KR20070053010A - Method for fabricating fuse in semiconductor devices - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 퓨즈 제조방법에 관해 개시한다. 개시된 방법은 반도체기판을 제공한다. 상기 반도체기판 상에 동일 레벨로 퓨즈, 패드 및 금속배선을 형성하되, 상기 퓨즈, 패드 및 금속배선은 최상층에 캐핑패턴이 형성된다. 상기 퓨즈, 패드 및 금속배선을 가진 기판 상에 층간절연막을 형성한다. 상기 층간절연막을 선택 식각하여 상기 금속배선을 노출시키는 비아홀을 형성함과 동시에 상기 퓨즈를 노출시키는 예비 퓨즈창을 형성한다. 상기 퓨즈의 캐핑패턴 및 상기 금속배선의 캐핑패턴을 선택적으로 제거한다. 상기 비아홀 및 예비 퓨즈창을 갖는 기판 상에 패시베이션막을 형성한다.상기 패시베이션막을 선택 식각하여 상기 패드 및 상기 캐핑패턴이 제거된 퓨즈를 노출시키는 각각의 패드창 및 퓨즈창을 형성한다.The present invention relates to a method for manufacturing a fuse of a semiconductor device. The disclosed method provides a semiconductor substrate. A fuse, a pad, and a metal wiring are formed on the semiconductor substrate at the same level, and a capping pattern is formed on the uppermost layer of the fuse, the pad, and the metal wiring. An interlayer insulating film is formed on the substrate having the fuse, pad and metal wiring. The interlayer insulating layer is selectively etched to form a via hole exposing the metal wiring and a preliminary fuse window exposing the fuse. The capping pattern of the fuse and the capping pattern of the metal wiring are selectively removed. A passivation film is formed on the substrate having the via hole and the preliminary fuse window. The passivation film is selectively etched to form respective pad windows and fuse windows exposing the pad and the fuse from which the capping pattern has been removed.
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 반도체 소자의 퓨즈 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a fuse of a semiconductor device according to the related art.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 퓨즈 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a fuse of a semiconductor device according to the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체소자의 퓨즈 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a fuse of a semiconductor device.
일반적으로 반도체소자의 메모리셀 인접부에는 해당 메모리셀의 불량에 대비하여 여분의 리던던시 셀(redundancy cell)이 배치되며, 이러한 리던던시 셀은 메모리셀에 인접하게 배치된 퓨즈에 의해 메모리 셀과 연결된 구조를 가진다. 상기 불량 메모리셀은 테스트 공정을 거쳐 발견되며, 리페어공정을 통해 상기 불량 메모리셀과 연결되는 퓨즈를 절단하여 상기 리던던시 셀로 대체된다. 상기 리페어 공정은 상기 퓨즈를 절단하기 위한 레이저 빔 조사에 의해 진행된다. 상기 퓨즈들은 주 변영역 상에서 반도체 소자의 금속배선들과 동일한 층에 형성된다. 상기 퓨즈는 최상층에 캐핑패턴이 배치될 수 있다. 상기 캐핑패턴은 대기 중의 수분과의 반응을 억제하여 상기 퓨즈가 부식되는 것을 방지한다. In general, an extra redundancy cell is disposed near a memory cell of a semiconductor device in preparation for a defective memory cell, and the redundancy cell has a structure connected to the memory cell by a fuse disposed adjacent to the memory cell. Have The defective memory cell is found through a test process, and a fuse connected to the defective memory cell is cut through the repair process and replaced with the redundancy cell. The repair process is performed by laser beam irradiation to cut the fuse. The fuses are formed in the same layer as the metal wires of the semiconductor device on the peripheral region. The fuse may have a capping pattern disposed on the uppermost layer. The capping pattern prevents the fuse from corroding by inhibiting a reaction with moisture in the atmosphere.
도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 반도체 소자의 퓨즈 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating processes for manufacturing a fuse of a semiconductor device according to the related art.
도 1a에 도시된 바와 같이, 소정의 하부구조를 가진 반도체기판(1)을 제공한다. 상기 반도체기판(1)은 퓨즈영역(Ι), 패드영역(Ⅱ) 및 금속배선영역(Ⅲ)이 정의된 실리콘기판일 수 있다. 상기 금속배선영역(Ⅲ)은 셀의 페리영역에 정의된다. 상기 반도체기판(1) 상에 제 1층간절연막(3)을 형성한다. 상기 제 1층간절연막(3)은 산화막으로 형성할 수 있다. 상기 제 1층간절연막(3) 상에 제 1금속막 및 제 1캐핑막을 차례로 형성한다. 상기 제 1금속막은 알루미늄막으로 형성할 수 있다. 상기 제 1캐핑막은 Ti 및 TiN막을 차례로 적층하여 형성할 수 있다. 상기 제 1캐핑막 및 제 1금속막을 식각하여 상기 퓨즈영역(Ι), 패드영역(Ⅱ) 및 금속배선영역(Ⅲ) 내의 제 1층간절연막(3) 상에 각각의 퓨즈들(7), 패드들(8) 및 제 1금속배선들(9)을 형성한다. 이와 같이 상기 퓨즈들(7), 패드들(8) 및 제1금속배선들(9)은 동일 레벨 상에 형성될 수 있다. 상기 퓨즈들(7)은 제 1금속패턴(5a) 및 제 1캐핑패턴(6a)의 2중 적층 구조로 형성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 패드들(8)은 제 1금속패턴(5b) 및 제 1캐핑패턴(6b)의 2중 적층 구조로 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1금속배선들(9)은 제 1금속패턴(5c) 및 제 1캐핑패턴(6c)의 2중 적층 구조로 형성할 수 있다.As shown in Fig. 1A, a
도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈들(7), 패드들(8) 및 제1금속배선들(9)을 가진 기판 상에 제 2층간절연막(15)을 형성한다. 상기 제 2층간절연막(15)은 상기 제 1층간절연막과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 금속배선영역(Ⅲ) 내의 제 2층간절연막(15)을 식각하여 제 1금속배선들(9)의 적어도 일부위를 노출시키는 비아홀(16)을 형성한다.As shown in FIG. 1B, a second
도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 비아홀(16)을 매립시키는 비아 플러그(17)를 형성한다. 상기 비아 플러그(17)는 텅스텐막으로 형성할 수 있다. 상기 비아 플러그(17)를 가진 기판 상에 제 2금속막 및 제 2캐핑막을 차례로 형성한다. 상기 제 2캐핑막 및 제 2금속막을 선택 식각하여 상기 비아 플러그(17)의 적어도 일부위를 덮는 제 2금속배선들(21)을 형성한다. 상기 제 2금속배선들(21)은 제 2금속패턴(19) 및 제 2캐핑패턴(20)의 2중 적층 구조로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1C, a
도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2금속배선들(21)을 가진 기판 상에 패시베이션막(23)을 형성한다. 상기 퓨즈영역(Ι) 내의 패시베이션막(23) 및 제 2층간절연막(15)을 식각하여 상기 퓨즈를 노출시키는 퓨즈창들(24w1)을 형성한다. 상기 퓨즈창들(24w1)에 의해 노출된 퓨즈들의 제1캐핑패턴을 제거한다. 상기 퓨즈들의 제 1캐핑패턴은 막질이 비교적 단단하기 때문에 이후의 레이저 리페어링 공정에서 오픈시키기가 어렵다. 따라서, 상기 퓨즈들의 제 1캐핑패턴은 상기 퓨즈창(24w1)을 형성한 후, 별도의 식각가스를 이용하여 제거하여야 한다. 한편, 도 1d에서 미설명된 도면부호 7`는 제 1캐핑패턴이 제거된 후 잔류된 퓨즈들을 나타낸 것이다.As shown in FIG. 1D, a
도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 패드영역(Ⅱ) 내의 패시베이션막(23) 및 제 2층간절연막(15)을 식각하여 상기 패드들(8)을 노출시키는 패드창들(24w2)를 형성한다. As shown in FIG. 1E, the
그러나, 이와같은 종래의 방법에서는, 퓨즈창들 및 패드창들을 오픈하는 데 있어서, 퓨즈들의 캐핑패턴을 제거해야 하므로 퓨즈창들과 패드창들을 각각 형성하였다. 따라서, 그에 따른 포토 공정수가 증가되어 결과적으로 공정이 복잡해지는 문제점이 있다. However, in such a conventional method, in the opening of the fuse windows and the pad windows, the capping pattern of the fuses must be removed, so that the fuse windows and the pad windows are formed, respectively. Accordingly, there is a problem in that the number of photo processes increases accordingly, resulting in a complicated process.
상기 문제점을 해결하고자, 본 발명의 과제는 퓨즈창들 및 패드창들을 동시에 오픈시켜 포토 공정을 단순화할 수 있는 반도체소자의 퓨즈 제조방법을 제공하려는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a fuse manufacturing method of a semiconductor device that can simplify the photo process by opening the fuse window and the pad window at the same time.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 소자의 퓨즈 제조방법을 제공한다. 상기 방법은 반도체기판을 제공한다. 상기 반도체기판 상에 동일 레벨로 퓨즈, 패드 및 금속배선을 형성하되, 상기 퓨즈, 패드 및 금속배선은 최상층에 캐핑패턴이 형성된다. 상기 퓨즈, 패드 및 금속배선을 가진 기판 상에 층간절연막을 형성한다. 상기 층간절연막을 선택 식각하여 상기 금속배선을 노출시키는 비아홀을 형성함과 동시에 상기 퓨즈를 노출시키는 예비 퓨즈창을 형성한다. 상기 퓨즈의 캐핑패턴 및 상기 금속배선의 캐핑패턴을 선택적으로 제거한다. 상기 비아홀 및 예비 퓨즈창을 갖는 기판 상에 패시베이션막을 형성한다.상기 패시베이션막을 선택 식각하여 상기 패드 및 상기 캐핑패턴이 제거된 퓨즈를 노출시키는 각각의 패드창 및 퓨즈창을 형성한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a fuse manufacturing method of a semiconductor device. The method provides a semiconductor substrate. A fuse, a pad, and a metal wiring are formed on the semiconductor substrate at the same level, and a capping pattern is formed on the uppermost layer of the fuse, the pad, and the metal wiring. An interlayer insulating film is formed on the substrate having the fuse, pad and metal wiring. The interlayer insulating layer is selectively etched to form a via hole exposing the metal wiring and a preliminary fuse window exposing the fuse. The capping pattern of the fuse and the capping pattern of the metal wiring are selectively removed. A passivation film is formed on the substrate having the via hole and the preliminary fuse window. The passivation film is selectively etched to form respective pad windows and fuse windows exposing the pad and the fuse from which the capping pattern has been removed.
상기 퓨즈의 캐핑패턴 및 상기 금속배선의 캐핑패턴을 선택적으로 제거한 다음, 상기 비아홀을 매립시키는 비아 플러그를 형성하고, 상기 비아 플러그와 연결되는 제 2금속배선을 형성하는 것을 더 포함한다.And selectively removing the capping pattern of the fuse and the capping pattern of the metal wiring, forming a via plug to fill the via hole, and forming a second metal wiring connected to the via plug.
상기 비아 플 러그를 형성하는 것은 상기 비아홀을 가진 기판 상에 도전막을 형성하고, 상기 도전막을 연마하여 상기 비아홀을 매립하는 것을 포함한다. Forming the via plug includes forming a conductive film on a substrate having the via hole, and polishing the conductive film to fill the via hole.
상기 도전막은 텅스텐막인 것이 바람직하다.It is preferable that the said conductive film is a tungsten film.
상기 캐핑패턴은 차례로 적층된 Ti막 및 TiN막인 것이 바람직하다.Preferably, the capping pattern is a Ti film and a TiN film that are sequentially stacked.
상기 패드창 및 퓨즈창을 형성한 후, 상기 패드창 및 퓨즈창을 가진 기판 상에 방습막을 형성하고, 상기 방습막을 선택적으로 식각하여 상기 패드창을 노출시키는 것을 더 포함한다.After forming the pad window and the fuse window, further comprising forming a moisture barrier film on the substrate having the pad window and the fuse window, and selectively etching the moisture barrier film to expose the pad window.
상기 방습막은 산화막 및 질화막 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.The moisture barrier film is preferably formed of any one of an oxide film and a nitride film.
(실시예)(Example)
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 막 및 영역의 길이, 두께 등은 설명의 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, the length and thickness of the film and the region may be exaggerated for convenience of description. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2a 및 도 2e은 본 발명에 따른 반도체 소자의 퓨즈 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다. 2A and 2E are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a fuse of a semiconductor device according to the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 소정의 하부구조를 가진 반도체기판(51)을 제공한다. 상기 반도체기판(51)은 퓨즈영역(Ⅳ), 패드영역(Ⅴ) 및 금속배선영역(Ⅵ)이 정의된 실리콘기판일 수 있다. 상기 금속배선영역(Ⅵ)은 셀의 페리영역에 정의된다. 상기 반도체기판(51) 상에 제 1층간절연막(53)을 형성한다. 상기 제 1층간절연막(53)은 산화막으로 형성할 수 있다. 상기 제 1층간절연막(53) 상에 제 1금속막 및 제 1캐핑막을 차례로 형성한다. 상기 제 1금속막은 알루미늄막으로 형성할 수 있다. 상기 제 1캐핑막은 Ti 및 TiN막을 차례로 적층하여 형성할 수 있다. 상기 제 1캐핑막 및 제 1금속막을 식각하여 상기 퓨즈영역(Ⅳ), 패드영역(Ⅴ) 및 금속배선영역(Ⅵ) 내의 제 1층간절연막(53) 상에 각각의 퓨즈들(57), 패드들(58) 및 제 1금속배선들(59)을 형성한다. 이와 같이 상기 퓨즈들(57), 패드들(58) 및 제1금속배선들(59)은 동일 레벨 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 퓨즈들(57)은 제 1금속패턴(55a) 및 제 1캐핑패턴(56a)의 2중 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 패드들(58)은 제 2금속패턴(55b) 및 제 2캐핑패턴(56b)의 2중 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1금속배선들(59)은 제 3금속패턴(55c) 및 제 3캐핑패턴(56c)의 2중 적층 구조로 형성될 수 있다.As shown in Fig. 2A, a
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈들(57), 패드들(58) 및 제1금속배선들(59)을 가진 기판 상에 제 2층간절연막(65)을 형성한다. 상기 제 2층간절연막(65)은 상기 제 1층간절연막과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 제 2층간절연막 (65)은 금속간 층간절연막일 수 있다. 상기 퓨즈영역(Ⅳ) 및 금속배선영역(Ⅲ) 내의 상기 제 2층간절연막(65)을 식각하여 상기 퓨즈들 및 제 1금속배선들을 각각 노출시키는 예비퓨즈창들(66w) 및 비아홀(66h)을 형성한다. 계속하여, 식각가스를 변경하여 상기 예비퓨즈창들(66w)에 의해 노출된 퓨즈들의 제 1캐핑패턴 및 비아홀(66h)에 의해 노출된 제 1금속배선들의 제 1캐핑패턴을 선택적으로 제거한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 퓨즈들의 제 1캐핑패턴은 막질이 비교적 단단하여 이후의 레이저 리페어링 공정에서 오픈하기 어렵기 때문에 반드시 제거하여야 한다. 한편, 도 2b에서 미설명된 도면부호 57`는 제 1캐핑패턴이 제거된 후 잔류된 퓨즈들을 나타낸 것이다.As shown in FIG. 2B, a second
도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 비아홀(66h)을 매립시키는 비아 플러그(67)를 형성한다. 상기 비아 플러그(67)는 상기 비아홀(66h)을 가진 기판 상에 비아 플러그용 도전막을 형성한 다음, 상기 도전막을 연마하는 방법으로 형성할 수 있다. 상기 비아 플러그용 도전막은 텅스텐막일 수 있다. 상기 비아 플러그(67)를 형성하는 동안, 상기 예비퓨즈창(66w) 내부에도 상기 도전막이 형성될 수 있다. 상기 비아 플러그(67)를 가진 기판 상에 제 2금속막 및 제 2캐핑막을 차례로 형성한다. 상기 제 2금속막 및 제 2캐핑막은 상기 제 1금속막 및 제 1캐핑막과 동일한 재질로 형성할 수 있다. 상기 제 2금속배선들(71)은 제 2금속패턴(69) 및 제 2캐핑패턴(70)의 2중 적층 구조로 형성할 수 있다. 상기 제 2캐핑막 및 제 2금속막을 선택 식각하여 상기 비아 플러그(67)의 적어도 일부위를 덮는 제 2금속배선들(71)을 형성한다. 상기 제 2금속배선들(71)은 상기 비아 플러그(67)를 통해 상기 제 1금속배 선들(59)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제 2금속배선들(71)을 패터닝하는 과정에서 상기 예비퓨즈창(66w) 내부에 형성된 도전막은 제거될 수 있다.As shown in FIG. 2C, a via
도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2금속배선들(71)을 가진 기판 상에 패시베이션막(73)을 형성한다. 상기 패시베이션막(73)은 산화막의 단일구조 또는 질화막 및 산화막의 2중 적층 구조 중 어느 하나로 형성할 수 있다. 상기 산화막은 고밀도 플라즈마(high density plasma) 산화막일 수 있다. 상기 질화막은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정으로 형성할 수 있다. 상기 퓨즈영역(Ⅳ), 패드영역(Ⅴ) 내의 패시베이션막(73) 및 제 2층간절연막(65)을 식각하여 상기 퓨즈(57`)를 노출시키는 퓨즈창들(74w1) 및 패드창들(74w2)를 동시에 형성한다.As shown in FIG. 2D, a
도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 퓨즈창들(74w1) 및 패드창들(74w2)을 가진 기판 위에 방습막을 형성한다. 상기 방습막은 상기 퓨즈들(57`)의 상부면 및 노출된 측면을 감싸는 형태를 가진다. 상기 방습막은 상기 퓨즈창들(74w1)에 의해 노출된 상기 퓨즈들(57`)이 대기 중의 수분과 반응하여 부식되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 방습막을 식각하여 상기 패드창들(74w2) 내의 패드들(58)을 노출시키는 방습패턴(75)을 형성한다. 상기 방습패턴(75)은 산화막 또는 질화막으로 형성할 수 있다. 이와같이 상기 방습패턴(75)은 상기 퓨즈들(74w1)의 상부면 및 일부 측면까지 감싸고 있으므로, 대기 중의 수분 침투 경로를 완전 차단할 수 있다. As shown in FIG. 2E, a moisture barrier film is formed on the substrate having the fuse windows 74w1 and the pad windows 74w2. The moisture barrier has a shape surrounding the upper surface and the exposed side surface of the
본 발명에 따르면, 금속배선영역의 비아홀 형성과 함께 퓨즈를 오픈시키는 예비퓨즈창을 형성하고, 상기 예비퓨즈창에 의해 노출된 퓨즈의 캐핑패턴을 선택적으로 제거함으로써, 이후의 패드창 형성 시 퓨즈창도 함께 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 퓨즈창과 패드창을 동시에 오픈함으로써, 포토 공정이 1회 단순화된 이점도 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 퓨즈의 상부면 및 일부 측면까지 감싸면서 상기 패드를 노출시키는 상기 방습패턴을 형성함으로써, 대기 중의 수분과의 반응으로 인해 상기 퓨즈가 부식되는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 제품의 신뢰성이 향상된다.According to the present invention, by forming a preliminary fuse window for opening the fuse with the via hole in the metal wiring area, and selectively removes the capping pattern of the fuse exposed by the preliminary fuse window, the fuse window at the time of forming the pad window Can be formed together. Therefore, the present invention also has the advantage that the photo process is simplified once by opening the fuse window and the pad window at the same time. In addition, in the present invention, by forming the moisture-proof pattern to expose the pad while covering the upper surface and some side surface of the fuse, it is possible to prevent the fuse is corroded due to reaction with moisture in the atmosphere. This improves the reliability of the product.
Claims (7)
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KR1020050110921A KR20070053010A (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Method for fabricating fuse in semiconductor devices |
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KR1020050110921A KR20070053010A (en) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | Method for fabricating fuse in semiconductor devices |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |