用于形成熔断器的方法技术

本发明专利技术公开了一种BEOL电子熔断器，该BEOL电子熔断器在通孔内会可靠地烧断，并且即使在最紧密间距的BEOL层内也能够形成。该BEOL电子熔断器能够使用线路优先的双镶嵌工艺来形成，以产生将作为电子熔断器的可编程链路的亚光刻通孔。亚光刻通孔能够使用标准的光刻技术来图形化，并且通孔的截面能够进行调整以匹配目标编程电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】后段电可编程熔断器
本专利技术涉及集成电路的电子熔断器(e-fuse)。更特别地，本专利技术涉及形成于后段制程(BEOL)的互连金属层内的电子熔断器。
技术介绍
在先进的集成电路技术中，电子熔断器已经实现于多晶硅(PC)级别上。在编程期间，持续时间短的高电流脉冲能够通过电子熔断器结构以不可逆地使硅化物迁移至PC的顶部，从而导致电阻变化并且从而充当可编程的熔断器。但是，随着缩放继续进行到更紧密的间距，变得越来越难以用高k值的金属栅过程(metal gate processes)来为某些器件集成方案实现PC级别的电子熔断器。正因如此，存在着实现金属互连级别的电子熔断器(即，后段或者“BE0L电子熔断器”)并且使用电迁移现象(EM)来对熔断器编程的驱动。常规的BEOL电子熔断器结构包括用于连接上线路122和下线路112的通孔124，如图1A所示。线路122能够被连接以作为电子熔断器的阳极来执行，而线路112能够被连接以作为阴极来执行，电子经由通孔124从线路112流到线路122。通孔124能够是单一通孔或堆叠通孔。在实现BEOL电子熔断器方面存在若干挑战。举个例说，至少部分地由于与铜互连一起使用的内衬材料(例如，钽(Ta)和氮化钽(TaN))必须连同铜一起烧断以便实现适当的熔断器编程的事实，对BEOL电子熔断器编程与PC电子熔断器相比可能需要更大的电流。Thei等人的美国专利公开2005/0285222A1建议通过有意使通孔224相对于下线路212(或者相对于上线路222或相对于两者)不对准来允许在较低的电流下对电子熔断器编程，如图2A所示(示于Thei等人的图14a)。当偏移距离“D”时，在通孔/线路的界面处的接触面积X被减小，这在理论上会将电流密度集中于该界面处。但是这种方法并不可靠，因为接触面积在处理期间还能够垂直延伸以包含面积Y (见图2B)。这种通孔偏移设计还会使得该结构容易受对邻近电路元件的电流泄漏影响，从而降低可靠性和产量。而且，这种相对于上线路222的失准需要单镶嵌工艺，这会增加制造成本。除了需要相对高的编程电流外，有关常规的BEOL电子熔断器的另一问题是控制空隙(void)的位置。与电子熔断器元件相邻的线路级特征件能够是相当接近的，使得当通过BEOL电子熔断器的编程浪涌导致空隙以断开线路122时，上覆盖层(未示出)或电介质125可能会被破坏，并且这能够允许对相邻的线路级特征件的电流泄漏。让空隙出现于通孔124内是优选的，并且能够通过确保编程浪涌与在电通路的其他部分内相比在通孔内产生更大的电流密度来提升。一个选项是设计通孔124使其具有比线路122小的截面，但是当线路在最小光刻尺寸下制成时，在最紧密的间距级别下，光刻无法形成这样的“较小截面的通孔”。在现有技术的集成电路中，可获得的最先进的光刻技术被用来形成半导体器件，以及最低的互连级别(例如，“Ml”和“M2”)。能够通过光刻技术来图形化的最小的布线尺寸(也称为临界尺寸或“CD”或者“基本准则(groundrule) ”尺寸)与由该光刻技术制成的器件尺寸相关联。根据“国际半导体技术路线图(2010更新)(Internat1nal TechnologyRoadmap for Semiconductors, 2010update) ”,表1示出了所预期的器件栅极长度以及在Ml下的相应布线间距，该“国际半导体技术路线图(2010更新)”通过引用的方式并入本文。表1.1NTC6MPU互连技术要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种BEOL电子熔断器，包含：耦接于作为阴极而连接的第一BEOL导电特征件与作为阳极而连接的第二BEOL特征件之间的导电通孔，其中所述导电通孔具有亚光刻尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.11 US 13/348,0111.一种BEOL电子熔断器，包含: 耦接于作为阴极而连接的第一 BEOL导电特征件与作为阳极而连接的第二 BEOL特征件之间的导电通孔，其中所述导电通孔具有亚光刻尺寸。2.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，其中所述导电通孔形成于通孔空腔内，并且所述通孔空腔具有亚光刻尺寸。3.根据权利 要求2所述的BEOL电子熔断器，其中所述第二BEOL特征件形成于沟槽内，并且所述通孔空腔的侧壁与所述沟槽的侧壁共面。4.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，其中所述导电通孔完全覆盖于所述第一BEOL导电特征件之上。5.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，其中所述第一BEOL导电特征件处于第一互连层内，并且所述第二 BEOL特征件处于形成于所述第一互连层之上的第二互连层内。6.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，还包括在所述导电通孔之内的空隙。7.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，其中所述第一BEOL导电特征件具有基本准则宽度。8.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，其中所述第二BEOL特征件具有基本准则览度。9.根据权利要求1所述的BEOL电子熔断器，其中所述第一BEOL导电特征件被形成于Ml或M2内。10.根据权利要求2所述的BEOL电子熔断器，其中所述通孔空腔包含与第二空腔堆叠的具有亚基本准则宽度的第一空腔。11.一种光刻掩模对，用于界定Mx+1线路和Vx通孔，所述光刻掩模对包含: 用于实现第一沟槽图形的所述光刻掩模对中的第一掩模，以及 用于实现第一通孔图形的所述光刻掩模对中的第二掩模，所述第一通孔图形被定位为仅部分重叠所述第一沟槽图形。12.根据权利要求11所述的结构，其中所述第一掩模进一步实现了第二沟槽图形，所述第二掩模进一步实现了第二通孔图形，并且所述第二通孔图形被定位为完全重叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍军静，G·波尼拉，考施克·查恩达，塞缪尔·S·乔伊，罗纳德G非利普，斯特凡·格鲁诺夫，N·E·勒斯蒂格，丹·默伊，安德鲁H西蒙，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US