DE3634167A1

DE3634167A1 - Redundanzschaltkreis einer halbleitereinrichtung und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3634167A1
Application number: DE19863634167
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takagi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-10-09
Filing date: 1986-10-07
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE3634167C2; KR900002081B1; JPS6285442A; US4748491A; JPH0628290B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung und auf ein Verfahren zur Her stellung desselben, und insbesondere bezieht sie sich auf einen Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung mit einem Schmelzelement (im folgenden Sicherung genannt) für ein Lasertrimmen zum Ersetzen eines Schaltkreises und ein Ver fahren zur Herstellung desselben.

Ein konventioneller Redundanzschaltkreis einer Halbleiter einrichtung, die ein Lasertrimmsystem benutzt, ist z.B. in einem Artikel von Robert T. Smith et al. beschrieben, der den Titel trägt "Laser Programmable Redundancy and Yield Improvement in a 64K DRAM", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Bd. SC-16, Nr. 5, Oktober 1981.

Fig. 1A zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel eines konven tionellen Redundanzschaltkreises einer Halbleitereinrichtung, Fig. 1B zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie B-B der in Fig. 1A gezeigten Einrichtung genommen ist, und Fig. 1C zeigt eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie C-C der in Fig. 1A gezeigten Einrichtung genommen ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1C wird ein Verfahren zur Herstellung eines konventionellen Redundanzschaltkreises einer Halbleitereinrichtung beschrieben. Zuerst wird eine Feldoxidschicht bzw. eine dünne Feldoxidschicht 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 gebildet und eine Sicherung 3 b aus Poly silizium wird auf der Feldoxidschicht 2 gebildet. Dann wird eine PSG (Phosphorsilikatglas)-Schicht bzw. -film 4 auf der Feldoxidschicht 2 und der Sicherung 3 b durch ein CVD (chemi sche Gasphasenabscheidung)-Verfahren abgeschieden. Darauf folgend wird die PSG-Schicht 4 selektiv weggeätzt unter Be nutzung eines (nicht gezeigten) Photoresistfilmes, so daß ein Teil der Sicherung 3 b zum Bilden eines Kontaktloches 5 bloßgelegt wird. Eine Aluminiumverbindung 6 wird dann auf der PSG-Schicht 4 und durch und über dem Kontaktloch 5 so gebildet, daß sie mit der Sicherung 3 b verbunden wird, wo durch der Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung fertiggestellt ist.

Fig. 2 zeigt die Querschnittsansicht, in der die Sicherung 3 b des in den Fig. 1A bis 1C gezeigten Redundanzschaltkrei ses unterbrochen ist. Ein Schaltkreis einer Halbleiterein richtung wird normalerweise durch Unterbrechen einer Siche rung, die in einem Redundanzschaltkreis vorhanden ist, durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl ersetzt. In Fig. 1C wird die Laserstrahlenergie, die auf die PSG-Schicht 4 gestrahlt wird, in der Sicherung 3 b absorbiert. Folglich schmilzt die Sicherung 3 b und dehnt sich aus, so daß sie explodiert ist und mit der PSG-Schicht 4 verspritzt und unterbrochen ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Als Resultat der Explosion und des Verspritzens wird eine Öffnung 9 in der PSG-Schicht 4, wie in Fig. 2 gezeigt ist, gebildet, deren Basisbreite gleich der Leitungsbreite l₁ der Sicherung 3 b ist.

Wenn der in den Fig. 1A bis 1C gezeigte Redundanzschaltkreis benutzt wird, muß die Leitungsbreite l₁ der Sicherung 3 b auf einer gewissen Größe gehalten werden, damit sie zuver lässig mit dem Laserstrahl bestrahlt werden kann. Wenn je doch die Linienbreite l₁ der Sicherung 3 b groß wird, wird die Öffnung 9, die sich nach deren Explosion bildet, ebenfalls groß, so daß die hohe Integrationsdichte einer Halbleiter einrichtung schwierig wird. Zusätzlich wird der Temperatur unterschied zwischen dem zentralen Bereich und den Enden der Sicherung 3 b unter Wärmeeinwirkung groß, wenn die Lei tungsbreite l₁ groß ist, so daß es schwierig wird, die Si cherung 3 b zuverlässig zu unterbrechen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Redundanzschalt kreis einer Halbleitereinrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzusehen, bei dem eine hohe Integration er möglicht wird, und insbesondere soll die Erfolgsrate bei der Ersetzung eines Schaltkreises durch den Redundanzschalt kreis verbessert werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den erfindungsgemäßen Redun danzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung mit einer ersten Metallverbindungsschicht, einer zweiten Metallverbindungs schicht, die von der ersten Metallverbindungsschicht getrennt ausgebildet ist, einer Sicherung zum elektrischen Ver binden der ersten und zweiten Metallverbindungsschicht und einer Glasschicht bzw. dünnen Glasschicht bzw. einem dünnen Glasfilm, der zum Bedecken der Sicherung gebildet wird, wo bei die Sicherung eine Zweilagen- bzw. Zweischichtenstruk tur hat mit einer ersten linearen Schicht bzw. Leitungs schicht eines ersten Materials und einer zweiten linearen Schicht bzw. Leitungsschicht, die auf der ersten Schicht gebildet ist und aus einem zweiten Material besteht, das unterschiedlich von dem ersten Material ist, und wobei die Linienbreite bzw. Leitungsbreite der ersten Schicht schmaler ist als die der zweiten Schicht.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des Redundanz schaltkreises einer Halbleitereinrichtung vorgesehen mit Vorbereiten eines Halbleitersubstrates, Bilden einer Feld oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat, Bilden einer ersten Schicht eines ersten Materials auf der Feldoxidschicht, Bilden einer zweiten Schicht aus einem zweiten Material, das unterschiedlich von dem ersten Material ist, auf der ersten Schicht, Ätzen der ersten und zweiten Schicht zum Bilden einer Sicherung, die eine Zweilagenstruktur hat mit einer ersten Leitungsschicht aus einem ersten Material und einer zweiten Leitungsschicht aus einem zweiten Material, wobei die zweite Schicht eine breitere Leitungsbreite hat als die erste Schicht, Bilden einer Glasschicht zum Bedecken der Sicherung, Bilden eines Kontaktloches in einer vorbe stimmten Position auf der Glasschicht und Bilden einer ersten und zweiten Metallverbindungsschicht, die mit der Sicherung durch das Kontaktloch verbunden werden.

Eine vorteilhafte Auswirkung der Erfindung ist es, daß eine Öffnung, die nach Explodieren und Verspritzen der Sicherung gebildet ist, verkleinert werden kann, da die erste Schicht der geschmolzenen und expandierten Sicherung eine schmale Leitungsbreite hat.

Ein anderer Vorteil der Erfindung ist es, daß die Sicherung gleichmäßig und zuverlässig durch den Laserstrahl getrennt werden kann, da die Temperaturverteilung unter Wärme gleich mäßig in der ersten Schicht der Sicherung wird.

Ein weiterer Vorteil ist es, daß die Leitungsbreite der Si cherung selbst nicht reduziert werden muß.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1A eine Draufsicht auf ein Beispiel eines konventionel len Redundanzschaltkreises einer Halbleitereinrich tung;

Fig. 1B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der in Fig. 1A gezeigten Einrichtung;

Fig. 1C eine Schnittansicht entlang der Linie C-C der in Fig. 1A gezeigten Einrichtung;

Fig. 2 eine Schnittansicht, in der eine Sicherung 3 b des in den Fig. 1A bis 1C gezeigten Redundanzschalt kreises unterbrochen ist;

Fig. 3A bis 3D Querschnittsansichten, die die Hauptschritte zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Ausführungs form eines Redundanzschaltkreises einer Halbleiter einrichtung zeigen;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen durch die in den Fig. 3A bis 3D gezeigten Verfahren erzeugten Redundanz schaltkreis einer Halbleitereinrichtung und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, in der eine Sicherung des in den Fig. 3A bis 4 gezeigten Redundanzschalt kreises unterbrochen ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3D wird im folgenden ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Aus führungsform eines Redundanzschaltkreises einer Halbleiter einrichtung beschrieben.

Wie in Fig. 3A gezeigt ist, wird eine Feldoxidschicht oder -film 2 auf einem Siliziumsubstrat 1 gebildet und darauf folgend wird eine Polysiliziumschicht oder -film 3 auf der Feldoxidschicht 2 gebildet. Die Polysiliziumschicht 3 wird zum Bilden einer ersten Schicht einer Sicherung für Laser trimmen benutzt. Dann wird eine Schicht oder ein Film 7 aus Metallsilizid wie Molybdänsilizid, Wolframsilizid, Titan silizid oder Tantalsilizid auf der Polysiliziumschicht 3 gebildet. Die Metallsilizidschicht 7 wird benutzt zum Bilden einer zweiten Schicht der Sicherung zum Lasertrimmen.

Bezugnehmend jetzt auf Fig. 3B, ein Photoresist (nicht ab gebildet) wird auf der Metallsilizidschicht 7 gebildet und mit einem Muster der gewünschten Form versehen, damit eine Photoresistmaske 8 gebildet wird. Darauf folgend wird nur die Metallsilizidschicht 7 selektiv weggeätzt unter Benutzung der Photoresistmaske 8 als Maske, so daß eine Metallsilizidschicht 7 a mit einer Breite l₁ von 1 bis 2 µm und einer Dicke von 1000 bis 3000 A gebildet wird.

Bezugnehmend nun auf Fig. 3C, die Polysiliziumschicht 3 wird selektiv geätzt unter Benutzung eines Ätzgases, das eine höhere Ätzgeschwindigkeit für die Polysiliziumschicht 3 hat als für die Metallsilizidschicht 7 a, wobei die Photoresist maske 8 als Maske benutzt wird, so daß eine Polysilizium schicht 3 a gebildet wird. Die Polysiliziumschicht 3 a hat pro Seite eine um Δ l₁ schmalere Leitungsbreite als die der Metallsilizidschicht 7 a, d.h., eine Breite l₀ von 0,1 bis 0,3 µm und eine Dicke von 500 bis 3000 A. Das bedeutet, eine Sicherung 73 wird mit einem T-förmigen Querschnitt aus der Polysiliziumschicht 3 a und der Metallsilizidschicht 7 a gebil det. Dann wird die Photoresistmaske 8 entfernt.

Bezugnehmend nun auf Fig. 3D, eine PSG-Schicht bzw. ein PSG- Film 4 wird zum Bedecken der Sicherung 73 durch das CVD-Ver fahren abgeschieden. Dann wird ein Kontaktloch 5 an einer vorbestimmten Stelle der PSG-Schicht 4 gebildet und eine Aluminiumverbindung 6 wird auf der PSG-Schicht 4 und in dem Kontaktloch 5 gebildet, so daß der Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung mit einer Sicherung 73 zum La sertrimmen vollständig ist. Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung, der in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen Verfahrens schritten fertiggestellt wurde.

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht, in der die Sicherung 73 des in den Fig. 3D und 4 gezeigten Redundanzschaltkrei ses durch den Laserstrahl unterbrochen worden ist. Bezugneh mend nun auf Fig. 5 wird die Tätigkeit der Unterbrechung der Sicherung 73 beschrieben.

Wenn ein Schaltkreis einer Halbleitereinrichtung ersetzt wird, wird ein Laserstrahl auf die PSG-Schicht 4 in Fig. 3D gestrahlt und die Laserstrahlenergie wird von der Sicherung 73 absorbiert. Dabei hat die Energieverteilung allgemein eine Gaus-Verteilung, so daß die Temperaturdifferenz unter Wärme zwischen dem zentralen Bereich und dem Ende der Siche rung 73 auftritt. Da jedoch die Leitungsbreite l₀ der Poly siliziumschicht 3 a, die die erste Schicht der Sicherung 73 darstellt, um den Betrag 2Δ l₀ schmaler ist als die Linien breite l₁ der in Fig. 1A gezeigten konventionellen Sicherung 3 b, ist die Temperaturdifferenz unter Wärme zwischen dem zentralen Bereich und dem Ende der Sicherung 73 kleiner im Vergleich mit der konventionellen Sicherung 3 b. Folglich wird die Polysiliziumschicht 3 a, die die erste Schicht der Sicherung 73 darstellt, gleichmäßig und zuverlässig geschmol zen und ausgedehnt und die Sicherung 73 wird gleichmäßig und zuverlässig unterbrochen.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird zusätzlich eine Öffnung 10 in der PSG-Schicht 4 nach deren Explosion und Verspritzen gebildet. Die Breite l₀ des Bodens der Öffnung 10 ist um den Betrag 2Δ l₀ schmaler als deren Breite l₁ in einem konven tionellen Redundanzschaltkreis, so daß die Öffnung 10 klei ner als die konventionelle Öffnung 9 in Fig. 2 ist. Daher wird die Auswirkung auf einen benachbarten Schaltkreis bei der Unterbrechung der Sicherung durch den Laserstrahl verrin gert, und somit wird eine höhere Integration einer Halblei tereinrichtung ermöglicht.

Claims

1. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung mit
einer ersten Metallverbindungsschicht (6);
einer zweiten von der ersten Metallverbindungsschicht (6) getrennt gebildeten Metallverbindungsschicht (6′), und
einem Schmelzelement (73) zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Verbindungsschicht (6, 6′), dadurch gekennzeichnet,
daß das Schmelzelement (73) eine Zweilagenstruktur mit einer ersten dünnen Schicht (3 a) aus einem ersten Material und einer auf der ersten Schicht (3 a) gebildeten zweiten dünnen Schicht (7 a) aus einem zweiten Material, das von dem ersten Material unterschiedlich ist, aufweist,
daß die Breite der ersten Schicht (3 a) schmaler ist als die der zweiten Schicht (7 a) und
daß eine dünne Glasschicht (4) zum Abdecken des Schmelz elementes (73) gebildet ist.

2. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Polysilizium und das zweite Material ein Metallsilizid ist.

3. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material aus einer Gruppe mit Molybdänsilizid, Wolframsilizid, Titansilizid und Tantalsilizid ausgewählt ist.

4. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht (4) eine Phosphor silikatglasschicht ist.

5. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Metallver bindungsschicht (6, 6′) mit dem Schmelzelement (73) durch ein Kontaktloch (5) verbunden sind, das in der Glasschicht (4) gebildet ist.

6. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dünne Schicht (3 a) eine lineare dünne Schicht ist und daß die zweite dünne Schicht (7 a) eine lineare dünne Schicht ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Redundanzschaltkreises einer Halbleitereinrichtung mit:
Vorbereiten eines Halbleitersubstrates (1);
Aufbringen einer Feldoxidschicht (2) auf das Halbleitersubstrat;
Bilden einer ersten Schicht (3) aus einem ersten Material auf der Feldoxidschicht;
Bilden einer zweiten Schicht (7) aus einem zweiten Material,
das unterschiedlich von dem ersten Material ist, auf der ersten Schicht, gekennzeichnet durch:
Ätzen der ersten und zweiten Schicht zum Bilden des Schmelz elementes mit einer Zweilagenstruktur, die die erste dünne Schicht (3 a) aus dem ersten Material und die zweite dünne Schicht (7 a) aus dem zweiten Material aufweist, wobei die Breite der zweiten Schicht breiter als die der ersten Schicht ist,
Bilden einer dünnen Glasschicht (4) zum Abdecken eines Schmelz elementes,
Bilden eines Kontaktloches (5) an einer vorbestimmten Stelle der Glasschicht und
Bilden einer ersten und zweiten Metallverbindungsschicht (6) zum Verbundenwerden mit dem Schmelzelement durch das Kontaktloch.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Polysilizium und das zweite Material ein Metallsilizid ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material aus einer Gruppe mit Molybdänsilizid, Wolframsilizid, Titansilizid und Tantalsilizid ausgewählt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht geätzt wird unter Benutzung eines Ätzgases, das eine höhere Ätzgeschwin digkeit für die erste Schicht hat als für die zweite Schicht.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasschicht eine Phosphor silikatglasschicht ist.

12. Redundanzschaltkreis einer Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dünne Schicht (3 a) eine lineare dünne Schicht ist und daß die zweite dünne Schicht (7 a) eine lineare dünne Schicht ist.