DE10240405B4

DE10240405B4 - Verfahren zum Ausbilden einer selbstjustierten Antifuse-Verbindung

Info

Publication number: DE10240405B4
Application number: DE10240405A
Authority: DE
Inventors: Dirk Tobben; Axel Brintzinger; Dr. Weber Stefan
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2022-09-03
Also published as: US6465282B1; DE10240405A1

Abstract

Verfahren zum Ausbilden einer programmierbaren integrierten Schaltung mit einer Antifuse-Verbindung und einer festen Verbindungsleitung, wobei das verfahren folgende Schritte umfasst:
Ausbilden eines ersten und zweiten leitenden Stapels auf einem Substrat, wobei der erste und zweite Stapel ein oxidierbares Metall umfassen;
Maskieren des ersten leitenden Stapels mit einer Blockmaske;
Oxidieren eines freiliegenden Teils des oxidierbaren Metalls im zweiten Stapel, wodurch der zweite Stapel nichtleitend wird;
Entfernen der Blockmaske vom Substrat;
Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das den ersten leitenden Stapel und den zweiten nichtleitenden Stapel einschließt, wobei das Zwischenschichtdielektrikum Durchgangslöcher zum ersten leitenden und zum zweiten nichtleitenden Stapel aufweist; und
Ausbilden einer Metallisierungsschicht, die die Durchgangslöcher in dem Zwischenschichtdielektrikum füllt, wobei der erste leitende Stapel die feste Verbindungsleitung und der zweite nichtleitende Stapel die Antifuse-Verbindung bildet.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Ausbilden einer integrierten Schaltung und insbesondere ein Verfahren zum Ausbilden einer selbstjustierten Antifuse-Verbindung in einer integrierten Schaltung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
In der Regel werden integrierte Schaltungen („IC”) so hergestellt, daß alle inneren Verbindungsleitungen während des Herstellungsprozesses erstellt werden. Wenngleich ICs mit vorbestimmten Funktionen die Kosten für die Entwicklungs- und Herstellungsgeräte reduzieren, wünschen sich Benutzer oftmals ICs, die auf eine spezifische Anwendung zugeschnitten sind, und ein IC mit vorbestimmten Funktionen entspricht möglicherweise nicht den spezifischen Anforderungen der Anwendung. Die Hersteller liefern daher programmierbare ICs, die entweder vom Hersteller oder von einem Benutzer mit der für eine spezifische Anwendung benötigten Funktionalität programmiert werden können.
Programmierbare Funktionen stehen in einer Vielzahl von ICs zur Verfügung, die auf die Verwendung in vielen verschiedenen Anwendungen zugeschnitten werden können. Programmierbare logische Bauelemente („PLD”), programmierbare Logikfelder („PLA”), anwenderprogrammierbare Verknüpfungsfelder („FPGA”), programmierbare Festwertspeicher („PROM”) und einige dynamische Direktzugriffsspeicher („DRAN”) sind mehrere Beispiele für programmierbare Bauelemente.
Programmierbare ICs werden in der Regel programmiert, indem programmierbare Verbindungen im IC selektiv unterbrochen oder hergestellt werden. Programmierbare Verbindungen sind elektrische Zwischenverbindungen, die vom Benutzer nach der Herstellung und Verkapselung des IC an ausgewählten elektronischen Knotenpunkten unterbrochen oder hergestellt werden. Eine derartige Programmierung wird vorgenommen, um die ausgewählten elektronischen Knotenpunkte im IC zu aktivieren oder zu deaktivieren, so daß der IC eine gewünschte Funktion ausführen kann.
Programmierbare Verbindungen können für eine Vielzahl von Funktionen in einem IC verwendet werden, wie zum Beispiel für das Implementieren von Logikfunktionen, das Auswählen redundanter Zellen, Reihen, Spalten oder Bänke in einem Speicherbauelement, das Auswählen verschiedener Optionen und Parameter in einem IC, wie etwa Betriebsmodi, Bauelement-ID- und Zeitsteuerwerte, und die Feinabstimmung von Komponentenwerten wie etwa für Widerstände und Kondensatoren.
Zwei wohlbekannte Arten programmierbarer Verbindungen sind aufschmelzbare Verbindungen (fusible links) und durch Schmelzen herstellbare Verbindungen (antifuse links, im folgenden: Antifuse-Verbindungen). Eine aufschmelzbare Verbindung wird als ein Kurzschluß hergestellt und programmiert, indem eine ausreichend hohe Spannung beziehungsweise ein ausreichend hoher Strom an die Leitungen der Schmelzsicherung angelegt wird, damit die Schmelzsicherung durchbrennt, wodurch ein geöffneter Stromkreis erzeugt wird. Im Gegensatz dazu wird eine Antifuse als ein geöffneter Stromkreis hergestellt und programmiert, indem an die Leitungen der Antifuse eine ausreichend hohe Spannung angelegt wird, damit die Antifuse durchschlägt, wodurch ein Kurzschluß oder eine relativ niederohmige Verbindung hergestellt wird.
Antifuse-Verbindungen umfassen in der Regel aus zwei Leiterelementen (einschließlich Halbleiterelemente) mit einer bestimmten Art von Dielektrikum oder isolierendem Material zwischen ihnen. Während der Programmierung wird das Dielektrikum an ausgewählten Stellen zwischen den leitenden Elementen von einem Strom durchschlagen, der durch Anlegen einer vorbestimmten Programmierspannung an die leitenden Elemente ausgewählter Verbindungen entwickelt wird, um dadurch die leitenden Elemente elektrisch zu verbinden.
Bei Ansätzen gemäß dem Stand der Technik liegen bei der Fertigung einer Antifuse-Verbindung in einer integrierten Schaltung jedoch allgemein mehrere Probleme vor. So erfordert beispielsweise die standardmäßige Antifuse-Herstellung allgemein die Verwendung mehrerer Masken-, Abscheidungs- oder Ätzschritte während oder nach der Ausbildung der Antifuse, wodurch die Fertigungskomplexität und die Fertigungskosten des IC ansteigen. Allgemein wird auf einem Halbleitersubstrat ein dünnes Nitrid- oder Oxiddielektrikum abgeschieden und dann maskiert und strukturiert, damit das Dielektrikum der Antifuse gebildet wird. Bei einigen Verfahren des Stands der Technik kann die Ausbildung des Antifuse-Dielektrikums selbstjustiert sein, jedoch werden zusätzliche Maskier- und Strukturierschritte benötigt, um nichtprogrammierbare Verbindungsleitungen auszubilden. Bei anderen selbstjustierten Verfahren des Stands der Technik können nichtprogrammierbare Verbindungsleitungen während der Ausbildung des Antifuse-Dielektrikums oxidiert werden, und zusätzliche Maskier- und Ätzschritte werden benötigt, um das Oxid von den Oberflächen der nichtprogrammierbaren Verbindungsleitungen zu entfernen.
In der US 5 070 384 A ist ein Antifuse-Element beschrieben, bei dem ein Teil des Schichtstapels innerhalb des zu bildenden Antifuse-Elements oxidiert wird. Anschließend wird die Oxidschicht für das Durchgangsloch durch Ätzen entfernt.
Eine andere Antifuse-Struktur, bei deren Herstellung eine Oxidschicht verwendet wird, ist in der US 5 451 810 A beschrieben. Der Teil des Schichtstapels, der nicht oxidiert werden soll, wird vor der Oxidation entfernt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Blockmaske während einer In-situ-Ausbildung eines Antifuse-Dielektrikums verwendet wird, werden diese Probleme allgemein gelöst oder umgangen und allgemein technische Vorteile erzielt. Allgemein gestattet die Maske eine selbstjustierte Oxidation des Antifuses-Dielektrikums unter gleichzeitiger Verhinderung der Oxidation von nichtprogrammierbaren oder festen Verbindungsleitungen. Bei dem Dielektrikum handelt es sich bevorzugt um Aluminiumoxid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ausbilden einer programmierbaren integrierten Schaltung: Ausbilden eines ersten und zweiten leitenden Stapels auf einem Substrat, wobei der erste und zweite Stapel ein oxidierbares Metall umfassen, Maskieren des ersten leitenden Stapels mit einer Blockmaske und Oxidieren eines freiliegenden Teils des oxidierbaren Metalls im zweiten Stapel, wodurch der zweite Stapel nichtleitend wird. Das Verfahren umfasst weiterhin Entfernen der Blockmaske vom Substrat, Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das den ersten leitenden Stapel und den zweiten nichtleitenden Stapel einschließt, wobei das Zwischenschichtdielektrikum Durchgangslöcher zum ersten leitenden und zum zweiten nichtleitenden Stapel aufweist, und Ausbilden einer Metallisierungsschicht, die die Durchgangslöcher im Zwischenschichtdielektrikum füllt. Der erste leitende Stapel bildet eine feste Verbindungsleitung, und der zweite nichtleitende Stapel bildet eine Antifuse-Verbindung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ausbilden einer Antifuse-Verbindung in einer programmierbaren integrierten Schaltung: Ausbilden eines getrennten ersten und zweiten Abschnitts einer oxidierbaren Metallschicht auf einem Substrat, Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das den ersten und zweiten Abschnitt der oxidierbaren Metallschicht einschließt, und Ausbilden eines ersten und zweiten Durchgangslachs im Zwischenschichtdielektrikum zum ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt des oxidierbaren Metalls. Das Verfahren umfasst weiterhin Ausbilden einer Blockmaske zum Isolieren des ersten Abschnitts des oxidierbaren Metalls, Oxidieren eines freiliegenden Teils des zweiten Abschnitts des oxidierbaren Metalls, Entfernen der Blockmaske vom Substrat und Füllen der Durchgangslöcher mit einem zweiten Metall. Der erste Abschnitt des oxidierbaren Metalls bildet eine feste Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Metall und dem Substrat, und der oxidierte Teil des zweiten Abschnitts bildet eine Antifuse-Verbindung zwischen dem zweiten Metall und dem Substrat.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Ausbilden einer programmierbaren integrierten Schaltung Ausbilden eines getrennten ersten und zweiten Abschnitts einer ersten leitenden Schicht auf einem Substrat, Ausbilden eines ersten und zweiten Abschnitts eines oxidierbaren Metalls auf dem ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt der leitenden Schicht und Ausbilden eines ersten und zweiten Abschnitts einer zweiten leitenden Schicht auf dem ersten beziehungsweise zweiten Abschnitt des oxidierbaren Metalls. Das Verfahren umfasst weiterhin Maskieren der ersten Abschnitte der ersten leitenden Schicht, des oxidierbaren Metalls und der zweiten leitenden Schicht mit einer Blockmaske, Entfernen eines Teils des zweiten Abschnitts der zweiten leitenden Schicht und Oxidieren eines freiliegenden Teils des zweiten Abschnitts des oxidierbaren Metalls. Das Verfahren umfasst weiterhin Entfernen der Blockmaske vom Substrat, Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das das Substrat bedeckt, wobei das Zwischenschichtdielektrikum Durchgangslöcher zum ersten Abschnitt der zweiten leitenden Schicht und zum oxidierten Teil des oxidierbaren Metalls aufweist, und Ausbilden einer Metallisierungsschicht, die die Durchgangslöcher im Zwischenschichtdielektrikum füllt.
Ein Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Anzahl der Masken-, Abscheidungs- oder Ätzschritte relativ zu Verfahren des Stands der Technik reduziert ist.
Ein weiterer Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Komplexität und die Kosten des IC relativ zu ICs des Stands der Technik reduziert sind.
Ein weiterer Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß feste Verbindungsleitungen während der Ausbildung der Antifuse-Verbindungen und nicht vor oder nach den Antifuse-Verbindungen ausgeführt werden können.
Ein weiterer Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß feste Verbindungsleitungen und Antifuse-Verbindungen auf der gleichen vertikalen Höhe auf dem Substrat ausgebildet werden können.
Ein weiterer Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß feste Verbindungsleitungen durch die Blockmaske maskiert und somit während der Oxidation des Antifuse-Dielektrikums nicht oxidiert werden.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden hiernach beschrieben, die den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung Bezug genommen. Es zeigen:
1A-1E Querschnittsansichten einer integrierten Schaltungsstruktur gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Fertigungsstadien und
2A–2F Querschnittsansichten einer integrierten Schaltungsstruktur gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Fertigungsstadien.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Entstehung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen werden unten ausführlich erörtert. Die Figuren sind so gezeichnet, dass sie die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen klar veranschaulichen, und sie sind nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unten im Kontext eines DRAM-IC beschrieben, doch kann die Erfindung für jede Art von programmierbarem IC gelten. Außerdem werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unten unter Einsatz bestimmter Materialien wie etwa Aluminiumoxid für das Antifuse-Dielektrikum beschrieben. Der Durchschnittsfachmann versteht, dass andere, funktionell ähnliche integrierte Schaltungsmaterialien für die offenbarten Materialien substituiert werden können.
Die 1A–1E veranschaulichen eine erste bevorzugte Ausführungsform zum Herstellen einer Aluminiumoxid-Antifuse-Verbindung. Unter Bezugnahme auf 1A wird eine typische Zwischenstruktur 100 an einem DRAM-IC gezeigt, bei der eine Anzahl von Schichten bereits gemäß wohlbekannter Halbleiterprozesse ausgebildet gezeigt sind. Zu den Abscheidungsprozessen zählen das direkte Sputtern, das reaktive Sputtern und die chemische Dampfabscheidung (chemical vapor deposition). Zu den In-situ-Prozessen zahlen thermische Oxidation, Plasmaoxidation, Anodisierung und Implantation. Zu den Ätzprozessen zählen Naßätzen und Trockenätzen, wie etwa Ionenätzen, reaktives Ionenätzen („RIS”) und reaktives Ätzen.
Die Zwischenstruktur ist auf einem nicht gezeigten Siliziumsubstrat ausgebildet, das andere, zwischen dem Substrat und der Struktur 100 angeordnete Schichten und Strukturen umfassen kann.
Eine strukturierte leitende Schicht aus Titannitrid 102 wird auf dem Halbleiter angeordnet. Über der TiN-Schicht 102 ist eine erste strukturierte oxidierbare Metallisierungsschicht aus Aluminium 104 angeordnet. wenngleich Aluminium das bevorzugte Metall für die oxidierbare Metallisierungsschicht ist, so kann sie alternativ Titan, Wolfram, Kupfer, anderen Metallen, die bei Oxidierung isolierend werden, oder Kombinationen davon umfassen. Als noch eine weitere Alternative kann Titannitrid oder dotiertes Polysilizium für diese Schicht verwendet werden. Auf der Aluminiumschicht 104 liegt eine weitere strukturierte leitende Schicht aus Titannitrid 106. Die leitenden Schichten 102 und 106 können aber auch Titan, Wolfram, Kupfer, Aluminium, anderen Metallen, dotiertem Polysilizium oder Kombinationen davon umfassen.
Wie gezeigt befindet sich ein Zwischenschichtdielektrikum („ILD” = interlayer dielectric) aus Siliziumdioxid 108 auf der Struktur, um die Schichten 102, 104 und 106 einzuschließen. Das ILD kann aber auch ein Nitrid oder ein organisches Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante, andere Materialien mit niedrigen k-Werten oder Kombinationen daraus umfassen. Der leitende Stapel 110 wird dazu verwendet, zwischen dem darunterliegenden Substrat und einer darüberliegenden Schicht eine feste elektrische Verbindungsleitung zu bilden. Mit dem leitenden Stapel 112 wird zwischen dem darunterliegenden Substrat und einer darüberliegenden Schicht eine programmierbare Antifuse-Verbindung gebildet.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 18 wird eine Fotoresistschicht 114 auf der Siliziumdioxidschicht 108 ausgebildet. Mit einem Maskenprozeß wird der Fotoresist 114 belichtet und entwickelt, um Teile in den Gebieten 116 und 118 zu entfernen. Durch Ätzen der Siliziumdioxidschicht 108 in den Gebieten 116 und 118 mit einem RIE-Prozeß werden dann Durchgangslöcher (Vias) sowohl zu den festen als auch zu den programmierbaren Verbindungsleitungen gebildet. Die Ätzung wird bevorzugt entweder an oder teilweise in der Titannitridschicht 106 beendet.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 1C wird der Fotoresist 114 vom Substrat abgelöst, und über der Struktur wird eine Blockmaske 120 aus Fotoresist ausgebildet. Die Blockmaske 120 wird dann so strukturiert, daß das Gebiet 122 entfernt wird, um den oberen Teil des Stapels 112 zu belichten, während der Stapel 110 geschützt bleibt. Dann erfolgt eine selektive Ätzung der oberen leitenden Barrierenschicht TiN 106, wodurch die obere Oberfläche der Aluminiumschicht 104 im Stapel 112 freigelegt wird.
Unter Bezugnahme auf 1D wird ein oberer Teil der Aluminiumschicht 104 durch Veraschen in einer Ozonatmosphäre oder in einem Sauerstoffplasma in Aluminiumoxid umgewandelt. Durch die Blockmaske 120 wird der Stapel 110 davor geschützt, dem Veraschungsprozeß ausgesetzt zu werden. Die Blockmaske 120 kann aber auch aus ein anderes Material umfassen, das als Maske fungieren könnte, wie etwa eine Hartmaske aus Siliziumnitrid. Falls Ionenätzen eingesetzt wird, kann für die Blockmaske eine große Vielfalt von Materialien verwendet werden. Falls eine bestimmte Art reaktiven Ätzens, wie etwa RIE, eingesetzt wird, dann sollte das Material der Blockmaske allgemein bezüglich der geätzten Materialien eine hohe Ätzselektivität aufweisen oder viel dicker als diese sein.
Unter Bezugnahme auf 1E wird die Blockmaske 120 vom Substrat abgelöst, und eine zweite Metallisierungsschicht aus Aluminium 126 wird auf der Oberfläche des Substrate ausgebildet, die die Durchgangslöcher ausfüllt. Die zweite Metallisierungsschicht kann aber auch andere leitende Materialien wie etwa Titan, Wolfram, Kupfer, Titannitrid, dotiertem Polysilizium oder Kombinationen davon umfassen. Der feste leitende Stapel 128 stellt eine permanente Verbindungsleitung zwischen der Aluminiumschicht 126 und einer darunterliegenden Schicht bereit. Die Antifuse-Verbindung 130 liefert einen geöffneten Stromkreis zu einer darunterliegenden Schicht, die gegebenenfalls so programmiert werden kann, daß sie eine niederohmige Verbindungsleitung zur darunterliegenden Schicht wird.
Ein Vorteil der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, daß die Füllung des Metalldurchgangsloches (Aluminiumschicht 126) unmittelbar nach der Ausbildung des Dielektrikums (Aluminiumoxidschicht 124) vorgenommen werden kann, wodurch man eine Antifuse-Verbindung mit hoher Integrität erhält. Außerdem können die feste Verbindungsleitung 128 und die Antifuse-Verbindung 130 während der gleichen Prozeßschritte und auf der gleichen vertikalen Höhe auf dem Substrat ausgebildet werden.
Der Rest der integrierten Schaltung kann unter Verwendung herkömmlicher DRAM-Verarbeitungstechniken ausgebildet werden. Der resultierende programmierbare DRAM kann dann in einer Vielzahl kommerzieller und Verbraucherelektronikbauelemente einschließlich Computern eingesetzt werden.
Die 2A–2F veranschaulichen eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Prozeßflusses zur Herstellung einer Antifuse-Verbindung. Unter Bezugnahme auf 2A wird eine typische Zwischenstruktur 200 an einem DRAN-IC gezeigt, bei der eine Anzahl von Schichten bereits gemäß wahlbekannter Halbleiterprozesse ausgebildet gezeigt sind. Zu den Abscheidungsprozessen zählen das direkte Sputtern, das reaktive Sputtern und die chemische Dampfabscheidung. Zu den In-situ-Prozessen zählen thermische Oxidation, Plasmaoxidation, Anodisierung und Implantierung. Zu den Ätzprozessen zählen Naßätzen und Trockenätzen, wie etwa Ionenätzen, reaktives Ionenätzen („RIE”) und reaktives Ätzen.
Die Zwischenstruktur wird auf einem Siliziumsubstrat 208 gebildet, und kann andere Schichten und Strukturen umfassen, die zwischen ihr und den anderen in 2A gezeigten Schichten angeordnet sind.
Eine strukturierte leitende Schicht aus Titannitrid 202 wird auf dem Halbleiter angeordnet. Auf der TiN-Schicht 202 ist eine erste strukturierte oxidierbare Metallisierungsschicht aus Aluminium 204 angeordnet. Wenngleich Aluminium das bevorzugte Metall für die oxidierbare Metallisierungsschicht ist, so kann sie alternativ Titan, Wolfram, Kupfer, anderen Metallen, die bei Oxidierung isolierend werden, oder Kombinationen davon umfassen. Als noch eine weitere Alternative kann Titannitrid oder dotiertes Polysilizium für diese Schicht verwendet werden. Auf der Aluminiumschicht 204 liegt eine weitere strukturierte leitende Schicht aus Titannitrid 106. Die leitenden Schichten 202 und 206 können aber auch Titan, Wolfram, Kupfer, Aluminium, anderen Metallen, dotiertem Polysilizium oder Kombinationen davon umfassen.
Der leitende Stapel 210 wird dazu verwendet, zwischen dem darunterliegenden Substrat und einer darüberliegenden Schicht eine feste elektrische Verbindungsleitung zu bilden. Mit dem leitenden Stapel 212 wird zwischen dem darunterliegenden Substrat 208 und einer darüberliegenden Schicht eine programmierbare Antifuse-Verbindung gebildet.
Nunmehr unter Bezugnahme auf 2B wird eine Blockmaske 214 aus Fotoresist aber der Struktur liegend ausgebildet. Die Blockmaske 214 wird so strukturiert, daß der leitende Stapel 212 freiliegt, während der leitende Stapel 210 geschützt bleibt. Dann wird eine selektive Ätzung der oberen leitenden Barrierenschicht TiN 206 vorgenommen, bei der die obere Oberfläche sowie die Seiten der Aluminiumschicht 204 im Stapel 212 freigelegt werden.
Unter Bezugnahme auf 2C werden die freiliegende obere Oberfläche und die freiliegenden Seiten der Aluminiumachicht 204 durch Veraschen in einer Ozonatmosphäre oder einem Sauerstoffplasma in Aluminiumoxid umgewandelt. Die Blockmaske 214 schützt den Stapel 210 davor, dem Veraschungsprozeß ausgesetzt zu werden.
Unter Bezugnahme auf 2D wird die Blockmaske 214 vom Substrat abgelöst, und ein ILD aus Siliziumdioxid 218 wird auf der Struktur ausgebildet, um beide Stapel einzuschließen. Das ILD kann aber auch ein Nitrid oder ein organisches Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, andere Materialien mit einem niedrigen k-Wert oder Kombinationen davon umfassen.
Unter Bezugnahme auf 2E wird eine nicht gezeigte Fotoresistschicht auf der Siliziumdioxidschicht 208 ausgebildet. Mit einem Maskenprozess wird die Fotoresistschicht belichtet und entwickelt, und dann wird das darunterliegende ILD 218 geätzt, um Teile in den Gebieten 220 und 222 zu entfernen, wodurch Durchgangslöcher zu beiden Stapeln ausgebildet werden. Dieser Schritt sollte allgemein mit Vorsicht ausgeführt werden, damit nicht das unter dem ILD liegende dünne Antifuse-Dielektrikum durchgeätzt wird. Es kann beispielsweise ein Prozess mit einer hohen Ätzselektivität zwischen dem ILD und dem Antifuse-Dielektrikum verwendet werden. Das Ätzen kann an der Oberfläche der Antifuse-Dielektrikumsschicht oder teilweise in dieser stoppen. Dann wird der Fotoresist vom Substrat abgelöst.
Unter Bezugnahme auf 2F wird eine zweite Metallisierungsschicht aus Aluminium 224 in den Durchgangslöchern ausgebildet. Die zweite Metallisierungsschicht kann aber auch andere leitenden Materialien wie etwa Titan, Wolfram, Kupfer, Titannitrid, dotiertem Polysilizium oder Kombinationen davon umfassen. Der feste leitende Stapel 226 stellt eine permanente Verbindungsleitung zwischen der Aluminiumschicht 224 und einer darunterliegenden Schicht bereit. Die Antifuse-Verbindung 228 stellt einen geöffneten Stromkreis zu einer darunterliegenden Schicht bereit, der gegebenenfalls so programmiert werden kann, dass er eine niederohmige Verbindungsleitung zur darunterliegenden Schicht wird.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die freiliegenden Teile der oxidierbaren Metallisierungsschicht (Aluminiumschicht 204) völlig von einem Dielektrikum eingeschlossen werden können. Außerdem können die feste Verbindungsleitung 226 und die Antifuse-Verbindung 228 während der gleichen Prozessschritte und auf der gleichen vertikalen Höhe auf dem Substrat ausgebildet werden.
Der Rest der integrierten Schaltung kann unter Verwendung herkömmlicher DRAN-Verarbeitungstechniken ausgebildet werden. Der resultierende programmierbare DRAM kann dann in einer Vielzahl kommerzieller und Verbraucherelektronikbauelemente einschließlich Computern eingesetzt werden.
Es gibt viele alternative Materialien und Prozesse, die von einem Durchschnittsfachmann für die in den obigen Ausführungsformen offenbarten substituiert werden können. Beispielsweise können die spezifischen Prozesse des Ätzens, der Abscheidung, des Aufwachsens und des Maskierens, die in jedem Schritt der bevorzugten Ausführungsform verwendet werden, verändert werden. Als weitere Beispiele können auch die spezifischen verwendeten Materialien und die Abmessungen der auf dem Substrat ausgebildeten Schichten und Bauelemente verändert werden. Außerdem kann der Durchschnittsfachmann immer noch die Reihenfolge der Prozeßschritte verändern.
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben worden sind, ist zu verstehen, daß daran verschiedene Änderungen, Substitutionen und Veränderungen vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Ausbilden einer programmierbaren integrierten Schaltung mit einer Antifuse-Verbindung und einer festen Verbindungsleitung, wobei das verfahren folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines ersten und zweiten leitenden Stapels auf einem Substrat, wobei der erste und zweite Stapel ein oxidierbares Metall umfassen; Maskieren des ersten leitenden Stapels mit einer Blockmaske; Oxidieren eines freiliegenden Teils des oxidierbaren Metalls im zweiten Stapel, wodurch der zweite Stapel nichtleitend wird; Entfernen der Blockmaske vom Substrat; Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das den ersten leitenden Stapel und den zweiten nichtleitenden Stapel einschließt, wobei das Zwischenschichtdielektrikum Durchgangslöcher zum ersten leitenden und zum zweiten nichtleitenden Stapel aufweist; und Ausbilden einer Metallisierungsschicht, die die Durchgangslöcher in dem Zwischenschichtdielektrikum füllt, wobei der erste leitende Stapel die feste Verbindungsleitung und der zweite nichtleitende Stapel die Antifuse-Verbindung bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden des Zwischenschichtdielektrikums und der Durchgangslöcher vor dem Ausbilden der Blockmaske und dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden des Zwischenschichtdielektrikums und der Durchgangslöcher nach dem Ausbilden der Blockmaske und dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausbilden jedes des ersten und zweiten leitenden Stapels weiterhin folgende Schritte umfasst: Ausbilden einer ersten leitenden Schicht auf dem Substrat, Ausbilden des oxidierbaren Metalls auf der ersten leitenden Schicht und Ausbilden einer zweiten leitenden Schicht auf dem oxidierbaren Metall.
Verfahren nach Anspruch 4, das weiterhin ein Entfernen eines Teils der zweiten leitenden Schicht in dem zweiten leitenden Stapel vor dem Oxidieren des freiliegenden Teils des oxidierbaren Metalls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die erste und zweite leitende Schicht aus Titannitrid sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Oxidieren des freiliegenden Teils des oxidierbaren Metalls ein Veraschen in einer Ozonatmosphäre oder einem Sauerstoffplasma umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das oxidierbare Metall Aluminium ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Blockmaske ein Fotoresist ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die integrierte Schaltung ein dynamischer Direktzugriffsspeicher ist.
Verfahren zum Ausbilden einer Antischmelzsicherungsverbindung in einer programmierbaren integrierten Schaltung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines getrennten ersten und zweiten Abschnitts einer oxidierbaren Metallschicht auf einem Substrat; Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das den ersten und zweiten Abschnitt der oxidierbaren Metallschicht einschließt; Ausbilden eines ersten Durchgangslochs im Zwischenschichtdielektrikum zum ersten Abschnitt des oxidierbaren Metalls und eines zweiten Durchgangslochs im Zwischenschichtdielektrikum zum zweiten Abschnitt des oxidierbaren Metalls; Ausbilden einer Blockmaske zum Isolieren des ersten Abschnitts des oxidierbaren Metalls; Oxidieren eines freiliegenden Teils des zweiten Abschnitts des oxidierbaren Metalls; Entfernen der Blockmaske vom Substrat und Füllen der Durchgangslöcher mit einem zweiten Metall, wobei der erste Abschnitt des oxidierbaren Metalls eine feste Verbindungsleitung zwischen dem zweiten Metall und dem Substrat bildet und der oxidierte Teil des zweiten Abschnitts eine Antifuse-Verbindung zwischen dem zweiten Metall und dem Substrat bildet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden des Zwischenschichtdielektrikums und das Ausbilden der Durchgangslöcher vor dem Ausbilden der Blockmaske und dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Ausbilden des Zwischenschichtdielektrikums und das Ausbilden der Durchgangslöcher nach dem Ausbilden der Blockmaske und dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls vorgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Oxidieren des oxidierbaren Metalls ein Veraschen in einer Ozonatmosphäre oder in einem Sauerstoffplasma umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, das weiterhin folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines ersten Abschnitts einer ersten leitenden Schicht zwischen dem Substrat und dem ersten Abschnitt des oxidierbaren Metalls und eines zweiten Abschnitts der ersten leitenden Schicht zwischen dem Substrat und dem zweiten Abschnitt des oxidierbaren Metalls und Ausbilden eines ersten Abschnitts einer zweiten leitenden Schicht über dem ersten Abschnitt des oxidierbaren Metalls und eines zweiten Abschnitts der zweiten leitenden Schicht über dem zweiten Abschnitt des oxidierbaren Metalls.
Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin ein Entfernen eines Teils des zweiten Abschnitts der zweiten leitenden Schicht vor dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste und zweite leitende Schicht Titannitrid sind, das oxidierbare Metall Aluminium ist und die Blockmaske ein Fotoresist ist.
Verfahren zum Ausbilden einer programmierbaren integrierten Schaltung, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Ausbilden eines getrennten ersten und zweiten Abschnitts einer ersten leitenden Schicht auf einem Substrat; Ausbilden eines ersten Abschnitts eines oxidierbaren Metalls auf dem ersten Abschnitt der ersten leitenden Schicht und eines zweiten Abschnitts des oxidierbaren Metalls auf dem zweiten Abschnitt der ersten leitenden Schicht; Ausbilden eines ersten Abschnitts einer zweiten leitenden Schicht auf dem ersten Abschnitt des oxidierbaren Metalls und eines zweiten Abschnitts der zweiten leitenden Schicht auf dem zweiten Abschnitt des oxidierbaren Metalls; Maskieren der ersten Abschnitte der ersten leitenden Schicht, des oxidierbaren Metalls und der zweiten leitenden Schicht mit einer Blockmaske; Entfernen eines Teils des zweiten Abschnitts der zweiten leitenden Schicht; Oxidieren eines freiliegenden Teils des zweiten Abschnitts des oxidierbaren Metalls; Entfernen der Blockmaske vom Substrat; Ausbilden eines Zwischenschichtdielektrikums, das das Substrat bedeckt, wobei das Zwischenschichtdielektrikum Durchgangslöcher zum ersten Abschnitt der zweiten leitenden Schicht und zum oxidierten Teil des oxidierbaren Metalls aufweist, und Ausbilden einer Metallisierungsschicht, die die Durchgangslöcher in dem Zwischenschichtdielektrikum füllt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Ausbilden des Zwischenschichtdielektrikums und der Durchgangslöcher vor dem Ausbilden der Blockmaske und dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Ausbilden des Zwischenschichtdielektrikums und der Durchgangslöcher nach dem Ausbilden der Blockmaske und dem Oxidieren des oxidierbaren Metalls vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Oxidieren des oxidierbaren Metalls ein Veraschen in einer Ozonatmosphäre oder in einem Sauerstoffplasma umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die erste und zweite leitende Schicht Titannitrid sind, das oxidierbare Metall Aluminium ist und die Blockmaske ein Fotoresist ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die integrierte Schaltung ein dynamischer Direktzugriffsspeicher ist.