反熔丝结构及其形成方法、半导体器件技术

本发明专利技术提供了一种反熔丝结构及其形成方法、半导体器件。反熔丝结构包括半导体衬底、熔丝氧化层、栅极材料层、第一电极及第二电极。半导体衬底中定义有有源区，有源区具有相互连接的宽部和窄部，熔丝氧化层形成于半导体衬底上覆盖窄部且延伸覆盖部分宽部。第一电极形成于栅极材料层上，第二电极形成于熔丝氧化层延伸覆盖区域外的宽部上，第二电极与宽部电连接。本发明专利技术中将熔断位置限制在熔丝氧化层覆盖窄部及延伸覆盖宽部的区域，由于熔丝氧化层对应在宽部的顶角和宽部与窄部连接边缘处较薄，因此更容易被击穿。

【技术实现步骤摘要】
反熔丝结构及其形成方法、半导体器件
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种反熔丝结构及其形成方法、半导体器件。
技术介绍
熔丝和反熔丝在当前的集成电路中广泛运用，可以选择性地将器件从电路的其他部分连接或断开，以及提供逻辑操作。熔丝通过激活(熔解、断开等)熔丝，以中断或断开电连接，增加电路电阻，提供激活和未激活反熔丝结构之间的逻辑差。而反熔丝与熔丝的工作方式正好相反，反熔丝在未激活时是不导电的，而在激活(击穿、金属扩散、非晶硅变为多晶硅等)后变为导体，形成电连接，可以选择性地允许原本电学隔离的两个器件或芯片进行电学连接，且能提供用于进行逻辑操作的不同电阻值。反熔丝单元的一般为三明治结构，包括上下电极和位于上下电极间的反熔丝介质层。目前较为成熟的反熔丝结构主要包括：ONO(氧化硅-氮化硅-氧化硅)电熔丝、非晶硅反熔丝和熔丝氧化层反熔丝。由于ONO电熔丝、非晶硅反熔丝的形成工艺与现有的CMOS工艺不兼容，因此最流行的反熔丝结构为熔丝氧化层反熔丝。熔丝氧化层反熔丝利用衬底、熔丝氧化层和栅电极构成三明治结构。但由于目前熔丝氧化层的厚度仍旧较大，导致对熔丝氧化层反熔丝进行编程的编程电压较大，需要使用高压晶体管产生编程电压。而随着半导体工艺节点的不断下降，高压晶体管的形成也会变得越来越困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反熔丝结构及其形成方法，降低反熔丝结构的击穿电压。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种反熔丝结构，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底中通过隔离结构定义有有源区，所述有源区具有相互连接的宽部和窄部；熔丝氧化层，形成于所述半导体衬底上，所述熔丝氧化层覆盖所述窄部且延伸覆盖部分所述宽部；栅极材料层，形成于所述熔丝氧化层上；第一电极，形成于所述栅极材料层上，所述第一电极与所述栅极材料层电连接；以及第二电极，形成于所述熔丝氧化层延伸覆盖区域外的所述宽部上，所述第二电极与所述宽部电连接。可选的，对于所述的反熔丝结构，所述熔丝氧化层自所述窄部延伸覆盖部分隔离结构，且延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的一侧。可选的，对于所述的反熔丝结构，所述窄部和所述宽部的形状皆为矩形以使所述有源区具有T形表面外形，所述窄部与所述宽部的中心连线平行于所述宽部的其中一边，所述熔丝氧化层延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的两个顶角及所述宽部与所述窄部连接边缘处。可选的，对于所述的反熔丝结构，所述顶角及所述边缘处的形状包含L形。可选的，对于所述的反熔丝结构，所述窄部的宽度为所述宽部的平行向宽度的1/5～1/20。可选的，对于所述的反熔丝结构，所述有源区包括反熔丝注入区及掺杂区，所述反熔丝注入区至少形成于所述窄部及所述宽部被所述熔丝氧化层覆盖的重叠部分中，所述掺杂区形成于所述宽部未被所述熔丝氧化层覆盖的未重叠部分中，且所述掺杂区的深度小于所述反熔丝注入区的深度使所述掺杂区位于所述宽部的所述反熔丝注入区上；所述反熔丝注入区和所述掺杂区的掺杂类型不同。可选的，对于所述的反熔丝结构，所述反熔丝注入区的浓度介于1e14/cm2-1e15/cm2之间。本专利技术还提供一种反熔丝结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成隔离结构以定义出有源区，所述有源区具有相互连接的宽部和窄部；形成熔丝氧化层于所述半导体衬底上，所述熔丝氧化层覆盖所述窄部并延伸覆盖部分所述宽部；形成栅极材料层于所述熔丝氧化层上；以及形成第一电极于所述栅极材料层上以及形成第二电极于所述熔丝氧化层延伸覆盖区域外的所述宽部上，所述第一电极与所述栅极材料层电连接，所述第二电极与所述宽部电连接。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，所述熔丝氧化层自所述窄部延伸覆盖部分隔离结构，且延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的一侧。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，所述窄部和所述宽部的形状皆为矩形以使所述有源区具有T形表面外形，所述窄部与所述宽部的中心连线平行于所述宽部的其中一边，所述熔丝氧化层延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的两个顶角及所述宽部与所述窄部连接边缘处。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，所述顶角及所述边缘处的形状包含L形。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，在形成所述第一电极和形成所述第二电极之后，还包括：对所述第一电极和所述第二电极接入电源，以在所述熔丝氧化层对应在所述宽部的顶角和所述宽部与所述窄部连接边缘处击穿所述熔丝氧化层。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，所述窄部的宽度为所述宽部的平行向宽度的1/5～1/20。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，在所述半导体衬底中形成隔离结构以定义出有源区的步骤包括：所述半导体衬底中且邻近其上表面的区域中形成有掺杂区，通过光刻工艺和刻蚀工艺形成沟槽在所述半导体衬底中，所述沟槽定义出相互连接的第一浮台结构和第二浮台结构，所述第一浮台结构的宽度小于所述第二浮台结构的平行向宽度，所述沟槽的深度大于所述掺杂区的深度；填充隔离材料在所述沟槽中，以形成所述隔离结构；以及对所述第一浮台结构和部分所述第二浮台结构进行掺杂，对应形成所述窄部和所述宽部，掺杂后形成反熔丝注入区，所述反熔丝注入区至少形成于所述窄部及所述宽部被所述熔丝氧化层覆盖的重叠部分中，并使得所述掺杂区位于所述宽部未被所述熔丝氧化层覆盖的未重叠部分中，且所述掺杂区的深度小于所述反熔丝注入区的深度使所述掺杂区位于所述宽部的所述反熔丝注入区上；所述反熔丝注入区和所述掺杂区的掺杂类型不同。可选的，对于所述的反熔丝结构的形成方法，所述反熔丝注入区的浓度介于1e14/cm2-1e15/cm2之间。本专利技术还提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底中通过隔离结构定义有有源区，所述有源区具有相互连接的宽部和窄部；第一反熔丝材料层，形成于所述半导体衬底上覆盖所述窄部且延伸覆盖部分所述宽部；第二反熔丝材料层，形成于所述第一反熔丝材料层上；第一电极，形成于所述第二反熔丝材料层上，所述第一电极与所述栅极材料层电连接；以及第二电极，形成于第一反熔丝材料层延伸覆盖区域外的所述宽部上，所述第二电极与所述宽部电连接，并且所述第一反熔丝材料层与所述第二反熔丝材料层的其中之一具有反熔丝击穿特性，其位置选择包含经由被延伸覆盖的所述宽部，以提供所述第一电极与所述第二电极之间的电连接选择路径。在本专利技术提供的反熔丝结构及其形成方法中，有源区具有相互连接的宽部和窄部，熔丝氧化层形成于半导体衬底上覆盖窄部且延伸覆盖部分宽部。因此本专利技术中可以将熔断位置限制在宽部连接窄部的一侧，而且熔丝氧化层对应在宽部的顶角和/或宽部与窄部连接边缘处较薄，更容易被击穿，从而更适合目前低能耗的需求。由于熔丝氧化层更容易被击穿，可以降低对周边电路布局复杂度的需求，从而简化周边电路结构，当制备存储器时，能够提高存储器容量。附图说明图1绘示现有技术一种反熔丝结构的结构示意图。图2绘示本专利技术一实施例的反熔丝结构的结构示意图。图3绘示沿图2中A-A'的剖面示意图。图4绘示本专利技术一实施例的反熔丝结构的形成方法的流程图。图5绘示本专利技术一实施例的在半导体衬底中形成沟槽的示意图。图6绘示本专利技术另一实施例的半导体结构的结构示意图。其中，附图标记如下：1，10，100-半导体衬底；11，111，1011-宽部；12，112，1012-窄部；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反熔丝结构，其特征在于，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底中通过隔离结构定义有有源区，所述有源区具有相互连接的宽部和窄部；熔丝氧化层，形成于所述半导体衬底上，所述熔丝氧化层覆盖所述窄部且延伸覆盖部分所述宽部；栅极材料层，形成于所述熔丝氧化层上；第一电极，形成于所述栅极材料层上，所述第一电极与所述栅极材料层电连接；以及第二电极，形成于所述熔丝氧化层延伸覆盖区域外的所述宽部上，所述第二电极与所述宽部电连接。

【技术特征摘要】
1.一种反熔丝结构，其特征在于，包括：半导体衬底，在所述半导体衬底中通过隔离结构定义有有源区，所述有源区具有相互连接的宽部和窄部；熔丝氧化层，形成于所述半导体衬底上，所述熔丝氧化层覆盖所述窄部且延伸覆盖部分所述宽部；栅极材料层，形成于所述熔丝氧化层上；第一电极，形成于所述栅极材料层上，所述第一电极与所述栅极材料层电连接；以及第二电极，形成于所述熔丝氧化层延伸覆盖区域外的所述宽部上，所述第二电极与所述宽部电连接。2.如权利要求1所述的反熔丝结构，其特征在于，所述熔丝氧化层自所述窄部延伸覆盖部分隔离结构，且延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的一侧。3.如权利要求2所述的反熔丝结构，其特征在于，所述窄部和所述宽部的形状皆为矩形以使所述有源区具有T形表面外形，所述窄部与所述宽部的中心连线平行于所述宽部的其中一边，所述熔丝氧化层延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的两个顶角及所述宽部与所述窄部连接边缘处。4.如权利要求3所述的反熔丝结构，其特征在于，所述顶角及所述边缘处的形状包含L形。5.如权利要求3所述的反熔丝结构，其特征在于，所述窄部的宽度为所述宽部的平行向宽度的1/5～1/20。6.如权利要求1至5任一项所述的反熔丝结构，其特征在于，所述有源区包括反熔丝注入区及掺杂区，所述反熔丝注入区至少形成于所述窄部及所述宽部被所述熔丝氧化层覆盖的重叠部分中，所述掺杂区形成于所述宽部未被所述熔丝氧化层覆盖的未重叠部分中，且所述掺杂区的深度小于所述反熔丝注入区的深度使所述掺杂区位于所述宽部的所述反熔丝注入区上；所述反熔丝注入区和所述掺杂区的掺杂类型不同。7.如权利要求6所述的反熔丝结构，其特征在于，所述反熔丝注入区的浓度介于1e14/cm2-1e15/cm2之间。8.一种反熔丝结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成隔离结构以定义出有源区，所述有源区具有相互连接的宽部和窄部；形成熔丝氧化层于所述半导体衬底上，所述熔丝氧化层覆盖所述窄部并延伸覆盖部分所述宽部；形成栅极材料层于所述熔丝氧化层上；以及形成第一电极于所述栅极材料层上以及形成第二电极于所述熔丝氧化层延伸覆盖区域外的所述宽部上，所述第一电极与所述栅极材料层电连接，所述第二电极与所述宽部电连接。9.如权利要求8所述的反熔丝结构的形成方法，其特征在于，所述熔丝氧化层自所述窄部延伸覆盖部分隔离结构，且延伸覆盖所述宽部朝向所述窄部的一侧。10.如权利要求9所述的反熔丝结构的形成方法，其特征在于，所述窄部和所述宽部的形状皆为矩形以使所述有源区具...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：睿力集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34