400nm~800nm的下層金屬層3 ；
(2)如圖2所示，在下層金屬層3上采用磁控濺射法進行第一阻擋層材料(鎢、鎢化鈦或鈦中的一種)淀積，形成厚度為20nm~300nm的第一阻擋層4a，用于防止步驟3中淀積的反熔絲介質材料與下層金屬材料發生反應，造成失效；
(3)如圖3所示，在第一阻擋層4a上采用磁控濺射法進行反熔絲介質材料(非晶硅、多晶娃、娃或二氧化娃中的一種)淀積，形成厚度為30nm~150nm的反恪絲介質層5 ；
(4)如圖4所示，在反熔絲介質層5上進行涂膠，形成離子注入阻擋層7，其中的介質材料為光刻膠、氮化硅或二氧化硅中的一種；
(5)如圖5所示，對離子注入阻擋層7的左、右兩部分進行曝光、顯影，留下中間部分，為離子注入工藝做準備；
(6)如圖6所示，利用離子注入機中產生的離子(Ar離子或硅離子中的一種)，通過30-80Kev的能量，1E11-5E13的劑量對反熔絲介質層5未被步驟(5)得到的離子注入阻擋層7阻擋的部分進行離子注入工藝處理，使得反熔絲介質層5未被阻擋部分實現非晶化，完成注入后去除離子注入阻擋層7 ;
(7)如圖7所示，在反熔絲介質層5上采用磁控濺射法進行第二阻擋層材料(鎢、鎢化鈦或鈦中的一種)淀積，形成厚度為20nm~300nm的第二阻擋層4b，用于防止步驟(6)中得到的經過離子注入處理的反熔絲介質層5中的介質材料與上層金屬材料發生反應，造成失效；
(8)如圖8所示，對反熔絲介質層5的左、右兩部分進行刻蝕，留下中間部分的寬度大于步驟(5)得到的離子注入阻擋層7的寬度，使得刻蝕之后的反熔絲介質層5兩側邊緣(即容易漏電區域)正好還存在非晶化程度，從而降低反熔絲介質層5漏電，形成反熔絲單元結構的上電極板，刻蝕停止在下層的第一阻擋層4a上；
(9)如圖9所示，對下層金屬層3進行刻蝕，形成反熔絲單元結構的下電極板，刻蝕停止在第一金屬間介質層2a上；
(10)如圖10所示，在步驟(8)得到的反熔絲單元結構的上電極板上采用PECVD(等離子體增強化學氣相淀積)法進行第二金屬間介質材料淀積，形成厚度為500nm~1200nm的第二金屬間介質層2b，再對第二金屬間介質層2b的中間部分進行刻蝕，形成通孔結構，最后在第二金屬間介質層2b上采用磁控派射法進行上層金屬材料淀積，形成厚度為400nm~800nm的上層金屬層6，對上層金屬層6進行刻蝕，形成MTM反熔絲單元結構。
[0020]本發明采用離子注入工藝處理方法，注入離子的類型為Ar離子或硅離子中的一種，這兩種類型的離子比較穩定，不帶電荷或容易形成共價鍵，沒有多余的電子移動，而注入P型或N型離子會導致反熔絲介質層5成為導電半導體，有電壓就會漏電；離子注入機比較清潔，不容易對反熔絲介質層5造成二次玷污，同時容易控制且注入均勻性好；離子注入機的離子注入能量與劑量的選擇與離子注入類型、反熔絲介質層5的厚度有關，能量、劑量與反熔絲介質層5的厚度需要匹配，從而實現較低漏電，提高反熔絲介質層5的擊穿均勻性；各個層次材料的厚度根據具體工藝平臺選擇；反熔絲介質層5的中間部分未非晶化或非晶化程度不高，為了讓MTM反熔絲單元的上、下電極之間使用預設的編程電壓和編程電流，在很短的編程時間內使反熔絲介質層5熔穿，使其具有穩定的電特性導電通道。
【主權項】
1.一種MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 在基于娃襯底的器件層(I)上進行第一金屬間介質材料淀積，形成第一金屬間介質層(2a)，再在第一金屬間介質層(2a)上進行下層金屬材料淀積，形成下層金屬層(3)； (2)在下層金屬層(3)上進行第一阻擋層材料淀積，形成第一阻擋層(4a); (3)在第一阻擋層(4a)上進行反熔絲介質材料淀積，形成反熔絲介質層(5); (4 )在反熔絲介質層(5 )上進行涂膠，形成離子注入阻擋層(7 ); (5)對離子注入阻擋層(7)的左、右兩部分進行曝光、顯影，留下中間部分； (6)對反熔絲介質層(5)未被步驟(5)得到的離子注入阻擋層(7)阻擋的部分進行離子注入工藝處理，完成注入后去除離子注入阻擋層(7); (7)在反熔絲介質層(5)上進行第二阻擋層材料淀積，形成第二阻擋層(4b); (8)對反熔絲介質層(5)的左、右兩部分進行刻蝕，留下中間部分的寬度大于步驟(5)得到的離子注入阻擋層(7)的寬度，形成反熔絲單元結構的上電極板，刻蝕停止在下層的第一阻擋層(4a)上； (9)對下層金屬層(3)進行刻蝕，形成反熔絲單元結構的下電極板，刻蝕停止在下層的第一金屬間介質層(2a)上； (10)在步驟(8)得到的反恪絲單元結構的上電極板上進行第二金屬間介質材料淀積，形成第二金屬間介質層(2b )，再對第二金屬間介質層(2b )的中間部分進行刻蝕，形成通孔結構，最后在第二金屬間介質層(2b)上進行上層金屬材料淀積，形成上層金屬層(6)，對上層金屬層(6)進行刻蝕，形成MTM反熔絲單元結構。2.根據權利要求1所述的MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:所述離子注入工藝處理是利用離子注入機中產生的離子，通過30-80Kev的能量，1E11-5E13的劑量對反熔絲介質層(5)未被步驟(5)得到的離子注入阻擋層(7)阻擋的部分進行離子注入。3.根據權利要求1或2所述的MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:所述離子注入工藝處理中的注入離子類型為Ar離子或硅離子中的一種。4.根據權利要求1所述的MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中得到的反熔絲介質層(5)中的介質材料為非晶硅、多晶硅、硅或二氧化硅中的一種，反熔絲介質層(5)的厚度為30~150nmo5.根據權利要求1所述的MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中得到的離子注入阻擋層(7)中的介質材料為光刻膠、氮化硅或二氧化硅中的一種。6.根據權利要求1所述的MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中的第一金屬間介質材料淀積和步驟(10)中的第二金屬間介質材料淀積均采用PECVD法；所述步驟(I)中的下層金屬材料淀積、步驟(2)中的第一阻擋層材料淀積、步驟(3)中的反熔絲介質材料淀積、步驟(7)中的第二阻擋層材料淀積和步驟(10)中的上層金屬材料淀積均采用磁控濺射法。7.根據權利要求1所述的MTM反熔絲單元結構的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中得到的第一金屬間介質層(2a)和步驟(10)中得到的第二金屬間介質層(2b)的厚度均為500nm~1200nm ;所述步驟(I)中得到的下層金屬層(3)和步驟(10)得到的上層金屬層(6)的厚度均為400nm~800nm ;所述步驟(I)中得到的第一阻擋層(4a)和步驟(7)中得到的第二阻擋層(4b)的材料均為鎢、鎢化鈦或鈦中的一種，第一阻擋層(4a)和第二阻擋層(4b)的 厚度均為20nm?300nm。
【專利摘要】本發明涉及一種MTM反熔絲單元結構的制備方法，包括（1）完成第一金屬間介質材料和下層金屬材料淀積；（2）完成第一阻擋層材料淀積；（3）完成反熔絲介質材料淀積；（4）完成離子注入阻擋層涂覆；（5）完成離子注入阻擋層曝光、顯影；（6）完成離子注入；（7）完成第二阻擋層材料淀積；（8）完成反熔絲介質層刻蝕；（9）完成下層金屬層刻蝕；（10）完成第二金屬間介質材料和上層金屬材料淀積、刻蝕，形成MTM反熔絲單元結構。本發明采用離子注入工藝，使反熔絲介質層中易漏電的區域實現非晶化，提高反熔絲介質層擊穿電壓一致性，使得MTM反熔絲單元在相同的擊穿電壓下具有更小的漏電特性和編程一致性。
【IPC分類】H01L21/768, H01L23/525
【公開號】CN105006449
【申請號】CN201510422692
【發明人】徐海銘, 鄭若成, 曾慶平, 王印權, 湯賽楠
【申請人】中國電子科技集團公司第五十八研究所
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月17日