[发明专利]电熔丝结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种电熔丝结构，尤指一种可提升熔断电熔丝的电压范围 (blowing window)的电熔丝结构。

背景技术

随着半导体工艺的微小化以及复杂度的提高，半导体元件也变得更容易 受各式缺陷或杂质所影响，而单一金属连线、二极管或晶体管等的失效往往 即构成整个芯片的缺陷。因此为了解决这个问题，现行技术便会在集成电路 中形成一些可熔断的连接线(fusible links)，也就是熔丝(fuse)，以确保集成电 路的可利用性。

一般而言，熔丝是连接集成电路中的冗余电路(redundancy circuit)，一旦 检测发现部分电路具有缺陷时，这些连接线就可用于修复(repairing)或取代这 些有缺陷的电路。另外，目前的熔丝设计更可以提供程式化(programming elements)的功能，以使各种客户可依不同的功能设计来程式化电路。而从操 作方式来说，熔丝大致分为热熔丝和电熔丝(eFuse)两种。所谓热熔丝，是藉 由一激光切割(laser zip)的步骤来切断；至于电熔丝则是利用电致迁移 (electro-migration)的原理使熔丝出现断路，以达到修补的效果或程式化的功 能。此外，半导体元件中的电熔丝可为例如多晶硅电熔丝(poly efuse)、MOS 电容反熔丝(MOS capacitor anti-fuse)、扩散电熔丝(diffusion fuse)、接触插塞 电熔丝(contact efuse)、接触插塞反熔丝(contact anti-fuse)等等。

典型上，电熔丝的断开机制如图1所示，一电熔丝结构1的阴极与一熔 断装置(blowing device)2的晶体管的漏极电连接，于电熔丝结构1的阳极上 施加一电压Vfs，于晶体管的栅极施加一电压Vg，于晶体管的漏极施加一电 压Vs，晶体管的源极接地。电流(I)由电熔丝结构1的阳极流向电熔丝结构1 的阴极，电子流(e^-)由电熔丝结构1的阴极流向电熔丝结构1的阳极。进行 熔断时所使用的电流有一段较佳范围，电流太低时，所得的阻值太低，会使 电性迁移不完整，而电流太高时，会导致电熔丝热破裂。一般，对于65nm 工艺的电熔丝结构的熔断电流为约13毫安培(mA)。其中，电熔丝的熔断位 置依结构设计不同也会不同，例如接触插塞熔丝的断开处则位于阴极上的接 触插塞，而多晶硅电熔丝的断开处则位于多晶硅层。

需注意的是，习知在熔断电熔丝结构时，通常会先设定一预定电压值， 然后以此电压值以上的范围来熔断电熔丝结构。但以上述习知的多晶硅电熔 丝结构为例，在熔断电熔丝时通常无法得到在预定电压值以上且不超出预定 电压值太多的可完全熔断电熔丝结构的电压值，使电熔丝结构所需的断开电 压范围不佳(poor blowing window)。因此，如何改良目前的电熔丝结构以制 作出一种具有较佳断开电压范围的电熔丝结构即为现今一重要课题。

发明内容

因此本发明的主要目的是提供一种电熔丝结构，以改善目前熔断电熔丝 时断开电压范围不佳的缺点。

本发明是揭露一种电熔丝结构，其包含一熔丝本体设于一半导体基底表 面、一阴极电性连接熔丝本体的一端、以及一阳极电性连接熔丝本体的另一 端。依据本发明的较佳实施例，至少部分的熔丝本体上设有一压缩应力层 (compressive stress layer)。

本发明另一实施例是揭露一种电熔丝结构，包含一半导体基底，其上具 有一晶体管区以及一电熔丝区；一晶体管设于晶体管区的半导体基底上；一 熔丝本体设于电熔丝区的半导体基底上；一阴极与一阳极分别连接熔丝本体 的两端；以及一压缩应力层覆盖晶体管区的晶体管以及电熔丝区的熔丝本 体、阴极与阳极上。

本发明主要在电熔丝结构的熔丝本体上设置一压缩应力层，并藉由此压 缩应力层的应力来提升熔断电熔丝的断开电压范围(blowing window)。依据 本发明的较佳实施例，电熔丝结构的熔丝本体与阴极、阳极均是制作于半导 体基底表面，以构成一表面型(surface type)电熔丝结构，且压缩应力层的压 缩应力较佳介于-5GPa至0GPa，且可完全覆盖电熔丝结构的熔丝本体及阳极 阴极、仅覆盖在熔丝本体或仅覆盖在阳极与阴极上。

附图说明

图1为习知一电熔丝装置的断开机制；

图2为本发明较佳实施例的一电熔丝结构的俯视图；