熔断结构及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种熔断结构及形成方法，在衬底表面形成介质层；在介质层表面形成金属层，在金属层表面形成第二光阻层；和以第二光阻层为掩膜刻蚀金属层，以形成熔断丝，熔断丝包括位于其两端部的连接区以及位于连接区之间并与连接区相连的熔断区，连接区与熔断区的厚度相等。在刻蚀形成熔断丝的过程中，刻蚀金属层与刻蚀介质层分开进行，避免形成难以清洗去除的刻蚀产物，防止熔断丝的熔断区两侧出现漏电流，提高了熔断结构的性能。

Fuse Structure and Its Formation Method

The invention discloses a fuse structure and a forming method, in which a dielectric layer is formed on the surface of the substrate, a metal layer is formed on the surface of the dielectric layer and a second photoresistive layer is formed on the surface of the metal layer, and a metal layer is etched with the second photoresistive layer as a mask to form a fuse wire, which comprises a connecting area between two ends of the fuse wire and a connecting area. The thickness of the zone is equal to that of the fused zone. In the process of forming fused wire, the metal layer and the dielectric layer are etched separately to avoid the formation of etched products which are difficult to clean and remove, and to prevent leakage current from both sides of the fused zone of the fused wire, thus improving the performance of the fused structure.

【技术实现步骤摘要】
熔断结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种熔断结构及其形成方法。
技术介绍
金属保险丝经常用于连接重布线层之间的电学元件，且保险丝的熔断位置不能太厚也不能太薄。如果熔断位置太厚，则难以熔断；如果太薄，比较容易熔断，均对半导体元件的电学性能产生影响。目前制备的金属熔断结构中，熔断区域比其两端部的连接区域的厚度要薄。在形成熔断结构时，先形成熔断区域的形状，再刻蚀金属层，形成连接区域。在刻蚀形成连接区域时，刻蚀金属层的同时也伴随有刻蚀金属层下方的介质层，使得形成的刻蚀产物堆积在熔断结构的周围，造成漏电。目前，亟需一种能够避免堆积刻蚀产物，从而达到不出现漏电现象的熔断结构及其形成方法。
技术实现思路
本专利技术公开了一种熔断结构及其形成方法，通过形成相同厚度的熔断区和连接区，避免后续刻蚀形成熔断结构时堆积较难清洗的刻蚀产物。本专利技术提供了一种熔断结构，包括：衬底，以及位于衬底上方的介质层；和熔断丝，熔断丝位于介质层表面，熔断丝包括位于其两端部的连接区以及位于连接区之间并与连接区相连的熔断区，熔断区与连接区的厚度相等。根据本专利技术的一个方面，熔断丝的材料为Al。根据本专利技术的一个方面，介质层的材料为TaN。根据本专利技术的一个方面，连接区与熔断区的上表面平齐。根据本专利技术的一个方面，熔断区的厚度尺寸范围为0.3μm～1μm。根据本专利技术的一个方面，熔断区的厚度为0.5μm。根据本专利技术的一个方面，还包括：多个导电插塞，每个导电插塞贯穿介质层与衬底，且每个导电插塞与一个连接区下表面电连接。根据本专利技术的一个方面，还包括：缓冲层，缓冲层位于衬底与介质层之间，且导电插塞贯穿缓冲层。本专利技术公开了一种熔断结构的形成方法，包括：在衬底表面形成刻蚀停止层，在刻蚀停止层上方形成介质层；在介质层表面形成金属层，在金属层表面形成第二光阻层；和以第二光阻层为掩膜刻蚀金属层，以形成熔断丝，熔断丝包括位于其两端部的连接区以及位于连接区之间并与连接区相连的熔断区，连接区与熔断区的厚度相等。根据本专利技术的一个方面，金属层的材料为Al。根据本专利技术的一个方面，介质层的材料为TaN。根据本专利技术的一个方面，连接区与熔断区的上表面平齐。根据本专利技术的一个方面，熔断区的厚度尺寸范围为0.3μm～1μm。根据本专利技术的一个方面，熔断区的厚度为0.5μm。根据本专利技术的一个方面，在形成金属层之前，还包括：在金属层表面形成第一光阻层；以第一光阻层为掩膜刻蚀介质层和衬底，以形成多个插塞孔；和形成充满插塞孔的导电插塞。根据本专利技术的一个方面，每个导电插塞与一个连接区的下表面电连接。根据本专利技术的一个方面，在形成介质层之前，还包括：在衬底的表面形成缓冲层。与现有技术相比，本专利技术具备的优点如下：熔断丝包括位于其两端部的连接区以及位于连接区之间并与连接区相连的熔断区，熔断区与连接区的厚度相等。熔断结构中，熔断区与连接区的厚度相等，使得在形成熔断结构时，避免堆积难清洗的刻蚀产物。在形成熔断结构时，在金属层表面形成第二光阻层；和以第二光阻层为掩膜刻蚀金属层，以形成熔断丝。这样的形成过程，使得刻蚀金属层时，熔断丝的连接区与熔断区同时刻蚀，避免刻蚀金属的同时刻蚀介质层，这样就使得生成的刻蚀产物容易去除，提高了熔断丝的电学性能。附图说明图1是根据一种熔断结构形成方法得到的熔断结构的剖面图；图2-图6a是根据本专利技术一个实施例的熔断结构形成方法的剖面图；图6b是图6a的俯视示意图。具体实施方式如前所述，现有的熔断结构中，存在刻蚀产物难去除而导致熔断丝漏电的问题。经研究发现，造成上述问题的原因为：形成的熔断丝中，熔断区与连接区存在高度差，在刻蚀形成熔断结构时，刻蚀金属Al的同时，还包括刻蚀介质层，刻蚀产物堆积在熔断区周围，比较难以清除。为了解决该问题，本专利技术公开了一种熔断结构及其形成方法，使得刻蚀金属与刻蚀介质层分开进行，避免生成比较难清洗的刻蚀产物。现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本专利技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。请参考图1，一种熔断结构的剖面图，熔断结构包括衬底10、缓冲层11、介质层12、导电插塞15和熔断丝16。熔断丝16包括熔断区和连接区，熔断区的厚度小于连接区，且连接区的上表面高于熔断区的上表面。同时导电插塞15与连接区的下表面电连接，如图1所示。在形成这种熔断结构时，由于连接区的厚度较大，熔断区的厚度较小，在形成熔断丝16时，刻蚀金属层的同时，介质层12也被刻蚀，使得生成含有Ta、C、N和O元素的刻蚀产物，后续进行清洗时，比较难以去除，堆积在熔断区附近，导致熔断结构的周围存在漏电流，降低了熔断结构的性能。请参考图2，在衬底100上形成介质层120，并在介质层120表面形成第一光阻层130。衬底100为后续形成熔断结构的基础。在本专利技术实施例中，衬底100的材料为Si。介质层120用于后续在其表面形成金属层。介质层120的材料包括但不限于TaN、TiN等。具体的，在本专利技术实施例中，介质层120所选用的材料为TaN。选用TaN一方面为了防止后续在形成金属层时，金属原子扩散进入衬底100中，影响半导体器件的性能。另一方面，选用TaN能够更加容易地沉积金属层。形成介质层120的工艺包括化学气相沉积工艺(CVD)或原子层沉积工艺(ALD)。具体的，在本专利技术实施例中，形成介质层120的工艺为CVD。第一光阻层130用于刻蚀形成多个插塞孔。在本专利技术实施例中，还包括形成缓冲层110。缓冲层110形成于衬底100与介质层120之间。缓冲层110的作用在于隔离介质层120与衬底100，同时也为刻蚀金属层提供刻蚀停止位置。缓冲层110的材料包括但不限于SiO2、SiN等。具体的，在本专利技术实施例中，缓冲层110的材料为SiO2。请参考图3，以第一光阻层(未标出)为掩膜刻蚀介质层120和衬底100，以形成多个插塞孔140。形成插塞孔140是为了后续在插塞孔140内形成导电插塞。刻蚀形成插塞孔140的工艺包括干法刻蚀和/或湿法刻蚀。具体的，在本专利技术实施例中，形成插塞孔140的工艺为干法刻蚀。具体的，在本专利技术实施例中，每个熔断结构中包括两个插塞孔140，且插塞孔140贯穿介质层120、缓冲层110和衬底100。请参考图4，形成填充插塞孔(未标出)的导电插塞150。形成导电插塞150的目的在于连接衬底100之下的半导体元件和后续形成的熔断丝。导电插塞150的材料包括但不限于A1、Cu或W。具体的，在本专利技术实施例中，导电插塞150的材料为Al。用Al作为导电插塞，是因为Al成本较低，而且形成的工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔断结构，其特征在于，包括：衬底，以及位于所述衬底上方的介质层；和熔断丝，所述熔断丝位于所述介质层表面，所述熔断丝包括位于其两端部的连接区以及位于所述连接区之间并与所述连接区相连的熔断区，所述熔断区与所述连接区的厚度相等。

【技术特征摘要】
1.一种熔断结构，其特征在于，包括：衬底，以及位于所述衬底上方的介质层；和熔断丝，所述熔断丝位于所述介质层表面，所述熔断丝包括位于其两端部的连接区以及位于所述连接区之间并与所述连接区相连的熔断区，所述熔断区与所述连接区的厚度相等。2.根据权利要求1所述的熔断结构，其特征在于，所述熔断丝的材料为Al。3.根据权利要求1所述的熔断结构，其特征在于，所述介质层的材料为TaN。4.根据权利要求1所述的熔断结构，其特征在于，所述连接区与所述熔断区的上表面平齐。5.根据权利要求1所述的熔断结构，其特征在于，所述熔断区的厚度尺寸范围为0.3μm～1μm。6.根据权利要求4所述的熔断结构，其特征在于，所述熔断区的厚度尺寸为0.5μm。7.根据权利要求1所述的熔断结构，其特征在于，还包括：多个导电插塞，每个所述导电插塞贯穿所述介质层与所述衬底，且每个所述导电插塞与一个所述连接区下表面电连接。8.根据权利要求1所述的熔断结构，其特征在于，还包括：缓冲层，所述缓冲层位于所述衬底与所述介质层之间，且所述导电插塞贯穿所述缓冲层。9.一种熔断结构的形成方法，其特征在于，包括：在衬底表面形成介质层；在所述介质层表面形成金属层，在所述金属层表面形成第二光阻层；和以所述第二光...

【专利技术属性】
技术研发人员：管斌，王昆，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31