專利名稱：同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體及其制造方法，特別是一種同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體及其制造方法。
在積體電路產(chǎn)業(yè)中，傳統(tǒng)的激光熔絲通常是位于(N-1)或(N-2)金屬層上。為了使激光或高能量電流能夠燒斷熔絲，必須蝕刻許多層金屬間介電層(IMD；Inter-metal dielectric)，曝露出熔絲而形成熔絲窗(fuse window)。然而，IMD的蝕刻厚度很難控制。對(duì)于銅內(nèi)連線而言，由于使用鑲嵌(damascene)制程，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)會(huì)造成金屬和IMD的厚度差異(thickness variation)(即厚度不均勻)，IMD的蝕刻厚度會(huì)更難控制。
目前銅熔絲制程已漸漸從(N-2)金屬層發(fā)展到上金屬層(top metal)，然而，厚度9k?！?k的上金屬層在進(jìn)行激光修復(fù)時(shí)制程容忍度(processwindow)非常窄，厚度越厚越困難。有些客戶要求非常厚的上金屬鋁(1.5-3μm)加在銅內(nèi)連線上作為再分配層(RDL；re-distributed layer)或焊接墊(bump/bond pads)，這會(huì)使得上層銅熔絲制程(copper top metal fuseprocess)更加困難。
本發(fā)明的目的是提供一種蝕刻厚度容易控制、簡(jiǎn)化制程、便于修復(fù)的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體及其制造方法。
本發(fā)明制造方法包括在介電層上形成由下而上依序包括下導(dǎo)電層、蝕刻停止層及上導(dǎo)電層的導(dǎo)電堆疊層；于上導(dǎo)電層上形成覆蓋焊接墊/再分配層區(qū)域的第一光阻層；以第一光阻層為罩幕蝕刻上導(dǎo)電層停止于蝕刻停止層形成焊接墊上層/再分配層上層；除去第一光阻層后形成覆蓋焊接墊上層/再分配層上層及在將來(lái)欲形成上層熔絲部分的蝕刻停止層第二光阻層；以第二光阻層為罩幕蝕刻蝕刻停止層及下導(dǎo)電層，曝露出介電層，形成由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的焊接墊/再分配層，且形成由蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲；除去第二光阻層；本發(fā)明半導(dǎo)體包括介電層、同層沉積形成于介電層上由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成焊接墊/再分配層及由與焊接墊/再分配層蝕刻停止層及下導(dǎo)電層同層的刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲。
其中除去第二光阻層后在整個(gè)半導(dǎo)體上全面形成覆蓋焊接墊、再分配層及上層熔絲的保護(hù)層于保護(hù)層內(nèi)形成露出焊接墊上導(dǎo)電層的焊接墊開(kāi)口及露出上層熔絲蝕刻停止層的的熔絲窗。
上、下導(dǎo)電層為鋁。
蝕刻停止層為T(mén)iN。
下導(dǎo)電層的厚度為1000至10000之間。
上導(dǎo)電層的厚度為2000至20000之間。
蝕刻停止層的厚度為200至2000之間。
焊接墊、再分配層及上層熔絲罩覆有保護(hù)層，并于保護(hù)層內(nèi)形成露出焊接墊的上導(dǎo)電層的焊接墊開(kāi)口及露出上層熔絲蝕刻停止層的熔絲窗。
上、下導(dǎo)電層為鋁層；蝕刻停止層為T(mén)iN層。
由于本發(fā)明制造方法包括在介電層上形成具下導(dǎo)電層、蝕刻停止層及上導(dǎo)電層的導(dǎo)電堆疊層；于上導(dǎo)電層上形成第一光阻層；蝕刻上導(dǎo)電層停止于蝕刻停止層形成焊接墊上層/再分配層上層；除去第一光阻層后形成第二光阻層；蝕刻蝕刻停止層及下導(dǎo)電層，曝露出介電層，形成由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的焊接墊/再分配層，且形成由蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲；除去第二光阻層；本發(fā)明半導(dǎo)體包括介電層、同層沉積形成于介電層上由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成焊接墊/再分配層及由與焊接墊/再分配層蝕刻停止層及下導(dǎo)電層同層的刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲。本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體形成上、中、下分別為三明治堆疊結(jié)構(gòu)，使熔絲、焊接墊及再分配層在同一層形成，介電層的蝕刻厚度較容易控制，因而可簡(jiǎn)化制程，熔絲厚度可得以良好的控制；由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的焊接墊/再分配層厚度可很厚；而由刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲厚度可控制得很薄，容易進(jìn)行激光修復(fù)；此外，上層熔絲的蝕刻停止層為可作為抗反射層，幫助吸收激光能量，使激光修復(fù)更為容易；不僅蝕刻厚度容易控制、簡(jiǎn)化制程，而且便于修復(fù)，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。
圖2、為本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法步驟二示意圖。
圖3、為本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法步驟三示意圖。
圖4、為本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法步驟四示意圖。
圖5、為本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法步驟五示意圖。
圖6、為本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法步驟六示意圖。
圖7、為本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法步驟七示意圖。
步驟一形成導(dǎo)電堆疊層20如

圖1所示，在金屬介電層(IMD)10上形成導(dǎo)電堆疊層20，此導(dǎo)電堆疊層20由下而上依序包括下導(dǎo)電層22、阻障層23、蝕刻停止層24、阻障層25及上導(dǎo)電層26。
介電層10可為化學(xué)氣相沉積法所形成的二氧化矽。
上、下導(dǎo)電層26、22可為金屬，例如以濺鍍法(sputter deposition)所形成的鋁。
下導(dǎo)電層26的厚度可為1000至10000之間，如5000。
上導(dǎo)電層22的厚度可為2000至20000之間，例如大于5000。
蝕刻停止層24可為和上、下導(dǎo)電層26、22具有蝕刻選擇性的材質(zhì)，例如TiN(氮化鈦)，其厚度可為200至2000之間，如1000。TiN的形成方法可為先以Ti(鈦)為靶(target)，以濺鍍法形成Ti層；接著將Ti層在含氮?dú)夥障?，例如在氮?dú)?nitrogen)或氨氣(ammonia)下，于600℃至750℃下進(jìn)行退火(annealing)使Ti轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)iN。或者，TiN亦可以反應(yīng)性濺鍍法(reactive sputter deposition)形成，例如，以Ti為靶，在氬氣(Ar)和氮?dú)?N2)混合氣體氣氛下，得到TiN。
阻障層23、25并非為導(dǎo)電堆疊層20的必要元件，可依需要選擇性形成。阻障層23、25可為以濺鍍法所形成的Ti，其厚度可為50至200之間，例如100，可改善將來(lái)所形成再分配層中的電遷移(EM；electromigration)。
步驟二形成第一光阻層1P1如圖2所示，在上導(dǎo)電層26上形成第一光阻層1P1，以覆蓋將來(lái)欲形成焊接墊(bump/bond pads)的區(qū)域1S及覆蓋將來(lái)欲形成再分配層(RDL；re-distributed layer)的區(qū)域1R；
步驟三形成焊接墊上層及再分配層上層如圖3所示，以第一光阻層1P1為罩幕，以非等向性蝕刻法，例如反應(yīng)性離子蝕刻法(RIE；reactive ion etching)蝕刻上導(dǎo)電層26及阻障層25，停止于蝕刻停止層24，從而在區(qū)域1S形成為阻障層25a、上導(dǎo)電層26a的焊接墊上層及在區(qū)域1R形成為阻障層25b、上導(dǎo)電層26b的再分配層上層；步驟四形成第二光阻層如圖4所示，先除去第一光阻層1P1，然后在阻障層25a、上導(dǎo)電層26a及阻障層25b、上導(dǎo)電層26b上形成第二光阻層1P2，以覆蓋焊接墊上層、再分配層上層及在區(qū)域1F將來(lái)欲形成上層熔絲部分的蝕刻停止層24；步驟五形成焊接墊20a、再分配層20b及上層熔絲20c如圖5所示，以第二光阻層1P2為罩幕，以非等向性蝕刻法，例如反應(yīng)性離子蝕刻法(RIE)蝕刻蝕刻停止層24、阻障層23及下導(dǎo)電層22，曝露出介電層10，而在1S區(qū)域形成由上導(dǎo)電層26a、阻障層25a、蝕刻停止層24a、阻障層23a及下導(dǎo)電層22a構(gòu)成的焊接墊20a；在1R區(qū)域上形成上導(dǎo)電層26b、阻障層25b、蝕刻停止層24b、阻障層23b及下導(dǎo)電層22b構(gòu)成的再分配層20b；在1F區(qū)域上形成由蝕刻停止層24c、阻障層23c及下導(dǎo)電層22c構(gòu)成的上層熔絲20c。
步驟六如圖6所示，除去第二光阻層1P2。
步驟七如圖7所示，在整個(gè)半導(dǎo)體上全面形成覆蓋焊接墊20a、再分配層20b、上層熔絲20c為氮化矽層的保護(hù)層(passivation)30，再于保護(hù)層30內(nèi)以蝕刻法形成露出焊接墊20a上導(dǎo)電層26a的焊接墊開(kāi)口32及露出上層熔絲20c蝕刻停止層24c的熔絲窗34。蝕刻法可為電漿蝕刻法、高密度電漿蝕刻法，其系使用三氟甲烷(CHF3；trifluoromethane)或四氟化碳(CF4；trifluoromethane)為蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻。
如圖7所示，本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體包括金屬介電層10、同層沉積形成于介電層10上并對(duì)應(yīng)于介電層10焊接墊區(qū)域1S、再分配層區(qū)域1R及上層熔絲區(qū)域1F的焊接墊20a、再分配層20b、上層熔絲20c及保護(hù)層30。
在1S區(qū)域形成的焊接墊20a由上導(dǎo)電層26a、阻障層25a、蝕刻停止層24a、阻障層23a及下導(dǎo)電層22a構(gòu)成。
在1R區(qū)域上形成的再分配層20b由上導(dǎo)電層26b、阻障層25b、蝕刻停止層24b、阻障層23b及下導(dǎo)電層22b構(gòu)成在1F區(qū)域上形成的上層熔絲20c由蝕刻停止層24c、阻障層23c及下導(dǎo)電層22c構(gòu)成。
保護(hù)層30罩覆于焊接墊20a、再分配層20b、上層熔絲20c并形成露出焊接墊20a的上導(dǎo)電層26a形成焊接墊開(kāi)口32及露出上層熔絲20c的蝕刻停止層24c形成的熔絲窗34。
焊接墊20a、再分配層20b與上層熔絲20c位于同一層上。
在進(jìn)行激光修復(fù)時(shí)，由于熔絲窗34中的上層熔絲20c的蝕刻停止層24c為可作為抗反射層(ARC)的TiN層，藉由幫助吸收激光能量，使激光修復(fù)更為容易。再者由于上層熔絲20c的各層系以沉積法形成，且以TiN為蝕刻停止層24c，因此上層熔絲20c的厚度很容易控制、厚度均勻，因此，熔絲窗34可直接達(dá)到為T(mén)iN層的蝕刻停止層24c，不致存有保護(hù)層30的殘留，因而可避免激光修復(fù)時(shí)保護(hù)層30龜裂(crack)的現(xiàn)象。
再者藉由本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，雖然可使上層熔絲20c與焊接墊20a/再分配層20b在同一層形成，形成熔絲窗時(shí)，介電層的蝕刻厚度較容易控制，可簡(jiǎn)化制程；并由于以TiN層為蝕刻停止層24c，且鋁和TiN具有良好的蝕刻選擇性，因此熔絲20c厚度可得以良好控制。焊接墊20a/再分配層20b由上導(dǎo)電層26a/26b、阻障層25a/25b、蝕刻停止層24a/24b、阻障層23a/23b及下導(dǎo)電層22a/22b構(gòu)成，其厚度可很厚；而上層熔絲20c由蝕刻停止層24c、阻障層23c及下導(dǎo)電層22c構(gòu)成，其厚度可控制得很薄，容易進(jìn)行激光修復(fù)。
綜上所述，本發(fā)明同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體形成上、中、下分別為Al-TiN-Al的三明治堆疊結(jié)構(gòu)，以TiN為蝕刻停止層，可使熔絲、焊接墊及再分配層在同一層形成，因而可簡(jiǎn)化制程。由于以TiN為蝕刻停止層，且鋁與TiN有良好的蝕刻選擇性，因此，熔絲厚度可得以良好的控制。此外，上層熔絲20c的蝕刻停止層24c為可作為抗反射層(ARC)的TiN層，幫助吸收激光能量，使激光修復(fù)更為容易。
權(quán)利要求
1.一種同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于它包括在介電層上形成由下而上依序包括下導(dǎo)電層、蝕刻停止層及上導(dǎo)電層的導(dǎo)電堆疊層；于上導(dǎo)電層上形成覆蓋焊接墊/再分配層區(qū)域的第一光阻層；以第一光阻層為罩幕蝕刻上導(dǎo)電層停止于蝕刻停止層形成焊接墊上層/再分配層上層；除去第一光阻層后形成覆蓋焊接墊上層/再分配層上層及在將來(lái)欲形成上層熔絲部分的蝕刻停止層第二光阻層；以第二光阻層為罩幕蝕刻蝕刻停止層及下導(dǎo)電層，曝露出介電層，形成由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的焊接墊/再分配層，且形成由蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲；除去第二光阻層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于所述的除去第二光阻層后在整個(gè)半導(dǎo)體上全面形成覆蓋焊接墊、再分配層及上層熔絲的保護(hù)層于保護(hù)層內(nèi)形成露出焊接墊上導(dǎo)電層的焊接墊開(kāi)口及露出上層熔絲蝕刻停止層的的熔絲窗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于所述的上、下導(dǎo)電層為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于所述的蝕刻停止層為T(mén)iN。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于所述的下導(dǎo)電層的厚度為1000至10000之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于所述的上導(dǎo)電層的厚度為2000至20000之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體制造方法，其特征在于所述的蝕刻停止層的厚度為200至2000之間。
8.一種同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體，包括金屬介電層；其特征在于所述的介電層上同層沉積形成由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成焊接墊/再分配層及由與焊接墊/再分配層蝕刻停止層及下導(dǎo)電層同層的刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體，其特征在于所述的焊接墊、再分配層及上層熔絲罩覆有保護(hù)層，并于保護(hù)層內(nèi)形成露出焊接墊的上導(dǎo)電層的焊接墊開(kāi)口及露出上層熔絲蝕刻停止層的熔絲窗。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體，其特征在于所述的上、下導(dǎo)電層為鋁層；蝕刻停止層為T(mén)iN層。
全文摘要
一種同層形成上層熔絲的半導(dǎo)體及其制造方法。為提供一種蝕刻厚度容易控制、簡(jiǎn)化制程、便于修復(fù)的半導(dǎo)體及其制造方法，提出本發(fā)明，制造方法包括在介電層上形成具下導(dǎo)電層、蝕刻停止層及上導(dǎo)電層的導(dǎo)電堆疊層；于上導(dǎo)電層上形成第一光阻層；形成焊接墊上層/再分配層上層；除去第一光阻層后形成第二光阻層；形成由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的焊接墊/再分配層，且形成由蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲；除去第二光阻層；本發(fā)明半導(dǎo)體包括介電層、同層沉積形成于介電層上由上導(dǎo)電層、蝕刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成焊接墊/再分配層及由與焊接墊/再分配層蝕刻停止層及下導(dǎo)電層同層的刻停止層及下導(dǎo)電層構(gòu)成的上層熔絲。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1472792SQ02127000
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者莊學(xué)理 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司