[发明专利]熔丝单元、熔丝位单元结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种熔丝单元、熔丝位单元结构、以及所述熔丝位单元结构的制造方法。该熔丝单元包括熔丝连接区、与熔丝连接区电性连接的阳极、阴极，所述熔丝连接区为“L”形。由于本发明的“L”形熔丝连接区具有特殊的结构设计，能够控制电迁移位置，提高熔丝的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种集成电路结构，特别涉及一种金属熔丝结构及其制造方法。

背景技术

在半导体工业中，熔丝元件广泛的被使用于集成电路中，例如电子芯片ID(ECID)、存储器冗余、加密、电路元件更换等等。通过选择性的烧断位于一集成电路内的熔丝，通用集成电路可被配置并适用于多种用途。

传统上，熔丝设计于集成电路中，通过足够大小的一电流来引起电致迁移(electro-migration)或熔化，熔丝即可选择性的被烧断，因而会产生一高电阻路径或断路。使用小于完全烧断熔丝的电流施加于该熔丝，可以使该熔丝退化，相当于通过该熔丝增加一电阻，此选择性的烧断或使熔丝退化的过程被称为编制程序(programming)。

电熔丝(eFuse)按照材料可分为金属电熔丝和多晶硅电熔丝；按照熔断机理可分为热熔断电熔丝和电迁移电熔丝。随着高κ介质金属栅(HKMG)技术的推广，栅极材料由多晶硅聚合物转变为金属，传统的多晶硅电熔丝无法再与先进制程技术兼容，有必要设计可替代元件材料的熔断器。

目前，对于28nm HKMG技术及以上节点的工艺制程来说，主要采用具有热熔断(rupture)模式的金属熔丝，然而热熔断可能导致的爆炸、编程电流要求较高以及可靠性等问题，均限制了其在先进制程技术中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够控制熔断位置、可靠性较高的金属熔丝单元、熔丝位单元结构以及该熔丝位单元结构的制造方法。

本发明一方面提供一种熔丝单元，包括熔丝连接区、与熔丝连接区电性连接的阳极、阴极，所述熔丝连接区为“L”形。

可选的，所述熔丝连接区包括第一连接区、第二连接区以及连接上述两个连接区的拐角部位，所述拐角部位与所述第二连接区相连接的一端的宽度逐渐呈梯度增加。

可选的，还包括第一导电插塞，所述第一导电插塞一端与所述阴极相连，另一端与所述第一连接区相连，且与所述第一连接区的连接位置邻近或部分覆盖所述拐角部位。

可选的，所述第一连接区和所述第二连接区为矩形区，所述第一连接区的长和宽均小于所述第二连接区。

可选的，所述第一连接区的宽度为0.2-0.5um，长度为0.2-0.5um。

可选的，所述第二连接区的宽度为0.5-2um，长度为0.6-2.5um。

可选的，所述拐角部位的长度为0.05-0.2um,最小宽度为0.05um。

可选的，所述熔丝连接区由铝制成。

可选的，所述熔丝单元的编程电流为15-40mA。

可选的，所述熔丝连接区的总长度为1-3um。

本发明另一方面提供一种熔丝位单元结构，包括编程电路以及上述熔丝单元结构。

可选的，还包括多个第二导电插塞，所述第一导电插塞为单一的导电插塞，所述第二导电插塞一端同时与所述阳极相连。

可选的，所述第二连接区与所述阳极相连，所述第二连接区与所述阳极形成在同一金属层中。

可选的，所述编程电路为并联连接的多个可编程晶体管。

可选的，所述熔丝连接区形成于连接区衬底上，所述连接区衬底至少包括绝缘层、介质层和钝化层。

本发明另一方面提供一种熔丝结构的制造方法，包括以下步骤：