CN105826238A - 电可编程熔丝结构及其形成方法 - Google Patents
电可编程熔丝结构及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105826238A CN105826238A CN201510006081.0A CN201510006081A CN105826238A CN 105826238 A CN105826238 A CN 105826238A CN 201510006081 A CN201510006081 A CN 201510006081A CN 105826238 A CN105826238 A CN 105826238A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuse
- anode
- cathode
- forming
- connecting end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
- H01H85/046—Fuses formed as printed circuits
-
- H10W20/493—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/0241—Structural association of a fuse and another component or apparatus
- H01H2085/0283—Structural association with a semiconductor device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
- H01H85/02—Details
- H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
- H01H85/05—Component parts thereof
- H01H85/055—Fusible members
- H01H85/08—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member
- H01H85/10—Fusible members characterised by the shape or form of the fusible member with constriction for localised fusing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fuses (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
Abstract
本发明提供一种电可编程熔丝结构及其形成方法,其中电可编程熔丝结构包括:阳极;阴极;熔丝,所述熔丝包括与阳极连接的阳极连接端,以及与阴极连接的阴极连接端;所述熔丝位于阴极连接端的部分经过离子掺杂并具有压应力;所述熔丝位于阳极连接端的部分具有拉应力。电可编程熔丝结构的形成方法包括:形成阳极和阴极;形成一端连接阳极,且另一端连接阴极的熔丝,所述熔丝包括与阳极连接的阳极连接端,以及与阴极连接的阴极连接端;在所述熔丝的阳极连接端上形成拉应力区;对所述熔丝的阴极连接端进行掺杂,以在熔丝的阴极连接端形成压应力区。本发明的有益效果在于,降低电编程熔丝的编程功耗,同时缩短编程耗时。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,具体涉及一种电可编程熔丝结构及其形成方法。
背景技术
在集成电路领域,熔丝(Fuse)是指在集成电路中形成的一些可以熔断的连接线。最初,熔丝是用于连接集成电路中的冗余电路,一旦检测发现集成电路具有缺陷,就利用熔丝修复或者取代有缺陷的电路。熔丝一般为激光熔丝(LaserFuse)和电可编程熔丝(ElectricallyProgrammableFuse,以下简称Efuse)两种。随着半导体技术的发展,Efuse逐渐取代了激光熔丝。
一般的,Efuse可以用金属(铝、铜等)或硅制成,典型的Efuse包括阳极和阴极,以及位于阳极和阴极之间与两者相连接的熔丝。熔丝未被熔断的状态下,Efuse处于低阻态。当阳极和阴极之间通过较大的瞬间电流时,基于电迁移现象伴随质量运输,熔丝中一些局部区域出现质量堆积,出现小丘或品须,另一些局部区域由于质量亏损出现空洞(void),所述空洞会导致熔丝断裂,此时Efuse处为高阻态(如电阻为无穷大)。Efuse具有通过电流可实现低阻向高阻转化的特性,因此能够实现被编程的效果。Efuse除了应用在冗余电路中外,还具有更广泛的应用,如一次编程(OneTimeProgram,简称OTP)芯片等。
但是,现有的Efuse的编程功耗仍然较大,且编程耗时较长,因此,如何进一部降低Efuse的编程功耗,同时尽量缩短编程耗时,成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供及一种电可编程熔丝结构及其形成方法,以降低电编程熔丝的编程功耗,同时缩短编程耗时。
为解决上述问题,本发明提供一种电可编程熔丝结构的形成方法,包括:
提供衬底,
在所述衬底上形成阳极、阴极以及与阳极和阴极相连的熔丝,所述熔丝包括与阳极连接的阳极连接端,以及与阴极连接的阴极连接端;
对所述阴极连接端进行离子掺杂,以在所述阴极连接端形成压应力区;
在所述阳极连接端形成拉应力区。
可选的,在熔丝的阳极连接端形成拉应力区的步骤包括:对所述熔丝的阳极连接端进行掺杂,以在所述熔丝的阳极连接端形成所述拉应力区。
可选的,在熔丝的阳极连接端形成拉应力区的步骤包括:采用磷、砷或者硼对所述阳极连接端进行掺杂,以在所述熔丝的阳极连接端形成所述拉应力区。
可选的,所述压应力区中的掺杂浓度高于所述拉应力区中的掺杂浓度。
可选的,所述压应力区的掺杂浓度与所述拉应力区的掺杂浓度的差值在1E15至1E17原子/平方厘米的范围内。
可选的,形成熔丝的步骤包括:在衬底上形成多晶硅层,并在所述多晶硅层上形成金属硅化物层,所述多晶硅层和所述金属硅化物层用于构成所述熔丝;
在熔丝的阳极连接端形成拉应力区的步骤包括:在位于阳极连接端的金属硅化物层中形成拉应力区;
在熔丝的阴极连接端形成压应力区的步骤包括,对位于阴极连接端的金属硅化物层进行掺杂以形成压应力区。
可选的,对熔丝的阴极连接端进行离子掺杂的步骤包括:采用锡、铅、磷、砷、锑、铋、硫、硒、碲、钋、溴或者碘对所述阴极连接端进行离子掺杂。
可选的,在熔丝的阴极连接端形成压应力区的步骤包括:在阳极、阴极以及熔丝上形成第一掩模层;以所述第一掩模层为掩模对所述阴极连接端进行离子掺杂,以在熔丝的阴极连接端形成所述压应力区。
此外,本发明还提供一种电可编程熔丝结构,包括:
阳极;
阴极;
熔丝,与所述阳极和所述阴极均相连,所述熔丝包括与所述阳极连接的阳极连接端,以及与所述阴极连接的阴极连接端;
所述阴极连接端掺杂有离子,用于提供压应力;
所述阳极连接端不掺杂有离子或者掺杂浓度小于所述阴极连接端的掺杂浓度,用于提供拉应力。
可选的,所述阳极连接端的掺杂有离子,掺杂离子包括:磷、砷或者硼。
可选的,所述压应力区的掺杂浓度与所述拉应力区的掺杂浓度的差值在1E15至1E17原子/平方厘米的范围内。
可选的,所述阴极连接端的掺杂离子包括锡、铅、磷、砷、锑、铋、硫、硒、碲、钋、溴或者碘。
可选的,所述熔丝包括一多晶硅层,以及设于所述多晶硅层上的金属硅化物层;位于所述阳极连接端的金属硅化物层不掺杂有离子或者掺杂浓度小于所述阴极连接端的掺杂浓度,用于提供拉应力,位于阴极连接端的金属硅化物层掺杂有离子,用于提供压应力。
可选的,所述阳极和阴极均为矩形;
或者,
所述阳极和阴极均为锥形,阳极和阴极的尺寸朝熔丝方向逐渐减小。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
本发明的电可编程熔丝结构中,熔丝位于阴极连接端的熔丝经过离子掺杂并具有压应力,且位于阳极连接端的熔丝具有拉应力,这样有助于熔丝熔断,其原因在于,一方面,由于在熔丝通电熔断过程中在熔丝内会发生电迁移(electromigration,EM)(也就是电子推动原子从阴极迁移至阳极),但是随着电迁移过程的进行,在阳极将产生反向作用力进而削弱甚至抵消原子迁移。而本发明使阳极的熔丝具有拉应力可以抵消一部分反向作用力,进而使原子迁移变得比较容易,进而可以节省熔丝熔断的功耗;
另一方面,在阴极连接端的熔丝具有压应力可以使阴极端的部分电迁移变得比较困难,进而使这一部分难以产生孔隙。而在熔丝的靠近阳极,也就是靠近拉应力的部分的压应力变弱,这一部分相对容易发生电迁移,进而此位置的熔丝相对容易产生空隙,也就是说,熔丝的熔断位置变得更靠近阳极,与现有技术相比,熔丝的熔断位置更靠近阳极意味着原子需要迁移的距离变得更短,也就是熔丝熔断所需要的时间大大缩短,这样有利于缩短编程耗时。
附图说明
图1是现有技术中电可编程熔丝在使用过程中的示意图;
图2至图7是本发明电可编程熔丝结构的形成方法一实施例各个步骤的结构示意图;
图8是本发明电可编程熔丝结构一实施例的结构示意图。
具体实施方式
现有的Efuse的编程功耗较大,且编程耗时较长,现有的Efuse的编程功耗仍然较大,且编程耗时较长。
参考图1,为现有技术的电可编程熔丝在使用过程中的示意图。在现有的在熔丝6熔断的过程中,电子2从熔丝的阴极B向阳极A发生迁移(参考电子2的运动方向),电子2在迁移过程中推动熔丝6的原子1也向着同样方向迁移,进而在熔丝6的阴极B形成一些空位(vacancy),这些空位在阴极B聚集起来,进而形成空隙(void)3。当空隙聚集到一定程度后,熔丝6断开。
但是,在电迁移的过程中,在熔丝6的阳极A会产生一种阻碍电迁移的反向作用力5,具体来说是机械压应力,参考以下公式:
其中Jα表示电流密度,D表示导电材料的有效扩散系数,C2表示原子浓度,kB为玻尔兹曼常数,T表示温度,Ω表示原子体积,表示压力梯度,表示所述反向作用力,剩余的参量均为常数。通过上述公式可知,反向作用力与原子浓度成正比。
反向作用力会导致电迁移受到阻碍甚至被抵消,这会对熔丝6的熔断造成影响,例如,导致熔丝6的熔断功耗变大。
因此,本发明提供有一种电可编程熔丝结构及其形成方法,其中,电可编程熔丝结构的形成方法包括以下步骤:
形成阳极和阴极;形成一端连接阳极,且另一端连接阴极的熔丝,所述熔丝包括与阳极连接的阳极连接端,以及与阴极连接的阴极连接端;在所述熔丝的阳极连接端上形成拉应力区;对所述熔丝的阴极连接端进行掺杂,以在熔丝的阴极连接端形成压应力区。
通过上述步骤形成的电可编程熔丝结构中,熔丝位于阴极连接端的熔丝经过离子掺杂并具有压应力,且位于阳极连接端的熔丝具有拉应力,这样有助于熔丝熔断,因为阳极的拉应力可以抵消一部分反向作用力(也就是机械压应力),进而使电迁移变得比较容易,进而可以节省熔丝熔断的功耗;另一方面,在阴极连接端的熔丝具有压应力可以使空隙尽量产生在阳极的拉应力部分与阴极的压应力部分相交的位置,因为在阴极形成压应力会使阴极部分的电迁移变得困难,而阳极的拉应力部分与阴极的压应力部分相交的位置压应力变弱,这一部分发生电迁移的程度较大,进而在这一部分产生空隙的几率增加,熔丝更容易在此位置熔断,这意味着原子需要迁移的距离变得更短,也就是熔丝熔断所以需要的时间大大缩短,这样有利于缩短编程耗时。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图2至图7是本发明电可编程熔丝结构的形成方法一实施例各个步骤的结构示意图。
首先参考图2,形成阳极200和阴极100。本实施例的电可编程熔丝结构形成于一衬底材料33上,所述衬底材料33可以是电路的材料层等结构,本发明对此不作任何限定。
继续参考图2,形成一端连接阳极200,且另一端连接阴极100的熔丝70,所述熔丝70包括与阳极200连接的阳极连接端72,以及与阴极100连接的阴极连接端71。
所述阳极200、阴极100以及熔丝70可以同时形成,但是本发明对此不作限定。
在本实施例中,所述阳极200和阴极100均为锥形,阳极200和阴极100的尺寸朝熔丝70方向逐渐减小,这种形状有利于熔丝70熔断。但是本发明对阳极200和阴极100的形状不作限定,所述阳极200和阴极100还可以是其他形状,例如所述阳极200和阴极100均为矩形。
具体的,结合参考图3,图3为图2中A-A`线的剖面图,在本实施例中,形成所述阳极200、阴极100和熔丝70包括以下步骤:
在衬底材料33上形成多晶硅层74;
在所述多晶硅层74上形成金属硅化物层73,所述金属硅化物层73与所述多晶硅层74共同组成所述阳极200、阴极100和熔丝70,也就是说,所述阳极200、阴极100和熔丝70均为由金属硅化物层73与多晶硅层74组成的双层结构,在熔丝70熔断时,金属硅化物层73与多晶硅层74均熔断。
这样的好处在于,众所周知,在电可编程熔丝结构的阴极100和阳极200需要接入导电插塞,而导电插塞通过上述金属硅化物层73与多晶硅层74电连接,所述金属硅化物层73可以降低阳极200、阴极100和后续形成的导电插塞之间的接触电阻。并且,在本实施例中,所述金属硅化物层73还用于形成熔丝70的拉应力区和压应力区。
但是此处需要说明的是,本发明对是否需要在多晶硅层74上形成金属硅化物层73不作限定,在本发明的其他实施例中,所述熔丝70也可以是仅包含多晶硅层74的单层结构,此时,熔丝70的拉应力区和压应力区形成在多晶硅层74中,后续的导电插塞也直接与多晶硅层74电连接,这并不妨碍本发明的实施。
结合参考图4和图5,其中图5为熔丝70的立体结构图。在所述熔丝70的阳极连接端72形成拉应力区;对所述熔丝70的阴极连接端71进行掺杂,以在熔丝70的阴极连接端71形成压应力区,具体来说,在本实施例中,拉应力区和压应力区均形成于金属硅化物层73中,金属硅化物层73和多晶硅层74接触,进而将拉应力和压应力传至多晶硅层74的对应位置中。
形成拉应力区和压应力区有助于熔丝70熔断,其原因在于,如前文所述,在熔丝70熔断过程中,电子15从熔丝70的阴极100迁移至阳极200,电迁移过程中将熔丝70材料的原子17向阳极200推,进而在阴极100留下空位,这些空位逐渐积累形成空隙11,当空隙11增大到一定程度后,熔丝70断开。而在电迁移的过程中,在阳极200逐渐堆积熔丝70材料的原子17,进而在阳极200产生反向作用力(也就是机械压应力12),阻碍了电迁移的过程。本发明在阳极200形成的拉应力可以抵消一部分机械压应力12,进而使电迁移变得比较容易,进而使熔丝70在同样的功耗下边的相对容易熔断,进而节省熔丝70的熔断功耗。
同时,继续参考图5,阴极连接端71的熔丝70具有压应力也可以帮助熔丝70熔断,因为在阴极连接端71形成压应力区可以使阴极连接端71的原子17变得不容易发生迁移,但是在熔丝70靠近阳极200的位置,由于距离阳极连接端72较近,压应力区中的压应力被拉应力区的拉应力抵消掉一部分,压应力变弱,这使得阴极100的熔丝70中越是靠近阳极200的位置越容易发生电迁移,也就是说,电迁移多发生在拉应力区和压应力区交界的位置,也就是熔丝70的中间位置,这一部分产生空隙11的几率增加,熔丝70更容易在此位置熔断。原子17从熔丝70的中间部分迁移至阳极200,相对于现有技术中原子17从阴极100迁移至阳极200,本发明中的原子17所要迁移的距离相对变短,也就是熔丝70熔断所以需要的时间大大缩短,这样有利于熔丝70熔断,并缩短编程耗时。
在本实施例中,可以采用锡、铅、磷、砷、锑、铋、硫、硒、碲、钋、溴或者碘对所述阴极连接端71进行离子掺杂,以形成所述压应力区。
在本实施例中,与对熔丝70的阴极连接端71进行掺杂以形成压应力区相同,在所述熔丝70的阳极连接端72形成拉应力区也可以通过离子掺杂形成。其原理可以参考图7,为多晶硅中磷离子(折线A)或者砷离子(折线B)的掺杂量与应力关系的示意图,纵坐标为应力大小,应力大小为正数时表示拉应力,应力大小为负数时表示压应力,横坐标表示掺杂量。如折线A所示意的,当磷离子的掺杂量大于约1.8E+16原子/平方厘米,多晶硅中的应力由原本的拉应力变为压应力;如折线B所示意的,当砷离子的掺杂量大于1E+16原子/平方厘米时,多晶硅中的应力由原本的拉应力变为压应力。需要说明的是,图表中被掺杂的材料为多晶硅,但是本实施例中的金属硅化物层73也同样适用上述规律;图中所示的掺杂量仅为一个示例,在实际操作中,使材料的应力改变的掺杂量阈值还与其他参数有关。
参考对图7的解释,在本实施例中,所述压应力区中的掺杂浓度高于所述拉应力区中的掺杂浓度,具体的,压应力区不掺杂有离子或者掺杂浓度小于所述阴极连接端的掺杂浓度,为轻掺杂;拉应力区相对压应力区为重掺杂。
具体来说,所述压应力区中的掺杂浓度与所述拉应力区中的掺杂浓度的差值在1E15至1E17原子/平方厘米的范围内
在本实施例中,可以采用磷、砷或者硼对所述阳极连接端72进行掺杂,以形成所述拉应力区。
同时,本实施例可以通过以下方式分别形成所述拉应力区以及压应力区:
在阳极200、阴极100以及熔丝70上形成第一掩模层,所述第一掩模层露出熔丝70的阴极连接端71;
以所述第一掩模层为掩模对所述阴极连接端71进行离子掺杂,以在熔丝70的阴极连接端71形成所述压应力区;
去除所述第一掩模层,并重新在阳极200、阴极100以及熔丝70上形成露出熔丝70的阳极连接端72的第二掩模层;
对所述阳极连接端72进行离子掺杂,以在熔丝70的阳极连接端72形成所述拉应力区。
以上方法仅为本实施例形成拉应力区以及压应力区的一个实施例,本发明对具体如何形成所述拉应力区以及压应力区不作限定。
但是,本发明对是否必须通过离子掺杂以在所述熔丝70的阳极连接端72形成拉应力区不作限定,在本发明的其他实施例中,也可以直接形成具有拉应力的金属硅化物层73。
继续参考图6,在这之后,在阳极200以及阴极100上分别形成导电插塞210、110。此处为现有技术,本发明对此不作限定,也不再赘述。
此外,本发明还提供一种电可编程熔丝结构,参考图6,所述电可编程熔丝结构包括:
阳极200;
阴极100;
熔丝70,位于所述阳极200和所述阴极100之间,所述熔丝70包括与阳极200连接的阳极连接端72,以及与阴极100连接的阴极连接端71;
结合参考图2和图3,图3为图2中A-A`线的剖面图,在本实施例中,所述熔丝70包括一多晶硅层74,以及设于所述多晶硅层74上的金属硅化物层73;位于所述阳极连接端72的金属硅化物层73具有拉应力,位于阴极连接端71的金属硅化物层73具有压应力。这样的好处在于,在电可编程熔丝结构的阴极100和阳极200需要接入导电插塞,而导电插塞通过上述金属硅化物层73与多晶硅层74电连接,所述金属硅化物层73可以降低阳极200、阴极100和后续形成的导电插塞之间的接触电阻。并且,在本实施例中,所述金属硅化物层73用于形成熔丝70的拉应力区和压应力区。
但是此处需要说明的是,本发明对是否需要在多晶硅层74上设置一金属硅化物层73不作限定,在本发明的其他实施例中,所述熔丝70也可以是仅包含多晶硅层74的单层结构,此时,熔丝70的拉应力区和压应力区形成在多晶硅层74中,后续的导电插塞也直接与多晶硅层74电连接,这并不妨碍本发明的实施。
所述熔丝70位于阴极连接端71的部分掺杂有离子并具有压应力,所述熔丝70位于阳极连接端72的部分具有拉应力。
其中,熔丝70位于阳极连接端72的部分具有拉应力有助于熔丝70熔断。结合参考图5所示,其原因在于,在熔丝70熔断过程中,电子15从熔丝70的阴极迁移至阳极200,电迁移过程中将熔丝70材料的原子17向阳极200推,进而在阴极100留下空位,这些空位逐渐积累形成空隙11,当空隙11增大到一定程度后,熔丝70断开。而在电迁移的过程中,在阳极200逐渐堆积熔丝70材料的原子17,进而在阳极200产生反向作用力,也就是机械压应力12。本发明在靠近阳极200的阳极连接端72具有拉应力可以抵消一部分机械压应力12,进而使电迁移变得比较容易,进而使熔丝70在同样的功耗下边的相对容易熔断,进而节省熔丝70的熔断功耗。
此外,阴极连接端71的部分具有压应力也可以帮助熔丝70熔断,因为阴极连接端71的压应力区可以使阴极连接端71的原子17变得不容易发生迁移,但是在熔丝70靠近阳极200的位置,由于距离阳极连接端72渐进,压应力区中的压应力被拉应力区的拉应力抵消掉一部分,压应力变弱,这使得阴极100的熔丝70中越是靠近阳极200的位置越容易发生电迁移,也就是说,电迁移多发生在压应力区和压应力区交界的位置,也就是熔丝70的中间位置,这一部分产生空隙的几率增加,熔丝70更容易在此位置熔断。电子15从熔丝70的中间部分迁移至阳极200,相对于现有技术中原子从阴极100迁移至阳极200,本发明中的原子17需要迁移的距离相对变短,也就是熔丝70熔断所以需要的时间大大缩短,这样有利于熔丝70熔断,并缩短编程耗时。
在本实施例中,所述阴极连接端71掺杂有锡、铅、磷、砷、锑、铋、硫、硒、碲、钋、溴或者碘,为压应力区。
在本实施例中,所述熔丝70位于阳极连接端72的部分掺杂有离子并具有拉应力。
具体的,可以采用磷、砷或者硼对所述阳极连接端72进行掺杂,以形成所述拉应力区。
但是,本发明对是否必须通过离子掺杂以在所述熔丝70的阳极连接端72形成拉应力区不作限定,在本发明的其他实施例中,也可以直接形成具有拉应力的金属硅化物层73。
在本实施例中,所述压应力区中的掺杂浓度高于所述拉应力区中的掺杂浓度,具体的,压应力区不掺杂有离子或者掺杂浓度小于所述阴极连接端的掺杂浓度,为轻掺杂;拉应力区相对压应力区为重掺杂。
具体来说,所述压应力区中的掺杂浓度与所述拉应力区中的掺杂浓度的差值在1E15至1E17原子/平方厘米的范围内。
此外,在参考图6,在本实施例中,在阳极200以及阴极100上还分别形成有导电插塞210、110。此处为现有技术,本发明对此不作限定,也不再赘述。
此外,参考图8,为本发明电可编程熔丝结构另一实施例的结构示意图。本实施例的电可编程熔丝结构与之前实施例的区别在于形成于在衬底材料33b上的阳极200b和阴极100b的形状与之前的实施例不同。阳极200b和阴极100b之间设有熔丝70b。本实施例中的阳极200b和阴极100b均为矩形。这种形状同样能够达到本发明的目的。
此外还需要说明的是,本发明的电可编程熔丝结构可以但不限于采用上述的形成方法得到。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (14)
1.一种电可编程熔丝结构的形成方法,其特征在于,包括:
提供衬底,
在所述衬底上形成阳极、阴极以及与阳极和阴极相连的熔丝,所述熔丝包括与阳极连接的阳极连接端,以及与阴极连接的阴极连接端;
对所述阴极连接端进行离子掺杂,以在所述阴极连接端形成压应力区;在所述阳极连接端形成拉应力区。
2.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,在熔丝的阳极连接端形成拉应力区的步骤包括:对所述熔丝的阳极连接端进行掺杂,以在所述熔丝的阳极连接端形成所述拉应力区。
3.如权利要求2所述的形成方法,其特征在于,在熔丝的阳极连接端形成拉应力区的步骤包括:采用磷、砷或者硼对所述阳极连接端进行掺杂,以在所述熔丝的阳极连接端形成所述拉应力区。
4.如权利要求3所述的形成方法,其特征在于,所述压应力区中的掺杂浓度高于所述拉应力区中的掺杂浓度。
5.如权利要求4所述的形成方法,其特征在于,所述压应力区的掺杂浓度与所述拉应力区的掺杂浓度的差值在1E15至1E17原子/平方厘米的范围内。
6.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,形成熔丝的步骤包括:在衬底上形成多晶硅层,并在所述多晶硅层上形成金属硅化物层,所述多晶硅层和所述金属硅化物层用于构成所述熔丝;
在熔丝的阳极连接端形成拉应力区的步骤包括:在位于阳极连接端的金属硅化物层中形成拉应力区;
在熔丝的阴极连接端形成压应力区的步骤包括,对位于阴极连接端的金属硅化物层进行掺杂以形成压应力区。
7.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,对熔丝的阴极连接端进行离子掺杂的步骤包括:采用锡、铅、磷、砷、锑、铋、硫、硒、碲、钋、溴或者碘对所述阴极连接端进行离子掺杂。
8.如权利要求1所述的形成方法,其特征在于,在熔丝的阴极连接端形成压应力区的步骤包括:在阳极、阴极以及熔丝上形成第一掩模层;以所述第一掩模层为掩模对所述阴极连接端进行离子掺杂,以在熔丝的阴极连接端形成所述压应力区。
9.一种电可编程熔丝结构,其特征在于,包括:
阳极;
阴极;
熔丝,与所述阳极和所述阴极均相连,所述熔丝包括与所述阳极连接的阳极连接端,以及与所述阴极连接的阴极连接端;
所述阴极连接端掺杂有离子,用于提供压应力;
所述阳极连接端不掺杂有离子或者掺杂浓度小于所述阴极连接端的掺杂浓度,用于提供拉应力。
10.如权利要求9所述的电可编程熔丝结构,其特征在于,所述阳极连接端的掺杂有离子,掺杂离子包括:磷、砷或者硼。
11.如权利要求9所述的电可编程熔丝结构,其特征在于,所述压应力区的掺杂浓度与所述拉应力区的掺杂浓度的差值在1E15至1E17原子/平方厘米的范围内。
12.如权利要求9所述的电可编程熔丝结构,其特征在于,所述阴极连接端的掺杂离子包括锡、铅、磷、砷、锑、铋、硫、硒、碲、钋、溴或者碘。
13.如权利要求9所述的电可编程熔丝结构,其特征在于,所述熔丝包括一多晶硅层,以及设于所述多晶硅层上的金属硅化物层;位于所述阳极连接端的金属硅化物层不掺杂有离子或者掺杂浓度小于所述阴极连接端的掺杂浓度,用于提供拉应力,位于阴极连接端的金属硅化物层掺杂有离子,用于提供压应力。
14.如权利要求9所述的电可编程熔丝结构,其特征在于,所述阳极和阴极均为矩形;
或者,
所述阳极和阴极均为锥形,阳极和阴极的尺寸朝熔丝方向逐渐减小。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510006081.0A CN105826238A (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 电可编程熔丝结构及其形成方法 |
| US14/965,674 US9637834B2 (en) | 2015-01-06 | 2015-12-10 | Electrically programmable fuse structure and fabrication method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510006081.0A CN105826238A (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 电可编程熔丝结构及其形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105826238A true CN105826238A (zh) | 2016-08-03 |
Family
ID=56286865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510006081.0A Pending CN105826238A (zh) | 2015-01-06 | 2015-01-06 | 电可编程熔丝结构及其形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9637834B2 (zh) |
| CN (1) | CN105826238A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114725060A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-08 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 基于cmos工艺的电可编程熔丝结构及其制备方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11183258B1 (en) | 2020-12-07 | 2021-11-23 | Semiconductor Components Industries, Llc | Circuit and method for programming a one-time programmable memory |
| CN118571860B (zh) * | 2024-08-01 | 2024-11-22 | 杭州积海半导体有限公司 | 熔丝器件及形成方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1674272A (zh) * | 2004-03-23 | 2005-09-28 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 一种电子熔线及形成该电子熔线的制造方法 |
| CN101068015A (zh) * | 2006-04-26 | 2007-11-07 | 三星电子株式会社 | 用于低功率应用的电可编程集成熔丝装置和构造方法 |
| CN101436533A (zh) * | 2007-09-11 | 2009-05-20 | 应用材料股份有限公司 | 使用搀杂物和具有受控晶体结构的多层硅薄膜来调整多晶硅薄膜和周围层的应力 |
| US20100224956A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | E-fuse structure of semiconductor device |
| US20140091427A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Magnachip Semiconductor, Ltd. | Electrical fuse and method of fabricating the same |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7485944B2 (en) * | 2004-10-21 | 2009-02-03 | International Business Machines Corporation | Programmable electronic fuse |
| US7784009B2 (en) * | 2006-03-09 | 2010-08-24 | International Business Machines Corporation | Electrically programmable π-shaped fuse structures and design process therefore |
| US7288804B2 (en) * | 2006-03-09 | 2007-10-30 | International Business Machines Corporation | Electrically programmable π-shaped fuse structures and methods of fabrication thereof |
| CN101467250A (zh) * | 2006-06-09 | 2009-06-24 | Nxp股份有限公司 | 半导体熔丝结构及制造半导体熔丝结构的方法 |
| US7491585B2 (en) * | 2006-10-19 | 2009-02-17 | International Business Machines Corporation | Electrical fuse and method of making |
| US7674691B2 (en) * | 2007-03-07 | 2010-03-09 | International Business Machines Corporation | Method of manufacturing an electrical antifuse |
| US7732893B2 (en) * | 2007-03-07 | 2010-06-08 | International Business Machines Corporation | Electrical fuse structure for higher post-programming resistance |
| US20080258255A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Electromigration Aggravated Electrical Fuse Structure |
| US20090001506A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-01 | Kim Deok-Kee | Dual stress liner efuse |
| US8013419B2 (en) * | 2008-06-10 | 2011-09-06 | International Business Machines Corporation | Structure and method to form dual silicide e-fuse |
| US8003474B2 (en) * | 2008-08-15 | 2011-08-23 | International Business Machines Corporation | Electrically programmable fuse and fabrication method |
| US8026573B2 (en) * | 2008-12-15 | 2011-09-27 | United Microelectronics Corp. | Electrical fuse structure |
| US8053809B2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-11-08 | International Business Machines Corporation | Device including high-K metal gate finfet and resistive structure and method of forming thereof |
| DE102009055439A1 (de) * | 2009-12-31 | 2011-07-07 | GLOBALFOUNDRIES Dresden Module One Limited Liability Company & Co. KG, 01109 | Halbleiterbauelement mit halbleiterbasierten e-Sicherungen mit besserer Programmiereffizienz durch erhöhte Metallagglomeration und/oder Hohlraumbildung |
| US9496033B2 (en) * | 2010-08-20 | 2016-11-15 | Attopsemi Technology Co., Ltd | Method and system of programmable resistive devices with read capability using a low supply voltage |
| US9159667B2 (en) * | 2013-07-26 | 2015-10-13 | Globalfoundries Inc. | Methods of forming an e-fuse for an integrated circuit product and the resulting e-fuse structure |
| CN105470238A (zh) * | 2014-09-09 | 2016-04-06 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种电可编程熔丝器件、集成电路和电子装置 |
-
2015
- 2015-01-06 CN CN201510006081.0A patent/CN105826238A/zh active Pending
- 2015-12-10 US US14/965,674 patent/US9637834B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1674272A (zh) * | 2004-03-23 | 2005-09-28 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 一种电子熔线及形成该电子熔线的制造方法 |
| CN101068015A (zh) * | 2006-04-26 | 2007-11-07 | 三星电子株式会社 | 用于低功率应用的电可编程集成熔丝装置和构造方法 |
| CN101436533A (zh) * | 2007-09-11 | 2009-05-20 | 应用材料股份有限公司 | 使用搀杂物和具有受控晶体结构的多层硅薄膜来调整多晶硅薄膜和周围层的应力 |
| US20100224956A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | E-fuse structure of semiconductor device |
| US20140091427A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | Magnachip Semiconductor, Ltd. | Electrical fuse and method of fabricating the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114725060A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-07-08 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 基于cmos工艺的电可编程熔丝结构及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9637834B2 (en) | 2017-05-02 |
| US20160196946A1 (en) | 2016-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7960809B2 (en) | eFuse with partial SiGe layer and design structure therefor | |
| US8004059B2 (en) | eFuse containing SiGe stack | |
| US8724365B2 (en) | Programmable semiconductor device | |
| US7456426B2 (en) | Fin-type antifuse | |
| TW558825B (en) | Method for making an anti-fuse | |
| TWI555130B (zh) | 單次性可程式化記憶體單元及其製造方法 | |
| US9263386B2 (en) | Forming BEOL line fuse structure | |
| CN105826238A (zh) | 电可编程熔丝结构及其形成方法 | |
| EP1304741A1 (en) | Rectangular contact used as a low voltage fuse element. | |
| US8378447B2 (en) | Electrically programmable fuse and fabrication method | |
| EP0445317B1 (en) | Semiconductor device with a fusible link and method of making a fusible link on a semiconductor substrate | |
| US9627314B2 (en) | Fuse structure and method of blowing the same | |
| CN103337492B (zh) | 减少熔丝尖刺的修调结构及其制造方法 | |
| US7425472B2 (en) | Semiconductor fuses and semiconductor devices containing the same | |
| TWI733044B (zh) | 具有改良之可程式性之單次可程式化單元 | |
| CN103715172B (zh) | 电熔丝及其制造方法 | |
| CN104051417B (zh) | 电熔丝结构及其形成方法 | |
| US9196527B2 (en) | Fuse structure for high integrated semiconductor device | |
| US20070190751A1 (en) | Semiconductor fuses and methods for fabricating and programming the same | |
| JPS6084838A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS5814567A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| KR20110102714A (ko) | 반도체 장치의 전기적 퓨즈 | |
| CN102832196A (zh) | 一种提升电子可编程熔丝器件熔断性能的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160803 |