于保护所述半导体器件免受瞬时大电能的损伤。作为一个优选的实施例,上述的半导体器件中:基于所述半导体器件的最大电能容许值设置所述熔丝本体上在所述熔断处沿垂直于熔丝本体长度方向上的截面面积及形状。本申请还记载一种熔丝结构的制备方法,可应用于制备上述的熔丝结构,该方法包括:提供一半导体衬底;于所述半导体衬底上制备熔丝本体,且该熔丝本体上设置有熔断区及位于该熔断区两端的连接区;在位于所述熔断区的所述熔丝本体上的至少一侧侧壁上开设一凹槽,以于该凹槽的底部形成熔断处。作为一个优选的实施例,上述的制备熔丝结构的方法中:所述熔断处设置于所述熔断区沿长度方向的中点上。作为一个优选的实施例,上述的制备熔丝结构的方法中:所述熔丝本体上在所述熔断处沿垂直于熔丝本体长度方向上的截面面积最小。综上所述,由于采用了上述技术方案,本专利申请记载了一种熔丝结构、包含该熔丝结构的半导体器件及制备方法,可基于传统的熔丝结构的基础上,通过在熔断区开设凹槽结构,以形成能量转折及放电点,使得在流经熔丝上的电流或其两端的压差大于预设值时,能够及时的熔断,以对器件产品起到保护作用或达到预设的测试目的,且由于熔断点设置在凹槽结构的底部,使得熔丝熔断后不易产生回接等缺陷,且熔断点可控,还利于设计人员的电路设计。附图说明图1是传统熔丝的结构示意图;图2是本申请实施例中一侧侧壁开设凹槽的熔丝的结构示意图;图3是本申请实施例中两侧侧壁开设凹槽的熔丝的结构示意图;图4是本申请实施例中制备熔丝结构的流程示意图。具体实施方式本申请中的熔丝结构包括设置有连接区和熔断区的熔丝本体,且于熔断区中在熔丝本体上开设凹槽结构,这样就能在位于凹槽底部的熔丝本体上形成一个熔断点,其具体的位置可根据工艺设计需求设定,优选的可设置在熔断区的中间位置处,且确保熔断处的截面积小于熔断区其余部分的截面积,即使得熔断处的截面电阻最大(在截面电阻值可根据具体的工艺需求而设定),以确保流经熔断处的电能大于预设值时,该熔断处即会熔断,从而断开熔丝结构两端的电连接。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明:实施例一图2是本申请实施例中一侧侧壁开设凹槽的熔丝的结构示意图;如图2所示,一种熔丝结构,包括熔丝本体2,且该熔丝本体2上设置有熔断区23及位于该熔断区23两端的连接区21。进一步的,在连接区21中的熔丝本体2上还设置电触头22,以使得熔丝本体2的两端可通过设置的电触头22与其他的电路结构电连接,进而形成诸如包括集成电路系统的半导体器件结构。优选的,位于熔断区23中的熔丝本体2可为均匀条状结构,其材质可选用电阻率较大且熔点较低的金属或合金等,这样就可使得位于熔断区23中的熔丝本体在流经其的电流或其两端的电压大于预设值(该预设值可为电流或电压差,具体可根据与熔丝本体2所连接的电路结构电性参数而设定)时,其就会因放电发热而熔断,进而断开熔丝本体2两端的电连接。进一步的,由于在熔丝本体2熔断时,位于熔断区23中的熔丝本体2形状比较的均匀,进而使得其各处的电阻较为均衡,这样就有可能在位于熔断区23中的任意一处发生熔断,而为了使得发生熔断的位置可控,可在位于熔断区23中的熔丝本体2上设置一凹槽,进而使得位于凹槽底部的熔丝本体的横截面积(即沿垂直于熔丝本体长度方向的截面积)小于熔断区23中其他区域中熔丝本体的截面积,这样就使得位于凹槽底部处的熔丝本体上截面电阻最大,这样就在进行电性测试或电连接时,使得位于凹槽底部区域的熔丝本体先于其他部分熔断,进而达到熔丝熔断处可控的目的,以利于设计人员的电路设计。优选的,上述的凹槽结构可设置为尖端凹槽,即如图2所示,以使得位于尖端凹槽的底部形成熔断处26,进而使得熔断处26作为整个熔丝本体的能力转折及放电点,即熔断处26发生熔断的条件远低于其他处发生熔断的条件,以有效的提高熔丝熔断的准确度及及时性,可大大避免熔丝的烧熔失败现象的发生。另外,位于凹槽底部的熔断处26,由于开设的凹槽会去掉部分的熔丝本体,进而使得临近该熔断处26的熔丝本体的厚度相对其他位置处有所降低,进而可有效的避免熔断后产生的回接现象的发生。进一步的,如图2所示,熔丝本体2上熔断区21与连接区23接触的位置处还设置有大能量熔断处24、25,主要用于当流经熔丝本体2的电能(如电流或两端压差)突然增大,大能量熔断处24、25及熔断处26均会进行熔断,进而能够确保电路或器件的安全。优选的,位于连接区21中的熔丝本体2的截面面积大于位于熔断区23中的熔丝本体2的截面面积;即沿熔丝本体2长度方向上,当由连接区21过渡到熔断区23时,于其接触的位置处形成能量转折及放电点,进而形成上述的大能量熔断处24、25,以在熔断处26发生故障不能熔断时,可通过将大能量熔断处24、25熔断,以将熔丝本体2两端的电连接断开。优选的,上述大能量熔断处24、25熔断的条件要大于熔断处26的熔断条件,例如大能量熔断处24、25能够熔断的电流要大于熔断处26能够熔断的电流,且大能量熔断处24、25能够熔断的电流为器件结构所能承受的最大电流。优选的,如图2所示,位于连接区21中的熔丝本体的宽度大于位于熔断区22中熔丝本体的宽度,进而在熔丝本体2的宽度转折点(即在熔断区23与连接区21接触的位置处)形成上述的大能量熔断处24、25;同样,也可通过设置凹槽结构形成上述的大能量熔断处24、25,只要使得大能量熔断处24、25的熔断电流小于器件结构所能承受的最大电流,且大于熔断处26的熔断电流,同时该熔断处26的熔断电流还要大于器件结构能够正常工作的电流。本实施例中的熔丝本体上,于熔断区中开设凹槽结构,以形成熔断能量(如电流或两端压差)小于其他位置处的熔断处,进而可精准的控制熔丝结构的熔断位置,以便于电路设计;同时,由于熔断处的熔丝本体较薄,更易熔断,当熔丝本体中的电能达到预设值后熔断处会及时的进行熔断,进而可提高熔丝本体的熔断时效;另外,由于凹槽结构中的熔丝本体去除了一部分,进而可有效的避免熔断后产生的回接。实施例二图3是本申请实施例中两侧侧壁开设凹槽的熔丝的结构示意图;如图3所示,基于上述实施例一的基础上,本实施中的熔丝结构,也同样包括设置有熔断区23及位于熔断区23两端的连接区21的熔丝本体1,为了阐述简明,本实施例中的与上述实施例一中相同的内容在此便不予累述,但本领域人员基于上述实施例一中阐述的相关技术特征运用在本实施例中的技术方案均在本申请保护的范围内。如图3所示,为了进一步的提高熔丝本体2的熔断时效,可在熔丝本体2的至少一侧侧壁上均设置凹槽结构,以增大位于凹槽底部的熔断处与其他区域的熔丝本体的截面积差异;本实施例中,则是在熔丝本体的两侧侧壁上均设置有凹槽,更优的则是设置将凹槽结构对称设置,以使得在凹槽底部形成的熔断处27与其他区域的熔丝本体横截面积具有更大的差异,在提高熔断处27的熔断时效的同时,还能进一步的避免熔断处27熔断回接的发生。优选的,为了使得熔丝本体2具有更好的熔断效果,可将上述的熔断处27设置在熔断区23的中间位置处,即如图3中所示,位于熔断区23中的熔丝本体具有长度L,则熔断处27相距熔断区23两端的距离均为L/2,这样就使得熔丝本体2在连电后,流经其的电能会汇聚到熔丝本体2的正中心点,且因该熔断处27为能量转折点及放电点(熔断处27凹槽的形状为尖状,更易形成自然的放电点),进而能够进一步提高熔丝本体2仅在熔断处27位置处熔断的概率,同时还能相对单侧侧壁凹槽结构进一步的避免熔断回接的发生。实施例三本申请还提供了一种半导体器件,该半导体器件包括上述实施例一和/或实施例二中的熔丝结构,具体可如图2-3所示,为了阐述简明,本实施例中的与上述实施例一和/或实施例二中相同的内容在此也不予累述,但本领域人员基于上述实施例一和/或实施例二中阐述的相关技术特征运用在本实施例中的技术方案均在本申请保护的范围内。优选的,可基于上述半导体器件的最大电能容许值设置熔丝本体2上在熔断处26或27沿垂直于熔丝本体2长度方向上的截面面积及形状;若最大电能容许值为一数值范围[A,B],A和B均为正数,且A大于B,B大于半导体器件的正常工作的电能值;另外,大能量熔断处24、25的熔断电能小于或等于A,但大于B;而熔断处26或27的熔断电能小于大能量熔断处24、25的熔断电能,且大于半导体器件的正常工作的电能值。实施例四图4是本申请实施例中制备熔丝结构的流程示意图;如图4所示,本实施的制备熔丝结构的方法,主要包括:首先,提供一半导体衬底,该半导体衬底上可设置有其他电路结构。然后,与该半导体衬底上制备具有熔断区及位于熔断区链段的连接区的熔丝本体。最后,在位于熔断区的熔丝本体的至少一侧侧壁上开设尖端形状的凹槽,以在该凹槽底部区域的尖端位置形成熔断处,进而形成如图2或图3所示的熔丝结构。优选的,上述的熔断处设置在位于熔断区的熔丝本体的中点上,且熔丝本体上其他区域的横截面面积均大于位于熔断处的横截面的面积,以确保熔断处能够被及时有效的熔断且不会产生回接等缺陷。优选的,由于本实施例的方法可用于制备上述实施例一和/或实施例二中阐述的熔丝结构,相应的其相关的技术特征也适用于本实施例中,所以本领域人员基于上述实施例一和/或实施例二中阐述的相关技术特征运用在本实施例中的技术方案也均在本申请保护的范围内。综上,由于采用了上述技术方案,本申请实施例中记载的一种熔丝结构、包含该熔丝结构的半导体器件及制备方法,均可基于传统的熔丝结构的基础上,通过在熔断区开设凹槽结构,以形成能量转折及放电点,使得在流经熔丝上的电能(如电流或其两端的压差)大于预设值时,能够及时的熔断,以对器件产品起到保护作用或达到预设的测试目的,且由于熔断点设置在凹槽结构的底部,使得熔丝熔断后不易产生回接等缺陷,且熔断点可控,还利于设计人员的电路设计。通过说明和附图,给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例,基于本发明精神,还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例,然而,这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各中变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本发明的意图和范围内。
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