DE10125407A1

DE10125407A1 - Verbesserte elektronische Sicherungen durch die lokale Verschlechterung der schmelzbaren Verbindung

Info

Publication number: DE10125407A1
Application number: DE10125407A
Authority: DE
Inventors: Chandrasekaran Korhandaraman; Frank Grellner; Sundar Kumar Iyer
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2001-12-20
Anticipated expiration: 2021-05-26
Also published as: DE60122878T2; EP1285463B1; EP1285463A2; DE10125407B4; WO2001093331A2; TW518735B; JP3703086B2; DE60122878D1; WO2001093331A3; US6368902B1; JP2002057217A

Abstract

Es wird hier eine Sicherung beschrieben, die eine Abdeckschicht umfasst, die auf einer leitenden Schicht angebracht ist, die ihrerseits auf einer Polysiliciumschicht angebracht ist. Die Abdeckschicht enthält vorzugsweise ein relativ träges Material, zum Beispiel eine Nitridätzschranke. Die Abdeckschicht besitzt vorzugsweise einen Bereich von relativ weniger trägem Füllmaterial. Bei der Programmierung der Sicherung verschlechtert sich die leitende Schicht, die ein Silicid sein kann, vorzugsweise in dem Bereich, der sich unter dem Füllmaterial der Abdeckschicht befindet. Diese vorzugsweise Verschlechterung führt zu einem vorzugsweisem "Durchbrennen" der Sicherung in dem Sicherungsbereich unter dem Füllmaterial. Da der "Durchbrenn"-Bereich vorhersagbar ist, kann die Beschädigung von benachbarten Strukturen minimiert oder beseitigt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Sicherungen in integrierten Schaltkreisen und insbesondere auf Sicherungen mit gesteuerten und vorhersagbaren Bereichen der Verschlechterung.

Redundanz in den Speichern von integrierten Schaltkreisen ist ein Teil der aktuellen Chipherstellungs-Strategie, um die Ausbeute zu verbessern. Die Ausbeute an integrierten Speicherschaltkreisen erhöht sich wesentlich, wenn man defekte Zellen durch auf den Chips vorhandene doppelte oder redundante Schaltkreise ersetzt. Die gegenwärtige Praxis besteht darin, leitende Verbindungen (Sicherungen) aufzutrennen oder durchzubrennen, wodurch es ermöglicht wird, dass die redundanten Speicherzellen anstelle nicht funktionierender Zellen benutzt werden. Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise ist es auch übliche Praxis, eine Kundenanpassung von Chips und Modulen zur Verfügung zu stellen, um Chips an spezielle Anwendungen anzupassen. Indem man Sicherungen innerhalb eines Schaltkreises, der für mehrere mögliche Verwendungszwecke geeignet ist, selektiv durchbrennt, kann eine einzige Ausführung eines integrierten Schaltkreises wirtschaftlich hergestellt und an eine Vielzahl von Kundenanwendungen angepasst werden. Typischerweise werden Sicherungen oder schmelzbare Verbindungen in den Entwurf des integrierten Schaltkreises einbezogen, und diese Sicherungen werden selektiv durchgebrannt, beispielsweise, indem man einen elektrischen Strom genügender Stärke hindurchschickt, der ihre Öffnung bewirkt. Alternativ hierzu kann ein Strom, der schwächer als der zum vollständigen Durchbrennen der Sicherung erforderliche Strom ist, an die Sicherung angelegt werden, um die Sicherung zu verschlechtern und den Widerstand der Sicherung zu erhöhen. Das Verfahren, Sicherungen selektiv durchzubrennen oder zu verschlechtern, wird oft als "Programmierung" bezeichnet. Eine Alternative zum Durchbrennen von Sicherungsverbindungen mit einem Strom besteht darin, ein Fenster über jeder zu zerstörenden Sicherung zu öffnen, einen Laser zum Durchbrennen der Sicherungen zu benutzen und dann die Fenster mit einer Passivierungsschicht zu füllen.

Fig. 1a bis 1c zeigen allgemein eine herkömmliche Sicherung bei 10. Fig. 1a und 1b zeigen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer herkömmlichen Sicherung vor der Programmierung. Fig. 1c zeigt den gleichen Querschnitt, der in Fig. 1b dargestellt ist, nachdem die Sicherung programmiert wurde. Die Sicherung umfasst zwei Kontakte 16, die sich in elektrischem Kontakt mit einer leitenden Silicidschicht 14 befinden, die auf einer Polysiliciumschicht 18 aufgebracht ist. Die Sicherung ist im Allgemeinen mit einer isolierenden Passivierungsschicht überzogen (nicht dargestellt). Die Silicidschicht 14 und die Polysiliciumschicht 18 sind in einem Schichtenstapel angeordnet, der sich auf einer Isolationsschicht 12 befindet. Die Isolationsschicht 12 ist typischerweise eine Oxidschicht, die selbst auf einem Substrat 20 abgelagert wurde oder gewachsen ist. Das Substrat 20 ist typischerweise monokristallines Silicium.

Wir beziehen uns jetzt auf Fig. 1b; der Strom, der durch die Sicherung fließt, fließt im Allgemeinen von einem Kontakt 16 durch die Silicidschicht 14 zum anderen Kontakt 16. Wenn der Strom auf einen Wert erhöht wird, der den Schwellwert des Stromes für die Sicherung überschreitet, schmilzt die Silicidschicht 14, was den Stromkreis wirksam öffnet. Die entstehende "durchgebrannte" Sicherung ist in Fig. 1c dargestellt. Das geschmolzene Silicid bildet Zusammenballungen 24 auf jeder Seite einer Unterbrechung 22. Die in Fig. 1a bis 1c dargestellte Sicherung kann durch Änderung der Eigenschaften der darunterliegenden Polysiliciumschicht 18 verändert werden. Wenn beispielsweise die Polysiliciumschicht 18 stark dotiert ist, kann sie als Pfad mit höherem Widerstand dienen, durch den Strom fließt, nachdem eine Unterbrechung 22 in der Silicidschicht 14 geschaffen wurde.

Der oben beschriebene Sicherungsaufbau erlaubt jedoch nicht die zuverlässige Lokalisierung der Unterbrechung 22 in der Silicidschicht 14. Da das Verfahren des Schmelzens der Silicidschicht 14 starke und mögliche zerstörerische Wärme erzeugt, ist es wünschenswert, den Bereich zu verkleinern, in dem die Unterbrechung 22 gegebenenfalls gebildet wird, die Energie zu verringern, die erforderlich ist, um die Sicherung zu programmieren oder die Gefahr der Zerstörung benachbarter Komponenten bei der Programmierung der Sicherung anderweitig zu verringern: Zu den Versuchen, die Unterbrechung 22 auf einen vorher festgelegten Bereich der Silicidschicht 14 zu beschränken, gehörte die Einschränkung der Silicidbereiche zur Bildung eines eingeengten Bereiches (die Bildung eines "Halses"). Alternativ hierzu gab es übliche Versuche, die Beschädigung durch die physische Isolierung oder die Eingrenzung der Sicherung innerhalb des integrierten Schaltkreises zu minimieren.

Mit herkömmlichen Sicherungsausgestaltungen konnte jedoch die unerwünschte Beschädigung nicht beseitigt werden, die durch das Durchbrennen einer Sicherung hervorgerufen wird, oder es traten zusätzliche Kosten oder unerwünschte Entwurfseigenschaften am Endprodukt auf. Im Fachgebiet wird eine Sicherung benötigt, die so hergestellt wird, dass die Programmierung der Sicherung zur reproduzierbaren Verschlechterung und zum Abschmelzen der Silicidschicht 14 an einem bestimmten Punkt zwischen den Kontakten 16, unter Benutzung einer geringeren Energie als bei herkömmlichen Verfahren führt.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die oben beschriebenen und weitere Nachteile des Standes der Technik werden durch die Sicherungsstruktur der vorliegenden Erfindung überwunden oder gemildert, die eine Polysiliciumschicht, eine auf der Polysiliciumschicht angeordnete leitende Schicht und eine auf der leitenden Schicht angeordnete Deckschicht enthält, wobei die Deckschicht ein erstes Material und einen Füllmaterialbereich umfasst, der ein Füllmaterial umfasst, das in das erste Material eingebracht ist, und in dem sich das Füllmaterial in Kontakt mit der leitenden Schicht befindet.

Die vorliegende Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Sicherung. Das Verfahren umfasst die Bildung einer Polysiliciumschicht, die Bildung einer leitenden Schicht auf der Polysiliciumschicht, die Bildung einer Abdeckschicht auf der leitenden Schicht, wobei die Abdeckschicht ein erstes Material umfasst, und die Maskierung mit einem ersten Fotolack, die Mustererzeugung und die Ätzung, um einen Schichtenstapel zu definieren, der die Polysiliciumschicht, die leitende Schicht und die Abdeckschicht umfasst. Der Schichtenstapel wird dann mit einem zweiten Fotolack maskiert, mit einem Muster versehen und geätzt, um eine Lücke in der Abdeckschicht zu definieren. Dann wird die Lücke mit einem Füllmaterial gefüllt, um einen Füllmaterialbereich zu bilden, in dem sich der Füllmaterialbereich mit der leitenden Schicht in Kontakt befindet.

Die oben beschriebenen und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den angefügten Ansprüchen richtig eingeschätzt und verstanden werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die als beispielhaft, nicht als begrenzend, anzusehen sind, und in denen gleiche Elemente in verschiedenen Abbildungen gleich nummeriert sind, wobei

Fig. 1a eine Draufsicht einer herkömmlichen Sicherung ist;

Fig. 1b ist ein Querschnitt A-A' der Sicherung von Fig. 1a;

Fig. 1c ist der in Fig. 1b dargestellte Querschnitt, nachdem die Sicherung programmiert wurde;

Fig. 2 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform der Sicherung der vorliegenden Erfindung, der den Einschluss eines Füllmaterials in die Abdeckschicht darstellt;

Fig. 3a ist eine partielle Draufsicht auf die Sicherung von Fig. 2;

Fig. 3b ist eine partielle Draufsicht, die eine alternative Ausführungsform des Füllmaterials der Abdeckschicht zeigt;

Fig. 4 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform der Sicherung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5a ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung, der die Ausbildung eines Schichtenstapels zeigt;

Fig. 5b ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung, der die Ausbildung und die Mustererzeugung in einer Maskenschicht zeigt;

Fig. 5c ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung, der die Ätzung eines Bereiches der Abdeckungsschicht zeigt;

Fig. 5d ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung; der die Ausbildung des Füllmaterials in der Abdeckschicht zeigt;

Fig. 5e ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung, der die Ausbildung einer Passivierungsschicht zeigt;

Fig. 5f ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung, der das Ausgangsstück nach dem Ätzen der Passivierungsschicht und der Abdeckschicht zur Herstellung eines Platzes für die Ausbildung von Kontakten zeigt;

Fig. 5g ist ein Querschnitt einer Ausführungsform der Sicherung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Sicherung der vorliegenden Erfindung, wobei das Füllmaterial während der Ausbildung einer Passivierungsschicht gebildet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird hier eine Sicherung für die Verwendung in elektronischen Schaltkreisen beschrieben. Die Sicherung umfasst eine leitende Schicht, die auf einer Polysiliciumschicht angebracht ist, sowie eine Abdeckschicht, die vorzugsweise ein erstes, relativ träges Material mit einem Füllmaterialbereich umfasst, der ein dort eingebrachtes Füllmaterial umfasst. Zwei Kontakte können in elektrischem Kontakt mit der leitenden Schicht der Sicherung angeordnet werden. Wenn die Sicherung programmiert wird, indem ein ausreichender Strom durch die leitende Schicht geschickt wird, verschlechtert sich die leitende Schicht und schmilzt vorzugsweise in dem Bereich, der sich unter dem Füllmaterialbereich der Abdeckschicht befindet. Diese lokalisierte Verschlechterung tritt auf, weil die leitende Schicht durch die selektive Entfernung der Abdeckschicht physisch beansprucht würde und auch, weil die Verschlechterung der leitenden Schicht unter dem Füllmaterial verstärkt wird, das in einer bevorzugten Ausführungsform weniger träge als das erste, relativ träge Material der Abdeckschicht ist. Die leitende Schicht wird dadurch in einem Punkt verschlechtert, der sich direkt unter dem Füllstoff der Abdeckschicht befindet.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Sicherung der vorliegenden Erfindung, die sich auf einem Substrat und Isolator befindet und allgemein bei 100 in eine Passivierungsschicht eingebettet ist. Die relativen Dicken der in Fig. 2 gezeigten Schichten und die nachfolgenden Abbildungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet und nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt. Die Sicherungsstruktur kann auf einem beliebigen herkömmlichen Bauelementesubstrat ausgebildet werden, und sie wird vorzugsweise auf einer Oxidschicht 112 ausgebildet, die auf einer Substratschicht 114 ausgebildet wurde. Die Oxidschicht 112, die aus Siliciumdioxid oder anderen im Fachgebiet bekannten herkömmlichen Oxiden und Isolatoren bestehen kann, weist eine Dicke auf, die ausreicht, um die Sicherung elektrisch zu isolieren. Die Oxidschicht 112 hat in einer Ausführungsform eine Dicke "t1" von ungefähr 2500 bis ungefähr 4500 Ångström (Å) und kann durch thermische Oxidation der sich darunter befindenden Substratschicht 114 oder andere im Fachgebiet gut bekannte Techniken ausgebildet werden. Die Substratschicht 114 kann neben anderen üblichen Substraten monokristallines Silicium sein. Die Sicherungsstruktur wird mit Ausnahme der Kontakte 106 in eine isolierende Passivierungsschicht 116 eingebettet, die neben anderen herkömmlichen Materialien aus Siliciumdioxid bestehen kann. Die Passivierungsschicht 116 wird mit einer Dicke "t5" ausgebildet, die ausreicht, um eine Polysiliciumschicht 102, eine leitende Schicht 104 und eine Abdeckschicht 110 zu enthalten und die Sicherung gegen elektrische oder mechanische Beschädigung zu schützen.

Die Sicherung selbst umfasst die Polysiliciumschicht 102, die sich auf der Oxidschicht 112 befindet, eine leitende Schicht 104, die sich auf der Polysiliciumschicht 102 befindet, und eine Abdeckschicht 110, die sich auf der leitenden Schicht 104 befindet. Ein Füllmaterialbereich 111 befindet sich innerhalb der Abdeckschicht 110. Zwei Kontakte 106 werden vorzugsweise elektrisch mit der leitenden Schicht 104 der Sicherung verbunden, um direkten elektrischen Zugang von außen zur Sicherung zur Verfügung zu stellen, wenn ein solcher Zugang gewünscht wird. Fig. 3a zeigt eine Draufsicht der Sicherung von Fig. 2 mit der Passivierungsschicht 116, der Oxidschicht 112 und der Substratschicht 114, die der Anschaulichkeit halber entfernt wurde. Wie in Fig. 2 und 3a gezeigt ist, sind die Polysiliciumschicht 102, die leitende Schicht 104 und die Abdeckschicht 110 in einem Schichtenstapel ausgebildet und haben deshalb in einer Ausführungsform jeweils die gleiche Breite "w" und die gleiche Länge "1".

In einer Ausführungsform, in der die Polysiliciumschicht 102, die leitende Schicht 104 und die Abdeckschicht 110 jeweils ungefähr die gleiche Breite "w" und die gleiche Länge "1" haben, wird eine Breite "w" bevorzugt, die so klein wie die untere Grenze der Prozesstechnologie ist. Beispielsweise können die Polysiliciumschicht 102, die leitende Schicht 104 und die Abdeckschicht 110 eine Breite "w" von weniger als 0,5 µm aufweisen, wobei eine Breite "w" voh weniger als 0,20 µm bevorzugt wird. Die Länge "1" der Polysiliciumschicht 102, der leitenden Schicht 104 und der Abdeckschicht 110 ist in einer Ausführungsform zwischen drei- und fünfzigmal die Breite "w", wobei eine Länge "1" bevorzugt wird, die etwa fünf- bis zehnmal größer als die Breite "w" ist, obwohl die Länge "1" in Abhängigkeit von der Anwendung beträchtlich weiter erhöht werden kann.

Die Form der Polysiliciumschicht 102, der leitenden Schicht 104 und der Abdeckschicht 110, so wie in der Fig. 3a gezeigten Draufsicht zu sehen sind, kann eine beliebige Form sein, die geeignet ist, die gewünschten elektrischen Verbindungen über die Kontakte 106 zur Verfügung zu stellen, während sie zur gleichen Zeit genügend Platz für den Bereich des Füllmaterials 111 in der Abdeckschicht 110 liefert. Zu Beispielen gehören Formen mit vergrößerten Bereichen um die Kontakte 106 herum sowie Formen, die sich von den Bereichen um die Kontakte 106 herum zum Bereich zwischen den Kontakten 106 hin zuspitzen, sind aber nicht hierauf beschränkt. Fachleute werden erkennen, dass viele weitere Formen möglich sind und sich innerhalb des Geistes und des Bereiches dieser Erfindung bewegen.

Die Polysiliciumschicht 102 wird auf der Oxidschicht 112 gebildet und kann eine beliebige Dicke aufweisen, die geeignet ist, die leitende Schicht 104 zu tragen, je nach Anwendung vorzugsweise mit einer Dicke "t2" von ungefähr 2000 Å bis ungefähr 3000 Å, wobei eine Dicke von ungefähr 2300 Å bis ungefähr 2700 Å besonders bevorzugt wird. Die Polysiliciumschicht 102 kann eine p-Dotierung, eine n-Dotierung oder keine Dotierung aufweisen, mit einem Flächenwiderstand, der ausreicht, um unerwünschten Stromfluss nach der Programmierung der Sicherung zu verhindern. Ein Widerstand von größer als ungefähr 100 Ohm pro Quadrat wird bevorzugt, wobei ein Wert größer als ungefähr 500 Ohm pro Quadrat besonders bevorzugt wird.

Die leitende Schicht 104 wird auf der Polysiliciumschicht 102 ausgebildet. Die leitende Schicht 104 kann ein beliebiges Material sein, das einen genügend kleinen Widerstand aufweist, der mit der Umgebung der Sicherung verträglich ist, und das auf der Polysiliciumschicht 102 während der Verarbeitung gebildet werden kann. Die leitende Schicht 104 kann ein Metallsilicid sein, unter anderem zum Beispiel Kobaltsilicid, Titansilicid, Wolframsilicid, Tantalsilicid und Platinsilicid und dergleichen, einschließlich eines Materials, das wenigstens eins der vorhergehenden enthält, wobei Kobaltsilicid; Wolframsilicid und Titansilicid bevorzugt werden. Die leitende Schicht 104 hat eine Dicke "t3", die ausreicht, um einen leitenden Pfad bereitzustellen, wobei sie zur Programmierung keinen übermäßigen Strom erfordert. In einer Ausführungsform ist die leitende Schicht 104 ein Metallsilicid, zum Beispiel Kobaltsilicid, das eine Dicke "t3" von ungefähr 200 Å bis ungefähr 300 Å aufweist, wobei eine Dicke von ungefähr 225 Å bis ungefähr 275 Å bevorzugt wird, und einen Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 15 Ohm pro Quadrat, wobei ein Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 10 Ohm pro Quadrat bevorzugt wird.

Die Abdeckschicht 110 umfasst ein erstes Material, das ein beliebiges herkömmliches Material sein kann, das die darunterliegende Schicht 104 tragen kann und das lokalisierte Spannungskonzentrationen in der darunterliegenden Schicht 104 erzeugen kann, wenn es während der Verarbeitung genügend geätzt wird. Das erste Material der Abdeckschicht 110 ist vorzugsweise tragend, weil die Entfernung des Trägers von der leitenden Schicht 110 in einem lokalisierten Bereich der Abdeckschicht 110 die Spannungskonzentrationen in der darunterliegenden leitenden Schicht 104 erzeugt. Die dadurch erzeugten Spannungskonzentrationen führen zu einer erwünschten Verschlechterung der leitenden Schicht 104 bei den Spannungskonzentrationen.

Weiterhin umfasst die Abdeckschicht 110 vorzugsweise ein relativ träges Material als das erste Material. Das erste für die Abdeckschicht 110 benutzte Material ist vorzugsweise relativ träge, weil, wenn ein relativ weniger träges Material später in dem Bereich des Füllmaterials 111 benutzt wird, das relativ weniger träge Füllmaterial die Verschlechterungsgeschwindigkeit im Bereich der leitenden Schicht 110, die unter dem Bereich des Füllmaterials 111 liegt, bezüglich der Verschlechterungsgeschwindigkeit des Restes der leitenden Schicht 104 erhöht, die unter dem relativ trägen ersten Material der Abdeckschicht 110 liegt. Das erste Material der Abdeckschicht 110 kann ein Nitrid enthalten, wie es normalerweise als eine Ätzschranke während der herkömmlichen Chipfabrikation abgelagert wird.

Der Bereich des Füllmaterials 111 der Abdeckschicht 110 kann ein beliebiges herkömmliches Material enthalten, das eine geätzte Lücke in der Abdeckschicht 110 füllen und die leitende Schicht 104 abdecken kann. Wie oben erläutert, umfasst der Bereich des Füllmaterials 111 vorzugsweise ein Füllmaterial, das weniger träge ist als das relativ träge erste Material, das benutzt wird, um die Abdeckschicht 110 auszubilden. Beispielsweise kann das Füllmaterial Silicium mit niedrigem K ("SILK") umfassen, ein Material, das unter anderem relativ locker gebundenen Sauerstoff oder Stickstoff, Siliciumdioxid, Siliciumoxynitrid, geschleuderte Glasmaterialien, Silikate und Fluorosilikate umfasst sowie Kombinationen, die wenigstens eins der vorhergehenden enthalten.

Die Abdeckschicht 110 hat eine ausreichende Dicke "t4", so dass der Bereich des Füllmaterials 111 differentiell den Widerstand der darunterliegenden leitenden Schicht 104 während der Programmierung ändern kann. Beispielsweise umfasst in einer Ausführungsform die Abdeckschicht 110 eine Nitridätzschranke als erstes Material, und die Abdeckschicht 110 hat eine Dicke von ungefähr 200 Å bis ungefähr 400 Å, wobei eine Dicke "t4" von ungefähr 250 Å bis ungefähr 350 Å bevorzugt wird. Der Bereich des Füllmaterials 111 der Abdeckschicht 110 kann eine Dicke haben, die sich vom Rest der Abdeckschicht 110 unterscheidet, wobei in einer Ausführungsform im Wesentlichen ähnliche Dicken bevorzugt werden. Weiterhin kann sich der Bereich des Füllmaterials 111 über die Breite "w" der Abdeckschicht 110 erstrecken, wie in Fig. 3a dargestellt ist, oder er kann innerhalb der Abdeckschicht angeordnet sein, wie in Fig. 3b dargestellt. Der Bereich des Füllmaterials 111 kann in einer beliebigen Form ausgebildet werden, von denen zwei in Fig. 3a und 3b gezeigt sind, wobei eine im Wesentlichen rechteckige Form bevorzugt wird. Weiterhin kann der Bereich des Füllmaterials 111 an einem beliebigen Platz längs der Länge "1" der Abdeckschicht 110 zwischen den Kontakten ausgebildet werden, wobei eine Stelle ungefähr in der Mitte der Schicht (wie in Fig. 3a und 3b gezeigt) bevorzugt wird.

Die Kontakte 106 sind an entgegengesetzten Enden der Sicherung angebracht und mit der leitenden Schicht 104 verbunden, um eine elektrische Verbindung zwischen der Sicherung und einem externen Gerät oder zwischen der Sicherung und anderen Komponenten auf dem gleichen integrierten Schaltkreis bereitzustellen. Die Kontakte 106 können mit metallischen Verbindungsleitungen verbunden werden, so dass für die Programmierung auf die Sicherung zugegriffen werden kann. Die Kontakte 106 können aus irgendeinem herkömmlichen leitenden Material hergestellt werden, das für die Verwendung in integrierten Schaltkreisen geeignet ist, zum Beispiel Wolfram. Alternativ können Verbindungsleitungen für den direkten Kontakt mit der leitenden Schicht 104 gebildet werden; in diesem Fälle sind die Teile der Verbindungsleitungen unter der Oberfläche der Passivierungsschicht 116 die Kontakte 106.

Obwohl Fig. 2, 3a und 3b eine Ausführungsform der Sicherung der vorliegenden Erfindung darstellen, in der zwei Kontakte 106 zur bereitzustellen, kann an jedem Ende der Sicherung eine beliebige Anzahl von Kontakten 106 vorgesehen werden, um die Funktionalität oder die Programmierung zu erleichtern. Fig. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform, in der eine Vielzahl von Kontakten 118 auf einer Sicherung bereitgestellt wird. Wie in Fig. 4 gezeigt, wurde die Breite "w2" an jedem Ende der Sicherung erhöht, um die Vielzahl von Kontakten 118 aufzunehmen. Die tatsächlichen Abmessungen der Kontaktbereiche sind nicht kritisch für das korrekte Arbeiten der Sicherung, und viele Alternativen können realisiert werden, um den Anforderungen einer bestimmten Anwendung zu genügen.

Fig. 5a bis 5g veranschaulichen eine Ausführungsform des Verfahrens, durch das die oben beschriebene Sicherung hergestellt werden kann. Fig. 5a ist ein Querschnitt einer Vorstufe der Sicherung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nachdem verschiedene vorbereitende Herstellungsschritte ausgeführt wurden. Insbesondere wurden die folgenden oder gleichwertige Schritte unter Benutzung von Techniken ausgeführt, die im Fachgebiet gut bekannt sind: die Polysiliciumschicht 102 wurde auf die Oxidschicht 112 aufgebracht, die leitende Schicht 104 wurde auf die Polysiliciumschicht 102 aufgebracht, das erste Material der Abdeckschicht 110 wurde auf die leitende Schicht 102 aufgebracht, der entstehende Dreischichtenstapel wurde mit einer ersten Schicht Fotolack (nicht dargestellt) abgedeckt, der Fotolack mit einem Muster versehen, der Dreischichtenstapel geätzt und der Fotolack entfernt, um die in Fig. 5a dargestellte Struktur zu ergeben.

Fig. 5b zeigt die Vorstufe der Sicherung von Fig. 5a, nachdem eine zweite Schicht Fotolack 122 gebildet und mit einem Muster versehen wurde, um einen Bereich der Abdeckschicht 110 durch ein Fenster 124 im Fotolack 122 freizulegen. Fig. 5c zeigt die Vorstufe der Sicherung von Fig. 5b, die einem Ätzverfahren ausgesetzt wird, der ein beliebiges herkömmliches Ätzverfahren sein kann, zum Beispiel ein reaktives Ionenätzen, um den zugänglichen Teil der Abdeckschicht 110 zu entfernen. Nach dem Ätzen ist in der Abdeckschicht 110 eine Lücke 120 definiert. Da der lokale Träger der leitenden Schicht 104 durch die Abdeckschicht 110 im Bereich der Lücke 120 entfernt wurde, weisen die Bereiche der leitenden Schicht unter den Rändern der Lücke 120 eine Spannungskonzentration auf (dargestellt in Fig. 5c durch die mit "C" gekennzeichneten Kreise).

Wie oben erörtert, kann die Lücke 120 mit irgendeinem geeigneten Material gefüllt werden, und sie wird vorzugsweise mit einem Füllmaterial gefüllt, das relativ weniger träge als das erste Material ist, das vorher aufgebracht wurde, um die Abdeckschicht 110 zu bilden. Die Lücke 120 kann gefüllt werden, bevor oder nachdem der Fotolack 120 entfernt wurde. Jede beliebige Anwendungstechnik, die die darunterliegende leitende Schicht 104 nicht zerstört, kann verwendet werden, um den Bereich des Füllmaterials 111 in der Lücke 120 zu bilden. Beispielsweise kann SILK durch das Fenster 124 des Fotolacks 122 in der Lücke 120 in der Abdeckschicht 110 abgelagert werden, um den Bereich des Füllmaterials 111 zu bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Fotolack 122 entfernt, und SILK wird aufgetragen mit Verfahren, die im Fachgebiet wohlbekannt sind, zum Beispiel Aufschleuder- Techniken, um den Bereich des Füllmaterials 111 zu bilden.

Fig. 5d zeigt die Vorstufe der Sicherung nach der Bildung des Bereiches des Füllmaterials 111 und der Entfernung der zweiten Schicht des Fotolacks 122. Fig. 5e zeigt die Vorstufe der Sicherung 5d nach der Bildung einer Passivierungsschicht 116. Fig. 5f zeigt die Vorstufe der Sicherung nach dem Auftragen und der Musterbildung einer dritten Fotolackschicht 128 und der Ätzung der Passivierungsschicht 116 und der Abdeckschicht 110 in den zugänglichen Bereichen, um Kontaktbereiche 130 zu bilden. Die Bildung von Kontakten 106 in den Kontaktbereichen 130 geschieht unter Benutzung herkömmlicher Techniken, und die dritte Fotolackschicht 128 wird entfernt, um die Endausführungsform der Sicherung so wie in Fig. 5g gezeigt zu erreichen. Wenn ein ausreichender Programmierstrom durch die leitende Schicht 104 geschickt wird, verschlechtert sich die leitende Schicht 104 vorzugsweise unter dem Bereich des Füllmaterials 111, weil der Träger der Abdeckschicht 110 während des Ätzschrittes der Abdeckschicht 110 entfernt wurde, und auch, weil sich die leitende Schicht 104 unter dem relativ weniger trägen Füllmaterial schneller verschlechtert.

In einer weiteren Ausführungsform der Sicherung kann die Lücke 120, die in der Abdeckschicht 110 während des Ätzens gebildet wurde, nach dem Ätzen ungefüllt bleiben und, wie in Fig. 6 gezeigt, später während der Bildung der Passivierungsschicht 116 mit dem Material gefüllt werden, das benutzt wird, um die Passivierungsschicht 116 zu bilden. In diesem Fall kann der Bereich des Füllmaterials 111' ein beliebiges herkömmliches Passivierungsmaterial sein, zum Beispiel Siliciumnitrid, Siliciumdioxid oder Kombinationen, die wenigstens einen der vorhergehenden Stoffe enthalten. In dieser Ausführungsform wird die Lokalisierung des Sicherungsdurchbrennbereiches durch die Einführung der Spannungskonzentrationen in die leitende Schicht 104 während des Ätzens der Abdeckschicht, ohne den zusätzlichen Effekt der differentiellen Trägheit zwischen dem ersten Material der Abdeckschicht 110 und dem Füllmaterial im Bereich des Füllmaterials 111' erreicht. Die Herstellung und die Abmessungen dieser Ausführungsform sind die gleichen wie die oben für die vorherigen Ausführungsformen angegebenen.

Die Sicherung der vorliegenden Erfindung erlaubt die Einbeziehung von Sicherungen in integrierte Schaltkreise, die in einem vorhersagbaren Bereich unter Verwendung von weniger Energie "durchbrennen" und demzufolge mit geringerer Wahrscheinlichkeit eine Beschädigung benachbarter Strukturen und Bauteile verursachen als herkömmliche Sicherungen. Weiterhin entfällt die Notwendigkeit, die Sicherungsstruktur zu isolieren, und die Programmierung ist zuverlässiger, vorhersagbarer und effektiver.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es von Fachleuten verstanden werden, dass zahlreiche Änderungen vorgenommen und die Elemente durch gleichwertige Elemente ersetzt werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen.

Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein besonderes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Bereich abzuweichen. Deshalb ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf bestimmte Ausführungsformen beschränkt ist, die zur Ausführung dieser Erfindung gezeigt wurden, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen beinhaltet, die in den Bereich der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

1. Sicherungsstruktur, die umfasst:
eine Polysiliciumschicht;
eine leitende Schicht, die auf der Polysiliciumschicht aufgetragen ist; und
eine Abdeckschicht, die auf dieser leitenden Schicht aufgetragen ist, wobei die Abdeckschicht ein erstes Material und einen Füllmaterialbereich umfasst, der ein Füllmaterial umfasst, das in dem ersten Material untergebracht ist, und wobei das Füllmaterial sich in Kontakt mit der leitenden Schicht befindet.

2. Sicherung nach Anspruch 1, in der das Füllmaterial weniger träge als das erste Material ist.

3. Sicherung nach Anspruch 2, in der die leitende Schicht ein Metallsilicid umfasst, das erste Material Siliciumnitrid umfasst, und das Füllmaterial SILK, Siliciumdioxid, Siliciumoxynitrid, ein geschleudertes Glasmaterial, ein Silikat oder Fluorosilikat umfasst.

4. Sicherung nach Anspruch 3, in der das Metallsilicid Kobaltsilicid, Wolframsilicid oder Titansilicid umfasst.

5. Sicherung nach Anspruch 1, in der der Füllmaterialbereich zentral in der Abdeckschicht angeordnet ist.

6. Sicherung nach Anspruch 1, in der die Abdeckschicht eine Dicke von ungefähr 200 bis ungefähr 400 Ångström aufweist.

7. Sicherung nach Anspruch 6, in der die Abdeckschicht eine Dicke von ungefähr 250 bis ungefähr 350 Ångström aufweist.

8. Sicherung nach Anspruch 1, in der der Füllmaterialbereich sich über die ganze Dicke der Abdeckschicht erstreckt.

9. Sicherung nach Anspruch 1, in der die leitende Schicht eine Dicke von ungefähr 200 bis ungefähr 300 Ångström und einen Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 15 Ohm pro Quadrat aufweist.

10. Sicherung nach Anspruch 9, in der die leitende Schicht eine Dicke von ungefähr 225 bis ungefähr 275 Ångström und einen Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 10 Ohm pro Quadrat aufweist.

11. Sicherung nach Anspruch 1, in der die Polysiliciumschicht eine Dicke von ungefähr 2000 bis ungefähr 3000 Ångström und einen Schichtwiderstand von mehr als ungefähr 100 Ohm aufweist.

12. Sicherung nach Anspruch 11, in der die Polysiliciumschicht eine Dicke von ungefähr 2300 bis ungefähr 2700 Ångström und einen Schichtwiderstand von mehr als ungefähr 500 Ohm aufweist.

13. Sicherung nach Anspruch 1, in der das Füllmaterial ein Material ist, das für eine Passivierungsschicht benutzt wird.

14. Sicherung nach Anspruch 1, die weiterhin zwei Kontakte umfasst, die im Kontakt mit der leitenden Schicht angeordnet sind, wobei der Füllmaterialbereich zwischen diesen Kontakten angeordnet ist.

15. Verfahren zur Herstellung einer Sicherung, der umfasst:
die Bildung einer Polysiliciumschicht;
die Bildung einer leitenden Schicht auf der Polysiliciumschicht;
die Bildung einer Abdeckschicht auf der leitenden Schicht, in der die Abdeckschicht ein erstes Material enthält;
die Maskierung mit einem ersten Fotolack, die Erzeugung eines Musters und Ätzung, um einen Stapel zu definieren, der die Polysiliciumschicht, die leitende Schicht und die Abdeckschicht umfasst;
die Maskierung mit einem zweiten Fotolack, die Erzeugung eines Musters und Ätzung, um eine Lücke in der Abdeckschicht zu definieren; und
Füllen der Lücke mit einem Füllmaterial, um einen Füllmaterialbereich zu bilden, wobei sich der Füllmaterialbereich im Kontakt mit der leitenden Schicht befindet.

16. Verfahren nach Anspruch. 15, in dem das Füllmaterial weniger träge als das erste Material ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, in dem die leitende Schicht ein Metallsilicid umfasst, das erste Material Siliciumnitrid umfasst und das Füllmaterial SILK, Siliciumdioxid, Siliciumoxynitrid, ein geschleudertes Glasmaterial, ein Silikat oder Fluorosilikat umfasst.

18. Verfahren nach Anspruch 17, in dem das Metallsilicid Kobaltsilicid, Wolframsilicid oder Titansilicid umfasst.

19. Verfahren nach Anspruch 15, in dem der Füllmaterialbereich zentral in der Abdeckschicht gebildet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 15, in dem die Abdeckschicht eine Dicke von ungefähr 200 bis ungefähr 400 Ångström aufweist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, indem die Abdeckschicht eine Dicke von ungefähr 250 bis ungefähr 350 Ångström aufweist.

22. Verfahren nach Ansprüch 15, in dem sich der Füllmaterialbereich über die ganze Dicke der Abdeckschicht erstreckt.

23. Verfahren nach Anspruch 15, in dem die leitende Schicht eine Dicke von ungefähr 200 bis ungefähr 300 Ångström und einen Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 15 Ohm pro Quadrat aufweist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, in dem die leitende Schicht eine Dicke von ungefähr 225 bis ungefähr 275 Ångström und einen Flächenwiderstand von weniger als ungefähr 10 Ohm pro Quadrat aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 15, in dem die Polysiliciumschicht eine Dicke von ungefähr 2000 bis ungefähr 3000 Ångström und einen Flächenwiderstand von mehr als ungefähr 100 Ohm aufweist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, in der die Polysiliciumschicht eine Dicke von ungefähr 2300 bis ungefähr 2700 Ångström und einen Schichtwiderstand von mehr als ungefähr 500 Ohm aufweist.

27. Verfahren nach Anspruch 15, in der das Füllmaterial ein Material ist, das für eine Passivierungsschicht benutzt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 15, der weiterhin die Bildung von zwei Kontakten umfasst, die nach dem Füllen der Lücke im Kontakt mit der leitenden Schicht angeordnet sind, wobei der Füllmaterialbereich zwischen diesen Kontakten angeordnet ist.

29. Verfahren nach Anspruch 15, in dem das Füllen der Lücke während der Bildung einer Passivierungsschicht geschieht.

30. Verfahren nach Anspruch 29, in dem der Füllmaterialbereich Siliciumdioxid, Siliciumnitrid oder Kombinationen umfasst, die wenigstens einen der vorhergehenden Stoffe enthalten.