熔丝结构电路及其形成方法技术

一种熔丝结构电路及其形成方法，其中方法包括：提供基底，所述基底包括熔丝区和控制区；在所述基底熔丝区和控制区上分别形成金属层，控制区金属层用于和熔丝区金属层电学连接；在所述熔丝区金属层的顶部表面形成第一覆盖层，第一覆盖层的材料和熔丝区金属层的材料具有第一结合能；在所述控制区金属层的顶部表面形成第二覆盖层，第二覆盖层的材料和控制区金属层的材料具有第二结合能，第一结合能小于第二结合能。所述方法使得熔丝结构电路的性能得到提高。

Fuse structure circuit and its forming method

A fuse structure circuit and a forming method thereof include: providing a substrate comprising a fuse region and a control region; forming a metal layer on the fuse region and a control region respectively, and a metal layer in the control region for electrical connection with the metal layer in the fuse region; and forming a first surface on the top surface of the metal layer in the fuse region. The material of the first covering layer and the material of the metal layer in the fuse region have the first binding energy; a second covering layer is formed on the top surface of the metal layer in the control region; the material of the second covering layer and the material of the metal layer in the control region have the second binding energy, and the first binding energy is less than the second binding energy. The method improves the performance of the fuse structure circuit.

【技术实现步骤摘要】
熔丝结构电路及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种熔丝结构电路及其形成方法。
技术介绍
在半导体工业中，熔丝元件由于具有多种用途而被广泛使用在集成电路中。例如，在集成电路中设计多个具有相同功能的电路模块作为备份，当发现其中一个电路模块失效时，通过熔丝元件将电路模块和集成电路中的其它功能电路烧断，而使用具有相同功能的另一个电路模块取代失效的电路模块。又如，设计一款通用的集成电路，根据不同用户的需求，将不需要的电路模块通过熔丝元件烧断，这样一款集成电路就可以以经济的方式制造并适用于不同客户。金属熔丝(metalfuse)是一种重要的熔丝元件。随着集成电路的集成度不断减小，金属熔丝的性能难以满足要求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种熔丝结构电路及其形成方法，以提高熔丝结构电路的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种熔丝结构电路的形成方法，包括：提供基底，所述基底包括熔丝区和控制区；在所述基底熔丝区和控制区上分别形成金属层，控制区金属层用于和熔丝区金属层电学连接；在所述熔丝区金属层的顶部表面形成第一覆盖层，第一覆盖层的材料和熔丝区金属层的材料具有第一结合能；在所述控制区金属层的顶部表面形成第二覆盖层，第二覆盖层的材料和控制区金属层的材料具有第二结合能，第一结合能小于第二结合能。可选的，所述第一覆盖层的材料包括掺碳的氮化硅；所述第二覆盖层的材料为Co或CoWP。可选的，所述金属层的材料包括铜。可选的，在形成所述第一覆盖层和第二覆盖层之前，还包括：在所述基底熔丝区和控制区上形成第一层间介质层；在所述熔丝区第一层间介质层中和控制区第一层间介质层中分别形成所述金属层，所述第一层间介质层暴露出金属层的顶部表面。可选的，形成所述第一覆盖层之后，形成所述第二覆盖层。可选的，形成所述第二覆盖层后，形成所述第一覆盖层。可选的，形成所述第二覆盖层的方法包括：在所述熔丝区金属层、控制区金属层和第一层间介质层的表面形成第二覆盖材料层；在所述第二覆盖材料层上形成图形化的掩膜层，所述图形化的掩膜层覆盖控制区的第二覆盖材料层且暴露出熔丝区的第二覆盖材料层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀第二覆盖材料层直至暴露出熔丝区金属层，形成第二覆盖层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀第二覆盖材料层后，去除所述图形化的掩膜层。可选的，刻蚀第二覆盖材料层的工艺还刻蚀了部分熔丝区金属层。可选的，还包括：在所述第一覆盖层、第二覆盖层和第一层间介质层上形成第二层间介质层；在第二覆盖层上的第二层间介质层中形成通孔，所述通孔暴露出第二覆盖层表面；在所述通孔中形成导电插塞。可选的，还包括：在形成所述第二层间介质层之前，在所述第二覆盖层的表面形成刻蚀阻挡层；形成所述第二层间介质层后，第二层间介质层还位于刻蚀阻挡层上；所述通孔还贯穿所述刻蚀阻挡层。可选的，所述刻蚀阻挡层还位于第一覆盖层和第二层间介质层之间、以及第一层间介质层和第二层间介质层之间。可选的，所述刻蚀阻挡层的材料为氮化铝或氮化硅。可选的，还包括：在所述基底控制区上形成若干晶体管，至少部分晶体管并联连接，所述若干晶体管通过控制区金属层和熔丝区金属层电学连接，所述若干晶体管用于给熔丝区金属层提供熔断电流而使熔丝区金属层熔断。本专利技术还提供一种熔丝结构电路，包括：基底，所述基底包括熔丝区和控制区；分别位于基底熔丝区和控制区上的金属层，控制区金属层用于和熔丝区金属层电学连接；位于熔丝区金属层顶部表面的第一覆盖层，第一覆盖层的材料和熔丝区金属层的材料具有第一结合能；位于控制区金属层顶部表面的第二覆盖层，所述第二覆盖层的材料和控制区金属层的材料具有第二结合能，第一结合能小于第二结合能。可选的，所述第一覆盖层的材料包括掺碳的氮化硅；所述第二覆盖层的材料为Co或CoWP。可选的，所述金属层的材料包括铜。可选的，还包括：位于所述基底熔丝区和控制区上的第一层间介质层；所述金属层分别位于所述熔丝区第一层间介质层中和控制区第一层间介质层中。可选的，还包括：位于所述第一覆盖层、第二覆盖层和第一层间介质层上的第二层间介质层；位于第二覆盖层上且贯穿第二层间介质层的导电插塞。可选的，还包括：位于所述第二覆盖层表面的刻蚀阻挡层，且所述刻蚀阻挡层位于第二覆盖层和第二层间介质层之间；所述导电插塞还贯穿所述刻蚀阻挡层。可选的，还包括：位于所述基底控制区上的若干晶体管，至少部分晶体管并联连接，所述若干晶体管通过控制区金属层和熔丝区金属层电学连接，所述若干晶体管用于给熔丝区金属层提供熔断电流而使熔丝区金属层熔断。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案提供的熔丝结构电路的形成方法中，在所述熔丝区金属层的顶部表面形成第一覆盖层，所述第一覆盖层用于阻挡熔丝区金属层扩散。在所述控制区金属层的顶部表面形成第二覆盖层，所述第二覆盖层用于阻挡控制区金属层扩散。第一覆盖层的材料和熔丝区金属层的材料具有第一结合能第二覆盖层的材料和控制区金属层的材料具有第二结合能。由于第一结合能小于第二结合能，因此第一覆盖层抑制熔丝区金属层扩散的能力弱于第二覆盖层抑制控制区金属层扩散的能力，使所述熔丝区金属层的电迁移能力相对于控制区金属层的电迁移能力较强。相应的，在电场的作用下，熔丝区金属层沿第一覆盖层和熔丝区金属层之间界面相对于控制区金属层沿第二覆盖层和控制区金属层之间界面容易迁移，熔丝区金属层容易熔断。进而降低了熔丝区金属层的熔断电流，从而提高了熔丝结构电路的性能。进一步，还在所述基底控制区上形成若干晶体管，至少部分晶体管并联连接，所述若干晶体管通过控制区金属层和熔丝区金属层电学连接，所述若干晶体管用于给熔丝区金属层提供熔断电流而使熔丝区金属层熔断。由于熔丝区金属层容易熔断，因此需要若干晶体管提供给熔丝区金属层的熔断电流相应得到减小。那么晶体管的数量能够减小，晶体管占据熔丝结构电路的面积减小，从而使得熔丝结构电路的集成度提高。本专利技术技术方案提供的熔丝结构电路中，由于第一结合能小于第二结合能，因此第一覆盖层抑制熔丝区金属层扩散的能力弱于第二覆盖层抑制控制区金属层扩散的能力，使所述熔丝区金属层的电迁移能力相对于控制区金属层的电迁移能力较强。相应的，在电场的作用下，熔丝区金属层沿第一覆盖层和熔丝区金属层之间界面相对于控制区金属层沿第二覆盖层和控制区金属层之间界面容易迁移，熔丝区金属层容易熔断。进而降低了熔丝区金属层的熔断电流，从而提高了熔丝结构电路的性能。附图说明图1是一种熔丝结构电路的结构示意图；图2至图8是本专利技术一实施例中熔丝结构电路形成过程的结构示意图；图9为根据实验得到的累积失效率和失效时间的曲线图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有技术中形成的熔丝结构电路的性能难以满足要求。图1是一种熔丝结构电路的结构示意图，熔丝结构电路包括：基底100，所述基底100包括熔丝区A和控制区B；位于基底100上的第一层间介质层110；位于熔丝区A第一层间介质层110中、以及控制区B第一层间介质层110中的金属层120；位于金属层120顶部表面的覆盖层130；位于覆盖层130上的第二层间介质层140。然而，上述熔丝结构电路的性能较差，经研究发现，原因在于：熔丝结构电路用于嵌入集成电路中。熔丝结构电路中具有若干晶体管，至少部分晶体管并联连接，所述若干晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括熔丝区和控制区；在所述基底熔丝区和控制区上分别形成金属层，控制区金属层用于和熔丝区金属层电学连接；在所述熔丝区金属层的顶部表面形成第一覆盖层，第一覆盖层的材料和熔丝区金属层的材料具有第一结合能；在所述控制区金属层的顶部表面形成第二覆盖层，第二覆盖层的材料和控制区金属层的材料具有第二结合能，第一结合能小于第二结合能。

【技术特征摘要】
1.一种熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，所述基底包括熔丝区和控制区；在所述基底熔丝区和控制区上分别形成金属层，控制区金属层用于和熔丝区金属层电学连接；在所述熔丝区金属层的顶部表面形成第一覆盖层，第一覆盖层的材料和熔丝区金属层的材料具有第一结合能；在所述控制区金属层的顶部表面形成第二覆盖层，第二覆盖层的材料和控制区金属层的材料具有第二结合能，第一结合能小于第二结合能。2.根据权利要求1所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，所述第一覆盖层的材料包括掺碳的氮化硅；所述第二覆盖层的材料为Co或CoWP。3.根据权利要求1所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，所述金属层的材料包括铜。4.根据权利要求1所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，在形成所述第一覆盖层和第二覆盖层之前，还包括：在所述基底熔丝区和控制区上形成第一层间介质层；在所述熔丝区第一层间介质层中和控制区第一层间介质层中分别形成所述金属层，所述第一层间介质层暴露出金属层的顶部表面。5.根据权利要求4所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，形成所述第一覆盖层之后，形成所述第二覆盖层。6.根据权利要求4所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，形成所述第二覆盖层后，形成所述第一覆盖层。7.根据权利要求6所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，形成所述第二覆盖层的方法包括：在所述熔丝区金属层、控制区金属层和第一层间介质层的表面形成第二覆盖材料层；在所述第二覆盖材料层上形成图形化的掩膜层，所述图形化的掩膜层覆盖控制区的第二覆盖材料层且暴露出熔丝区的第二覆盖材料层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀第二覆盖材料层直至暴露出熔丝区金属层，形成第二覆盖层；以所述图形化的掩膜层为掩膜刻蚀第二覆盖材料层后，去除所述图形化的掩膜层。8.根据权利要求7所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，刻蚀第二覆盖材料层的工艺还刻蚀了部分熔丝区金属层。9.根据权利要求4所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，还包括：在所述第一覆盖层、第二覆盖层和第一层间介质层上形成第二层间介质层；在第二覆盖层上的第二层间介质层中形成通孔，所述通孔暴露出第二覆盖层表面；在所述通孔中形成导电插塞。10.根据权利要求9所述的熔丝结构电路的形成方法，其特征在于，还包括：在形成所述第二层间介质层之前，在所述第二覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘正浩，冯军宏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31