不平衡并聯電路保護熔斷裝置制造方法

不平衡并聯電路保護熔斷裝置制造方法
【專利摘要】在一個總的方面中，一種設備能包括半導體襯底和第一導電熔斷母線，該第一導電熔斷母線具有三角形形狀部分，該第一導電熔斷母線具有沿著基本上平行于半導體襯底的表面的平面排列的底表面。該設備能包括第二導電熔斷母線和多個熔斷連接件，該第二導電熔斷母線具有沿著該平面排列的底表面，多個熔斷連接件耦接于第一導電熔斷母線的三角形形狀部分與第二導電熔斷母線之間。
【專利說明】不平衡并聯電路保護熔斷裝置
【技術領域】
[0001]本說明書涉及一種不平衡并聯電路保護熔斷裝置(protection fuse device,熔斷器裝置)。
【背景技術】
[0002]各種半導體部件可以使用熔斷裝置保護不受不良的電力條件(例如，過電流條件)損害。一些實施例中，可能由電源產生不良的電力條件，其可能包括電壓尖峰(與電源噪聲有關)和/或電流尖峰(由下游過電流事件(比如短路)產生)。可以被熔斷裝置保護的下游部件能夠包括可能被在由電源產生的電流和/或電壓上的相對快速的增大以不期望的方式(例如，以災難性的方式)損壞的電子部件(例如，傳感器、晶體管、微處理器、專用集成電路(ASIC)、分立部件、電路板)。一些已知的熔斷裝置當封裝時可能是體積龐大的、不與半導體工藝技術兼容的、不能適當地(例如，安全地)保護下游和/或上游部件不受電壓和/或電流尖峰損害、和/或其他情況。因此，存在對于用以解決現有技術的不足并且提供其他新的和創造性的特征的系統、方法和設備的需要。

【發明內容】

[0003]在一個總的方面中，一種設備能夠包括半導體襯底(substrate，基板，基底)和第一導電熔斷母線(fuse bus，熔斷器母線，熔斷總線)，該第一導電熔斷母線具有三角形形狀部分(triangular-shaped portion),其具有沿著基本上平行于半導體襯底的表面的平面排列(aligned，定位，對準)的底表面。該設備能夠包括第二導電熔斷母線和多個熔斷連接件(fuse I ink,熔斷體，熔斷器熔絲，熔絲鏈)，該第二導電熔斷母線具有沿著該平面排列的底表面，多個熔斷連接件耦接于第一導電熔斷母線的三角形部分與第二導電熔斷母線之間。
[0004]在附圖和下文中的說明書中闡述一個或者多個實現方式的細節。從說明書和附圖、以及從權利要求中其他的特征將是顯而易見的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1A是圖示熔斷裝置的框圖。
[0006]圖1B至ID是圖示圖1A中示出的熔斷裝置的部分的側橫截面視圖的圖。
[0007]圖2是圖示圖1A中示出的熔斷裝置上的阻抗變化的曲線圖。
[0008]圖3A是圖示根據一個實施例的導電熔斷層的圖。
[0009]圖3B至3D圖示了熔斷連接件熔斷順序，其中圖3A中示出的熔斷連接件按該熔斷順序熔斷。
[0010]圖4是圖示根據一個實施例的另一個導電熔斷層的圖。
[0011]圖5是圖示圖4中示出的導電熔斷層的修改了的型式。
[0012]圖6A是圖不根據一個實施例的另一個導電熔斷層的圖。[0013]圖6B是圖示在工作期間流過圖6A中示出的熔斷連接件的電流密度的圖。
[0014]圖6C是圖示在熔斷連接件中的一個已經熔斷之后在通過圖6B中示出的熔斷連接件的電流密度上的增大的圖。
[0015]圖7是圖示將熔斷裝置內的熔斷器熔斷的方法的流程圖。
[0016]圖8是圖示用于生產熔斷裝置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1A是圖示熔斷裝置100的框圖。如圖1A中所示，熔斷裝置100包括多個熔斷帶(fuse stripe) Fl至F4。因為在這個實施例中熔斷帶Fl至F4是相同的或者基本上相同的，所以熔斷裝置100的特征將用熔斷帶Fl來討論。一些實施例中，一些熔斷帶的尺寸、形狀等等可以變化(例如，可以不是相同的)。
[0018]如圖1A中所示，熔斷帶Fl包括導電熔斷層110。在這個實現方式中，導電熔斷層110包括導電熔斷母線112、113。一些實施例中，熔斷帶Fl的左側(當如圖1A中所示定向時)上的導電熔斷母線112可以稱為左側(或者第一側)導電熔斷母線112，并且熔斷帶Fl的右側(當如圖1A中所示定向時)的導電熔斷母線113可以稱為右側(或者第二側)導電熔斷母線113。一些實施例中，導電熔斷母線112、113。
[0019]在導電熔斷母線112和導電熔斷母線113之間耦接有多個熔斷連接件NI至Nil。熔斷連接件NI至Nll可以總稱為熔斷連接件115。雖然熔斷帶Fl包括奇數個熔斷連接件115，但是一些實施例中，熔斷帶Fl能夠包括偶數個熔斷連接件115。
[0020]熔斷裝置100被配置成使得當從導電流道(conductive runner) 141經過熔斷裝置100到導電流道142 (或者反之)的電流超過閾值電流時，熔斷裝置100將從短路狀態(例如，導通或者導電狀態)變成開路狀態(例如，非導通狀態、高電阻狀態)。當在開路狀態中時熔斷裝置100的熔斷帶Fl可以稱為被熔斷。當在熔斷裝置100的熔斷帶Fl中是在開路狀態中時，熔斷連接件115 (例如，全部熔斷連接件115)可以被熔斷，使得電流被阻止(或者基本上被阻止)從導電流道141流到導電流道142。當在短路狀態中時，電流可以從導電流道141經由熔斷帶Fl至F4流到導電流道142。圖1A中示出的熔斷連接件115在短路狀態中。
[0021]當在開路狀態中時，熔斷連接件115可以物理地破壞或者斷開(圖1A中沒有示出)。一些實施例中，熔斷連接件115可以被配置成以化學方法改變狀態并且當從短路狀態變化到開路狀態時可以不物理地破壞或者斷開。一些實施例中，熔斷連接件115中的一個或者多個可以被配置成當從短路狀態變化到開路狀態時從導電材料變成絕緣材料。例如，如果熔斷連接件115中的一個由多晶硅材料制成，則熔斷連接件可以被配置成從當在短路狀態中時的多晶硅材料變化成當在開路狀態中時的二氧化硅(SiO2)材料。一些實現中，當從多晶硅材料變成SiO2材料時，熔斷連接件115中的一個或者多個可以不變成物理破壞或者斷開的。多晶硅材料可以是允許電流流過的相對導電的材料，而SiO2M料可以是阻止(或者基本上阻止)電流流過的相對高電阻的材料。
[0022]一些實現方式中，熔斷裝置100可以被配置用以為負載提供對于一種或者多種不良電力條件的電力保護(作為熔斷器)。一些實施例中，可能由電源產生不良的電力條件(其可能包括過電壓條件和/或過電流條件)，比如電壓尖峰(與電源噪聲有關)和/或電流尖峰(由下游過電流事件(比如短路)產生)。例如，負載(也可以稱為下游部件)能夠包括可能被在由電源產生的電流和/或電壓上的相對快速的增大以不期望的方式損壞的電子部件(例如，傳感器、晶體管、微處理器、專用集成電路(ASIC)、分立部件、電路板)。因此，熔斷裝置100可以被配置成檢測并且防止這些在電流和/或電壓上的相對快速的增大損壞負載和/或與負載關聯的其他部件(比如電路板)。
[0023]因為每個熔斷帶Fl至F4包括多個熔斷連接件(比如包括在熔斷帶Fl中的熔斷連接件115)，所以每個熔斷帶Fl至F4可以具有相對低的總電阻。例如，在額定電流下，熔斷帶Fl可以具有比在相同的額定電流下包括較少的熔斷連接件或者單個熔斷連接件的熔斷帶的總電阻更小的總電阻。而且，因為熔斷裝置100包括多個熔斷帶Fl至F4，所以與包括較少的熔斷帶(例如，單個熔斷帶)的熔斷裝置相比熔斷裝置100的總電阻可以是相對低的。如將在下文中更詳細地討論的一樣，具有多個并聯的熔斷帶和/或一個或者多個各自具有多個并聯的熔斷連接件的熔斷帶使得能夠使用半導體工藝(例如，標準或者典型的半導體工藝)制造相對低電阻的熔斷器。沒有并聯的多個熔斷帶和/或一個或者多個各自具有并聯的多個熔斷連接件的熔斷帶的情況下，使用半導體工藝生產一個或者多個具有期望的額定電流(例如，期望的特性)可能是不可能的。
[0024]一些實現方式中，實現相對低的總電阻的熔斷器100的結構使得能夠在特定的額定電流下使用用于導電熔斷層110的相對高電阻的多晶硅或者硅化物多晶硅，而不是使用例如相對低電阻的材料(比如金屬)。例如熔斷帶Fl內的熔斷連接件115的并聯連接(在這個實施例中，從電路的角度它們是并聯的而且也是物理并聯的)允許使用相對高電阻的材料生產具有相對低的總電阻的熔斷器，即使使用相對高電阻的材料(比如多晶硅)。一些實施例中，熔斷裝置100可以具有多晶硅材料的導電熔斷層110，其中該多晶硅材料可以具有在大約1χ10_6歐姆-米和1χ10_7歐姆-米之間的電阻。與之相比，銅或鋁熔斷器的電阻可以在大約1χ10-8歐姆-米和3xl(T8歐姆-米之間。一些實現方式中，熔斷裝置100 (或者其部分(例如，熔斷帶Fl))的額定電流可以由熔斷連接件(例如，熔斷連接件115)的數量限定(或者調節)。
[0025]熔斷帶Fl至F4中的一個或者多個可以被配置成使得每個熔斷帶Fl至F4的熔斷連接件115將以一順序(例如，特定的順序、預先確定的順序、目標順序)熔斷(或者變化到開路狀態)。一些實現方式中，熔斷連接件115熔斷的順序可以稱為熔斷連接件熔斷順序、熔斷連接件熔斷模式、熔融順序或者熔融模式。一些實施例中，熔斷連接件熔斷順序可以是預先定義的順序。熔斷帶Fl至F4中的一個或者多個可以被配置成使得每個熔斷帶Fl至F4的熔斷連接件115將以順序熔斷直到所有熔斷連接件115熔斷或者在開路狀態中。一些實現方式中，熔斷帶Fl至F4中的一個或者多個可以被配置成使得它們各自的熔斷連接件115中的每個將以級聯(cascaded，串聯)的熔斷連接件熔斷順序(也可以稱為多米諾熔斷連接件熔斷順序、順次熔斷連接件熔斷順序、或者串行熔斷連接件熔斷順序)熔斷。因為熔斷連接件115可以以特定的順序熔斷并且相互電并聯，所以熔斷裝置100可以稱為不平衡并聯電路保護熔斷裝置。術語不平衡來源于導致熔斷連接件115中的一些在該熔斷連接件15中的其他的之前熔斷的被配置的功能。
[0026]作為具體的實例，導電熔斷母線112、113和熔斷連接件115中的一個或者多個可以被配置成使得熔斷連接件115將以從熔斷連接件NI開始并且在熔斷連接件Nll結束的順序熔斷。一些實現方式中，導電熔斷母線112、113和熔斷連接件115中的一個或者多個可以被配置成使得熔斷連接件115將從設置在熔斷連接件115的中間部分122中的熔斷連接件中的一個(例如，單個)或者多個(例如，一對、多于兩個)(例如，熔斷連接件N5、N6和/或N7)開始并且在熔斷連接件115的端部部分123、124 (例如，外端部部分)處的熔斷連接件115 (例如，熔斷連接件N1、N2、N10和/或Nil)結束熔斷。
[0027]—些實施例中，熔斷連接件115熔斷的熔斷連接件熔斷順序可以以方向的方式描述。例如，如果熔斷連接件115以從熔斷連接件NI到熔斷連接件Nll的順序熔斷，則熔斷連接件115可以稱為在從熔斷連接件NI到熔斷連接件Nll的方向上熔斷。作為另一個實例，如果熔斷連接件115從設置在熔斷連接件115的中間部分122中的熔斷連接件中的一個或者多個開始并且在熔斷連接件115的端部部分123、124處的熔斷連接件115結束熔斷，則熔斷連接件115可以稱為在從熔斷連接件115的中間部分122向外的方向上熔斷。
[0028]導電熔斷層110 (例如，導電熔斷母線112、113、熔斷連接件115)和/或導電接觸層131、132可以被配置成在導電熔斷層110內產生在電流密度(其可以以每單位面積(例如，m2)的安培數(A)表示)上的梯度使得熔斷連接件115以特定的熔斷連接件熔斷順序熔斷。電流密度梯度可以被定義以減小熔斷裝置100的額定電流，而不會以不期望的方式增大熔斷裝置100的總電阻。換句話說，熔斷裝置100內(例如，熔斷帶Fl內)的電流可以被導向或者確定路線使得熔斷連接件115以特定的熔斷連接件熔斷順序熔斷。一些實施例中，電流密度梯度可以減小熔斷裝置100的額定電流，而不會增大熔斷裝置100的總電阻。這可以使熔斷裝置100電阻和額定電流能夠與例如傳統的金屬熔斷器相兼容。
[0029]例如，在導電熔斷母線112的靠近導電流道141、142設置的端部部分116、117處電流密度可以是相對低的，并且朝向在導電熔斷母線112的端部部分116、117之間的導電熔斷母線112的中間部分118電流密度可以是相對高的。電流密度的模式可以導致熔斷連接件115的中間部分122響應被施加到熔斷帶Fl上的電流而在熔斷連接件115的端部部分123、124中的一個或者多個之前熔斷。在導電熔斷母線113中電流密度的模式可以是近似相同的(或者鏡像的)。一些實現方式中，電流密度的模式可以被限定以導致熔斷連接件115的中間部分112響應被施加到熔斷帶Fl上的電流而在熔斷連接件115的端部部分123、124中的一個或者多個之后或者近似同時熔斷。
[0030]一些實施例中，可以由導電熔斷層110的形狀來限定導電熔斷層110內的電流密度的模式。導電熔斷層110的至少一部分的形狀可以被限定使得導電熔斷層110內的電流密度的模式能夠導致熔斷連接件115以特定的順序熔斷。雖然圖1A中沒有示出，但是導電熔斷母線112的寬度(從圖的左側到右側(或者反之))、厚度(在進入或者退出圖所在的頁面的方向上)和/或長度(從圖的頂部到底部(或者反之))沿著端部部分116、117中的一個或者多個可以是相對小的并且沿著中間部分118可以是相對大的，使得熔斷連接件115在熔斷連接件115的中間部分122開始并且朝向熔斷連接件115的端部部分123、124中的一個或者多個級聯擴散而熔斷，或者反之。一些實施例中，導電熔斷母線112的寬度、厚度和/或長度可以變化，使得熔斷連接件115在熔斷連接件115的端部部分123 (例如，熔斷連接件Nil)處開始熔斷并且朝向熔斷連接件115的端部部分124 (例如，熔斷連接件NI)進行(例如，順序地進行)，或者反之。在下文中結合附圖描述可以導致各種熔斷連接件熔斷順序的各種形狀。
[0031]一些實施例中，熔斷連接件115的中間部分122可以具有與熔斷連接件115的端部部分123、124中的一個或者多個不同的形狀(例如，具有沿著截取線B的更小或者更大的橫截面面積、具有沿著截取線B排列的更小或者更大的寬度、具有在導電熔斷母線112、113之間的更小或者更大的長度)。一些實施例中，熔斷連接件115之間的空間(例如，距離)(例如，熔斷連接件N5和熔斷連接件N6之間的距離)可以沿著熔斷連接件115變化以導致熔斷連接件115以特定的順序熔斷。一些實施例中，一對熔斷連接件115之間的空間可以稱為熔斷連接件間隔或者熔斷連接件距離。如圖1A中所示，截取線B垂直于熔斷連接件115中的至少一些沿著其排列的軸線(也可以稱為縱向軸線或者線)。
[0032]例如，包含于熔斷連接件115的中間部分122中的成對熔斷連接件(例如，熔斷連接件N5和熔斷連接件N6)之間的距離可以不同于(例如，大于、小于)包含于熔斷連接件115的端部部分123、124中的一個或者多個中的成對熔斷連接件(例如，熔斷連接件NI和熔斷連接件N2)之間的距離。一些實施例中，例如從端部部分123到端部部分124的成對熔斷連接件之間的距離可以增大(例如，單調增大)、減小(例如，單調減小)或者可以相同(或者基本上相同)。
[0033]雖然圖1A至ID中沒有示出，但是一些實施例中，熔斷連接件115可以具有曲線形的部分。雖然圖1A至ID中沒有示出，但是一些實施例中，熔斷連接件115可以具有彎曲的部分。例如，熔斷連接件115中的一個或者多個可以具有沿著第一軸線(或者線)排列的第一部分，該第一軸線相對于第二部分沿著其排列的第二軸線(或者線)成一定角度(例如，20° 角、45° 角、70° 角)。
[0034]如圖1A至ID所示，熔斷連接件115相互平行地排列。一些實施例中，熔斷連接件115中的一些可以不以平行的方式排列。例如，源自于熔斷連接件115中的第一熔斷連接件可以沿著第一軸線(或者線)排列，該第一軸線相對于源自于熔斷連接件115中的第二熔斷連接件沿著其排列的第二軸線(或者線)成一定角度(例如，5°角、10°角、20°角、45°角、70。角)。
[0035]一些實施例中，可以由導電熔斷層110的材料(或者材料輪廓)限定導電熔斷層110內的電流密度的模式。換句話說，導電熔斷層Iio的至少一部分的材料的性質(例如，特性)可以以特定的(或者預先定義的)方式變化使得導電熔斷層110內的電流密度的模式可以導致熔斷連接件115以特定的順序熔斷。例如，導電熔斷層Iio和/或導電接觸層131、132的材料可以被限定使得熔斷連接件115以特定的順序熔斷。作為具體的實例，導電熔斷母線112的電阻沿著端部部分116、117中的一個或者多個(基于材料性質)可以是相對低的并且沿著中間部分118 (基于材料性質)可以是相對高的，使得熔斷連接件115在熔斷連接件115的中間部分122開始熔斷并且朝向熔斷連接件115的端部部分123、124繼續(例如，級聯)擴散。換句話說，導電熔斷母線112可以被配置成具有限定熔斷連接件115的熔斷連接件熔斷順序的電阻梯度。
[0036]一些實現方式中，可以使用材料和/或形狀的任何組合以導致熔斷連接件(例如，熔斷連接件115)以特定的順序熔斷。在下文中描述涉及可以用于導致熔斷連接件以特定的順序熔斷的材料和/或形狀的組合的更多細節。
[0037]因為熔斷裝置100包括在熔斷連接件115中的以特定的順序熔斷的多個熔斷連接件而不是單個熔斷連接件，所以熔斷裝置100的阻抗可以以相對緩慢的方式變化而不是瞬間變化。例如，圖2是包括曲線210的曲線圖，其中該曲線表示當熔斷連接件115熔斷時在跨越(例如，從其輸入端到輸出端)熔斷裝置100的阻抗上的變化。圖2中，沿著X軸線示出時間并且在I軸上示出阻抗。曲線220表示在跨越包括與熔斷裝置100的集合的熔斷連接件115近似相等(例如，在阻抗上相等、在尺寸上相等)的單個熔斷連接件的熔斷裝置的阻抗上的變化。
[0038]如曲線圖中的曲線210所示，熔斷連接件115在其間熔斷的時間期間(在時間Tl和T2之間示出)顯著長于如曲線220示出的單個熔斷連接件在其間熔斷的時間期間。一些實施例中，熔斷連接件115在其間熔斷(例如，以特定的順序熔斷)的時間期間可以稱為熔斷器熔斷時間期間。源自于熔斷連接件115中的第一熔斷連接件(或者第一熔斷連接件組)可以大約在時間Tl處熔斷，并且源自于熔斷連接件115中的最后的熔斷連接件(或者最后的熔斷連接件組)可以大約在時間T2處熔斷。熔斷連接件可以在時間Tl和T2之間以級聯方式熔斷。一些實施例中，時間Tl和T2之間的熔斷器熔斷時間期間可以是非線性的。例如，當熔斷連接件以級聯方式熔斷時，曲線210的阻抗在更靠近時間T2處比更靠近時間Tl處可以以更快的速率(例如，以稍快的速率)增大。
[0039]一些實現方式中，可以通過改變熔斷裝置100的尺寸、電阻、形狀等等而增大或者減小熔斷裝置100的熔斷器熔斷時間期間。一些實施例中，圖2的曲線210中表示的相對緩慢的熔斷器熔斷可以減小電壓尖峰，電壓峰值可能與在阻抗上的相對快速的變化(例如，在由圖2的曲線220表示的阻抗上的相對快速的變化)相關聯，例如導致對電耦接到熔斷裝置100的一個或者多個半導體裝置的損害。一些實施例中，在阻抗上的快速變化可以導致電壓尖峰。一些情況下，電壓尖峰可以產生跨越例如開路熔斷器的電弧，這可以導致對耦接到熔斷器的電路(例如，下游電路、上游電路)的損害。一些實施例中，減小在阻抗上的變化速率可以減小以不期望的方式產生跨越開路熔斷器的電弧的可能性。
[0040]一些實現方式中，熔斷連接件115可以被配置成使得熔斷裝置100將根據一組預先定義的規范而熔斷(例如，開路)。例如，熔斷裝置100可以被配置成傳導在保持電流值處(或者在保持電流范圍內)的電流而沒有熔斷，并且可以被配置成響應于穿過熔斷裝置100的增大超過緩慢熔斷電流值(或者在緩慢熔斷電流范圍內)的電流而在特定的時間期間內(例如，在幾分鐘內、在幾個小時內)熔斷。熔斷裝置100可以被配置成響應于高于快速熔斷電流值(或者在快速熔斷電流范圍內)的電流而以相對快的速率熔斷。
[0041]例如，熔斷裝置100可以被配置成無期限地傳導在大約I安培(A)的保持電流值處的電流，并且可以被配置成當穿過熔斷裝置100的電流處于大約3A的緩慢熔斷電流值時在特定的時間期間(例如，小于24小時、小于幾個小時、小于幾分鐘)內熔斷。熔斷裝置100可以被配置成當穿過熔斷裝置100的電流增大超過大約6A的快速熔斷電流值時以相對快的速率熔斷。一些實施例中，保持電流范圍可以是在OA至2.5A之間,緩慢熔斷電流范圍可以是在2.5A至6A之間，并且快速熔斷電流范圍可以是任何高于6A的電流。
[0042]一些實施例中，熔斷帶Fl的熔斷連接件115的最初接收電流的一側可以稱為輸入端。例如，如果最初在熔斷帶Fl的左側上接收電流，則導電熔斷母線112可以稱為輸入導電熔斷母線，導電接觸層131可以稱為輸入導電接觸層，并且導電流道141可以稱為輸入流道。相應地，如果電流在熔斷帶Fl的右側上流出，則導電熔斷母線113可以稱為輸出導電熔斷母線，導電接觸層132可以稱為輸出導電接觸層，并且導電流道142可以稱為輸出流道。在這個實例實施例中，電流可以從導電流道141通過過孔(via)121 (其可以稱為輸入過孔)流進導電接觸層131和導電熔斷母線111。電流然后可以通過熔斷連接件115流進導電熔斷母線113和導電接觸層132、通過過孔122 (其可以稱為輸出過孔)并且最終進入導電流道142。一些實施例中，熔斷裝置100可以被配置成使得電流以相反的方向流過熔斷裝置100。過孔121、122可以被包括在過孔層中。
[0043]一些實施例中，可以使用半導體工藝技術形成熔斷帶Fl的至少一些部分。半導體工藝技術能夠包括各種掩模步驟、刻蝕步驟、沉積步驟、摻雜步驟、和/或其他步驟。熔斷帶Fl可以連同可以被形成在襯底150中的其他半導體裝置(例如，金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)、雙極結晶體管(BJT)、二極管裝置)一起形成。換句話說，可以當形成其他半導體裝置的部分時形成熔斷帶Fl的至少一些部分。使用比如多晶硅、金屬等等的半導體材料和半導體工藝生產熔斷裝置100使得能夠與其他半導體裝置集成、以及低成本、大批量制造(例如，減小尺寸、降低成本)。
[0044]圖1B是圖示沿著穿過左側導電熔斷母線112的線A截取的熔斷帶Fl的側橫截面視圖的圖。如圖1B中所示，左側導電熔斷母線112 (其是導電熔斷層110的一部分)通過過孔121和導電接觸層131耦接到導電流道141。如圖1B中所示，導電熔斷層110 (例如，導電熔斷層110的底表面)設置在(例如，接觸在)襯底150上。導電流道141的至少一些部分通過絕緣材料160與導電熔斷層110絕緣。一些實施例中，絕緣材料160可以是比如二氧化硅的電介質材料、熱氧化物材料或者層、沉積氧化物材料或者層、低K值電介質材料、和/或類似材料。在這個側橫截面視圖中，導電流道142與導電熔斷層110、導電接觸層131、132等等隔離(例如，通過絕緣材料160絕緣)。
[0045]如圖1B至ID中所示，導電熔斷層110設置在多個層(例如，絕緣材料160、襯底150、過孔層、金屬層和/或其他層)之間。雖然圖1B至ID中沒有示出，但是一些實施例中，導電熔斷層110可以通過例如比如電介質、氧化物和/或類似物質的絕緣材料與襯底150絕緣。
[0046]—些實施例中，可以使用一個或者多個半導體工藝步驟單片地(monolithically,整體地)形成導電熔斷層110。一些實施例中，換句話說，可以(例如，使用相同的工藝)與導電熔斷母線112、113同時形成熔斷連接件115。因此，熔斷連接件115和導電熔斷母線112、113可以總地視為單個的單片單元。一些實施例中，雖然與熔斷連接件115—起單片地形成，但是導電熔斷母線112、113可以視為(或者稱為)被耦接到導電熔斷母線112、113的熔斷連接件。
[0047]在導電熔斷層110已經設置在襯底150上之后，導電接觸層131可以設置在(例如，直接接觸于、物理接觸于)導電熔斷層110上。用于過孔121的開口可以形成在絕緣材料160中，使得過孔121可以設置在開口中以將導電流道141電耦接到導電接觸層131。
[0048]一些實施例中，可以在當導電熔斷層110、導電接觸層131、過孔121和導電流道141形成時的不同階段中形成絕緣材料160。例如，一些實施例中，可以在襯底150上形成絕緣材料160的一部分，在其之后可以在導電熔斷層110的形狀中形成開口。導電熔斷層110的多余部分可以被刻蝕。在導電熔斷層110的刻蝕之后，可以形成絕緣材料160的額外部分。這里描述的絕緣材料160可以是使用熱生長技術、沉積技術的任何組合形成的電介質。例如，絕緣材料160能夠包括熱生長氧化物、低k值電介質、和/或類似物。
[0049]一些實施例中，襯底150的一個或者多個部分能夠包括例如硅(Si)、鍺(Ge)、硅鍺(SiGe)、砷化鎵(GaAs)、碳化硅(SiC)、II1-V型半導體襯底、I1-VI型半導體襯底、和/或類似物。一些實施例中，包括在熔斷裝置100中的一個或者多個特征可以使用化學和/或機械拋光工藝步驟形成。至少結合圖8描述涉及用以形成例如熔斷裝置100的半導體工藝步驟的更多細節。
[0050]圖1C是圖示沿著穿過導電熔斷層110的熔斷連接件115的線B截取的熔斷帶Fl的側橫截面視圖的圖。如圖1C中所示，熔斷連接件115設置在襯底150上。導電流道141、142的至少一些部分通過絕緣材料160與導電熔斷層110絕緣。如圖1C中所示，每個熔斷連接件115具有相同的橫截面面積以及均勻的熔斷器間隔。一些實施例中，熔斷連接件115中的一個或者多個可以具有不同的橫截面面積。一些實施例中，第一對熔斷連接件115可以具有與第二對熔斷連接件115不同的熔斷器間隔。
[0051]圖1D是圖示沿著穿過右側導電熔斷母線113的線C截取的熔斷帶Fl的側截面視圖的圖。圖1D具有許多與圖1B相同的特征，但是方位在相反的方向上。如圖1B中所示，右側導電熔斷母線113 (其是導電熔斷層110的一部分)通過過孔122和導電接觸層132耦接到導電流道142。如圖1D中所示，導電熔斷層110設置在襯底150 (例如，硅襯底)上。導電流道141的至少一些部分通過絕緣材料160與導電熔斷層110絕緣。
[0052]如圖1B至ID中所示，導電熔斷層110沿著平面D排列。因此，都被包含在導電熔斷層Iio中的左側導電熔斷母線112 (在圖1B中示出)、右側導電熔斷母線113 (在圖1D中示出)和熔斷連接件115 (在圖1C中示出)均沿著平面D排列。例如，都被包含在導電熔斷層110中的左側導電熔斷母線112的底表面(在圖1B中示出)、右側導電熔斷母線113的底表面(在圖1D中示出)和熔斷連接件115的底表面(在圖1C中示出)均可以沿著平面D排列。平面D可以平行于襯底150的頂表面或者底表面。
[0053]雖然圖1B至ID中沒有示出，但是一些實施例中，導電熔斷層110的部分(例如，熔斷連接件115)可以具有不沿著(或者不位于)平面D排列的部分。例如，一些實施例中，熔斷連接件115中的一個或者多個可以具有在平面D上方或者下方的部分。例如，熔斷連接件115中的一個或者多個可以具有沿著平面D排列的第一部分并且可以具有沿著相對于平面D成一定角度(例如，20°角、45°角、70°角)或者垂直于平面D的軸線(或者線)排列的第二部分。
[0054]導電熔斷層110可以由各種材料制成，比如多晶硅、硅化物材料(例如，鎳硅化物材料、鈦硅化物材料)、金屬材料或者金屬基材料(例如，鋁、銅、金、鈦、金屬合金)和/或類似物。一些實施例中，被包含在導電熔斷層Iio中的導電熔斷母線112、113和一個或者多個熔斷連接件115可以由相同的材料或者不同的材料制成。例如，一些實現方式中，導電熔斷母線112、113可以由硅化物材料制成，并且一個或者多個熔斷連接件115可以由多晶硅材料制成。
[0055]如上文中簡要討論的，左側導電熔斷母線112通過過孔121和導電接觸層131耦接到導電流道141。類似地，右側導電熔斷母線113通過過孔122和導電接觸層132耦接到導電流道142。一些實施例中，導電流道141、142和/或導電接觸層131、132可以由各種材料制成，比如金屬材料或者金屬基材料(例如，鋁、銅、金、鈦、金屬合金)、多晶硅材料和/或類似材料。一些實施例中，導電接觸層131的至少一部分、導電流道141的一部分和/或導電流道142的一部分可以由相同的材料或者不同的材料制成。一些實施例中，導電接觸層131的至少一部分、導電流道141的一部分和/或導電流道142的一部分可以由與導電熔斷層110相同的材料制成。
[0056]任何導電層(比如過孔121、122、導電熔斷層110、導電接觸層131、132、導電流道141、142)可以使用沉積過程形成，比如化學氣相沉積(CVD)工藝步驟、次大氣壓化學氣相沉積(SACVD)工藝步驟和/或其他沉積步驟。例如，導電熔斷層110可以使用CVD過程設置在(例如，直接接觸于、物理接觸于)襯底150上。一些實施例中，開口(例如，用于過孔121、122的開口)可以使用包括例如濕法刻蝕工藝步驟、干法刻蝕工藝步驟、光刻曝光和/或掩模步驟、和/或其他步驟的一個或者多個光刻和/或刻蝕工藝步驟形成。
[0057]如上文中討論的，當熔斷連接件115中的一個或者多個變化到高電阻狀態時，熔斷裝置100可以變化到開路狀態或者開始變化到開路狀態。例如，當熔斷連接件115由嵌入在二氧化硅電介質(即，絕緣材料160)中的多晶硅材料制成時，當響應于超過閾值電流(例如，緩慢熔斷電流值、快速熔斷電流值)的穿過熔斷連接件115的電流而被加熱時熔斷連接件115的多晶硅材料可以變成被氧化的并且可以轉換成絕緣體。這個物理轉換(而不是金屬熔斷器中發生的熔斷連接件破裂)消除了如在金屬熔斷器中可能發生的由于發生破裂而使熔斷器重新長回從而重新形成新的導電熔斷連接件的可能性。因為熔斷連接件115也嵌入在電介質中，所以在熔斷連接件115中的一個或者多個已經熔斷(例如，熔融)之后跨越開路電路的電弧(如在金屬熔斷器中可以發生的一樣)的可能性被顯著地減小。當熔斷連接件115由嵌入在二氧化硅中的多晶硅材料制成時，將不會發生隨著熔斷器熔斷產生的空氣間隙(如金屬熔斷器中可以發生的一樣)。一些實施例中，熔斷連接件115中的一個或者多個可以由當熔斷時熔化(例如，金屬)并且物理變形(例如，改變形狀)的材料制成以形成開路電路。
[0058]一些實施例中，用于制造熔斷裝置100的導電熔斷層110的材料可以由具有正溫度系數(PTC)的材料制成使得材料的電阻隨著溫度升高而增大。例如，導電熔斷層110可以由具有正溫度系數的多晶硅材料制成。因此，當熔斷裝置100的導電熔斷層110隨著電流流過導電熔斷層110而加熱時，跨越導電熔斷層110的電阻可以增大。在電阻上的增大可以進一步導致在導電熔斷層110的溫度上的增大。在一些實施例中這種正反饋循環可以有助于導電熔斷層110的熔斷連接件115響應于超過閾值(例如，緩慢熔斷電流值、快速熔斷電流值)的穿過導電熔斷層110的電流而快速熔斷(例如，以級聯方式熔斷)。一些實施例中，這個情況可以稱為熱失控(thermal runaway)。
[0059]一些實施例中，當熔斷連接件115熔斷時，穿過剩余的熔斷連接件115的電流密度可以增大。這可以導致對于剩余的熔斷連接件115的更快的熔斷時間期間。例如，在熔斷連接件NI熔斷之前，進入熔斷帶Fl的電流密度將在熔斷連接件NI至Nll之間分割。熔斷連接件NI熔斷之后，進入熔斷帶Fl的電流密度(假設熔斷帶Fl中的電流基本上沒有減小)將在熔斷連接件N2至Nll之間分割。這可以導致在穿過N2至Nll的電流密度上的增量增力口，并且可以導致對于熔斷連接件N2至Nll的比如果熔斷連接件NI還沒有熔斷時相對更快的熔斷時間。
[0060]上文中結合圖1A至2進行描述而示出和描述的實施例和實例可以與下文中結合附圖描述的任何實施例或者特征組合。
[0061]圖3A是圖示根據一個實施例的導電熔斷層310的圖。導電熔斷層310包括左側導電熔斷母線312和右側導電熔斷母線313。導電熔斷層310包括熔斷連接件315。熔斷連接件315包括熔斷連接件Ql至Q5。一些實施例中，導電熔斷層310可以被包含在比如圖1A至ID示出的熔斷裝置100的熔斷裝置中。導電熔斷層310的每個元件(包括熔斷連接件315、左側導電熔斷母線312和右側導電熔斷母線313)可以在相同的平面內排列。如圖3A至3D所示，熔斷連接件315耦接到左側導電熔斷母線312的邊緣332 (由虛線圖示)并且耦接到右側導電熔斷母線313的邊緣333(由虛線圖示)。一些實施例中，邊緣332、333可以稱為內邊緣。
[0062]這個實施例中，導電熔斷層310被配置成使得當電流被施加到導電熔斷層310上時，熔斷連接件Q3將首先熔斷(例如，首先變化到高電阻狀態)。這個實施例中，熔斷連接件Q3被圖示為將包含于圖3B示出的熔斷連接件Q3中的陰影區域變化為相對高電阻的材料。在熔斷連接件Q3已經熔斷之后，熔斷連接件Q2和Q4將熔斷，如包含于圖3C中示出的熔斷連接件Q2和Q4中的陰影區域圖示的一樣。最后，在熔斷連接件Q2和Q4已經熔斷之后，熔斷連接件Ql和Q5將熔斷，如包含于圖3D中示出的熔斷連接件Ql和Q5中的陰影區域圖示的一樣。
[0063]這個實施例中，導電熔斷層310具有這樣的形狀:該形狀使得響應于一個電流(例如，高于閾值的電流)在導致其他的熔斷連接件熔斷之前導致熔斷連接件Q3熔斷。具體地，左側導電熔斷母線312具有三角形的形狀(例如，區域、表面區域、輪廓)，該三角形的形狀大約在導電熔斷層310的中間部分326處具有寬度W，其中該寬度大于大約在導電熔斷層310的端部部分325處的寬度X或者大約在導電熔斷層310的端部部分327處的寬度Y。換句話說，三角形的形狀的頂端(也可以稱為頂點或者尖)與旨在首先熔斷的熔斷連接件Q3相關聯。這個實施例中，導電熔斷層310被配置成使得靠近(例如，側向到)熔斷連接件Q3 (其旨在首先熔斷)處的熔斷連接件左側導電熔斷母線312的寬度大于靠近(例如，側向到)其余熔斷連接件Q1、Q2、Q4和Q5 (其旨在于熔斷連接件Q3熔斷之后熔斷)的左側導電熔斷母線312的部分的寬度。
[0064]如圖3A中所示，左側導電熔斷母線312的長度O大于寬度X、寬度Y和寬度W。雖然圖3A中沒有示出，但是左側導電熔斷母線312的長度O可以小于寬度X、寬度Y和/或寬度W。
[0065]一些實施例中，旨在首先熔斷的熔斷連接件可以不耦接到三角形形狀的導電熔斷母線的頂端。這個實施例中，熔斷連接件315包括奇數個熔斷連接件。一些實施例中，熔斷連接件315能夠包括偶數個熔斷連接件。在這種實施例中，在與三角形形狀的導電熔斷母線的頂端相關聯的熔斷連接件的上方能夠包括比在與三角形形狀的導電熔斷母線的頂端相關聯的熔斷連接件的下方更多的熔斷連接件，或者反之。
[0066]包括偶數個熔斷連接件(或者奇數個熔斷連接件)的一些實施例中，多個熔斷連接件可以旨在同時熔斷。在這種實施例中，導電熔斷母線可以具有梯形的形狀，并且旨在首先熔斷的熔斷連接件可以耦接到梯形形狀的平行側中的一個。
[0067]如圖3A中所示，寬度X側向于熔斷連接件Ql并且沿著熔斷連接件Ql也沿著其排列的軸線(或者線)(例如，軸線Zl)排列。寬度Y側向于熔斷連接件Q5并且沿著熔斷連接件Q5也沿著其排列的軸線(或者線)排列。類似地，寬度W側向于熔斷連接件Q3并且沿著熔斷連接件Q3也沿著其排列的軸線(或者線)排列。熔斷連接件315沿著其排列的每個軸線(例如，軸線Zl)位于(或者排列于)一平面內，導電熔斷層310排列于該平面內。
[0068]如圖3A中所示，導電熔斷層310具有沿著邊緣332從中間部分326 (靠近熔斷連接件Q3)朝向端部部分325 (靠近熔斷連接件Ql和Q2)以及朝向端部部分327 (靠近熔斷連接件Q4和Q5)漸縮(taper，成錐形)的區域。換言之，如圖3A中所示，導電熔斷層310具有沿著邊緣332從寬度W (靠近熔斷連接件Q3)朝向寬度X (靠近熔斷連接件Ql)以及朝向寬度Y (靠近熔斷連接件Q5)成錐形的區域。換句話說，導電熔斷層310具有這樣的區域:該區域至少沿著邊緣332從在區域的第一部分處(例如，鄰近熔斷連接件Ql)的第一寬度到在區域的第二部分處(例如，鄰近熔斷連接件Q3)的第二寬度漸縮。因此，這個實施例中，導電熔斷層110的內邊緣332、333限定了蝶形領結的形狀。
[0069]這個實施例中，寬度Y與寬度X相同。一些實施例中，寬度Y可以與寬度X不同。在這種實施例中，從中間部分326到端部部分325的錐形可以具有與從中間部分326到端部部分327的錐形不同的輪廓和/或斜率。
[0070]如圖3A至3D所示的情況一樣，導電熔斷層310的與旨在首先熔斷的熔斷連接件相關聯的區域(例如，表面區域或者范圍、部分)可以具有最大的表面積。例如，導電熔斷層310的與熔斷連接件Q3相關聯(例如，近似以其為中心)的圖3A中示出的區域G大于導電熔斷層310的與熔斷連接件Q2相關聯(例如，近似以其為中心)的圖3A中示出的區域H。
[0071]導電熔斷層310 (例如，左側導電熔斷母線312)的三角形的形狀(例如，表面區域、范圍、輪廓)導致穿過熔斷連接件Q3的電流密度將大于穿過熔斷連接件Ql、Q2、Q4或者Q5的電流密度。具體地，左側導電熔斷母線312的更大的表面積(如果用作輸入端)導致相比其余的熔斷連接件Ql、Q2、Q4和Q5相對更多的電流被引導到熔斷連接件Q3。
[0072]這個實施例中，左側導電熔斷母線313的形狀是右側導電熔斷母線312的鏡像。因此，導電熔斷母線312是關于穿過(且正交于(例如，垂直于))至少一部分熔斷連接件315的豎直線對稱的。導電熔斷層310 (例如，左側導電熔斷母線312)的邊緣332遠離導電熔斷層310 (例如，右側導電熔斷母線313)的邊緣333漸縮。一些實施例中，左側導電熔斷母線313可以具有與右側導電熔斷母線312不同的形狀。在這種實施例中，導電熔斷母線313可以不是對稱的(例如，可以是非對稱的)。
[0073]這個實施例中，熔斷連接件Q3 (其旨在熔斷連接件315中首先熔斷)是最短的熔斷連接件。一些實施例中，熔斷連接件Q3 (雖然旨在從熔斷連接件315中首先熔斷)可以不是最短的熔斷連接件。一些實施例中，多個熔斷連接件可以旨在于大約相同的時間處熔斷。在這種實施例中，導電熔斷層310的形狀可以被修改使得多個熔斷連接件可以在大約相同的時間處熔斷。
[0074]一些實施例中，導電熔斷層310的形狀可以被修改使得不同的熔斷連接件(除熔斷連接件Q3以外的)(比如熔斷連接件Q2)將旨在從熔斷連接件315中首先熔斷。在這種實施例中，熔斷連接件Q2可以與導電熔斷層310的三角形形狀部分的頂端相關聯。
[0075]如圖3A中所示，熔斷連接件315每個沿著與各自的導電熔斷母線312、313的外邊緣331、334正交的軸線(例如，軸線Zl)排列。與之相比，如圖3A中所示，熔斷連接件315每個沿著不與導電熔斷母線312、313的內邊緣(例如，邊緣332、333)正交的軸線排列。一些實施例中，外邊緣331可以平行于外邊緣334。一些實施例中，外邊緣331可以不平行于外邊緣334。在這種實施例中，熔斷連接件315中的一個或者多個可以不沿著與外邊緣331、334中的一個或者多個正交的軸線(或者線)排列。
[0076]圖3B至3D圖示了熔斷連接件熔斷順序，圖3A中示出的熔斷連接件315以該順序熔斷。這個實施例中，熔斷連接件315由被配置成從多晶硅材料物理變化為二氧化硅材料的材料制成。到二氧化硅材料的變化由導電熔斷層310的陰影區域表示。雖然沒有示出，但是一些實施例中，導電熔斷層310可以由被配置成當熔斷斷開(blow open)時熔化并且物理變形的金屬材料制成。
[0077]熔斷連接件Q3 (在圖3B中示出)被配置成在第一時間期間內首先熔斷(或者開始熔斷)。熔斷連接件Q2和Q4 (在圖3C中示出)被配置成在第二時間期間內熔斷(或者開始熔斷)。熔斷連接件Ql和Q5 (在圖3D中示出)被配置成在第三時間期間內熔斷(或者開始熔斷)。
[0078]一些實施例中，第一時間期間可以與第二時間期間和/或第三時間期間重疊(例如，可以與其具有共同的持續時間)。類似地，一些實施例中，第二時間期間可以與第一時間期間和/或第三時間期間重疊(例如，可以與其具有共同的持續時間)。類似地，一些實施例中，第二時間期間可以與第一時間期間和/或第三時間期間重疊(例如，可以與其具有共同的持續時間)。一些實施例中，第一時間期間可以是與第二時間期間和/或第三時間期間互斥的(例如，可以不與其重疊、可以不與其具有共同的持續時間)。類似地，一些實施例中，第二時間期間可以是與第一時間期間和/或第三時間期間互斥的(例如，可以不與其重疊、可以不與其具有共同的持續時間)。一些實施例中，第一時間期間的持續時間、第二時間期間的持續時間和第三時間期間的持續時間可以是相同的。一些實施例中，第一時間期間的持續時間可以與第二時間期間的持續時間和/或第三時間期間的持續時間不同。
[0079]圖4是圖示根據一個實施例的導電熔斷層410的圖。如圖4中所示，導電熔斷層410包括左側導電熔斷母線412、右側導電熔斷母線413和熔斷連接件415。熔斷連接件415包括熔斷連接件Pl至P6。
[0080]這個實施例中，導電熔斷層410具有這樣的形狀，該形狀被配置成使得當電流被施加到左側導電熔斷母線412時熔斷連接件415將以從熔斷連接件Pl到熔斷連接件P6的順序熔斷(當左側導電熔斷母線412作為導電熔斷層410的輸入端時)。熔斷連接件415熔斷的順序可以基于左側導電熔斷母線412和右側導電熔斷母線413的相對形狀而預先限定。
[0081]這個實施例中，左側導電熔斷母線412的與熔斷連接件Pl相關聯的寬度大于與熔斷連接件P6相關聯的寬度。具體地，熔斷連接件Pl沿著軸線Fl (或者也可以稱為線Fl)排列，并且熔斷連接件P6沿著軸線F6 (或者也可以稱為線F6)排列。左側導電熔斷連接件母線412的沿著軸線Fl (其側向于熔斷連接件Pl并且熔斷連接件Pl沿著其排列)的寬度42 (例如，平均寬度、最大寬度)大于左側導電熔斷連接件母線412的沿著軸線F6 (其側向于熔斷連接件P6并且熔斷連接件P6沿著其排列)的寬度44 (例如，平均寬度、最大寬度)。這個實施例中，左側導電熔斷母線412的與熔斷連接件Pl相關聯的寬度42大于左側導電熔斷連接件母線412的與任何其他熔斷連接件P2至P6相關聯的寬度(例如，平均寬度、最大寬度)。這個實施例中，寬度42大于導電熔斷層410的平均寬度，并且寬度44小于導電熔斷層410的平均寬度。如圖4所示，軸線Fl和軸線F6沿著導電熔斷層410在其內排列的平面排列。[0082]如圖4中所示，左側導電熔斷母線412的錐形與右側導電熔斷母線413的錐形相反。左側導電熔斷母線412的寬度從熔斷連接件Pl到熔斷連接件P6減小，而右側導電熔斷母線413的寬度從熔斷連接件Pl到熔斷連接件P6增大。如圖4中所示，導電熔斷層410具有這樣的區域，該區域至少沿著邊緣460從在區域的第一部分(例如，鄰近熔斷連接件Pl)處的第一寬度到在區域的第二部分(例如，鄰近熔斷連接件P6)處的第二寬度漸縮。
[0083]如圖4中所示，左側導電熔斷母線412具有耦接到每個熔斷連接件415的邊緣460(由虛線表示)。雖然圖4中沒有示出，但是右側導電熔斷母線413也具有耦接到每個熔斷連接件415的邊緣。一些實施例中，邊緣460可以沿著直線排列。雖然圖4中沒有示出，但是一些實施例中，邊緣460可以是曲線形的。雖然圖4中沒有示出，但是一些實施例中，邊緣460可以具有沿著非平行的線或者軸線排列的多個不同的部分。
[0084]如圖4中所示，熔斷連接件415各自沿著與相應導電熔斷母線412、413的外邊緣441、444正交的軸線排列。與之相比，如圖4中所示，熔斷連接件415各自沿著與導電熔斷母線412、413的內邊緣(例如，邊緣460)不正交的軸線排列。一些實施例中，外邊緣441可以平行于外邊緣444。一些實施例中，外邊緣441可以不平行于外邊緣444。在這種實施例中，熔斷連接件415中的一個或者多個可以不沿著與外邊緣441、44中的一個或者多個正交的軸線(或者線)排列。
[0085]圖5是圖示圖4中示出的導電熔斷層的修改的型式510的圖。如圖5中所示，右側導電熔斷母線413具有與圖4中示出的形狀不同的形狀。具體地，它在這個實施例中，右側導電熔斷母線413沿著導電熔斷母線413的長度(從圖的頂部到圖的底部)為相對恒定的覽度。
[0086]圖6A是圖示根據一個實施例的導電熔斷層610的圖。如圖6A中所示，導電熔斷層610包括左側導電熔斷母線612、右側導電熔斷母線613和熔斷連接件615。熔斷連接件615包括熔斷連接件Rl至R3。
[0087]這個實施例中，導電熔斷層610具有這樣的形狀:該形狀被配置成使得當電流被施加到左側導電熔斷母線612時熔斷連接件615將以從熔斷連接件R3到熔斷連接件Rl的順序熔斷(當導電熔斷母線612、613中任一個作為導電熔斷層610的輸入端時)。熔斷連接件615熔斷的順序可以基于左側導電熔斷母線612和右側導電熔斷母線613的相對形狀而預先限定。熔斷連接件615熔斷的順序可以與在工作期間流過熔斷連接件615的電流密度(其示出于圖6B中)成正比或者相關。
[0088]圖6B是圖示在工作期間流過圖6A中示出的熔斷連接件615的電流密度的圖。如圖6B中所示，電流密度由表示電流的箭頭之間的間隔表示。經過熔斷連接件R3的電流密度大于經過熔斷連接件R2的電流密度，并且經過熔斷連接件R2的電流密度大于經過熔斷連接件Rl的電流密度。因此，熔斷連接件615將以從熔斷連接件R3到熔斷連接件Rl的順序熔斷(當導電熔斷母線612、613中任一個作為導電熔斷層610的輸入端時)。
[0089]圖6C是圖示在一個熔斷連接件R3已經熔斷之后在圖6B中示出的熔斷連接件615中(例如，流過的電流)的電流密度上的增大。熔斷連接件R3中的陰影區域表示熔斷連接件R3的熔斷。如圖6C中所示，熔斷連接件Rl和熔斷連接件R2的電流密度(其由表示電流的箭頭之間的間隔表示)與圖6B中示出的它們各自的電流密度相比增大了。雖然圖6C中沒有示出，但是熔斷連接件R2可以響應于熔斷連接件R2中(例如，流過的電流)的增大了的電流密度而熔斷。熔斷連接件R2的熔斷(加上熔斷連接件R3的熔斷)可以導致在熔斷連接件Rl中的電流密度上的進一步的增大和熔斷連接件Rl的隨后的熔斷。
[0090]這個實施例中，左側導電熔斷母線612的與熔斷連接件R3相關聯的寬度大于與熔斷連接件Rl相關聯的寬度。具體地，熔斷連接件R3沿著軸線SI (或者也可以稱為線SI)排列，并且熔斷連接件R3沿著軸線S3 (或者也可以稱為線S3)排列。左側導電熔斷母線612的沿著軸線S3 (其側向于熔斷連接件R3并且熔斷連接件R3沿著其排列)的寬度64 (例如，平均寬度)大于左側導電熔斷母線612的沿著軸線SI (其側向于熔斷連接件Rl并且熔斷連接件Rl沿著其排列)的寬度62 (例如，平均寬度)。這個實施例中，左側導電熔斷母線612的與熔斷連接件R3相關聯的寬度64大于左側導電熔斷母線612的與任何其他熔斷連接件R2或者Rl相關聯的寬度(例如，平均寬度、最大寬度)。這個實施例中，寬度64大于導電熔斷層610的平均寬度，并且寬度62小于導電熔斷層610的平均寬度。如圖6A中所示，軸線SI和軸線S3沿著導電熔斷層610在其內排列的平面(或者在該平面內)排列。
[0091]如圖6A中所示，左側導電熔斷母線612的錐形(其可以稱為三角形形狀部分)與右側導電熔斷母線613的錐形相同。左側導電熔斷母線612與右側導電熔斷母線613成鏡像。左側導電熔斷母線612的寬度從熔斷連接件Rl到熔斷連接件R3增大，并且右側導電熔斷母線613的寬度也從熔斷連接件Rl到熔斷連接件R3增大。一些實施例中，導電熔斷母線612、613的外邊緣641、644可以是錐形的、曲線形的和/或其他形狀(并且可以不是平行的)。
[0092]如圖6A中所示，左側導電熔斷母線612具有耦接到每個熔斷連接件615的邊緣660 (由虛線表示)。雖然圖6A中沒有示出，但是右側導電熔斷母線613也具有耦接到每個熔斷連接件615的邊緣。一些實施例中，邊緣660可以沿著直線排列。雖然圖6A中沒有示出，但是一些實施例中，邊緣660可以是曲線形的。雖然圖6A中沒有示出，但是一些實施例中，邊緣660可以具有沿著非平行的線或者軸線排列的多個不同的部分。
[0093]如圖6A中所示，熔斷連接件615各自沿著與相應導電熔斷母線612、613的外邊緣641、644正交的軸線排列。與之相比，如圖6A中所示，熔斷連接件615各自沿著與導電熔斷母線612、613的內邊緣(例如，邊緣660)不正交的軸線排列。一些實施例中，外邊緣641可以平行于外邊緣644。一些實施例中，夕卜邊緣641可以不平行于外邊緣644。在這種實施例中，熔斷連接件615中的一個或者多個可以不沿著與外邊緣641、644中的一個或者多個正交的軸線(或者線)排列。
[0094]圖7是圖示將熔斷裝置內的熔斷器熔斷的方法的流程圖。一些實施例中，熔斷裝置能夠包括上文中示出和描述的任何熔斷裝置。
[0095]如圖7中所示，與導電熔斷層的具有第一寬度的第一部分相耦接的第一熔斷連接件被熔斷(框710)。一些實施例中，第一部分的寬度可以沿著第一熔斷連接件也沿著其排列的軸線排列。第一部分可以鄰近于并且耦接于第一熔斷連接件。
[0096]與導電熔斷層的具有小于第一寬度的第二寬度的第二部分相耦接的第二熔斷連接件被熔斷(框720)。第二熔斷連接件可以被配置成在第一熔斷連接件已經開始熔斷之后開始熔斷。一些實施例中，第二部分的寬度可以沿著第二熔斷連接件也沿著其排列的軸線排列。第二部分可以鄰近于并且耦接于第二熔斷連接件。一些實施例中，導電熔斷層可以從第一寬度向下到第二寬度漸縮。錐形可以是沿著導電熔斷層的長度的。一些實施例中，第一部分和第二部分可以被包含在導電熔斷層的導電熔斷母線中。
[0097]一些實施例中，第一熔斷連接件可以在第一時間期間內熔斷，其中該第一時間期間是在第二時間期間之后，第二熔斷連接件可以在第二時間期間內熔斷。一些實施例中，第一時間期間和第二時間期間可以是重疊的時間期間或者可以是不重疊的互斥的時間期間。一些實施例中，導電熔斷層能夠包括第三熔斷連接件，該第三熔斷連接件被配置成在第一熔斷連接件已經開始熔斷之后、但是在第二熔斷連接件已經開始熔斷之前開始熔斷。一些實施例中，熔斷連接件中的一個或者多個的熔斷能夠包括對于熔斷連接件的化學變化(例如，在狀態或者成分上的變化)或者物理變化。
[0098]圖8是圖示用于生產熔斷裝置的方法的流程圖。一些實施例中，熔斷裝置能夠包括上文中示出和描述的任何熔斷裝置。
[0099]如圖8中所示，導電熔斷層被形成在半導體襯底上(框810)。導電熔斷層可以與半導體襯底接觸或者可以由(預先形成的)和/或設置在導電熔斷層和半導體襯底之間的電介質層絕緣。
[0100]一些實施例中，導電熔斷層可以由多晶硅材料和/或硅化物材料制成。一些實施例中，導電熔斷層可以形成在至少一個開口內，該至少一個開口形成在(例如，刻蝕在、使用光刻過程形成)電介質層(例如，絕緣層、氧化物層、低k值電介質層)中。電介質層可以在形成導電熔斷層之前形成在半導體襯底上。一些實施例中，可以通過拋光(例如，化學和或機械拋光)沉積在電介質層上(并且在電介質層中的一個開口(多個開口)中)的多晶硅材料來形成導電熔斷層。
[0101]可以使用半導體工藝步驟(比如CVD工藝步驟)形成導電熔斷層。一些實施例中，導電熔斷層能夠包括導電熔斷母線和多個熔斷連接件。導電熔斷母線可以具有三角形形狀部分，其具有沿著基本上平行于半導體襯底的表面的平面排列的底表面。
[0102]可以形成與導電熔斷層相接觸的導電接觸層(框820)。一些實施例中，導電接觸層可以是(例如)使用半導體加工步驟(例如，CVD或者PVD工藝步驟)沉積的金屬材料。
[0103]形成與導電接觸層相接觸的過孔(框830)。一些實施例中，過孔可以形成在開口中，其中該開口形成在電介質層內。可以在導電熔斷層和/或導電接觸層形成之后形成電介質層，穿過電介質層形成過孔。
[0104]一些實施例中，這里描述的熔斷裝置可以被集成在各種計算裝置中。例如，這里描述的熔斷裝置可以被包含在(例如)移動計算裝置中。一些實施例中，這里描述的熔斷裝置可以被包含在(例如)平板電腦、筆記本電腦、個人數字助理(PDA)、主機電腦、電視、電子測量裝置、數據分析裝置、手機、智能手機、電子裝置和/或類似物中。
[0105]可以在數字電子電路中、或者在計算機硬件、固件、軟件中或者它們的結合中實現這里描述的各種技術的實現方式。部分方法也可以由(并且設備可以實現為)專用邏輯電路來執行，例如，FPGA (現場可編程門陣列)或者ASIC (專用集成電路)。
[0106]也可以在包括后端部件(back end component，后端組件)(例如，作為數據服務器)或者包括中間件部件(middleware component,中間件組件)(例如,應用服務器)或者包括前端部件(例如，具有圖形用戶界面或者網頁瀏覽器(用戶可以通過它而與一個實現方式互動)的客戶端計算機)或者這種后端部件、中間件部件或者前端部件的任何組合的計算系統中實現這些實現方式。部件可以通過任何形式或者介質的數字數據通信(例如，通信網絡)相互連接。通信網絡的實例包括局域網(LAN)和廣域網(WAN)，例如國際互聯網。
[0107]可以使用各種半導體工藝和/或封裝技術來實現一些實現方式。可以使用與半導體襯底相關聯的各種類型的半導體工藝技術實現一些實施例，其中該半導體襯底包括但不限于(例如)硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化硅(SiC)和/或類似物。
[0108]雖然已經如在這里描述的示出了所描述的實現方式的特定特征，但是本領域的技術人員現在將想到許多修改、替換、變化和等同方式。因此，將理解的是，所附權利要求旨在覆蓋所有落入實施例的范圍內的這種修改和變化。應該理解的是，它們已經僅僅以實例的、非限制性的方式呈現，并且可以做出在形式和細節上的各種變化。這里描述的設備和/或方法的任何部分可以以任何組合方式組合，除了互斥的組合方式以外。這里描述的實施例能夠包括所描述的不同實施例的功能、部件和/或特征的各種組合和/或子組合。
【權利要求】
1.一種設備，包括: 半導體襯底； 導電熔斷層，所述導電熔斷層具有沿著基本上平行于所述半導體襯底的表面的平面排列的底表面并且具有這樣的區域:所述區域沿著邊緣從所述區域的第一部分處的第一寬度漸縮到所述區域的第二部分處的第二寬度； 第一熔斷連接件，所述第一熔斷連接件沿著所述平面排列并且在所述區域的所述第一部分處耦接到所述區域的所述邊緣；以及 第二熔斷連接件，所述第二熔斷連接件沿著所述平面排列并且在所述區域的所述第二部分處耦接到所述區域的所述邊緣。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述導電熔斷層由多晶硅材料制成。
3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一熔斷連接件具有的長度比所述第二熔斷連接件的長度長。
4.根據權利要求1所述的設備，其中，所述邊緣是所述導電熔斷層的第一邊緣，所述第一邊緣不平行于所述導電熔斷層的所述區域的第二邊緣，所述第一熔斷連接件或所述第二熔斷連接件中的至少一個沿著與所述第二邊緣正交的軸線排列。
5.根據權利要求1所述的設備，其中，所述區域是第一區域，所述導電熔斷層具有第二區域，所述第二區域沿著所述平面排列并且經由所述第一熔斷連接件和經由所述第二熔斷連接件電耦接到所述第二區域。
6.根據權利要求1所述的設備，其中，所述區域是第一導電熔斷母線，所述導電熔斷層具有沿著所述平面排列的第二導電熔斷母線并且具有這樣的邊緣:所述邊緣沿著與排列所述第一導電熔斷母線的邊緣所沿的線不平行的線排列。
7.根據權利要求1所述的設備，其中，所述區域是第一導電熔斷母線，所述導電熔斷層具有沿著所述平面排列的第二導電熔斷母線并且具有遠離所述第一導電熔斷母線的邊緣漸縮的邊緣。
8.根據權利要求1所述的設備，其中，所述導電熔斷層的所述區域從所述第一部分處的第一寬度漸縮到所述第二部分處的第二寬度。
9.根據權利要求1所述的設備，其中，所述區域具有的長度大于所述第一寬度或所述第二寬度中的至少一個，所述區域的長度沿著縱向軸線排列，所述第一寬度和所述第二寬度正交于所述縱向軸線。
10.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一熔斷連接件基本上是直的并且所述第二熔斷連接件基本上是直的，所述第一熔斷連接件基本上平行于所述第二熔斷連接件。
11.根據權利要求1所述的設備，其中，所述第一熔斷連接件的橫截面面積與所述第二熔斷連接件的橫截面面積不同。
12.—種設備,包括: 半導體襯底； 第一導電熔斷母線，所述第一導電熔斷母線具有三角形形狀部分，所述第一導電熔斷母線具有沿著基本上平行于所述半導體襯底的表面的平面排列的底表面； 第二導電熔斷母線，所述第二導電熔斷母線具有沿著所述平面排列的底表面；以及 多個熔斷連接件，所述多個熔斷連接件耦接于所述第一導電熔斷母線的所述三角形形狀部分與所述第二導電熔斷母線之間。
13.根據權利要求12所述的設備，其中，所述三角形形狀部分具有內邊緣的第一部分和所述內邊緣的第二部分，至少所述多個熔斷連接件中的第一部分耦接于所述三角形形狀部分的所述內邊緣的所述第一部分與所述第二導電熔斷母線之間，至少所述多個熔斷連接件的第二部分耦接于所述三角形形狀部分的所述內邊緣的所述第一部分與所述第二導電熔斷母線之間。
14.根據權利要求12所述的設備，其中，所述第二導電熔斷母線具有三角形形狀部分。
15.根據權利要求12所述的設備，其中，所述三角形形狀部分具有這樣的電阻梯度，所述電阻梯度被配置成使得當將電流施加到所述第一導電熔斷母線時流經所述多個熔斷連接件中的第一熔斷連接件的電流密度與流經所述多個熔斷連接件中的第二熔斷連接件的電流密度不同。
16.根據權利要求12所述的設備，其中，所述第二導電熔斷母線具有三角形形狀部分，所述第二導電熔斷母線的所述三角形形狀部分與所述第一導電熔斷母線的所述三角形形狀部分關于所述多個熔斷連接件成鏡像。
17.根據權利要求12所述的設備，其中，旨在在所述多個熔斷連接件中的其余熔斷連接件之前熔斷的所述多個熔斷連接件中的熔斷連接件耦接于所述第一導電熔斷母線的所述三角形形狀部分的頂端與所述第二導電熔斷母線之間。
18.—種設備,包括: 半導體襯底；以及 熔斷結構，所述熔斷結 構操作性地耦接到所述半導體襯底，所述熔斷結構包括: 第一導電熔斷母線， 第二導電熔斷母線，及 多個熔斷連接件，所述多個熔斷連接件操作性地耦接到所述半導體襯底并且耦接于所述第一導電熔斷母線與所述第二導電熔斷母線之間，所述多個熔斷連接件中的第一熔斷連接件設置在所述多個熔斷連接件中的第二熔斷連接件與所述多個熔斷連接件中的第三熔斷連接件之間，所述第一導電熔斷母線被配置成使得在所述第二熔斷連接件或所述第三熔斷連接件響應于電流開始熔斷斷開之前所述第一熔斷連接件響應于所述電流開始熔斷斷開。
19.根據權利要求18所述的設備，其中，所述第一導電熔斷母線或所述第二導電熔斷母線中的至少一個具有三角形形狀部分。
20.根據權利要求18所述的設備，其中，當所述多個熔斷連接件中的所述第一熔斷連接件熔斷斷開時，所述多個熔斷連接件中的所述第一熔斷連接件從導電狀態變為高電阻狀態。
【文檔編號】H01H85/046GK103681147SQ201310385098
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】威廉·R·紐伯里 申請人:飛兆半導體公司