專(zhuān)利名稱(chēng)：反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體組件結(jié)構(gòu)改進(jìn)，特別是關(guān)于一種改進(jìn)反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅和金屬硅化物制程的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
反熔絲型存儲(chǔ)器組件是一種三維的存儲(chǔ)器組件，其存儲(chǔ)單元是設(shè)在二極管的正極和負(fù)極之間的反熔絲層以做控制。當(dāng)反熔絲層完好時(shí)，其正極和負(fù)極彼此斷路，但是當(dāng)反熔絲層被破壞時(shí)，其正極和負(fù)極形成二極管，且其線(xiàn)路設(shè)計(jì)為正極和負(fù)極的材料彼此正交。三維結(jié)構(gòu)的反熔絲型存儲(chǔ)器組件和傳統(tǒng)的二維結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器比較，其所需使用的硅積底面積較傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器小，也因此，可以增加存儲(chǔ)器的積極度，減少單位面積的成本。此外反熔絲型存儲(chǔ)器組件由于具有一次燒錄(OTP)的特性，可在保密性上提供較佳的保護(hù)。
請(qǐng)參閱圖1A至圖1D，為現(xiàn)有反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅的金屬硅化物制程的剖面示意圖。如圖1A所示，金屬導(dǎo)線(xiàn)及其導(dǎo)線(xiàn)間介電層制程已完成在半導(dǎo)體基底100上，此處為簡(jiǎn)略圖示予以省略，于金屬導(dǎo)線(xiàn)及其導(dǎo)線(xiàn)間介電層上沉積一摻雜P+的多晶硅層，以做為底部多晶硅層110。其后，沉積一無(wú)摻雜的多晶硅或非晶硅層做為反應(yīng)多晶硅層111于底部多晶硅層110上。接著，沉積一鈦金屬層119及后續(xù)的氮化鈦層120于無(wú)摻雜的多晶硅或非晶硅層111上。
接下來(lái)，如圖1B所示，使用一快速回火制程，以使反應(yīng)多晶硅層和鈦金屬層119及部分氮化鈦層120反應(yīng)形成一鈦硅化合物層130。其形成的鈦硅化合物層130具有低的導(dǎo)電系數(shù)及良好的熱穩(wěn)定性，可減少導(dǎo)線(xiàn)間的阻值。之后，于鈦硅化合物上沉積一層摻雜P+的多晶硅層做為第一型導(dǎo)電層135。
后續(xù)，如圖1C所示，進(jìn)行一熱氧化制程以第一型導(dǎo)電層135上形成一反熔絲層136。其形成的反熔絲層136是做為控制反熔絲型存儲(chǔ)器單元的主要組件。其后，定義之前形成的反熔絲層136，鈦硅化合物層130，第一型導(dǎo)電層135及底部多晶硅層110以形成字符線(xiàn)，其包括微影，蝕刻及形成導(dǎo)線(xiàn)后于導(dǎo)線(xiàn)間填入介電材料和后續(xù)的化學(xué)機(jī)械研磨制程，其為一般現(xiàn)有的技藝，不在此詳加描述。最后，如圖1D所示，沉積一摻雜N的多晶硅層做為第二型導(dǎo)電層140，并定義第二型導(dǎo)電層140以形成位線(xiàn)。
請(qǐng)參閱圖3所示，其為現(xiàn)有反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅的金屬硅化物制程的立體圖，底部多晶硅層110形成在半導(dǎo)體基底100上，其上依序有底部多晶硅層110、鈦硅化合物層130、氮化鈦層120、第一型導(dǎo)電層135。底部多晶硅層110、鈦硅化合物層130和第一型導(dǎo)電層135做為字符線(xiàn)(WL)。第二型導(dǎo)電層140做為位線(xiàn)(BL)且其和第一型導(dǎo)電層135中夾有一反熔絲層136。
此制程在形成鈦金屬硅化物時(shí)，需先沉積一P+的多晶硅層及后續(xù)無(wú)摻雜的多晶硅或非晶硅層。加熱沉積的鈦金屬層以使鈦金屬層和其下的無(wú)摻雜的多晶硅或非晶硅層反應(yīng)形成鈦金屬硅化物層。其后再沉積一層摻雜P+的多晶硅層。其形成第一型導(dǎo)電層的步驟相當(dāng)繁瑣，并且多層的多晶硅沉積必需不斷將整批晶圓由先前的反應(yīng)器取出再置入預(yù)進(jìn)行反應(yīng)的反應(yīng)器中，不但步驟繁雜，且需要長(zhǎng)時(shí)間等待抽真空，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)室壓力，相當(dāng)耗費(fèi)制程時(shí)間。
美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)柕?9/560626號(hào)揭示了一種低漏電流的存儲(chǔ)單元，其中在正極和負(fù)極的二極管間放置一反熔絲層，當(dāng)反熔絲層是完好時(shí)，其正極和負(fù)極彼此斷路，但是當(dāng)反熔絲層被破壞時(shí)，其正極和負(fù)極在一小區(qū)域的反熔絲層接通，也因此形成二極管，也因?yàn)槠浜苄^(qū)域的熔絲使其二極管具有很小的范圍區(qū)域，也因此其具相對(duì)小的漏電流。另外美國(guó)專(zhuān)利第6525953號(hào)揭示一種三維，可程序化，非揮發(fā)性的存儲(chǔ)單元，其是藉由一自我對(duì)準(zhǔn)的柱狀物，其中包含二極管的正極和負(fù)極組件，以及介于其中的反熔絲層，并依此柱狀物形成其存儲(chǔ)器單元，其運(yùn)作原理亦是根據(jù)反熔絲層是完好和破壞與否，形成電路，并決定儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。
因此，為克服上述現(xiàn)有的方法，即在形成二極管的正極和負(fù)極組件皆是使用摻雜的多晶硅的缺點(diǎn)，產(chǎn)生了本實(shí)用新型。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的一目的在于提供一種簡(jiǎn)化的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其可以減少多晶硅的沉積步驟，以簡(jiǎn)化形成金屬硅化物的制程，縮減制程時(shí)間，并減低制造成本。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其借著減少一多晶硅層，可以達(dá)到減少多晶硅和硅化物層的總體阻質(zhì)，并藉此增加反熔絲型存儲(chǔ)器組件的驅(qū)動(dòng)電流。
本實(shí)用新型提出一種反熔絲型存儲(chǔ)器組件的多晶硅和硅化物結(jié)構(gòu)，其包括一金屬硅化物層、一第一型導(dǎo)電層于該金屬硅化物層上、一反熔絲層于該第一型導(dǎo)電層上、以及一第二型導(dǎo)電層于該反熔絲層上。依本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，由于其比現(xiàn)有技術(shù)減少一多晶硅層，故其多晶硅和硅化物層的總體阻質(zhì)較低，可增加反熔絲型存儲(chǔ)器組件的驅(qū)動(dòng)電流。


圖1A至圖1D為現(xiàn)有反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅和金屬硅化物制程的剖面示意圖；圖2A至圖2D為本實(shí)用新型實(shí)施例的反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅和金屬硅化物制程剖面示意圖；圖3為現(xiàn)有反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅的金屬硅化物制程的立體圖；
圖4為本實(shí)用新型反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅的金屬硅化物制程的立體圖。
符號(hào)說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)100、半導(dǎo)體基底110、底部多晶硅層111、反應(yīng)多晶硅層119、鈦金屬層 120、氮化鈦層130、鈦硅化合物層135、第一型導(dǎo)電層 136、反熔絲層140、第二型導(dǎo)電層本實(shí)用新型技術(shù)200、半導(dǎo)體基板210、氮化鈦層212、鈦金屬層220、反應(yīng)多晶硅層 230、第一型導(dǎo)電層240、鈦金屬硅化物層235、反熔絲層 250、第二型導(dǎo)電層具體實(shí)施方式
為了讓本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖2A至圖2D，其為本實(shí)用新型簡(jiǎn)化的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的制造方法的實(shí)施例的制程剖面圖。在本實(shí)施例的敘述中，基板包括半導(dǎo)體晶圓上已形成的組件，例如柵極等。
首先，如圖2A所示，提供一半導(dǎo)體基板200，并且金屬導(dǎo)線(xiàn)及其導(dǎo)線(xiàn)間介電層已形成在半導(dǎo)體基板200上，其金屬導(dǎo)線(xiàn)可以是銅金屬或是鎢金屬，且其導(dǎo)線(xiàn)間介電層可以是未摻雜的硅玻璃，四乙氧基硅烷為硅源的二氧化硅或是其它介電材料。其后，沉積一氮化鈦層210及后續(xù)的鈦金屬層212，氮化鈦可應(yīng)用化學(xué)氣相沉積法(CVD)或是物理氣相沉積法(PVD)的方式形成，鈦金屬是應(yīng)用物理氣相沉積法(PVD)沉積。氮化鈦的厚度為25-250埃，其做為鈦硅化合物和其下金屬導(dǎo)線(xiàn)的黏合層，鈦金屬的厚度為200-800埃，其做為之后形成鈦硅化合物的來(lái)源。
其后，沉積一無(wú)摻雜的多晶硅層或非晶硅層做為反應(yīng)多晶硅層220于鈦金屬層212上，其應(yīng)用一化學(xué)氣相沉積法(CVD)，在反應(yīng)溫度在450℃-800℃，反應(yīng)壓力在0.1Torr-10Torr的條件下沉積，其反應(yīng)多晶硅層220的厚度為200-1500埃，是做為和其下的鈦金屬層212及部分氮化鈦層210反應(yīng)以形成后續(xù)的鈦硅化合物層。接下來(lái)，于反應(yīng)多晶硅層上沉積第一型導(dǎo)電層230，其可以是摻雜P+的多晶硅層，亦是應(yīng)用化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成，但此多晶硅層做為傳導(dǎo)及形成二極管作用，需具較低的電阻率，故藉由摻雜以降低其本身的電阻率，所摻雜的雜質(zhì)為硼或其它三價(jià)元素。并且，可在其多晶硅的化學(xué)氣相沉積(CVD)反應(yīng)后，藉由一高溫?cái)U(kuò)散法把雜質(zhì)趨入，或是于沉積后采離子植入的方式，將雜質(zhì)以離子型態(tài)，植入多晶硅內(nèi)，或是在多晶硅的沉積反應(yīng)時(shí)，同時(shí)(In-situ)進(jìn)行雜質(zhì)的滲入，其形成的第一型導(dǎo)電層230厚度為300-2000埃。
后續(xù)，如圖2B所示，以一熱制程，其可以是快速加熱制程或是爐管制程，在溫度為400℃-1200℃，通入惰性氣體，以使之前形成的鈦/氮化鈦層210和反應(yīng)多晶硅層220反應(yīng)以形成鈦金屬硅化物層240，其形成的鈦金屬硅化物層240具有低阻質(zhì)及熱穩(wěn)定的特性。
其后，如圖2C所示，進(jìn)行一熱制程，其可以是快速加熱制程或是爐管制程，在溫度為400℃-1200℃，通入氧氣，使第一型導(dǎo)電層表面產(chǎn)生二氧化硅層，其二氧化硅層厚度為5-200埃，做為控制反熔絲型存儲(chǔ)器組件的反熔絲層235，因此反熔絲層235的品質(zhì)和均勻性的控制相當(dāng)?shù)闹匾?br> 接著，定義之前形成的反熔絲層235，鈦硅化合物層240和第一型導(dǎo)電層230以形成字符線(xiàn)，其包括微影及蝕刻等現(xiàn)有技術(shù)在此不詳加描述。形成導(dǎo)線(xiàn)后于導(dǎo)線(xiàn)間填入介電材料，其可以是以一高密度電漿(HDP)的化學(xué)氣相沉積法所形成的二氧化硅，其電漿內(nèi)的離子濃度較一般的電漿激發(fā)化學(xué)氣相沉積法為濃，故能利用沉積/蝕刻/沉積的方法，具有較佳的溝填能力，可填入形成導(dǎo)線(xiàn)后的間隙中。接下來(lái)，以化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)移除多余的介電層，并使其平坦化。
接下來(lái)，如圖2D所示，沉積第二型導(dǎo)電層250在反熔絲層235上，其可以是摻雜N+的多晶硅層，是應(yīng)用一化學(xué)氣相沉積法(CVD)，在反應(yīng)溫度在450℃-800℃，反應(yīng)壓力在0.1Torr-10Torr的條件下沉積，其厚度為1000-6500埃。第二型導(dǎo)電層做為傳導(dǎo)及和之前形成的第一型導(dǎo)電層形成二極管作用，所以其亦需較低的電阻率，并且其所摻雜的雜質(zhì)為砷或其它五價(jià)元素。其植入的方法，亦是可藉由高溫?cái)U(kuò)散法把雜質(zhì)趨入，或是于采用離子植入的方式。需注意的是，第二型導(dǎo)電層250的型態(tài)需和之前形成的第一型導(dǎo)電層230相反，易言之，在此步驟沉積的多晶硅層亦可以是P+型，而之前沉積的多晶硅為N+型。
其后，定義第二型導(dǎo)電層250以形成位線(xiàn)，其包括光罩，顯影，及蝕刻。形成導(dǎo)線(xiàn)后于導(dǎo)線(xiàn)間填入介電材料，其亦是以一高密度電漿(HDP)的化學(xué)氣相沉積法所形成的二氧化硅，填入形成導(dǎo)線(xiàn)后的間隙中，其后，以化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)移除多余的介電層，并使其平坦化。
請(qǐng)參閱圖4所示，其為顯示本實(shí)用新型反熔絲型存儲(chǔ)器組件多晶硅的金屬硅化物制程的立體圖，鈦金屬硅化物層240形成在半導(dǎo)體基底200上，其和第一型導(dǎo)電層230做為字符線(xiàn)(WL)且第二型導(dǎo)電層250做為位線(xiàn)(BL)。其中鈦金屬硅化物層240和半導(dǎo)體基底200間有一氮化鈦層210做為黏合作用，且第一型導(dǎo)電層230和第二型導(dǎo)電層250中間有一反熔絲層235。
因此，本實(shí)用新型借著減少一多晶硅層，達(dá)到減少多晶硅和硅化物層的總體阻質(zhì)，并藉此增加反熔絲型存儲(chǔ)器組件的驅(qū)動(dòng)電流。此外，因?yàn)楸緦?shí)用新型提供的反熔絲型存儲(chǔ)器組件較現(xiàn)有技術(shù)減少一多晶硅層，亦可達(dá)到減少成本的目的。
雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一金屬硅化物層；一第一型導(dǎo)電層于該金屬硅化物層上；一反熔絲層于該第一型導(dǎo)電層上；以及一第二型導(dǎo)電層于該反熔絲層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一型導(dǎo)電層是P型且第二型導(dǎo)電層是N型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一型導(dǎo)電層是N型且第二型導(dǎo)電層是P型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該金屬硅化物層是鈦硅化合物，鈷硅化合物，或是鎳硅化合物所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反熔絲層為二氧化硅或是氮化硅。
6.一種反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一第一導(dǎo)線(xiàn)；一黏合層位于該第一導(dǎo)線(xiàn)上；一金屬硅化物層位于該黏合層上；一第一型導(dǎo)電層位于該第一導(dǎo)線(xiàn)上；一反熔絲層位于該第一型導(dǎo)電層上；以及一第二型導(dǎo)電層位于一第二導(dǎo)線(xiàn)下，該第一導(dǎo)線(xiàn)和第二導(dǎo)線(xiàn)互相垂直，且該第一型導(dǎo)電層和該第二型導(dǎo)電層中間的反熔絲層是一矩型區(qū)域，且只有在該反熔絲層崩裂時(shí)第一型導(dǎo)電層和第二型導(dǎo)電層才會(huì)形成二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一導(dǎo)線(xiàn)和第二導(dǎo)線(xiàn)系為鎢、鋁、或是銅所構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該金屬硅化物層是鈦硅化合物，鈷硅化合物，或是鎳硅化合物所組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一型導(dǎo)電層和第二型導(dǎo)電層是P型或是N型。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一型導(dǎo)電層和第二型導(dǎo)電層彼此型態(tài)不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該反熔絲層為二氧化硅或是氮化硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該黏合層為鈦的氮化物、鈷的氮化物或鎳的氮化物。
專(zhuān)利摘要一種反熔絲型存儲(chǔ)器組件的結(jié)構(gòu)，其包括一金屬硅化物層、一第一型導(dǎo)電層于金屬硅化物層上、一反熔絲層于該第一型導(dǎo)電層上、以及一第二型導(dǎo)電層于該反熔絲層上。依本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，由于其比現(xiàn)有技術(shù)減少一多晶硅層，故其多晶硅和硅化物層的總體阻質(zhì)較低，可增加反熔絲型存儲(chǔ)器組件的驅(qū)動(dòng)電流。
文檔編號(hào)H01L23/525GK2741188SQ20042006725
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者林智明, 汪坤發(fā), 劉家成 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司