[發(fā)明專利]以兩階段蝕刻方式在半導(dǎo)體基材上形成熔絲窗的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610171772.7
• 申請(qǐng)日: 2006-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN101211779A
• 公開（公告）日: 2008-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白世杰;馬宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/311
• 分類號(hào): H01L21/311;H01L21/66;H01L21/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 陶鳳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種以兩階段蝕刻方式可靠穩(wěn)定地在半導(dǎo)體基材上蝕刻形成一具有高深寬比(aspect?ratio)的熔絲窗的方法，其中利用到先進(jìn)工藝控制(Advanced?process?control，APC)，使得熔絲窗底部的目標(biāo)層剩余厚度能夠被精密地控制。

背景技術(shù)

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，為了避免半導(dǎo)體芯片中有缺陷的元件影響產(chǎn)品的可靠度及順利運(yùn)作，在半導(dǎo)體集成電路上有時(shí)會(huì)設(shè)計(jì)所謂的備用電路(redundancy?circuit)，其原理乃是利用激光來燒斷備用電路中的熔絲線，藉此繞開芯片中有缺陷的元件或者連結(jié)至備用的元件或電路。

圖1中繪示的是現(xiàn)有形成在半導(dǎo)體基材100上的多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12以及熔絲線10的剖面示意圖。如圖1所示，形成在半導(dǎo)體基材100上的多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12包含有一下層鑲嵌金屬導(dǎo)線層122，其主要是由銅金屬所構(gòu)成，并利用現(xiàn)有的銅鑲嵌工藝形成，舉例來說，其可以是多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12中的第五層金屬導(dǎo)線(M5)層，而為了簡(jiǎn)化說明，第一至第四層金屬導(dǎo)線層并未繪示于圖中。下層鑲嵌金屬導(dǎo)線層122被嵌入在絕緣介電層113以及蝕刻停止層114內(nèi)。

多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12還包括有一鑲嵌金屬導(dǎo)線層124，在此例中，其為第六層金屬導(dǎo)線(M6)層，且形成在絕緣介電層109以及蝕刻停止層110內(nèi)。鑲嵌金屬導(dǎo)線層124經(jīng)由形成在絕緣介電層111與蓋層112內(nèi)的介層插塞123與下層鑲嵌金屬導(dǎo)線層122構(gòu)成電連接。在此例中，多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12還包括有一鑲嵌金屬導(dǎo)線層126，其為第七層金屬導(dǎo)線(M7)層，且形成在絕緣介電層105以及蝕刻停止層106內(nèi)。鑲嵌金屬導(dǎo)線層126經(jīng)由形成在絕緣介電層107與蓋層108內(nèi)的介層插塞125與鑲嵌金屬導(dǎo)線層124構(gòu)成電連接。最后，多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12的最上面是一焊墊層128，其通常是由鋁、鋁銅合金或銅金屬等所構(gòu)成。

焊墊層128經(jīng)由形成在絕緣介電層103與蓋層104內(nèi)的介層插塞127與下方的鑲嵌金屬導(dǎo)線層126構(gòu)成電連接。在焊墊層128上方其周圍通常會(huì)覆蓋有保護(hù)層101以及介電層102，且在保護(hù)層101中會(huì)形成開口130，暴露出一部分的焊墊層128的上表面。

前述的絕緣介電層105、107、109、111及113可以是由低介電常數(shù)材料所構(gòu)成，例如FSG或同等材料。前述的蝕刻停止層106、110及114可以是PECVD氮化硅、LPCVD氮化硅或氮化硅氧層(oxy-nitride)。前述的蓋層104、108、110及112可以是PECVD氮化硅、LPCVD氮化硅、碳化硅或氮化硅氧層等所構(gòu)成。介電層102通常是由氧化硅，例如PECVD氧化硅所構(gòu)成。保護(hù)層101通常是由氮化硅所構(gòu)成。

在此例中，熔絲線10與多層金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)12的下層鑲嵌金屬導(dǎo)線層122同時(shí)制作完成。在完成前述的集成電路結(jié)構(gòu)后，最后還需要在熔絲線10的正上方形成一熔絲窗，其具有非常高的深寬比，且蝕刻熔絲窗時(shí)，必須使熔絲窗的底部不會(huì)暴露出熔絲線10，以避免其氧化。

圖2至圖4繪示的是現(xiàn)有形成熔絲窗的方法示意圖。首先，如圖2所示，在保護(hù)層101上形成一光致抗蝕劑層150，然后進(jìn)行一光刻工藝，于光致抗蝕劑層150中形成一開口160，其位于熔絲線10的正上方，并且定義出即將形成在半導(dǎo)體基材100內(nèi)的熔絲窗的形狀。如圖3所示，接著進(jìn)行一單步驟不間斷的干蝕刻工藝，經(jīng)由開口160連續(xù)向下蝕刻介電層101至111，如此形成一具有深度非常深，約介于40000至50000埃左右的熔絲窗200。在此例中，蝕刻熔絲窗200的過程中總共需要連續(xù)蝕刻11層介電層，其中至少包括五種以上的不同介電材料。

如前所述，為了避免熔絲線10的氧化，因此蝕刻熔絲窗時(shí)，必須確使熔絲窗的底部不致暴露出熔絲線10。因此，前述的單步驟不間斷的干蝕刻工藝必須使其最終停止在絕緣介電層111中，此絕緣介電層111又被稱為“目標(biāo)層”。此外，為了提高激光燒斷熔絲的可靠度，目標(biāo)層111最后剩余厚度的控制即顯得非常重要。通常，最好能將目標(biāo)層111最后剩余厚度控制在2000埃左右。最后，如圖4所示，在完成目標(biāo)層111最后剩余厚度的量測(cè)后，隨即再將光致抗蝕劑層150去除。