专利名称：在低k互连上集成电线焊接的熔丝结构及其制造方法
技术领域：
本发明总的涉及半导体器件，更特别地，涉及在低K(介电常数)互连上集成电线焊接的熔丝结构，并涉及其制造方法。
背景技术：
半导体物理特性的本质是，随着形体尺寸按比例缩小，集成电路中内部器件的性能在合成方式方面改进了。也就是说，不仅功效能力提高了，器件也加速了。然而，电路的总体速度变得更加取决于沿着互连的信号的传播速度，该互连将不同的器件连接在一起。随着超大规模集成(VLSI和ULSI)电路的出现，有一点因此变得更加重要了，那就是，在器件之间及半导体中的电路之间形成互连的金属导体具有高信号传播的低电阻率。铜因为它的低电阻率，以及电迁移的电阻和应力排解特性，经常是较佳的选择。
另一方面，在用具有较低介电常数的新材料代替二氧化硅的问题上已投入了相当大的关注，由于电容延迟和功率损耗都取决于绝缘体的介电常数，因此这种新材料要具有较低的介电常数。因此，已通过将铜导体与低介电常数层(与介电常数K近似小于4)结合寻找提高电路性能的方法。
由于低K材料不能经受激光熔化，所以低K互连的熔丝装入用于电线连接垫片的铝垫片层中。为了对电线连接提供良好的结合力，这种铝垫片层的厚度通常厚到10000埃，有时甚至更厚。这对于激光来说太厚，它无法烧断，从而降低了激光熔化的工艺容限。到有些程度，这会造成熔化失败。
因为前述的原因，需要一种结构，其使用在低K互连之上集成电线焊接的熔丝结构，并涉及其制造方法。本发明在金属层中施加了熔丝开口图案。
发明内容
根据本发明，提供了一种在低K互连上集成电线焊接的熔丝结构，并涉及制造相同器件的方法，该方法借助激光熔化使得电线焊接和工艺容限都提供了良好的结合能力。
本发明的一个目的是提供一种在低K互连上集成电线焊接的熔丝结构并涉及制造相同器件的方法，从而为激光熔化的电线连接和工艺容限都提供了良好的结合能力。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种在低K互连上集成电线焊接的熔丝结构，并涉及制造相同器件的方法。首先，在基片的第一部分形成第一金属层。然后，在基片的第二部分形成第二金属层，其中，第二金属层在其上具有凹面。最后，在第一金属层、第二金属层和基片上施加钝化层，其中，钝化层具有在第一金属层上有第一开口和基本在第二金属层凹面上有第二开口。该方法至少包括以下步骤。首先，在低K互连基片上形成帽层。低K互连包含铜。随后，在帽层上形成金属层。金属层包含铝。下一步，除去金属层的一部分以形成金属层的凹面，其中，第二开口对准凹洞。铝熔丝的形成有通过使用熔断掩膜形成图案的外蚀刻工艺，并且将铝熔丝的厚度减薄了。除去金属层以确定基片上的垫片图案和熔丝图案，其中，熔丝图案在熔丝图案的顶部有熔断图案。下一步，在帽层上、垫片图案上以及熔丝图案上形成保形的钝化层。钝化层包含氮化硅或二氧化硅。最后，除去保形的钝化层的一部分，从而在垫片图案的顶部形成第一开口，在熔丝图案的顶部形成第二开口，其中，第二开口基本在凹面的上方。
本发明的上述方面和许多随之而来的优点，随着参考以下详细描述并结合附图对相同部分的更加理解，也将变得更加容易理解，其中图1-5是示出根据本发明的在低K互连上集成电线焊接的熔丝结构的横截面原理图。
具体实施例方式
本发明的半导体器件适合于宽范围的半导体器件，并且可由不同的半导体材料制成。虽然本发明通过单个的较佳实施例描述，那些熟悉本专业的人仍将意识到，许多以下描述的步骤可在不脱离本发明精神和范围的条件下进行改变。
另外，放大示出了本发明半导体结构的代表部分，示出在制造几个阶段的两维横截面图。图纸不必按比例，因为为了表述清晰，示出了不同层的厚度，同时也不应该在局限的意义上解释。相应地，这些区域当在被制作成实际的器件时具有包括长度、宽度和深度的尺寸。
本发明陈述了铜/低K互连的双层铝熔丝，其为激光熔化的电线连接和工艺容限都提供了良好的结合能力。铝熔丝的形成具有通过使用熔断掩膜形成图案的外蚀刻工艺，且已将通常为10000埃的铝垫片厚度减薄至5000埃，通常为铝熔丝的厚度。集成铝熔丝结构的铝电线连接垫片有两种厚度，在熔断的地方为5000埃，在其它区域为10000埃。这使得熔丝容易烧断，而不会损伤任何用于封装的电线连接的结合能力。
在图1-5中描绘了本发明的实施例，它们显示了根据本发明的在低K互连上集成电线的熔丝结构的截面图。
参考图1，在低K互连基片100中提供了具有低电阻率的导体，比如铜。由于铜具有电迁移的较高电阻和较低的电阻率，它是互连布线的一种较佳材料。随后，在低K互连基片100上形成帽层102，其中，帽层102有几个露出基片100的开口(在本实施例中为三个)。帽层102包含氧化物。帽层102可保护导体不受损害并提供向外扩散的铜电阻。从而，帽层102起到钝化层的作用。随后，在帽层102上形成金属层104。金属层104包含铝。金属层104形成的厚度在10000埃到20000埃之间。在实施例中，该层104的厚度较佳少于几个埃。通过使用化学汽相淀积(CVD)、低压化学汽相淀积(LPCVD)或等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)的方法来沉积金属层104。在实施例中，该层104的沉积是较佳的方法。
参考图2，形成第一光致抗蚀刻层(未在图中显示)作为金属层104部分上方的第一掩膜。可在金属层104上旋转涂层第一光致抗蚀刻层，并形成图案，从而通过曝光和显影形成熔丝开口。掩膜不再重新制作，因为铝熔丝的掩膜是在处理后形成的。一旦显影，熔丝开口将起到第二掩膜的作用，从而确定金属层104上方的蚀刻位置。然而，用熔丝开口掩膜蚀刻金属层104的一部分，从而形成金属层104的凹面以确定熔丝开口的图案105，其中，铝熔丝的形成有一个通过使用熔丝开口掩膜形成图案的外蚀刻工艺。熔断图案105在金属层104中形成约为5000埃的厚度。金属层104的阶梯式剖面是根据其本身厚度而不同的。通过使用各向异性的蚀刻除去金属层104。各向异性的蚀刻在第二金属层104中提供开口，所述的开口与帽层102保持预定的距离。
参考图3，在金属层104上沉积第二光致抗蚀刻层(在图中未显示)。第二光致抗蚀刻层具有几个通过使用传统石印技术产生的开口(在本实施例中为三个)，其中，使用作为掩膜的第二光致抗蚀刻层除去金属层104。除去金属层104以在金属层104中决定垫片图案106和熔丝图案108，其中，熔丝图案108具有熔丝开口图案105。使用各向异性的蚀刻蚀刻金属层104。各向异性的蚀刻在第二金属层104中形成开口，所述的开口与帽层102保持预定的距离。
参考图4，在帽层102上、垫片图案106上以及熔丝图案108上形成保形的钝化层110。保形的钝化层110包含氮化硅和/或二氧化硅。保形的钝化层110形成的厚度在8000埃和15000埃之间。在实施例中，该层的厚度较佳小于几个埃。使用化学汽相淀积(CVD)、低压化学汽相淀积(LPCVD)或等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)的方法沉积保形的钝化层110。在实施例中，该层110的沉积是较佳的PECVD方法。保形的钝化层110可保护垫片图案106和熔丝图案108不受损害。
参考图5，在保形的钝化层110上沉积第三光致抗蚀刻层(图中未显示)。第三光致抗蚀刻层具有使用传统石印技术产生的开口。接着，通过使用熔断图案作为掩膜除去保形的钝化层110一部分。随后，除去保形钝化层的一部分从而在垫片图案106上形成开口图案112a，在熔丝图案108上形成开口图案112b。熔丝图案108中开口102b的深度比垫片图案106中开口102a的深度深。使用各向异性的蚀刻技术蚀刻保形的钝化层110。
本发明的一个目的是提供更好的方法和结构，使铝熔丝具有通过熔丝断路掩膜形成图案的外蚀刻工艺，且通常由铝垫片的厚度10000埃被减薄至普通铝熔丝的厚度5000埃。集成的铝电线焊接垫片的铝熔丝结构有两种厚度，在熔丝开口下为5000埃，在其它区域为10000埃。这样做使熔丝容易烧断，而不会损伤任何用于封装的电线连接的结合能力。
虽然本发明已参考图示实施例进行了描述，但该描述并不旨在或被解释成在限制的意义上。所描述的实施例的不同修改和结合，以及本发明的其它实施例，对于本专业熟练的人来说，只要参考描述便是显而易见的。因此所附的权利要求旨在包含任何这样的修改或实施例。
权利要求
1.一种在基片上集成电线焊接的熔丝结构，其特征在于，所述的结构包括在所述基片第一部分上的第一金属层；在所述基片第二部分上的第二金属层，其中，所述的第二金属层在内部有凹面；以及在所述第一金属层和所述第二金属层上的钝化层，其中，所述钝化层在所述第一金属层上方有第一开口，大致在所述第二金属层的所述凹面上方有第二开口。
2.权利要求1的在基片上集成电线焊接的熔丝结构，其特征在于，所述的基片包含低K互连。
3.权利要求1的在基片上集成电线焊接的熔丝结构，其特征在于，所述第一金属层包含铝。
4.权利要求1的在基片上集成电线焊接的熔丝结构，其特征在于，所述第二金属层包含铝。
5.权利要求1的在基片上集成电线焊接的熔丝结构，其特征在于，在所述的第二金属层内所述凹面的厚度约为5000埃。
6.权利要求1的在基片上集成电线焊接的熔丝结构，其特征在于，所述的钝化层选自由氮化硅和二氧化硅组成的族。
7.一种在一类基片上形成熔丝开口图案的方法，在所述基片的第一部分形成第一金属层，在所述基片的第二部分形成第二金属层，在所述的第一金属层和所述的第二金属层上形成钝化层，其中，所述的钝化层在所述的第一金属层上方有第一开口，在所述的第二金属层上方有第二开口，其中，所作的改进包括除去所述第二金属层的一部分以在所述的第二金属层中形成凹面，其中，所述的第二开口基本在所述的凹面上。
8.权利要求7的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的基片包含低K互连。
9.权利要求8的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的低K互连基片包含铜。
10.权利要求7的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的第一金属层包含铝。
11.权利要求7的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的第二金属层包含铝。
12.权利要求7的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的除去步骤是各向异性的蚀刻。
13.权利要求12的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的各向异性蚀刻在所述的第二金属层中提供了开口，所述的开口与所述的帽层保持预定距离。
14.权利要求7的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的凹面在所述金属层中形成的厚度约为5000埃。
15.权利要求7的在基片上形成所述熔丝开口图案的方法，其特征在于，所述的钝化层选自由氮化硅和二氧化硅组成的族。
16.一种形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述的方法包括在所述的低K互连基片上形成帽层；在所述的帽层上形成金属层；除去所述金属层的一部分，从而在所述的金属层内形成凹面以限定熔丝开口图案；除去所述金属层的一部分以限定所述基片上的垫片图案和熔丝图案，其中，所述的熔丝图案在所述熔丝图案的顶部有所述的熔丝开口图案；在所述的帽层、所述的垫片图案和所述的熔丝图案上形成保形的钝化层；以及除去所述保形钝化层的一部分，从而在所述的垫片图案中形成第一开口，在所述的熔丝图案中形成第二开口，其中，所述的第二开口基本在所述的凹面上方。
17.权利要求16的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述的低K互连基片包含铜。
18.权利要求16的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述的金属层包含铝。
19.权利要求16的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述的除去步骤是各向异性的蚀刻。
20.权利要求19的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述的各向异性的蚀刻在所述的第二金属层中提供了开口，所述的开口与所述的帽层保持预定的距离。
21.权利要求16的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述凹面形成的厚度在所述金属层中约为5000埃。
22.权利要求16的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，所述的钝化层选自由氮化硅和二氧化硅组成的族。
23.权利要求17的形成在低K互连基片上集成电线焊接的熔丝结构的方法，其特征在于，通过使用各项异性的蚀刻除去所述的保形钝化层。
全文摘要
揭露了一种使用在基片上的集成电线焊接熔丝结构的结构以及制造相同器件的方法，其中，铝熔丝具有由熔丝开口掩膜形成外蚀刻工艺图案，并且铝熔丝的厚度已被减薄。集成铝电线焊接垫片的铝熔丝结构在熔丝开口下和其它区域有两种厚度。本发明使熔丝容易烧断，而不会损伤任何用于封装的电线连接的结合能力。
文档编号H01L23/525GK1427475SQ0214402
公开日2003年7月2日 申请日期2002年9月27日 优先权日2001年12月18日
发明者王坤池 申请人:联华电子股份有限公司