[发明专利]可多次编程器件、半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种可多次编程器件和包含所述可多次编程器件的半导体器件的制作方法。

背景技术

在集成电路领域，熔丝（Fuse）是指在集成电路中形成的一些可以熔断的连接线。最初，熔丝是用于连接集成电路中的冗余电路，一旦检测发现集成电路具有缺陷，就利用熔丝修复或者取代有缺陷的电路。熔丝一般为激光熔丝（Laser Fuse）和电编程熔丝（Electrically Programmable Fuse，以下简称E-fuse）两种。随着半导体技术的发展，E-fuse逐渐取代了激光熔丝。

一般的，E-fuse可以用金属（铝、铜等）或硅制成，其通常包括阳极和阴极，以及位于阳极和阴极之间与两者相连接的细条状的熔丝。当阳极和阴极之间通过较大的瞬间电流时，熔丝被熔断。熔丝未被熔断的状态下，E-fuse处为低阻态（如电阻为R），当熔丝被熔断后的状态下，E-fuse处为高阻态（如电阻为无穷大）。由于其具有通过电流可实现低阻向高阻转化的特性，能够实现被编程的效果，E-fuse除了在冗余电路中的应用外，还具有更广泛的应用，如：内建自测（Build in selftest，简称BIST）技术、自修复技术、一次编程（One Time Program，简称OTP）芯片、片上系统（System On Chip，简称SoC）等等。更多E-fuse相关的信息可参考公开号为CN101300677A的中国专利申请。

反熔丝是一种电子器件，通过在这种器件上施加电学压力（编程电压或者电流）将器件从不导通状态变成导通状态或者从高阻状态变成低阻状态。目前的反熔丝器件主要由上下两层导电层夹住一层介质层构成，通过在两层导电层上加足够的电压或电流改变中间介质层的状态。

而现有技术中，熔丝和反熔丝的改变都是不可逆转的，且所述E-fuse只具有从低阻转向高阻的能力，所述反熔丝只具有从高阻转向低阻的能力，即两者均只具有一次被编程的能力，应用有限。

发明内容

本发明解决的问题是现有的熔丝和反熔丝只具有一次编程能力的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种可多次编程器件，包括：熔丝和反熔丝，所述熔丝和反熔丝并联。

可选的，所述熔丝具有多晶硅电可编程熔丝结构，包括阳极和阴极，以及位于阳极和阴极之间的熔丝部；

所述反熔丝包括两金属电极，以及位于两金属电极之间的介质层。

可选的，所述可多次编程器件形成在半导体衬底上，包括：

形成在半导体衬底上的多晶硅层，所述多晶硅层构成所述多晶硅电可编程熔丝结构；

形成在所述多晶硅层上方的金属层，以及与所述金属层处于同一层的层间介质层，所述金属层构成所述反熔丝金属电极，所述层间介质层构成所述反熔丝的介质层；

所述熔丝的阳极和阴极与所述反熔丝的金属电极通过导电插塞相连。

可选的，所述反熔丝的两金属电极为互相交错的梳状结构。

可选的，所述梳状结构为横向交错。

可选的，所述梳状结构为纵向交错。

本发明还提供了一种包括上述可多次编程器件的半导体器件的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括MOS晶体管区域和熔丝区域；

在所述半导体衬底上形成多晶硅层；

利用光刻和刻蚀工艺处理所述多晶硅层，以在所述MOS晶体管区域的半导体衬底上形成MOS晶体管的栅极结构，在所述熔丝区域形成电可编程熔丝结构；

形成接触孔，所述接触孔包括形成在MOS晶体管上的接触孔和形成在所述电可编程熔丝结构的阳极和阴极上的接触孔；

在所述接触孔中填充导电材料以形成导电插塞；

形成层间介质层，覆盖所述导电插塞；

利用光刻和刻蚀工艺处理所述层间介质层，使得在所述MOS晶体管区域上的所述层间介质层中具有金属互连槽和在所述熔丝区域上的所述层间介质层中具有反熔丝的金属电极图形的沟槽；

在所述金属互连槽和金属电极图形的沟槽中填充金属，以在所述MOS晶体管区域上形成所述MOS晶体管的第一金属层和在所述熔丝区域上形成所述反熔丝的金属电极。

可选的，所述反熔丝的金属电极图形有两个，各自分别对应连接在所述电可编程熔丝结构的阳极和阴极上的导电插塞。

可选的，所述反熔丝的两金属电极图形为互相交错的梳状结构。

可选的，所述反熔丝的两金属电极图形为横向交错的梳状结构或纵向交错的梳状结构。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：