專利名稱：用于編程的抗熔絲及其制作方法、帶編程裝置的維修電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置及其制作方法，特別是涉及一種為冗余單元編程的抗熔絲、一種具有編程裝置的維修電路、以及一種抗熔絲的制作方法，當(dāng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的故障單元與冗余單元互換時(shí)，其可以簡(jiǎn)單地完成編程工作。
一般來(lái)說(shuō)，在常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置中，存儲(chǔ)器的多個(gè)冗余單元是由子陣列形成的塊連接的。例如，在每256K單元陣列連接備用的行和列，以便將故障存儲(chǔ)單元與按行和列的單元確定的備用單元進(jìn)行互換。在這種維修電路中，當(dāng)一個(gè)晶片的制作工藝完成時(shí)，根據(jù)預(yù)定的測(cè)試來(lái)除去故障單元，且通過(guò)編程操作在內(nèi)部電路中改變相應(yīng)冗余單元的地址信號(hào)，因此，在實(shí)用過(guò)程中，當(dāng)輸入一個(gè)對(duì)應(yīng)于故障線的地址時(shí)，該線就與相應(yīng)的單元線互換。作為編程的方法，已知有這樣一些方法，即能夠采用過(guò)流來(lái)熔化和切斷熔絲的電熔絲的方法，采用激光束燒斷熔絲的方法，用激光束使結(jié)部短路的方法等等。在這些方法中，用激光束切斷熔絲的方法比較簡(jiǎn)單，而且，在這種方法中，可以比較容易地實(shí)現(xiàn)所希望的布局。
但是，在基于激光的編程方法中，用于將故障單元與冗余單元互換所采用的維修過(guò)程需要昂貴的激光裝置。另外，為了切斷熔絲，激光束要通過(guò)一個(gè)附加的熔絲窗口工藝才能照射到熔絲上，然后再進(jìn)行編程處理和鈍化處理，因此，維修過(guò)程很復(fù)雜。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置及其制作方法，它們可以克服常規(guī)技術(shù)中所遇到的上述問(wèn)題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種為冗余單元編程的抗熔絲和一種具有編程裝置的維修電路，通過(guò)采用介電膜的閾值電壓而不是采用昂貴的激光裝置使故障單元與冗余單元容易地互換，可以提高制作效率和存儲(chǔ)裝置的可靠性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于為冗余單元編程的抗熔絲的制作方法，它能夠采用一種介電膜的閾值電壓使故障單元與冗余單元的互換比較容易。
為了達(dá)到上述目的，這里提供一種維修電路，該維修電路包括用于供給半電源電壓的半電源電壓源；用于供給用于為存儲(chǔ)單元陣列的故障單元與冗余單元互換的編程電壓的編程電壓源；用于根據(jù)存儲(chǔ)單元地址信號(hào)供給地電位的地電壓源；一種抗熔絲，在正常工作下，它用于接收半電源電壓源的電壓并對(duì)其充電，而在編程過(guò)程中，用于根據(jù)編程電壓源和電壓源之間的電壓差使介電膜擊穿，從而進(jìn)行編程；根據(jù)抗熔絲的編程狀態(tài)來(lái)輸出輸出信號(hào)的輸出單元，抗熔絲的編程狀態(tài)是根據(jù)半電源電壓源、編程電壓源和抗熔絲公共連接節(jié)點(diǎn)的電壓決定的。
為了達(dá)到上述目的，這里提供一種用于為冗余單元編程的維修電路的抗熔絲，包括一個(gè)具有頂點(diǎn)在其外部的隔離層的下電極；在下電極的上部形成的介電膜；在介電膜的上部形成的上電極。由此，與下電極的隔離層接觸的介電膜在編程中被擊穿。
為了達(dá)到上述目的，這里提供一種用于為冗余單元編程的維修電路的抗熔絲的制作方法，該制作方法包括以下一些步驟在半導(dǎo)體器件的上部形成一層下層間絕緣膜，該半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體襯底上形成的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)；形成下電極，該下電極通過(guò)下層間絕緣膜中的接觸孔與半導(dǎo)體器件的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)相接觸，下電極有一個(gè)其頂端在其外部的隔離層；在下電極的上部形成介電膜；在介電膜的上部形成上電極。
本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和其它特點(diǎn)，一部分將在下面的敘述部分陳述，另一部分，對(duì)于有一般專業(yè)技術(shù)的人員來(lái)說(shuō)通過(guò)下述內(nèi)容就會(huì)明白，或者可以由本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)弄清楚。與常規(guī)技術(shù)相比，作為實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)和獲得，正如在后附的權(quán)利要求中特別指出的。
由下面給出的詳細(xì)敘述和附圖將會(huì)對(duì)本發(fā)明的理解更加充分。附圖只是一種說(shuō)明方式，因此對(duì)本發(fā)明并無(wú)限制。其中

圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的維修電路的編程裝置的電路圖，該維修電路有一種為冗余單元編程的抗熔絲；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明一種包括維修電路的半導(dǎo)體裝置的縱向剖面圖，該維修電路具有編程裝置和一種抗熔絲；圖3到圖10是表示根據(jù)本發(fā)明的一種制作半導(dǎo)體裝置的方法的橫向剖面圖，該半導(dǎo)體裝置具有一種抗熔絲。
下面參考附圖對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的維修電路的編程裝置，該維修電路具有為冗余單元編程的抗熔絲。
如圖所示，該維修電路包括一個(gè)半電源電壓源10，根據(jù)激勵(lì)信號(hào)A，電壓源10供給半電源電壓(1/2Vcc)；由多個(gè)NMOS晶體管NT1，…NTN形成的地電壓源30，根據(jù)地址信號(hào)Addr1，…，AddrN，地電壓源供給地電位；一個(gè)編程電壓源40，根據(jù)用于故障單元與冗余單元互換的編程控制信號(hào)Pgmb，編程電壓源40供給編程電壓Vext；一種抗熔絲20，其中上電極28’與半電源電壓源10的輸出端連接，下電極23與地電壓源30的NMOS晶體管NT1，…，NTN的每個(gè)漏極連接；與節(jié)點(diǎn)F連接的輸出單元50，節(jié)點(diǎn)F與半電源電壓源10的輸出端和抗熔絲20與編程電壓源40的輸出端共同連接在一起，從而根據(jù)抗熔絲的編程狀態(tài)輸出一個(gè)輸出信號(hào)Vrep。
在這里，半電源電壓源10由PMOS晶體管形成，PMOS晶體管通過(guò)襯底接收電源電壓Vcc，而通過(guò)漏極接收半電源電壓(1/2Vcc)。編程電壓源40由PMOS晶體管PT1，和NMOS晶體管NT’形成，PT1通過(guò)漏極和襯底接收編程電壓Vext，NMOS晶體管NT’的柵極與PMOS晶體管PT1的柵極相連接。輸出單元50包括第一PMOS晶體管PT2，它通過(guò)漏極和襯底接收電源電壓Vcc，而通過(guò)柵極接收輸出信號(hào)Vrep；第二PMOS晶體管PT3和NMOS晶體管NT’’，它們的柵極與第一PMOS晶體管PT2的輸出端連接在一起，并且串聯(lián)在電源電壓Vcc和地電壓之間。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明一種包括一種維修電路的半導(dǎo)體裝置，該維修電路具有一種編程裝置和一種抗熔絲。如圖所示，該半導(dǎo)體裝置包括PMOS晶體管和NMOS晶體管，這兩個(gè)晶體管由柵極導(dǎo)電層12，32，隔離層14，34和在硅襯底的N阱2和P阱4上形成的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)16，36形成；與NMOS晶體管的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)，如漏區(qū)相連接的下電極23，連接是通過(guò)在層間絕緣膜62，64中形成的接觸孔實(shí)現(xiàn)的，絕緣膜62，64是為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)晶體管的電絕緣而在兩個(gè)晶體管的上表面形成的，并具有在比內(nèi)部22高的外部頂端的隔離層24；在下電極23的上部形成的介電膜26’；在介電膜26’的上部形成的具有上電極28’的抗熔絲；與栓塞18，29連接的金屬線70，插頭18，19分別與PMOS晶體管的漏區(qū)16和抗熔絲的上電極28’接合。
下面參考圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的維修電路的工作進(jìn)行說(shuō)明。
在抗熔絲的編程過(guò)程中，半電源電壓源10通過(guò)高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)A保持在斷開狀態(tài)。在抗熔絲20中，在沒有從半電源電壓源10接收到半電源電壓(1/2Vcc)的狀態(tài)下，用于為編程電壓源40的故障單元編程的控制信號(hào)Pgmb由高電平變?yōu)榈碗娖?，PMOS晶體管PT1導(dǎo)通，因而上電極28’接收到編程電壓Vext。其后，在多個(gè)NMOS晶體管NT1，…，NTN根據(jù)高電平地址信號(hào)Addr1，…，AddrN導(dǎo)通時(shí)，抗熔絲20通過(guò)下電極23接收到地電壓。在抗熔絲20中，在有頂端的隔離層24’附近最弱的介電膜26’由于上電極28和下電極23之間大的電壓差而被擊穿，從而使電極28’和23電斷開。
另外，在本發(fā)明的維修電路中，在正常工作過(guò)程中，由于為編程電壓源40的故障單元編程的控制信號(hào)Pgmb保持在高電平，所以中斷了編程電壓Vaxt的供給。當(dāng)本電源電壓源10的驅(qū)動(dòng)信號(hào)A由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，公共連接節(jié)F的電壓被充電。此后，輸入地址信號(hào)Addr1，…，AddrN。這時(shí)，在抗熔絲被編程狀態(tài)中，公共連接節(jié)F的電壓變?yōu)榈碗娖?，并加到輸出單?0，使輸出信號(hào)Vrep變?yōu)楦唠娖?。?dāng)抗熔絲不編程情況下，公共連接節(jié)F的電壓和半電源電壓(1/2Vcc)直接加到輸出單元50，使得輸出信號(hào)Vrep變?yōu)榈碗娖健?br> 圖3到圖10表示根據(jù)本發(fā)明制作具有抗熔絲的半導(dǎo)體裝置的方法。
如圖所示，在硅襯底上形成N阱2和P阱4，且為了隔離阱2和阱4形成器件隔離區(qū)6。在阱2和阱4的上部形成具有柵導(dǎo)電層12，32的柵極和隔離層14，34。通過(guò)注入導(dǎo)電雜質(zhì)在柵極的邊緣附近部分形成雜質(zhì)注入?yún)^(qū)16，36，如源/漏區(qū)，這種導(dǎo)電雜質(zhì)不同于兩個(gè)阱的雜質(zhì)，從而形成PMOS晶體管和NMOS晶體管。其后，在包括上述晶體管的襯底上淀積絕緣膜62。
如圖4所示，形成地線38，用于連接NMOS晶體管的源區(qū)，然后在已經(jīng)得到的結(jié)構(gòu)的上部形成下層間絕緣層64。另外，為了獲得下電極區(qū)，進(jìn)行光學(xué)處理和腐蝕處理，當(dāng)NMOS晶體管導(dǎo)通時(shí)，下電極區(qū)注入載流子，然后依次腐蝕下層間絕緣膜64和絕緣膜62，以便暴露NMOS晶體管的漏區(qū)，從而形成接觸孔65。
如圖5所示，采用注入雜質(zhì)的多晶硅層22，在包括接觸孔65的層間絕緣膜64的前表面上把接觸孔65填滿，然后在多晶硅層22的前表面上形成絕緣膜66。
如圖6所示，為了確定一部分抗熔絲的下電極而進(jìn)行光學(xué)處理，以便在絕緣膜66的上表面形成光刻膠圖形67。
隨后，進(jìn)行腐蝕處理，對(duì)順序疊置的絕緣膜66和多晶硅層22構(gòu)圖，以與圖形67對(duì)準(zhǔn)。如圖7所示，形成確定一部分下電極的圖形22’和66’。此外，在除去光刻膠圖形67之后，在所得到的結(jié)構(gòu)的前表面上形成注入雜質(zhì)的多晶硅層24，作為導(dǎo)電層。
如圖8所示，進(jìn)行干法腐蝕處理，以便對(duì)多晶硅層24進(jìn)行腐蝕，然后在下電極圖形22’和66’的外表面上形成隔離層24’。
如圖9所示，除去下電極圖形22’，66’的絕緣膜66，使得形成帶有隔離層24’的下電極23，隔離層24’外部的頂端比內(nèi)部高，在下電極23的上表面形成氧化膜26作為介電膜。所得到的結(jié)構(gòu)的厚度為30-100。另外，在氧化膜26的上表面形成注入雜質(zhì)多晶硅層28。隨后進(jìn)行光學(xué)處理和腐蝕處理，從而通過(guò)構(gòu)圖順序疊置的多晶硅層28和氧化膜26形成上電極28’和介電膜26’。
如圖10所示，在上電極28’和下層間絕緣膜64的上表面形成上層間絕緣膜67和68，然后進(jìn)行布線處理，由此形成連接栓塞18，29的金屬導(dǎo)線70，栓塞18，29與上電極28’和PMOS晶體管的源區(qū)相接觸。
在本發(fā)明中可能形成這樣一種編程抗熔絲，它使得通過(guò)以常規(guī)DRAM處理為基礎(chǔ)的普通DRAM電容器處理就可以進(jìn)行故障單元與冗余單元的互換。制作工藝也比較簡(jiǎn)單。
在本發(fā)明中，具有抗熔絲的維修電路連接在冗余存儲(chǔ)單元上，使得在需要的任何時(shí)候都可以進(jìn)行維修工作。
另外，給與帶有下電極頂端的隔離層相接觸的介電膜通以電流，以便使介電膜擊穿，從而實(shí)現(xiàn)抗熔絲的簡(jiǎn)單編程。
因此，在本發(fā)明中，編程可以在低于編程電壓或介電膜的擊穿電壓的電壓下進(jìn)行，而不必采用昂貴的維修激光裝置。
在本發(fā)明的制作工藝中，由于抗熔絲是在DRAM的電容器處理過(guò)程中通過(guò)隔離層處理來(lái)制作的，所以制作工藝比較簡(jiǎn)單。
雖然為了說(shuō)明起見已經(jīng)公開了一些本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是，本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)明白，在不離開本發(fā)明的范圍和精神下可以進(jìn)行各種改進(jìn)、補(bǔ)充和變更，正如后附的權(quán)利要求所敘述的那樣。
權(quán)利要求
1. 在具有用于存儲(chǔ)單元陣列的故障單元與冗余單元互換的抗熔絲和編程裝置的維修電路中，一種改進(jìn)的維修電路，包括一半電源電壓源，用于供給半電源電壓；一編程電壓源，為存儲(chǔ)單元陣列的故障單元與冗余單元的互換提供編程電壓；一地電壓源，用于根據(jù)存儲(chǔ)單元的地址信號(hào)供給地電位；一抗熔絲，在正常工作情況下，它用于接收半電源電壓源的電壓并對(duì)其充電，在編程過(guò)程中，根據(jù)編程電壓源和地電壓源之間的電壓差來(lái)?yè)舸┙殡娔?，從而?shí)現(xiàn)編程；一輸出單元，根據(jù)從半電源電壓源、編程電壓源和抗熔絲的公共連接節(jié)點(diǎn)施加的電壓在抗熔絲的編程狀態(tài)基礎(chǔ)上輸出一輸出信號(hào)。
2. 權(quán)利要求1的電路，其中所述抗熔絲包括分別與半電源電壓源和編程電壓源的輸出端相連接的上電極。
3. 權(quán)利要求1的電路，其中所述抗熔絲包括與地電壓源的輸出端相連接的下電極。
4. 在為存儲(chǔ)單元陣列的故障單元與冗余單元的互換編程的抗熔絲中，為冗余單元編程的維修電路的一種改進(jìn)的抗熔絲包括具有隔離層的下電極，隔離層的頂端在其外部；在下電極的上部形成的介電膜；在介電膜的上部形成的上電極；由此在編程過(guò)程中與下電極的隔離層相接觸的介電膜被擊穿。
5. 在為存儲(chǔ)單元陣列的故障單元與冗余單元互換編程的抗熔絲的形成方法中，為冗余單元編程的維修電路的抗熔絲的制作方法包括以下步驟在半導(dǎo)體器件的上部形成下層間絕緣膜，半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體襯底上形成的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)；形成下電極，下電極通過(guò)下層間絕緣膜中的接觸孔與半導(dǎo)體器件的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)相接觸并具有隔離層，隔離層的頂端在其外部；在下電極的上部形成一層介電膜；在介電膜的上部形成上電極。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中形成下電極的所述步驟包括以下子步驟在下層間絕緣膜中形成接觸孔，以便通過(guò)該孔暴露半導(dǎo)體器件的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)；在包括接觸孔的層間絕緣膜的上部淀積導(dǎo)電層；在導(dǎo)電層的上部淀積絕緣膜；形成確定一部分下電極的圖形，以便對(duì)順序疊置的絕緣膜和導(dǎo)電層構(gòu)圖；在這樣形成的圖形的外表面上形成由導(dǎo)電層形成的隔離層；除去形成圖形的絕緣膜。
7. 權(quán)利要求5的方法，其中所述下電極和上電極均采用注入雜質(zhì)的多晶硅。
8. 權(quán)利要求5的方法，其中所述下電極和上電極都是由耐火金屬形成的。
9. 權(quán)利要求5的方法，其中所述金屬是從包括鉭和鈦的組中選擇的一種金屬。
10. 權(quán)利要求5的方法，其中介電膜是由氧化膜形成的。
11. 權(quán)利要求5的方法，其中所述介電膜是由把氧化膜、氮化膜和氧化膜順序疊置的組合膜形成的。
12. 權(quán)利要求5的方法，其中所述介電膜的厚度為30-100。
全文摘要
一種為冗余單元編程的抗熔絲和一種具有編程裝置的維修電路。該電路包括半電源電壓源；為存儲(chǔ)單元陣列的故障單元與冗余單元互換提供編程電壓的編程電壓源；根據(jù)存儲(chǔ)單元地址信號(hào)提供地電位的地電壓源；抗熔絲，在正常工作中，該抗熔絲接收半電源電壓源的電壓并對(duì)其充電，而在編程操作時(shí)，根據(jù)編程電壓源和地電壓源之間的電壓差，抗熔絲使介電膜擊穿，從而執(zhí)行編程；根據(jù)抗熔絲的編程狀態(tài)而輸出輸出信號(hào)的輸出單元。
文檔編號(hào)H01L21/82GK1239307SQ9812710
公開日1999年12月22日 申請(qǐng)日期1998年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月11日
發(fā)明者金美蘭, 張明植, 金鎮(zhèn)國(guó) 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社