本发明涉及半导体集成电路制造工艺领域，特别涉及一种熔丝结构及其形成方法。
背景技术：
随着半导体工艺水平的改进以及集成电路复杂度的提高，芯片的尺寸正在持续增加，半导体元器件也变得更加容易受到硅晶体缺陷或杂质的影响，而单个元器件如晶体管或存储单元的失效，往往会导致整个集成电路的功能失效。
为了解决这个问题，常见的方法是在集成电路中形成一些可以熔断的连接线，也就是熔丝(fuse)结构，以确保集成电路的可用性。一般而言，熔丝结构用于连接集成电路中的冗余电路(redundancycircuit)，如果在工艺后发现某块电路出现缺陷，就可以将熔丝熔断，利用熔丝结构使其无法工作，并使用冗余电路来修复或者取代出现缺席的电路结构。
熔丝结构经常用于内存中，在内存芯片生产完成时，若其中有部分存储单元或电路出现功能问题，就可以通过选择性地熔断(或破坏)与缺陷电路相关的熔丝结构，同时激活冗余的存储单元或电路以形成新的电路来替换，实现修复的目的。另外，熔丝结构还常见于可编程电路中，根据用户需要，使用熔丝结构对电路中的标准逻辑单元进行编程，用于实现特定的功能。或者，设计一款通用的集成电路，根据不同用户的需求，将不需要的电路模块通过熔丝结构烧断，这样一款集成电路设计就可以以经济的方式制造并适用于不同客户。
目前，很多芯片中采用金属线做成的激光熔丝结构，即金属熔丝(metalfuse)，具体结构如图1d所示。硅衬底1上形成有第一介质层2，在第一介质层2上为第一金属层3，在第一金属层3上为一层削薄的第二介质层4。在熔丝区，第一金属层就是金属熔丝结构，削薄的第二介质层4就是金属熔丝结构的保护层，二者构成熔丝结构8。位于焊盘区的第一金属层3上为正常的第二介质层4，此处的第二介质层4上为第二金属层5，该第二金属层5即形成pad结构7。整个硅片除熔丝区和焊盘区以外区域的最上方还具有一钝化层6，该钝化层6为介质，例如为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。
上述熔丝结构8通常需要在顶层中形成一个开口，如图1d所示，即削薄的第二介质层4上没有钝化层6。目前切割金属熔丝结构大多采用激光烧断，在熔断时激光需要准确地对准熔丝结构而不得摧毁其它相邻的器件。
图1d所示的现有金属熔丝结构8的形成方法，如图2所示，具体包括如下步骤：
第1步，请参阅图1a，在硅衬底1上依次形成第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4；
第2步，请参阅图1b，定义第二金属层5，形成焊盘；
所述定义第二金属层5，就是先淀积一整层的第二金属层5，然后将部分区域的第二金属层去除掉(因为不需要)，将其余区域的第二金属层5保留，至少保留焊盘区的第二金属层5；
第3步，请参阅图1c，在整个硅片淀积一层介质材料作为钝化层6，用来保护芯片内部电路；
第4步，请参阅图1d，将焊盘区内的钝化层去除，形成pad结构7，从而使焊盘暴露出来，用于后续引线并封装；还将熔丝区内的钝化层和部分第二介质层4去除，在熔丝区仅保留较薄厚度h的一层第二介质层4，从而形成金属熔丝结构8。
传统的熔丝结构对其上的介质层(即图1d中的第二介质层4)的厚度h有一定的容忍范围，超出这一容忍范围，就会造成电路修补的失败。但是，在传统的形成方法中，熔丝结构上介质层的厚度、晶圆间及晶圆内的均匀性都是由第二介质层4沉积时的均匀性、第二介质层4研磨时的均匀性及熔丝刻蚀的均匀性决定的，这种制造工艺对于有高均匀性要求的芯片就无法满足需求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种熔丝结构及其形成方法，可以解决现有制造工艺中熔丝结构上的介质层均匀性问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的熔丝结构形成方法，包括如下步骤：
步骤一，在硅衬底上依次形成第一介质层、第一金属层、第二介质层、第二金属层和钝化层；
步骤二，在硅片表面涂光刻胶，形成熔丝区和焊盘区的光刻胶图形；
步骤三，刻蚀熔丝区的钝化层和焊盘区的钝化层，再对熔丝区的第二介质层进行刻蚀并停止在第一金属层的上表面，形成熔丝通孔和pad通孔；
步骤四，在整个硅片表面淀积一第三介质层，所述第三介质层的厚度与熔丝结构的保护层厚度要求一致；
步骤五，在硅片表面涂光刻胶，并使光刻胶完全填充熔丝通孔和pad通孔；
步骤六，刻蚀光刻胶，直至pad通孔里面的光刻胶被完全刻蚀为止；
步骤七，刻蚀硅片表面的第三介质层，直至pad通孔上的第三介质层被完全刻蚀；
步骤八，去除硅片表面的所有光刻胶，在熔丝通孔内形成u形的第三介质层。
其中，在步骤一中，先在硅衬底上依次形成第一介质层、第一金属层、第二介质层，然后定义第二金属层，至少在焊盘区保留第二金属层，最后在整个硅片淀积钝化层。
其中，在步骤四中，在熔丝通孔的底部和侧壁、pad通孔的底部和侧壁都形成一层第三介质层。
其中，在步骤七中，pad通孔内的第三介质层也被完全刻蚀。
本发明采用上述方法制成的熔丝结构，包括在形成于第一介质层上的第一金属层之上为一u形的第三介质层，该第三介质层的底面与第一金属层的顶面相接触，第一金属层为金属熔丝结构，u形的第三介质层为所述金属熔丝结构的保护层。
本发明的形成方法可以明显地改善熔丝结构中位于金属层上的介质层的均匀性相对于传统的熔丝通孔刻蚀工艺，本发明将熔丝通孔刻蚀至第一金属层的上表面，再通过淀积满足熔丝结构厚度要求的第三介质层，这样使得金属熔丝结构上的介质层厚度的均匀性完全由第三介质层淀积的均匀性唯一决定，可以满足熔丝结构中对金属层上的介质层有高要求的需求。
附图说明
图1a至图1d是现有技术的熔丝结构制作方法剖面结构示意图；
图2是现有技术的熔丝结构的制作方法流程图；
图3至图9是本发明的熔丝结构制作方法剖面结构示意图；
图10是本发明的熔丝结构的制作方法流程图。
其中附图标记说明如下：
1为硅衬底；2为第一介质层；3为第一金属层；4为第二介质层；5为第二金属层；6为钝化层；7为pad结构；8、8’为熔丝结构；9为第三介质层；10为光刻胶。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的熔丝结构，如图9所示，包括在形成于第一介质层2(形成于硅衬底1上)上的第一金属层3之上为一u形的第三介质层9，该第三介质层9的底面与第一金属层2的顶面相接触，第一金属层2为金属熔丝结构，u形的第三介质层9为所述金属熔丝结构的保护层。
此外，第一金属层3之上为第二介质层4，该第二介质层4保留在除熔丝区之外的区域，在第二介质层4之上定义有第二金属层5，其形成焊盘结构。整个硅片除熔丝区和焊盘区以外的区域的最上方还具有钝化层6。
本发明提供的熔丝结构形成方法，如图10所示，包括如下步骤：
步骤一，在硅衬底1上依次形成第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4、第二金属层5和钝化层6，如图3所示；
具体地，首先在硅衬底1上依次形成第一介质层2、第一金属层3、第二介质层4，然后定义第二金属层5(即先淀积一整层的第二金属层5，然后将部分区域的第二金属层去除掉(因为不需要)，将其余区域的第二金属层5保留，至少保留焊盘区的第二金属层5，最后在整个硅片淀积钝化层6；
步骤二，在硅片表面涂光刻胶，形成熔丝区和焊盘区的光刻胶图形；
步骤三，刻蚀熔丝区的钝化层6和焊盘区的钝化层6，再对熔丝区的第二介质层4进行刻蚀并停止在第一金属层3的上表面，形成熔丝通孔和pad通孔，如图4所示；
步骤四，在整个硅片表面淀积一第三介质层9，在熔丝通孔的底部和侧壁、pad通孔的底部和侧壁都形成一层第三介质层9，所述第三介质层9的厚度h’与熔丝结构的保护层厚度要求一致，如图5所示；
步骤五，在硅片表面涂光刻胶10，并使光刻胶10完全填充熔丝通孔和pad通孔，如图6所示；
步骤六，刻蚀光刻胶10，直至pad通孔里面的光刻胶10被完全刻蚀为止，如图7所示；
步骤七，刻蚀硅片表面的第三介质层9，直至pad通孔上和pad通孔内的第三介质层9被完全刻蚀，如图8所示；
步骤八，去除硅片表面的所有光刻胶10，在熔丝通孔内形成u形的第三介质层9，如图9所示。
本发明的形成方法可以明显地改善熔丝结构中位于金属层上的介质层的均匀性相对于传统的熔丝通孔刻蚀工艺，本发明将熔丝通孔刻蚀至第一金属层的上表面，再通过淀积满足熔丝结构厚度要求的第三介质层，这样使得金属熔丝结构上的介质层厚度的均匀性完全由第三介质层淀积的均匀性唯一决定，可以满足熔丝结构中对金属层上的介质层有高要求的需求。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。