[发明专利]TDDB渗透电流诱导电熔丝结构及其编程方法

说明书

本发明涉及TDDB渗透电流诱导电熔丝结构及其编程方法，其中，一种电熔丝结构包括：电路，具有可操作地耦接该电路至电源的电熔丝；以及冗余电路，响应该电熔丝的断开而可操作地耦接该电源；其中，该电熔丝响应迁移穿过该电熔丝的邻近该电路的时间相关介电击穿(time‑dependent dielectric breakdown；TDDB)渗透电流而断开。本发明还揭示编程这样的电熔丝结构的方法。

技术领域

本文中所揭示的发明主题涉及自触发半导体电熔丝。尤其，本文中所述的各种态样涉及时间相关介电击穿(time-dependent dielectric breakdown；TDDB)渗透电流诱导电熔丝结构及其编程方法。

背景技术

传统上，电可编程熔丝(或电熔丝；e-fuse)被集成于半导体集成电路(integratedcircuit；IC)中作为各端子访问垫之间的导电材料(例如，金属、多晶硅等)链(或条)。熔丝的电阻初始为低，且在电路术语中通常被称为“闭合”。当在第一端子与第二端子之间施加足够大的电流(I_fuse)时，链(link)中的金属元素被电迁移走或链被热破坏，从而将电熔丝的电阻改变至较高的水平，在电路术语中通常被称为“断开(open)”。此技术通常被称为编程电熔丝。传统上，通过使用独立的感测电路来确定熔丝是否已被编程。

在先进技术中，例如，在20纳米节点及以下，通常利用标准鳍式场效应晶体管(fin-shaped field effect transistor；FinFET)流程中的后端工艺(back-end-of-line；BEOL)或中间工艺(middle-of-line；MOL)薄金属膜或过孔结构结合额外的掩膜及制程步骤来形成电熔丝。这些传统电熔丝使用自对准硅化物材料(也称为自对准硅化物)。此自对准硅化物完全由通过使用前驱体金属及退火步骤被转化为硅化物的硅基材料形成。不过，此自对准硅化物需要高电流水平来编程(或熔断)该电熔丝。而且，编程(或熔断)该电熔丝所需的这些高电流水平通常由附加至包含该电熔丝的结构的熔断电流供应器提供。因此，若在现场的装置中发生电熔丝电路故障，则该装置通常需要被退回给制造商进行修理。

发明内容

本发明揭示时间相关介电击穿(TDDB)渗透电流诱导电熔丝结构及其编程方法。在本发明的第一态样中，一种电熔丝结构包括：电路，包括可操作地耦接该电路至电源的电熔丝；以及冗余电路，响应该电熔丝的断开而可操作地耦接该电源；其中，该电熔丝响应迁移穿过该电熔丝的邻近该电路的时间相关介电击穿(TDDB)渗透电流而断开。

本发明的第二态样包括一种编程电熔丝结构的方法，该方法包括：响应迁移穿过电熔丝的邻近电路的时间相关介电击穿(TDDB)渗透电流而断开该电路的该电熔丝，该电熔丝可操作地耦接该电路至电源；以及响应该电熔丝的该断开而耦接冗余电路至该电源。

附图说明

从下面结合附图所作的关于本发明的各种态样的详细说明将更容易理解本发明的这些及其它特征，该些附图显示本发明的各种实施例，其中：

图1显示具有含电熔丝电路及冗余电路(该两个电路都与电源供应耦接)的电熔丝结构。

图2显示从缺陷点至电熔丝的时间相关介电击穿(TDDB)渗透电流的行进路径。

图3显示零过孔层过孔V0未对准，以减小形成断路所需的阈值功率(P_thres)。

图4显示具有多个含电熔丝冗余电路的电熔丝结构。

要注意的是，本发明的附图并一定按比例绘制。该些附图意图仅显示本发明的典型态样，因此不应当被视为限制本发明的范围。在该些附图中，类似的附图标记表示该些附图之间类似的元件。

具体实施方式

本文中所揭示的发明主题涉及自触发半导体电熔丝。更具体地说，本文中所述的各种态样涉及时间相关介电击穿(TDDB)渗透电流诱导电熔丝结构及其编程方法。