一次性可编程器件及其形成方法技术

一种一次性可编程(OTP)器件，包括：至少一个晶体管；以及熔丝，与至少一个晶体管电连接。该熔丝包括：含硅线，在熔丝的第一节点和第二节点之间连续延伸；第一含硅化物部分，被设置在含硅线上方；以及第二含硅化物部分，被设置在含硅线上方，其中，第二含硅化物部分与第一含硅化物部分以预定距离分隔开，并且预定距离基本上等于或小于含硅线的长度。本发明专利技术还提供了一次性可编程器件及其形成方法。

【技术实现步骤摘要】
一次性可编程器件及其形成方法相关申请的交叉参考本申请要求于2011年4月11日提交的美国临时专利申请第61/473,991号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
本专利技术基本上涉及半导体器件的领域，更具体地来说，涉及一次性可编程器件及其形成方法。
技术介绍
在半导体工业中提供并且使用了各种一次性可编程(OTP)器件。例如，OPT器件可以为掩模只读存储器(掩模ROM)、电子可编程ROM(EPROM)等。电熔丝(e-fuse)OTP器件使用连接至下拉晶体管的熔丝元件。通过选择性地熔断集成电路内的熔丝，该集成电路具有多种可能的应用方式，可以经济地制造普通集成电路的设计，并且该集成电路设计适用于各类消费者使用。熔丝集成在集成电路的设计中，并且例如通过接通足以导致熔化或者烧结的电流来选择性地熔断熔丝，从而形成更大的电阻路径或开路。将选择性地熔断熔丝的工艺称作“编程”。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种一次性可编程(OTP)器件，包括：至少一个晶体管；以及熔丝，与所述至少一个晶体管电连接，所述熔丝包括：含硅线，在所述熔丝的第一节点和第二节点之间连续延伸；第一含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；以及第二含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方，其中，所述第二含硅化物部分与所述第一含硅化物部分以预定距离分隔开，并且所述预定距离基本上等于或小于所述含硅线的长度。在该器件中，所述预定距离为所述含硅线的长度的大约50％以下。在该器件中，所述预定距离为所述含硅线的长度的大约40％以下。在该器件中，介电材料设置在所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分之间，并且所述介电材料分隔开所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分。在该器件中，所述介电材料厚于所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分中的每一个。在该器件中，所述介电材料宽于所述含硅线。在该器件中，所述熔丝通过大约10mA以下的电流进行编程。在该器件中，所述熔丝通过大约3mA以下的电流进行编程。根据本专利技术的另一方面，提供了一种OTP器件，包括：至少一个晶体管；以及熔丝，与所述至少一个晶体管电连接，所述熔丝包括：含硅线，在所述熔丝的第一节点和第二节点之间连续延伸；第一含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；第二含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；以及介电材料，以预定距离分隔开所述第一含硅化物部分与所述第二含硅化物部分，并且所述预定距离为所述含硅线的长度的40％以下。在该器件中，所述介电材料厚于所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分中的每一个。在该器件中，所述介电材料宽于所述含硅线。在该器件中，所述熔丝通过大约10mA以下的电流进行编程。在该器件中，所述熔丝通过大约3mA以下的电流进行编程。根据本专利技术的又一方面，提供了一种形成OTP器件的方法，所述方法包括：形成在第一节点和第二节点之间连续延伸的含硅线，其中，所述含硅线是与晶体管电连接的熔丝的一部分；以及在所述含硅线上方形成第一含硅化物部分和第二含硅化物部分，其中，所述第一含硅化物部分与所述第二含硅化物部分以预定距离分隔开，并且所述预定距离基本上等于或小于所述含硅线的长度。在该方法中，所述预定距离为所述含硅线长度的约40％以下。在该方法中，所述在所述含硅线上方形成第一含硅化物部分和第二含硅化物部分，包括：在所述含硅线的上方形成含硅化物层，使得所述含硅化物层在所述熔丝的所述第一节点和所述第二节点之间连续延伸；以及去除所述含硅化物层的至少一部分，从而在所述含硅线上方形成所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分。在该方法中，进一步包括：在所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分之间形成介电材料。在该方法中，所述形成介电材料，包括：在所述含硅线上方形成所述介电材料；在所述含硅线和所述介电材料的上方形成金属材料；将所述金属材料与所述含硅线的部分发生反应，从而形成所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分；以及去除在所述介电材料上方设置并且没有与所述含硅线发生反应的所述金属材料的部分。在该方法中，所述介电材料厚于所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分中的每一个。在该方法中，所述介电材料宽于所述含硅线。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的数量和尺寸可以被任意增加或减少。图1为示出了示例性一次性可编程(OTP)器件的示意图。图2A为示出了OTP器件的示例性熔丝的示意性俯视图。图2B为沿着图2A的剖面线2B-2B所获得的示例性熔丝的示意性横截面图。图2C为编程之后的示例性熔丝的示意性横截面图。图2D为另一示例性熔丝的示意性横截面图。图2E为示出了在编程之前和之后的熔丝的电阻分布的实验结果。图3为形成OTP器件的示例性方法的流程图。图4A-图4C为在第一示例性方法的各个制造阶段期间的OTP器件的示意性横截面图。图5A-图5C为在第二示例性方法的各个制造阶段期间的OTP器件的示意性横截面图。具体实施方式专利技术人已知电熔丝OTP器件具有连接至下拉晶体管的熔丝元件。熔丝元件具有硅化物部分，将该硅化物部分设置在硅部分上。熔丝元件的硅化物部分和硅部分在电极节点之间连续延伸，并且在编程之前没有中断。申请人发现，通常使用高编程电流通过熔断熔丝元件而对电熔丝OTP器件进行编程。为了适应高电流，连接至熔丝元件的下拉晶体管通常具有较大宽度。由于高编程电流和大晶体管宽度，所描述的熔丝型OTP器件在缩小技术节点和小功率应用中的面临障碍。因此，期望能够产生电熔丝OTP器件的新型结构。可以理解，为了实现本公开的不同特征，以下描述提供了许多不同的实施例、或实例。以下描述元件和布置的特定实例以简化本专利技术。当然这些仅仅是实例并不打算限定。另外，本专利技术可能在各个实施例中重复参考数字和/或字母。这种重复只是为了简明的目的且其本身并不指定各个实施例和/或所讨论的结构之间的关系。而且，以下本专利技术中一个部件形成在另一个部件上，一个部件与另一个部件的连接，和/或联接的形成包括其中部件以直接接触形成的实施例，并且也可包括其中额外的部件形成在部件之间的实施例，使得部件不直接接触。另外，空间相对位置的术语，例如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在...之上”、“在...之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)是用于简化本公开中一个部件和另一个部件的关系。这些相对术语为了表示具有这些部件的器件的不同方位。图1为示出了示例性一次性可编程(OTP)器件的原理图。在图1中，OTP器件100包括至少一个晶体管(例如，晶体管110)和熔丝120。在电源电压VSS和VDD之间，晶体管110与熔丝120串联连接。在一些实施例中，节点N1位于熔丝120和电源电压VDD之间。节点N2位于熔丝120和晶体管110之间。在一些实施例中，晶体管110可以为N型金属氧化物半导体(MOS)晶体管、P型晶体管、其他晶体管器件、和/或其任何组合。在其他实施例中，可以将晶体管110称作下拉晶体管。在一些实施例中，将OTP器件100编程为逻辑“0”状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一次性可编程(OTP)器件，包括：至少一个晶体管；以及熔丝，与所述至少一个晶体管电连接，所述熔丝包括：含硅线，在所述熔丝的第一节点和第二节点之间连续延伸；第一含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；以及第二含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方，其中，所述第二含硅化物部分与所述第一含硅化物部分以预定距离分隔开，并且所述预定距离基本上等于或小于所述含硅线的长度。

【技术特征摘要】
2011.05.13 US 13/107,4091.一种一次性可编程OTP器件，包括：至少一个晶体管；以及熔丝，与所述至少一个晶体管电连接，所述熔丝包括：含硅线，在所述熔丝的第一节点和第二节点之间连续延伸；第一含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；以及第二含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方，其中，所述第二含硅化物部分与所述第一含硅化物部分以预定距离分隔开，并且所述预定距离等于或小于所述含硅线的长度，其中，介电材料设置在所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分之间，并且所述介电材料分隔开所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分；其中，所述介电材料的底面与所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分的底面齐平。2.根据权利要求1所述的OTP器件，其中，所述预定距离为所述含硅线的长度的50％以下。3.根据权利要求2所述的OTP器件，其中，所述预定距离为所述含硅线的长度的40％以下。4.根据权利要求1所述的OTP器件，其中，所述介电材料厚于所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分中的每一个。5.根据权利要求1所述的OTP器件，其中，所述介电材料宽于所述含硅线。6.根据权利要求1所述的OTP器件，其中，所述熔丝通过10mA以下的电流进行编程。7.根据权利要求6所述的OTP器件，其中，所述熔丝通过3mA以下的电流进行编程。8.一种OTP器件，包括：至少一个晶体管；以及熔丝，与所述至少一个晶体管电连接，所述熔丝包括：含硅线，在所述熔丝的第一节点和第二节点之间连续延伸；第一含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；第二含硅化物部分，被设置在所述含硅线上方；以及介电材料，以预定距离分隔开所述第一含硅化物部分与所述第二含硅化物部分，并且所述预定距离为所述含硅线的长度的40％以下，其中，所述介电材料的底面与所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分的底面齐平。9.根据权利要求8所述的OTP器件，其中，所述介电材料厚于所述第一含硅化物部分和所述第二含硅化物部分中的每一个。10.根据权利要求8所述的OTP器件，其中，所述介电材料宽于所述含硅线。11.根据权利要求8所述的OTP器件，其中，所述熔丝通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：林均颖，柯钧耀，许庭祯，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：