[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括电熔丝的半导体器件。

背景技术

近年来，已经提出了一种使电熔丝断开的方法，该方法被称作裂缝辅助型方法。在这个新方法中，控制电熔丝的结构以及如何向电熔丝施加电压等，由此在断开电熔丝期间，强制地造成形成作为其的一部分的电熔丝的导电材料向外流出，即，流入导电材料周围设置的绝缘膜中。结果，失去了材料之间的移动和供给平衡。以此方式，在另一个部分中形成大的断开点。因此，被断开的电熔丝再次连接的可能性会大大降低，并且可以令人满意地保持断开状态(参见，例如，JP2007-305693A)。

图7是示出半导体器件50结构的平面图，半导体器件50包括与JP 2007-305693A所描述的电熔丝类似的电熔丝10。电熔丝10：端子14和端子24；上层熔丝互连12，其连接到端子14；下层熔丝互连22，其连接到端子24；以及通孔30，该通孔30连接上层熔丝互连12和下层熔丝互连22。

图8A至图8C是沿着图7中的线B-B’截取的横截面图。半导体器件50具有如下结构：层间绝缘膜202、蚀刻停止膜204、层间绝缘膜206和层间绝缘膜210以所陈述的次序层压在基板(未示出)上。端子24和下层熔丝互连22形成在层间绝缘膜202中，而通孔30、上层熔丝互连12和端子14形成在层间绝缘膜206中。

在具有上述结构的电熔丝10中，当在端子14和端子24之间施加电压时，使电流在从下层熔丝互连22至上层熔丝互连12的方向上流动(图8A)。结果，通孔30和上层熔丝互连12被加热。另外，诸如铜的、形成通孔30和上层熔丝互连12中的每个的导电材料膨胀。关于通孔30，其通孔直径膨胀成大于其初始通孔直径(图8B)。此后，当上层熔丝互连12的膨胀进行到一定程度时，在位于上层熔丝互连12周围的层间绝缘膜206中出现裂缝。结果，上层熔丝互连12的导电材料流出到层间绝缘膜206中，由此形成流出部70(图8C)。在电熔丝10正常断开的情况下，通孔30的导电材料与上层熔丝互连12的导电材料流一起移动，然后在通孔30中形成断开点。

JP 2006-13338A公开了一种熔丝元件，该熔丝元件包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域是用于隔离电路的部分，所述第二区域和所述第三区域中的每个与第一区域的两端接触并且具有比第一区域的图案宽度更大的图案宽度。在熔丝元件中，第二区域、第一区域以及部分第三区域形成在厚绝缘膜上，而第三区域的剩余部分形成在薄绝缘膜上。熔丝元件中产生的热不太可能通过厚绝缘膜释放到半导体基板，但更有可能通过薄绝缘膜释放到半导体基板。因此，熔丝元件具有大的温度变化和大的温度梯度。这旨在便于第一区域的电断开。

JP 07-122646 A公开了一种具有以下结构的半导体集成电路器件。即，在半导体基板的主表面上形成包括一对矩形接触部的熔丝层，这对矩形接触部通过锥形部分和线性部彼此连接。然后，在熔丝层上形成绝缘层，并且在绝缘层上形成电源互连，该电源互连通过接触孔连接到熔丝层。

根据JP 2006-13338A和JP 07-122646A中描述的技术，使得具有小宽度的部分更容易被断开。

同时，本发明的发明人已经发现，当具有如JP 2007-305693A中描述的结构的电熔丝通过裂缝辅助型方法来断开时，出现下面的问题。

图9A和图9B是示出图7以及图8A至图8C的电熔丝10中包括的上层熔丝互连12、通孔30和下层熔丝互连22的横截面图。在具有如图7以及图8A至图8C所示结构的电熔丝10中，当在端子14和端子24之间施加电压时，都具有大面积的端子14和端子24用作热沉。因此，在电熔丝10断开期间，电熔丝10中温度变得最高的点取决于与端子14相距的距离和与端子24相距的距离。另外，在构造电熔丝10的过程中，形成流出部70的点取决于各个结构化组件的面积等。这里，为了使流出部70形成在上层熔丝互连12中并且使断开点形成在通孔30中，要适当调节上层熔丝互连12和下层熔丝互连22中每个的宽度和长度。结果，可以将上层熔丝互连12与通孔30的断开点附近的温度设定为最高(图9A)。然而，在制造半导体器件50期间，例如，存在如图9B所示的情况，其中，由于诸如膜形成或抛光过程中的波动的制造波动，导致上层熔丝互连12的膜厚度变得更薄，即，没有变成图9A中的预设定值d1而是变成图9B中的值d2(d1＞d2)。在这种情况下，上层熔丝互连12的电阻改变，带来的结果是，在断开期间中温度变得最高的点转移到上层熔丝互连12的中心部，其远离通孔30。