一種反熔絲結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種反熔絲結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在包括CMOS的集成電路中，通常希望能夠永久的存儲信息，后者在制造后形成集成電路的永久連接。通?？梢赃x用可熔連接的熔絲或者器件實現(xiàn)所述目的。例如，熔絲也可以用于編程冗余元件，以替代同一失效元件。此外，熔絲可用于存儲芯片標(biāo)識或其他這樣的信息，或用于通過調(diào)節(jié)通路的電阻來調(diào)節(jié)電路速度。
[0003]所述熔絲器件中的一類是通過激光編程或燒斷的，以在半導(dǎo)體器件被處理和鈍化之后斷開連接，此類熔絲器件需要激光精確對準(zhǔn)熔絲器件上，精度要求很高，不然則會造成相鄰器件的損壞；此外，該類熔絲器件不能和許多最新工藝技術(shù)一起使用。
[0004]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，反熔絲(Ant1-fuse)技術(shù)已經(jīng)吸引了很多發(fā)明者、IC設(shè)計者和制造商的顯著關(guān)注。反熔絲是可改變到導(dǎo)電狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，或者換句話說，反熔絲是從不導(dǎo)電狀態(tài)改變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)的電子器件。等同地，二元狀態(tài)可以是響應(yīng)于電應(yīng)力(如編程電壓或編程電流)的高電阻和低電阻中的任一種。反熔絲器件可以被布置在存儲陣列中，由此形成普遍公知的一次性可編程(OTP)存儲器。
[0005]目前的反熔絲開發(fā)集中在三維薄膜結(jié)構(gòu)和特殊的金屬間材料。這種反熔絲技術(shù)需要在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中不可利用的附加的處理步驟，這阻止了反熔絲在典型的VLSI和ASIC設(shè)計中的應(yīng)用，這里，可編程性可以幫助克服不斷縮短的器件壽命周期和不斷上升的芯片開發(fā)成本的問題。因此，在工業(yè)上對使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的可靠反熔絲結(jié)構(gòu)存在明顯的需要。
[0006]反熔絲(Ant1-fuse)的可編程芯片技術(shù)提供了穩(wěn)定的以及晶體管之間的導(dǎo)電路徑，相對于常規(guī)的保險絲(blowing fuses)的熔鏈接方法來說，反熔絲技術(shù)通過分裂導(dǎo)電路徑打開一個導(dǎo)電電路，反熔絲的通過成長(growing) —個導(dǎo)電通道來關(guān)閉電路。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中反熔絲(Ant1-fuse)的結(jié)構(gòu)如圖1a和Ib所示，其中，在所述襯底101上形成金屬層102-介電層103-金屬層104的夾心結(jié)構(gòu)，其中所述介電層為非結(jié)晶硅(amorphous silicon),利用所述反熔絲進行柵極數(shù)組的程序化,其中如圖1a所示，當(dāng)在所述反熔絲結(jié)構(gòu)上不施加電壓時，所述中間介質(zhì)層處于“關(guān)”的狀態(tài)，此時所述介電層不導(dǎo)電，當(dāng)在所述熔絲結(jié)構(gòu)上施加電壓時，所述介電層非結(jié)晶娃(amorphous silicon)變?yōu)槎嗑?polysilicon)，處于導(dǎo)電狀態(tài)，所述反熔絲處于“開”的狀態(tài)，如圖1b所示，以此進行反熔絲的程序化。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中高密度的反熔絲陣列(high-density ant1-fuse arrays)更多的是選用常規(guī)CMOS器件中的多晶硅柵極結(jié)合位于所述柵極下方的硅氧化物來形成熔絲結(jié)構(gòu)，如圖2所示，所述反熔絲結(jié)構(gòu)包括位于襯底上的溝道氧化物層105、浮柵106、氧化物層107以及邏輯多晶硅108 (logic poly)，當(dāng)所述CMOS器件的邏輯多晶硅108以及溝道氧化物層105、浮柵106、氧化物層107被擊穿后，實現(xiàn)所述反熔絲結(jié)構(gòu)的編程。
[0009]雖然反熔絲技術(shù)在半導(dǎo)體技術(shù)中得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展以及器件尺寸的不斷縮小，現(xiàn)有技術(shù)中各種反熔絲結(jié)構(gòu)中熔絲的熔斷和擊穿電壓都不斷地縮小，使器件變得不夠穩(wěn)定，因此，需要對常規(guī)的反熔絲結(jié)構(gòu)進行改進，以提高器件的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。
[0011]本發(fā)明為了克服目前存在問題，提供了一種反熔絲結(jié)構(gòu)，包括:
[0012]半導(dǎo)體襯底；
[0013]位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵極介電層；
[0014]位于所述柵極介電層上的金屬柵極陣列，所述金屬柵極陣列包括若干金屬柵極條。
[0015]作為優(yōu)選，所述柵極介電層為高K介電材料。
[0016]作為優(yōu)選，所述若干金屬柵極條為彼此平行設(shè)置的指狀結(jié)構(gòu)。
[0017]作為優(yōu)選，所述若干金屬柵極條設(shè)置于核心有源區(qū)和輸入輸出區(qū)。
[0018]作為優(yōu)選，所述若干金屬柵極條為彼此交叉的網(wǎng)格形狀結(jié)構(gòu)。
[0019]作為優(yōu)選，所述若干金屬柵極條僅設(shè)置于輸入輸出區(qū)。
[0020]作為優(yōu)選，所述反熔絲結(jié)構(gòu)還包括金屬連接線，以將所述若干金屬柵極條連接為一體。
[0021]作為優(yōu)選，所述金屬柵極條中包括位于所述柵極介電層上的TiN覆蓋層以及金屬層。
[0022]作為優(yōu)選，所述TiN覆蓋層的四周邊緣呈凸起狀，以包圍位于上方的所述金屬層。
[0023]作為優(yōu)選，所述反熔絲結(jié)構(gòu)設(shè)置于N阱上。
[0024]作為優(yōu)選，所述金屬柵極為N型多晶硅。
[0025]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各種問題，提供了一種反熔絲結(jié)構(gòu)，所述反熔絲結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底，位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵極介電層，位于所述柵極介電層上的金屬柵極陣列，所述金屬柵極陣列包括若干金屬柵極條，所述金屬柵極陣列可以為若干平行的金屬柵極條并列排列設(shè)置或者橫向縱向的金屬柵極條相互交錯形成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，所述若干平行的金屬柵極條設(shè)置于同一平面上，編程時，在所述金屬柵極陣列上施加電壓，所述金屬柵極陣列中的高K介電層被擊穿即實現(xiàn)所述反熔絲結(jié)構(gòu)的編程，所述結(jié)構(gòu)可以降低反熔絲結(jié)構(gòu)的編程電壓，提高器件的穩(wěn)定性和良率。
【附圖說明】
[0026]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0027]圖1a-1b為現(xiàn)有技術(shù)中反熔絲結(jié)構(gòu)處于關(guān)和開狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中柵極反熔絲結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3a_3c為本發(fā)明中【具體實施方式】中反熔絲結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。
[0031]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細的描述，以說明本發(fā)明所述反熔絲結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明的施行并不限于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。
[0032]應(yīng)予以注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0033]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。然而，這些示例性實施例可以多種不同的形式來實施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實施例是為了使得本發(fā)明的公開徹