CN103633064A - 电编程金属熔丝器件结构 - Google Patents

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仲志华
祝奕琳
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Abstract

本发明公开了一种电编程金属熔丝器件结构，包括：具有接触孔的金属层，连接在两金属层之间的金属熔丝，其中，所述金属熔丝具有至少一个蛇形折角，所述蛇形折角小于等于90度。本发明的电编程金属熔丝器件结构在不增加器件的尺寸的前提下，增加了至少一个蛇形折角。蛇形折角的作用不仅可以增加局部的电流密度，升高温度，还会对金属离子的迁移带来物理上的阻碍，使得一部分金属离子不能顺利通过蛇形折角部位产生堆积，蛇形折角部位之前的金属离子迁移耗尽，空位就聚集形成可见的空洞，器件发生断路（编程成功）。蛇形折角是发生电迁移断路的重点部位，通过增加器件蛇形折角结构，即能增加器件发生电迁移断路的效率。

Description

电编程金属熔丝器件结构
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种电编程金属熔丝器件结构。
背景技术
熔丝器件属于一次编程器件，无法通过测试筛选良品，因此对器件的良率要求非常高。现有的电编程熔丝器件一般采用多晶硅材料制成，成品良率能够保持较高的水平，因此被广泛采用于各类电路设计中。但是在一些特殊情况下，例如锗硅工艺等不具备多晶硅的制程，或者保密芯片等必须采用金属熔丝来做保护的情况下，金属熔丝是不可替代的。金属熔丝器件一般有两种编程（熔断）方式：电编程；激光编程。激光编程均一性好，但是需要打开外层钝化层，并使用外挂激光设备来完成编程，应用不够便捷；电编程只需电路内部产生一定电压脉冲即可编程，操作十分方便，但是编程效果的均一性较差。这主要是由于电编程的机理是利用金属的电迁移效应，受到工艺线宽的限制。金属熔丝的宽度在不违反设计规则的前提下，若不能做到足够的窄，会使得电迁移效应太弱而不足以使金属熔丝断开。这种情况下，器件成品良率就没有保障，因此电编程金属熔丝器件一直没有被广泛应用于电路设计中。
电编程金属熔丝器件的的熔断主要是依靠金属电迁移现象，即金属离子在高温、大电流密度下沿电子流传输。金属发生电迁移的结果，会在顺电子流方向的末端形成原子堆积产生小丘或者晶须；而另一端则空位聚集形成空洞，使金属层断开。
电编程熔丝器件最理想的编程条件是使用电路的额定工作电压，这样可以使用电路内部产生的电信号编程，无需外挂信号；熔丝部分的器件宽度希望尽可能的窄，这样更加容易发生电迁移，但受到设计规则的限制，只能选用最小实际尺寸。熔丝编程时电流密度J可以用下式表示：J=V/(R*A)，其中V为编程电压，R为熔丝总电阻，A为熔丝截面积。本段开头部分的条件规定了V和A均为常数，需要增加电流密度，只有减小熔丝总电阻，即减小熔丝的长度。根据工艺能力选择适合的熔丝长度后，实验数据仍然表现熔断效果不理想。尤其当电迁移不足以使金属完全断路时，相当于熔丝的截面积变小，熔丝总电阻增加，电流密度减小，即使增加编程时间，熔丝也很难被彻底熔断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能提高器件成品良率的电编程金属熔丝器件结构。
为解决上述技术问题，本发明的电编程金属熔丝器件结构，包括：具有接触孔的金属层，连接在两金属层之间的金属熔丝，其特征是：所述金属熔丝具有至少一个蛇形折角。
其中，所述蛇形折角小于等于90度。
本发明的电编程金属熔丝器件结构在不增加器件的尺寸的前提下，增加了至少一个蛇形折角。蛇形折角的作用不仅可以增加局部的电流密度，升高温度，还会对金属离子的迁移带来物理上的阻碍，使得一部分金属离子不能顺利通过蛇形折角部位产生堆积，蛇形折角部位之前的金属离子迁移耗尽，空位就聚集形成可见的空洞，器件发生断路（编程成功）。蛇形折角是发生电迁移断路的重点部位，通过增加器件蛇形折角结构，即能增加器件发生电迁移断路的效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明电编程金属熔丝器件结构一实施例的示意图。
附图标记说明
1 是金属熔丝
2 是接触孔
3 是金属层
4 是蛇形折角
A 是蛇形折角的角度。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一实施例，包括:具有接触孔2的金属层3，连接在两金属层3之间的金属熔丝1，其中，所述金属熔丝1具有一个蛇形折角4，蛇形折角4的角度A等于90度。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电编程金属熔丝器件结构，包括：具有接触孔的金属层，连接在两金属层之间的金属熔丝，其特征是：所述金属熔丝具有至少一个蛇形折角。
2.如权利要求1所述的电编程金属熔丝器件结构，其特征是：所述蛇形折角小于等于90度。
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PB01 Publication
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C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140312

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