[發(fā)明專利]熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910208834.0
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN102054765A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 匡金;祝孔維;張明敏;趙志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，特別涉及一種熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝水平的改進以及集成電路復(fù)雜度的提高，半導(dǎo)體元器件也變得更容易受各種缺陷所影響，而單個元器件如晶體管或者存儲單元的失效，往往會導(dǎo)致整個集成電路的功能缺陷。常見的解決方法是在集成電路中形成一些可以熔斷的連接線，也就是熔絲(fuse)結(jié)構(gòu)，以確保集成電路的可用性。

一般而言，熔絲結(jié)構(gòu)用于連接集成電路中的冗余電路(redundancycircuit)，在電路出現(xiàn)缺陷時，將熔絲熔斷，使用冗余電路來修復(fù)或取代出現(xiàn)缺陷的電路。熔絲結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于內(nèi)存中，在內(nèi)存芯片生產(chǎn)完成時，若其中有部分存儲單元出現(xiàn)功能問題，就可以通過熔絲結(jié)構(gòu)用冗余的存儲單元來取代，實現(xiàn)修復(fù)的目的。另外，熔絲結(jié)構(gòu)還常見于可編程電路中，根據(jù)用戶需要，使用熔絲結(jié)構(gòu)對電路中的標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元進行編程，用以實現(xiàn)特定的功能。

圖1至圖2給出了現(xiàn)有技術(shù)熔絲結(jié)構(gòu)形成方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100上依次形成有熔絲結(jié)構(gòu)101，第一介質(zhì)層103，第二介質(zhì)層104。所述半導(dǎo)體襯底100的材料可以是單晶、多晶、或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺，所述半導(dǎo)體襯底100上形成有由柵極102、源極(未示出)、漏極(未示出)構(gòu)成的MOS晶體管。所述熔絲結(jié)構(gòu)101為多晶硅熔絲(poly?fuse)或金屬熔絲(metal?fuse)，所述熔絲結(jié)構(gòu)101下方有隔離結(jié)構(gòu)(未示出)，所述隔離結(jié)構(gòu)的形成方法為硅的局部氧化法(LOCOS)或淺溝槽隔離(STI)等方法。所述第一介質(zhì)層103的材料選自氧化硅、有機硅酸鹽玻璃、硼硅玻璃等，所述第一介質(zhì)層103內(nèi)形成有栓塞103a。所述第二介質(zhì)層104的材料選自氧化硅、有機硅酸鹽玻璃、硼硅玻璃等，所述第二介質(zhì)層104內(nèi)形成有互連和通孔結(jié)構(gòu)104a。根據(jù)實際工藝，所述第二介質(zhì)層104內(nèi)還可以形成有更多層的金屬互連結(jié)構(gòu)和通孔結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，對所述第一介質(zhì)層103和第二介質(zhì)層104進行刻蝕，在所述熔絲結(jié)構(gòu)101的上方形成開口。形成所述開口的目的在于：由于所述熔絲結(jié)構(gòu)101一般是通過使用較大的電流或者電壓來熔斷，在熔斷的過程中會產(chǎn)生大量的熱量和生成物，所述開口有助于排出熱量和相應(yīng)的生成物，防止內(nèi)部電路受到損傷。

在所述開口的形成過程中，為了防止刻蝕過程對熔絲結(jié)構(gòu)101造成損傷，同時也為了防止所述熔絲結(jié)構(gòu)101與空氣接觸被氧化，所述開口底部會殘留一定厚度的第一介質(zhì)層103a，所述殘留的第一介質(zhì)層103a的厚度視實際工藝需要而定。但是，現(xiàn)有技術(shù)在刻蝕過程中無法精確控制殘留的第一介質(zhì)層103a的厚度，如果刻蝕量過大，則會損傷到所述熔絲結(jié)構(gòu)101；如果刻蝕過小，則使得所述殘留的第一介質(zhì)層103a的厚度偏大，在所述熔絲結(jié)構(gòu)101熔斷時，產(chǎn)生的生成物無法脹破所述殘留的第一介質(zhì)層103a，從而造成生成物無法向上排出，導(dǎo)致橫向膨脹而損壞內(nèi)部電路。而且，隨著工藝水平和電路復(fù)雜性的提高，金屬互連結(jié)構(gòu)的層數(shù)逐漸增多，因此所述熔絲結(jié)構(gòu)101上堆積的介質(zhì)層的總厚度變得很大，使得刻蝕過程的精度更加難以控制。

因此，需要一種新的熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法，以有效控制熔絲結(jié)構(gòu)上方殘留的介質(zhì)層的厚度，避免熔絲結(jié)構(gòu)在熔斷時發(fā)生橫向膨脹對電路造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法，能夠有效的控制熔絲結(jié)構(gòu)上方殘留的介質(zhì)層的厚度，避免熔絲結(jié)構(gòu)在熔斷時發(fā)生橫向膨脹對電路造成損傷。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種熔絲結(jié)構(gòu)的形成方法，包含下列步驟：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有熔絲結(jié)構(gòu)；

在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層覆蓋熔絲結(jié)構(gòu)并具有目標(biāo)厚度；

在所述第一介質(zhì)層上形成刻蝕終止層；

在所述刻蝕終止層上形成第二介質(zhì)層；

對所述第二介質(zhì)層進行選擇性刻蝕，在所述熔絲結(jié)構(gòu)上方形成開口，所述開口底部露出刻蝕終止層。

可選的，所述目標(biāo)厚度為2000至

可選的，所述第二介質(zhì)層的材料選自氧化硅、有機硅酸鹽玻璃或硼硅玻璃。

可選的，所述刻蝕終止層的材料與第二介質(zhì)層的材料不同。

可選的，所述刻蝕終止層的材料選自氮氧化硅(SiON)、氮化硅(SiN)或富硅氧化物(SRO)。

可選的，所述刻蝕終止層的厚度為300至