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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung von elektronischen Sicherungen und zur Bereitstellung von bauteilinternen Programmierfähigkeiten in komplexen integrierten Schaltungen.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In modernen integrierten Schaltungen wird eine sehr große Anzahl einzelner Schaltungselemente, etwa Feldeffekttransistoren in Form von CMOS-, NMOS PMOS-Elementen, Widerstände, Kondensatoren und dergleichen auf einer einzelnen Chipfläche hergestellt. Typischerweise werden die Strukturgrößen dieser Schaltungselemente bei der Einführung jeder neuen Schaltungsgeneration verringert, so dass aktuell verfügbare integrierte Schaltungen mit einem besseren Grad an Leistungsvermögen im Hinblick auf Geschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme verfügbar sind. Eine Verringerung der Größe von Transistoren ist ein wichtiger Aspekt beim stetigen Verbessern des Bauteilverhaltens komplexer integrierter Schaltungen, etwa von CPU's. Die Verringerung der Größe der Transistoren ist typischerweise mit einer erhöhten Schaltgeschwindigkeit verknüpft, wodurch das Signalverarbeitungsverhalten verbessert wird. Zusätzlich zu der großen Anzahl an Transistorelementen muss eine Vielzahl an passiven Schaltungselementen, etwa Kondensatoren, Widerständen und dergleichen typischerweise in einer integrierten Schaltung hergestellt werden, die für eine Vielzahl von Zwecken, etwa für das Signalentkoppeln und dergleichen eingesetzt werden.
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Auf Grund der geringeren Abmessungen der Schaltungselemente wird nicht nur das Verhalten der einzelnen Transistorelemente verbessert, sondern es wird auch ihre Packungsdichte erhöht, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, zunehmend mehr Funktionen in eine einzelne gegebene Chipfläche zu integrieren. Zu diesem Zweck wurden sehr komplexe Schaltungen entwickelt, die unterschiedliche Schaltungsarten aufweisen können, etwa Analogschaltungen, Digitalschaltungen und dergleichen, wodurch vollständige Systeme auf dem einzelnen Chip (SoC) bereitgestellt werden. Ferner wird in komplexen Mikrostreuerungsbauelementen eine Menge an Speicherkapazität chipintern zusammen mit dem CPU-Kern vorgesehen, wodurch ebenfalls das gesamte Leistungsverhalten moderner Computerbauelemente verbessert wird.
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In modernen integrierten Schaltungen haben nunmehr die minimalen Strukturgrößen ungefähr 50 nm und weniger erreicht, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, diverse funktionale Schaltungsbereiche in einer gegebenen Chipfläche unterzubringen, wobei jedoch die diversen Schaltungsbereiche ein deutlich unterschiedliches Leistungsverhalten, im Hinblick auf die Lebensdauer, die Zuverlässigkeit und dergleichen, aufweisen können. Beispielsweise hängt die Arbeitsgeschwindigkeit eines digitalen Schaltungsbereichs, etwa eines CPU-Kerns und dergleichen, von dem Aufbau der einzelnen Transistorelemente und auch von den Eigenschaften des Metallisierungssystems ab, das eine Vielzahl gestapelter Metallisierungsschichten aufweisen kann, um den Anforderungen komplexer Schaltungsaufbauten zu genügen. Daher sind ggf. sehr komplexe Fertigungstechniken erforderlich, um die minimalen Strukturgrößen der geschwindigkeitskritischen Schaltungskomponenten bereitzustellen. Beispielsweise werden aufwendige Digitalschaltungen auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren hergestellt, die Schaltungskomponenten repräsentieren, in denen die Leitfähigkeit eines Kanalgebiets auf der Grundlage einer Gateelektrode gesteuert ist, die von dem Kanalgebiet durch eine dünne dielektrische Materialschicht getrennt ist. Das Leistungsverhalten der einzelnen Feldeffekttransistoren ist u. a. durch die Fähigkeit des Transistors bestimmt, von einem hochohmigen Zustand in einen niederohmigen Zustand mit hoher Geschwindigkeit umzuschalten, wobei auch im niederohmiger Zustand ein ausreichend hoher Strom fließen können muss. Dieser Durchlassstrom ist u. a. durch die Länge des leitenden Kanals bestimmt, der sich in dem Kanalgebiet beim Anlegen einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode ausbildet. Aus diesem Grunde und im Hinblick auf eine Vergrößerung der gesamten Packungsdichte in komplexen Halbleiterbauelementen wird die Kanallänge und somit die Länge der Gateelektrode ständig verringert, was wiederum eine geeignete Anpassung der kapazitiven Kopplung der Gateelektrode an das Kanalgebiet erforderlich macht. Folglich muss die Dicke des Gatedielektrikumsmaterials verringert werden, um die Steuerbarkeit des leitenden Kanals auf einem gewünschten Niveau zu halten. Die Verringerung der Gatedielektrikumsdicke ist jedoch mit einer exponentiellen Zunahme der Leckströme verknüpft, die direkt durch das dünne Gatedielektrikumsmaterial tunneln, wodurch eine hohe Leistungsaufnahme und somit Abwärme hervorgerufen werden, was zu anspruchsvollen Bedingungen während des Betriebs des Halbleiterbauelements führt.
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Ferner können auch Ladungsträger in das Gatedielektrikumsmaterial eingeprägt werden und können ebenfalls zu einer ausgeprägten Beeinträchtigung der Transistoreigenschaften beitragen, etwa im Hinblick auf die Schwellwertspannung der Transistoren, wodurch ebenfalls zu einer Variabilität der Transistoreigenschaften über die Lebensdauer des Produkts hinweg beigetragen wird. Folglich sind die Zuverlässigkeit und das Leistungsverhalten gewisser komplexer Schaltungsbereiche durch Materialeigenschaften und Prozesstechniken festgelegt, um äußerst komplexe Schaltungselemente herzustellen, während andere Schaltungsbereiche weniger kritische Bauelemente enthalten, die somit ein anderes Verhalten über die Lebensdauer hinweg im Vergleich zu den kritischen Schaltungsbereichen aufweisen. Folglich kann die Kombination der diversen Schaltungsbereiche in einem einzelnen Halbleiterbauelement zu einem deutlich unterschiedlichen Verhalten im Hinblick auf das Leistungsniveau und Zuverlässigkeit führen, wobei auch Schwankungen des gesamten Fertigungsablaufes zu einer weiteren Diskrepanz zwischen den diversen Schaltungsbereichen führen kann. Aus diesen Gründen werden in komplexen integrierten Schaltungen häufig zusätzliche Mechanismen eingerichtet, um es der Schaltung selbst zu ermöglichen, das Leistungsverhalten gewisser Schaltungsbereiche so anzupassen, dass dieses mit dem Leistungsverhalten anderer Schaltungsbereiche verträglich ist, beispielsweise nach der Fertigstellung des Fertigungsprozesses und/oder während der Verwendung des Halbleiterbauelements, wenn beispielsweise kritische Schaltungsbereiche nicht mehr den entsprechenden Leistungskriterien entsprechen, wodurch eine Anpassung gewisser Schaltungsbereiche erforderlich sein kann, etwa das Neueinstellen einer inneren Versorgungsspannung, das Neueinstellen der gesamten Schaltungsgeschwindigkeit und dergleichen.
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Zu diesem Zweck werden sogenannten elektronische Sicherungen oder E-Sicherungen in den Halbleiterbauelementen vorgesehen, die elektronische Schalter repräsentieren, die ein mal aktiviert werden, um eine gewünschte Schaltungsanpassung zu ermöglichen. Somit können die elektronischen Sicherungen so betrachtet werden, dass diese einen hochohmigen Zustand besitzen, der typischerweise auch einen „programmierten” Zustand repräsentiert, und diese auch einen niederohmigen Zustand aufweisen, der typischerweise einen nicht-programmierten Zustand der elektronischen Sicherung darstellt. Da diese elektronischen Sicherungen einen wesentlichen Einfluss auf das gesamte Verhalten der integrierten Schaltung ausüben, muss eine zuverlässige Erkennung des nicht-programmierten oder des programmierten Zustands sichergestellt sein, was auf der Grundlage geeignet gestalteter Logikschaltungen bewerkstelligt wird. Da typischerweise diese elektronischen Sicherungen lediglich ein mal über die Lebensdauer des betrachteten Halbleiterbauelements hinweg betätigt werden, muss eine entsprechende Programmieraktivität sicherstellen, dass ein gewünschter programmierter Zustand der elektronischen Sicherung zuverlässig erzeugt wird, um damit gut definiert Bedingungen für die weitere Betriebslebensdauer des Bauelements zu schaffen. Durch die ständig Verringerung der kritischen Bauteilabmessungen in komplexen Halbleiterbauelementen unterliegt jedoch die Zuverlässigkeit des Programmierens entsprechender elektronischer Sicherungen genau festgelegten Bereichsgrenzen für die jeweiligen Spannungen und Ströme, die zum Programmieren der elektronischen Sicherungen angewendet werden, wobei dies ggf. jedoch nicht mehr mit den gesamten Spezifikationen der Halbleiterbauelemente verträglich ist oder zumindest einen wesentlichen Einfluss auf die Flexibilität beim Betrieb des Bauelements ausübt.
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In konventionellen Strategien werden die Sicherungen auf der Grundlage eines Halbleitermaterials, etwa in Form von Polysilizium, und dergleichen, hergestellt, wie es auch typischerweise für die Herstellung von Leitungen in der Bauteilebene der Halbleiterbauelemente verwendet wird, beispielsweise für Gateelektrodenstrukturen von Feldeffekttransistoren, wobei der an sich negative Effekt der Elektromigration in Verbindung mit einer Ladungsträgerverarmung in dem Halbleitermaterial vorteilhaft ausgenutzt wird, um eine beträchtliche Leistungsbeeinträchtigung der elektronischen Sicherung hervorzurufen, indem ein Strom für das Programmieren der Sicherung in einen hochohmigen Zustand angewendet wird. Es ist gut bekannt, dass die Elektromigration ein Phänomen ist, in welchem eine hohe Stromdichte in gleichspannungsbetriebenen Leitungen zu einer „Diffusion” von Metallatomen führt, die durch den Impulsübertrag des sehr dichten Elektronenstromes hervorgerufen wird. In Polysiliziumleitungen wird typischerweise ein Metallsilizidmaterial vorgesehen, um die Leitfähigkeit des halbleiterbasierten Materials zu verbessern, und eine ausgeprägte Elektromigrationswirkung wird somit absichtlich in dem Metallsilizidmaterial hervorgerufen, wodurch zunehmend zu einer Metallverarmung an der Kathode beigetragen wird, während eine Materialagglomeration in Richtung der Anode beobachtet wird. Die Elektromigrationswirkung kann ferner verstärkt werden, indem lokal erhöhte Temperaturen erzeugt werden, was bewerkstelligt werden kann, indem lokal ein hoher Widerstand für einen gegebenen Gesamtstrom geschaffen wird, der durch die elektronische Sicherung betrieben wird. Folglich können geeignete laterale Abmessungen für die Sicherungskörper, d. h. die Bereiche der elektronischen Sicherungen, in denen eine Elektromigrationswirkung und somit eine Leistungsbeeinträchtigung initiiert wird, für eine gegebene Materialzusammensetzung und Dicke der elektronischen Sicherungen vorgesehen werden gemäß der gesamten Prozessstrategie zur Herstellung der komplexen Gateelektrodenstrukturen der Feldeffekttransistoren. Beispielsweise wird die Querschnittsfläche der Sicherungskörper durch Auswählen einer minimalen Breite der Sicherungskörper verringert, während gleichzeitig die Länge der Sicherungskörper erhöht wird, wodurch die gesamte Elektromigrationswirkung erhöht wird.
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Auf Grund der zunehmenden Gesamtkomplexität von Halbleiterbauelementen muss jedoch eine größere Anzahl an elektronischen Sicherungen vorgesehen werden, was jedoch zu einem ausgeprägten Verlust an wertvoller Chipfläche in der Bauteilebene der Halbleiterbauelemente führt. Ferner werden zunehmend in der jüngeren Vergangenheit komplexe Gateelektrodenstrukturen in komplexen Halbleiterbauelementen eingerichtet, um das Transistorleistungsverhalten zu verbessern, wobei die konventionellen Gatematerialien, etwa Siliziumdioxid als Gatedielektrikum und Polysilizium in Verbindung mit einem Metallsilizid als ein Elektrodenmaterial, durch ein dielektrisches Material mit großem ε in Verbindung mit einem Elektrodenmetall, etwa Aluminium und dergleichen ersetzt werden. Folglich werden Materialien mit besserer Leitfähigkeit in dem Sicherungskörper vorgesehen, sofern nicht wesentliche Anstrengungen unternommen werden, um lokal das konventionelle Polysilizium/Metallsilizidmaterialsystem für die elektronischen Sicherungen zu bewahren. Die Einführung sehr gut leitender Metalle, etwa von Aluminium und dergleichen, in der Bauteilebene und die Forderung für die Vergrößerung der gesamten Packungsdichte in Halbleiterbauelementen führte in der jüngeren Vergangenheit zu dem Konzept des Vorsehens elektrisch programmierbarer Sicherungen auf der Grundlage von Metallen, die möglicherweise als „dreidimensionale” Sicherungen vorgesehen werden, und somit in dem Metallisierungssystem des Halbleiterbauelements bereitgestellt werden.
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In komplexen Halbleiterbauelementen werden typischerweise Metallisierungssysteme, d. h. eine Vielzahl gestapelter Metallisierungsebenen, vorgesehen, wobei Metallleitungen die elektrische Verbindungen innerhalb der Ebene herstellen, während sogenannte Kontaktdurchführungen, d. h. „vertikale” Verbindungsstrukturen für die Verbindung zwischen den Ebenen sorgen, wodurch das komplexe Verbindungsnetzwerk bereitgestellt wird, um die einzelnen Schaltungselemente, die in der Bauteilebene vorgesehen sind, gemäß dem erforderlichen Schaltungsaufbau elektrisch zu verbinden. Die Metallleitungen und Kontaktdurchführungen enthalten typischerweise ein sehr gut leitendes Metall, etwa Aluminium oder in komplexen integrierten Schaltungen Kupfer, das eine geringere Elektromigrationswirkung und insgesamt eine höhere Leitfähigkeit im Vergleich zu Aluminium aufweist. Auf Grund der Eigenschaft des Kupfers, gut in einer Vielzahl an gut etablierten dielektrischen Materialien, etwa Siliziumdioxid und siliziumdioxidbasierte dielektrische Materialien mit kleinem ε, zu diffundieren, die typischerweise in Verbindung mit Kupfermaterial verwendet werden, um die Signalausbreitungsverzögerung, die durch die parasitäre Kapazität in dem Metallisierungssystem hervorgerufen wird, zu verringern, muss ein leitendes Barrierenmaterial, etwa Tantal, Tantalnitrid, und dergleichen, in den Metallleitungen und Kontaktdurchführungen hergestellt werden.
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Da die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer komplexer Halbleiterbauelemente wesentlich durch die Haltbarkeit des Metallisierungssystems bestimmt sind, werden große Anstrengungen unternommen, um die Leitungsbeeinträchtigung in Metallisierungssysteme zu untersuchen, die durch Elektromigration hervorgerufen wird, da eine komplexe Wechselwirkung zwischen dielektrischen Materialien, den sehr gut leitenden Kernmaterialien, etwa dem Kupfer, und der Geometrie der leitenden Teile berücksichtigt werden muss, um quantitativ das gesamte Leistungsverhalten und die Degradation über die Lebensdauer hinweg abzuschätzen.
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Mit Bezug zu den 1a bis 1c wird ein typischer Elekgromigrationsmechanismus nunmehr in metallbasierten Verbindungssystemen eines Halbleiterbauelements erläutert.
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1a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 mit einem Substrat 101, d. h. einem beliebigen geeigneten Trägermaterial, etwa einem Halbleitersubstrat und dergleichen. Ferner ist eine Bauteilebene 110, die als eine Halbleiterschicht verstanden werden kann, in und über der eine Vielzahl an halbleiterbasierten Schaltungselementen, etwa Transistoren, Widerstände und dergleichen, vorgesehen sind, über dem Substrat 101 ausgebildet und besitzt darin eingebaut eine Vielzahl an Schaltungselementen, die schematisch durch 111 angegeben sind. Ein Metallisierungssystem 150 ist über der Bauteilebene 110 vorgesehen und enthält typischerweise mehrere Metallisierungsschichten, wobei der Einfachheit halber lediglich zwei Metallisierungsschichten 160 und 170 gezeigt sind. Die Metallisierungsschicht 160 umfasst typischerweise ein dielektrisches Material 161, etwa ein dielektrisches Material mit kleinem ε in Form von siliziumdioxidbasierten Materialien mit einer geringeren Dichte, wodurch eine geringere Dielektrizitätskonstante von 3,0 oder weniger erreicht wird. In anderen Fällen können andere geeignete dielektrische Materialien, etwa Polymermaterialien und dergleichen, als das dielektrische Material 161 verwendet werden. Die Metallisierungsschicht 160 umfasst ferner mehrere Metallleitungen, wobei der Einfachheit halber eine einzelne Metallleitung 163 gezeigt ist. Wie zuvor erläutert ist, enthält die Metallleitung 163 ein gut leitendes Metall 163a, etwa Aluminium und in komplexen Anwendungen Kupfer, wobei in diesem Falle auch ein leitendes Barrierenmaterial 163b erforderlich ist, das somit die Diffusion von Kupfer in das dielektrische Material 161 im Wesentlichen unterbindet und das auch den Einbau reaktiver Atomsorten, etwa von Fluor, Sauerstoff und dergleichen, in das gut leitende Kernmetall 163 unterbindet. Die Metallisierungsschicht 160 umfasst ferner ein Ätzstoppmaterial 162, das in einigen Fällen auch als eine Diffusionsblockierschicht zum Einschluss des Materials 163a der Metallleitung 163 dienen kann. Beispielsweise können siliziumnitridbasierte Materialien oder siliziumoxidbasierte Materialien verwendet werden.
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Die Metallisierungsschicht 170 enthält ein dielektrisches Material 171, eine Metallleitung 173l in Verbindung mit einer Kontaktdurchführung 173v, die ein gut leitendes Metall 173a möglicherweise in Verbindung mit einem leitenden Barrierenmaterial 173b aufweisen. Des weiteren ist eine Deckschicht oder Ätzstoppschicht 172 auf dem dielektrischen Material 171 ausgebildet und kann abhängig von der gesamten Prozessstrategie als eine Einschlussdeckschicht für die Metallleitung 173l dienen. Es können im Prinzip die gleichen Materialien in der Metallisierungsschicht 170 für die diversen Komponenten verwendet werden, wie dies auch zuvor für Metallisierungsschicht 160 beschrieben ist.
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Beim Betrieb des Bauelements 100 wird ein Stromfluss in dem Stromweg eingerichtet, der zum Teil durch die Metallleitung 163, die Kontaktführung 173v und die Metallleitung 173l repräsentiert ist. Beispielsweise sei angenommen, dass der Elektronenfluss von der Metallleitung 163 zu der Metallleitung 173l gerichtet ist. Wie zuvor erläutert ist, ist die Elektromigration ein sehr komplexer dynamischer Vorgang, in welchem der Impulsübertrag zwischen den Ladungsträgern, d. h. den Elektronen, und den Metallatomen zu einer kollektiven Wanderung der Metallatome führt, wenn eine ausreichend hohe Stromdichte erreicht wird. Auf Grund der geringeren Querschnittsflächen der Metallleitungen 163, 173l und der Kontaktdurchführung 173v in komplexen integrierten Schaltungen und auf Grund der Tatsache, dass im Prinzip die Metallleitungen in einem entsprechenden dielektrischen Material eingeschlossen sind, das einen sehr effizienten Wärmeaustausch zu dem umgebenden Chipbereich ermöglicht, können extrem hohe Stromdichten von ungefähr 106 Ampere pro cm2 erreicht werden, woraus sich ausgeprägte Elektromigrationswirkungen ergeben. Sofern die Metallisierungsstruktur eines Halbleiterbauelements nicht so gestaltet und hergestellt ist, dass derartige hohen Stromdichten zuverlässig in jedem Metallgebiet des Halbleiterbauelements vermieden werden, kann Elektromigration während des Betriebs des Halbleiterbauelements 100 auftreten. Es sollte beachtet werden, dass eine Gestaltung von Halbleiterbauelementen, in der derartige hohe Stromdichten vermieden werden, deutlich die Entwurfsflexibilität verringern und auch eine geringere Packungsdichte zur Folge hätten, wodurch ebenfalls das Leistungsverhalten und die Kosteneffizienz derartiger Halbleiterbauelemente beeinträchtigt würden. Daher wird typischerweise ein Kompromiss zwischen Leistungsverhalten und Packungsdichte in Bezug auf die Elektromigration gemacht dahingehend, dass anstelle der Herstellung von nahezu „unsterblichen” Metallisierungsstrukturen die Entwurfs- und Fertigungskriterien so ausgewählt sind, dass eine gewünschte Lebensdauer unter spezifizierten Betriebsbedingungen erreicht wird. Gewisse theoretische Modell des Elektromigrationsphänomens wurden entwickelt, die beispielsweise unter dem Namen Black's Gesetzt bekannt sind, das eine Abhängigkeit zwischen einer typischen Zeit bis zum ersten Ausfall und dem Quadrat der inversen Stromdichte angibt und die quantitative Wirkung der Elektromigration für gewisse Klassen von Bedingungen mit relativ hoher Genauigkeit wiedergibt. Ferner wurden andere Effekte, etwa der Blech-Effekt entdeckt, der ein vollständiges Vermeiden der Elektromigration ermöglicht, wenn die Länge eines Metallgebiets bei einer spezifizierten Stromdichte gleich oder kleiner als eine kritische Länge gewählt wird.
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Somit können auf der Grundlage theorethischer Modelle und geeignet gestalteter Teststrukturen kritische Bereiche im Metallisierungssystem ermittelt und der Zeitpunkt bis zum Ausfall kann abgeschätzt werden. D. h., auf Grund der Diffusion in den Metallleitungen und Kontaktdurchführungen werden schließlich Hohlräume in einem Bereich der Metallleitung erzeugt, wodurch kontinuierlich der Gesamtwiderstand ansteigt, was somit zu einer noch größeren Stromdichte führen kann, wodurch schließlich ein vollständiger Ausfall der entsprechenden Verbindungsstruktur erfolgt.
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1b zeigt schematisch eine Elektromigrationswirkung in dem Metallisierungssystem 150. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Barrierenschicht 163b an der Unterseite der Kontaktdurchführung 173v eine starke Barriere repräsentiert, wodurch eine Metalldiffusion von der Leitung 163 in die Kontaktdurchführung 173v unterbunden wird. In diesem Falle kann beim Erzeugen des Stromflusses, wie dies angegeben ist, Elektromigration in der Kontaktdurchführung 173v und in der Metallleitung 173l auftreten, wobei zunehmend Metall, beispielsweise Kupfer, entlang der Stromflussrichtung transportiert wird. Jedoch muss das diffundierende Metall in den Metallleitungen angesammelt werden, wenn eine entsprechende starke Barriere vorhanden ist, wodurch zunehmend das Material in der Metallleitung vermehrt oder verdichtet wird, was zu einer ansteigenden kompressiven Verspannung führt. Beispielsweise führt eine entsprechende „Anreicherung” mit zusätzlichem Metallmaterial in der Stromabwärtsrichtung zu einem Aufbrauchen von Korngrenzen 174g, wodurch die Mitte der Größe der Metallkornbereiche in der Stromabwärtsrichtung erhöht wird, während in der Stromaufwärtsrichtung zunehmend eine Materialverarmung auftritt.
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1c zeigt schematisch die Situation, nachdem eine ausgeprägte Menge an Metallmaterial entlang der Kontaktdurchführung 173v und der Metallleitung 173l transportiert wurde, woraus sich eine geringere Anzahl an Korngrenzen 174g und somit eine geringere Anzahl an Metallkörnern ergibt, während gleichzeitig ein gewisser Grad an Hohlraumbildung, wie dies durch einen Hohlraum 175 angegeben ist, auftritt.
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Beim Gestalten von Metallsicherungen kann somit der an sich negative Effekt der Elektromigration ausgenutzt werden, um eine permanente Leitungsbeeinträchtigung in einer entsprechenden Metallsicherung hervorzurufen, indem absichtlich ein Teil oder ein Sicherungskörper vorgesehen wird, der der Elektromigration unterliegt, was beispielsweise entsprechend dem Gesetz von Blech auf der Grundlage einer ausreichenden Menge beim vorgegebenen verfügbaren Stromdichte erreicht werden kann, wobei diese Länge durch eine Querschnittsfläche des Metallleitungsbereichs und die verfügbare Programmierspannung und den Strom bestimmt ist. Auf Grund der guten Leitfähigkeit der Metallleitungen sind jedoch hohe Ströme und/oder eine größere Länge des Sicherungskörpers erforderlich, wodurch die „Packungsdichte” derartiger Metallsicherungen in dem Metallisierungssystem komplexer Halbleiterbauelemente verringert wird.
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Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Erfindung Halbleiterbauelemente mit elektrisch programmierbaren Metallsicherungen, wobei eines oder mehrere oder oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in der Auswirkung reduziert wird.
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Überblick über die Erfindung
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Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung elektrisch programierbare Metallsicherungen in einem Halbleiterbauelement bereit, wobei die Programmiereffizienz, d. h. eine erforderliche hohe Zuverlässigkeit zum Erzeugen und Bewahren eines programmierten Zustands der Metallsicherung verbessert wird, während gleichzeitig ein insgesamt kompakter Aufbau erreicht wird. Dazu werden erfindungsgemäß effiziente verspannungsreduzierende Mechanismen eingeführt, um zuverlässig eine Elektromigrationswirkung hervorzurufen, d. h. eine deutliche Wanderung oder Diffusion von Metallatomen und Ionen in dem Sicherungskörper, während die gesamten Abmessungen und insbesondere die effektive Länge des Sicherungskörpers im Vergleich zu konventionellen Vorgehensweisen kleiner ist, in denen bei einer vorgegebenen Querschnittsfläche und Materialzusammensetzung der Metallleitung deren Länge so vergrößert wird, dass diese deutlich über der Blech-Länge liegt, was jedoch zu einem deutlichen Verbrauch an wertvoller Chipfläche führt. Eine deutliche Verringerung der gesamten Abmessungen und insbesondere der Länge eines Sicherungskörpers kann bewerkstelligt werden, indem die kompressive Verspannung reduziert wird, die beim Initiieren einer Elektromigrationswirkung erzeugt wird, wodurch das Erzeugen von Hohlräumen in dem Sicherungskörper vereinfacht wird, und wodurch somit eine ausgeprägte Leitungsdegradation hervorgerufen wird, die somit zuverlässig als ein programmierter Zustand der Metallsicherung erkannt werden kann. Die Verringerung der kompressiven Verspannung in der Metallsicherung kann somit eine bessere Metallansammlung auf der Grundlage „passiver” und/oder „aktiver” Mechanismen bewirken. Beispielsweise kann ein passiver verspannungsreduzierender oder begrenzender Mechanismus in Form von Verspannungspuffergebieten oder Reservoirs bereitgestellt werden, die effizient mechanisch mit dem Sicherungskörper gekoppelt sind, in welchem eine Materialverarmung initiiert werden soll. in anderen Fällen wird der kompressive verspannungsreduzierende Mechanismus zusätzlich oder alternativ zu einem passiven Mechanismus eingerichtet, indem absichtlich ein Metallakkumulationsvolumen oder Gebiet z. Z. der Programmierung der Sicherung vorgesehen wird, wobei das diffundierende Metall tatsächlich den Sicherungskörper verlässt und in das umgebende dielektrische Material wandert oder in speziell vorgesehenen Metallakkumulationshohlräume wandert. Durch aktives Initiieren des Heraustretens des wandernden Metalls aus dem Sicherungskörper können ebenfalls bessere Bedingungen im Hinblick auf das Beibehalten eines effizienten Leitungsdegradationseffekts zum Zeitpunkt der Programmierung der Sicherung erreicht werden auf Grund der deutlich geringeren resultierenden kompressiven Verspannung in dem Sicherungskörper, wodurch zuverlässig ein programmierter Zustand aktiviert wird, während gleichzeitig eine Diffusion von Metall deutlich verringert werden kann. In einigen anschaulichen hierin offenbarten Aspekten wird die Aktivierung des Explosionsmechanismus bewerkstelligt, indem eine Explosionsleitung oder ein Gebiet in unmittelbarer Nähe zum Sicherungskörper vorgesehen wird, wodurch ein elektrisches Durchschlagen des isolierenden Materials vereinfacht wird, was wiederum zu einer Schwächung einer entsprechenden Grenzfläche zwischen dem Sicherungskörper und dem dielektrischen Material führt. Somit kann ein effizienter Diffusionsweg für die wandernden Metallatome in einer gut steuerbaren Weise bereitgestellt werden, wodurch auch ein sehr kompakter Gesamtaufbau der Metallsicherung ermöglicht wird.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Halbleiterbauelement umfasst eine elektrisch programmierbare Sicherung mit einem Sicherungskörper mit Metall, wobei der Sicherungskörper ausgebildet ist, eine strominduzierte Metalldiffusion beim Anlegen eines Programmierstromes in einem Stromflussweg des Sicherungskörpers zu ermöglichen. Die Sicherung umfasst ferner Kontaktgebiete, die mit dem Sicherungskörper verbunden sind. Ferner ist ein Verspannungspuffergebiet in direktem mechanischen Kontakt mit dem Sicherungskörper so vorgesehen, dass ein Verspannungsübertrag von dem Sicherungskörper in das Verspannungspuffergebiet möglich ist, wobei das Verspannungspuffergebiet derart ausgebildet ist, dass das Erzeugen kompressiver Verspannung innerhalb des Verspannungspuffergebiets während der strominduzierten Metalldiffusion im Wesentlichen vermieden wird.
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Ein weiteres anschauliches hierin offenbartes Halbleiterbauelement umfasst eine elektrisch programmierbare Sicherung. Die Sicherung umfasst einen Sicherungskörper mit einem Metallextrusionsbereich. Ferner sind Kontaktgebiete so vorgesehen, dass sie eine Verbindung zu einem Sicherungskörper herstellen. Die Sicherung umfasst ferner ein Metallakkumulationsgebiet, das benachbart zu dem Metallextrusionsbereich angeordnet ist, wobei das Metallakkumulationsgebiet so ausgebildet ist, dass Metall aus dem Metallextrusionsgebiet aufgenommen wird, wenn ein Stromfluss in dem Sicherungskörper erzeugt wird. Ferner umfasst die Sicherung ein dielektrisches Material, das zumindest einen Teil des Sicherungskörpers umschließt.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren betrifft die elektrische Programmierung einer Sicherung in einem Halbleiterbauelement. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines Stromflusses in einem Sicherungskörper der Sicherung derart, dass eine strominduzierte Metalldiffusion auftritt. Das Verfahren umfasst ferner das Reduzieren einer kompressiven Verspannung in dem Sicherungskörper, wobei die kompressive Verspannung durch die strominduzierte Metalldiffusion hervorgerufen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:
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1a schematisch eine Querschnittsansicht eines Metallisierungssystems in einem konventionellen Halbleiterbauelement zeigt, wobei Elektromigration in zumindest einem Teil eines Stromflussweges auftritt;
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1b und 1c schematisch einen Teil des Stromflussweges zeigen, wobei die Metallverarmung und die Metallagglomeration auftreten, so dass eine kompressive Verspannung auf Grund der Verringerung der Anzahl an Korngrenzen erzeugt wird und somit eine Zunahme der Größe der Metallkornbereiche in der Stromflussrichtung auftritt;
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2a schematisch eine Draufsicht einer Metallsicherung gemäß einer anschaulichen Ausführungsform zeigt, wobei ein Verspannungspuffergebiet in mechanischen und direkten Kontakt mit einem Sicherungskörper steht, um die kompressive Verspannung zu reduzieren und um somit die Elektromigration zu fördern, um damit auch die Metallverarmung in einigen Bereichen des Sicherungskörpers zu fördern.
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2b schematisch eine Querschnittsansicht der Metallisierung aus 2a zeigt;
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2c und 2d schematisch eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht einer Metallsicherung mit einem Verspannungspuffergebiet außerhalb des Stromflussweges gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigen;
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2e schematisch eine Draufsicht der Metallsicherung zeigt, wenn diese mehrere Sicherungskörper und mehrere Verspannungspuffergebiete aufweist, die in einer abwechselnden Weise entlang des Stromflussweges gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen angeordnet sind;
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2f und 2g schematisch Draufsichten der Metallsicherung zeigen, die Verspannungspuffergebiete außerhalb des Stromflussweges noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen besitzen;
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2h und 2i schematisch Draufsichten der Metallsicherung zeigen, wobei ein Extrusionsbereich in dem Sicherungskörper so vorgesehen ist, dass ein „Austrittspunkt” für die Metalldiffusion auf Grund der Elektromigrationswirkung in dem Sicherungskörper gemäß anschaulicher Ausführungsformen festgelegt ist;
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2j schematisch eine Draufsicht der Metallsicherung mit einem „aktiven” Mechanismus in Form einer Extrusionsleitung zum Initiieren eines Metallaustritts an einer gut definierten Stelle des Sicherungskörpers gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt;
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2k schematisch eine Draufsicht einer Metallsicherung zeigt, wobei dicht liegende Sicherungskörper zu einem selbstverstärkenden Extrusionseffekt gemäß noch anschaulicher Ausführungsformen führen; und
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2l schematisch eine Querschnittsansicht der Metallsicherung gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen zeigt, in denen der Sicherungskörper in der Bauteilebene auf der Grundlage eines komplexen Metallsystems gebildet wird, das zur Herstellung von Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε verwendet wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte beachtet werden, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
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Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung Halbleiterbauelemente mit metallbasierten elektrisch programmierbaren Sicherungen bereit und stellt auch Verfahren zum Betreiben dieser Sicherungen bereit, wodurch eine höhere Zuverlässigkeit beim Erzeugen eines programmierten Zustandes und beim Bewahren des Zustands mit einem hohen Grade an Nachweisbarkeit über die Lebensdauer des Halbleiterbauelements hinweg erreicht wird. Dazu wird die Elektromigrationswirkung in dem Sicherungskörper der Metallsicherung erhöht, indem zusätzlich zu gut bekannten elektromigrationshervorrufenden Mechanismen, etwa das Vorsehen einer Länge, die größer ist als die entsprechende Blech-Länge, die Schwächung spezieller Grenzflächen, die als wesentliche Diffusionspfade für die strominduzierte Metalldiffusion erkannt wurden, und dergleichen, ein zusätzlicher sehr effizienter Mechanismus bereitgestellt wird, um eine Verringerung der Gesamtgröße der Metallsicherungen zu ermöglichen, wobei dennoch für die bessere Zuverlässigkeit gesorgt ist. In dieser Hinsicht wird die Zuverlässigkeit als ein zuverlässiger Übergang der Metallsicherung von einem niederohmigen Zustand in einen hochohmigen Zustand unter Anwendung von Versorgungsspannungen und somit Strömen, die zuverlässig während der Lebensdauer des betrachteten Halbleiterbauelements verfügbar sind und/oder die beim Einstellen der Konfiguration eines Halbleiterbauelements verfügbar sind, betrachtet. Gemäß den hierin offenbarten Prinzipien kann die durch Strom und Wärme hervorgerufene Metalldiffusion in dem Sicherungskörper verbessert werden, indem die resultierende kompressive Verspannung in dem Sicherungskörper verringert wird, wodurch effizient die Verarmung des Metallmaterials während des Programmierprozesses beibehalten wird, wenn der programmierende Strompuls angewendet wird, der wiederum eine ausgeprägte Leitungsbeeinträchtigung in zuverlässiger Weise hervorruft, die durch eine geeignete Steuerschaltung, die mit der Metallisierung verbunden ist, erfasst werden kann. Beim Initiieren der Metalldiffusion in dem Sicherungskörper kann somit die Akkumulation oder Agglomeration des Metallmaterials in der Stromabwärtsrichtung unter deutlich geringer ausgeprägten kompressiven Verspannungsbedingungen im Vergleich zu konventionellen Metallsicherungen ablaufen, wodurch die Blech-Länge effektiv reduziert wird, die die Länge angibt, über der die Elektromigration auftritt. Folglich kann eine geringere effektive Länge des Sicherungskörpers eingesetzt werden, wodurch zu einer höheren Packungsdichte beim Einbau einer Vielzahl an Metallsicherungen in einem komplexen Halbleiterbauelement beigetragen wird. Die effiziente Verringerung oder die Vermeidung der kompressiven Verspannung, die sich beim Programmieren der Metallsicherung aufbauen kann, wird bewerkstelligt gemäß einigen anschaulichen Ausführungsformen, indem ein Verspannungspuffergebiet vorgesehen wird, das in einigen anschaulichen Ausführungsformen einen Teil der Metallsicherung repräsentiert, in welchem die Metallwanderung im Wesentlichen vermieden wird, während gleichzeitig die kompressive Verspannung effizient von dem Sicherungskörper in das Verspannungspuffergebiet gekoppelt werden kann, das somit effizient die resultierende kompressive Verspannung „verteilt”. In einigen anschaulichen Ausführungsformen besitzt das Verspannungspuffergebiet einen größeren Querschnitt im Metall im Vergleich zu dem eigentlichen Sicherungskörper, in welchem eine ausgeprägte Metallhohlraumbildung gewünscht ist, indem beispielsweise eine größere Breite für eine ansonsten vorgegebene Konfiguration des Metallsystems vorgesehen wird, wobei das Verspannungspuffergebiet innerhalb des Stromflusses angeordnet sein kann, während in anderen Fällen das Verspannungspuffergebiet effizient mit dem Sicherungskörper im Hinblick auf den Verspannungsübertrag gekoppelt ist, während der Stromflussweg sich nicht durch das Verspannungspuffergebiet erstreckt. Somit trägt unabhängig von der Lage des Verspannungspuffergebiets, d. h. innerhalb des Stromflussweges oder außerhalb des Stromflussweges, das Verspannungspuffergebiet nicht wesentlich zu einer zusätzlichen kompressiven Verspannung bei, die durch den Stromfluss in dem Sicherungskörper hervorgerufen wird, während gleichzeitig das Verspannungspuffergebiet effizient das Volumen vergrößert, in welchem die kompressive Verspannung, die in dem Sicherungskörper erzeugt wird, verteilt wird. Folglich wird das Volumen zur Aufnahme der kompressiven Verspannungskomponente, die in dem Sicherungskörper hervorgerufen wird, vergrößert, während gleichzeitig die erforderliche Chipfläche zum Bereitstellen der Metallsicherung reduziert wird, beispielsweise auf Grund der deutlich geringeren Länge, die bei einem gegebenen Strom und Spannung des Programmierstrompulses erforderlich ist.
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In anderen Ausführungsformen umfasst das Verspannungspuffergebiet zusätzlich oder alternativ zu einem Metallvolumen, das direkt an das Metall des Sicherungskörpers anschließt, ein zugverspanntes Material, etwa ein dielektrische Material, das benachbart zu dem Sicherungskörper angeordnet ist.
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Gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen wird die kompressive Verspannung, die sich aus der strominduzierten Metalldiffusion ergibt, verringert oder beschränkt durch Vorsehen eines effizienten Metallakkumulationsgebietes, das benachbart zu einem Metallextrusionsbereich, einem Sicherungskörper vorgesehen ist, angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Agglomeration des diffundierenden Metalls gesteuert werden, indem ein spezieller Extrusionspunkt oder Austrittspunkt in dem Sicherungskörper vorgesehen wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird der Extrusionsbereich hergestellt auf der Basis einer lokalen Reduzierung der Stärke eines Barrierenmaterials oder generell einer Grenzfläche, die zwischen dem dielektrischen Material und dem Metallisierungskörper ausgebildet ist, wobei bei Bedarf ein zusätzliches Volumen oder ein Hohlraum so vorgesehen wird, dass darin die Metallagglomeration noch weiter verbessert wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen, wie sie hierin offenbart sind, kann die Metallextrusion aktiv initiiert werden, beispielsweise durch Hervorrufen eines dielektrischen Durchschlags eines dielektrischen Materials, was auf der Grundlage eines zusätzlichen „Extrusionsgebiets” hervorgerufen werden kann, über indem ein geeignetes Potential über dem dielektrischen Material zwischen dem Extrusionsbereich des Sicherungskörpers und dem Extrusionsgebiet angelegt werden kann. Somit repräsentiert beim Hervorrufen der strominduzierten Metalldiffusion in dem Sicherungskörper der Extrusionsbereich die „schwächste” Stellen in dem Sicherungskörper, wodurch die Materialdiffusion von dem Extrusionsbereich in das benachbarte dielektrische Material initiiert wird und wodurch ebenfalls effizient die resultierende kompressive Verspannung in dem Sicherungskörper verringert wird, was wiederum die Deterioration des Sicherungskörpers im Hinblick auf seine elektrische Leitfähigkeit weiter fördert.
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In einigen anschaulichen Ausführungsformen ist der Sicherungskörper so ausgebildet, dass dieser zwei dicht liegende Metallgebiete aufweist, wobei beim Initiieren eines anfänglichen Metallaustritts eines der Metallgebiete dann als ein Extrusionsgebiet dient, wodurch ein „selbstverstärkendes” Extrusionsverhalten erreicht wird, das schließlich zu einer höheren Materialdiffusion und damit verstärkten Elektromigrationswirkung führt.
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Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung vorteilhaft auf Halbleiterbauelemente angewendet werden kann, in denen effiziente Metallsicherungen mit kleinerem Volumen in das Metallisierungssystem eingebaut werden, wobei die zusätzliche elektromigrationsverstärkenden Wirkungen auf der Grundlage einer Verringerung der kompressiven Verspannung oder einer Begrenzung davon für eine höhere Packungsdichte und Zuverlässigkeit der Metallsicherung sorgen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können die Metallsicherungen auch in effizienter Weise in einer „zweidimensionalen” Konfiguration bereitgestellt werden, beispielsweise innerhalb der Bauteilebene komplexer Halbleiterbauelemente, in denen die Gateelektrodenstrukturen auf der Grundlage gut leitender Metalle, etwa Aluminium, und dergleichen hergestellt sind.
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Somit können effiziente Metallsicherungen in der komplexen Fertigungssequenz zur Herstellung von Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε integriert werden, ohne dass jedoch unnötig wertvolle Chipfläche aufzuwenden ist, wie dies in konventionellen Strategien der Fall ist.
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Mit Bezug zu den 2a bis 2l werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben, wobei auch bei Bedarf auf die 1a bis 1c verwiesen wird.
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2a zeigt schematisch eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements mit einer metallbasierten elektrisch programmierbaren Sicherung 220, die in einer beliebigen geeigneten Ebene innerhalb des Halbleiterbauelements 200 vorgesehen ist, beispielsweise in einem Metallisierungssystem oder innerhalb der Halbleiterschicht, wie dies zuvor erläutert ist. Wie gezeigt, umfasst die Metallsicherung 220 einen Sicherungskörper 221, der als ein beliebiges geeignetes metallenthaltendes Gebiet zu verstehen ist, das eine Querschnittsfläche und eine Länge aufweist, um eine ausgeprägte strominduzierte Metalldiffusion hervorzurufen, wobei, wie zuvor erläutert ist, insbesondere für eine vorgegebene Querschnittsfläche die Länge kleiner ist im Vergleich zu konventionellen Vorgehensweisen, da die resultierende kompressive Verspannung in dem Sicherungskörper 221 effizient verringert werden kann, beispielsweise durch ein Verspannungspuffergebiet 222 und/oder durch Vorsehen eines Mechanismus zum Initiieren einer Metallextrusion, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Beispielsweise ist der Sicherungskörper 221 aus Aluminium, Kupfer und dergleichen aufgebaut, möglicherweise in Verbindung mit leitenden Barrierenmaterialien, wie sie zum geeigneten Einschluss eines gut leitenden Metalls, etwa von Kupfer, im Hinblick auf ein umgebendes dielektrisches Material 271 erforderlich sein können. Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform der Sicherungskörper 221 in direktem mechanischen und elektrischen Kontakt mit dem Verspannungspuffergebiet 222, das somit einen elektrischen Kontaktbereich für den Sicherungskörper 221 repräsentiert, während ein weiterer Kontaktbereich oder ein Kontaktelement 224c elektrisch den Sicherungskörper 221 mit einer geeigneten Spannung- und Stromquelle verbindet. Wie gezeigt, besitzt das Verspannungspuffergebiet 222 eine größere Bereite 222w im Vergleich zu einer Breite 221w des Sicherungskörpers 221w des Sicherungskörpers, wodurch ein größeres Volumen zum Aufnehmen einer kompressiven Verspannung bereitgestellt wird, die in dem Sicherungskörper 221 hervorgerufen wird. Ein Stromfluss durch das Verspannungspuffergebiet 222 führt ferner nicht zu einer zusätzlichen kompressiven Verspannung, da eine strominduzierte Metalldiffusion in dem Gebiet 222 auf Grund der deutlich größeren Querschnittsfläche im Vergleich zu dem Sicherungskörper 221 nicht auftritt. Ferner sind Kontaktelemente 224a, 224b so vorgesehen, dass diese das Spannungspuffergebiet 222 mit einer geeigneten Strom- und Spannungsquelle verbinden, wobei eine strominduzierte Metalldiffusion durch Vorsehen einer geeigneten effektiven Querschnittsfläche zur Verbindung des Gebiets 222 mit der Strom- und Spannungsquelle bereitgestellt wird, das bewerkstelligt werden kann, indem mehrere Kontaktelemente 224a, 224b vorgesehen werden, oder indem diese Elemente mit einer größeren Querschnittsfläche bereitgestellt werden.
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2b zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Bauelements 200 aus 2a. Wie gezeigt, enthält das Bauelement 200 ein Substrat 201, etwa ein beliebiges geeignetes Trägermaterial, wie dies auch zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert ist. Ferner ist ein Metallisierungssystem 250 über dem Substrat 201 ausgebildet und weist mehrere Metallisierungsschichten auf, etwa eine Metallisierungsschicht 260 und eine Metallisierungsschicht 270. Es sollte beachtet werden, dass über der Metallisierungsschicht 270 und unter der Metallisierungsschicht 260 eine oder mehrere weitere Metallisierungsschichten vorgesehen sein können, wobei dies von der gesamten Komplexität des Bauelements 200 abhängt.
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In der gezeigten Ausführungsform ist somit die Metallsicherung 220 in dem Metallisierungssystem 250 vorgesehen. Zu diesem Zweck weist die Metallisierungsschicht 260 Metallleitungen 263 auf, die in einem dielektrischen Material 261 eingebettet sind, wobei die Metallleitungen 262 und das dielektrische Material 261 eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, wie dies für andere Verbindungsstrukturen in der Metallisierungsschicht 260 erforderlich ist, wie dies auch zuvor mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 beschrieben ist. Zu beachten ist, dass die Metallleitungen 263 ein beliebiges geeignetes Metall aufweisen, etwa Aluminium, Kupfer, und dergleichen, in Verbindung mit jeglichen leitenden Barrierenmaterialien (nicht gezeigt), falls diese erforderlich sind. Beispielsweise können leitende Barrierenmaterialien vorgesehen werden, wie sie zuvor mit Bezug zu dem Metallisierungssystem 150 erläutert sind. Die Schicht 260 umfasst ferner eine dielektrische Deckschicht oder eine Ätzstoppschicht 262, woran sich ein dielektrisches Material 271 der Metallisierungsschicht 270 anschließt. Die Metallisierungsschicht 270 umfasst den Sicherungskörper 221, der einen beliebigen geeigneten Aufbau im Hinblick auf Materialzusammensetzung und dergleichen besitzt, die auch andere Metallgebiete und Leitungen in der Metallisierungsschicht 270. In der gezeigten Ausführungsform repräsentiert der Sicherungskörper 221 eine „dreidimensionale Komponente”, da ein Kontaktelement oder eine Kontaktdurchführung 224c zusätzlich als ein Bereich 221a des Sicherungskörpers dient, d. h. in dem Bereich 221a führt die resultierende Stromdichte, die beim Initiieren eines Stromflusses entlang eines Stromflussweges 205 erzeugt wird, zu einer strominduzierten Metalldiffusion, wie dies zuvor erläutert ist. Des weiteren umfasst der Sicherungskörper 221 einen Bereich 221b, der als entsprechender Leitungsbereich betrachtet wird, der auch eine geeignete Querschnittsfläche besitzt, die eine strominduzierende Metalldiffusion hervorruft. Folglich kann der Bereich 221a als ein Metallverarmungsgebiet des Sicherungskörpers und als ein Kontaktbereich dienen und ist somit mit einer der Metallleitungen 263 verbunden. Zu beachten ist, dass die Leitungen 263 einen beliebigen geeigneten Aufbau besitzen, so dass darin eine strominduzierte Metalldiffusion im Wesentlichen vermieden wird. Ferner ist in einigen Fällen an der Unterseite der Kontaktdurchführung und dem Körperbereich 221a ein leitendes Barrierenmaterial ausgebildet, das ebenfalls als eine effiziente Barriere zum Unterdrücken einer Metalldiffusion von der Metallleitung 263 in den Bereich 221a dient. Ferner umfasst die Metallsicherung 220 ein Verspannungspuffergebiet 222, das wiederum mit einer der Metallleitungen 263 auf der Grundlage der Kontaktdurchführungen 224a, 224b verbunden ist, wodurch in Kombination die Stromdichte darin verringert wird und eine unerwünschte strominduzierte Metalldiffusion vermieden wird. Somit sind das Spannungspuffergebiet 222 und der Sicherungskörper 221 in direktem mechanischen und elektrischen Kontakt miteinander, da diese Gebiete ein gemeinsames Metallgebiet darstellen, jedoch mit einer unterschiedlichen Stromdichte beim Aufbau eines Stromflusses entlang des Stromflussweges 205.
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Das in den 2a und 2b gezeigte Halbleiterbauelement 200 kann auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozesstechnik hergestellt werden, auf deren Grundlage andere Verbindungsstrukturen in den Metallisierungsschichten 260, 270 eingerichtet werden. Beispielsweise wird das dielektrische Material einer entsprechenden Metallisierungsschicht auf der Grundlage einer geeigneten Prozesstechnik aufgebracht und nachfolgend wird das dielektrische Material so strukturiert, dass darin Öffnungen und Gräben erzeugt werden, die nachfolgend bei Bedarf mit einem leitenden Barrierenmaterial in Verbindung mit dem eigentlichen Kernmetall, etwa dem Kupfer und dergleichen gefüllt werden. Beim Strukturieren des dielektrischen Materials, etwa des Materials 271, werden geeignete laterale Abmessungen der elektronischen Sicherung 220 auf der Grundlage geeignet gestalterter Lithographiemasken erreicht. Es sollte beachtet werden, dass die spezielle laterale Abmessung gemäß den gesamten Entwurfsregeln des Bauelements 200 ausgewählt wird, wobei auch die jeweilige Technologie berücksichtigt wird, die zur Herstellung des Bauelements 200 angewendet wird. Beispielsweise betragen in komplexen Halbleiterbauelementen die lateralen Abmessungen, etwa die Breite 221b des Sicherungskörpers 221, 100 nm und sogar weniger, während die Breite 222w 150 nm und größer ist, wobei geeignete Abmessungen effizient auf der Grundlage von Experimenten bestimmt werden können. Wie zuvor erläutert ist, wird typischerweise das Verhalten von Metallisierungssystemen in Bezug auf die Elektromigration stetig überwacht, um die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der jeweiligen Metallisierungssysteme abzuschätzen und um „Degradierungsmechanismen” zu erkennen. Auf der Grundlage derartiger experimenteller Daten in Verbindung mit theoretischen Modellen können geeignete Entwurfsabmessungen für den Sicherungskörper 221 und das Verspannungspuffergebiet 222 ermittelt werden, um damit eine gewünschte strominduzierte Metalldiffusion zu erhalten, wobei insbesondere die Gesamtlänge der elektronischen Sicherung 220 kleiner ist im Vergleich zu Metallsicherungen, in denen eine zuverlässige Elektromigrationswirkung auf der Grundlage einer Breite 221w erreicht werden muss, wenn keine Verbindung zu einem Spannungspuffergebiet besteht.
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Nach dem Einfüllen geeigneter Metalle wird die Bearbeitung fortgesetzt, indem überschüssiges Material entfernt wird und indem eine Deckschicht oder eine Ätzstoppschicht, etwa die Schichten 262 und 272, hergestellt wird, wodurch der Fertigungsvorgang für die Herstellung einer der Metallisierungsschichten 260, 270 abgeschlossen ist.
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Beim Betrieb des Halbleiterbauelements 200 wird ein Stromimpuls mit einer Dauer von mehreren Mikrosekunden oder mehreren zehn Mikrosekunden angelegt, indem eine entsprechende Spannungsquelle (nicht gezeigt) aktiviert wird, die letztlich mit den Metallleitungen 263 verbunden ist. Abhängig von der Versorgungsspannung und den gesamten Reihenwiderstand des Stromflussweges 205, der im Wesentlichen durch den Widerstand des Sicherungskörpers 221 festgelegt ist, wird ein Strom eingerichtet, der zu einer Stromdichte innerhalb des Bereichs 221 führt, die eine strominduzierte Elektromigration in dem Sicherungskörper 221 hervorruft. Es sollte beachtet werden, dass zusätzlich die geringere Leitfähigkeit des Sicherungskörpers 221 ebenfalls zu einer lokalen Erwärmung führt, die wiederum die Elektromigrationswirkung in dem Sicherungskörper 221 weiter erhöht. Entsprechend dem Mechanismus, der zuvor mit Bezug zu den 1b und 1c erläutert ist, wird Material aus dem Sicherungskörper 221 so entsprechend umverteilt, dass dieses zunehmend stromäbwärts in Bezug auf den Stromflussweg 205 angesammelt wird, was somit zu einer Metallverarmung, beispielsweise an der Unterseite des Bereichs 221a führt, während eine höhere Materialdichte beispielsweise benachbart zu dem Spannungspuffergebiet 222 hervorgerufen wird. Auf Grund der direkten Kopplung der Gebiete 221 und 222 wird eine gewisse Menge an Material auch in das Gebiet 221 eingebaut und insbesondere wird die kompressive Verspannung effizient in das Gebiet 222 übertragen, wodurch die vorherrschende kompressive Verspannung in den Sicherungskörper 221 ebenfalls effizient reduziert wird. Die Verarmung an Metall in dem Sicherungskörper 221 kann somit effizienter ablaufen, wodurch die Leitfähigkeit des Sicherungskörpers 221 zuverlässig verringert wird, indem zunehmend ein Verarmungsbereich, beispielsweise in dem Bereich 221a, hervorgerufen wird, der wiederum zu einem zuverlässig erkennbaren hochohmigen Zustand führt, wie dies gewünscht ist.
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2c und 2d zeigen schematisch eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht der Metallsicherung 220, wobei das Verspannungspuffergebiet 222 außerhalb des Stromflussweges angeordnet ist.
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2c zeigt schematisch die Metallisierung 220 mit dem Sicherungskörper 221, der mechanisch direkt mit dem Verspannungspuffergebiet 222 gekoppelt ist, während der Stromflussweg durch die Kontaktelemente 224a, 224c festgelegt ist. In einer anschaulichen Ausführungsform besitzt das Verspannungspuffergebiet 222 eine größere Breite, wie dies durch die Kombination eines Bereichs 222a und 222b angegeben ist, während in anderen Ausführungsformen der Bereich 222a weggelassen ist und somit der Bereich 222b eine mechanische Breite des Sicherungskörpers 221 repräsentiert im Hinblick auf eine Verspannungsverringerung während jedoch kein Beitrag zum Ladungsträgertransport erfolgt, da der Bereich 222b nicht Teil des Stromflussweges ist.
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2d zeigt schematisch eine Querschnittsansicht der Sicherung 220, wie sie in 2c gezeigt ist. Wie dargestellt liegt der Stromflussweg 205 außerhalb des Verspannungspuffergebiets 222. Im Hinblick auf Prozesstechniken zur Herstellung der Sicherung 220, wie sie in den 2c und 2d gezeigt ist, gelten die gleichen Kriterien, wie sie auch zuvor erläutert sind.
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2e zeigt schematisch die Metallsicherung 220 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr Sicherungskörpergebiete oder Bereiche 221a, 221b und zwei oder mehr Spannungspuffergebiete oder Bereiche 222a, 222b entlang des Stromflusses abwechselnd angeordnet sind. Folglich kann die Anzahl an Positionen, an denen eine strominduzierte Metalldiffusion in Gang gesetzt wird, in sehr effizienter Weise vervielfacht werden, wobei in jedem Sicherungskörperbereich oder in jedem Gebiet 221, 221b eine effiziente Metallverarmung auf Grund der effizienten Verspannungsverringerung auftritt, die auf der Grundlage der Verspannungspuffergebiete 222a, 222b erreicht wird.
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2f zeigt schematisch eine Draufsicht der Metallsicherung 220 gemäß einer anschaulichen Ausführungsform, wobei das Verspannungspuffergebiet 222 das erste und das zweite Gebiet oder den ersten und den zweiten Bereich 222a, 222b aufweist, die außerhalb des Stromflussweges angeordnet sind. Wie gezeigt, sind die Bereiche 222a, 222b an lateral gegenüberliegenden Seiten des Sicherungskörpers 221 angeordnet, wobei die Lage des Gebiets 222 entlang der Stromflussrichtung so gewählt ist, dass lokal eine effiziente Verspannungsverringerung erreicht wird.
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2g zeigt schematisch die Sicherung 220 gemäß einer weiteren Variation, in der die Bereiche 222a, 222b in unmittelbarer Nähe an dem Stromeintrittspunkt des Sicherungskörpers 221 angeordnet sind, beispielsweise in Form der Kontaktdurchführung 224c, wie dies auch zuvor erläutert ist, wenn dieses Gebiet als ein verspannungskritisches Gebiet betrachtet wird, in welchem eine effiziente Verspannungsverringerung zu einer sehr effizienten Metalldiffusion führt.
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Es sollte beachtet werden, dass mehrere raumeffiziente Gestaltungen und Konfigurationen der Metallisierung 220 eingerichtet werden können, solange das Verspannungspuffergebiet so vorgesehen wird, dass es die gesamte kompressive Verspannung beim Programmieren der Sicherung 220 reduziert. Somit kann der Sicherungskörper 221 eine beliebige geeignete geometrische Konfiguration besitzen, beispielsweise können mehrere lineare Bereiche vorgesehen werden, die unter diversen Winkeln miteinander verbunden sind, wodurch die Stromverdichtung an entsprechenden Ecken weiter erhöht wird, die die unterschiedlichen linearen Bereiche miteinander verbinden. Eine entsprechende Konfiguration kann als eine zwei-dimensionale Konfiguration betrachtet werden. In anderen Fällen werden die mehreren Leitungsbereiche und Kontaktdurchführungen für den Sicherungskörper so vorgesehen, dass eine angewinkelte Konfiguration entlang der Höhenrichtung des Metallisierungssystems erreicht wird, wenn dies als geeignet erachtet wird, beispielsweise wird eine Kette aus Kontaktdurchführungen in Reihe geschaltet mittels Leitungsbereichen, die in den beiden benachbarten Metallisierungsschichten in abwechselnder Weise ausgebildet sind. Ferner kann sich in dreidimensionalen Konfiguration bei Bedarf die Sicherung 220 über mehr als zwei Metallisierungsschichten erstrecken.
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2h zeigt schematisch eine Draufsicht der Sicherung 220 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen eine effiziente Verspannungsverringerung bewerkstelligt wird, indem ein definiertes Volumen für die Metallagglomeration außerhalb des Sicherungskörpers vorgesehen wird. Wie gezeigt, umfasst die Sicherung 220 den Sicherungskörper 221, beispielsweise in Form eines Leitungsbereichs, der mittels geeigneter Kontaktbereiche 221c mit einer größeren Breite und dergleichen kontaktiert wird, um damit eine strominduzierte Metalldiffusion darin zu vermeiden. Ferner ist ein Metallakkumulationsgebiet 225 vorgesehen, etwa in Form eines Hohlraums in einem umgebenden dielektrischen Material oder in Form des dielektrischen Materials selbst, wenn beispielsweise dessen Eigenschaften modifiziert sind, wie dies nachfolgend detaillierter erläutert ist. Des weiteren kann der Sicherungskörper 221 einen Extrusionsbereich 221e aufweisen, der einen „Austrittspunkt” für Metallmaterial repräsentiert, das in das Metallakkumulationsgebiet 225 diffundieren soll. Beispielsweise besitzt der Extrusionsbereich 221e eine geschwächte Grenzfläche 221i, die beispielsweise durch Reduzieren oder vollständiges Weglassen eines leitenden Barrierenmaterials in einem gut definierten Bereich des Sicherungskörpers 221 erhalten wird.
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2i zeigt schematisch die Sicherung 220 in einer im Wesentlichen länglichen Konfiguration, wobei die Kontaktbereiche 221c so gebildet sind, dass keine zusätzliche Extrabreite erforderlich ist, wobei dennoch für die erforderliche Leitfähigkeit etwa auf der Grundlage der Kontaktelemente 224a, 224b gesorgt ist, um eine strominduzierte Metalldiffusion zumindest in einem der Kontaktbereiche 221 zu vermeiden.
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Die Metallsicherung 220, wie sie in den 2h und 2i gezeigt ist, kann auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozesstechnik hergestellt werden, wobei beim Strukturieren der jeweiligen Gräben in einem dielektrischen Material eine Maske hergestellt werden kann, um damit ein Abscheiden eines Barrierenmaterial zu vermeiden. Daraufhin wird die Maske entfernt und das eigentliche Metall wird gemäß einer beliebigen geeigneten Abscheidetechnik eingefüllt. In anderen Fällen wird ein leitendes Barrierenmaterial lokal entfernt oder zumindest in der Dicke verringert, beispielsweise durch eine geeignete Ätztechnik, die auf der Grundlage einer Lithographiemaske ausgeführt wird, so dass der verbleibende Bereich der Sicherung 220 abgedeckt ist. Ferner kann das Metallakkumulationsgebiet 225 in einem dielektrischen Material, etwa einem dielektrischen Material mit kleinem ε, und dergleichen, hergestellt werden, indem die Materialeigenschaften beispielsweise durch Ionenbeschuss und dergleichen lokal modifiziert werden, wodurch etwa die Isolierfestigkeit und dergleichen reduziert wird. Ferner kann auch eine geringere Aktivierungsenergie für die strominduzierte Metalldiffusion entlang der Grenzfläche 221i erreicht werden, wodurch ebenfalls zu einer bevorzugten Materialextrusion an dem Bereich 221e beigetragen wird.
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Folglich tritt beim Betrieb der Sicherung 220 die strominduzierte Metalldiffusion in dem Sicherungskörper 221 auf, wobei der Bereich 221e den schwächsten Punkt in dem Sicherungskörper 221 repräsentiert, so dass die ansteigende kompressive Verspannung schließlich zu einer Metallwanderung in das Gebiet 225 führt, wodurch die vorherrschende kompressive Verspannungskomponente in dem Sicherungskörper 221 reduziert oder zumindest beschränkt wird, und somit bessere Bedingungen für die weitere Metalldiffusion geschaffen werden. Folglich kann eine zuverlässige Deterioration des Sicherungskörpers 221 in Bezug auf die Leitfähigkeit erreicht werden.
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2j zeigt schematisch die Sicherung 220 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen ein Extrusionsgebiet 226 benachbart zu dem Sicherungskörper 221 vorgesehen ist, das elektrisch mit dem Sicherungskörper 221 verbunden ist. Beim Erzeugen eines unterschiedlichen Potentials zwischen dem Extrusionsgebiet 226 und dem Sicherungskörper 221 kann somit eine gesteuerte Modifizierung eines dielektrischen Materials 271a bewirkt werden, beispielsweise in Form eines elektrischen Durchschlags, wodurch der Extrusionsbereich 221e festgelegt wird, durch den Metall effizient in das benachbarte modifizierte dielektrische Material 271a verteilt wird, das somit als das Metallagglomerationsgebiet dient. In einigen anschaulichen Ausführungsformen besitzt das Extrusionsgebiet 226 darauf ausgebildet einen geeigneten Fortsatz 226a, der somit zu einer erhöhten elektrischen Feldstärke zwischen dem Gebiet 226 und dem Sicherungskörper 221 beiträgt, so dass im Voraus die Position des Extrusionsbereichs 221e effizient festgelegt werden kann. Folglich kann die Wirkung zur Reduzierung oder Begrenzung der kompressiven Verspannung aktiv initiiert werden, indem die Potentialdifferenz in einer gesteuerten Weise vorgesehen wird.
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Die Sicherung 220 mit dem Extrusionsbereich 226 kann auf der Grundlage beliebiger geeigneter gut etablierter Prozesstechniken hergestellt werden, wobei eine entsprechende Gestaltung angewendet wird, um damit einen erforderlichen lateralen Abstand der Gebiete 221 und 226 zu erhalten. Beispielsweise wird ein lateraler Abstand von 100 nm oder deutlich weniger erreicht, indem beispielsweise der Fortsatz 226a verwendet wird, was zu einer effizienten Modifizierung der dielektrischen Eigenschaften insbesondere in Materialien mit kleinem ε führt, da diese Materialien generell eine geringere Isolierfestigkeit besitzen. Beispielsweise kann ein elektrischer Durchschlag beim Programmieren der Sicherung 220 initiiert werden, wobei eine entsprechende Spannung an das Extrusionsgebiet 226 permanent oder zumindest beim Zuführen des Programmierstrompulses angelegt wird.
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2k zeigt schematisch die Sicherung 220 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen der Sicherungskörper 221 so gebildet ist, dass dieser zwei dicht liegende Leitungsbereiche, die als 221b und 226 bezeichnet sind, umfasst, die mittels eines Bereichs 221d verbunden sind. Einer der Leitungsbereiche 226, 221b dient als ein Extrusionsgebiet oder eine Leitung, wie dies zuvor erläutert ist, sobald eine strominduzierte Metalldiffusion zum Austritt eines Metallvolumens in das benachbarte dielektrische Material gefüllt hat, wie dies durch 221e angegeben ist. Folglich kann das Metall 221, das anfänglich aus der Leitung 226 entfernt wurde, weiterhin die Materialextrusion fördern, wodurch eine selbstverstärkende Wirkung erreicht wird, die schließlich zu einer höchst zuverlässigen Beeinträchtigung des leitenden Zustands der Sicherung 220 führt.
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2l zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements 200 gemäß Ausführungsformen, in denen die Metallsicherung 220, die beispielsweise gemäß einer beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen aufgebaut ist, in einer Bauteilebene 210 des Bauelements 200 eingerichtet wird. Wie gezeigt, umfasst die Bauteilebene 210 geeignete Halbleitermaterialien, etwa Silizium und dergleichen, in und über welchem Schaltungselemente 211, etwa in Form von komplexen Feldeffekttransistoren, Kondensatoren, Widerständen und dergleichen ausgebildet sind. Wie zuvor erläutert ist, kann der Transistor 211 eine komplexe Gateelektrodenstruktur aufweisen, die ein gut leitendes Metall 211a, etwa Aluminium und dergleichen, enthält, in Verbindung mit einem dielektrischen Material mit großem ε 211b. Somit enthält die Metallsicherung 220 zumindest das Metall 211a, möglicherweise in Verbindung mit dem Gatedielektrikumsmaterial 211b, und weist eine geeignete Konfiguration auf, beispielsweise mit einem Verspannungspuffergebiet, einem Metallagglomerationsgebiet, oder einer Kombination davon, wie dies auch zuvor erläutert ist. Der Transistor 211 kann in einem dielektrischen Material 214 eingebettet sein, in welchem Kontaktelemente 215 ausgebildet sind, um eine Verbindung zu dem Transistor 211 herzustellen. In ähnlicher Weise umfasst die Metallsicherung 220 als Kontaktbereich Kontaktelemente 224a, 224c derart, dass ein gewünschter Stromfluss Wege 205 in dem Sicherungskörper 221a der Sicherung 220 eingerichtet wird. Das dielektrische Material 214 in Verbindung mit den Kontaktelementen 215 und 224a, 224c repräsentiert eine Kontaktstruktur, um Schaltungselemente in der Bauteilebene 210 mit dem Metallisierungssystem 250 zu verbinden.
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Somit kann die Metallsicherung 220 effizient gemäß Prozesstechniken hergestellt werden, wie sie erforderlich sind, um komplexe Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε auf der Grundlage der Materialien 211a, 211b vorzusehen, wobei eine unerwünschte Flächeneinnahme in der Bauteilebene 210 vermieden wird, indem die zusätzlichen Mechanismen für die Verspannungsverringerung oder Beschränkung in der Sicherung 220 eingebaut werden, wie dies auch zuvor mit Bezug zu den 2a bis 2k erläutert ist.
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In einigen anschaulichen Ausführungsformen, wie dies in 2l angegeben ist, umfasst das dielektrische Material 214 eine Materialschicht 213, die zumindest über der Sicherung 220 eine ausgeprägte Zugverspannungskomponente besitzt, wie dies durch 213t angegeben ist, wodurch ebenfalls eine kompressive Verformungskomponente kompensiert oder zumindest verringert wird, die in dem Sicherungskörper 221 beim Programmieren der Sicherung 220 auftritt. Beispielsweise können Siliziumnitridmaterialien oder auch viele andere Materialien mit einer hohen inneren Zugverspannungskomponente abgeschieden werden, wobei dies durch Auswahl geeigneter Abscheideparameter gesteuert werden kann. Durch Anwenden einer hohen Zugverspannungskomponente beim Abscheiden des Materials 213 können somit die anfänglichen Bedingungen und auch die Bedingungen während der gesamten Programmieraktivität auf Grund der permanent hervorgerufenen Zugverspannungskomponente verbessert werden, die somit die kompressive Verspannung reduziert oder kompensiert, wodurch die gewünschte hohe Metalldiffusionseffizienz erreicht wird. Zu beachten ist, dass in einigen anschaulichen Ausführungsformen (nicht gezeigt) die Schicht 213 das Verspannungspuffergebiet repräsentiert, wenn die resultierende Verspannungsverringerung als geeignet erachtet. In anderen Fällen wird ein entsprechendes Volumen des Verspannungspuffergebiets 222 auf Grund der Anwesenheit des stark zugverspannten Materials 213 verringert, wodurch ein sehr kompakter Gesamtaufbau der Sicherung 220 in der Bauteilebene 210 erreicht wird.
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Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Halbleiterbauelemente mit Metallsicherungen und Verfahren zum Betreiben dieser Sicherungen bereit, wobei effiziente Mechanismen zum Reduzieren oder Beschränken der kompressiven Verspannung eingerichtet werden, wodurch die Effizienz für die Degradierung in dem Sicherungskörper bei einem vorgegebenen Gesamtvolumen erhöht wird, das in dem Metallisierungssystem oder in der Bauteilebene des Halbleiterbauelements erforderlich ist. Die Verspannungsreduzierung oder Begrenzung wird erreicht, indem ein Verspannungspuffergebiet und/oder eine gut definierte Metallextrusion vorgesehen werden, beispielsweise unter Anwendung eines aktiven Mechanismus zum Initiieren der Metallextrusion auf der Grundlage einer Extrusionsleitung.
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Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher dient diese Beschreibung lediglich anschaulichen Zwecken und soll dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der hierin offenbarten Ausführungsformen vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.
