CN101000906A - 熔丝区及其制作方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，一种熔丝区，包括：绝缘层，设置在衬底上；熔丝，设置在绝缘层上，并且包括堆叠的熔丝阻挡图案和熔丝导电图案；以及支撑插头，设置在熔丝下面，并且穿透绝缘层和熔丝阻挡图案。

Description

熔丝区及其制作方法

本申请要求2006年1月12日向韩国专利局递交的韩国专利申请No.2006-0003563的优先权，将其全部内容合并在此作为参考。

技术领域

本公开涉及一种半导体器件及其制作方法，具体地，涉及一种熔丝区及其制作方法。

背景技术

在半导体衬底上形成的半导体存储器件(芯片)在组装工艺之前要进行电学测试。根据测试的结果，将半导体存储器件分类为坏芯片或好芯片。坏芯片可能包括有故障的单元。如果坏芯片具有至少一个有故障的单元，可以通过修复工艺用冗余的单元来代替。修复工艺包括使用激光烧断预定的熔丝，使得冗余的单元在写模式和读模式期间响应于有故障的单元的地址。

熔丝一般由金属层形成。熔丝还可以包括除金属层之外的阻挡层。阻挡层可以包括堆叠的钛层和氮化钛层。然而，当估算熔丝的可靠性或当使用激光束时，氮化钛阻挡层可能经历热膨胀。氮化钛层的膨胀可以在熔丝的中间部分施加应力，并且从而可能引起熔丝断裂。

发明内容

实施例包括一种熔丝区，包括：绝缘层，设置在衬底上；熔丝，设置在绝缘层上，并且包括堆叠的熔丝阻挡图案和熔丝导电图案；以及支撑插头，设置在熔丝下面，并且穿透绝缘层和熔丝阻挡图案。

附图说明

通过参考附图详细地描述实施例，对于本领域的普通技术人员，本发明的以上和其他特征和优势将变得更加清楚，其中：

图1和图2是说明根据实施例的熔丝区的平面图；以及

图3至图13是说明制作熔丝区的方法的实施例的、沿图1的线I-I’得到的剖面图。

具体实施方式

现在，在下文中将参考附图更加全面地描述实施例。实施例可以采取许多不同的形式，并且不应该解释为局限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得该公开更加详细和完整，并且向本领域的普通技术人员完整地转达所附权利要求的范围。在图中，为清楚起见，可能对层和区域的厚度进行了放大。贯穿说明书，相同的数据表示相同的元件。

图1和图2是说明根据实施例的熔丝区的平面图，以及图3至图13是说明制作熔丝区的方法的实施例的、沿图1的线I-I’得到的剖面图。

首先将根据图1和图7解释根据实施例的熔丝区。

参考图1和图7，用下绝缘层105覆盖半导体衬底100的表面。下绝缘层105可以是隔离层，或可以是覆盖设置在衬底上的下互连的层间绝缘层。将第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’设置在下绝缘层105上。可以将第一和第二互连110a和110b设置在第一直线上，并且彼此间隔。另外，可以将第三和第四互连110a’和110b’设置在与第一直线平行的第二直线上。可以将第三互连110a’设置为与第一互连110a相邻，并且可以将第四互连110b’设置为与第二互连110b相邻。第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’的阵列排列不限于如上所述的阵列。例如，可以将第一和第二互连110a和110b不设置在第一直线上，并且第一和第三互连110a和110a’之间的间隔与第二和第四互连110b和110b’之间的间隔可以相同或可以不同。

将至少一个第一支撑图案110s配置在下绝缘层105上，并且设置在第一和第二互连110a和110b之间。将至少一个第二支撑图案110s’配置在第三和第四互连110a’和110b’之间。可以将支撑图案110s和110s’以及第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’设置在相同的高度水平面。可选地，可以将支撑图案110s和110s’以及第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’设置在不同的高度水平面。例如，可以将第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’设置在支撑图案110s和110s’下面。支撑图案110s和110s’可以由与第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’的材料相同的材料层形成。

绝缘层120覆盖支撑图案110s和110s’以及第一至第四互连110a、110b、110a’和110b’。第一和第二接触孔125a和125b穿透绝缘层120，并且分别暴露出第一和第二互连110a和110b。第一和第二接触插头210a和210b填充第一和第二接触孔125a和125b，并且分别与第一和第二互连110a和110b接触。第三和第四接触插头穿透绝缘层120，并且填充分别暴露出第三和第四互连110a’和110b’的第三和第四接触孔125a’和125b’，与第一和第二接触插头210a和210b相对应。第一和第二接触插头210a和210b之间的第一支撑插头210s填充暴露出第一支撑图案110s的第一支撑接触孔125s。当设置多个第一支撑图案110s时，可以设置多个第一支撑插头210s。第三和第四接触插头之间的第二支撑插头填充暴露出第二支撑图案110s’的第二支撑接触孔125s’。当设置多个第二支撑图案110s’时，可以设置多个第二支撑插头。

第一和第二接触插头210a和210b的每一个均可以包括接触层205p和围绕接触层205p的接触阻挡层200p。第一支撑插头210s可以包括插头层205s和围绕插头层205s的插头阻挡层200s。插头层205s可以由诸如钨层或铝层之类的金属层形成，并且插头阻挡层200s可以包括堆叠的钛层和氮化钛层。接触层205p可以是与插头层205s相同的材料或相同的层，并且接触阻挡层200p可以是与插头阻挡层200s相同的材料或相同的层。可选地，接触层205p和插头层205s可以是不同的材料，并且接触阻挡层200p和插头阻挡层200s可以是不同的材料。第三和第四接触插头可以是与第一和第二接触插头210a和210b的材料相同的材料层，并且第二支撑插头可以是与第一支撑插头210s的材料相同的材料层。

绝缘层120上的第一熔丝225覆盖第一和第二接触插头210a和210b、以及第一支撑插头210s。将第二熔丝225’配置在绝缘层120上以覆盖第三和第四接触插头以及第二支撑插头。第一和第二熔丝225和225’的每一个可以包括堆叠的熔丝阻挡图案200、熔丝导电图案215以及抗反射图案220。熔丝阻挡图案200可以是与插头阻挡层200s的材料相同的材料层，例如，可以包括堆叠的钛层和氮化钛层。第一和第二接触插头210a和210b以及第一支撑插头210s可以穿透第一熔丝225的熔丝阻挡图案200。即，第一和第二接触插头210a和210b的接触层205p以及第一支撑插头210s的插头层205s可以直接接触熔丝导电图案215。

在第二熔丝225’中，第三和第四接触插头以及第二支撑插头可以类似地接触熔丝导电图案215。因此，熔丝阻挡图案200没有位于熔丝225和熔丝225’之间的界面与插头210a、210b和210s之间。因此，与现有在技术中的接触面积相比，可以减小在熔丝阻挡图案200和熔丝导电图案215之间的接触面积。在这种情况下，即使熔丝阻挡图案200在熔丝测试工艺或当使用激光束期间由于氧化和/或热能而膨胀，与现有技术相比，可以显著地减小施加到熔丝225和225’上的应力。例如，当以激光束熔断熔丝225和225’之一时，可以将激光束的热能传送到与选定熔丝相邻的未选定熔丝的熔丝阻挡图案。然而，可以防止未选定熔丝的损坏。这是因为未选定熔丝的熔丝导电图案和熔丝阻挡图案之间的接触面积比上述现有技术中的接触面积小。

熔丝导电图案215可以包括诸如铝层之类的金属层。抗反射图案220可以包括氮化钛层。第一熔丝225将第一互连110a和第二互连110b电连接。第二熔丝225’将第三互连110a’和第四互连110b’电连接。将上绝缘层230设置在具有第一和第二熔丝225和225’的衬底上。上绝缘层230可以包括诸如等离子体氧化物层之类的下钝化层，以及诸如等离子体氮化物层之类的上钝化层。熔丝窗口235穿透上绝缘层230以暴露出第一和第二熔丝225和225’。

熔丝窗口235可以穿透抗反射图案220和上绝缘层230以暴露出熔丝导电图案215。另外，熔丝窗口235可以部分地穿透熔丝导电图案215，使得一部分熔丝导电图案215具有相对较薄的厚度。

图2是说明根据另一个实施例的熔丝区的平面图。因为熔丝区具有与图7所示的堆叠结构相同的堆叠结构，将仅参照图2解释根据此实施例的熔丝区。

参考图2，将第一至第四互连10a、10b、10a’和10b’设置在衬底上。可以将第一和第二互连10a和10b彼此偏移地设置在第一直线上。可以将第三和第四互连10a’和10b’设置在与第一直线相邻的第二直线上。将第三互连10a’设置为与第一互连10a相邻，并且将第四互连10b’设置为与第二互连10b相邻。至少一个第一支撑图案10s位于第一和第二互连10a和10b之间的衬底上。将第二支撑部分10s’配置在第三和第四互连10a’和10b’之间。如图2中所示，可以将第一支撑图案10s设置为与第一互连10a相邻，并且可以将第二支撑10s’设置为与第四互连10b’相邻。即，根据平面图，可以将第一和第二支撑图案10s和10s’对角地偏移。

设置绝缘层以覆盖支撑图案10s和10s’，并且将第一至第四互连10a、10b、10a’和10b’以及第一和第二接触孔25a和25b配置用于穿透绝缘层，以便分别暴露出第一和第二互连10a和10b。还将第三和第四接触孔25a’和25b’配置用于暴露出第三和第四互连10a’和10b’。至少一个第一支撑接触孔25s在与第一互连10a相邻的位置处暴露出第一和第二接触孔25a和25b之间的第一支撑图案10s。至少一个第二支撑接触孔25s’在与第四互连10b’相邻的位置处暴露出第三和第四接触孔25a’和25b’之间的第二支撑图案10s’。分别用第一至第四接触插头填充第一至第四接触孔25a、25b、25a’和25b’。分别用第一和第二支撑插头填充第一和第二支撑接触孔25s和25s’。第一熔丝60覆盖第一和第二接触插头以及第一支撑插头，第二熔丝60’覆盖第三和第四接触插头以及第二支撑插头。

可以将激光束用于熔断第一熔丝60和第二熔丝60’。因为支撑插头位于与使用激光束的部分相邻的未选定熔丝的下面，当选择并熔断熔丝60和60’之一时，可以减小由激光束的热能引起的应力。

将根据图1和图3至图13解释用于制作根据实施例的熔丝区的方法。

参考图1、3和4，在半导体衬底100上形成下绝缘层105。在下绝缘层105上形成导电层。导电层可以是位线导电层。在这种情况下，导电层可以由多晶硅层或金属层形成。金属层可以是钨层。使导电层形成图案，形成彼此间隔的第一和第二互连110a和110b，并且从而形成在第一和第二互连110a和110b之间的至少一个支撑图案110s。在这种情况下，可以将第一和第二互连110a和110b以及支撑图案110s形成在相同的水平面。可选地，可以将第一和第二互连110a和110b以及支撑图案110s形成在彼此不同的水平面。例如，首先在衬底100上形成第一和第二互连110a和110b，并且形成下绝缘层105以覆盖第一和第二互连110a和110b。然后，可以在下绝缘层105上形成支撑图案110s。形成绝缘层120以覆盖第一和第二互连110a和110b以及支撑图案110s。

使绝缘层120形成图案，形成暴露出第一和第二互连110a和110b的第一和第二接触孔125a和125b，并且形成暴露出支撑图案110s的支撑接触孔125s。

参考图1和图5，在接触孔125a、125b和125s的内壁上以及在绝缘层120上，共形地形成阻挡层。阻挡层包括：在第一和第二接触孔125a和125b的内壁上形成的接触阻挡层200p、在支撑接触孔125s的内壁上形成的插头阻挡层200s、以及在绝缘层120上形成的熔丝阻挡层200f。阻挡层可以包括堆叠的钛层和氮化钛层。然后，在阻挡层上形成导电层以填充接触孔125a、125b和125s。导电层可以由诸如钨层或铝层之类的金属层形成。可以对导电层进行平坦化直到暴露出熔丝阻挡层200f为止。因此，形成填充第一和第二接触孔125a和125b的接触层205p，以及填充支撑接触孔125s的插头层205s。在第一接触孔125a的内部形成的接触阻挡层200p和接触层205p形成第一接触插头210a。在第二接触孔125b的内部形成的接触挡层200p和接触层205p形成第二接触插头210b。在支撑接触孔125s的内部形成的插头阻挡层200s和插头层205s形成支撑插头210s。

参考图1和图6，在熔丝阻挡层200f上顺序地形成熔丝导电层和抗反射层，以覆盖插头210a、210b和210s。熔丝导电层可以由与接触层205p和插头层205s的材料相同的材料层形成，或可以由不同的材料层形成。熔丝导电层可以由铝层形成。使抗反射层、熔丝导电层和熔丝阻挡层200f形成图案，从而形成顺序地堆叠的熔丝阻挡图案200、熔丝导电图案215以及抗反射图案220。熔丝阻挡图案200、熔丝导电图案215以及抗反射图案220形成熔丝225。熔丝225覆盖插头210a、210b和210s。因此，插头210a、210b和210s可以接触熔丝导电层215。

参考图1和图7，在具有熔丝225的衬底的全部表面上形成上绝缘层230。上绝缘层230可以包括：诸如等离子体氧化物层之类的下钝化层；以及诸如等离子体氮化物层之类的上钝化层。使上绝缘层230形成图案，从而形成暴露出熔丝225的熔丝窗口235。在熔丝窗口235的形成期间，还可以形成和去除抗反射图案220。另外，可以部分地刻蚀抗反射层220下面的熔丝导电图案215，从而形成具有较薄的厚度的一部分熔丝导电图案215。

图8至图11是沿图1的线I-I’得到的剖面图，以解释制作根据另一个实施例的熔丝区的方法。

参考图1和图8，使用与如根据图3所述的相同的方法，在衬底100上形成下绝缘层105、第一和第二互连110a和110b、支撑图案110s、以及绝缘层120。在绝缘层120上形成熔丝阻挡层300f。可以通过顺序地堆叠钛层和氮化钛层来形成熔丝阻挡层300f。

参考图1和图9，使熔丝阻挡层300f和绝缘层120形成图案，形成暴露出第一和第二互连110a和110b的第一和第二接触孔305a和305b，并且形成暴露出支撑图案110s的支撑接触孔305s。形成第一和第二接触插头320a和320b以填充第一和第二接触孔305a和305b，并且形成支撑插头320s以填充支撑接触孔305s。第一和第二接触插头320a和320b的每一个均可以包括接触层315p、以及围绕接触层315p的接触阻挡层310p。支撑插头320s可以包括插头层315s、以及围绕插头层315s的插头阻挡层310s。具体地，在具有接触孔305a、305b和305s的衬底上共形地形成阻挡层，然后，在阻挡层上形成填充接触孔305a、305b和305s的导电层。可以通过顺序地堆叠钛层和氮化钛层来形成阻挡层，并且导电层可以由诸如钨层或铝层之类的金属层形成。对导电层和阻挡层进行平坦化直到暴露出熔丝阻挡层300f为止，从而形成第一和第二接触插头320a和320b、以及支撑插头320s。在对导电层和阻挡层进行平坦化的同时，可以去除一部分熔丝阻挡层300f。

参考图1、图10和图11，在熔丝阻挡层300f上顺序地形成覆盖插头320a、320b和320s的熔丝导电层和抗反射层。便抗反射层、熔丝导电层和熔丝阻挡层300f形成图案，从而形成顺序地堆叠的熔丝阻挡图案300、熔丝导电图案325和抗反射图案330。熔丝阻挡图案300、熔丝导电图案325和抗反射图案330形成熔丝335。形成熔丝335以覆盖插头320a、320b和320s。因此，插头320a、320b和320s可以接触熔丝导电图案325。在具有熔丝335的衬底的全部表面上形成上绝缘层340。使上绝缘层340形成图案，从而形成暴露出熔丝335的熔丝窗口345。在熔丝窗口345的形成期间，可以形成和去除抗反射图案330。同样，可以部分地刻蚀抗反射图案330、以及抗反射层330下面的熔丝导电图案325，从而形成具有较薄的厚度的熔丝导电图案325。

图12和图13是沿图1的I-I’线得到的剖面图，以解释制作根据另一个实施例的熔丝区的方法。

参考图1和图12，使用与根据图3和图4所述相同的方法，在绝缘层120的内部形成接触孔125a、125b和125s。在接触孔125a、125b和125s的内壁上以及绝缘层120上共形地形成阻挡层。阻挡层包括：在第一和第二接触孔125a和125b的内壁上形成的接触阻挡层130p、在支撑接触孔125s的内壁上形成的插头阻挡层130s、以及在绝缘层120上形成的熔丝阻挡层130f。然后，形成导电层以填充接触孔125a、125b和125s，并覆盖具有阻挡层的衬底的全部表面。还可以执行对导电层的上表面进行平坦化的工艺。因此，形成接触层130p以填充第一和第二接触孔125a和125b，形成插头层130s以填充支撑接触孔125s，并且在熔丝阻挡层130f上形成熔丝导电层135f。可以在熔丝导电层135f上形成抗反射层145f。

参考图1和图13，顺序地使抗反射层145f、熔丝导电层135f和熔丝阻挡层130f形成图案，从而形成熔丝150，所述熔丝150包括顺序地堆叠的熔丝阻挡图案130、熔丝导电图案135和抗反射图案145。然后，在具有熔丝150的衬底的全部表面上形成上绝缘层155。使上绝缘层155形成图案，形成暴露出熔丝150的熔丝窗口160。在熔丝窗口160的形成期间，还可以形成并去除抗反射图案145。另外，可以部分地刻蚀抗反射图案145下面的熔丝导电图案135，形成具有相对较薄的厚度的熔丝导电图案135。

可以使用如根据图3至图13所述的相同的方法制作根据在图2中说明的实施例的结构。

根据上述实施例，熔丝区包括：绝缘层，设置在衬底上；以及熔丝，设置在绝缘层上，并且包括堆叠的熔丝阻挡图案和熔丝导电图案。设置支撑插头以穿透绝缘层和熔丝阻挡图案，并且支撑熔丝。即，本发明的熔丝和氮化钛阻挡层之间的接触面积比现有技术的接触面积小。因此，分散了由于氮化钛阻挡层的膨胀而施加到熔丝上的应力，从而防止熔丝破裂等不良影响。

尽管已经描述了具体的实施例，但本领域普通技术人员在不脱离所述权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以根据以上描述做出修改和变化。

Claims (23)

1.一种熔丝区，包括：

绝缘层，设置在衬底上；

熔丝，设置在绝缘层上，并且包括堆叠的熔丝阻挡图案和熔丝导电图案；以及

支撑插头，设置在熔丝下面，并且穿透绝缘层和熔丝阻挡图案。

2.如权利要求1所述的熔丝区，其中，支撑插头包括：插头层，以及至少围绕一部分插头层的插头阻挡层。

3.如权利要求2所述的熔丝区，其中，插头层包括金属层，并且插头阻挡层包括堆叠的钛层和氮化钛层。

4.如权利要求2所述的熔丝区，其中，插头阻挡层是与熔丝阻挡图案的材料相同的材料层。

5.如权利要求1所述的熔丝区，还包括设置在支撑插头下面的支撑图案。

6.如权利要求1所述的熔丝区，还包括分别与熔丝的两端电连接的第一和第二互连。

7.如权利要求6所述的熔丝区，当将第一和第二互连设置于与熔丝的水平面不同的水平面时，熔丝区还包括：

第一和第二接触插头，将第一和第二互连分别与熔丝的两端电连接，其中，接触插头的每一个均包括接触层以及环绕接触层的接触阻挡层。

8.如权利要求7所述的熔丝区，其中，将第一和第二互连分别设置在彼此间隔的支撑图案旁边的位置处，并且第一和第二互连是与支撑图案的材料相同的材料层。

9.如权利要求8所述的熔丝区，其中，接触插头是与支撑插头的材料相同的材料层。

10.一种制作熔丝区的方法，包括：

在衬底上形成绝缘层；

形成穿透绝缘层的支撑插头；以及

在覆盖支撑插头的绝缘层上形成熔丝，所述熔丝包括堆叠的熔丝阻挡图案和熔丝导电图案，形成所述熔丝使得支撑插头穿透熔丝阻挡图案。

11.如权利要求10所述的方法，其中，形成支撑插头包括：

形成穿透绝缘层的支撑接触孔；

在支撑接触孔的内壁上和衬底上方形成阻挡层；以及

在阻挡层上方形成导电层以填充支撑接触孔。

12.如权利要求11所述的方法，其中，形成熔丝包括使导电层和阻挡层形成图案。

13.如权利要求11所述的方法，还包括：在形成导电层之后，对导电层进行平坦化，使得在绝缘层上保留阻挡层。

14.如权利要求13所述的方法，其中，形成熔丝包括：

在阻挡层上形成熔丝导电层；以及

使熔丝导电层和阻挡层形成图案。

15.如权利要求10所述的方法，还包括：在形成支撑插头之前，在绝缘层上形成熔丝阻挡层。

16.如权利要求15所述的方法，其中，形成支撑插头包括：

形成穿透熔丝阻挡层和绝缘层的支撑接触孔；

形成覆盖支撑接触孔的内壁的插头阻挡层；以及

在插头阻挡层上形成填充支撑接触孔的插头层。

17.如权利要求16所述的方法，其中，形成熔丝包括：

在熔丝阻挡层上形成覆盖支撑插头的熔丝导电层；以及

使熔丝导电层和熔丝阻挡层形成图案。

18.如权利要求10所述的方法，还包括：在形成绝缘层之前，在衬底上形成支撑图案以支撑所述支撑插头。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：

在形成支撑图案期间，形成彼此间隔的第一和第二互连，所述支撑图案位于第一和第二互连之间；以及

在形成支撑插头期间，形成分别与第一和第二互连电连接的第一和第二接触插头。

20.如权利要求18所述的方法，还包括：

在形成绝缘层和支撑图案之前：

在衬底上形成多个互连；以及

在多个互连上方形成下绝缘层，

其中，形成接触插头还包括形成穿透绝缘层和下绝缘层的接触插头。

21.一种半导体器件，包括：

绝缘层，设置在衬底上；

熔丝，设置在绝缘层上，所述熔丝包括堆叠的熔丝阻挡图案和熔丝导电图案；

多个接触插头，与熔丝直接相连并且穿透绝缘层；以及

至少一个支撑插头，设置在熔丝下面并且穿透绝缘层和熔丝阻挡图案。

22.如权利要求21所述的器件，还包括：

第一互连，通过接触插头的第一接触插头与熔丝相连；以及

第二互连，通过接触插头的第一接触插头与熔丝相连。

23.如权利要求22所述的器件，还包括：

支撑图案，设置在每一个支撑插头下面，

其中，将第一和第二互连以及每一个支撑图案设置在相同的水平面。

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