專利名稱：切斷電熔絲的半導(dǎo)體器件和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切斷電熔絲的半導(dǎo)體器件和方法，特別地，涉及一種包括電熔絲的半導(dǎo)體器件和一種用于切斷電熔絲的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上已知一種技術(shù)，其中熔絲安裝在半導(dǎo)體器件中，并且切斷熔絲，由此適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)半導(dǎo)體器件中使用的電阻器的值，或者將失效元件隔開并且將其更換為正常元件。
用于切斷電熔絲的典型方式包括，通過將激光束照射到一部分熔絲而切斷熔絲，以及通過施加電流切斷熔絲。
美國專利No.4,064,493公開了一種能夠利用如下現(xiàn)象切斷的電熔絲，在該現(xiàn)象中，構(gòu)成電熔絲的材料通過電遷移而遷移。
日本特開專利公開No.2005-39,220公開了一種電熔絲，可以通過較小的電流使其斷開。在日本特開專利公開No.2005-39,220中，構(gòu)成電熔絲的電導(dǎo)體被形成為具有如下幾何形狀，即該導(dǎo)體反復(fù)折疊數(shù)次。圖7是示出了日本特開專利公開No.2005-39,220中公開的電熔絲的平面視圖。在該情況中，熔絲1100包括兩次折疊。
熔絲1100包括電流流入端1101和電流流出端1102，并且進(jìn)一步包括兩個(gè)端之間的第一前向路徑直線1103、返回路徑直線1104和第二前向路徑直線1113。熔絲1100進(jìn)一步包括第一垂直聯(lián)接部分1106，其提供了第一前向路徑直線1103和返回路徑直線1104之間的聯(lián)接，以及第二垂直聯(lián)接部分1107，其提供了第二前向路徑直線1113和返回路徑直線1104之間的聯(lián)接。在具有上述結(jié)構(gòu)的熔絲1100中，當(dāng)預(yù)定的電流自電流流入端1101提供到電流流出端1102時(shí)，熔絲1100外部的陰影部分1108中生成的熱與熔絲1100內(nèi)部的陰影部分1109中生成的熱相疊加，加速了由陰影部分1109夾住的返回路徑直線1104的切斷。這容易地提供了熔絲1100的切斷。
而且，日本特開專利公開No.2005-57,186公開了一種結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)電流被施加到熔絲時(shí)，通過使用板封閉待切斷的熔絲部分，該待切斷熔絲部分中生成的熱在該待被切斷的熔絲部分附近捕集或積累。
日本特開專利公開No.2004-214,580公開了一種熔絲的布局，其通過減少熔絲切斷缺陷的數(shù)量從而提供了改善的產(chǎn)量以及可靠性。圖8中示出了日本特開專利公開No.2004-214,580中描述的熔絲布局。熔絲布局1010由具有阻擋金屬層和主互連金屬層的互連電極組成，其中阻擋金屬層由高熔點(diǎn)金屬組成，在該熔絲布局1010上，形成了串聯(lián)連接的多個(gè)熔斷類型的熔絲單元1011和1012。此外，在熔絲單元1011的一個(gè)末端中形成了熔絲焊盤1013，在熔絲單元1011和熔絲部分1012的聯(lián)接部分上形成了熔絲焊盤1014，并且在熔絲單元1012的另一末端上形成了熔絲焊盤1015。為了使電流流過熔絲單元1011，在熔絲焊盤1013和熔絲單元1014之間施加電壓。為了使電流流過熔絲部分1012，在熔絲焊盤1014和1015之間施加電壓?；谏鲜龅娜劢z布局1010，在多個(gè)熔絲部分1011和1012中的至少一個(gè)斷開時(shí)，切斷了整體熔絲布局。并且因此可以極大地減小發(fā)生缺陷切斷的幾率。
本發(fā)明人具有如下認(rèn)識。在US專利No.4,064,493和日本特開專利公開No.2005-39,220和2005-57,186中公開的技術(shù)具有如下缺點(diǎn)。當(dāng)電熔絲被不完全切斷或者熔絲的組成材料遷移并且在熔絲一度被切斷之后再次連接時(shí)，不可能準(zhǔn)確地判斷應(yīng)當(dāng)被切斷的熔絲是否被切斷了。熔絲的再連接等的概率并不是那么高，由此人們認(rèn)為如果它們用于普通的操作，則該熔絲可以令人滿意。然而，當(dāng)半導(dǎo)體器件的可靠性的要求非常嚴(yán)格或者上述熔絲用在惡劣條件中時(shí)，需要進(jìn)一步改善對被切斷的電熔絲的切斷狀態(tài)進(jìn)行保持的保持特性。
此外，根據(jù)日本特開專利公開No.2004-214,580中公開的技術(shù)，需要向相應(yīng)的熔絲部分1011以及1012的兩端施加電壓從而切斷熔絲部分1011以及1012。結(jié)果，可能導(dǎo)致如下問題，即，切斷處理的次數(shù)增加了以及熔絲的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；以及電熔絲，其包括具有第一切斷目標(biāo)區(qū)域的第一導(dǎo)體，以及從第一導(dǎo)體分支并連接到第一導(dǎo)體的第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體包括第二切斷目標(biāo)區(qū)域，它們都形成在半導(dǎo)體襯底上，其中在切斷電熔絲之后的情況下，由在第一切斷目標(biāo)區(qū)域以及第二切斷目標(biāo)區(qū)域之間向外流動的第一導(dǎo)體形成流出區(qū)域。
本發(fā)明人已經(jīng)找到了用于切斷電熔絲的新穎的技術(shù)，其中以適當(dāng)?shù)乜刂齐娙劢z的結(jié)構(gòu)或者適當(dāng)?shù)乜刂葡螂娙劢z施加電壓的方式，由此構(gòu)成電熔絲的部分電導(dǎo)體被迫朝著電熔絲之外的方向流動，這導(dǎo)致在電導(dǎo)體材料的遷移和供給之間失去了平衡，由此當(dāng)電熔絲被切斷或者斷裂時(shí)在其他部分中形成了更大的切斷部分。這允許保持切斷電熔絲的切斷或者斷裂得到改善的狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，利用上述切斷機(jī)制切斷或者使得第一切斷目標(biāo)區(qū)域和第二切斷目標(biāo)區(qū)域斷裂。
根據(jù)本發(fā)明，電流流過第一導(dǎo)體從而使得第一導(dǎo)體受熱且變形，由此使得第一導(dǎo)體向外流向靠近連接第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體的聯(lián)接部分，且形成了流出區(qū)域。在這種情況下，術(shù)語“外部(或之外)”可以是如下區(qū)域的外部，所述區(qū)域是在切斷電熔絲之前的狀態(tài)下在其中形成第一導(dǎo)體的區(qū)域。例如，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)體是互連時(shí)，″外部(或之外)″可以是其中形成有互連的互連溝道的外部。此后，在流出區(qū)域的方向上吸收第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體。分別在第一切斷目標(biāo)區(qū)域和第二切斷目標(biāo)區(qū)域中產(chǎn)生了斷裂點(diǎn)，由此切斷了電熔絲。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)允許通過進(jìn)行一個(gè)步驟而在一個(gè)電熔絲中形成兩個(gè)斷裂點(diǎn)。由此可以根據(jù)兩個(gè)斷裂點(diǎn)的切斷情況來判斷電熔絲是否被切斷了。即，電熔絲可以被配置為，第一切斷目標(biāo)區(qū)域通過第二切斷目標(biāo)區(qū)域、判定電路連接到判定電路，該判定電路判斷該電熔絲是否被切斷。由此可以判斷當(dāng)?shù)谝磺袛嗄繕?biāo)區(qū)域或者第二切斷目標(biāo)區(qū)域被切斷時(shí)該電熔絲是否被切斷了，以及可以使判斷的準(zhǔn)確性更高。這允許保持切斷電熔絲的切斷或者斷裂得到改善的狀態(tài)。這里，在與第一切斷目標(biāo)區(qū)域不同的部分中，第二導(dǎo)體從第一導(dǎo)體分支出并連接到第一導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于切斷電熔絲的方法，該電熔絲包括包括第一切斷目標(biāo)區(qū)域的第一導(dǎo)體，以及從第一導(dǎo)體分支并連接到第一導(dǎo)體的第二導(dǎo)體，且該第二導(dǎo)體包括第二切斷目標(biāo)區(qū)域，該第一和第二導(dǎo)體形成在半導(dǎo)體襯底上，包括使電流流過第一導(dǎo)體；使得第一導(dǎo)體向外流動靠近聯(lián)接部分，該聯(lián)接部分將所述第一導(dǎo)體聯(lián)接到第二導(dǎo)體；以及切斷第一切斷目標(biāo)區(qū)域和第二切斷目標(biāo)區(qū)域。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括選擇待被切斷的熔絲；以及通過上述用于切斷電熔絲的方法來切斷所選擇的電熔絲。
根據(jù)本發(fā)明，利用簡單的方法可以使電熔絲的判斷準(zhǔn)確性更高。


參考附圖，根據(jù)以下某些優(yōu)選實(shí)施例的說明，本發(fā)明的上述及其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電熔絲結(jié)構(gòu)的布局圖；圖2A和2B示出了包括電熔絲的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的示意性平面頂視圖；圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的示意性平面頂視圖；圖5A和5B示出了分別沿著和圖3和4的線A-A的剖面圖的實(shí)例；圖6A和6B示出了分別沿著和圖3和4的線A-A的剖面圖的另一實(shí)例；圖7示出了常規(guī)的電熔絲的實(shí)例的平面圖；以及圖8示出了常規(guī)的熔絲布局的布局視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考說明性的實(shí)施例在此描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到使用本發(fā)明的教導(dǎo)可以完成多種可選實(shí)施例，而且本發(fā)明不局限于為了說明的用途而示出的各實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電熔絲200結(jié)構(gòu)的布局圖。
電熔絲200包括第一導(dǎo)體202，其包括第一切斷目標(biāo)區(qū)域201，以及第二導(dǎo)體204，形成為從第一導(dǎo)體202分支以及包括第二切斷目標(biāo)區(qū)域203。盡管未在所述圖中示出，電熔絲200形成在半導(dǎo)體襯底上，以及形成多層層疊在半導(dǎo)體襯底上的絕緣膜中。在本實(shí)施例中，每個(gè)構(gòu)成電熔絲200的第一導(dǎo)體202和第二導(dǎo)體204可以由含銅金屬膜構(gòu)成，其包含銅作為主要成分。進(jìn)一步，第一導(dǎo)體202和第二導(dǎo)體204的側(cè)面和底面等可以被配置為覆蓋有阻擋金屬膜。
第一端206和第二端208分別形成在第一導(dǎo)體202的一端和另一端上。第一端206和第二端208用作電流流入端和電流流出端，分別用于切斷第一切斷目標(biāo)區(qū)域202和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203。第二導(dǎo)體204的一端連接到第一導(dǎo)體202，以及第三端210形成在第二導(dǎo)體204的另一端上。
在下面的步驟中切斷(或者使其斷裂)具有上述結(jié)構(gòu)的電熔絲200。
首先，在第一端206和第二端208之間施加高電壓，由此向第一導(dǎo)體202施加過多的能量。結(jié)果，電流流過第一導(dǎo)體202，以及第一導(dǎo)體202受熱。隨后，受熱的第一導(dǎo)體202向外膨脹并流動。具體地說，在膨脹的第一導(dǎo)體202周圍的阻擋金屬膜和絕緣膜處出現(xiàn)了裂隙，且第一導(dǎo)體202流入該絕緣膜以及阻擋金屬膜的裂隙。結(jié)果，在裂隙中形成了流出區(qū)域。在本實(shí)施例中，電熔絲200被配置為，在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203之間，第一導(dǎo)體202向外流動。
當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)體202向外流動時(shí)，則材料的遷移和供應(yīng)之間的平衡被破壞了，以及在其中材料的遷移沒有跟上材料的供應(yīng)的部分中出現(xiàn)了切斷。即，形成了與流出區(qū)域不同的較大斷裂點(diǎn)。在本實(shí)施例中，電熔絲200可以被配置為，第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203(而非其他部分)趨向于容易地被切斷。例如，第一切斷目標(biāo)區(qū)域201可以由窄互連構(gòu)成，以及第二切斷目標(biāo)區(qū)域203可以由通路構(gòu)成。以下將要描述電熔絲200的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203之間第一導(dǎo)體202向外流動時(shí)，第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203被切斷。這允許僅僅通過在第一端206和第二端208之間施加預(yù)定電壓而形成兩個(gè)斷裂點(diǎn)。根據(jù)該方法的電熔絲的切斷將被稱為″裂隙輔助型切斷″。
圖2A和2B示出了包括電熔絲200的半導(dǎo)體器件100的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2A示出了電熔絲200切斷之前的狀態(tài)，以及圖2B示出了切斷電熔絲200的狀態(tài)。
半導(dǎo)體器件100還包括晶體管212以及判定電路214。晶體管212的源極和漏極中的一個(gè)接地，以及另一個(gè)連接到第二端208。判定電路214連接到第三端210。第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203串聯(lián)連接在第一端206和第三端210之間。第一切斷目標(biāo)區(qū)域201通過第二切斷目標(biāo)區(qū)域203連接到判定電路214。
參考圖2A和2B，將描述用于切斷電熔絲200的步驟。
在本實(shí)施例中，當(dāng)將要切斷電熔絲200時(shí)，預(yù)定電位Vcc被施加到第一端206，以及晶體管212導(dǎo)通，由此第二端208接地。這允許預(yù)定電壓被施加在第一端206以及第二端208之間，如在該圖中虛線表明的，允許電流流過第一導(dǎo)體202。結(jié)果，第一導(dǎo)體202向外流動，從而在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203之間形成了流出區(qū)域114。據(jù)此，分別在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203中形成了被切斷的第一空隙區(qū)域112a和第二空隙區(qū)域112b。在本實(shí)施例中，在用于切斷電熔絲200的步驟期間，例如，約2到5伏的電壓被施加在第一端206和第二端208之間。因此，電熔絲200由流出區(qū)域114，第一空隙區(qū)域112a和第二空隙區(qū)域112b形成。
在本實(shí)施例中，在用于切斷電熔絲200的步驟期間，僅僅在第一端206和第二端208之間施加電壓，而沒有電壓施加到第三端210。即，如圖2A所示，當(dāng)將要切斷電熔絲200時(shí)，不需要使電流流過第二導(dǎo)體204。在這方面，本實(shí)施例與圖8所示的常規(guī)的熔絲布局1010不同。通常，當(dāng)熔絲部分1011和1012將要被切斷時(shí)，需要分別在熔絲襯墊1013和1014以及熔絲襯墊1015和1014之間施加電壓。在根據(jù)本實(shí)施例的電熔絲200中，利用裂隙輔助型切斷方法，在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201以及第二切斷目標(biāo)區(qū)域203之間形成了流出區(qū)域114，以及可以同時(shí)地形成第一空隙區(qū)域112a和第二空隙區(qū)域112b。由此可以利用簡單的方法在電熔絲200中形成兩個(gè)斷裂點(diǎn)。
參考圖2B，將描述在電熔絲200上進(jìn)行判斷的步驟。
在本實(shí)施例中，當(dāng)判定電路214將要判斷電熔絲200是否被切斷時(shí)，第一端206接地且判定電路214向第三端210施加預(yù)定電位。在該狀態(tài)下，判定電路214檢測第三端210的電位是高還是低。當(dāng)?shù)谌?10的電位是高時(shí)，判定電路214判斷電熔絲200被切斷。當(dāng)?shù)谌?10的電位是低時(shí)，判定電路214判斷電熔絲200沒有被切斷。具體地說，當(dāng)?shù)谌?10的電位等于地電位時(shí)，判定電路214可以判斷第三端210的電位是低。當(dāng)判斷出第三端210的電位近似等于被施加到第三端210的電位時(shí)，判定電路214可以判斷第三端210的電位是高?？蛇x地，可以通過預(yù)先設(shè)置預(yù)定的參考電勢，從而在電熔絲200上進(jìn)行該判斷步驟。當(dāng)檢測到的電位低于預(yù)定的參考電勢時(shí)，判定電路214可以判斷第三端210的電位是低。當(dāng)檢測到的電位高于預(yù)定的參考電勢時(shí)，判定電路214可以判斷第三端210的電位是高。
當(dāng)判定電路214判斷電熔絲200是否被切斷時(shí)，只要第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和第二切斷目標(biāo)區(qū)域203中的一個(gè)被切斷，那么這允許判定電路214判定電熔絲200被切斷，且判斷準(zhǔn)確性更高，此外，保持了切斷電熔絲的切斷或者斷裂得到改善的狀態(tài)。
將描述根據(jù)本實(shí)施例的電熔絲200的具體結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，電熔絲200由多層互連結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
圖3和4示出了根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件100結(jié)構(gòu)的示意性平面頂視圖；圖3示出了電熔絲200切斷之前的狀態(tài)，以及圖4示出了切斷電熔絲200的狀態(tài)。
盡管未在圖3和4圖中示出，半導(dǎo)體器件100包括絕緣膜，且電熔絲200可以被配置為形成在該絕緣膜中。電熔絲200包括第一互連102，連接到第一互連102的通路106，以及連接到通路106的第二互連104，它們都分別形成在半導(dǎo)體襯底(未示出)的不同層上。在本實(shí)施例中，將描述如下情況，即第一互連102形成在上層的情況，以及第二互連104形成在下層的情況。相對地，第一互連102可以形成在下層，以及第二互連104可以形成在上層。
第一互連102由第一導(dǎo)體202構(gòu)成。第一互連102包括窄互連202b以及寬互連202a，該寬互連202a連接到窄互連202b，并且被形成為寬于該窄互連202b。
在本實(shí)施例中，第一端206和第二端208由在其上形成有第一互連102的相同層上形成的襯墊電極構(gòu)成。窄互連202b連接到第一端206，以及寬互連202a連接到第二端208。第一端206和第二端208可以被形成為寬于第一互連102。例如，窄互連202b的寬度為0.1微米，寬互連202a的寬度為0.15微米，第一端206和第二端208的寬度為0.4微米。
在本實(shí)施例中，寬互連202a包括折疊區(qū)域，在所述折疊區(qū)域中通過反轉(zhuǎn)而并行地布置了多條直線。利用圖3和4所示的結(jié)構(gòu)，寬互連202a包括連接到第二端208的第一直線，近似平行于第一直線布置的第二直線，近似平行于第二直線布置的第三直線，近似平行于第三直線布置的第四直線，第一聯(lián)接部分，其將第一直線與第二直線相連接，第二聯(lián)接部分，其將第二直線與第三直線相連接，第三聯(lián)接部分，其將第三直線與第四直線相連接，以及第四聯(lián)接部分，其將第四直線與窄互連202b相連接。折疊區(qū)域包括第一直線，第二直線，第三直線，第四直線，第一連接部分，第二連接部分，以及第三聯(lián)接部分。
根據(jù)類似結(jié)構(gòu)，當(dāng)在切斷電熔絲200的步驟期間，電流流入第一互連102(第一導(dǎo)體202)時(shí)，第一導(dǎo)體202將容易地在折疊區(qū)域中受熱。這允許容易地在折疊區(qū)域中形成流出區(qū)域114。換言之，在寬互連202a的折疊區(qū)域中形成期望的流出區(qū)域115，在所述流出區(qū)域中，當(dāng)電熔絲200被切斷時(shí)形成了流出區(qū)域114。
當(dāng)流出區(qū)域114形成在寬互連202a的折疊區(qū)域中時(shí)，第一導(dǎo)體202在具有容易被切斷的窄寬度的窄互連202b和流出區(qū)域114的方向上遷移。這允許第一空隙區(qū)域112a容易地形成在窄互連202b與寬互連202a相連接的聯(lián)接部分附近。即，第一切斷目標(biāo)區(qū)域201形成在窄互連202b與寬互連202a相連接的聯(lián)接部分附近。
窄互連202b連接到折疊區(qū)域之外的寬互連202a。由此可以提供遠(yuǎn)離切斷目標(biāo)區(qū)域201的期待的流出區(qū)域115。當(dāng)切斷電熔絲200時(shí)，這允許流出區(qū)域114與第一空隙區(qū)域112a分離。當(dāng)流出區(qū)域114位于第一空隙區(qū)域112a附近時(shí)，流出區(qū)域114可以形成在應(yīng)當(dāng)被電氣切斷的第一導(dǎo)體202的部分之間的橋接中。當(dāng)形成上述橋接時(shí)，已經(jīng)切斷的電熔絲200通過流出區(qū)域114連接，導(dǎo)致切斷量減少(切斷之后的電阻減少)，切斷之后的電阻變化(電阻隨時(shí)間變化)等等。在本實(shí)施例中，對將第四直線與窄互連202b相連接的第四聯(lián)接部分的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，其允許遠(yuǎn)離期待流出區(qū)域115地提供第一切斷目標(biāo)區(qū)域201。由此可以防止形成橋接以及可以保持第一切斷區(qū)域201的切斷或者斷裂的改善的狀態(tài)。
通路106以及第二互連104由第二導(dǎo)體204構(gòu)成。在本實(shí)施例中，第三端210由在其中形成有第二互連104的相同層中形成的襯墊電極構(gòu)成。第三端210可以被形成為寬于第二互連104。例如，第二互連104的寬度為0.15微米，而第三端210的寬度為0.4微米。
通路106連接到第一互連102的寬互連202a。更具體地說，通路106連接到折疊區(qū)域中的寬互連202a。在切斷電熔絲200的步驟期間，當(dāng)電流被施加到第一互連102時(shí)，在第一互連102與通路106相連接的聯(lián)接部分附近，這允許第一導(dǎo)體202向外流動，由此容易地形成了流出區(qū)域114。因此，當(dāng)在第一互連102中形成了流出區(qū)域114時(shí)，構(gòu)成通路106的第二導(dǎo)體204在流出區(qū)域114方向上被吸收，其允許容易地在通路106中形成第二空隙區(qū)域112b(圖4中未示出)。換言之，在通路106中形成第二切斷區(qū)域203。
此外，通路106連接到第一互連102的折疊區(qū)域中的寬互連202a，其允許構(gòu)成通路106的第二導(dǎo)體204受熱，以及允許第二導(dǎo)體204從通路106爆裂(blast out)。
在本實(shí)施例中，第二空隙區(qū)域112b以及流出區(qū)域114形成在不同層上，其防止了形成如上所述的第二空隙區(qū)域112b上的橋接。
此外，半導(dǎo)體器件100包括由頂部，底部以及側(cè)面構(gòu)成的電熔絲200，其被覆蓋組件404覆蓋。覆蓋組件404由通路402，電極400以及板(未示出)構(gòu)成。電極400可以被形成為襯墊電極，該襯墊電極形成在分別形成有第一互連102以及第二互連104的相同層上。通路402形成在電極400的每個(gè)上層以及下層中，以及將板(未示出)與其上形成有每個(gè)上下層的電極400相連接。通路402可以被配置為裂隙通路，由此電熔絲200被通路402以及電極400以壁的形式圍繞。當(dāng)電流在第一端206和第二端208之間流動時(shí)，這允許在第一導(dǎo)體202中產(chǎn)生的熱被覆蓋組件404反射且被限制在覆蓋組件404內(nèi)，以及允許容易地在電熔絲200中形成流出區(qū)域114。進(jìn)一步，當(dāng)形成流出區(qū)域114時(shí)，覆蓋組件404可以阻擋電熔絲200的組成材料以防止其在電熔絲200周圍分散開。由此可以防止電熔絲200的組成材料的分散碎片到達(dá)其他部件。
第一互連102不局限于在所述圖中所示的，而是可以被形成為各種形狀。無論如何，第一互連102被形成為包括如下區(qū)域，即，當(dāng)電流流過第一互連102時(shí)，容易受熱且在其中容易形成流出區(qū)域114的區(qū)域，以及當(dāng)形成了流出區(qū)域114時(shí)易于被切斷的區(qū)域。通路106連接到第一互連102的最容易受熱的部分。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在第一互連102的受熱點(diǎn)中流出第一導(dǎo)體202，由此形成了流出區(qū)域114。據(jù)此，第一導(dǎo)體202在流出區(qū)域114的方向上遷移，以及在第一互連102中作為容易被切斷的點(diǎn)的窄互連202b被切斷。此外，在流出區(qū)域114的方向上吸收構(gòu)成通路106的第二導(dǎo)體204，以及還切斷通路106。因此，電熔絲200被提供有幾乎同時(shí)形成的兩個(gè)斷裂點(diǎn)。
圖5A和5B示出了分別沿著圖3和4的線A-A’的剖面圖的實(shí)例。
圖5A示出了沿著圖3的線A-A’的剖視圖，以及圖5B示出了沿著圖4的線A-A’的剖視圖。這里，圖5A和5B示出了單大馬士革結(jié)構(gòu)的互連結(jié)構(gòu)。
如圖5A所示，半導(dǎo)體器件100包括半導(dǎo)體襯底(未示出)。半導(dǎo)體設(shè)備100還包括以下列順序形成在半導(dǎo)體襯底上的下列膜第一刻蝕停止膜302；第一層間絕緣膜304；第一保護(hù)膜306；第二刻蝕停止膜308；第二層間絕緣膜310；第三刻蝕停止膜312；第三層間絕緣膜314；第二保護(hù)膜316；和第四刻蝕停止膜318。
在切斷電熔絲200之前的情況中，通路106被形成為電連接到第一互連102以及第二互連104。這里，第二互連104形成在第一蝕刻停止膜302中、第一層間絕緣膜304以及第一保護(hù)膜306。通路106形成在第二蝕刻停止膜308、第二層間絕緣膜310以及第三蝕刻停止膜312中。第一互連102形成在第三蝕刻停止膜312、第三層間絕緣膜314以及第二保護(hù)膜316中。
第二互連104、通路106以及第一互連102可以由含銅金屬膜構(gòu)成，該含銅金屬膜包含銅作為主要成分。含銅金屬膜可以包含銀。而且，該含銅金屬膜可以具有如下成分，其額外包含從如下元素構(gòu)成的組中選出的一個(gè)或多個(gè)不同元素鋁(Al)、金(Au)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鎂(Mg)、鈹(Be)、鋅(Zn)、鈀(Pd)、鎘(Cd)、汞(Hg)、硅(Si)、鋯(Zr)、鈦(Ti)和錫(Sn)。含銅金屬膜可經(jīng)由例如，鍍覆工藝形成。而且，含銅金屬膜的表面可被配置為例如，配備有在其上形成的硅化物膜。
進(jìn)一步，第二互連104，通路106以及第一互連102的側(cè)面以及底面分別配置有阻擋金屬膜320，其被提供用于與這些互連和通路接觸并且覆蓋這些互連和通路。阻擋金屬膜320可以被配置為包括耐熔金屬。阻擋金屬膜320可由例如鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、Ti、氮化鈦(TiN)、W、氮化鎢(WN)等組成。
更具體地說，在切斷電熔絲200之前的狀態(tài)下，在第二互連104以及通路106之間配置阻擋金屬膜320。同樣地，在通路106以及第一互連102之間配置阻擋金屬膜320。
第一層間絕緣膜304以及第三層間絕緣膜314由低電介常數(shù)膜構(gòu)成，例如碳氧化硅(SiOC)等等。除了SiOC之外，典型的低介電常數(shù)膜包括，聚氫硅氧烷，諸如氫倍半硅氧烷(HSQ)、甲基倍半硅氧烷(MSQ)、甲基氫倍半硅氧烷(MHSQ)等、含芳香化合物的有機(jī)材料，諸如聚芳醚(PAE)、二乙烯基硅氧烷雙苯并環(huán)丁烯(BCB)、SiLKTR(由Hitachi Chemical Co.，Ltd.，Tokyo Japan銷售)等、氧化硅玻璃(SOG)、易流動氧化物(FOX)、CYTOPTR(由Asahi Glass Co.，Ltd.，Tokyo Japan銷售)、或者苯并環(huán)丁烯(BCB)?？商鎿Q地，上述材料的多孔膜也可用于低介電常數(shù)膜。第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314可以由相同材料構(gòu)成，或者可以由不同材料構(gòu)成。
此外，第二層間絕緣膜310可以由與上述關(guān)于第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314的材料相似的材料構(gòu)成。然而，相對于第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314，優(yōu)選地，第二層間絕緣膜310可以由比第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314更硬的材料構(gòu)成。例如，第二層間絕緣膜310可由具有高于第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314的楊氏模量的材料構(gòu)成。上述結(jié)構(gòu)允許容易地在第一互連102中形成流出區(qū)域114以及容易地在通路106中形成第二空隙區(qū)域112b。
例如，其中形成有通路106的第二層間絕緣膜310由SiOC(黑金剛石，由Applied Materials Inc.，Santa Clara，CA，USA銷售)構(gòu)成，以及其中形成有第一互連102的第三層間絕緣膜由SiOC(Aurora，ASMInternational N.V.，Holland銷售)構(gòu)成。Black Diamond和Aurora是SiOC多孔膜，并且Aurora具有較低的特定介電常數(shù)、較低的膜密度，并且由比Black Diamond更軟的膜形成。
除以上之外，第二層間絕緣膜310的結(jié)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，且還可以由與第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314的材料相似的材料構(gòu)成。在該情況中，由于第一互連102是通過所提供的電流產(chǎn)生自加熱，且具有較大的膨脹量，而通路106具有較小的導(dǎo)體體積和較小的膨脹量，其允許選擇性地在第一互連102中形成流出區(qū)域114以及在通路106中形成第二空隙區(qū)域112b。
第二蝕刻停止膜308以及第四蝕刻停止膜318被用于形成通孔以及互連溝槽，且還用于防止構(gòu)成第二互連104和第一互連102的銅的擴(kuò)散。此外，在本實(shí)施例中，這些還用作電熔絲200的涂層。第二蝕刻停止膜308和第四蝕刻停止膜318可以由比第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314更硬的材料構(gòu)成。第二蝕刻停止膜308和第四蝕刻停止膜318可由具有高于第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314的楊氏模量的材料組成。第二蝕刻停止膜308和第四蝕刻停止膜318可以由例如碳氮化硅(SiCN)、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、氧氟化硅(SiOF)或者氧氮化硅(SiON)組成。
當(dāng)通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝對第二互連104和第一互連102進(jìn)行拋光時(shí)，第一保護(hù)膜306和第二保護(hù)膜316分別用于保護(hù)第一層間絕緣膜304和第三層間絕緣膜314。第一保護(hù)膜306和第二保護(hù)膜316可以由例如二氧化硅(SiO2)膜構(gòu)成。
第一蝕刻停止膜302和第三蝕刻停止膜312可以由與第二蝕刻停止膜308和第四蝕刻停止膜318的材料相似的材料構(gòu)成。此外，盡管這里沒有示出，每個(gè)第一刻蝕停止膜302和第三蝕刻停止膜312還可以由多層膜構(gòu)成，該多層膜包括由與第二刻蝕停止膜308和第四刻蝕停止膜318相似的材料組成的第一絕緣膜，以及在其上形成的第二絕緣膜，且由與第一保護(hù)膜306和第二保護(hù)膜316相似的材料組成。
除以上之外，可以通過與形成普通多層互連結(jié)構(gòu)相似的工藝操作來形成具有上述結(jié)構(gòu)的第二互連104，通路106，第一互連102等。這允許在不需要添加特殊操作的情況下形成電熔絲200。
如上文所述，例如，可以配置為，第一互連102的外圍由涂覆膜覆蓋，諸如阻擋金屬膜320和第四蝕刻停止膜318，并且在其外圍進(jìn)一步形成由比涂覆膜更軟的材料組成的第三層間絕緣膜314。
接著，將描述用于切斷具有上述結(jié)構(gòu)的電熔絲200的步驟。
在第一端206和第二端208的兩端施加預(yù)定電壓，從而將過多的能量施加到第一互連102時(shí)，構(gòu)成第一互連102的第一導(dǎo)體202受熱并膨脹，由此其向由軟膜組成的第三層間絕緣膜314的方向膨脹。此時(shí)，第一導(dǎo)體202在期望的流出區(qū)域115中最大程度受熱并地膨脹，該流出區(qū)域115包括第一互連102的寬互連202a的折疊區(qū)域。由于該原因，隨著第一導(dǎo)體202膨脹的發(fā)展，在期望的流出區(qū)域115中，在第一互連102周圍形成的阻擋金屬膜320等中產(chǎn)生了裂隙，且第一導(dǎo)體202通過該裂隙流入第三層間絕緣膜314。即，構(gòu)成第一互連102的第一導(dǎo)體202流動到互連溝槽之外。結(jié)果，這實(shí)現(xiàn)了流出區(qū)域114的形成，如圖4和5B所示。
進(jìn)一步，由于第一導(dǎo)體202迅速地向流出區(qū)域114遷移，在導(dǎo)體的遷移不能跟上其他部分的點(diǎn)處，第一導(dǎo)體202被切斷。在本實(shí)施例中，在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201和通路106中切斷了導(dǎo)體，以及分別在該斷裂點(diǎn)中形成了第一空隙區(qū)域112a和第二空隙區(qū)域112b。上述機(jī)制允許彼此分離地形成流出區(qū)域114，第一空隙區(qū)域112a，以及第二空隙區(qū)域112b。
此外，由于在本實(shí)施例中，由于在通路106以及第二互連104之間提供了阻擋金屬膜320，因此很容易從第二互連104剝離阻擋金屬膜320，由此使得很容易在阻擋金屬膜320以及第二互連104之間形成第二空隙區(qū)域112b。
此外，在切斷電熔絲200的情況下，構(gòu)成通路106的第二導(dǎo)體204與阻擋金屬膜320一起遷移，由此在阻擋金屬膜320以及第二互連104之間形成第二空隙區(qū)域112b。因此，即使在上述工藝之后進(jìn)行熱處理，阻擋金屬膜320也可以防止基于銅的金屬膜再次遷移，以及防止與通路106以及第二互連104重新連接。這允許提供半導(dǎo)體器件100的改善的耐熱性。由于配置阻擋金屬膜320以在流出區(qū)域114以及第二空隙區(qū)域112b之間形成雙層結(jié)構(gòu)，因此可以進(jìn)一步防止基于銅的金屬膜的遷移。
上述實(shí)施例示出了示例性的實(shí)現(xiàn)，其中在阻擋金屬膜320等中形成裂隙。然而，有時(shí)發(fā)生如下情況，當(dāng)?shù)谝换ミB102受熱并膨脹時(shí)，隨后從第一互連102或者第二保護(hù)膜316剝離第四蝕刻停止膜318，由此在這些膜之間形成間隙。在這種情況下，第一導(dǎo)體202流入該間隙以形成流出區(qū)域114。即使在此情況下，第一導(dǎo)體202向流出區(qū)域114遷移，由此在第一切斷目標(biāo)區(qū)域201以及通路106中形成了第二空腔112b。
圖6A和6B分別示出了沿著圖3和4的線A-A的剖面圖的另一實(shí)例。
圖6A示出了沿著圖3的線A-A′的剖視圖。圖6B示出了沿著圖4的線A-A′的剖視圖。
在這種情況下，該結(jié)構(gòu)與圖5A和5B所示的示例性實(shí)現(xiàn)不同，就互連結(jié)構(gòu)而言，其具有雙大馬士革結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，整體地形成通路106以及第一互連102以構(gòu)成雙大馬士革互連。通路106形成在第二蝕刻停止膜308、第二層間絕緣膜310以及第三蝕刻停止膜312中。第一互連102形成在第三蝕刻停止膜312、第三層間絕緣膜314以及第二保護(hù)膜316中。
由通路106以及第一互連102構(gòu)成的雙大馬士革互連被配置為，其側(cè)面和底面被阻擋金屬膜320所覆蓋。在切斷電熔絲200之前的狀態(tài)下，在通路106和第二互連104之間配置阻擋金屬膜320，從而與其接觸。
在如上狀態(tài)配置的電熔絲200中，當(dāng)將過多的能量施加到第一互連102時(shí)，則構(gòu)成第一互連102的第一導(dǎo)體202(受熱并膨脹)，由此其向由軟膜組成的第三層間絕緣膜314的方向膨脹。隨著第一導(dǎo)體202的膨脹，在阻擋金屬膜320中產(chǎn)生了裂隙，由此第一導(dǎo)體202流入第三層間絕緣膜314。這實(shí)現(xiàn)了流出區(qū)域114的形成，如圖6B所示。在第一導(dǎo)體202的遷移不能跟上其他部分的點(diǎn)處，第一互連102被切斷。在本實(shí)施例中，在窄互連202b的第一切斷目標(biāo)區(qū)域201中切斷了第一導(dǎo)體202，由此形成了第一空隙區(qū)域112a。
此外，由于第二導(dǎo)體204還迅速地向流出區(qū)域114遷移，因此在第二導(dǎo)體204的遷移不能跟上其他部分的點(diǎn)處，切斷了第二導(dǎo)體204。在本實(shí)施例中，在通路106中切斷了第二導(dǎo)體204，由此在通路106中形成了第二空隙區(qū)域112b。此外，在本實(shí)施例中，由于在通路106以及第二互連104之間提供了阻擋金屬膜320，因此很容易從第二互連104剝離阻擋金屬膜320，且很容易在阻擋金屬膜320以及第二互連104之間形成第二空隙區(qū)域112b。
進(jìn)一步，在切斷電熔絲200的情況下，構(gòu)成通路106的第二導(dǎo)體204與阻擋金屬膜320一起遷移，由此在阻擋金屬膜320以及第二互連104之間形成了第二空隙區(qū)域112b。因此，即使在上述工藝之后進(jìn)行熱處理，該阻擋金屬膜320也可以防止與通路106和第二互連104的重新連接，其是由含銅金屬膜構(gòu)成的電導(dǎo)體的重新遷移而造成的。這允許提供半導(dǎo)體器件100的改善的耐熱性。
在上述的本實(shí)施例中，根據(jù)包括電熔絲200的半導(dǎo)體器件100，可以通過執(zhí)行一個(gè)工藝而形成兩個(gè)斷裂點(diǎn)。由此可以根據(jù)兩個(gè)斷裂點(diǎn)的切斷情況來判斷電熔絲200是否被切斷了。由此當(dāng)?shù)谝磺袛嗄繕?biāo)區(qū)域201或者第二切斷目標(biāo)區(qū)域203被切斷時(shí)，可以判斷電熔絲200被切斷了。這使得電熔絲的判斷準(zhǔn)確性更高。還可以保持切斷電熔絲200的切斷或者斷裂的改善的狀態(tài)。此外，由于在第二切斷目標(biāo)區(qū)域203中切斷了通路203，因此可以減少電熔絲200的重新連接的概率，并且可以保持電熔絲200的更好的切斷狀態(tài)。
根據(jù)上述的本實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件100，由于電熔絲200由多層互連結(jié)構(gòu)構(gòu)成，因此其可以被布置在層疊方向上，由此實(shí)現(xiàn)了用于形成電熔絲的減小的面積。
迄今為止已經(jīng)參考附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，給出的實(shí)施例僅僅用于說明性的目的，且各種其他結(jié)構(gòu)可以被應(yīng)用于本發(fā)明。
很明顯本發(fā)明不限于上述各實(shí)施例，在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神的情況下可以進(jìn)行修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；以及電熔絲其包括具有第一切斷目標(biāo)區(qū)域的第一導(dǎo)體；以及從所述第一導(dǎo)體分支并連接到所述第一導(dǎo)體的第二導(dǎo)體，并且該第二導(dǎo)體包括第二切斷目標(biāo)區(qū)域，所述第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體形成在所述半導(dǎo)體襯底上，其中在切斷電熔絲的情況下，由如下所述的第一導(dǎo)體形成流出區(qū)域，所述第一導(dǎo)體在所述第一切斷目標(biāo)區(qū)域以及所述第二切斷目標(biāo)區(qū)域之間向外流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中電流流入端和電流流出端用于切斷所述電熔絲的所述第一切斷目標(biāo)區(qū)域和所述第二切斷目標(biāo)區(qū)域，該電流流入端和電流流出端分別配置在所述第一導(dǎo)體的一端和另一端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述電熔絲由如下部分構(gòu)成第一互連，連接到所述第一互連的通路，和連接到所述通路的第二互連，它們分別形成在所述半導(dǎo)體襯底上的不同層上，所述第一互連由所述第一導(dǎo)體構(gòu)成且包括所述第一切斷目標(biāo)區(qū)域，所述通路由所述第二導(dǎo)體構(gòu)成且包括所述第二切斷目標(biāo)區(qū)域，在切斷所述電熔絲之前的情況下，所述通路被形成為電連接在所述第一互連和所述第二互連之間，以及在切斷所述電熔絲的情況下，在所述第一互連中形成第一空隙區(qū)域，以及在所述通路和所述第二互連之間或者在所述通路中形成第二空隙區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述第一互連，所述第二互連，以及所述通路由包含銅作為主要成分的含銅金屬膜構(gòu)成，該半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括配置在所述第二互連和所述通路之間的第一阻擋金屬膜，從而在切斷所述電熔絲之前的情況下與其接觸，以及在切斷所述電熔絲的情況下，在所述第一阻擋金屬膜和所述第二互連之間形成所述第二空隙區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成的在所述第一互連、所述通路、以及所述第二互連周圍的絕緣膜，其中所述第一互連形成在互連溝槽中，該互連溝槽形成在所述絕緣膜中，以及所述流出區(qū)域由流向所述互連凹槽外部的第一導(dǎo)體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中在切斷所述電熔絲的情況下，在圍繞所述第一互連形成的所述絕緣膜中產(chǎn)生了裂隙，以及所述流出區(qū)域由流入所述裂隙中的所述第一導(dǎo)體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述第一互連包括窄互連；以及連接到該窄互連的寬互連，以及該寬互連被形成為寬于該窄互連，以及所述第一切斷目標(biāo)區(qū)域形成于靠近聯(lián)接部分，該聯(lián)接部分將所述窄互連與所述寬互連相連接，以及所述流出區(qū)域形成在所述寬互連中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述寬互連包括折疊區(qū)域，在所述折疊區(qū)域中，通過折轉(zhuǎn)所述寬互連而平行地布置了多條直線，以及所述流出區(qū)域形成在所述折疊區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述窄互連連接到所述折疊區(qū)域之外的所述寬互連。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體器件，其中所述通路連接到所述折疊區(qū)域中的所述第一互連的所述寬互連。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體器件，其中所述通路連接到所述第一互連的所述寬互連。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述第一切斷目標(biāo)區(qū)域連接到判定電路，該判定電路通過所述第二切斷目標(biāo)區(qū)域判斷所述電熔絲是否被切斷。
13.一種用于切斷電熔絲的方法，所述電熔絲包括第一導(dǎo)體以及第二導(dǎo)體，該第一導(dǎo)體包括第一切斷目標(biāo)區(qū)域，該第二導(dǎo)體從所述第一導(dǎo)體分支并連接到所述第一導(dǎo)體，且所述第二導(dǎo)體包括第二切斷目標(biāo)區(qū)域，所述第一導(dǎo)體以及第二導(dǎo)體形成在半導(dǎo)體襯底上，包括使電流在所述第一導(dǎo)體中流動；在靠近聯(lián)接部分處，使第一導(dǎo)體向外流動，所述聯(lián)接部分將所述第一導(dǎo)體連接到所述第二導(dǎo)體；以及切斷所述第一切斷目標(biāo)區(qū)域和所述第二切斷目標(biāo)區(qū)域。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；以及電熔絲，該電熔絲包括具有第一切斷目標(biāo)區(qū)域的第一導(dǎo)體，以及從第一導(dǎo)體分支并連接到第一導(dǎo)體的第二導(dǎo)體，該第二導(dǎo)體包括第二切斷目標(biāo)區(qū)域，它們都形成在半導(dǎo)體襯底上，其中在切斷電熔絲的情況下，由第一導(dǎo)體形成流出區(qū)域，該第一導(dǎo)體在第一切斷目標(biāo)區(qū)域以及第二切斷目標(biāo)區(qū)域之間向外流動。
文檔編號H01L21/768GK101083250SQ20071010649
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者上田岳洋 申請人:恩益禧電子股份有限公司