[发明专利]熔丝结构

说明书

技术领域

本发明涉及熔丝结构及其形成方法，尤其涉及在半导体元件中的电性熔丝及其形成方法。

背景技术

在半导体工业上，熔丝元件因为各种目的而被广泛地使用在集成电路中，例如作为存储器修复、模拟电阻器调整以及芯片识别。举例来说，在相同的芯片上以多余的存储单元取代有缺陷的存储单元，可以使得存储器的制造产率显著地增加。使用激光束切断的熔丝称为激光熔丝(laser fuse)，借由通过电流而切断或烧断的熔丝则称为电性熔丝(electrical fuse)或电子熔丝(e-fuse)。经由在具有多重可能用途的集成电路内选择性地烧断熔丝，可以更经济地制造出一般的集成电路设计，并且适合于各种客制用途。

电子熔丝可以并入集成电路的设计中，其中熔丝被选择性地烧断，例如借由通过足够量的电流，使得熔断体(fuse link)产生电子迁移或熔融，因而形成更具有阻抗的路径或开路(open circuit)。然而，当大的电流穿过熔丝时，在传统的熔丝的阴极接触窗会产生问题，传统的阴极接触窗通常会对齐熔断体的轴并靠近熔断体，并且具有非常小的接触面积，因为传统的阴极接触窗靠近且对齐熔断体，熔断体与阴极接触窗之间的电阻远低于熔断体与阴极内的其他任何接触窗之间的任何电阻，因此，此低电阻会使得大部分的电流流过阴极接触窗。

大的电流流过阴极接触窗会造成接触窗内的金属的电子迁移至熔断体，然后当大的电流要产生更具有阻抗的路径或开路时，金属的电子迁移会使得熔断体再次让电路短路。此问题在芯片的高温储存(high temperature storage；HTS)或烘烤工艺之后会增加，因此，业界亟需更坚固耐用的熔丝结构，以克服公知技术的缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，依据一实施例，提供一种熔丝结构，包括：阳极、阴极、熔断体介于阴极与阳极之间，以及阴极连接器耦接至阴极，每个阴极连接器等于或大于耦接至有源元件的接触窗的最小特征尺寸的约两倍。

依据另一实施例，熔丝结构包括：阳极及阴极，阴极具有连接器耦接至阴极，以及熔断体耦接在阴极与阳极之间，每个连接器的剖面面积等于或大于耦接有源元件的连接器的剖面面积。

依据另一实施例，熔丝结构包括：阴极、熔断体、阳极，在阴极之上的电介质，在阴极之上的电介质内的开口，以及设置在开口内的金属连接器，熔断体耦接在阴极与阳极之间，开口暴露出阴极的一部分，并且平行于阴极的上表面的每个开口的剖面面积大于最小特征尺寸。

根据本发明的实施例，本发明的熔丝结构更坚固耐用，这是由于这些接触窗可以降低在公知的单一接触窗中被隔绝的大电流。进一步地，接触窗的接触面积大抵上很大，当电流施加至熔丝结构时，可以降低单一接触窗的电流密度，流过任何单一接触窗的电流与电流密度的降低量，可使得熔丝结构具有更强健的电子迁移能力，使得接触窗内或上方的金属较不可能迁移至熔断体，并使得熔丝结构短路。

为了让本发明的上述目的、特征、及优点能更明显易懂，以下配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为显示依据一实施例的电性熔丝结构。

图2为显示依据另一实施例的电性熔丝结构。

图3为显示依据又另一实施例的电性熔丝结构。

图4为显示依据再另一实施例的电性熔丝结构。

图5A-5F为显示依据一实施例，形成电性熔丝结构的示范性工艺。

图6A-6F为显示依据另一实施例，形成电性熔丝结构的示范性工艺。

上述附图中的附图标记说明如下：

10、30、40、50～熔丝结构；12、32、42、52～阴极；14～熔断体；

16～阳极；18、34a、34b、44、54、20、126、226～接触窗；

22～穿过熔断体的长轴；26～沿着熔断体边缘的长轴；

102～半导体基底；104～浅沟槽隔绝区；106、208～金属或多晶硅层；

108、112、118、204、212、216～光致抗蚀剂；110～介电层；

114、116、120、206、214、218、220～开口；122、222～扩散阻挡层；

124、224～金属；128、228～线；202～第一介电层；210～第二介电层

具体实施方式

在此所描述的实施例涉及半导体芯片中的电性熔丝结构，也可在其他实施例中使用电性熔丝结构。