电子可编程熔丝器件制作方法
专利名称：电子可编程熔丝器件制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造工艺，且特别涉及电子可编程熔丝器件制作方法。
背景技术：
电子可编程溶丝(electrically programmable fuse,即eFuse)技术利用金属电迁移现象发展起来的一种技术，它能和CMOS工艺技术兼容，面积小。主要用做执行冗余、现场修复芯片、对芯片重新编程，使电子产品变得更加智能化。参考图1，在常见的电子可编程熔丝器件版图中，电极2和电极3之间由多晶硅熔丝I相连接。当在两电极之间加以较高电流时，在较高的电流密度的作用下，相关原子将会沿着电子运动方向进行迁移，形成空洞，最终断路，这种现象就是电迁移(EM)现象。由于多 晶硅熔丝在熔断之前和熔断之后的电阻会发生变化，通常熔断之后的电阻为熔断之前的电阻的1(Γ1000倍，电子可编程熔丝器件正是利用多晶硅熔丝的电迁移现象所引起的电阻变化，从而实现可编程的目的。电子可编程熔丝器件的电迁移现象与多晶硅熔丝中的电流密度分布紧密相关，当多晶硅熔丝中的电流密度分布不均匀(即存在电流密度梯度)的时候，相关原子在两个电极方向上受电子风力状况不同，从而更容易发生电迁移现象，使得多晶硅熔丝更容易熔断。
发明内容
本发明提供了一种电子可编程熔丝器件制作方法，增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。为了实现上述技术目的，本发明提出一种电子可编程熔丝器件制作方法，包括将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。可选的，在所述电子可编程熔丝区域采用弱抗刻蚀性的光刻胶。可选的，在所述电子可编程熔丝区域采用的光刻胶较在所述非电子可编程熔丝区域采用的光刻胶薄。可选的，在所述电子可编程熔丝区域采用光刻胶的厚度为在非电子可编程熔丝区域采用光刻胶厚度的O. 5至O. 9倍。可选的，所述在电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀包括去除熔丝表面的氧化物；采用大偏压电压值刻蚀熔丝，以形成具有较大边缘粗糙度的熔丝；清除残留的熔丝金属。可选的，采用四氟化碳为刻蚀气体去除熔丝表面的氧化物。可选的，采用包含氯气、溴化氢、氧气的混合气体为刻蚀气体刻蚀熔丝。可选的，所述大偏压电压为250伏特至350伏特。可选的，采用溴化氢和氧气的混合气体清除残留的熔丝金属。相较于现有技术，本发明电子可编程熔丝器件制作方法通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，通过采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，从而提高多晶硅熔丝边缘的粗糙度，使得电子可编程熔丝器件中的电流密度变化增大，以增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。
图1为常规的电子可编程熔丝器件版图示意图；图2为本发明电子可编程熔丝器件制作方法一种实施方式的流程示意图；图3为图2中步骤S2 —种具体实施方式
的流程示意图；图4为采用本发明电子可编程熔丝器件制作方法之后所形成的电子可编程熔丝器件版图示意图。
具体实施例方式
·
发明人经过多次试验和实践发现，在熔丝曝光的工艺过程中，通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，能够使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，使之在刻蚀多晶硅时光刻胶不足以抵挡。下面将结合具体实施例和附图，对本发明进行详细阐述。参考图2，本发明提供了一种电子可编程熔丝器件制作方法，包括步骤SI，将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；步骤S2，在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；步骤S3，对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。其中，参考图3，在本发明一种具体实施方式
中，步骤S2可包括步骤S21，去除熔丝表面的氧化物。具体来说，刻蚀气体可在主要为四氟化碳，用以去除多晶硅表面因与空气长期接触而自然形成的氧化物等杂质。步骤S22，采用大偏压电压值刻蚀熔丝，以形成具有较大边缘粗糙度的熔丝。具体来说，可采用包含氯气、和/或溴化氢、和/或氧气的混合气体为刻蚀气体刻蚀熔丝，其中，偏压电压值为250伏特至350伏特。步骤S23，清除残留的熔丝金属。具体来说，可采用溴化氢和氧气的混合气体，彻底清除残留的多晶硅，并安全停止在下层表面。此外，在所述电子可编程熔丝区域表面可采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，使得在刻蚀多晶硅时光刻胶不足以抵挡。在另一种具体实施方式
中，也可通过降低光刻胶的厚度来实现，即在所述电子可编程熔丝区域采用的光刻胶较在所述非电子可编程熔丝区域采用的光刻胶薄。具体来说，在所述电子可编程熔丝区域所采用光刻胶的厚度为在非电子可编程熔丝区域中采用的光刻胶的厚度的O. 5至O. 9倍。参考图4，在采用本发明电子可编程熔丝器件制作方法的一种具体实施方式
中，经过对熔丝区域进行多次刻蚀等相关工艺之后，在所形成的电子可编程熔丝器件版图中，连接电极2和电极3的多晶硅熔丝100变得极为粗糙。此时，当在电极2和电极3之间加以高电流时，多晶硅熔丝100的电流密度均匀性变差，从而增强了电子可编程熔丝的电迁移性能，进而增强了电子可编程熔丝器件的熔断性能。相较于现有技术，本发明在制作电子可编程熔丝器件的过程中，将待光刻的器件划分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域，并且通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，能够使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，使之在刻蚀多晶硅时光刻胶不足以抵挡，从而提高多晶硅熔丝边缘的粗糙度，使得电子可编程熔丝器件中的电流密度变化增大，以增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作 的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，包括将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。
2.如权利要求1所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，在所述电子可编程熔丝区域采用弱抗刻蚀性的光刻胶。
3.如权利要求1所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，在所述电子可编程熔丝区域采用的光刻胶较在所述非电子可编程熔丝区域采用的光刻胶薄。
4.如权利要求3所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，在所述电子可编程熔丝区域采用光刻胶的厚度为在非电子可编程熔丝区域采用光刻胶厚度的O. 5至O. 9 倍。
5.如权利要求1所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，所述在电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀包括去除熔丝表面的氧化物；采用大偏压电压值刻蚀熔丝，以形成具有较大边缘粗糙度的熔丝；清除残留的熔丝金属。
6.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，采用四氟化碳为刻蚀气体去除熔丝表面的氧化物。
7.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，采用包含氯气、和 /或溴化氢、和/或氧气的混合气体为刻蚀气体刻蚀熔丝。
8.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，所述大偏压电压为250伏特至350伏特。
9.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，采用溴化氢和氧气的混合气体清除残留的熔丝金属。
全文摘要
一种电子可编程熔丝器件制作方法，包括将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。本发明通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，通过采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，从而提高多晶硅熔丝边缘的粗糙度，使得电子可编程熔丝器件中的电流密度变化增大，以增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。
文档编号H01L21/768GK103000577SQ20121045129
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者俞柳江, 李全波 申请人:上海华力微电子有限公司
技术领域：
本发明涉及半导体制造工艺，且特别涉及电子可编程熔丝器件制作方法。
背景技术：
电子可编程溶丝(electrically programmable fuse,即eFuse)技术利用金属电迁移现象发展起来的一种技术，它能和CMOS工艺技术兼容，面积小。主要用做执行冗余、现场修复芯片、对芯片重新编程，使电子产品变得更加智能化。参考图1，在常见的电子可编程熔丝器件版图中，电极2和电极3之间由多晶硅熔丝I相连接。当在两电极之间加以较高电流时，在较高的电流密度的作用下，相关原子将会沿着电子运动方向进行迁移，形成空洞，最终断路，这种现象就是电迁移(EM)现象。由于多 晶硅熔丝在熔断之前和熔断之后的电阻会发生变化，通常熔断之后的电阻为熔断之前的电阻的1(Γ1000倍，电子可编程熔丝器件正是利用多晶硅熔丝的电迁移现象所引起的电阻变化，从而实现可编程的目的。电子可编程熔丝器件的电迁移现象与多晶硅熔丝中的电流密度分布紧密相关，当多晶硅熔丝中的电流密度分布不均匀(即存在电流密度梯度)的时候，相关原子在两个电极方向上受电子风力状况不同，从而更容易发生电迁移现象，使得多晶硅熔丝更容易熔断。
发明内容
本发明提供了一种电子可编程熔丝器件制作方法，增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。为了实现上述技术目的，本发明提出一种电子可编程熔丝器件制作方法，包括将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。可选的，在所述电子可编程熔丝区域采用弱抗刻蚀性的光刻胶。可选的，在所述电子可编程熔丝区域采用的光刻胶较在所述非电子可编程熔丝区域采用的光刻胶薄。可选的，在所述电子可编程熔丝区域采用光刻胶的厚度为在非电子可编程熔丝区域采用光刻胶厚度的O. 5至O. 9倍。可选的，所述在电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀包括去除熔丝表面的氧化物；采用大偏压电压值刻蚀熔丝，以形成具有较大边缘粗糙度的熔丝；清除残留的熔丝金属。可选的，采用四氟化碳为刻蚀气体去除熔丝表面的氧化物。可选的，采用包含氯气、溴化氢、氧气的混合气体为刻蚀气体刻蚀熔丝。可选的，所述大偏压电压为250伏特至350伏特。可选的，采用溴化氢和氧气的混合气体清除残留的熔丝金属。相较于现有技术，本发明电子可编程熔丝器件制作方法通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，通过采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，从而提高多晶硅熔丝边缘的粗糙度，使得电子可编程熔丝器件中的电流密度变化增大，以增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。
图1为常规的电子可编程熔丝器件版图示意图；图2为本发明电子可编程熔丝器件制作方法一种实施方式的流程示意图；图3为图2中步骤S2 —种具体实施方式
的流程示意图；图4为采用本发明电子可编程熔丝器件制作方法之后所形成的电子可编程熔丝器件版图示意图。
具体实施例方式
·
发明人经过多次试验和实践发现，在熔丝曝光的工艺过程中，通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，能够使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，使之在刻蚀多晶硅时光刻胶不足以抵挡。下面将结合具体实施例和附图，对本发明进行详细阐述。参考图2，本发明提供了一种电子可编程熔丝器件制作方法，包括步骤SI，将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；步骤S2，在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；步骤S3，对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。其中，参考图3，在本发明一种具体实施方式
中，步骤S2可包括步骤S21，去除熔丝表面的氧化物。具体来说，刻蚀气体可在主要为四氟化碳，用以去除多晶硅表面因与空气长期接触而自然形成的氧化物等杂质。步骤S22，采用大偏压电压值刻蚀熔丝，以形成具有较大边缘粗糙度的熔丝。具体来说，可采用包含氯气、和/或溴化氢、和/或氧气的混合气体为刻蚀气体刻蚀熔丝，其中，偏压电压值为250伏特至350伏特。步骤S23，清除残留的熔丝金属。具体来说，可采用溴化氢和氧气的混合气体，彻底清除残留的多晶硅，并安全停止在下层表面。此外，在所述电子可编程熔丝区域表面可采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，使得在刻蚀多晶硅时光刻胶不足以抵挡。在另一种具体实施方式
中，也可通过降低光刻胶的厚度来实现，即在所述电子可编程熔丝区域采用的光刻胶较在所述非电子可编程熔丝区域采用的光刻胶薄。具体来说，在所述电子可编程熔丝区域所采用光刻胶的厚度为在非电子可编程熔丝区域中采用的光刻胶的厚度的O. 5至O. 9倍。参考图4，在采用本发明电子可编程熔丝器件制作方法的一种具体实施方式
中，经过对熔丝区域进行多次刻蚀等相关工艺之后，在所形成的电子可编程熔丝器件版图中，连接电极2和电极3的多晶硅熔丝100变得极为粗糙。此时，当在电极2和电极3之间加以高电流时，多晶硅熔丝100的电流密度均匀性变差，从而增强了电子可编程熔丝的电迁移性能，进而增强了电子可编程熔丝器件的熔断性能。相较于现有技术，本发明在制作电子可编程熔丝器件的过程中，将待光刻的器件划分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域，并且通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，能够使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，使之在刻蚀多晶硅时光刻胶不足以抵挡，从而提高多晶硅熔丝边缘的粗糙度，使得电子可编程熔丝器件中的电流密度变化增大，以增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作 的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，包括将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。
2.如权利要求1所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，在所述电子可编程熔丝区域采用弱抗刻蚀性的光刻胶。
3.如权利要求1所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，在所述电子可编程熔丝区域采用的光刻胶较在所述非电子可编程熔丝区域采用的光刻胶薄。
4.如权利要求3所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，在所述电子可编程熔丝区域采用光刻胶的厚度为在非电子可编程熔丝区域采用光刻胶厚度的O. 5至O. 9 倍。
5.如权利要求1所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，所述在电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀包括去除熔丝表面的氧化物；采用大偏压电压值刻蚀熔丝，以形成具有较大边缘粗糙度的熔丝；清除残留的熔丝金属。
6.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，采用四氟化碳为刻蚀气体去除熔丝表面的氧化物。
7.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，采用包含氯气、和 /或溴化氢、和/或氧气的混合气体为刻蚀气体刻蚀熔丝。
8.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，所述大偏压电压为250伏特至350伏特。
9.如权利要求5所述的电子可编程熔丝器件制作方法，其特征在于，采用溴化氢和氧气的混合气体清除残留的熔丝金属。
全文摘要
一种电子可编程熔丝器件制作方法，包括将器件区域分为非电子可编程熔丝区域和电子可编程熔丝区域；在所述电子可编程熔丝区域进行多次刻蚀，以增加其边缘粗糙度；对所述非电子可编程熔丝区域进行光刻、显影和刻蚀。本发明通过多次刻蚀，以及加大主刻蚀的物理轰击效果，使得多晶硅熔丝表面的粗糙度增加。此外，通过采用抗刻蚀性较弱的光刻胶，或者降低光刻胶的厚度，从而提高多晶硅熔丝边缘的粗糙度，使得电子可编程熔丝器件中的电流密度变化增大，以增强电子可编程熔丝器件的熔断性能。
文档编号H01L21/768GK103000577SQ20121045129
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者俞柳江, 李全波 申请人:上海华力微电子有限公司
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