导电线之间的水平可编程导电桥制造技术

一种半导体器件，包括具有多个晶体管器件的第一层级、以及定位在第一层级上的第一布线层级。第一布线层级包括平行于第一层级延伸的多条导电线、以及平行于第一层级延伸的一个或多个可编程水平桥。一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥电连接第一布线层级中的多条导电线中的两条相应导电线。一个或多个可编程水平桥包括具有可变电阻率的可编程材料，具有可变电阻率是在于一个或多个可编程水平桥在导电与非导电之间改变。平桥在导电与非导电之间改变。平桥在导电与非导电之间改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电线之间的水平可编程导电桥
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年5月16日提交的美国临时申请号62/848,657和于2019年8月08日提交的美国申请号16/535,225的权益，这些美国申请的全部内容通过援引并入本文。


[0003]本披露内容涉及包括半导体器件、晶体管、和集成电路的微电子器件，包括微细加工的方法。

技术介绍

[0004]微电子器件通常具有器件层或平面，比如晶体管，这些晶体管可以是场效应晶体管(FET)。这些晶体管通过使用形成在这些器件上方的几个布线层级连接在一起。布线层级中的层或平面通常具有水平延伸的线(又称为水平导线、水平导电线、导电线)。在水平导线的层之间存在竖直互连(例如，通孔)，这些竖直互连本质上是较短的线，用于将一个平面中的给定导电线连接到另一平面中的对应导电线或器件。通孔和导电线的特定几何形状和安置基于逻辑应用或存储器应用的电路设计。

技术实现思路

[0005]在常规电路中，在微细加工之后对电路元件的功能进行修改具有局限性。目前，为了启用新的电路元件，设计需要导通或关断晶体管以启用特定的数据路径。这意味着始终需要电力来使添加的电路元件保持(例如)导通或关断。当添加的电路元件通电时，导通或关断电路块的数据必须以硬代码或使用非易失性存储器短路。如果设计人员想要从一条金属线(或一条导电线)将单条路径连接到另一条金属线(或一条不同的导电线)，则需要新的光掩模形成这种连接。此外，如果设计人员想要去除电路，则需要新的金属掩模(金属层的光掩模)来切割特定的金属线以形成短接(或连接)。向微细加工流程中添加新的掩模和定制掩模是昂贵的并且会降低产量。
[0006]本文中的本披露内容增强了与逻辑电路、存储器元件、晶体管和(具有编程或可编程特征的)所有电路元件的2D连接和3D连接，而无需对光掩模不断进行修改。本文中的本披露内容包括在水平导电线之间形成连接，这些连接在微细加工之后可以导通或关断。
[0007]在一个实施例中，水平导电线包括一个或多个通过使用比如相变材料等可编程材料制成的连接。通过使用输送到相变材料的电流模式，相变材料可以在微细加工之后从导电变为非导电。因此，任何数量的电路元件都可以在微细加工之后短接或连接。因此，本文中的技术消除了制造新的光掩模的常规需要，并且将复杂的数据代码存储在管芯中以导通或关断电路区块。在将管芯放置在包装物或系统中之后，可以对金属线(或导电线)之间的水平连接进行编程。这种能力能够通过无限期地导通或无限期地关断电路区块来快速改变电路设计功能。无论给定器件被供电还是未被供电，都会保持这种功能变化。如可以理解的，可以使用这种技术实现许多好处。例如，可以降低用于运行的功率，因为每次启动和使
用管芯都不需要有源电路元件来使新电路区块保持有效。
[0008]当然，本文所披露的制造步骤的顺序是为了清楚起见而呈现的。通常，这些制造步骤可以以任何合适的顺序执行。另外地，尽管可能在本披露的不同地方讨论了本文中的不同特征、技术、配置等中的每一个，但是应当注意，可以彼此独立地或彼此组合地执行每个构思。因此，可以以许多不同的方式来实施和查看本披露内容。
[0009]应当注意，本
技术实现思路
部分未指定本披露内容或所要求保护的专利技术的每个实施例和/或递增的新颖方面。相反，本
技术实现思路
仅提供了对不同实施例以及与常规技术相比的新颖性对应点的初步讨论。对于本专利技术和实施例的附加细节和/或可能的观点而言，读者应查阅如以下进一步讨论的本披露内容的具体实施方式部分和相应附图。
[0010]根据本披露内容的一方面，提供了一种半导体器件。半导体器件包括具有多个晶体管器件的第一层级以及定位在第一层级上的第一布线层级。第一布线层级包括平行于第一层级延伸的多条导电线、以及平行于第一层级延伸的一个或多个可编程水平桥。一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥电连接第一布线层级中的多条导电线中的两条相应导电线。一个或多个可编程水平桥基于具有可变电阻率的可编程材料形成，具有可变电阻率是在于一个或多个可编程水平桥在导电与非导电之间改变。
[0011]在一些实施例中，一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥进一步连接到定位在一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥下方并且垂直于第一层级延伸的导电垂直互连。
[0012]一个或多个可编程水平桥可以根据输送到一个或多个可编程水平桥的电流模式在导电与非导电之间改变。在一些实施例中，可编程材料是相变材料，该相变材料根据输送到一个或多个可编程水平桥的电流模式在导电与非导电之间改变。电流模式可以包括使相变材料变为非晶态的第一电流模式、以及使相变材料变为结晶态的第二电流模式。
[0013]在所披露的半导体器件中，可编程材料填满一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥。另外，一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥可以替换多条导电线中的一条导电线的一段。
[0014]在一些实施例中，一个或多个可编程水平桥包括基于响应于第三电流模式改变电阻率的第一可编程材料形成的第一可编程水平桥、以及基于响应于第四电流模式改变电阻率的第二可编程材料形成的第二可编程水平桥。
[0015]在所披露的半导体器件中，一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥的侧壁从连接到该一个或多个可编程水平桥中的这一个可编程水平桥的多条导线中的一条导电线的侧壁突出。
[0016]在所披露的半导体器件中，一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥定位在相应的位置以切换对应的集成电路的预定功能。
[0017]根据本披露的另一方面，提供了一种用于形成半导体器件的方法。在所披露的方法中，形成多条导电线作为半导体器件的第一布线层级的一部分。第一布线层级定位在具有多个晶体管器件的第一层级上。多条导电线平行于第一层级延伸。另外，形成平行于第一层级延伸并且电连接第一布线层级中的多条导电线中的两条导电线的可编程水平桥。可编程水平桥基于可编程材料形成，该可编程材料根据输送到可编程水平桥的电流模式在导电状态与非导电状态之间变相。
[0018]在一些实施例中，在定位在衬底上的介电材料中形成浮雕图案。浮雕图案具有多个沟槽。进一步，沉积可编程材料以填充浮雕图案的多个沟槽中的一个沟槽。然后通过第一掩模覆盖可编程材料的一部分。随后去除可编程材料的未覆盖部分，从而在多个沟槽的那一个沟槽中形成一个或多个沟槽部段。然后去除第一掩模，并且用导电材料填充一个或多个沟槽部段。
[0019]在实施例中，可以以结晶状态沉积可编程材料。在另一个实施例中，可以以非晶状态沉积可编程材料。
[0020]在一些实施例中，在定位在衬底上的介电材料中形成浮雕图案。浮雕图案具有多个沟槽。用导电材料填充多个沟槽以形成多条导电线。进一步，在多条导电线中的两条导电线之间形成一个沟槽部段，并且用可编程材料填充这个沟槽部段以形成可编程水平桥，该可编程水平桥连接第一布线层级中的多条导电线中的两条导电线。
[0021]在所披露的方法中，在多个沟槽中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，包括：第一层级，该第一层级具有多个晶体管器件；以及第一布线层级，该第一布线层级定位在该第一层级上，该第一布线层级包括平行于该第一层级延伸的多条导电线、以及平行于该第一层级延伸的一个或多个可编程水平桥，该一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥电连接该第一布线层级中的该多条导电线中的两条相应导电线，该一个或多个可编程水平桥包括具有可变电阻率的可编程材料，具有可变电阻率是在于该一个或多个可编程水平桥在导电与非导电之间改变。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥进一步连接到定位在该一个或多个可编程水平桥中的这一个水平桥下方并且垂直于该第一层级延伸的导电垂直互连。3.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该一个或多个可编程水平桥根据输送到该一个或多个可编程水平桥的电流模式而在导电与非导电之间改变。4.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该可编程材料是相变材料，该相变材料根据输送到该一个或多个可编程水平桥的电流模式在导电与非导电之间改变。5.如权利要求4所述的半导体器件，其中，该电流模式包括使该相变材料变为非晶态的第一电流模式、以及使该相变材料变为结晶态的第二电流模式。6.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该可编程材料填满该一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥。7.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥替换该多条导线中的一条导电线的一段。8.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该一个或多个可编程水平桥包括基于响应于第三电流模式改变电阻率的第一可编程材料形成的第一可编程水平桥、以及基于响应于第四电流模式改变电阻率的第二可编程材料形成的第二可编程水平桥。9.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该一个或多个可编程水平桥中的一个可编程水平桥的侧壁从连接到该一个或多个可编程水平桥中的这一个可编程水平桥的多条导线中的一条导电线的侧壁突出。10.如权利要求1所述的半导体器件，其中，该一个或多个可编程水平桥中的每一个可编程水平桥定位在相应的位置以切换对应的集成电路的预定功能。11.一种用于形成半导体器件的方法，该方法包括：形成多条导电线作为该半导体器件的第一布线层级的一部分，该第一布线层定位在具有多个晶体管器件的第一层级上，该多条导电线平行于该第一层级延伸；以及形成可编程水平桥，该可编程水平桥平行于该第一层级延伸，并且电连接该第一布线层级中的该多条导电线中的两条导电线，基于可编程材料形成该可编程水平桥，该可编程材料根据输送到该可编程水平桥的电流模式而在导电状态与非导电状态之间变相。12.如权利要求11所述的方法，其中，形成该可编程水平桥包括：在定位在衬底上的介电材料中形成浮雕图案，该浮雕图案具有多个沟槽；沉积该可编程材料以填充该浮雕图案的多个沟槽中的一个沟槽；通过第一掩模覆盖填充该浮雕图案的多个沟槽中的那一个沟槽的可编程材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：