[发明专利]一种熔断器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种多晶硅熔断器及其制造方法，该多晶硅熔断器包括多晶硅熔断体和两个引出端口，该多晶硅熔断体包括一衬底、第一绝缘层和一多晶硅熔体，衬底上形成有一凹槽，第一绝缘层覆盖在具有凹槽一侧的衬底表面上，多晶硅熔体形成于第一绝缘层上且位于所述凹槽内呈埋入式形态。本发明将多晶硅熔体以埋入的方式放在衬底的凹槽内，使熔体可以和附近其它器件保持足够的安全距离，有效消除传统熔丝熔断后形成颗粒影响旁边器件的可能性，且能够根据实际需要调节多晶硅熔体的关键尺寸，生成工艺对光刻和干刻的要求不高，使用一般的蚀刻机即可实现。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种埋入式多晶硅熔丝熔断器(fuse)的结构和制造方法。

背景技术

熔断器(fuse)是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体(熔丝)熔化，从而使电路断开以制成电流保护器。熔丝技术广泛用于各种可编程逻辑器件(programmable logic device，简称PLD)中，通常，熔丝可以分为铝熔丝和多晶硅熔丝(poly fuse)。多晶硅熔丝以其易熔化性在小电流的情况下非常适用。

目前，现有技术中的多晶硅熔丝(poly fuse)通常是平面设计的。请参阅图1，图1示出了现有技术中多晶硅熔丝熔断器的结构示意图；如图所示，标号1表示为熔断位置，标号2和3表示为引出端口；标号1处的两条横线示意为熔断体，可以称为多晶硅熔丝或熔片。

标号2和3处阵列设置的小矩形框示意为通孔(contact)，为了防止熔丝熔断时不会烧坏通孔，通孔数量通常设置为多个，熔断器通过标号2和标号3处的通孔接入电路；为了与标号1处熔丝电气连通以及保持电流均一性，标号2和标号3处的大矩形板与1处熔丝为同性材料，均为多晶硅；其中，熔断体1与引出端口2和3位于同一个平面中。

上述熔断器的工作原理为：当标号3处流入标号1处的电流超过规定值时，熔丝熔断，切断标号2和标号3接的电路，从而保护标号2引出端连接的器件不受过电流损坏。然而，上述熔断器存在一个问题：熔丝烧断的瞬间会产生颗粒影响Y向上附近其它器件的工作。

此外，熔断器的原理是利用熔体(如熔丝或熔片等)高阻值和低熔点的特性，当通过熔体的电流达到一定时，电阻越大，其自身产生的热量越多，温度更快地到达熔点使熔丝熔断，即熔断时间越短。因此，通过调整熔体的电阻值，能达到不同的熔断目的。根据电阻公式R＝ρL/S，其中ρ为电阻率，一般由导体材料决定，L为导体长度，S为导体横截面积，当熔体的材料、长度L一定时，横截面积S越小，阻值越大。

请参阅图2，图2示出了一种多晶硅熔丝结构示意图。如图所示，假设该多晶硅熔丝的电流方向为b，即多晶硅熔丝的导体长度L方向，那么，横截面积S取决于熔丝的宽度a和高度c；由于多晶硅熔丝必须有一定高度，因此，在工艺上，通常将多晶硅熔丝宽度a作为关键尺寸(critical dimension)去调节，从而改变多晶硅熔丝阻值，控制多晶硅熔丝的熔断时间。

然而，要使多晶硅熔丝宽度a达到例如60nm及以下时，就必须使用高端光刻机，而此类光刻机的价格非常昂贵，会大大增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种多晶硅熔断器及其制造工艺，将多晶硅熔体埋入衬底的凹槽内，使熔体在熔断时喷射的颗粒被凹槽阻挡，从而有效避免或减少熔断颗粒对附近位于衬底上的其他器件的影响，且能够根据需要低成本地对多晶硅熔体的关键尺寸进行调节。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多晶硅熔断器，包括多晶硅熔断体和两个引出端口；其特征在于，所述多晶硅熔断体包括一衬底、第一绝缘层和一多晶硅熔体，所述衬底上形成有一凹槽，所述第一绝缘层覆盖在具有凹槽一侧的衬底表面上，所述多晶硅熔体形成于第一绝缘层上且位于所述凹槽内呈埋入式形态。