[发明专利]一种通孔上MTM反熔丝单元结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种通孔上MTM反熔丝单元结构的制备方法，该制备方法是在反熔丝通孔与金属间介质层接触的台阶处增加了反熔丝Spacer，降低了台阶角度，减小了反熔丝介质层厚度的不一致性，提高反熔丝击穿电压的一致性和电路良率，同时能够降低反熔丝上下电极之间反熔丝介质层的有效面积，从而降低MTM反熔丝单元的漏电流。

技术领域

本发明属于微电子工艺制造技术领域，涉及一种MTM反熔丝单元，是用于0.18um工艺的PROM和FPGA等CMOS集成电路中作为存储或金属互联的可编程单元，尤其是一种通孔上MTM反熔丝单元结构的制备方法。

背景技术

MTM反熔丝单元通常应用于FPGA和PROM类电路产品中，根据实际需要对电路中MTM反熔丝单元进行编程，从而实现电路的逻辑功能或存储功能。这类电路具有抗辐射性能优异、保密性强、灵活性好等特点，抗辐照指标可以达到500K rad(Si)以上，在航空、航天和军工领域应用前景十分广阔。

MTM反熔丝单元结构是由反熔丝介质层、两层电介质阻挡层及反熔丝上下电极构成的，且分布在顶层金属到顶层通孔之间。其工作原理是编程时使用预设的编程电压和编程电流加在MTM反熔丝单元的上、下电极之间，在较短的时间内(毫秒级)使MTM反熔丝单元的介质薄膜熔穿，形成具有良好电特性和可靠性的导电通道，导电通道的建立意味着数据信息烧写的完成。

在含MTM反熔丝单元的CMOS集成电路制造工艺中，通常在完成CMOS器件层后进行金属前介质淀积(PMD)和金属间介质淀积(IMD)，在完成反熔丝下层金属淀积、光刻、腐蚀和IMD淀积后，进行反熔丝通孔光刻和腐蚀、反熔丝通孔(顶层通孔)CMP、反熔丝下阻挡层淀积，反熔丝介质层淀积和反熔丝上阻挡层淀积，完成对反熔丝的光刻和腐蚀，形成反熔丝上极板，然后进行反熔丝上隔离氧化层淀积，并对隔离氧化层进行光刻和腐蚀形成反熔丝与顶层金属连接的接触孔，接着进行顶层金属淀积，作为反熔丝的上电极，通过顶层金属的光刻和腐蚀，完成顶层金属布线，最后进行钝化淀积，形成保护层。在采用以上工艺过程形成的MTM反熔丝单元结构中，由于W-plug与IMD之间台阶的存在，在台阶处的反熔丝介质膜层厚度的均匀性无法得到保证，从而影响反熔丝单元良率和可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种通孔上MTM反熔丝单元结构的制备方法，采用该方法制成MTM反熔丝单元结构后，反熔丝击穿电压能够控制在1V内波动，MTM反熔丝单元漏电流显著降低，反熔丝良率和可靠性得到提高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种通孔上MTM反熔丝单元结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，在衬底上完成了器件层的制造，在已完成的器件层上淀积反熔丝下层金属，形成反熔丝下层金属层；

步骤二，对反熔丝下层金属层进行光刻腐蚀，形成反熔丝的下电极，完成电路的下层金属布线，再淀积金属间介质，形成金属间介质层，完成反熔丝下层金属层和反熔丝顶层金属层之间的隔离；

步骤三，对反熔丝通孔进行光刻腐蚀，并进行W-Plug工艺填充；

步骤四，对反熔丝通孔进行W-CMP工艺处理，W-CMP工艺处理的终点为金属间介质层；

步骤五，在金属间介质层上淀积反熔丝下层阻挡材料，形成反熔丝下层阻挡层，再在反熔丝下层阻挡层上淀积反熔丝Spacer材料，形成反熔丝Spacer膜层；

步骤六，对反熔丝Spacer膜层进行各向异性腐蚀，腐蚀的终点为反熔丝下层阻挡层，形成反熔丝Spacer；

步骤七，在反熔丝下层阻挡层上淀积反熔丝介质，形成反熔丝介质层，再在反熔丝介质层上淀积反熔丝上层阻挡材料，形成反熔丝上层阻挡层；

步骤八，对反熔丝进行光刻腐蚀，腐蚀终点为金属间介质层，形成反熔丝介质层结构；