TW554431B - Fuse structure, fuse window and manufacturing method of the same - Google Patents

Description

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[發明領域] 、本發明是有關於一種熔絲結構與熔絲窗及其製造方 法；特別是一種能夠在進行雷射燒斷（Laser B1〇w)製程 % ’避免對相鄰熔絲結構產生傷害之熔絲結構。 [習知技術說明]

積體電路通常會視需要形成可熔斷的連接線“⑽以“ links)，也就是「熔絲（fuse)」，當作程式化元件 (programming elements)，以利產品在積體電路製造後， 進行程式化。當然，可熔斷的連接線不限於程式化的用 途’這些連接線亦可用於修復（repairing)有缺陷的電 路。例如，積體電路記憶體通常形成有冗餘電路 (redundancy Circuit)區域，當元件測試時發現有缺陷的 電路時’可利用雷射燒斷（Laser Blow)可溶斷的連接線， 以達到修復有缺陷電路的功效。為了使雷射能夠燒斷熔 絲’業者通常必須在積體電路製程形成熔絲窗（fuse window)以露出熔絲。然而習知的熔絲·結構在經雷射燒斷 製程之後，常發現由於雷射光束對不準或雷射熱散射等的 原因，造成熔絲旁的相鄰熔絲結構受到熱衝擊（thermal shock)的傷害’例如是產生龜裂（crack)，而使得產品在

做高加速應力測試之失敗（HAST Fail)、以及產品可靠度 和良率之降低。 以下利用第1圖所示之習知的熔絲結構剖面圖，及第2 圖所示之習知的熔絲結構上視圖，以說明習知之熔絲結 構。其中第1圖係從第2圖之C-C，切線處來看。

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首先，叫參照第1圖，符號1 Ο 0表示一絕緣声美底，且 12〇上形成日有另一成金有屬一上化，0。然後在部分該氧化層 氧化層且；:之間有- 1 on ’ ¥體插塞130穿過該氧化層 預定炫i/fH生連接該㈣層及該M1層。另外在位於包含該 ^斷區域11 0的該部分金屬層Ml以及部分該氧化層120 万，，形成有一熔絲窗14〇，而符號15〇係表示鈍化層。

&处接著，請參照第2圖，第2圖係第1圖的上視圖，在熔 、、糸尚140中通常有複數條熔絲結構21〇、22〇、23〇，每一條 ，絲結構係包括該M0層、該導體插塞13〇及該M1層。其中 實線係表不Ml層，虛線係表示M〇層，而且每一條熔絲結構 有各自的該熔斷區丨丨〇。例如當雷射光束2 9 〇照射在熔絲結 構2 2 0的位於泫預定熔斷區域1 1 〇的M1層時，由於雷射光束 2 9 0對不準或雷射熱散射的原因，造成熔絲旁的相鄰熔絲 結構210、23 0的該M0層受到熱衝擊的傷害，例如是產生龜 裂（crack)，而使得產品在做高加速應力測試之失敗（HAST Fai 1)、以及產品可靠度和良率之降低。 [發明概述]

有鑑於此，本發明的第一目的在於提供一種熔絲結構 ，包括·一基底，其上具有一預定溶斷區。一第一導體層 ’形成於部分該基底上。一第一介電層，形成於該第一導 體層及基底上。一第二導體層，形成於該第一介電層上， 並且於该第二導體層預定被導體插塞穿過之區域，形成一

554431 五、發明說明（3) 開口； 一第 介電層上； 域之部分該 介電層以及 該第三導體 根據上 介電層，形成於 第三導體層，形 電層上；以 介電層，用 第二介 該第二 層。 述目的 窗，該熔絲窗内具 其上具有一預定 ，本發明的 有複數個溶 括··一基底 成於部分該 及基底上。 於該第二導 ;一第二介 層上；一第 部分該第二 層以及該第 三導體層； 該預定熔斷 並且每個該 層的兩側下 層與該等第 層及該等第 中，該第二 層之上。 基底上 一第二 體層預 電層， 三導體 介電層 二介電 其中該 區域， 溶絲結 方，係 一導體 0 —第一介 導體層，形 定被導體插 形成於該第 層， 上； 層， 溶絲 該等 構中 對應 層； 三導體層不 導體層係一 形成於 以及一 用以電 窗内的 溶絲結 位於該 相鄰該 該第二 作電性 整片， 該第二 成於位 及一導 以電性 第二目 絲結構 熔斷區 電層， 成於該 塞穿過 二導體 位於包 導體插 性連接 該等炫 構彼此 預定熔 等溶絲 導體層 接觸； 具相同 導體層及部 於包括該預 體插塞，穿 連接該第一 的在於提供 ’而各該熔 第一導體層 分該第一 定炫斷區 過該第一 導體層與 I 一種熔絲 絲結構包 形 形成於該第一導體層 第一介電層 之區域，形 層及部分該 括該預定熔 塞’穿過該 該第一導體 絲結構彼此 之間不作電 斷區域的該 結構中的該 上，並且 成一開口 第一介電 斷區域之 第一介電 層與該第 有各自的 性接觸， 第三導體 第二導體 ’ 與該等第一導體 該等複數個溶絲結構 電位，位於第一介電 另外，本發明更提出了一種熔絲結構的製造方法

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五、發明說明（4) (process )，包括下列步驟：提供一基底；形成一第— 導體層於部分該基底上；形成第一介電層於該第一導體層 及該基底上；形成一第二導體層於該第一介電層上；形^ 一第一開口於該第二導體層中，以露出該第一介電層；形 成一第二介電層於該第二導體層上，並填滿該第一開口〔 形成一第二開口於該第一和第二介電層中且穿過該第一開 口，以露出該第一導體層；形成一插塞於該第二開口中與 該第一導體層構成電性接觸；以及，形成一第三導體層於 該插塞及部分該第二介電層上，與該插塞做電性接觸。 實施例 以下利用第3圖及第4圖來說明本發明實施例。第3圖 係本發明實施例的熔絲結構剖面圖。第4圖係第3圖的上^見 圖，即熔絲窗之示意圖。其中第3圖係從第4圖之D — D，切線 處之剖面來看。 首先，請參照第3圖，此圖顯示一例如由氧化物（或 TE0S )及矽材料構成之絕緣層基底3〇〇，該基底上具有一 預定熔斷區域31〇，在部分該基底3〇〇表面形成有一例如是 由沉積鎢金屬或複晶矽材料所構成之第一導體層32〇。然 後在该基底300與該第一導體層32〇上形成有一第一介電層 330，而该第一介電層33〇例如是由沉積法形成之二氧化矽 層。在該第一介電層330上形成一整片第二導體層35〇，並 利用微影蝕刻製程在該第二導體層35〇形成一第一開口， ΐίίΐ第一介電層。其中該第二導體層350例如是由沉 積鎢金屬所構成。然後在部分該第一介電層33〇與該第二

554431 五、發明說明（5) 2 350上形成有一第二介電層3 60並填滿該第-開口， 二介電層360例如是由沉積法形成之二氧化矽層。 參照第3圖，利用微影蝕刻製程在該第一介電層 口，、^一介電層3 6 〇中形成一第二開口並穿過該第一開 一“以t出該第一導體層320之靠近該預定熔斷區域3101那 #，端邛的表面，然後填入例如是鎢金屬或複晶矽材料 的冷體插塞34〇。接著，在位於包括該預定熔斷區 I#之^部分該第二介電層36〇上形成一第三導體層380， 欲^ ί三導體層380例如是由沉積鋁、鋁矽銅合金或複晶 Μ 斗所構成。該第三導體層380與該導體插塞34 〇做電性 ，以電性連接該第三導體層38〇與該第一導體層32()。 二中該鈍化層370例如是由PE — TE0S氧化矽或氮化矽所構 成。 *接著請參照第3、4圖。第4圖係第3圖的上視圖，即熔 絲窗390之示意圖。其中第3圖係從第4圖之d — d，切線處之 剖面來看。在該熔絲窗390 (fuse wind〇w)内通常有複數個 熔絲結構410、420、430，每一熔絲結構皆包括有該第一 導體層320、該導體插塞340、該第二導體層35〇及該第三 導體層380，而且每一熔絲結構有各自的該熔斷區31〇，且 該等熔絲結構410、42 0、430彼此之間不作電性接觸，並 且每個該熔絲結構中位於該預定熔斷區域的該第三導體層 3 8 0的兩側下方，係對應相鄰該等熔絲結構中的該第二導 體層350與該等第一導體層320 ;該第二導體35〇=，一斑該 等第一導體層320及該等第三導體層380不作電性^妾觸了該 i^mie 0548-8039TWF(N);91014;andyp.ptd 第9頁 554431 五、發明說明（6) — 等複數個熔絲結構中，該第二導體層3 5 〇係一整片，具相 同電位，位於第一介電層330之上。 ’、 仍然請參照第3及4圖。例如當雷射光束4 9 〇照射在該 熔絲結構4 2 0之位於預定熔斷區3丨〇的該第三導體層3 8 〇時 :當由於雷射光束490的熱散射或對不準而使得相9鄰的該 等熔絲結構4 1 0和4 3 0之部分該第二導體層3 5 〇受到損傷的 場合時，此時的該等熔絲結構41〇和43〇之該等第一導體層 320就被該第二導體層35〇保護，而不至於受到損傷。曰 接著，本發明的製程實施例，請參照第5A圖，首先提 供一基底，例如由氧化物及矽材料構成之絕緣層基底3〇() ，第5B圖係第5A圖的上視圖，即熔絲窗39〇之示音圖。其 中第5A圖係從第5B圖之D-D，切線處之剖面來看。'接著/請 參照第6A圖，在部分基底3〇〇上形成該等第一導體層32〇 ^ 第6B圖係第6A圖的上視圖，即熔絲窗39〇之示意圖。其中 第6A圖係從第6Βϋ之D-D，切線處之剖面來看，虛線部分即 為該等第一導體層320。接著，請參照第7A圖，在基底3〇〇 及該等第一導體層320上形成該第一介電層"ο ;第几圖係 第7A圖的上視圖，即熔絲窗390之示意圖。其中第以圖係 從第7B圖之D-D’切線處之剖面來看。接著，請來昭第8八 圖，在該第一介電層330上形成一整片第二導體層35〇 ;第 8B圖係第8A圖的上視圖，即熔絲窗39〇之示意圖。其中第 8A圖係從第8B圖之D-D’切線處之剖面來看。接著/請參照 第9A圖，利用微影蝕刻製程在該第二導體層35〇形成第一 開口以露出該第一介電層330 ;第9B圖係第9A圖的上視

554431 五、發明說明（7) 圖’即炼絲窗390之示意圖。其中第9A圖係從第9B圖之 D — D切線處之剖面來看。接著，請參照第1 〇A圖，在該第 一介電層330及第二導體層350上形成第二介電層360並填 滿該等第一開口；第1 〇B圖係第1 〇A圖的上視圖，即溶絲窗 390之示意圖。其中第1〇a圖係從第丨⑽圖之D —D，切線處足 剖面來看。接著，請參照第丨丨A圖，利用微影蝕刻製程在 該，一介電層330及第二介電層360中形成第二開口並穿過 該等第一開口 ，以露出該等第一導體層3 2 〇之靠近該預定 熔斷區域3 1 0那一側的端部的表面；第丨丨B圖係第丨丨A圖的 上視圖，即溶絲窗3 9 〇之示意圖。其中第11 a圖係從第11 β 圖，D-D’切線處之剖面來看。接著，請參照第12Α圖，在 該等第二開口填入例如是鎢金屬或複晶矽材料而形成的 體插塞340，該導體插塞340與該第一導體層32〇做電性接 觸；第12Β圖係第12Α圖的上視圖，即熔 圖。其中第m圖係從第删之…刀線；之剖面丁:看。 川接Λ’Λ參照第13A圖，在位於包括該預定熔斷區域 3之刀δ亥第一介電層360上形成第三導體層38〇 ^=380與導體插塞34。做電性接觸；第ι;β圖係第二 1二之t 絲窗390之示意圖。其中第13Α圖係從第 1 3Β圖之D-D切線處之剖面來看。 r =發：f以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 匕二: 此項技藝者’在不脫離本發明之精 二視』附之申：：更動與潤飾’因此本發明之保護範圍 當視後附之申#專利範圍所界定者為準。

〇548-8039TWF(N);91014;andyp.ptd 第11頁 554431 圖式簡單說明 第1圖係習知的熔絲結構剖面圖。 第2圖係第1圖的上視圖，即熔絲窗之示意圖。 第3圖係本發明實施例的熔絲結構剖面圖。 第4圖係第3圖的上視圖，即熔絲窗之示意圖。 第5A圖、第6A圖、第7A圖、第8A圖、第9A圖、第10A 圖、第11A圖、第12A圖、第13A圖係本發明熔絲結構的製 程剖面圖。 第5B圖、第6B圖、第7B圖、第8B圖、第9B圖、第10B 圖、第11B圖、第12B圖、第13B圖係本發明熔絲結構的製 程上視圖。 符號之說明 100、3 0 0〜基底； 11 0、3 1 0〜預定熔斷區域； MO、Μ卜導體層； 1 2 0〜氧化層； 1 3 0〜導體插塞； 1 4 0、3 9 0〜熔絲窗； 290、490〜雷射光； 150、370〜鈍化層； 320〜第一導體層； 330〜第一介電層； 340〜導體插塞； 3 5 0〜第二導體層； 360〜第二介電層；

0548-8039TWF(Ν);91014;andyp.p t d 第12頁 554431 圖式簡單說明 380〜第三導體層； 210、220、230、410、420、430〜熔絲結構 IB· 第13頁 0548-8039TW(N);91014;andyp.ptd

Claims (1)

1. 554431 六、申請專利範圍 1 · 一種 一基底 一第一 一第一 一第二 二導體層預 一第二 電層上； 一第三導體層，形 分该第二介電層上；以 一導體插塞，穿過 熔絲結構， ’该基底上 導體層，形 介電層，形 導體層，形 定被導體插 介電層，形 用以電性連 2.如申 底係由石夕氧 接該第一導 請專利範圍 化物材料所 3 ·如申請專利範圍 一導體層係由鎢金屬或 請專利範圍 4. 如申 二導體層係 5. 如申 三導體層係 6 ·如申 體插塞係鎢 清專利範圍 由銘、紹石夕 請專利範圍 或複晶碎插 7 ·如申請專利範圍 介電層及該第二介電 包括： 具有一預定熔斷區域； 成於部分該基底上； 成於該第—導體層與該基底上； 成於該第—介電層上，並且於該第 塞穿過之區域’形成一開口； 成於該第^導體in分該第一介 成於位於句今女v 枯d預疋熔斷區域之部 及 該第一介電層以及 _ ^ eL σ亥苐一介電層， 體層與該第三導體層。 第1項所述之熔絲結 構成。 ° 第1項所述之熔絲結構 複晶矽材料所構成。 第1項所述之熔絲結構 料所構成。 第1項所述之熔絲結構，其 銅合金或複晶矽材料所構 第1項所述之熔絲結構， 塞。 其中該 第1項所述之熔絲結構，其 層係二氧化矽層。 /、中該 其中該基 其中該第 其中該第 其中該第

   0548-8039TWF(N)；91〇14;andyp.ptd 第14頁 554431 六、申請專利範圍 8 ·如申請專利範圍第1項所述之熔絲結·構，其中在該 第一介電層和該第三導體層上，更包括一具有開口的純化 層，而該開口係用以露出包括位於該預定熔斷區域的該第 三導體層與至少部分該第二介電層。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之熔絲結構，其中該施 化層係PE-TEOS氧化;ε夕或氮化石夕層。 1 〇 · —種熔絲窗，該熔絲窗内具有複數個熔絲結構’ 而各該熔絲結構包括： 一基底，該基底上具有一預定熔斷區域； 一第一導體層，形成於部分該基底上； 一第一介電層，形成於該第一導體層與該基底上； 一第二導體層，形成於該第一介電層上，並且於該第 二導體層預定被導體插塞穿過之區域，形成_開口； 一第二介電層，形成於該第二導體層及部分該第/介 八今；第層，形成於位於包括該預定熔斷區域之部 刀《亥第二介電層上；以及 一導體插塞，穿過該第一介電層以及 用以電性連接該第一導體層與該第三導體層第一丨丨電層 其中該熔絲窗内的該等熔絲結構彼此:^ 熔斷區域，該等熔絲結構彼此之間不作 各自的該預疋 側下方 等第一導 係對應相鄰該等熔絲結構中二導體層的 體層；該第二導體層，與該裳Λ二導體層與瀛 、〜第〜導體層及該 個該熔絲結構令位於該預定熔斷區域的該=接觸，I且每 側下方，係對應相鄰玆笠校絲处诚a ,, 二導體層的兩 554431 六、申請專利範圍 等第二導體層不作電性接觸；該等複數個熔絲結構中，該 第一導體層係一整片，具相同電位，位於第一介電層之 上0 Π ·如申請專利範圍第丨0項所述之熔絲窗，其中該第 一導體層係由鎢金屬或複晶矽材料所構成。 1 2 ·如申請專利範圍第1 0項所述之熔絲窗，其中該第 二導體層係由鎢金屬材料所構成。 1 3 ·如申請專利範圍第1 0項所述之熔絲窗，其中該第 二導體層係由鋁、鋁矽銅合金或複晶矽材料所構成。 1 4·如申請專利範圍第i 〇項所述之熔絲窗，其中該導 體插塞係鎢或複晶矽插塞。 1 5 ·如申請專利範圍第丨0項所述之熔絲窗，其中該第 一介電層及該第二介電層係二氧化矽層。 1 6 · —種熔絲結構的製造方法，包括下列步驟： 提供一基底； 形成一第一導體層於部分該基底上； 形成第一介電層於該第一導體層及該基底上.； 形成一第二導體層於該第一介電層上； 形成一第一開口於該第二導體層中，以露出該第一介 電層； 形成一第二介電層於該第二導體層上，並填滿該第一 開口； 形成一第二開口於該第一和第二介電層中且穿過該第 一開口 ，以露出該第一導體層； /

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