一种电可编程熔丝器件结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种电可编程熔丝器件结构，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上形成的绝缘氧化层；在所述绝缘氧化层上形成的电可编程熔丝结构的阴极、阳极和连接所述阴极和所述阳极的熔丝，以及位于所述熔丝两侧的虚拟多晶硅层。根据本发明专利技术的制造工艺形成具有均匀且小特征尺寸的熔丝的电可编程熔丝器件结构，该电可编程熔丝器件结构能够满足更先进的技术节点的要求。

【技术实现步骤摘要】
-种电可编程熔丝器件结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种电可编程熔丝（EFuse)器件结构及其 制作方法。
技术介绍
随着半导体工艺的微小化以及复杂度的提高，半导体元件也变得更容易受到各种 缺陷或杂质的影响，而单一导线、二极管或者晶体管等的失效往往构成整个芯片的缺陷，为 了解决这个问题，现有技术便会在集成电路中形成一些熔丝，以确保集成电路的可利用性。 电可编程熔丝是半导体集成电路常用的器件，电可编程熔丝即电可编程的硅化物多晶硅熔 丝。电可编程熔丝能与逻辑的互补金属氧化物半导体（CMOS)工艺完全兼容、操作简单、体 积小且能够提供更高的灵活性。因此，电可编程熔丝广泛地应用在很多主要集成电路中，作 为一次性可编程（one - time - programmable，0ΤΡ)存储器。为了满足不断发展的半导体制 作工艺，电可编程熔丝需要在较低的电压和电流强度的条件下也能进行编程，且在电可编 程熔丝熔断之后其电阻值保持不变。 -种常见的电可编程熔丝器件如图1所示。图1 (a)根据现有技术制备的电可编 程熔丝器件结构的SEM示意图，从图1中可以看出，电可编程熔丝器件由阳极、熔丝和阴极 组成。图1(b)为根据现有技术制备的单个电可编程熔丝和一个可编程的晶体管的示意图。 在现有技术中对于90nm技术节点的工艺而言，常用的电可编程熔丝器件中的 Fuse link (熔丝）尺寸的长宽比（L/W)较小。然而随着集成电路技术提高，器件尺寸不断 缩小。对于更先进的技术节点的工艺而言，所要求的电可编程熔丝器件中熔丝尺寸的长宽 比比现有技术中熔丝尺寸的长宽比大很多。因此，现有技术中的电可编程熔丝器件已不能 满足集成电路的要求，而且会产生很多的缺陷，如电可编程熔丝熔断后电阻值分布范围增 大等，熔丝通入的电流产生的高热会引起芯片上周围的器件过热，继而降低器件稳定性。 因此，目前急需一种新的电可编程熔丝器件结构及其制作方法以满足更先进的技 术节点的要求。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进 一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种电可编程熔丝器件结构，包 括：半导体衬底；在所述半导体衬底上形成的绝缘氧化层；在所述绝缘氧化层上形成的电 可编程熔丝结构的阴极、阳极和连接所述阴极和所述阳极的熔丝，以及位于所述熔丝两侧 的虚拟多晶硅层。 优选地，所述绝缘氧化层为浅沟槽隔离氧化层。 优选地，所述阴极的尺寸大于所述阳极的尺寸。 优选地，所述虚拟多晶硅层与所述阴极相连接且位于所述阳极的两侧。 优选地，所述虚拟多晶硅层与所述阴极不相连接且位于所述阳极的两侧。 优选地，所述虚拟多晶硅层为分别与所述阴极和所述阳极相连接的断开结构。 优选地，所述虚拟多晶硅层为被切断形成的虚拟多晶硅层。 优选地，采用P2-掩膜来切断所述虚拟多晶硅层。 根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提出了一种制造电可编程熔丝器件结构的制作 方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成绝缘氧化层；在所述绝缘氧化层上 形成多晶硅层；刻蚀所述多晶硅层以形成电可编程熔丝器件结构的阴极、阳极和连接所述 阴极和所述阳极的熔丝，以及位于所述熔丝两侧的虚拟多晶硅层。 优选地，还包括切断所述虚拟多晶硅层的步骤。 优选地，在所述切断步骤中所述虚拟多晶硅层被完全的去除。 优选地，还包括在所述电可编程熔丝器件结构的多晶硅层上依次形成自对准多晶 硅化物层、接触孔刻蚀停止层和层间介质层，以及在所述层间介质层中形成连接所述阴极 和所述阳极的接触孔的步骤。 综上所示，根据本专利技术的制造工艺形成具有均匀、狭窄且小特征尺寸的熔丝的电 可编程熔丝器件结构。 【附图说明】 本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。在附图中， 图1 (a)为根据现有技术制作的电可编程熔丝器件结构的SEM示意图； 图1 (b)为根据现有技术制作的单个电可编程熔丝器件和一个可编程的晶体管的 示意图； 图2A为根据本专利技术第一个实施方式制作电可编程熔丝器件结构的顶端视图； 图2B为根据本专利技术第一个实施方式制作电可编程熔丝器件结构的纵剖面图视 图； 图3为根据本专利技术第二个实施方式制作电可编程熔丝器件结构的顶端视图； 图4A-图4C为根据本专利技术第三个实施方式制作电可编程熔丝器件结构的相关步 骤所获得的器件的顶端视图； 图5为根据本专利技术一个实施方式制作电可编程熔丝器件结构的工艺流程图。 【具体实施方式】 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。 为了彻底了解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便说明本专利技术是如 何采用一种新的方法来制作电可编程熔丝器件结构，以满足更先进技术节点的要求。显然 本专利技术的较佳实施例详细的描述如下，然而去除这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他 实施方式。 本专利技术提出了一种电可编程熔丝器件结构及制作方法。图2A-2B为根据本专利技术第 一个实施方式制作电可编程熔丝器件结构的顶端视图和纵剖面图视图。 如图2B所示，首先提供一半导体衬底(未示出），所述半导体衬底可以为硅或者绝 缘体上硅（SOI)，在半导体衬底上形成绝缘氧化层200,绝缘氧化层200可以是浅沟槽隔离 (STI)氧化层或埋藏氧化层（Β0Χ)，其制备方法可以采用区域氧化法和浅沟隔离等工艺。优 选浅沟槽隔离氧化层，作为一实例，形成所述浅沟槽隔离氧化层的步骤包括，在已定义有源 区的衬底上形成第一氧化硅层和氮化层，刻蚀第一氧化硅层、氮化硅层和部分深度的衬底， 以在所述有源区之间形成浅沟槽，在所述浅沟槽内形成二氧化硅层，在二氧化硅层覆盖氮 化层，平整化第二氧化硅层，以暴露覆盖有源区的氮化层，去除氮化层。接着，可以采用化学 气相沉积（CVD)或者其它合适的方法在浅沟槽隔离氧化层200上形成多晶硅层(未示出）， 多晶硅层的形成方法优选用低压化学气相淀积（LPCVD)工艺。作为一个实例，形成所述多 晶硅层的工艺条件包括：反应气体为硅烷（SiH 4)，所述硅烷的流量范围可为100?200立方 厘米/分钟（seem)，如150立方厘米/分钟（seem);反应腔内温度范围可为700?750摄氏 度；反应腔内压力可为250?350毫毫米萊柱（mTorr)，如300mTorr ;所述反应气体中还可 包括缓冲气体，所述缓冲气体可为氦气（He)或氮气，所述氦气和氮气的流量范围可为5? 20升/分钟（slm)，如8slm、10slm或15slm。然后，可以采用反应离子刻蚀（RIE)或者其它 合适的方法选择性地去除部分多晶硅层，由此刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电可编程熔丝器件结构，包括：半导体衬底；在所述半导体衬底上形成的绝缘氧化层；在所述绝缘氧化层上形成的电可编程熔丝结构的阴极、阳极和连接所述阴极和所述阳极的熔丝，以及位于所述熔丝两侧的虚拟多晶硅层。

【技术特征摘要】
1. 一种电可编程熔丝器件结构，包括： 半导体衬底； 在所述半导体衬底上形成的绝缘氧化层； 在所述绝缘氧化层上形成的电可编程熔丝结构的阴极、阳极和连接所述阴极和所述阳 极的熔丝，以及位于所述熔丝两侧的虚拟多晶硅层。2. 如权利要求1所述的电可编程熔丝器件结构，其特征在于，所述绝缘氧化层为浅沟 槽隔离氧化层。3. 如权利要求1所述的电可编程熔丝器件结构，其特征在于，所述阴极的尺寸大于所 述阳极的尺寸。4. 如权利要求3所述的电可编程熔丝器件结构，其特征在于，所述虚拟多晶硅层与所 述阴极相连接且位于所述阳极的两侧。5. 如权利要求3所述的电可编程熔丝器件结构，其特征在于，所述虚拟多晶硅层与所 述阴极不相连接且位于所述阳极的两侧。6. 如权利要求1所述的电可编程熔丝器件结构，其特征在于，所述虚拟多晶硅层为分 别与所述阴极和所述阳极相连接的断开结构。7. 如权利要求6所述的电可编程熔丝器件结构，其特征在于，所述虚拟多...

【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，
类型：发明
国别省市：上海;31