电子可编程熔丝结构及其制作方法、电路、电子装置

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，更具体地涉及一种电子可编程熔丝结构及其制作方法、电路、电子装置。

背景技术

Poly Efuse(Poly Electrically Programmable Fuse，电子可编程熔丝)是一种一次性可编程存储器，主要通过编程前后的阻值变化实现存储和擦除功能。Poly Efuse编程的原理就是将阻值较小的部分熔断，熔断后的Poly Efuse阻值很大，从而使电路由通路变成开路，即编程状态由“0”写为“1”。然而，相关技术中Poly Efuse的基本结构中会植入SN(N-type shallow junction implant，N型浅接合注入)或SP(P-type shallow junctionimplant，P型浅接合注入)。其缺点为烧写后的阻值较小，设计裕度较小；电阻分布不紧密，生产良率较差，可靠性较低；编程窗口较小，受加工工艺变化影响较大，可能影响编程的准确性和稳定性。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个而提出了本发明。根据本申请第一方面，提供一种电子可编程熔丝结构，其包括：熔断器、阴极和阳极；所述熔断器包括覆盖层、硅化金属阻挡层、多晶硅层和绝缘层，所述绝缘层位于半导体衬底上，所述多晶硅层位于所述绝缘层上，所述硅化金属阻挡层位于所述多晶硅层上，所述覆盖层位于所述硅化金属阻挡层上并覆盖所述半导体衬底；所述阴极和所述阳极连接在所述熔断器的两端；其中，所述多晶硅层与所述硅化金属阻挡层之间不包括离子注入层。

在本申请的一个实施例中，所述结构还包括多个接触孔，所述接触孔位于所述阴极和所述阳极中。

在本申请的一个实施例中，所述阴极中的接触孔数量大于所述阳极中的接触孔数量。

在本申请的一个实施例中，所述覆盖层的材质包括氮化物。

在本申请的一个实施例中，所述硅化金属阻挡层的材质包括自对准硅化物。

在本申请的一个实施例中，所述绝缘层为浅沟槽隔离氧化层。

在本申请的一个实施例中，所述电子可编程熔丝结构的形状为哑铃状。

根据本申请第二方面，提供一种制作电子可编程熔丝结构的方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成绝缘层；在所述绝缘层上形成多晶硅层；在不对所述多晶硅层进行离子注入的情况下，在所述多晶硅层上形成硅化金属阻挡层；在所述硅化金属阻挡层上形成覆盖层，所述覆盖层覆盖所述半导体衬底，得到熔断器；将阴极与阳极连接在所述熔断器的两端。

根据本申请第三方面，提供了一种电路，所述电路包括上述任意一种电子可编程熔丝结构。

根据本申请第四方面，提供了一种电子装置，所述电子装置包括上述任意一种电路。

根据本申请实施例提供的电子可编程熔丝结构及其制作方法、电路、电子装置，本申请的电子可编程熔丝结构通过在多晶硅层与硅化金属阻挡层之间不进行N型注入和P型注入，能够提高烧写后的电阻，增加设计裕度，降低阻值的变化范围并使得电阻分布更加紧密，提高了生产良率和可靠性，还能够增大编程窗口，提升工艺裕度。同时，由于没有N型注入和P型注入，电子可编程熔丝结构更容易烧写。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中可编程熔丝结构的结构侧视图；

图2为相关技术中可编程熔丝结构的结构顶视图；

图3为本发明一实施例提供的电子可编程熔丝结构的结构侧视图；

图4为本发明一实施例提供的电子可编程熔丝结构的结构顶视图；

图5为本发明一实施例提供的制作电子可编程熔丝结构方法的流程示意图；

图6为本发明一实施例提供的电路的结构示意图；

图7为本发明一实施例提供的电子装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

目前，如图1和图2所示，相关技术中Poly Efuse的基本结构中会植入SN或SP，其中，烧写电流主要流经硅化金属阻挡层和离子注入层。相关技术中Poly Efuse的基本结构中会植入SN或SP。相关技术中Poly Efuse的基本结构电阻分布不紧密，生产良率较差，可靠性较低；编程窗口较小，受加工工艺变化影响较大，可能影响编程的准确性和稳定性。

本申请为了解决上述问题，提供了一种电子可编程熔丝结构，如图3和图4所示，电子可编程熔丝结构100包括：熔断器1001、阴极1002和阳极1003，熔断器1001包括覆盖层10011、硅化金属阻挡层10012、多晶硅层10013和绝缘层10014，绝缘层10014位于半导体衬底上，多晶硅层10013位于绝缘层10014上，硅化金属阻挡层10012位于多晶硅层10013上，覆盖层10011位于硅化金属阻挡层10012上并覆盖半导体衬底；阴极1002和阳极1003连接在熔断器1001的两端。

其中，多晶硅层10013与硅化金属阻挡层10012之间不包括离子注入层。

具体地，覆盖层10011的材质可包括氮化物。

更具体地，硅化金属阻挡层10012的材质可包括自对准硅化物。

更具体地，绝缘层10014可为浅沟槽隔离氧化层。

在编程过程中，当烧写电流流经电子可编程熔丝结构100时，会在硅化金属阻挡层10012发生电迁或热断裂效应，从而导致电阻增加，改变编程状态。由于烧写电流流经区域不包括离子注入层，使得电流流经区域缩小，电流密度增大，更容易实现烧写。

需要说明的是，本发明实施例的电子可编程熔丝结构100相比较相关技术中的包括离子注入层的熔丝结构(参见图1和图2)，阻值增加了百分之八十五点五，阻值的变化范围减小了百分之二十点四，编程窗口增加了百分之四十九点七。通过增加阻值，能够获得更大的设计窗口；通过减小阻值变化范围，能够获得更好的生产良率；通过增大编程窗口，能够提升工艺裕度。

本发明实施例的电子可编程熔丝结构100通过在多晶硅层10013与硅化金属阻挡层10012之间不进行N型注入和P型注入，能够提高烧写后的电阻，增加设计裕度，降低阻值的变化范围并使得电阻分布更加紧密，提高了生产良率和可靠性，还能够增大编程窗口，提升工艺裕度。同时，由于没有N型注入和P型注入，电子可编程熔丝结构100更容易烧写。

在一些实施例中，电子可编程熔丝结构100还包括多个接触孔，接触孔位于阴极1002和阳极1003中。

具体地，阴极1002中的接触孔数量大于阳极1003中的接触孔数量。

在该实施例中，由于电子可编程熔丝结构100在发生熔丝现象时，会产生大量的热量。通过在阴极1002中设置较多的接触孔，能够将热量均匀地分散到每个接触孔中，从而减少热量积聚。

在一些实施例中，电子可编程熔丝结构100的形状为哑铃状。

需要说明的是，电子可编程熔丝结构100两端电极的形状可为矩形、锥形等，具体形状可根据实际应用情况进行选择。

另外，本申请还提供了一种制作电子可编程熔丝结构的方法，如图5所示，制作方法包括：

S1，提供半导体衬底。

S2，在半导体衬底上形成绝缘层。

S3，在绝缘层上形成多晶硅层。

S4，在不对多晶硅层进行离子注入的情况下，在多晶硅层上形成硅化金属阻挡层。

S5，在硅化金属阻挡层上形成覆盖层，覆盖层覆盖半导体衬底，得到熔断器。

S6，将阴极与阳极连接在熔断器的两端。

作为一个示例，覆盖层的材质可包括氮化物。硅化金属阻挡层的材质可包括自对准硅化物。绝缘层可为浅沟槽隔离氧化层。

需要说明的是，通过上述制作方法得到的电子可编程熔丝结构相比较相关技术中的包括离子注入层的熔丝结构(参见图1和图2)，阻值增加了百分之八十五点五，阻值的变化范围减小了百分之二十点四，编程窗口增加了百分之四十九点七。通过增加阻值，能够获得更大的设计窗口；通过减小阻值变化范围，能够获得更好的生产良率；通过增大编程窗口，能够提升工艺裕度。

在一些实施例中，电子可编程熔丝结构的制作方法得到的电子可编程熔丝结构还可包括多个接触孔，接触孔位于阴极和阳极中。

可选地，阴极中的接触孔数量大于阳极中的接触孔数量。

在该实施例中，由于电子可编程熔丝结构在发生熔丝现象时，会产生大量的热量。通过在阴极中设置较多的接触孔，能够将热量均匀地分散到每个接触孔中，从而减少热量积聚。

在一些实施例中，电子可编程熔丝结构的制作方法得到的电子可编程熔丝结构的形状可为哑铃状。

本发明实施例的电子可编程熔丝结构的制作方法，通过不对多晶硅层进行离子注入，能够提高生产良率和可靠性，制作的电子可编程熔丝结构更容易烧写。

另外，本申请还提供了一种电路，如图6所示，电路10包括：上述任意一种电子可编程熔丝结构100。前文已经详细描述了根据本申请实施例的电子可编程熔丝结构100的结构，本领域技术人员可以结合前文所述理解电路10中的电子可编程熔丝结构100的结构，此处为了简洁，不再赘述。

另外，本申请还提供了一种电子装置，如图7所示，电子装置1包括：上述电路10。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其他实施例中所包括的某些特征而不是其他特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。