制作热熔丝的方法技术

一种于一基底之上制作导电层的方法，该基底表面定义有一第一区域以及一第二区域，其特征是：该方法包含有下列步骤： 于该第一区域以及该第二区域上各形成至少一导电层； 于该基底表面形成一第一介电层，并覆盖于各该导电层之上； 去除位于该第一区域内部份的该第一介电层以及部份的该导电层，以使该第一区域内的该导电层剩余至一预定厚度；以及 去除位于该第二区域内部份的该第一介电层，直至该导电层的表面。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体制造技术，尤其是提供一种，尤指一种利用两道不同黄光暨蚀刻制程以及同一层铝金属来制作热熔丝(fuse)以及焊垫(bonding pad)的方法。在集成电路的结构中，当每一个晶体管(transistor)或是存储单元(cell)被完成后，必须先分别被电连接至位于不同金属层的金属导线(metal line)，再经由各金属导线而被电连接至焊垫，待封装完成后，集成电路即可通过焊垫而被电连接至接脚(terminal)再与外部电路(external circuit)相电连接。而于存储器(memory)的结构中，常于结构的最上层制作一些被称为热熔丝(fuse)的结构，其作用在于当存储器完成时，若其中有部分存储单元、字元线(word line)或导线的功能有问题时，可以用另一些冗余的(redundantcells)的存储单元、字元线或导线来取代。其方法为先通过一激光切割(laserzip)的步骤来切断热熔丝，再通过一包括切断(cut)、连接(link)等的激光修补(laser repair)的步骤，来切断坏的存储单元、字元线或导线原本的电连接，或制作出一些新的电连接以补偿被报废的存储单元、字元线或导线。请参阅图1至图4，图1至图4为习知技术中于一半导体晶片之上制作一热熔丝26的方法示意图。如图1所示，习知技术是先于一半导体晶片10的硅基底11上形成至少一存储单元(未显示)或至少一晶体管(未显示)，接着于硅基底11之上形成各别的导线12，且不同的导线12被一第一介电层14所隔绝(isolate)。其中，导线12的材质为铝或铜，如前者，是利用一连续的沉积(deposit)、黄光(photolithography)以及蚀刻(etching)制程所制作；如后者，则通常采用一双镶嵌制程(dual damascence)来制作。其原因在于铝通常利用DC溅镀法(DC megnetron sputtering)所形成，其特点为阶梯覆盖(step coverage)能力差，因此在0.13μm的制程世代以后，线宽(line width)变小，高宽比(aspect ratio)相对增高，铝的阶梯覆盖能力不足便成为一严重问题。目前虽已有所谓的高温铝技术(＞400℃)被发展出来，通过高温时铝的表面迁移(surface migration)速率较快，来改善其阶梯覆盖能力，但仍无法达到令人满意的程度，然铝易于沉积与蚀刻，又很便宜，故仍是被各半导体厂广泛使用的材料。而以铜作为导线，虽然有种种电性上的优势，但氯与铜所形成的化合物挥发能力差，铜的蚀刻不能以化学反应的方式进行，必需以等离子内的离子对铜施以溅击，方能将其以物理的动量转换进行去除，故较适合以双镶嵌制程来制作，以省略铜金属蚀刻的步骤。如图2所示，接着于第一介电层14以及导线12之上形成一第二介电层16，并在第二介电层16之内形成至少一通道孔洞(via hole)18，且通道孔洞18自导线12的顶端通达至第二介电层16的顶端表面。随后于半导体晶片10表面全面形成一金属层22，且金属层22填满通道孔洞18。值得注意的是，于形成通道孔洞18之后，亦可先利用一沉积以及蚀刻制程，先形成一导电插塞(conductive plug)，再形成金属层。然后进行一黄光制程，利用一光阻层(未显示)于金属层22之中分别定义出焊垫(pad)24以及热熔丝(fuse)26的位置。最后再利用一非等向性干蚀刻(anisotrpic dry etching)，于金属层22之中分别形成焊垫24以及热熔丝26。如图3所示，于第二介电层16、焊垫24以及热熔丝26之上形成一第三介电层28，第三介电层28亦被称为护层(passivation layer)，并且第三介电层28完全覆盖第二介电层16、焊垫24以及热熔丝26。接着进行一回蚀刻(etching back)制程，由第三介电层28的顶端向下蚀刻。值得一提的是，第三介电层28必须由透光的材质所构成，以便后续进行激光切割(laser zip)时激光得以穿透并切断热熔丝26。如图4所示，再进行一黄光暨蚀刻制程(photo-etching-process，PEP)，将位于焊垫24上方的第三介电层28去除，使金属材质裸露出来，以利最后元件测试(testing)与构装(packaging)的进行。同样地，在选择金属层的材质时，通常会选择铝或铜，也就是说，最后的热熔丝26将会由铝金属或铜金属所构成。如由铜金属所构成，则通常采用电镀法(electroplating)来制作，但铜于激光切割时容易因熔点高，不易气化(evaporate)，而产生飞溅(splash)现象，最后造成信赖度(reliability)的严重问题。如由铝金属所构成，由于其特有的电致迁移(electromigration)现象，于0.13μm以上的制程世代，常增加其厚度以避免金属断路(opencircuit)的情形发生，往往造成制程上的困难，并造成后续激光切割时不易切断的情形，虽然以目前的技术而言，可通过调整激光点大小(laser spotsize)来调整激光的能量，但当激光的能量愈大时，损坏(damage)到下面结构的机率就愈高。同时，当通道孔洞内亦为铝材质时，其阶梯覆盖能力的不足亦容易衍生问题。因此，如何能发展出一种新的制程，利用铝金属作为热熔丝的材质，又不至于造成后续激光切割制程时的困难，便成为十分重要的课题。在本专利技术的最佳实施例中，首先提供表面至少定义有一热熔丝区域以及一焊垫区域的半导体基底，接着于该半导体基底表面依序形成一厚度约为12k的导电层(conductive layer)以及一保护层，然后蚀刻该热熔丝区域上部分的该保护层以及该导电层，并使该热熔丝区域上的该导电层厚度剩约5k，用来当作该半导体基底中的电路的热熔丝。最后再于该半导体基底表面形成一介电层，并蚀刻该焊垫区域上部分的该介电层以及该保护层，直至该导电层表面。由于本专利技术，先利用一热熔丝罩幕(fuse mask)以及一加入的黄光暨蚀刻制程(photo-etching-process，PEP)，去除位于热熔丝上方的第三介电层，形成一热熔丝开口(fuse opening)，然后利用一非等向性干蚀刻制程去除位于热熔丝开口下方的部分厚度的金属层，再于半导体基底表面形成一氧化层，最后才利用一焊垫罩幕(pad mask)以及另一黄光暨蚀刻制程，形成一护层开口(passivation opening)。如此一来，在不必增加任何金属沉积制程的前提的下，热熔丝的厚度将会因为加入的黄光暨蚀刻制程以及后续的非等向性干蚀刻制程，而被有效降低。因此在进行热熔丝的激光切割时，不至于造成铝层太厚无法切断的情形，而且因为热熔丝顶端的氧化层利用沉积的方式所形成，与传统的回蚀刻作法相较，氧化层本身的厚度均匀性较佳。此外，铝焊垫的厚度仍维持在原本金属层的厚度，故可于构装时维持良好的焊接性(bondability)。附图说明图1至图4为习知技术中于一半导体晶片之上制作一热熔丝的方法示意图；图5至图9为本专利技术中于一半导体晶片之上制作一热熔丝的方法示意图。图示的符号说明10、100 半导体晶片 11、101 硅基底12、102 导线 14、104 第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种于一基底之上制作导电层的方法，该基底表面定义有一第一区域以及一第二区域，其特征是该方法包含有下列步骤于该第一区域以及该第二区域上各形成至少一导电层；于该基底表面形成一第一介电层，并覆盖于各该导电层之上；去除位于该第一区域内部份的该第一介电层以及部份的该导电层，以使该第一区域内的该导电层剩余至一预定厚度；以及去除位于该第二区域内部份的该第一介电层，直至该导电层的表面。2.如权利要求1所述的方法，其特征是该基底为一半导体基底。3.如权利要求1所述的方法，其特征是该基底的表面另包含有至少一第二介电层以及至少一导电物设于该第二介电层之中。4.如权利要求3所述的方法，其特征是该导电物包含一导电插塞、一导线、一金属内连线或一双镶嵌结构导体。5.如权利要求3所述的方法，其特征是构成该导电物的材质包含有钨、铜、铝、铝铜合金、或其他导电材质。6.如权利要求1所述的方法，其特征是去除位于该第一区域内部份的该第一介电层以及部份的该导电层，以使该第一区域内的该导电层剩余至该预定厚度的方法包含有下列步骤进行一第一黄光暨蚀刻制程，以于该第一区域内的该第一介电层之中形成至少一通达至该导电层表面的第一开口；以及蚀刻该第一开口下方部分的该导电层，以使该第一区域内的该导电层剩余至该预定厚度。7.如权利要求1所述的方法，其特征是在去除位于该第二区域内部份的该第一介电层之前另包含有一沉积制程，用来于该基底表面形成一第三介电层，以覆盖该第一介电层以及该第一区域内的该导电层。8.如权利要求7所述的方法，其特征是去除位于该第二区域内部份的该第一介电层的方法包含有下列步骤进行一第二黄光暨蚀刻制程，以于该第二区域内部分的该第三介电层以及该第一介电层之中形成至少一通达至该导电层表面的第二开口。9.如权利要求7所述的方法，其特征是该第三介电层为一透光层。10.如权利要求1所述的方法，其特征是该导电层的厚度约为12k，且该预定厚度约为5k。11.如权利要求1所述的方法，其特征是构成该导电层的材质包含有钨、铜、铝、铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋德，吴德源，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：