[发明专利]铜互连层上的熔丝制程方法及其半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种铜互连层上的熔丝制作 方法及其半导体器件。

背景技术

伴随着半导体器件的最小化和高度集成，已经开始进行内部互连的尺度 缩小和实现多层内部互连。在互连工艺中，在金属间介质层(Intermetal  Dielectric，IMD)中形成用于互连图形的沟槽，沟槽的内部用互连材料掩埋， 然后去掉沟槽内部以外的互连材料，只在沟槽内部留下互连材料。这样，就 形成了将其掩埋在IMD中的互连线。铜越来越多地用作互连材料，这是由 于铜可以比采用铝得到更低的电阻。铜互连材料具有低电阻和高可靠性，因 此作为下一代互连材料是很具有吸引力的。

现有技术中，铜互连层可以为三层，包括顶层、中间层及底层铜互连层， 在实际工艺制作中，可根据不同需要设置多层铜互连层。如果是在多层铜互 连层的情况下，可以按要求复制多层中间层铜互连层，有时也会按需要复制 两层顶层铜互连层。每层铜互连层都包括金属间介质层和掩埋在金属间介质 层中的铜互连线。金属间介质层包括刻蚀终止层和沉积于刻蚀终止层上的氧 化硅层。刻蚀终止层一般为氮化硅膜或者碳化硅膜。刻蚀终止指当刻蚀进行 到某下层材料时，其选择率很高，以至于在本质上刻蚀已经终止。现有技术 中，通常在顶层铜互连层中的氧化硅层上也沉积一层氮化硅刻蚀终止层，即 顶层铜互连层包括分别位于金属间介质层上下的两层刻蚀终止层。

采用铜互连工艺之后，要在互连工艺之后进行对晶圆良率的修复制作， 即熔丝制作(fuse)。这与现有的铝互连工艺中的熔丝制作是不同的。如图 1所示，现有技术中，铜互连层上的熔丝制作方法包括以下步骤：

步骤11、首先在顶层铜互连层的氮化硅层表面沉积钝化层；

步骤12、图案化该钝化层并刻蚀顶层铜互连层的氮化硅层，以暴露出 顶层铜互连层中的铜互连线；

步骤13、在图案化的钝化层表面及顶层铜互连层中的铜互连线表面沉 积金属铝层，并图案化该金属铝层，形成与顶层铜层中的铜互连线相连接的 铝衬垫。

步骤14、在图案化的钝化层和铝衬垫上覆盖一层绝缘薄膜，先定义铝 衬垫的位置，图案化绝缘薄膜，露出铝衬垫。

步骤15、在图案化的绝缘薄膜及铝衬垫表面再涂布一层光阻胶，定义 熔孔的位置，刻蚀至底层铜互连层的铜互连线上部。最后，把光阻胶都去除。

至此，半导体制造技术中，铜互连层上的熔丝制作即熔孔的形成过程， 制作完毕。

首先如图2A所示，在顶层铜互连层的氮化硅层1表面沉积钝化层101， 该钝化层为叠层钝化层，包括氧化硅层和氮氧化硅层。所以利用化学气象沉 积方法在氮化硅层1上依次沉积氧化硅层和氮氧化硅层。叠层钝化层比单层 钝化层具有更好的热力学和机械特性，在封装过程中，能够吸收和抵消作用 在铝衬垫上的机械应力和热应力，确保封装时产生的各种应力不会对铝衬垫 造成机械损伤和剥离。

接下来如图2B所示，在叠层钝化层101上涂布光阻胶，利用曝光、显 影等光刻技术，以及刻蚀方法，图案化该叠层钝化层，形成叠层钝化层101’， 然后再刻蚀顶层铜互连层的氮化硅层1，以暴露出顶层互连层中的铜互连线。

如图2C所示，在钝化层101’表面及顶层铜互连层中的铜互连线表面 沉积金属铝层，并在金属铝层上涂布光阻胶，利用曝光、显影等光刻技术， 以及刻蚀方法图案化该金属铝层，形成与顶层铜互连层中的铜互连线相连接 的铝衬垫102。

如图2D所示，在图案化的钝化层101’和铝衬垫102上覆盖一层绝缘 薄膜103，然后，在绝缘薄膜103上涂光阻胶，利用与上述同样的光刻技术， 定义铝衬垫102的位置，然后利用刻蚀方法图案化绝缘薄膜103，露出铝衬 垫102。其中，绝缘薄膜103一般为氮化物，厚度在7000埃至8000埃。由 于在图案化的钝化层上仍然会留有一部分金属铝，作为引线，所以绝缘薄膜 103的作用主要在于保护铝引线。

如图2E所示，在图案化的绝缘薄膜103及铝衬垫102表面再涂布一层 光阻胶，定义熔孔104的位置，然后利用刻蚀方法，刻蚀至底层铜互连层的 的铜互连线上部。最后，把光阻胶都去除。