[发明专利]反熔丝结构、半导体器件及电子装置

说明书

本发明提供一种反熔丝结构、半导体器件及电子装置，该反熔丝结构包括用于施加编程电压的第一端，以及用于与编程晶体管连接的第二端，该反熔丝结构还包括：沿垂直方向间隔设置的至少两层金属层，每层金属层均包括彼此间隔布置的第一金属连线和第二金属连线，且在垂直方向上相邻金属层中对应位置的金属连线至少在部分区域中类型不同，所述第一金属连线与所述第一端电性连接，所述第二金属连线与所述第二端电性连接，所述第一金属连线和第二金属连线之间以及各层所述金属层之间通过介电层隔离。该反熔丝结构具有耗电低、可靠性高的优点。该半导体器件及电子装置具体类似的优点。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种反熔丝结构、半导体器件及电子装置。

背景技术

随着半导体制程技术的发展，反熔丝(Anti-fuse)技术已经吸引了很多发明者、IC设计者和制造商的显著关注。反熔丝是可改变到导电状态的结构，或者换句话说，反熔丝是从不导电状态改变为导电状态的电子器件。等同地，二元状态可以是响应于电应力(如编程电压或编程电流)的高电阻和低电阻中的任一种。反熔丝器件可以被布置在存储阵列中，由此形成普遍公知的一次性可编程(OTP)存储器。

反熔丝结构广泛的应用于永久性编程(permanently program)的集成电路(integrated circuits，IC)中，例如某种编程逻辑器件(Certain programmable logicdevices)、专门目的而设计的集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，利用反熔丝结构来配置的逻辑电路和从一个标准的IC设计创建一个定制的设计，反熔丝结构可以用于编程只读存储器(programmable read-only memory，PROM)中。例如可编程的漏极器件，例如VLSI和ASIC设计中的应用，选用反熔丝技术来配置逻辑电路，以及从标准的集成电路来设计特定的电路；或者将反熔丝结构应用于可编程只读存储器件(PROM)，每一字节包含一熔丝以及一反熔丝，并通过触发其中的一个或者两个实现编程，所述编程是永久且不可逆的。

在半导体器件中，反熔丝的一种典型结构是在两个金属导体构成的电极之间配置一块薄阻挡层，所述阻挡层的材料通常为非导通的非晶态硅。当足够大的电压施加于反熔丝时，上述的非晶态硅转变为多晶硅，并与所述金属导体一起构成具有低阻抗且可以导通的合金体；反熔丝的另一种典型结构是钨、钛与硅构成的合金体。

反熔丝结构在集成电路中得到广泛应用，但是反熔丝结构的长期稳定性成为反熔丝结构的一个重要问题，因为随着时间的延长，所述反熔丝结构有性能退化的趋势。这是因为当在反熔丝元件上施加较高的电压时，极易产生电子迁移现象，使反熔丝元件不能够在预定的工况下产生作用，降低了反熔丝元件的可靠性，且现有的反熔丝元件需要施加的电压高，电能消耗大。

因此，需要提出一种新的反熔丝结构、反熔丝结构的制作方法半导体器件以及电子装置，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

针对现有技术的不足，本发明提出一种新的反熔丝结构，其耗电低且可靠性高。

为了克服目前存在的问题，本发明一方面提供一种反熔丝结构，包括用于施加编程电压的第一端，以及用于与编程晶体管连接的第二端，该反熔丝结构还包括：沿垂直方向间隔设置的至少两层金属层，每层金属层均包括彼此间隔布置的第一金属连线和第二金属连线，且在垂直方向上相邻金属层中对应位置的金属连线至少在部分区域中类型不同，所述第一金属连线与所述第一端电性连接，所述第二金属连线与所述第二端电性连接，所述第一金属连线和第二金属连线之间以及各层所述金属层之间通过介电层隔离。