熔丝工艺及半导体芯片制造技术

本发明专利技术公开一种熔丝工艺，至少包括以下步骤：在衬底上形成介质层，在介质层上形成阻挡层，在阻挡层上形成金属层；依次向下刻蚀金属层和阻挡层形成熔丝结构，并过刻蚀介质层，熔丝结构自上而下包括金属熔丝和衬垫；在介质层的上表面涂覆聚酰亚胺层并进行烘烤，聚酰亚胺层覆盖住熔丝结构；对聚酰亚胺层进行各向异性刻蚀，将介质层和熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层刻蚀掉，形成侧墙；在介质层的上表面和熔丝结构上生长钝化层；在钝化层上进行曝光和刻蚀钝化层，在熔丝结构的位置刻蚀出熔丝窗口；去除侧墙和光刻胶层。另外还一种半导体芯片，半导体芯片包含有上述的熔丝工艺制造的熔丝芯片。成功规避了金属熔丝侧墙包裹从而烧不断的风险。

Fuse Technology and Semiconductor Chip

【技术实现步骤摘要】
熔丝工艺及半导体芯片
本专利技术涉及半导体集成电路
，尤其涉及一种熔丝工艺及其半导体芯片。
技术介绍
集成电路领域中，对于需要调整基准电压和基准频率的产品，在芯片中需要设计出被称为修调电阻(Trimresistor)的可调电阻结构，这些修调电阻结构按所需电路性能进行版图设计，经过生产制造后形成功能芯片，在芯片测试时采用合适的测试程序对修调电阻选择性烧断。烧断的结构、模块将不参与芯片的使用，从而通过对修调电阻的选取和结构的改变来达到电路设计者所需要的性能。修调电阻通常分为熔丝类、齐纳二极管类及薄膜电阻激光修调类三种类别。其中熔丝类修调电阻由于烧断技术对工艺水平和测试精度要求相对简单，利于生产控制，技术也相对成熟而被广泛采用。熔丝类修调电阻根据材料主要分为金属和多晶两种。在金属熔丝类修调电阻的制造工艺中，由于金属熔丝两侧的钝化层不容易被刻蚀掉，容易对金属熔丝形成三面环绕的结构，金属熔丝不仅仅在底部存在氧化层，其侧面也存在氧化层，熔丝被烧断之后，依然藕断丝连，并没有彻底断路。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种能够使熔丝烧调过程中完全烧断熔丝工艺及其半导体芯片。本专利技术采用的技术手段如下：一种熔丝工艺，至少包括以下步骤：在衬底上形成介质层，在所述介质层上形成阻挡层，在所述阻挡层上形成金属层；依次向下刻蚀所述金属层和所述阻挡层形成熔丝结构，并过刻蚀所述介质层，所述熔丝结构自上而下包括金属熔丝和衬垫；在所述介质层的上表面涂覆聚酰亚胺层并进行烘烤，所述聚酰亚胺层覆盖住所述熔丝结构；对所述聚酰亚胺层进行各向异性刻蚀，将所述介质层和所述熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层刻蚀掉，保留所述熔丝结构两侧的聚酰亚胺层，形成侧墙；在所述介质层的上表面和所述熔丝结构上生长钝化层；在所述钝化层上形成光刻胶层并进行图形化，进行曝光和刻蚀所述钝化层，在所述熔丝结构的位置刻蚀出熔丝窗口；去除所述侧墙和所述光刻胶层。本专利技术提供了一种熔丝工艺，在制作熔丝结构时，将金属熔丝两侧的包裹物完全去除，使金属熔丝不会被氧化层包裹，在做熔丝烧调的时候，很容易熔化或者气化而彻底烧断；并且在对钝化层刻蚀时，由于钝化层总刻蚀量的减少，就能够完全将熔丝结构两侧的钝化层去除掉，也不会导致熔丝结构下方的介质层被刻穿而导致短路的问题。另外本专利技术还提供一种半导体芯片，所述半导体芯片包含有上述的熔丝工艺制造的熔丝芯片。本专利技术还提供一种半导体芯片，其中的半导体芯片两侧的包裹物被完全去除，使金属熔丝不会被包裹物包裹，在做熔丝烧调的时候，很容易熔化或者气化而彻底烧断。附图说明图1至图8为本专利技术实施例中所提供的熔丝工艺的各个步骤的示意图；其中图1和图4～8为图2的BB’方向上的纵切面的结构示意图。其中：衬底1；介质层2；金属熔丝3；衬垫4；聚酰亚胺层5；侧墙6；钝化层7；光刻胶层8；熔丝窗口9；台阶10；第一阶梯11；第二阶梯12。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。一种熔丝工艺，至少包括以下步骤：在衬底1上形成介质层2，在介质层2上形成阻挡层，在阻挡层上形成金属层；依次向下刻蚀金属层和阻挡层形成熔丝结构，并过刻蚀介质层2，熔丝结构自上而下包括部分金属熔丝3和衬垫4；在介质层2的上表面涂覆聚酰亚胺层5并进行烘烤，聚酰亚胺层5覆盖住熔丝结构；对聚酰亚胺层5进行各向异性刻蚀，将介质层2和熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层5刻蚀掉，保留熔丝结构两侧的聚酰亚胺层5，形成侧墙6；在介质层2的上表面和熔丝结构上生长钝化层7；在钝化层7上形成光刻胶层8并进行图形化，进行曝光和刻蚀钝化层7，在熔丝结构的位置刻蚀出熔丝窗口9；去除侧墙6和光刻胶层8。本专利技术提供了一种熔丝工艺，在制作熔丝结构时，将金属熔丝3两侧的包裹物完全去除，使金属熔丝3不会被氧化层包裹，在做熔丝烧调的时候，很容易熔化或者气化而彻底烧断；并且在对钝化层7刻蚀时，由于钝化层7总刻蚀量的减少，就能够完全将熔丝结构两侧的钝化层7去除掉，也不会导致熔丝结构下方的介质层2被刻穿而导致短路的问题。本专利技术所提供的一种熔丝工艺具体包括以下步骤：S1.在衬底1上形成介质层2，在介质层2上形成阻挡层，在阻挡层上形成金属层；具体的，其中的衬底1为硅衬底1，其内部设置有电路；介质层2的成分一般是SiO2，其厚度通常在5000埃～12000埃之间，阻挡层的材料选自SiN、TiN或TaN的一种，本专利技术优选TiN；而金属层的材料选自钨、铜、铝、银或金中的一种，本专利技术优选铝，其中本专利技术的金属的厚度通常在4000埃～15000埃之间。S2.依次向下刻蚀金属层和阻挡层形成熔丝结构，并过刻蚀介质层2，熔丝结构自上而下包括金属熔丝3和衬垫4；在本专利技术中，如图1所示，采用常规技术对金属层和阻挡层进行刻蚀，刻蚀之后形成一个熔丝结构，该熔丝结构一般包括经过刻蚀形成的金属熔丝3；另外在本专利技术对金属层进行刻蚀的过程中，形成金属熔丝3的同时在金属熔丝3的两端会刻蚀出两个金属垫(该金属垫所处的位置为Trimpad1和TrimPad2)，两个金属垫与金属熔丝3之间是连接着的，而两个金属垫与金属熔丝3就形成了修调电阻，如图2所示，；本专利技术的修调电阻在测试修调的时候，Trimpad1和TrimPad2两块金属垫上会扎上两根探针，需要将金属熔丝3烧断时候，会在两根针之间施加一个瞬时电流，中间比较细的金属熔丝3电阻最大，其上将会承载一个最大能量，瞬间温度可以达到1000C以上，从而使金属丝瞬间融断甚至气化，从而使得电路断路，改变局部电路而达到修调的目的，如图3所示，。另外在本专利技术的熔丝结构中还包括在金属熔丝3底下的衬垫4，该衬垫4是在刻蚀金属层的同时刻蚀出的，其中衬垫4是一层比较薄的SiN层、TiN层或TaN层，本专利技术优选TiN层，其厚度远小于金属熔丝3。在刻蚀金属层和阻挡层时，往往会过刻蚀到介质层2，会将介质层2上表面的一小部分刻蚀掉，保留衬垫4底下一层较薄的介质层2，形成一个台阶10，台阶10的厚度与衬垫4的厚度大致相等，或者略大于衬垫4，或者略小于衬垫4，视工艺决定。S3.在介质层2的上表面涂覆聚酰亚胺层5并进行烘烤，聚酰亚胺层5覆盖住熔丝结构；具体的，如图4所示，在介质层2的上表面涂覆聚酰亚胺层5(polyimide)并烘烤，其中聚酰亚胺层5将介质层2的上表面全部覆盖，并将熔丝结构也同时覆盖，所涂覆的聚酰亚胺层5的厚度大约为金属层厚度的2～3倍，由于它的粘滞系数较高，所以在金属熔丝3上方略有凸起。烘烤温度为350～450℃之间，烘烤完成后，聚酰亚胺的厚度约为原来的60％左右。S4.对聚酰亚胺层5进行各向异性刻蚀，将介质层2和熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层5刻蚀掉，保留熔丝结构两侧的聚酰亚胺层5，形成侧墙6；具体的，如图5所示，对聚酰亚胺层5采用干法刻蚀，主刻蚀气体可以采用含氧气体，刻蚀为各向异性刻蚀，将介质层2和熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层5刻蚀掉并且不会刻蚀下方的介质层2。完成刻蚀后，在熔丝结构两侧形成聚酰亚胺的侧墙6，侧墙6的底部宽度比传统工艺形成的略宽。S5.在介质层2的上表面和熔丝结构上生长钝化层7；具体的，如图6所示，采用常规的工艺在介质层2的上表面和熔丝结构上生长钝化层7，钝化层7覆盖全部介质层2和熔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔丝工艺，其特征在于，至少包括以下步骤：在衬底上形成介质层，在所述介质层上形成阻挡层，在所述阻挡层上形成金属层；依次向下刻蚀所述金属层和所述阻挡层形成熔丝结构，并过刻蚀所述介质层，所述熔丝结构自上而下包括金属熔丝和衬垫；在所述介质层的上表面涂覆聚酰亚胺层并进行烘烤，所述聚酰亚胺层覆盖住所述熔丝结构；对所述聚酰亚胺层进行各向异性刻蚀，将所述介质层和所述熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层刻蚀掉，保留所述熔丝结构两侧的聚酰亚胺层，形成侧墙；在所述介质层的上表面和所述熔丝结构上生长钝化层；在所述钝化层上形成光刻胶层并进行图形化，进行曝光和刻蚀所述钝化层，在所述熔丝结构的位置刻蚀出熔丝窗口；去除所述侧墙和所述光刻胶层。

【技术特征摘要】
1.一种熔丝工艺，其特征在于，至少包括以下步骤：在衬底上形成介质层，在所述介质层上形成阻挡层，在所述阻挡层上形成金属层；依次向下刻蚀所述金属层和所述阻挡层形成熔丝结构，并过刻蚀所述介质层，所述熔丝结构自上而下包括金属熔丝和衬垫；在所述介质层的上表面涂覆聚酰亚胺层并进行烘烤，所述聚酰亚胺层覆盖住所述熔丝结构；对所述聚酰亚胺层进行各向异性刻蚀，将所述介质层和所述熔丝结构的上表面的聚酰亚胺层刻蚀掉，保留所述熔丝结构两侧的聚酰亚胺层，形成侧墙；在所述介质层的上表面和所述熔丝结构上生长钝化层；在所述钝化层上形成光刻胶层并进行图形化，进行曝光和刻蚀所述钝化层，在所述熔丝结构的位置刻蚀出熔丝窗口；去除所述侧墙和所述光刻胶层。2.根据权利要求1所述的熔丝工艺，其特征在于，在所述刻蚀所述钝化层的步骤中，对所述介质层进行过刻蚀，并经过去除所述侧墙的步骤之后，在所述熔丝结构的两侧形成阶梯结构，所述阶梯结构包括靠近所述熔丝结构的第一阶梯和远离所述熔丝结构的第二阶梯，所述第一阶梯的厚度大于所述第二阶梯。3.根据权利要求1所述的熔丝工艺，其特征在于，所述阻挡层的材料选自SiN、TiN或TaN的一种，所述金属层的材料选自钨、铜、铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：泉州臻美智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35