CN120221536A 一种激光熔丝结构及其制造方法

(19)国家知识产权局地址315809浙江省宁波市北仑区柴桥街郝名天的第一介电层；在第一介电层上形成刻蚀停止顶部金属层；形成覆盖顶部金属层的第三介电行第二刻蚀工艺，以使得开口的底部中间凸起；21.一种激光熔丝结构的制造方法，其特征在于，所提供衬底；在所述衬底上形成熔丝金属层，所述熔丝金属层包括引线部和熔断部；形成覆盖所述熔丝金属层的第一介电层；在所述第一介电层上形成刻蚀停止层，所述刻蚀停止层位于所述熔断部上方；形成贯穿所述第一介电层的导电柱，所述导电柱与所述引线部电连接；形成与所述导电柱电连接的顶部金属层；形成覆盖所述顶部金属层的第二介电层；对所述第二介电层执行第一刻蚀工艺，以形成露出所述刻蚀停止层的开口，所述开口的底部的宽度大于所述刻蚀停止层的宽度；对所述开口的底部露出的所述第一介电层执行第二刻蚀工艺，以使得所述开口的底部去除所述刻蚀停止层。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成所述刻蚀停止层之后、形成所述导电柱之前，还包括：在所述第一介电层和所述刻蚀停止层上形成第二介电层；所述导电柱还贯穿所述第二介电层。对所述开口的底部进行圆化处理。4.如权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述圆化处理包括刻蚀处理和/或高温处理。5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一介电层包括至少两层，至少两层所述第一介电层的折射率由下至上依次增大。6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在形成覆盖所述熔丝金属层的第一介电层之后，还包括：对所述第一介电层执行第一平坦化工艺；在形成覆盖所述顶部金属层的第三介电层之后，还包括：对所述第三介电层执行第二平坦化工艺。7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述开口顶部的宽度大于所述开口底部的宽度。位于所述衬底上的熔丝金属层，所述熔丝金属层包括引线部和熔断部；覆盖所述熔丝金属层的介电层；位于所述介电层中的导电柱和顶部金属层，所述导电柱与所述引线部电连接，所述顶部金属层位于所述导电柱上方、并与所述导电柱电连接；位于所述介电层中的开口，所述开口的底部中间凸起。9.如权利要求8所述的激光熔丝结构，其特征在于，所述开口的底部为中间凸起的圆弧状。10.如权利要求8所述的激光熔丝结构，其特征在于，位于所述熔断部上方的所述介电层包括至少两层，至少两层所述介电层的折射率由下至上依次增大。3一种激光熔丝结构及其制造方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种激光熔丝结构及其制造方法。背景技术[0002]熔丝(Fuse)为电子产品中的关键性零组件，其功能为掌管备用内存(RedundancyMemory)切换，或用于射频电路(RF)中，提供可调整的电阻与电容特性(RCtrimming),以及常见使用于安全码(SecurityCode)或电子卷标低字码(LowBitCount),用于数据储存。[0003]传统的激光熔丝主要有三种：以大电流烧断的金属熔丝(MetalFuse)和多晶硅熔丝(PolyFuse),或是以激光烧断的金属熔丝(LaserFuse)。熔丝的原理是其正常情况下是导电的，而在施加大电流或激光照射时会熔断，从而使其断路，由此实现数据的存储和编码。现有市售产品中的以大电流烧断的金属熔丝或多晶硅熔丝，需以较大电流进行烧断，将受限于烧录设备与接脚的设计；而以激光烧断的金属熔丝通常以顶层金属(TM)的前层金属(TM-1)作为激光熔丝，但是受制于熔丝上方残留的氧化层厚度不均匀，导致熔丝的良率较发明内容[0004]在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。[0005]针对目前存在的问题，本发明实施例一方面提供一种激光熔丝结构的制造方法，所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成熔丝金属层，所述熔丝金属层包括引线部和熔断部；形成覆盖所述熔丝金属层的第一介电层；在所述第一介电层上形成刻蚀停止层，所述刻蚀停止层位于所述熔断部上方；形成贯穿所述第一介电层的导电柱，所述导电柱与所述引线部电连接；形成与所述导电柱电连接的顶部金属层；形成覆盖所述顶部金属层的第二介电层；对所述第二介电层执行第一刻蚀工艺，以形成露出所述刻蚀停止层的开口，所述开口的底部的宽度大于所述刻蚀停止层的宽度；对所述开口的底部露出的所述第一介电层执行第二刻蚀工艺，以使得所述开口的底部中间凸起；去除所述刻蚀停止层。[0006]在一个实施例中，在形成所述刻蚀停止层之后、形成所述导电柱之前，还包括：在所述第一介电层和所述刻蚀停止层上形成第二介电层；所述导电柱还贯穿所述第二介电层。4对所述开口的底部进行圆化处理。[0008]在一个实施例中，所述圆化处理包括刻蚀处理和/或高温处理。[0009]在一个实施例中，所述第一介电层包括至少两层，至少两层所述第一介电层的折射率由下至上依次增大。[0010]在一个实施例中，在形成覆盖所述熔丝金属层的第一介电层之后，还包括：对所述第一介电层执行第一平坦化工艺；在形成覆盖所述顶部金属层的第三介电层之后，还包括：对所述第三介电层执行第二平坦化工艺。[0011]在一个实施例中，所述开口顶部的宽度大于所述开口底部的宽度。[0012]本发明实施例另一方面提供一种激光熔丝结构，所述激光熔丝结构包括：位于所述衬底上的熔丝金属层，所述熔丝金属层包括引线部和熔断部；覆盖所述熔丝金属层的介电层；位于所述介电层中的导电柱和顶部金属层，所述导电柱与所述引线部电连接，所述顶部金属层位于所述导电柱上方、并与所述导电柱电连接；位于所述介电层中的开口，所述开口的底部中间凸起。[0013]在一个实施例中，所述开口的底部为中间凸起的圆弧状。[0014]在一个实施例中，位于所述熔断部上方的所述介电层包括至少两层，至少两层所述介电层的折射率由下至上依次增大。[0015]本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述激光熔丝结构。[0016]根据本发明实施例所提供的激光熔丝结构及其制造方法在第一介电层与第二介电层之间形成刻蚀停止层，能够准确控制开口的刻蚀深度，提高熔丝金属层上方的介电层的均匀性；使开口的底部中间凸起能够形成透镜结构，提高激光熔断写入的成功率，进而提高激光熔丝结构的良率。附图说明[0017]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发图1A-图1F示出了根据相关技术中一种激光熔丝结构的制造方法依次实施各步骤所获得的激光熔丝结构的剖面示意图；图2示出了本发明一个具体实施方式的激光熔丝结构的制造方法的示意性流程图3A-图3J示出了本发明一个具体实施方式的激光熔丝结构的制造方法依次实施各步骤所获得的激光熔丝结构的剖面示意图。具体实施方式[0018]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以5实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。[0019]应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。[0022]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使有组合。[0023]如图1A-图1F所示，相关技术中激光熔丝结构的制造方法包括：如图1A所示，在基底100上形成熔丝金属层101;如图1B所示，形成覆盖熔丝金属层101的第一介电层102;如图1C所示，在第一介电层102中形成与熔丝金属层101电连接的导电柱103;如图1D所示，在第一介电层102上形成与导电柱103电连接的顶部金属层104;如图1E所示，在第一介电层102上形成覆盖顶部金属层104的第二介电层105和钝化层106;最后，如图1F所示，刻蚀钝化层106、第二介电层105和第一介电层102,以形成开口。[0024]其中，熔丝金属层101通常为顶层金属的前层金属(TM-1)。激光通过开口照射熔丝金属层101时，可以熔断熔丝金属层101。在形成开口时，需要刻蚀的钝化层和介电层厚度较大，开口下方剩余的介电层厚度难以控制，容易影响激光熔丝结构的良率。[0025]鉴于前述技术问题的存在，本发明实施例提出一种激光熔丝结构及其制造方法。下面，参考图2至图3A至图3J对本发明实施例的激光熔丝结构的制备方法做详细描述，其中，图2示出了本发明一个具体实施方式的激光熔丝结构的制造方法的示意性流程图，图3A6至图3J示出了本发明一个具体实施方式的激光熔丝结构的制造方法实施过程得到的器件底和形成在半导体衬底上的互连层。其中，半导体衬底的材料包括但不限于以下材料中的(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，或者为介质体上硅(SOI)、介质体上层叠硅(SSOI)、介质体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、介质体上锗化硅(SiGeOI)以及介质体上锗(GeOI)。半导体衬底中可以形成一个或多个有源器件或无源器件，有源器件可以为晶体管、二极管以及其他已知的有源器件，无源器件可以为电阻器、电容器和电感器以及其他已知的各种无源器件。互连层包括层间介电层以及形成在层间介电层中的金属互连结构，金属互连结构为金属层和通孔交替组成的叠层，用于提供器件之间所需的电连接。[0027]接着，执行步骤S202,在衬底300上形成熔丝金属层301。[0028]其中，熔丝金属层301可以是顶层金属(TM)的前层金属(TM-1),其厚度相对较薄，有利于激光熔断。示例性地，熔丝金属层301的厚度在1000埃至6000埃之间。熔丝金属层301设置的引线部301B和熔断部301A。熔断部301A在y方向上的宽度小于引线部在y方向上的宽度，以便于熔断部301A在受到激光照射时更容易被熔断。[0029]示例性地，可以采用刻蚀工艺形成熔丝金属层301。具体地，首先在衬底300上沉积金属材料层，接着在金属材料层上形成图案化的光刻胶层，以光刻胶层为掩膜对金属材料层进行刻蚀，以形成熔丝金属层301。可选地，也可以采用剥离工艺形成熔丝金属层301,即首先在衬底300上形成具有开口的光刻胶层，接着沉积金属材料层以填充光刻胶层中的开口，最后使用溶剂溶解光刻胶层，连同其上的金属材料层一同剥离，保留开口处的金属材料[0030]接着，执行步骤S203,在熔丝金属层301上形成第一介电层302,如图3C所示。SiN、SiON中的一种或几种。可以用化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等工艺形成第一介电层302。[0032]示例性地，第一介电层302形成在熔丝金属层301上，使得在执行沉积工艺之后，第一介电层302表面形成有位于熔丝金属层301上方的凸起。因此，在沉积第一介电层302后，还可以执行平坦化工艺，使得第一介电层302表面平坦。平坦化工艺包括但不限于化学机械[0033]在一些实施例中，第一介电层302包括至少两层，至少两层第一介电层302的折射率由下至上依次增大，以提高第一介电层302的聚光性，进一步提高熔丝金属层301的熔断效率。[0034]其中，至少两层第一介电层302可以由不同的材料构成，例如，第一介电层可以包括依次层叠的氧化硅层和氮化硅层或氮氧化硅层，氮化硅或氮氧化硅的折射率高于氧化硅的折射率。或者，至少两层第一介电层302可以具有不同的掺杂浓度，例如，第一介电层302可以是氮掺杂浓度逐渐提高的氧化硅层，从而使得第一介电层302的折射率逐渐增大。或者，至少两层第一介电层也可以具有不同的致密度。例如，第一介电层302的致密度由下至7上逐渐增大，从而使得上方的第一介电层具有更高的折射率。[0035]接着，执行步骤S204,在第一介电层302上形成刻蚀停止层303,刻蚀停止层303位于熔断部301A上方。[0036]其中，刻蚀停止层303的材料与第一介电层302不同。示例性地，刻蚀停止层303可以是氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、NDC(氮掺杂碳化物)中的一部301A上方的刻蚀停止层303,去除其余的刻蚀停止层。进一步地，刻蚀停止层303在x方向上的尺寸小于熔断部在x方向上的尺寸，以便于后续对刻蚀停止层303两侧的第一介电层302进行刻蚀。[0037]示例性地，刻蚀停止层303的厚度在150埃至500埃之间，具体可根据实际需要进行[0038]接着，还可以在刻蚀停止层303和第一介电层302上形成第三介电层304。示例性地，第三介电层304的材料可以包括USG(无掺杂的硅酸盐玻璃),但不限于此。可以用化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成第三介电层304。第三介电层304覆盖刻蚀停止层303,使得刻蚀停止层303位于第一介电层302与第三介电层304之间。[0039]示例性地，可以通过调节第一介电层302与第三介电层304的厚度决定后续形成的开口的深度。当需要形成的开口较深时，可以减小第一介电层302的厚度、增加第三介电层304的厚度。[0040]接着，执行步骤S205,如图3F所示，形成贯穿第一介电层302的导电柱305。进一步地，导电柱还贯穿第三介电层304。具体地，依次刻蚀第三介电层304和第一介电层302,以形钛中的一种，也可以是其他适合的导电材料。[0041]接着，执行步骤S206,形成与导电柱305电连接的顶部金属层306。顶部金属层306通过导电柱305与熔丝金属层301电连接，以便于通过顶部金属层306将熔丝金属层301电连接至所需电路中。顶部金属层306可用于进一步形成焊垫(PAD),以通过焊垫进行封装打[0042]示例性地，顶部金属层306形成在第三介电层304上。顶部金属层306可以选用常用301的厚度，在一个示例中，顶部金属层306的厚度大于6000埃。[0043]接着，执行步骤S207,如图3G所示，形成覆盖顶部金属层306的第二介电层307。示的一种或几种。可以用化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等工艺形成第二介电层[0044]示例性地，第二介电层307形成在顶部金属层306上，使得在执行沉积工艺之后，第二介电层307表面形成有位于顶部金属层306上方的凸起。因此，在沉积第二介电层307后，还可以执行平坦化工艺(例如CMP工艺),使得第二介电层307表面平坦。[0045]示例性地，还可以在第二介电层307上形成钝化层308。钝化层308的材料包括但不限于氮化硅。[0046]接着，执行步骤S208,如图3H所示，对第二介电层307执行第一刻蚀工艺，以形成露8出刻蚀停止层303的开口，开口的底部的宽度大于刻蚀停止层303的宽度。其中，开口底部的宽度为开口沿x方向的尺寸，刻蚀停止层303的宽度为刻蚀停止层303沿x方向的尺寸。[0047]具体地，首先在钝化层308上形成光刻胶层，以光刻胶层为掩膜依次刻蚀钝化层308、第二介电层307和第三介电层304,以形成开口。开口的底部的宽度大于刻蚀停止层303的宽度，即刻蚀停止层303两侧露出下方的第一介电层302,以便于对第一介电层302进行刻蚀。在刻蚀形成开口的过程中，刻蚀停止层303的存在有助于控制刻蚀终点，使得刻蚀停止层303下方的第一介电层302具有均匀的形貌，提高了激光熔丝结构的良率。[0048]接着，执行步骤S209,对开口的底部露出的第一介电层302执行第二刻蚀工艺，以使得开口的底部中间凸起。需要说明的是，第一刻蚀工艺和第二刻蚀工艺可以是两道不同的刻蚀工艺，也可以是同一道刻蚀工艺的两个不同阶段。[0049]具体地，由于开口底部中间形成有刻蚀停止层303,因而能够保护刻蚀停止层303下方的第一介电层302不被刻蚀，而刻蚀停止层303两侧的第一介电层302被向下刻蚀，使得开口底部呈现为中间凸起的形貌。该形貌相当于在熔丝金属层301上方形成了透镜结构，能够对照射在开口中的激光产生汇聚作用，提高熔丝金属层301熔断的成功率。[0050]接着，执行步骤S210,去除刻蚀停止层303,如图3J所示。示例性地，可以使用湿法刻蚀工艺去除刻蚀停止层303,以避免损伤下方的第一介电层302。[0051]示例性地，在去除刻蚀停止层303之后，可以对开口的底部进行圆化处理，以提高其光学性能。执行圆化处理之后，开口底部呈现为中间凸起的圆弧状。[0052]其中，圆化处理包括刻蚀处理和/或高温处理。例如，可以通过各向同性刻蚀工艺消除凸起部分的尖角，使凸起部分具有圆角。高温处理可以使第一介电层302发生表面迁移，利用表面能最小化原理使开口底部圆化。[0053]至此，完成了根据本发明第一方面实施例的激光熔丝结构的制造方法实施的工艺步骤，可以理解的是，本实施例激光熔丝结构的制造方法不仅包括上述步骤，在上述步骤之前、之中或之后还可包括其他需要的步骤，其都包括在本实施例的制造方法的范围内。[0054]根据本发明实施例所提供的激光熔丝结构的制造方法，在第一介电层与第二介电层之间形成刻蚀停止层，能够准确控制开口的刻蚀深度，提高熔丝金属层上方的介电层的均匀性；使开口的底部中间凸起能够形成透镜结构，提高激光熔断写入的成功率，进而提高激光熔丝结构的良率。[0055]本发明实施例还提供了一种激光熔丝结构，该激光熔丝结构可以由前述实施例中[0056]下面，对本发明的激光熔丝结构做详细介绍和说明，值得一提的是，为了避免重复，对于与前述实施例中相同的部件和结构仅做简单说明，其具体的解释和说明可参考实施例一中的描述。[0057]具体地，如图3J所示，本发明实施例的激光熔丝结构包括：衬底300;