專利名稱：具有覆蓋層的熔絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)于一種熔絲，特別是有關(guān)于一種具有覆蓋層的熔絲，適用于半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
目前半導(dǎo)體裝置在進入極大規(guī)模集成電路制程后，必須縮短線間距以增加積集度，如此，在制造過程中產(chǎn)生的瑕疵或缺陷便有增加的趨勢，產(chǎn)出良率自然也隨之下降，因此，集成電路(IC)如存儲器裝置中的靜態(tài)隨機存取存儲器(SDAM)或動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)，是利用冗余電路中熔絲的設(shè)置，來修復(fù)制造過程中產(chǎn)生瑕疵的存儲器單元，像經(jīng)過電性測試所得的瑕疵的存儲器單元，可藉由燒斷冗余電路中與其連接的熔絲而置換，且隨后導(dǎo)通備用行或列的記憶單元。目前，燒斷熔絲的方法大約以激光束燒斷和通入高電流為主。
以下請參考圖1a～1j所示，顯示習(xí)知具有覆蓋層熔絲的結(jié)構(gòu)形成示意圖。
請參考圖1a，首先，提供一半導(dǎo)體基底101，半導(dǎo)體基底101上可形成任何需要的元件。于半導(dǎo)體基底101上依序形成一介電層102及一圖案化罩幕層103，圖案化罩幕層103具有開口104a及104b，開口104a及104b會露出介電層102的部份表面，而開口104a的位置即為后續(xù)形成金屬內(nèi)連線的位置，開口104b的位置為后續(xù)形成熔絲(fuse)的位置。其中，半導(dǎo)體基底101例如是硅晶圓；介電層102例如是氧化硅層。
請參考圖1b，以圖案化罩幕層103為罩幕蝕刻介電層102，以在介電層102上形成開口105a及105b，開口105a及105b會露出部份半導(dǎo)體基底101的表面。完成蝕刻后將圖案化罩幕層103去除，并在開口105a、105b及介電層102露出的表面上順應(yīng)性形成一阻障層106。其中，阻障層106例如是鉭(Ta)和氮化鉭(TaN)層，具有能夠防止銅的擴散、具有低薄膜電阻、對介電層以及銅膜的附著性良好、及良好的化學(xué)機械研磨兼容性等優(yōu)點，可防止后續(xù)填入開口105a及105b的金屬擴散至介電層102及半導(dǎo)體基底101當(dāng)中。
請參考圖1c，接下來，于阻障層106上形成一金屬層107，金屬層107會填滿開口105a及105b。其中，金屬層107例如是銅金屬層。
然后，對金屬層107進行平坦化步驟，直至露出介電層102的表面為止。如此一來，即僅留下填滿開口105a及開口105b的金屬內(nèi)連線107a及107b，金屬內(nèi)連線107a及107b分別作為金屬內(nèi)連線及熔絲之用，厚度約為69k；接著，在金屬內(nèi)連線107a、熔絲107b及介電層102上形成一阻障層108，如圖1d所示。阻障層108例如是氮化硅(SiN)層，厚度約為750，阻障層108可避免金屬內(nèi)連線107a、熔絲107b擴散到后續(xù)形成的其它構(gòu)造當(dāng)中。
請參考圖1e，接著，于阻障層108上依序形成一介電層109及一圖案化罩幕層110，圖案化罩幕層110具有一開口110a，開口110a會露出在金屬內(nèi)連線107a上方的介電層109的部份表面。其中，介電層109例如是氧化層，作為熔絲107b上方的覆蓋層。
請參考圖1f，以圖案化罩幕層110為罩幕蝕刻介電層109，以在介電層109形成一開口109a，開口109a的位置為后續(xù)形成焊墊的位置，開口109a會露出金屬內(nèi)連線107a的表面，然后將圖案化罩幕層110去除。
請參考圖1g，接著，依序在開口109a及介電層109露出的表面上順應(yīng)性形成一附著層111、一合金金屬層112及一抗反射層113，而且抗反射層113上形成有一圖案化罩幕層114，圖案化罩幕層114覆蓋在開口109a上方位置的抗反射層113上，圖案化罩幕層114的寬度大于開口109a的寬度。阻障層111例如是氮化鉭(TaN)層，厚度約600，阻障層111可避免合金金屬層112擴散至介電層109當(dāng)中；合金金屬層112例如是銅化鋁(AlCu)層，厚度約為12k；抗反射層113例如是氮氧化硅(SiON)層，厚度約為300，可在進行圖案轉(zhuǎn)移時不使合金金屬層112造成反射，而避免圖案失真。
請參考圖1h，以圖案化罩幕層114為罩幕依序蝕刻露出表面的抗反射層113、合金金屬層112及阻障層111，以在開口109a處形成一金屬焊墊112a，金屬焊墊112a突出于介電層109的表面，其上方有抗反射層113a，下方有阻障層111a；然后，去除圖案化罩幕層114。
因為金屬焊墊112a上所形成的抗反射層113a具有絕緣作用，因此后續(xù)以金屬線來連接金屬焊墊112a與外界接腳時，可能會有無法導(dǎo)通的情況，所以金屬焊墊112a上所形成的抗反射層113a必須被去除以利于后續(xù)的導(dǎo)通。
請參考圖1i，于介墊層109及抗反射層113a上形成一圖案化罩幕層116。圖案化罩幕層116具有開口117a及117b，開口117a會露出金屬焊墊112a上方位置的抗反射層113a的部份表面，開口117b則會露出熔絲107b上方位置的介電層109的部份表面。
接著，以圖案化罩幕層116為罩幕蝕刻抗反射層113a及介電層109，以在抗反射層113a處形成開口115a及在熔絲107b上方的介電層形成熔絲窗115b，并將圖案化罩幕層116去除，如圖1j所示。
因為金屬焊墊112a必須露出表面才可提供與外界的接線連接，因此開口115a所露出的覆蓋在金屬焊墊上方的抗反射層113a被蝕刻而去除。同時，由于構(gòu)成抗反射層113a的氮氧化硅的蝕刻速度小于蝕刻由氧化硅層構(gòu)成的介電層109的速度，因此，在開口115a露出的抗反射層113a被完全去除后，熔絲窗115b的深度會被蝕刻的較深，導(dǎo)致熔絲107b上方位置僅殘留厚度甚小的介電層109b。
因為熔絲107b上方位置的介電層109b的厚度相當(dāng)薄，因此相當(dāng)容易在后續(xù)制程中被蝕穿而失去功用；相反，如果在熔絲107b上方位置形成的熔絲窗深度較淺，來避免介電層不小心被蝕穿的話，因為熔絲107b上方的熔絲窗107b被蝕刻的深度不易控制的緣故，熔絲107b上方位置的介電層可能會被作的過厚，在后續(xù)如需要修補時，熔絲107b反而可能無法被打穿。
美國專利第6,180,503號專利提出一種可熔的記憶陣列的覆蓋層蝕刻程序(Passivation layer etching process for memory arrays withfusible links)的新型，其中并未提及控制熔絲上方覆蓋層厚度的結(jié)構(gòu)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種在熔絲上方具有覆蓋層的結(jié)構(gòu)，覆蓋層具有隔離空氣、保護芯片的作用，可有效確保熔絲的功效。
根據(jù)上述目的，本實用新型提供一種具有覆蓋層的熔絲，包括一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底上有一金屬內(nèi)連線及一熔絲；其特征在于，一包含有一第一介電層、一停止層及一第二介電層所組成的覆蓋層設(shè)于該半導(dǎo)體基底、該金屬內(nèi)連線及該熔絲的表面上；一金屬焊墊設(shè)置于該覆蓋層中；一保護層設(shè)置于該金屬焊墊及該覆蓋層上，其中該保護層中具有兩個開口，其中一個開口露出該金屬焊墊的表面，而另一開口位于該熔絲上方且該另一開口與該熔絲間相隔有一既定距離。
根據(jù)上述目的，本實用新型再提供一種具有覆蓋層的熔絲，包括一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底上形成有一熔絲；一復(fù)合介電層，形成于該半導(dǎo)體基底及該熔絲的表面上，該復(fù)合介電層形成有一凹槽，該凹槽位于該熔絲上方，且該凹槽與該熔絲間相隔有一既定距離；以及一保護層，形成于該復(fù)合介電層的表面上。
根據(jù)上述方案，本實用新型的主要結(jié)構(gòu)特點是熔絲上方的氧化層一停止層一氧化層的復(fù)合層，藉由停止層的作用來保留適當(dāng)厚度的氧化層，達(dá)到防止形成熔絲窗時的過度蝕刻而露出熔絲或損傷熔絲，并避免后續(xù)如需要修補時熔絲窗可能無法被打穿的機會。


圖1a～1j為習(xí)知的形成具有覆蓋層的熔絲的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2a～2j為本實用新型的形成具有覆蓋層的熔絲的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖式簡單說明101、201～半導(dǎo)體基底；102、109、202、209a、209c～介電層；103、110、114、116～圖案化罩幕層；104a、104b、105a、105b、109a～開口；110a、115a、117a、117b～開口；115b、215b～熔絲窗；106、108、111、111a、206、208、211、211a～阻障層；107、207～金屬層；107a、207a～金屬內(nèi)連線；107b、207b～熔絲；112、212～合金金屬層；112a、212a～金屬焊墊；113、113a、213、213a～抗反射層；215～保護層；203、210、214、216～圖案化罩幕層；204a、204b、205a、205b、209d～開口；210a、215a、217a、217b～開口；
209～復(fù)合介電層；209b～停止層；209e～覆蓋層。
具體實施方式
為使本實用新型的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下請參考圖2a，首先，提供一半導(dǎo)體基底201，半導(dǎo)體基底201上可形成任何需要的元件。于半導(dǎo)體基底201上依序形成一介電層202及一圖案化罩幕層203，圖案化罩幕層203具有開口204a及204b，開口204a及204b會露出介電層202的部份表面，而開口204a的位置即為后續(xù)形成金屬內(nèi)連線的位置，開口204b的位置為后續(xù)形成熔絲(fuse)的位置。其中，半導(dǎo)體基底201例如是硅晶圓；介電層202例如是氧化硅層。
請參考圖2b，以圖案化罩幕層203為罩幕蝕刻介電層202，以在介電層202上形成開口205a及205b，開口205a及205b會露出部份半導(dǎo)體基底201的表面。完成蝕刻后將圖案化罩幕層203去除，并在開口205a、205b及介電層202露出的表面上順應(yīng)性形成一阻障層206。其中，阻障層206例如是鉭(Ta)和氮化鉭(TaN)層，具有能夠防止銅的擴散、具有低薄膜電阻、對介電層以及銅膜的附著性良好、及良好的化學(xué)機械研磨兼容性等優(yōu)點，可防止后續(xù)填入開口205a及205b的金屬擴散至介電層202及半導(dǎo)體基底201當(dāng)中。
請參考圖2c，接下來，于阻障層206上形成一金屬層207，金屬層207會填滿開口205a及205b。其中，金屬層207例如是銅金屬層。
然后，對金屬層207進行平坦化步驟，直至露出介電層202的表面為止。如此一來，即僅留下填滿開口205a及開口205b的金屬層207a及207b，金屬層207a及207b分別作為金屬內(nèi)連線及熔絲之用，厚度約為1000A至100kA，較佳者為69kA；接著，在金屬內(nèi)連線207a、熔絲207b及介電層202上形成一阻障層208，如圖2d所示。阻障層208例如是氮化硅(SiN)層，厚度約為50A至55A，較佳者為750A，阻障層208可避免金屬內(nèi)連線207a、熔絲207b擴散到后續(xù)形成的其它構(gòu)造當(dāng)中。
請參考圖2e，接著，進行本實用新型的關(guān)鍵步驟，于阻障層208上依序形成第一介電層209a、一停止層209b、第二介電層209c及一圖案化罩幕層210，圖案化罩幕層210在焊墊預(yù)定區(qū)具有一開口210a，開口210a會露出在金屬層207a上方的第二介電層209c的部份表面。其中，第一介電層209a例如是氧化層，厚度約為100至100k；停止層209b例如是氮化硅層，厚度約為50至50k；第二介電層209c例如是氧化層，厚度約為100至100k；第一介電層209a、停止層209b、第二介電層209c共同構(gòu)成一熔絲207b上方的復(fù)合介電層209。
請參考圖2f，以圖案化罩幕層210為罩幕，依序蝕刻第一介電層209a、停止層209b及第二介電層209c，以在第一介電層209a、停止層209b及第二介電層209c所組成的覆蓋層形成一開口209d作為后續(xù)制作焊墊之用，開口209d會露出金屬內(nèi)連線207a的表面；然后，將圖案化罩幕層210去除。
請參考圖2g，接著，依序在開口209d及第二介電層209c露出的表面上順應(yīng)性形成一附著層211、一合金金屬層212及一抗反射層213，并在抗反射層213上形成一圖案化罩幕層214，其中圖案化罩幕層214覆蓋在開口209d上方位置的抗反射層213上，且圖案化罩幕層214的寬度大于開口209d的寬度。阻障層211例如是氮化鉭(TaN)層，厚度約為50至50k，較佳者為600，阻障層211可避免合金金屬層212擴散至第一、二介電層209a、209c及停止層209b當(dāng)中；合金金屬層212例如是銅化鋁(AlCu)層，厚度約為1000至100k，較佳者為12k；抗反射層213例如是氮氧化硅(SiON)層，厚度約為100A至10kA，較佳者為300A，可在進行圖案轉(zhuǎn)移時不使合金金屬層212造成反射，而避免圖案失真。
請參考圖2h，以圖案化罩幕層214為罩幕依序蝕刻露出表面的抗反射層213、合金金屬層212及阻障層211，以在開口209d處形成一金屬焊墊212a，金屬焊墊212a突出于第二介電層209c的表面上方蝕刻后的抗反射層213a，下方有阻障層211a，然后，去除圖案化罩幕層214。
請參考圖2i，于抗反射層213a及第二介電層209c上順應(yīng)性形成一保護層215，并在保護層215上形成一圖案化罩幕層216。圖案化罩幕層216具有開口217a及217b，開口217a會露出金屬焊墊212a上方位置的保護層215的部份表面，開口217b則會露出熔絲207b上方位置的保護層215的部份表面。其中，保護層215為氮化硅層及氧化硅層組合的復(fù)合層，利用電漿化學(xué)氣相沈積法所形成。
接著，以圖案化罩幕層216為罩幕蝕刻保護層215，以在保護層215形成開口215a及熔絲窗(另一開口)215b，并將圖案化罩幕層216去除，如圖2j所示。因為金屬焊墊212a必須露出表面才可提供與外界的接線連接，因此開口215a所露出的覆蓋在金屬焊墊上方的抗反射層213a在保護層215被蝕刻而露出后，即被蝕刻而去除。
因本實用新型所提供的復(fù)合介電層209的結(jié)構(gòu)為第一介電層209a、停止層209b、第二介電層209c所共同構(gòu)成的組合層結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)熔絲窗215b的第二介電層209c被去除后，因為有由氮化硅層形成的停止層209b存在的緣故，氮化硅層被蝕刻的速率較氧化層要小，所以熔絲窗215b不會因為要在開口215a處去除抗反射層213a的關(guān)系而太深，熔絲207b上方位置的介電層209e也不會太薄，并且可根據(jù)修補熔絲的實際需要來調(diào)整介電層209e。
所以，根據(jù)本實用新型所提供的具有覆蓋層的熔絲，共包括一半導(dǎo)體基底201，半導(dǎo)體基底201中形成有一熔絲結(jié)構(gòu)207b；一包含有第一介電層209a、停止層209b及第二介電層209c的復(fù)合介電層，形成于半導(dǎo)體基底201及熔絲207b的表面上，復(fù)合介電層形成有一凹槽，作為熔絲窗215b之用，凹槽位于熔絲207b上方，且凹槽底部與熔絲207b間相隔有一既定厚度的介電層用以作為覆蓋層209e，該既定距離小于該第一介電層的厚度；最后，更包括一保護層215，形成于復(fù)合介電層的表面上，保護層可保護金屬焊墊不會因外力被擠壓而變形。
因此，在本實用新型所提供的形成熔絲的覆蓋層的方法中，只要控制停止層209b的深度，就可控制熔絲窗215b的深度，并由介電層209a的厚度來控制熔絲207b上方氧化層的有效厚度，不會因為熔絲207b上方的保護層的厚度太薄而容易在后續(xù)制程中被蝕穿，也不會因為保護層的厚度太厚而在后續(xù)如需要修補時無法被打穿。而且，本實用新型提供的結(jié)構(gòu)，可在同一處理室中完成所有步驟，且不需要其它額外的光罩即可完成，可有效節(jié)省時間及花費，進而達(dá)到降低成本的目的。
雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種具有覆蓋層的熔絲，包括一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底上有一金屬內(nèi)連線及一熔絲；其特征在于，一包含有一第一介電層、一停止層及一第二介電層所組成的覆蓋層設(shè)于該半導(dǎo)體基底、該金屬內(nèi)連線及該熔絲的表面上；一金屬焊墊設(shè)置于該覆蓋層中；一保護層設(shè)置于該金屬焊墊及該覆蓋層上，其中該保護層中具有兩個開口，其中一個開口露出該金屬焊墊的表面，而另一開口位于該熔絲上方且該另一開口與該熔絲間相隔有一既定距離。
2.如權(quán)利要求1所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該金屬內(nèi)連線為銅內(nèi)連線。
3.如權(quán)利要求1所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該熔絲的材質(zhì)為銅金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該第一介電層及該第二介電層皆為氧化硅層，厚度皆為1000至100k。
5.如權(quán)利要求1所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該停止層為氮化硅層，厚度為50至50k。
6.如權(quán)利要求1所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，金屬焊墊為鋁化銅層。
7.如權(quán)利要求1所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該保護層為氧化層及氮化層的覆蓋層。
8.如權(quán)利要求7所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該氧化層及氮化層的覆蓋層為一由電漿化學(xué)氣相沈積法形成的覆蓋層。
9.一種具有覆蓋層的熔絲，包括一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底上形成有一熔絲；其特征在于，一復(fù)合介電層，形成于該半導(dǎo)體基底及該熔絲的表面上，該復(fù)合介電層形成有一凹槽，該凹槽位于該熔絲上方，且該凹槽與該熔絲間相隔有一既定距離；一保護層，形成于該復(fù)合介電層的表面上。
10.如權(quán)利要求9所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該復(fù)合介電層包括一第一介電層、一第二介電層及一阻障層，該第一介電層形成于該半導(dǎo)體基底的表面上，該阻障層形成于該第一介電層的表面上，且該第二介電層形成于該阻障層的表面上。
11.如權(quán)利要求10所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該第一介電層及該第二介電層皆為氧化硅層，厚度皆為1000至100k。
12.如權(quán)利要求10所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該阻障層為氮化硅層，厚度為50至50k。
13.如權(quán)利要求10所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該既定距離小于該第一介電層的厚度。
14.如權(quán)利要求9所述的具有覆蓋層的熔絲，其特征在于，該保護層為氧化層及氮化層組成的復(fù)合層。
專利摘要本實用新型提供一種具有覆蓋層的熔絲，包括一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底上有一金屬內(nèi)連線及一熔絲；其特征在于，一包含有一第一介電層、一停止層及一第二介電層所組成的覆蓋層設(shè)于該半導(dǎo)體基底、該金屬內(nèi)連線及該熔絲的表面上；一金屬焊墊設(shè)置于該覆蓋層中；一保護層設(shè)置于該金屬焊墊及該覆蓋層上，其中該保護層中具有兩個開口，其中一個開口露出該金屬焊墊的表面，而另一開口位于該熔絲上方且該另一開口與該熔絲間相隔有一既定距離。本實用新型的覆蓋層結(jié)構(gòu)，具有隔離空氣、保護芯片的作用，可有效確保熔絲的功效。
文檔編號H01L23/525GK2711905SQ20042004993
公開日2005年7月20日 申請日期2004年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者吳瑞國, 吳義郎, 吳林峻, 陳殿豪 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司