用于切断电熔丝的半导体装置以及方法制造方法及图纸

一种半导体装置，包括在半导体衬底上形成并由导电体构成的电熔丝。在切断该电熔丝之前的情况下，该电熔丝包括上层互连，与该上层互连耦合的通路，以及与该通路耦合的下层互连，它们分别形成在不同的层中，以及其中在切断该电熔丝之后的情况下，该电熔丝包括由从该第二互连向外流动的导电体形成的流出区域，以及在第一互连与通路之间或在通路中形成的空隙区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，并且特别地涉及一种包括电熔丝的半导体装置以及用于切断该电熔丝的方法。
技术介绍
传统技术中公知的是，在半导体装置中安装有电熔丝，并且断开电熔丝，从而对该半导体装置中采用的电阻值进行适当地调整，或者分离损坏的元件并用正常的元件替换。典型的切断电熔丝的方式包括通过用激光束来照射该电熔丝的一部分从而切断电熔丝，以及通过施加电流来切断电熔丝。美国专利No.4064493，日本特开专利公开No.2005-39220以及日本特开专利公开No.2005-57186披露了一种电熔丝，其中可以利用如下现象来断开该电熔丝利用电迁移来对构成电熔丝的材料进行迁移。日本特开专利公开No.2005-39220披露了一种电熔丝，其中该电熔丝可以被更小的电流断开。在日本特开专利公开No.2005-39220中，构成电熔丝的导电体被形成为具有如下几何形状该导体被往回折叠多次。图9为一个平面图，其中示出了该日本特开专利公开No.2005-39220中披露的电熔丝。在这种情况下，电熔丝1100包括两个往回的折叠。该电熔丝1100包括电流流入端1101和电流流出端1102，并且在该两端之间进一步包括第一向前路径直线1103，返回路径直线1104以及第二向前路径直线1113。该电熔丝1100进一步包括第一垂直联接部分1106，其在第一向前路径直线1103与返回路径直线1104之间提供联接，以及第二垂直联接部分1107，其在第二向前路径直线1113与返回路径直线1104之间提供联接。当在具有上述结构的电熔丝1100中，预定的电流从电流流入端1101被提供至电流流出端1102时，在该电熔丝1100外部的阴影部分1108中产生的热量就与在该电熔丝1100内部的阴影部分1109中产生的热量相叠加，从而加速了被夹在各阴影部分1109中间的返回路径直线1104的断开。这就使得很容易切断该电熔丝1100。并且，日本特开专利公开No.2005-57186已经披露了一种结构，其中当给电熔丝施加电流时，通过使得用板密封电熔丝要被切断的部分，从而使得在电熔丝要被切断的部分中产生的热量在该电熔丝要被切断的部分附近被收集或积累。日本特开专利公开No.2004-186590披露了一种半导体装置，其配置有在该半导体衬底中或之上以此顺序形成的导电层以及绝缘层，并且还配置有连接孔，其延伸穿过该绝缘层并到达导电层的上表面。该半导体装置包括互连层，该互连层包括在该绝缘层上形成的平面部分以及在该连接孔的侧面和底面上形成的与该平面部分集成在一块的弯曲部分，该弯曲部分界定了一个中空部分，该中空部分的几何形状为朝着它的上侧呈锥形。在这种情况下，在连接孔中形成的互连层的几何形状是弯曲的，并且在连接孔较低部分的厚度减小。这种互连层结构就是电熔丝元件结构，并且随着厚度的降低，它的电阻率增加，使得用于切断较低互连层与重叠互连层之间的电耦合的最小电流值能够被减小。已经描述了这种结构，该结构同时寻求提供适当的电熔丝元件结构(其中该结构能够以较小的电流密度使其断开)以及适当的多层互连结构。本专利技术人已经认识到如下内容。在日本特开专利公开No.2004-186590中描述的技术中，在切断电熔丝元件之前在连接孔中形成中空部分。因此，为了形成该中空部分，需要额外的操作。进一步，需要在避免填满该中空部分的工艺条件下在该中空部分上形成绝缘膜，这导致限制了该绝缘膜的形成方法。进一步，这种电熔丝元件结构也会导致一个问题，即无法在制造该结构的同时形成双大马士革多层互连结构，其涉及同时形成通路和互连。进一步，也可以认为如美国专利No.4064493，日本特开专利公开No.2005-39220以及日本特开专利公开No.2005-57186中所述，当通过利用如下现象，即利用电迁移来迁移构成电熔丝的材料从而断开电熔丝时，在切断该电熔丝之后，在该半导体装置上实施的热处理有可能导致再次利用电迁移来迁移该材料，从而在断点处将该电熔丝重新连接起来。如果产生了这种不希望的重新连接，即使要被切断的电熔丝被一次切断，也无法得到适当的关于该电熔丝切割状态的检测结果。虽然可以认为出现上述重新连接的可能性不是很大，以及由此在普通操作中采用该半导体装置也不会出现问题，但是，当要求该半导体装置的可靠性很高时或者在极端条件下采用该半导体装置时，需要加强保持电熔丝切断状态的特性。本专利技术人已经发现了一种新颖的技术，用于通过利用电流来切断电熔丝，而这与常规切断电熔丝的方法不同。
技术实现思路
因此，根据本专利技术，提供了一种半导体装置，包括半导体衬底，以及在该半导体衬底上形成并由导电体构成的电熔丝，其中在切断该电熔丝之前的情况下，该电熔丝包括第一互连、与该第一互连耦合的通路、以及与该通路耦合的第二互连，它们分别形成在不同的层中；并且其中在切断该电熔丝之后的情况下，该电熔丝包括由从第二互连向外流动的导电体形成的流出区域、以及在该第一互连与通路之间或通路中形成的空隙区域。本专利技术者已经发现了一种新颖的用于切断电熔丝的技术，其中适当地控制电熔丝的结构或者将电压施加到电熔丝的方式，使得构成电熔丝的一部分导电体被迫朝着电熔丝的外部流动，这就导致在导电材料的迁移与供给之间丧失平衡，从而当电熔丝被切断或断开时在其他部分中形成更大的切断部分。这就允许在切断或断开该切断后的电熔丝时保持改进后的条件。本专利技术的电熔丝包括与常规电熔丝不同的特征，即在切断了电熔丝之后的情况下形成“流出区域”。这里，术语“外部(outside)”可以被解释为在切断该电熔丝之前的情况下形成该第二互连的区域的外部，并且可以被解释为例如，形成第二互连的互连沟槽的外部。这种结构允许形成更大的空隙区域，作为切断部分。进一步，由于在距离流出区域位置的不同位置上提供了空隙区域，因此能够进一步显著地降低被切断的电熔丝重新连接的概率。进一步，根据本专利技术的半导体装置，在切断该电熔丝之前的情况下，该电熔丝包括第一互连、与上面提到的第一互连耦合的通路、以及与上面提到的通路耦合的第二互连，它们分别形成在不同的层中。过多的电能被施加到具有这种结构的电熔丝，使得在沿着该半导体衬底表面的方向上具有更大面积的互连部分中能够形成流出区域，并且能够在沿着该半导体衬底表面的方向上具有更小面积的通路部分中提供空隙区域。更具体地，通过用互连和通路的连接结构来构成电熔丝，就能够很容易地形成流出区域以及空隙区域。进一步，这就允许在切断或断开已经被切断的电熔丝中保持该改进后的情形。根据本专利技术，提供了一种用于切断电熔丝的方法，该电熔丝包括第一互连、与该第一互连耦合的通路、以及与该通路耦合的第二互连，它们都形成在半导体衬底上，并且由导电体构成以及分别形成在不同的层中，该方法包括在第一互连和第二互连之间施加预定的电压，以将电流施加到该电熔丝，使得该导电体从第二互连朝向外部流动，以在通路与第一互连之间或者通路中形成空隙区域。根据用于切断本专利技术电熔丝的方法，在切断该电熔丝之后的条件下，由于构成该电熔丝的导电体从第二互连向外部流动，因此能够形成更大的空隙作为切断部分。进一步，由于在距离流出区域位置的不同位置上提供了空隙区域，因此能够进一步显著地降低被切断的电熔丝重新连接的概率。这就允许在切断或断开已经被切断的电熔丝中保持该改进后的条件。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：半导体衬底；以及在所述半导体衬底上形成并由导电体构成的电熔丝，其中在切断所述电熔丝之前的情况下，所述电熔丝包括：第一互连、与所述第一互连耦合的通路、以及与所述通路耦合的第二互连，它们分别形成在不同的层中，以及其中在切断所述电熔丝之后的情况下，所述电熔丝包括：流出区域，该流出区域由从所述第二互连向外流动的所述导电体所形成，以及包括在所述第一互连与所述通路之间或在所述通路中形成的空隙区域。

【技术特征摘要】
JP 2006-5-9 2006-1307021.一种半导体装置，包括半导体衬底；以及在所述半导体衬底上形成并由导电体构成的电熔丝，其中在切断所述电熔丝之前的情况下，所述电熔丝包括第一互连、与所述第一互连耦合的通路、以及与所述通路耦合的第二互连，它们分别形成在不同的层中，以及其中在切断所述电熔丝之后的情况下，所述电熔丝包括流出区域，该流出区域由从所述第二互连向外流动的所述导电体所形成，以及包括在所述第一互连与所述通路之间或在所述通路中形成的空隙区域。2.根据权利要求1的半导体装置，其中所述导电体由含铜金属膜构成，其中所述含铜金属膜含有铜作为主要成分。3.根据权利要求2的半导体装置，其中在切断所述电熔丝之前的所述情况下，所述电熔丝进一步包括在所述第一互连和所述通路之间配置的第一阻挡金属膜，使得所述第一阻挡金属膜被配置为与所述第一互连以及所述通路接触，以及其中在切断所述电熔丝之后的所述情况下，在所述第一阻挡金属膜与所述第一互连之间形成了所述空隙区域。4.根据权利要求2的半导体装置，其中在切断所述电熔丝之前的所述情况下，所述电熔丝进一步包括位于所述第二互连的侧面上的第二阻挡金属膜，使得所述第二阻挡金属膜被配置为与所述第二互连接触，以及其中在切断所述电熔丝之后的所述情况下，在所述第二阻挡金属膜中产生了裂缝，并且由从所述裂缝流出的所述导电体形成了所述流出区域。5.根据权利要求3的半导体装置，其中在切断所述电熔丝之前的所述情况下，所述电熔丝进一步包括位于所述第二互连侧面上的第二阻挡金属膜，使得所述第二阻挡金属膜被配置为与所述第二互连接触，其中在切断所述电熔丝之后的所述情况下，在所述第二阻挡金属膜中产生了裂缝，并且由从所述裂缝流出的所述导电体形成了所述流出区域。6.根据权利要求1的半导体装置，其中形成所述第二互连，从而在沿着所述半导体衬底表面的方向上具有比所述第一互连更大的面积。7.根据权利要求1的半导体装置，进一步包括在所述半导体衬底上的所述电熔丝外围形成的绝缘层，其中在所述绝缘层中形成的互连沟槽中形成所述第二互连，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田岳洋，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]