[发明专利]齐纳二极管反熔丝结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反熔丝单元结构及其制备方法，具体地说是涉及一种齐纳二极管反熔丝结构及其制造方法。

背景技术

反熔丝技术当今已有很广泛的应用，主要用于基于反熔丝的PROM、FPGA、PAL等电路中，是一次编程存储器的最有效解决方法。反熔丝单元在未编程状态下具有高阻特征，典型值大于10⁹Ω，编程过后具有低阻特征，电阻值一般小于200Ω，更深层次的意义是基于反熔丝的器件表现出非常好的抗辐射能力，使得在军事和太空领域得到了很好的应用。

反熔丝编程技术也称熔通编程技术，这类器件是用反熔丝作为开关元件。这些开关元件在未编程时处于开路状态，编程时，在需要连接处的反熔丝开关元件两端加上编程电压或电流，反熔丝将由高阻抗变为低阻抗，实现两点间的连接，编程后器件内的反熔丝模式决定了相应器件的逻辑功能。目前，业界应用较广泛的有ONO、MTM、栅氧等反熔丝结构，但这些反熔丝结构制作工艺比较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构新颖、工艺简单、功能完善的齐纳二极管反熔丝结构及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种齐纳二极管反熔丝结构，其包括衬底、P型重掺杂区、N型重掺杂区、介质层以及金属层，所述P型重掺杂区形成在衬底内且位于衬底上部，所述N型重掺杂区形成在P型重掺杂区内且位于P型重掺杂区上部，所述P型重掺杂区同所述N型重掺杂区的界面形成齐纳二极管的PN结，所述N型重掺杂区在靠近PN结处呈尖角状，所述介质层位于衬底上表面，将衬底上表面覆盖，介质层上开设有接触孔一和接触孔二，接触孔一与N型重掺杂区通联，接触孔二与P型重掺杂区通联，所述金属层包括将接触孔一填满的金属层一、将接触孔二填满的金属层二、与金属层一通联并堆积在介质层表面的金属层三，与金属层二通联并堆积在介质层表面的金属层四，金属层三与金属层四之间有间隙，接触孔一在靠近PN结的一侧方向上呈尖角状，接触孔二呈矩形状。

进一步的，所述金属层三和金属层四均呈矩形状，金属层三和金属层四之间的距离为0.5-8μm。

进一步的，所述接触孔一横向宽度为2-4μm，接触孔二横向宽度为0.5μm-2μm。

进一步的，所述N型重掺杂区浓度为2E18-5E19个/cm3，结深为0.5-1.8μm。

进一步的，所述P型重掺杂区浓度1E17-1.5E18个/cm3，结深为2-5μm。

进一步的，所述接触孔一与N型重掺杂区横向间的距离为0.15-0.3μm。

进一步的，所述衬底的材料为硅，介质层的材料为磷硅玻璃，金属层的材料为钨。

所述的齐纳二极管反熔丝结构的制造方法，其包括如下步骤：

1)在衬底上利用离子注入工艺注入P型硅材料形成P型重掺杂区；

2)对P型重掺杂区进行热过程推结，使P型重掺杂区的结深为2-5μm；

3)通过光刻工艺对P型重掺杂区进行选择性注入N型杂质形成N型重掺杂区，所述P型重掺杂区同所述N型重掺杂区的界面形成齐纳二极管的PN结；

4)在衬底上利用化学气相淀积工艺淀积形成介质层；

5)通过光刻刻蚀工艺在介质层上形成与N型重掺杂区通联的接触孔一，与P型重掺杂区通联的接触孔二，在接触孔一和接触孔二分别填入钨并在介质层上堆积形成金属层。

本发明的有益效果是：本发明采用齐纳二极管的反熔丝结构，是利用二极管正向导通电流所产生的大量的热，使金属发生熔通，实现反熔丝的功能，结构新颖、功能完善；接触孔一在靠近PN结的一侧方向上呈尖角状的设计，可以使正向导通电流所产生的大量的热能够积聚从而使金属能够发生熔通。本发明采用的制造齐纳二极管的反熔丝结构的方法加工工艺简单，具有很强的操作性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1是本发明齐纳二极管反熔丝结构最优实施例的结构主视剖面示意图；

图2是图1的俯视剖面示意图；

图3-图6为本发明齐纳二极管反熔丝结构工艺制造流程图；

其中，图3是本发明齐纳二极管反熔丝结构制造方法步骤1)示意图；

图4是本发明齐纳二极管反熔丝结构制造方法步骤2)示意图；

图5是本发明齐纳二极管反熔丝结构制造方法步骤3)示意图；

图6是本发明齐纳二极管反熔丝结构制造方法步骤4)示意图；

图7是本发明齐纳二极管反熔丝结构制造方法步骤5)示意图。