半导体装置的电熔丝结构制造方法及图纸

提供了一种半导体装置的电熔丝结构。所述电熔丝结构可以包括：由第一金属材料形成的熔断体，连接阴极与阳极；覆盖电介质，覆盖熔断体的顶表面；虚设金属塞，贯穿覆盖电介质并与熔断体的一部分接触。虚设金属塞可以包括金属层以及设置在金属层和熔断体之间的阻挡金属层。阻挡金属层可以由与第一金属材料不同的第二金属材料形成。

【技术实现步骤摘要】
在2013年10月11日提交的第61/889,911号美国专利申请和在2014年2月26日提交的第10-2014-0022774号韩国专利申请通过引用全部包含此，这些专利申请的名称为“E-Fuse Structure of Semiconductor Device”。
这里描述的一个或更多个实施例涉及一种半导体装置的电熔丝结构。
技术介绍
在半导体芯片制造和设计中已经出于各种目的而使用熔丝。例如，在存储装置中，熔丝在修复工艺期间已经被用于利用冗余存储单元来替代有缺陷的存储单元。这种替代有助于提高制造良率。已经在芯片识别过程期间使用熔丝来记录芯片的制造历史。已经在芯片定制过程的后期制造操作中使用熔丝来使芯片的特性最优化。熔丝可以被分为激光熔丝或电熔丝。在激光熔丝中，使用激光束来切断电气连接。在电熔丝中，使用电流来实现该目的。
技术实现思路
根据一个实施例，一种半导体装置的电熔丝结构包括：第一金属材料的熔断体，连接阴极和阳极；覆盖电介质，覆盖熔断体的顶表面；虚设金属塞，贯穿覆盖电介质并接触熔断体，虚设金属塞包括金属层与位于金属层和熔断体之间的阻挡金属层，其中，阻挡金属层包括与第一金属材料不同的第二金属材料。第一金属材料的导电率可以大于第二金属材料的导电率。第一金属材料可以包括钨、铝、铜和铜合金中的至少一种，第二金属材料可以包括Ta、TaN、TaSiN、Ti、TiN、TiSiN、W、WN和它们的组合中的>至少一种。熔断体将传导编程电流，在已编程状态下，熔断体在阳极和虚设金属塞之间具有空隙。空隙与虚设金属塞之间的距离可以小于空隙与阳极之间的距离。虚设金属塞的下部宽度可以小于熔断体的上部宽度。虚设金属塞的下部宽度可以大于熔断体的上部宽度，虚设金属塞可以接触熔断体的顶表面和侧表面。阻挡金属层可以覆盖金属层的底表面和侧表面。阻挡金属层在金属层的底表面上可以比在金属层的一个侧表面或两个侧表面上厚。虚设金属塞的底表面可以位于熔断体的顶表面和底表面之间。金属层可以包括具有第一宽度的接触部分和具有比第一宽度大的第二宽度的互连部分。熔断体的宽度可以基本等于或小于阳极的宽度和阴极的宽度。电熔丝结构可以包括位于虚设金属塞的顶表面上的虚设金属图案，虚设金属图案的厚度可以大于熔断体的厚度。多个虚设熔断体可以位于熔断体的各个侧面，虚设金属图案的宽度可以小于虚设熔断体之间的距离。多个虚设金属塞可以位于阳极与阴极之间。虚设金属塞可以沿基本与熔断体的纵向轴垂直的方向延伸。阳极和阴极可以位于不同的水平面处，熔断体和虚设金属塞可以位于阳极和阴极之间。阳极和阴极可以相对于下伏层的顶表面位于第一水平面处，熔断体可以相对于下伏层的顶表面位于第二水平面处，并且第二水平面可以高于第一水平面。电熔丝结构可以包括位于半导体基板上的晶体管，晶体管可以包括包含第一金属材料的栅电极，晶体管在与熔断体基本相同的水平面处。电熔丝结构可以包括与半导体基板分开的多条金属线，金属线可以包括第一金属材料，并且位于与熔断体基本相同的水平面处。熔断体可以传导编程电流，虚设金属塞可以在编程电流的供应期间改变熔断体中的温度梯度。熔断体可以包括与虚设金属塞接触的第一区域和与覆盖电介质接触的第二区域，在编程电流的供应期间，熔断体的温度可以在第二区域处具有最大值。熔断体可以包括与虚设金属塞接触的第一区域和与覆盖电介质接触的第二区域，电熔丝结构可以传导编程电流，在编程电流的供应期间，在熔断体的第一区域处由电迁移导致的第一电驱动力可以与在熔断体的第二区域处由电迁移导致的第二驱动力不同。根据另一实施例，一种半导体装置的电熔丝结构包括：第一金属材料的熔断体，将阴极与阳极连接；层间绝缘层，覆盖阳极、阴极和熔断体；覆盖电介质，位于熔断体的顶表面和层间绝缘层之间，覆盖电介质包括与层间绝缘层不同的绝缘材料；虚设金属塞，贯穿层间绝缘层和覆盖电介质并接触熔断体，虚设金属塞包括位于金属层和熔断体之间的阻挡金属层，其中，阻挡金属层包括与第一金属材料不同的第二金属材料。第一金属材料的导电率可以大于第二金属材料的导电率。第一金属材料可以包括钨、铝、铜和铜合金中的至少一种，第二金属材料可以包括Ta、TaN、TaSiN、Ti、TiN、TiSiN、W、WN和它们的组合中的至少一种。阻挡金属层可以覆盖金属层的底表面和侧表面。阻挡金属层在金属层的底表面上可以比在金属层的侧表面上厚。熔断体可以传导编程电流，在已编程状态下，熔断体可以在阳极和虚设金属塞之间具有空隙。空隙与虚设金属塞之间的距离可以小于空隙与阳极之间的距离。根据另一实施例，一种半导体装置的电熔丝结构包括：熔断体，将阳极连接到阴极，并且基于编程电流而被编程；虚设金属塞，与熔断体接触，其中，熔断体包括第一金属材料，虚设金属塞包括与第一金属材料不同的第二金属材料，在向熔断体供应编程电流期间，虚设金属塞改变电驱动力和热驱动力，其中，电驱动力和热驱动力是以熔断体中的电迁移和热迁移为基础的。虚设金属塞可以包括位于金属层和熔断体之间的阻挡金属层，阻挡金属层可以包括第二金属材料。第一金属材料的导电率可以大于第二金属材料的导电率。在向熔断体供应编程电流期间，总驱动力可以在阳极和虚设金属塞之间具有最大值。总驱动力可以基于电驱动力和热驱动力之和。电熔丝结构可以包括：层间绝缘层，覆盖阳极、阴极和熔断体；覆盖电介质，位于熔断体的顶表面和层间绝缘层之间，覆盖电介质包括与层间绝缘层不同的绝缘材料，其中，熔断体包括与虚设金属塞接触的第一区域和与覆盖电介质接触的第二区域。在熔断体的第一区域处由电迁移导致的第一电驱动力可以小于在熔断体的第二区域处由电迁移导致的第二电驱动力。在向熔断体供应编程电流期间，熔断体的温度可以在第二区域处具有最大值。根据另一实施例，一种半导体装置的电熔丝结构包括：第一金属材料的熔断体，连接阴极和阳极；覆盖电介质，覆盖熔断体的顶表面；虚设金属塞，贯穿覆盖电介质并接触熔断体，其中，熔断体将传导编程电流，其中，虚设金属塞在熔断体传导编程电流时改变熔断体中的温度梯度。虚设金属塞可以包括位于金属层和熔断体之间的阻挡金属层，阻挡金属层可以包括与第一金属材料不同的第二金属材料。熔断体可以包括与虚设金属塞接触的第一区域和与覆盖电介质接触的第二区域，在熔断体传导编程电流时，熔断体的温度可以在第二区域处具有最大值。在已编程状态下，熔断体可以在阳极和虚设金属塞之间具有空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置的电熔丝结构，所述电熔丝结构包括：第一金属材料的熔断体，连接阴极与阳极；覆盖电介质，覆盖熔断体的顶表面；以及虚设金属塞，贯穿覆盖电介质并接触熔断体，虚设金属塞包括金属层与位于金属层和熔断体之间的阻挡金属层，其中，阻挡金属层包括与第一金属材料不同的第二金属材料。

【技术特征摘要】
2014.02.26 KR 10-2014-0022774;2013.10.11 US 61/8891.一种半导体装置的电熔丝结构，所述电熔丝结构包括：
第一金属材料的熔断体，连接阴极与阳极；
覆盖电介质，覆盖熔断体的顶表面；以及
虚设金属塞，贯穿覆盖电介质并接触熔断体，虚设金属塞包括金属层与
位于金属层和熔断体之间的阻挡金属层，其中，阻挡金属层包括与第一金属
材料不同的第二金属材料。
2.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中，第一金属材料的导电率大
于第二金属材料的导电率。
3.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中：
第一金属材料包括钨、铝、铜和铜合金中的至少一种，
第二金属材料包括Ta、TaN、TaSiN、Ti、TiN、TiSiN、W、WN和它们
的组合中的至少一种。
4.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中：
熔断体将传导编程电流，
在已编程状态下，熔断体在阳极和虚设金属塞之间具有空隙。
5.如权利要求4中所述的电熔丝结构，其中，空隙与虚设金属塞之间的
距离小于空隙与阳极之间的距离。
6.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中，虚设金属塞的下部宽度小
于熔断体的上部宽度。
7.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中：
虚设金属塞的下部宽度大于熔断体的上部宽度，
虚设金属塞接触熔断体的顶表面和侧表面。
8.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中，阻挡金属层覆盖金属层的
底表面和侧表面。
9.如权利要求8中所述的电熔丝结构，其中，在金属层的底表面上的阻
挡金属层比在金属层的一个侧表面或两个侧表面上的阻挡金属层厚。
10.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中，虚设金属塞的底表面位
于熔断体的顶表面和底表面之间。
11.如权利要求1中所述的电熔丝结构，其中，金属层包括具有第一宽

\t度的接触部分和具有比第一宽度大的第二宽度的互连部分。
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔贤民，前田茂伸，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR