技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件反熔絲結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種可有效減小反熔絲面積的半導(dǎo)體器件反熔絲結(jié)構(gòu)及其寫入和讀取方法。

背景技術(shù)

當(dāng)半導(dǎo)體器件中的至少一個(gè)單位單元在制造工序中出現(xiàn)缺陷或故障時(shí)，不能將半導(dǎo)體器件用作存儲(chǔ)器件。具有至少一個(gè)故障單位單元的存儲(chǔ)器件則被歸類為有缺陷的產(chǎn)品，并導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。因此，已開(kāi)發(fā)出用冗余單元來(lái)替換有缺陷的單元以修復(fù)存儲(chǔ)器件中的有缺陷的單元的技術(shù)。例如，一種類型的存儲(chǔ)器電路包括存儲(chǔ)器單元的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)陣列，存儲(chǔ)器單元以行和列排布，行和列的每一者可定址以用于存儲(chǔ)信息位。如果在制造出存儲(chǔ)器件之后的試驗(yàn)操作中檢測(cè)出有缺陷的單元，則在存儲(chǔ)器件的內(nèi)部電路中執(zhí)行寫入操作，將有缺陷的單元更換為冗余單元。

目前，主要是通過(guò)在存儲(chǔ)器中設(shè)計(jì)熔絲結(jié)構(gòu)和反熔絲結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)冗余單元的選擇。通過(guò)熔絲結(jié)構(gòu)來(lái)修復(fù)半導(dǎo)體器件的方法是在晶片級(jí)執(zhí)行寫入修復(fù)工序，而不能應(yīng)用于已封裝的半導(dǎo)體器件，且隨著半導(dǎo)體集成度的逐漸提高，熔絲結(jié)構(gòu)受限于激光束的光斑尺寸，所以現(xiàn)有修復(fù)方式更多的選擇反熔絲結(jié)構(gòu)。

反熔絲結(jié)構(gòu)的修復(fù)方式為，在未寫入時(shí)，反熔絲通常是不導(dǎo)電的(高阻)，而當(dāng)在反熔絲上施加的電壓超過(guò)某個(gè)值時(shí)，反熔絲導(dǎo)通變成導(dǎo)體。未寫入的反熔絲等效于一個(gè)電容，在進(jìn)行讀取操作時(shí)，電流極小或?yàn)榱悖粚懭氲姆慈劢z等效于一個(gè)電阻，在進(jìn)行讀取操作時(shí)，電流會(huì)有顯著的增大。反熔絲結(jié)構(gòu)選擇性地允許導(dǎo)電連接選擇性地將電路的部分連接在一起，從而可以將先前未連接的器件使用到電路中完成修復(fù)工序。

一般芯片上反熔絲結(jié)構(gòu)的制作是通過(guò)在不修改既有DRAM工藝流程下，使用周邊柵極在DRAM芯片上制作而成，如圖1所示為半導(dǎo)體器件反熔絲結(jié)構(gòu)的平面示意圖，其中線型選擇線1′下的有源區(qū)2′中只包含一個(gè)反熔絲。圖2為沿圖1虛線方向的剖面圖，示出了半導(dǎo)體器件中每個(gè)有源區(qū)中所述反熔絲的結(jié)構(gòu)，包括上導(dǎo)電電極層3′、下導(dǎo)電電極層5′及中間絕緣層4′，由此制作的反熔絲結(jié)構(gòu)，由于工藝方法的制約，其每個(gè)有源區(qū)中的反熔絲面積較大，且每個(gè)有源區(qū)中只能形成一個(gè)反熔絲，進(jìn)一步增大了反熔絲結(jié)構(gòu)的面積和空間體積，從而使半導(dǎo)體器件中整個(gè)反熔絲結(jié)構(gòu)占據(jù)了芯片中的較大面積，影響半導(dǎo)體器件的高度地集成化。

所以亟待提高半導(dǎo)體器件中反熔絲結(jié)構(gòu)在芯片中的占用面積，以提高半導(dǎo)體器件的高度集成化。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件反熔絲結(jié)構(gòu)及其寫入和讀取方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中反熔絲結(jié)構(gòu)的面積較大，從而影響半導(dǎo)體器件的高度集成化的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件反熔絲結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包含有源區(qū)，所述有源區(qū)包含間隔的第一溝槽及第二溝槽，反熔絲單元形成于所述有源區(qū)，其中，所述反熔絲單元包括：

第一熔絲隔離層，形成于所述第一溝槽的底部及側(cè)壁；

第一導(dǎo)電層，填充于所述第一溝槽內(nèi)，且所述第一導(dǎo)電層的頂面低于所述第一溝槽的頂緣；

第一絕緣層，形成于所述第一溝槽內(nèi)并覆蓋于所述第一導(dǎo)電層的頂面；

第二熔絲隔離層，形成于所述第二溝槽的底部及側(cè)壁；

第二導(dǎo)電層，填充于所述第二溝槽內(nèi)，且所述第二導(dǎo)電層的頂面低于所述第二溝槽的頂緣；

第二絕緣層，形成于所述第二溝槽內(nèi)并覆蓋于所述第二導(dǎo)電層的頂面；以及

第三導(dǎo)電層，凸設(shè)于所述第一溝槽和第二溝槽之間的所述有源區(qū)上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)所述第一熔絲隔離層被熔斷，第一導(dǎo)通路徑由所述第三導(dǎo)電層到所述第一導(dǎo)電層；當(dāng)所述第二熔絲隔離層被熔斷，第二導(dǎo)通路徑由所述第三導(dǎo)電層到所述第二導(dǎo)電層。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述第一熔絲隔離層、所述第二熔絲隔離層被熔斷，第三導(dǎo)通路徑還包括由所述第一導(dǎo)電層到所述第二導(dǎo)電層。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體襯底的所述有源區(qū)包含N型摻雜襯底及P型摻雜襯底所組成群組中的一種。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第三導(dǎo)電層與所述第一溝槽之間及所述第三導(dǎo)電層與所述第二溝槽之間具有間距D。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的材料包含由鎢(W)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鋁(Al)、鉑(Pt)、硅氮化鈦(SiTiN)、金屬氮化物、金屬硅化物以及摻雜多晶硅所構(gòu)成群組中的至少一種。