反熔丝结构的制作方法

1.本揭露系有关于一种反熔丝结构。


背景技术：

2.在集成电路的制造中，反熔丝及熔丝被广泛用于容错(fault tolerance)。举例来说，反熔丝及熔丝可以放置在装置的电路路径中。原本可导电的电路路径可能会因为烧断熔丝而变成断路。相反地，原本不可导电的电路路径可能会因为烧断反熔丝而变成短路。此外，反熔丝也用于一次性的程序化。
3.反熔丝结构的一种类型是由绝缘体隔开的两个导体所组成。两个导体分别连接到不同组件。当施加电压低于可程序化电压时，两个导体之间的路径是不可导电的电路路径，即断路。当施加可程序化电压时，绝缘体经历介电击穿过程。漏电流增加并且出现热失控状态，使绝缘体及邻近的导电材料熔化。导电材料从两个导体流出并形成导电细丝，导致两个导体之间短路。
4.然而如何提高反熔丝结构的导电性能成为本领域所需改进的课题。


技术实现要素：

5.本揭露提供一种反熔丝结构，其包括主动区、栅极电极及介电层。栅极电极位于主动区上方，其中栅极电极呈环状，并且栅极电极的一部分在垂直投影方向上与主动区的一部分重叠，且主动区的该部分的掺质浓度高于主动区的另一部分的掺质浓度。介电层夹设在主动区的该部分与栅极电极的该部分之间。
6.根据本揭露的一些实施例，反熔丝结构还包括隔离结构，其围绕主动区。
7.根据本揭露的一些实施例，栅极电极具有开口暴露隔离结构的一部分。
8.根据本揭露的一些实施例，反熔丝结构还包括隔离结构，其位于栅极电极的另一部分下方。
9.根据本揭露的一些实施例，介电层还夹设在隔离结构与栅极电极的该另一部分之间。
10.根据本揭露的一些实施例，夹设在主动区的该部分与栅极电极的该部分之间的介电层的厚度大于夹设在隔离结构与栅极电极的该另一部分之间的介电层的厚度。
11.根据本揭露的一些实施例，反熔丝结构还包括第一导电通孔，其位于主动区的该另一部分上方。
12.根据本揭露的一些实施例，介电层还夹设在主动区的该另一部分与第一导电通孔之间。
13.根据本揭露的一些实施例，夹设在主动区的该部分与栅极电极的该部分之间的介电层的厚度大于夹设在主动区的该另一部分与第一导电通孔之间的介电层的厚度。
14.根据本揭露的一些实施例，反熔丝结构还包括第二导电通孔，其电性连接栅极电极。
15.根据本揭露的一些实施例，第二导电通孔位于栅极电极的另一部分上方。
16.根据本揭露的一些实施例，第二导电通孔的延伸方向不同于第一导电通孔的延伸方向。
17.根据本揭露的一些实施例，反熔丝结构还包括掺杂井区，其位于主动区下方。
18.根据本揭露的一些实施例，掺杂井区大致对准主动区，并且具有导电类型的掺质，其不同于主动区的掺质的导电类型。
19.应当理解，以上一般性叙述和以下实施方式都是示例性的，旨在提供要求保护的本揭露的进一步解释。
附图说明
20.通过阅读以下对于实施例的详细叙述，并参考以下附图，可更全面地理解本揭露：
21.图1为根据本揭露一些实施例的反熔丝结构的俯视示意图。
22.图2为根据本揭露一些实施例的图1的反熔丝结构沿线段a-a'的剖面示意图。
具体实施方式
23.为使本揭露的叙述更加详尽与完备，下文针对本揭露的实施态样与具体实施例提出说明性的描述；但这并非实施或运用本揭露具体实施例的唯一形式。以下所揭露的实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本揭露的实施例。
24.此外，空间相对用语，例如“下”、“上”等，这是为了便于叙述附图中一元件或特征与另一元件或特征之间的相对关系。这些空间相对用语的真实意义包含其他方位。例如，当附图上下翻转180度时，一元件与另一元件之间的关系，可能从“下”变成“上”。此外，本文中所使用的空间相对叙述也应作同样的解释。
25.如技术背景所述，如何提高反熔丝结构的导电性能成为本领域需要改进的课题。因此本发明提供一种反熔丝结构，其中栅极电极呈环状，并且与栅极电极的一部分重叠的主动区的一部分的掺质浓度高于主动区的另一部分的掺质浓度，使反熔丝结构具有更好的导电性能。以下将详述反熔丝结构的实施例。
26.图1为根据本揭露一些实施例的反熔丝结构的俯视示意图。图2为根据本揭露一些实施例的图1的反熔丝结构沿线段a-a'的剖面示意图。如图1及图2所示，反熔丝结构1包括主动区10及设置在主动区10上方的栅极电极20。
27.在一些实施例中，主动区10包括半导体及掺质。在一些实施例中，主动区10包括元素半导体，其包括晶体、多晶和/或非晶结构的硅或锗；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp；任何其他合适的材料；和/或其组合。
28.在一些实施例中，主动区10包括n型掺质，例如磷(p)、砷(as)、锑(sb)、铋(bi)、硒(se)、碲(te)、其他合适的n型掺质或其组合。在一些实施例中，主动区10包括p型掺质，例如硼、二氟化硼、其他合适的p型掺质或其组合。
29.如图1及图2所示，主动区10包括在垂直投影方向上与栅极电极20的一部分20a重
叠的一部分10a以及该部分10a以外的另一部分10b，并且该部分10a的掺质浓度高于主动区10的该另一部分10b的掺质浓度。因此该部分10a可称为“高掺杂区”，而该另一部分10b可称为“轻掺杂区”。
30.在一些实施例中，从俯视角度观看，主动区10呈t形(如图1所示)或呈其他形状，例如l形，但不限于此。在一些实施例中，如图1所示，主动区10包括本体部12及连接本体部12的延伸部14，延伸部14往栅极电极20延伸。在一些实施例中，本体部12与栅极电极20彼此相对。在一些实施例中，与延伸部14相比，本体部12远离栅极电极20。在一些实施例中，从俯视角度观看，本体部12的宽度大于延伸部12的宽度，但不限于此。
31.如图1及图2所示，栅极电极20设置在主动区10上方。在一些实施例中，栅极电极20包括诸如掺杂多晶硅的掺杂半导体材料或含金属材料，例如钛(ti)、钽(ta)、钨(w)、铝(al)、锆(zr)、铪(hf)、钛铝(tial)、钽铝(taal)、钨铝(wal)、锆铝(zral)、铪铝(hfal)、氮化钛(tin)、氮化钽(tan)、氮化钛硅(tisin)、氮化钽硅(tasin)、氮化钨硅(wsin)、碳化钛(tic)、碳化钽(tac)、碳化钛铝(tialc)、碳化钽铝(taalc)、氮化钛铝(tialn)、氮化钽铝(taaln)、任何其他合适的含金属材料或其组合。在一些实施例中，栅极电极20包括掺杂半导体材料，并且主动区10与门极电极20具有相同的掺质类型。
32.如图1所示，从俯视角度观看，栅极电极20为环形并且具有开口20o。举例来说，栅极电极20的形状呈圆环状、椭圆环状、方环状、矩形环状(如图1所示)，但不限于此。在一些实施例中，主动区10的延伸部14往栅极电极20的开口20o延伸。如图1和图2所示，栅极电极20包括在垂直投影方向上与主动区10的该部分10a重叠的一部分20a以及在该部分20a以外的另一部分20b。在一些实施例中，栅极电极20的该另一部分20b呈c字形(如图1所示)或其他形状，例如u字形，但不限于此。
33.如图2所示，介电层30a、30夹设在主动区10的该部分10a与栅极电极20的该部分20a之间。在一些实施例中，介电层30包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、任何其他合适的材料或其组合。在一些实施例中，介电层30由氧化物制成，其可称为“栅极氧化物”。在一些实施例中，介电层30可为单层或多层。
34.在一些实施例中，如图1所示，反熔丝结构1还包括围绕主动区10的隔离结构40。在一些实施例中，栅极电极20的开口20o暴露隔离结构40的一部分。在一些实施例中，栅极电极20的开口20o暴露出主动区10的延伸部14的一部分，但不限于此。
35.在一些实施例中，如图1及图2所示，隔离结构40设置在栅极电极20的该另一部分20b下方。在一些实施例中，介电层30b、30进一步夹设在隔离结构40与栅极电极20的该另一部分20b之间。在一些实施例中，夹设在主动区10的该部分10a与栅极电极20的该部分20a之间的介电层30a、30的厚度大于夹设在隔离结构40与栅极电极20的该另一部分20b之间的介电层30b、30的厚度。
36.在一些实施例中，如图1及图2所示，反熔丝结构1还包括设置在主动区10的该另一部分10b上方的第一导电通孔50。在一些实施例中，如图1所示，第一导电通孔50设置在主动区10的本体部12上，但不限于此。
37.在一些实施例中，如图2所示，介电层30c、30进一步夹设在主动区10的该另一部分10b与第一导电通孔50之间。如图1及图2所示，介电层30c、30进一步夹设在主动区10的本体部12与第一导电通孔50之间。在一些实施例中，夹设在主动区10的该部分10a与栅极电极20
的该部分20a之间的介电层30a、30的厚度大于夹设在主动区10的该另一部分10b与第一导电通孔50之间的介电层30c、30的厚度。在一些实施例中，介电层30b、30的厚度大于介电层30c、30的厚度。
38.在一些实施例中，如图1及图2所示，反熔丝结构1还包括电性连接栅极电极20的第二导电通孔60。在一些实施例中，第二导电通孔60设置在栅极电极20的该另一部分20b上方。在一些实施例中，如图1所示，第二导电通孔60设置在与栅极电极20的该部分20a相对的栅极电极20的该另一部分20b的一部分上，但不限于此。在一些实施例中，栅极电极20的该另一部分20b的该部分远离栅极电极20的该部分20a。
39.在一些实施例中，如图1所示，第二导电通孔60的延伸方向不同于第一导电通孔50的延伸方向，但不限于此。
40.在一些实施例中，如图2所示，反熔丝结构1还包括位于主动区10下方的掺杂井区70。在一些实施例中，掺杂井区70大致对准主动区10，并且具有与主动区10的掺质的导电类型不同的导电类型的掺质。
41.在一些实施例中，如图1及图2所示，反熔丝结构1还包括与栅极电极20的侧壁相邻的间隔物80。在一些实施例中，间隔物80与栅极电极20的侧壁接触。在一些实施例中，间隔物80包括氮化硅、氧化硅、氧氮化硅、碳氮化硅、任何其他合适的材料或其组合。在一些实施例中，间隔物80可为单层或多层。
42.在一些实施例中，如图2所示，反熔丝结构1还可包括夹设在栅极电极20与第二导电通孔60之间的接触物90。在一些实施例中，接触物90包括含金属材料，例如ti、ta、w、al、zr、hf、tial、taal、wal、zral、hfal、tin、tan、tisin、tasin、wsin、tic、tac、tialc、taalc、tialn、taaln、任何其他合适的含金属材料或其组合。
43.尽管本揭露的某些实施例已相当详细地描述本揭露，但其他实施例也是可能的。因此，所附权利要求书的精神和范围不应限于本文所包含的实施例的描述。
44.对本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本揭露的范围或精神的情况下，可对本揭露的结构进行各种修改及变化。鉴于前述，本揭露涵盖落入所附权利要求书内的本揭露的修改及变化。
45.【符号说明】
46.1:反熔丝结构
47.10:主动区
48.10a、10b:部分
49.12:本体部
50.14:延伸部
51.20:栅极电极
52.20a、20b:部分
53.20o:开口
54.30、30a、30b、30c:介电层
55.40:隔离结构
56.50:第一导电通孔
57.60:第二导电通孔
58.70:掺杂井区
59.80:间隔物
60.90:接触物
61.a-a':线段。