一種金屬熔絲結(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)明涉及一種金屬熔絲結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路裝置中，例如在互不金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)集成電路，常常需要能夠永久的存儲(chǔ)信息，或者在制造之后形成集成電路的永久連接。熔絲或者形成可斷開(kāi)連接的裝置經(jīng)常用于這個(gè)目的。例如，熔絲也可用于編程冗余原件以替換同樣的有缺陷的元件。此外，熔絲可用于存儲(chǔ)芯片識(shí)別或者其他這樣的信息，或者用于通過(guò)調(diào)整電流路徑的電阻來(lái)調(diào)整電路的速度。
[0003]一類型的熔絲裝置被編程或者斷開(kāi)，在處理或者鈍化半導(dǎo)體裝置之后，采用激光已通過(guò)暴露于高能量光而打開(kāi)連接，由此激活冗余電路。這種特定類型的熔絲裝置需要使激光準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)在熔絲裝置上，以避免損壞相鄰的裝置。
[0004]隨著半導(dǎo)體器件集成度的不斷提高，器件的尺寸也越來(lái)越小，對(duì)于器件的穩(wěn)定性要求也更高，但是由于器件尺寸的縮小，器件的物理極限受到限制，給器件的穩(wěn)定性以及良率帶來(lái)極大的挑戰(zhàn)，例如在金屬熔絲(metal fuse)工藝中，金屬熔絲的穩(wěn)定性成為一項(xiàng)重要的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，特別是金屬熔絲在高溫存儲(chǔ)壽命(High Temperature StorageLifetime, HTSL)的長(zhǎng)短成為評(píng)價(jià)金屬熔絲的關(guān)鍵。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中一種金屬熔絲結(jié)構(gòu)如圖1b所示，所述金屬熔絲包括第一金屬線101，以及位于所述第一金屬線101上方的第二金屬線102，所述第一金屬線101和第二金屬線102之間通過(guò)通孔(via) 103連通，當(dāng)位于底部的第一金屬線101發(fā)生斷裂后，如圖1a所示，當(dāng)所述金屬線斷裂處距離所述通孔(via) 103的距離較遠(yuǎn)時(shí)，在進(jìn)行熱壓處理(thermalstress)時(shí)，所述金屬熔絲斷裂處重新被金屬填充的可能性越??；此外，所述第一金屬線101的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，所述金屬熔絲斷裂后形成的孔洞(void)也離所述金屬通孔也越遠(yuǎn)。
[0006]雖然通過(guò)增加所述金屬線的長(zhǎng)度可以在一定程度上解決所述金屬熔絲的穩(wěn)定性，但是這與器件尺寸不斷縮小的趨勢(shì)相違背，所述方法并不能很好的解決該問(wèn)題，因此需要對(duì)金屬熔絲結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的改進(jìn)，以便提高金屬熔絲的穩(wěn)定性以及良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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(hù)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(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0008]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種金屬熔絲結(jié)構(gòu)，包括:
[0009]第一金屬線和第二金屬線，所述第一金屬線和所述第二金屬線位于上下兩平面中；
[0010]金屬通孔，連接所述第一金屬線和所述第二金屬線；
[0011]位于所述第二金屬線下層的第一虛擬金屬層，位于所述第一金屬線和所述第二金屬線兩側(cè)的第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)；
[0012]所述第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和所述第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)均包括第二虛擬金屬層、第三虛擬金屬層、第一虛擬通孔和第二虛擬通孔；
[0013]所述第二虛擬金屬層與所述第二金屬線位于同層，所述第三虛擬金屬層與所述第一金屬線位于同層，所述第一虛擬通孔位于所述第一虛擬金屬層與所述第二虛擬金屬層之間，所述第二虛擬通孔位于所述第二虛擬金屬層與所述第三虛擬金屬層之間；
[0014]其中所述第一虛擬金屬層與所述第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)構(gòu)成一 U型結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述金屬通孔。
[0015]作為優(yōu)選，所述第二金屬線的長(zhǎng)度大于所述第一金屬線的長(zhǎng)度。
[0016]作為優(yōu)選，所述第一虛擬金屬層下方還設(shè)置有若干虛擬金屬層。
[0017]作為優(yōu)選，所述若干虛擬金屬層之間通過(guò)若干虛擬通孔連接。
[0018]作為優(yōu)選，所述金屬熔絲結(jié)構(gòu)還包括位于所述若干虛擬金屬層下面的半導(dǎo)體襯底，所述若干虛擬金屬層形成從所述第二金屬線到所述半導(dǎo)體襯底的散熱通道。
[0019]作為優(yōu)選，還包括設(shè)置于所述虛擬金屬層一側(cè)的虛擬金屬塊，用于抑制所述虛擬金屬層的填充，以將所述第二金屬線的孔洞形成位置控制在遠(yuǎn)離所述金屬通孔的位置處。
[0020]作為優(yōu)選，所述第一虛擬金屬層的一側(cè)設(shè)置有所述虛擬金屬塊。
[0021]作為優(yōu)選，所述第三虛擬金屬層的一側(cè)設(shè)置有所述虛擬金屬塊。
[0022]作為優(yōu)選，所述U型結(jié)構(gòu)和所述金屬通孔之間的距離不小于lOum。
[0023]作為優(yōu)選，所述金屬通孔嵌于所述U型結(jié)構(gòu)的中心。
[0024]本發(fā)明中通過(guò)在所述金屬熔絲結(jié)構(gòu)包括上下通過(guò)金屬通孔連接的金屬線，以及位于所述第二金屬線下層的第一虛擬金屬層，位于所述第一金屬線和所述第二金屬線兩側(cè)的第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)，其中所述第一虛擬金屬層與所述第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)構(gòu)成一 U型結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述金屬通孔，所述第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)結(jié)合所述第一虛擬金屬層以及下方的若干金屬層形成散熱通道，將所述金屬通孔中產(chǎn)生的熱量及時(shí)消散，確保在所述金屬通孔附近不會(huì)出現(xiàn)熔絲斷裂的情況，提高熔絲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0025]此外，為了進(jìn)一步提高所述器件的穩(wěn)定性，在所述金屬熔絲的下方，所述第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置虛擬金屬塊，所述虛擬金屬塊將所述金屬熔絲加熱位置控制在遠(yuǎn)離所述金屬通孔的位置，進(jìn)一步提高所述金屬熔絲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提器件的良率。
【附圖說(shuō)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(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0027]圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中所述金屬熔絲斷裂厚度SEM示意圖；
[0028]圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中所述金屬熔絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中金屬熔絲的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中金屬熔絲沿A-A剖面的示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中金屬熔絲的側(cè)視圖；
[0032]圖5為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】中金屬熔絲的能量密度和溫度差的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0034]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的描述，以說(shuō)明本發(fā)明所述金屬熔絲的結(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(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0035]應(yīng)予以注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施例，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)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(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，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(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0036]現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，這些示例性實(shí)施例可以多種不同的形式來(lái)實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施例是為了使得本發(fā)明的公開(kāi)徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施例的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見(jiàn)，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，因而將省略對(duì)它們的描述。
[0037]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬熔絲存在的各種問(wèn)題，提供了一種穩(wěn)定性更好的金屬熔絲結(jié)構(gòu)，在所述金屬熔絲結(jié)構(gòu)包括:
[0038]第一金屬線和第二金屬線，所述第一金屬線和所述第二金屬線位于上下兩平面中；
[0039]金屬通孔，連接所述第一金屬線和所述第二金屬線；
[0040]位于所述第二金屬線下層的第一虛擬金屬層，位于所述第一金屬線和所述第二金屬線兩側(cè)的第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)；
[0041]其中所述第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)分別包括與所述第二金屬線位于同層的第二虛擬金屬層、與所述第一金屬線位于同層的第三虛擬金屬層，以及位于所述第一虛擬金屬層與所述第二虛擬金屬層之間的第一虛擬通孔、位于所述第二虛擬金屬層與所述第三虛擬金屬層之間的第二虛擬通孔；
[0042]其中所述第一虛擬金屬層與所述第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)構(gòu)成一 U型結(jié)構(gòu)環(huán)繞所述金屬通孔。
[0043]本發(fā)明中通過(guò)在所述金屬熔絲的周圍設(shè)置第一虛擬堆棧結(jié)構(gòu)和第二虛擬堆棧結(jié)構(gòu)，結(jié)合位于下方的多層虛擬金屬層和虛擬金屬通孔形成至半導(dǎo)體襯底的散熱通道，將所述金屬通孔中產(chǎn)生的熱量及時(shí)消散，確保在所述金屬通孔附近不會(huì)出現(xiàn)熔絲斷裂的情況，提高熔絲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0044]作為優(yōu)選，為了進(jìn)一步提高所述器件的穩(wěn)定性，在所述第二金屬熔絲的一側(cè)設(shè)置虛擬金屬塊，所述虛擬金屬塊將所述金屬熔絲加熱位置控制在遠(yuǎn)離所述金屬通孔的位置，進(jìn)一步提高所述金屬熔絲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提器件的良率。
[0045]此外，所述虛擬金屬塊將所述加熱位置控制在遠(yuǎn)離所述金屬通孔的位置，在加熱將位于下方的第二金屬線熔斷后，形成孔洞，完成編程，在完成編程后所述虛擬金屬塊還可以起到阻止所述虛擬堆棧結(jié)構(gòu)進(jìn)入所述熔斷后形成的孔洞中，提高器件的穩(wěn)定性。
[0046]進(jìn)一步