[发明专利]电可编程熔丝结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种电可编程熔丝结构。

背景技术

随着半导体器件的微小化及复杂程度的提高，这些器件受各式缺陷或杂质的不利影响程度也随之提高，例如单一金属连接、二极管或晶体管的失效往往导致整个芯片的良率下降。针对上述问题，现有技术提出了在集成电路中形成一些备用单元以对缺陷区域进行修复或替换，该技术称之为冗余技术（Redundancy technology）。上述备用单元与主器件之间通过一些可熔断的连接线（fusible links），即熔丝（fuse）连接。该熔丝的选择性连接提供了在芯片制作完成后仍修改电路的可能。

现有的熔丝大致分为激光熔丝（Laser Fuse）与电熔丝（Electrical Fuse，eFuse）两种。激光熔丝的熔断需借助于激光脉冲实现激光切割（laser zip），电熔丝的熔断需借助于在其上施加电压，基于电子迁移现象伴随质量运输，熔丝中一些局部区域出现质量堆积，出现小丘或品须，另一些局部区域由于质量亏损出现空洞（void），该空洞会导致熔丝断裂。

可见，相对于激光熔丝，电熔丝可与现有的CMOS工艺兼容，且能根据芯片自身或外部条件的变化，例如编程等，自行调节其功能，无需人工干预，因而其性能被广泛关注。

更多关于熔丝结构的信息请参照公开号为US2008/0258255A1的美国专利文献。

图1为现有的处于备用状态的电可编程熔丝结构示意图，包括熔丝连接区11（也称熔丝），及被该熔丝连接区11连接的阳极区12、阴极区13。当需要进行修复时，在阳极区12与阴极区13之间形成电压差，当大电流通过熔丝连接区11由阳极区12涌入阴极区13时，如图2所示，熔丝连接区11易在与阴极区13的连接处发生断裂，当该断裂较为剧烈，例如爆裂时，会造成阴极区13的残留物14溅入周围电路，这会影响周围电路的可靠性，进而导致整个芯片的可靠性降低。

为解决上述问题，现有技术中一般采用面积较大的阴极区以承载该断裂残留物，这会不利于整个器件小型化。

基于此，本发明提供一种新的电可编程熔丝结构，以解决上述问题。

发明内容

本发明解决的问题是现有的熔丝结构在断裂时，阴极区的面积过小，残留物易溅入周围电路，造成芯片的可靠性降低，阴极区的面积过大，不利于整个器件小型化。

为解决上述问题，本发明提供一种电可编程熔丝结构，包括：

阳极区，其上具有第一接触窗，所述第一接触窗适于在所述熔丝结构的编程过程中耦接高电压；

阴极区，其上具有第二接触窗，所述第二接触窗适于在所述熔丝结构的编程过程中耦接低电压；

熔丝连接区，其一端连接阳极区，另一端连接阴极区；

其中，所述阴极区为椭圆状，所述熔丝连接区连接在该椭圆的短轴端点。

可选地，所述熔丝连接区垂直所述阴极区的边缘连接。

可选地，所述第二接触窗有多个。

可选地，所述第二接触窗的数目多于所述第一接触窗的数目。

可选地，所述阳极区、所述阴极区、所述熔丝连接区都为金属硅化物。

可选地，所述金属硅化物中的金属为钛、钨、钴或镍中的至少一种。

可选地，多个阴极区通过各自的熔丝连接区与同一阳极区相连。

可选地，所述阳极区为正方形或长方形，所述熔丝连接区与所述正方形或长方形垂直连接。

可选地，各自的熔丝连接区的粗细不同。

可选地，所述阴极区、所述阳极区、和所述熔丝连接区的硅化物形成于多晶硅之上，对应于阴极区和所述阳极区的所述多晶硅具有掺杂离子，对应于所述熔丝连接区的所述多晶硅无掺杂离子。

可选地，对应于阴极区的所述多晶硅的掺杂离子为P型元素，对应于阳极区的所述多晶硅的掺杂离子为N型元素。

可选地，所述熔丝结构周围具有哑元结构。

可选地，阴极区与阳极区之间设置多个不同粗细的熔丝连接区。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1）不同于现有技术一般采用矩形或正方形的阴极区，本发明提出采用椭圆形的阴极区，且该熔丝连接区域连接在椭圆的短轴端点，如此，实现了采用较小的阴极区面积最大程度承载爆裂残留物，使得残留物不易溅入周围电路，且由于面积较小，有利于器件小型化。

2）可选方案中，熔丝连接区垂直所述阴极区的边缘连接，利用垂直交界面可以增强电子迁移作用，使得编程（断裂）更为容易。