DE112010003252T5

DE112010003252T5 - Rippen-Antisicherung mit verringerter Programmierspannung

Info

Publication number: DE112010003252T5
Application number: DE112010003252T
Authority: DE
Inventors: Chandrasekharan Kothandaraman; Kangguo Cheng; Roger A Booth Jr.
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: GlobalFoundries US Inc
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: GB2484634B; GB201202057D0; JP5480382B2; CN102473699A; CN102473699B; WO2011019562A3; GB2484634A; TW201133760A; TWI478310B; DE112010003252B4; US20110031582A1; US8030736B2; WO2011019562A2; JP2013502073A

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bilden der Struktur einer Antisicherung beschrieben, die eine Vielzahl paralleler leitender Rippen umfasst, die auf einem Substrat angeordnet sind, wobei jede der Rippen ein erstes und ein zweites Ende aufweist. Ein zweiter elektrischer Leiter ist mit dem zweiten Ende der Rippen elektrisch verbunden. Ein Isolator bedeckt das erste Ende der Rippen, und ein erster elektrischer Leiter ist auf dem Isolator angeordnet. Der erste elektrische Leiter ist durch den Isolator vom ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert. Der Isolator wird mit einer Dicke gebildet, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Bilden einer Antisicherung und der sich daraus ergebenden Struktur, die eine Rippenstruktur beinhaltet, welche durch einen Erwärmungsprozess dauerhaft von einem Isolator in einen Leiter umgewandelt werden kann.
Beschreibung der zugrundeliegenden Technik
Sicherungen und Antisicherungen sind in modernen integrierten Schaltkreisen zum selektiven Verbinden und Trennen von Funktionseinheiten von anderen Teilen der Schaltung sowie zum Bereitstellen logischer Operationen von Nutzen. Zum Beispiel wird eine Sicherung oft ausgelöst (durchgeschmolzen, geöffnet usw.), um eine elektrische Verbindung zu unterbrechen oder zu trennen. Desgleichen kann eine Sicherung durchgeschmolzen werden, um den Widerstand einer Schaltung drastisch zu erhöhen und dadurch für eine logische Unterscheidung zwischen der ausgelösten und der nicht ausgelösten Sicherungseinheit zu sorgen.
Antisicherungen funktionieren auf umgekehrte Weise wie Sicherungen. Somit sind Antisicherungen im Normalzustand nichtleitend (hoher Widerstand), wenn sie nicht ausgelöst (nicht durchgeschmolzen) sind, und werden zum Leiter, wenn sie ausgelöst (durchgeschmolzen) werden. Im Gegensatz zu einer Sicherung, die beim Auslösen eine elektrische Verbindung trennt, bildet eine Antisicherung deshalb eine elektrische Verbindung, wenn sie ausgelöst wird. Somit kann mittels einer Antisicherung selektiv eine leitende Verbindung erzeugt werden, um selektiv Teilbereiche einer Schaltung miteinander zu verbinden und dadurch in der Lage zu sein, zuvor nicht angeschlossene Funktionsbereiche in die Schaltung einzubeziehen. Desgleichen stellt eine Antisicherung verschiedene Widerstandswerte bereit, die zum Ausführen logischer Operationen genutzt werden können.
Wenn eine Sicherung oder eine Antisicherung ausgelöst worden ist, kann die Sicherung im Allgemeinen nicht wieder zurückgesetzt werden. Deshalb stellt das Auslösen im Allgemeinen ein einmaliges Ereignis dar und dient dazu, eine Schaltung auf Dauer zu verändern. Für Sicherungen und Antisicherungen sind geringe Prozesskosten und relativ hohe Dichten erforderlich. Elektrisch ausgelöste Metallsicherungen stellen ein herkömmliches Verfahren zum Aktivieren einer Sicherung dar, jedoch müssen diese elektrisch und physikalisch genau eingestellt werden, um zuverlässig zu funktionieren. Die im Folgenden beschriebene Erfindung stellt wesentlich kleinere und leicht auszulösende Antisicherungen sowie Verfahren zu deren Herstellung bereit.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Ausgehend vom oben Gesagten wird hierin die Struktur einer Antisicherung beschrieben, die Folgendes umfasst: ein Substrat; eine Vielzahl auf dem Substrat angeordneter leitender Rippen, die jeweils ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweisen; einen Isolator, der das erste Ende der Rippen bedeckt; einen ersten elektrischen Leiter, der auf dem Isolator angeordnet ist, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator elektrisch vom ersten Ende der Rippen getrennt ist; und einen zweiten elektrischen Leiter, der elektrisch mit dem zweiten Ende der Rippen verbunden ist, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Ebenso wird hierin die Struktur einer Antisicherung beschrieben, die Folgendes umfasst: ein Substrat mit einer oberen Fläche; eine Vielzahl paralleler leitender Rippen, die auf der oberen Fläche des Substrats angeordnet sind, wobei jede der Rippen eine rechteckige Prismenform aufweist, die Folgendes umfasst: eine Längendimension parallel zur oberen Fläche; eine Höhendimension senkrecht zur Längendimension; und eine Breitendimension senkrecht zur Längendimension und zur Höhendimension, wobei die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension ist, und die Breitendimension die obere Fläche des Substrats berührt und die Längendimension der Rippen ein erstes und ein zweites Ende aufweist; einen Isolator, der das erste Ende der Rippen bedeckt; einen ersten auf dem Isolator angeordneten elektrischen Leiter, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator vom ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert ist; und einen elektrisch mit dem zweiten Ende der Rippen verbundenen zweiten elektrischen Leiter, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Ebenso wird die Struktur einer Antisicherung beschrieben, die Folgendes umfasst: ein Substrat mit einer oberen Fläche; eine Vielzahl paralleler leitender Rippen, die auf der oberen Fläche des Substrats angeordnet sind, wobei jede der Rippen eine rechteckige Prismenform aufweist, die Folgendes umfasst: eine Längendimension parallel zur oberen Fläche; eine Höhendimension senkrecht zur Längendimension; und eine Breitendimension senkrecht zur Längendimension und zur Höhendimension, wobei die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension ist und die Längendimension der Rippen ein zweites und ein erstes Ende aufweist, wobei jede der Rippen eine untere Fläche aufweist, die mit der oberen Fläche des Substrats und einer der unteren Fläche gegenüberliegenden oberen Fläche verbunden ist; einen Isolator, der das erste Ende der Rippen bedeckt, wobei jede der Rippen Seitenflächen zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche aufweist und der Isolator die obere Fläche und die Seitenflächen des ersten Endes der Rippen bedeckt; einen ersten auf dem Isolator angeordneten elektrischen Leiter, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator vom ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert ist; und einen elektrisch mit dem zweiten Ende der Rippen verbundenen zweiten elektrischen Leiter, wobei der zweite elektrische Leiter mit der oberen Fläche des zweiten Endes der Rippen verbunden ist und der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Ebenso wird hierin ein Verfahren zum Bilden der Struktur einer Antisicherung beschrieben, das folgende Schritte umfasst: Strukturieren einer Vielzahl paralleler leitender Rippen auf einem Substrat, wobei jede der Rippen ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist; Bilden eines Isolators auf den Rippen; Bilden eines ersten elektrischen Leiters auf dem Isolator oberhalb des ersten Endes der Rippen, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator elektrisch vom ersten Ende der Rippen isoliert ist; Entfernen des Isolators vom zweiten Ende der Rippen, um das zweite Ende der Rippen freizulegen; und Bilden eines zweiten elektrischen Leiters auf dem zweiten Ende der Rippen, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Ebenso wird hierin ein Verfahren zum Bilden der Struktur einer Antisicherung beschrieben, das folgende Schritte umfasst: Strukturieren einer Vielzahl paralleler leitender Rippen auf einem Substrat derart, dass jede der Rippen eine rechteckige Prismenform aufweist, die Folgendes umfasst: eine Längendimension parallel zur oberen Fläche; eine Höhendimension senkrecht zur Längendimension; und eine Breitendimension senkrecht zur Längendimension und zur Höhendimension, wobei die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension ist, und die Breitendimension die obere Fläche des Substrats berührt und die Längendimension der Rippen ein erstes und ein zweites Ende aufweist; Bilden eines Isolators auf den Rippen; Bilden eines ersten elektrischen Leiters auf dem Isolator oberhalb des ersten Endes der Rippen, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator elektrisch vom ersten Ende der Rippen isoliert ist; Entfernen des Isolators vom zweiten Ende der Rippen, um das zweite Ende der Rippen freizulegen; und Bilden eines zweiten elektrischen Leiters auf dem zweiten Ende der Rippen, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsarten der Erfindung werden verständlicher durch die folgende Beschreibung unter Bezug auf die Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgerecht sind und in denen:
1 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
2 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
3 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
4 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
5 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
6 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
7 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
8 ein schematisches perspektivisches Schaubild der fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
9 eine schematische Querschnittsdarstellung der fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
10 eine schematische Querschnittsdarstellung der fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
11 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
12 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
13 ein schematisches perspektivisches Schaubild der teilweise fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
14 ein schematisches perspektivisches Schaubild der fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist;
15 eine schematische Querschnittsdarstellung der fertiggestellten Struktur eines integrierten Schaltkreises gemäß hierin dargestellten Ausführungsarten ist; und
16 ein Ablaufplan ist, der die hierin dargestellten Ausführungsarten der Verfahren veranschaulichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Ausführungsarten der Erfindung und deren verschiedene Merkmale und vorteilhaften Einzelheiten werden ausführlicher unter Bezug auf die nicht als Einschränkung anzusehenden Ausführungsarten beschrieben, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht und in der folgenden Beschreibung detailliert dargelegt werden.
Gemäß den obigen Erläuterungen stellen Antisicherungen ein brauchbares Bauelement für die Reparatur von Matrixelementen und andere Anwendungen für Festspeicher dar. Antisicherungen nach dem Stand der Technik beruhen üblicherweise auf Kondensatorstrukturen, die durch Programmierung ausgelöst werden. In dieser Beschreibung wird eine Struktur für eine Antisicherung in Rippenausführung gezeigt, welche durch Feldverstärkung eine niedrige Programmierspannung erlaubt. Die vorliegenden Ausführungsarten sind mit den Herstellungsprozessen herkömmlicher Rippen-Feldeffekttransistoren (FinFET) kompatibel, sind kompakt gebaut und erfordern eine niedrige Programmierspannung.
Die 1 bis 14 zeigen eine Anzahl Strukturen einer Antisicherung. Die 8 und 9 zeigen eine fertige Struktur. Auf dem Isolator 120 ist ein erster elektrischer Leiter 140 angeordnet. Der erste elektrische Leiter 140 ist durch den Isolator 120 elektrisch vom ersten Ende 108 der Rippen 104 isoliert. Ein zweiter elektrischer Leiter 180 ist elektrisch mit einem zweiten Ende 106 der leitenden Rippen 104 verbunden. Ein Isolator 120 bedeckt das erste Ende 108 der Rippen 104.
Jede der Rippen 104 weist Seitenflächen 118 zwischen der unteren Fläche 114 und der oberen Fläche 116 auf, und der Isolator 120 bedeckt die obere Fläche 116 und die Seitenflächen 118 des ersten Endes 108 der Rippen 104. Der zweite elektrische Leiter 180 ist mit der oberen Fläche 116 und den Seitenflächen 106 der Rippen 104 verbunden.
Ferner können der zweite elektrische Leiter 180 und der erste elektrische Leiter 140 verschiedene Materialien umfassen. Zum Beispiel kann Polysilicium als erster elektrischer Leiter 140 abgeschieden werden, während der zweite elektrische Leiter 180 aus einem Material bestehen kann, das von den Rippen 104 aus epitaxial aufwächst.
9 zeigt sehr deutlich, dass der Isolator 120 eine Dicke aufweist, die ausreicht (dünn genug ist), durch Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter 180 und dem ersten elektrischen Leiter 140 durchzubrechen und dadurch über die Rippen 104 eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter 180 und dem ersten elektrischen Leiter 140 herzustellen. Zum Beispiel kann die Dicke des Isolators 120 weniger als 5%, weniger als 3% oder sogar weniger als 1% der Höhendimension (H) der Rippen betragen.
10 zeigt, dass der an der Ecke 122 des ersten Endes 108 der Rippe 104 gelegene Teil des Isolators 120 der Teil des Isolators 120 ist, der am leichtesten durchbricht. Die Geometrie der Rippenecke 122 konzentriert die Wärmeeinwirkung und begünstigt den Durchbruch des Isolators 120, sodass die zum ”Durchschmelzen” der Antisicherung benötigte Spannung verringert wird. Durch die Verringerung der zum Durchschmelzen der Antisicherung benötigten Spannung bieten die hierin beschriebenen Ausführungsarten einen wesentlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Antisicherungsstrukturen.
Die in den 8 und 9 gezeigten Strukturen können mittels zahlreicher verschiedener Prozesse hergestellt werden, von denen einer in den 1 bis 9 veranschaulicht wird. 1 zeigt, dass diese Strukturen ein Substrat 100 mit einer oberen Fläche 102 und eine Vielzahl paralleler leitender Rippen 104 beinhalten, die auf der oberen Fläche 102 des Substrats 100 angeordnet sind. Jede der Rippen 104 weist eine mit der oberen Fläche 102 des Substrats 100 verbundene untere Fläche 114 und eine der unteren Fläche 114 gegenüberliegende obere Fläche 116 auf.
Jede der Rippen 104 weist eine rechteckige Prismenform auf, die eine Längendimension (L) parallel zur oberen Fläche 102, eine Höhendimension (H) senkrecht zur Längendimension (L) und eine Breitendimension (W) senkrecht zur Längendimension (L) und zur Höhendimension (H) umfasst. Die Längendimension (L) ist größer als die Höhendimension (H), und die Höhendimension (H) ist größer als die Breitendimension (W). Die Längendimension (L) der Rippen 104 weist ein zweites Ende 106 und ein erstes Ende 108 auf.
Die Rippen 104 können unter Verwendung zahlreicher herkömmlicher Verfahren auf dem Substrat 100 gebildet werden. Zum Beispiel können das Rippenmaterial abgeschieden, eine Maske auf dem Rippenmaterial gebildet und die Rippen gemäß dem durch die Maske festgelegten Muster strukturiert werden. Desgleichen kann das Rippenmaterial unter Verwendung der Seitenwand-Bildübertragung (Sidewall Image Transfer, SIT) strukturiert werden. Solche Prozesse sind dem Fachmann bestens bekannt und werden hier nicht ausführlich erörtert (siehe beispielsweise die US-Patentschrift 7 265 013 , deren komplette Beschreibung durch Bezugnahme auf weitere Einzelheiten zur Bildung von Rippen auf Substraten hierin aufgenommen ist).
Die Rippen 104 werden entweder aus einem leitenden Material wie beispielsweise einem Metall, Legierungen, Polysilicium usw. oder aus einem Material (wie beispielsweise Silicium) gebildet, das später mit Verunreinigungen dotiert wird und zum Leiter wird. Wenn die Rippen 104 zum Beispiel aus undotiertem Silicium gebildet werden, können sie mit Verunreinigungen wie Germanium, Galliumarsenid und Siliciumcarbid dotiert werden, sodass sie vom zweiten Ende 106 bis zum ersten Ende 108 vollständig leitend werden.
2 zeigt, dass dann auf allen freiliegenden Flächen der Rippen 104 ein Isolator 120 gebildet wird. Der Isolator 120 kann unter Verwendung einer üblichen Abscheidungstechnik (Rotationsbeschichtung, Tauchbeschichtung usw.) auf den Rippen 104 abgeschieden werden oder (als Oxid usw.) auf den Rippen 104 aufwachsen. Zum Beispiel kann jeder Prozess zur Bildung des Gateelektrodenisolators bei der Bildung des Isolators 120 auf den Rippen 104 verwendet werden.
3 zeigt dann, dass nach der Bildung des Isolators 120 oberhalb des zweiten Endes 106 der Rippen 104 eine Maske 130 wie beispielsweise ein leicht strukturierbarer organischer Fotolack strukturiert wird. Das Element 130 kann einen beliebigen Maskentyp repräsentieren, und solche Elemente sind dem Fachmann bekannt. Zum Beispiel kann auf der Struktur ein organischer Fotolack abgeschieden, mit Licht einer bestimmten Wellenlänge belichtet und dann entwickelt werden, um ausgewählte Teile der Maske 130 zu entfernen.
Nachdem die Maske 130 aufgebracht wurde, wird die Verarbeitung gemäß der Darstellung in 4 fortgesetzt, um den ersten Leiter 140 auf dem Isolator 120 abzuscheiden oder zu bilden, der oberhalb des ersten Endes 108 der Rippen 104 angeordnet ist. Dieser Leiter 140 kann einen der oben erwähnten Leiter umfassen und ist oberflächenkonform, sodass er zwischen und auf jeder der einzelnen Rippen 104 gebildet ist und verbleibt. Bei einem Beispiel kann der Leiter 140 oberflächenkonformes Polysilicium umfassen.
Nach der Bildung des ersten Leiters 140 wird gemäß 5 die Maske 130 entfernt, sodass der auf der zweiten Hälfte 106 der Rippen 104 angeordnete Isolator 120 freigelegt wird. Dann wird der Isolator 120 gemäß 6 durch einen chemischen Spülprozess, Ätzprozess usw. vom zweiten Ende 106 der Rippen 104 entfernt. Der Prozess zum Entfernen des Isolators 120 hängt von der stofflichen Zusammensetzung des Isolators 120 ab. Zu beachten ist, dass der Isolator 120 auf den ersten Enden 108 der Rippen 104 zurückbleibt und weiterhin die leitende Rippe 104 vom ersten Leiter 140 elektrisch isoliert.
Wie 7 zeigt, wird im nächsten Schritt unmittelbar am ersten Leiter 140 eine isolierende Seitenwand 170 gebildet.
Dabei ist zu beachten, dass die isolierende Seitenwand zwar auf allen Flächen des ersten Leiters 140 gebildet wird, in den Zeichnungen aber nur ein Teil der isolierenden Seitenwand 170 veranschaulicht wird, um die Zeichnungen nicht zu komplizieren. Die Prozesse zur Bildung von isolierenden Seitenwänden sind dem Fachmann bestens bekannt. Kurz gesagt, zur Bildung der Seitenwandstrukturen wird ein oberflächenkonformes Material auf der Struktur abgeschieden und dann selektiv in einem Abtragungsprozess wieder entfernt, bei dem das Material von den horizontalen Flächen schneller als von den vertikalen Flächen abgetragen wird, sodass das Material auf den vertikalen Seitenwänden zurückbleibt. Das innerhalb der isolierenden Seitenwand 170 verwendete isolierende Material kann einen bekannten herkömmlichen Isolator, zum Beispiel Oxide, Nitride usw., oder einen der oben erwähnten Isolatoren umfassen.
8 zeigt die Bildung des zweiten Leiters 180. Dieser Leiter kann einen bestens bekannten (beispielsweise einen der oben erwähnten) Leiter umfassen und bei einer Ausführungsart durch epitaxiales Wachstum einer zusätzlichen Menge des leitenden Materials der Rippen 104 gebildet werden. Genauer gesagt, es wird ein epitaxialer Wachstumsprozess (in der geeigneten Wachstumsumgebung) ausgelöst, um von den freiliegenden Bereichen aus (dem zweiten Ende 106 der Rippen 104, die nicht durch den zweiten Leiter 140 oder die Abstandsschichten 160 der Seitenwände geschützt werden) den zweiten Leiter 180 zu bilden. Dieselbe Struktur ist in 9 als Querschnittsansicht in Längsrichtung (L) einer der Rippen 104 dargestellt. Zu beachten ist hierbei, dass es in den beiden 8 und 9 keine Leitungsbahn zwischen dem zweiten Leiter 180 und dem ersten Leiter 140 gibt, da die Leitungsbahn durch die isolierende Abstandsschicht 160 der Seitenwände und den Isolator 120 unterbrochen ist. Wie oben erwähnt veranschaulicht 10 die Struktur der Antisicherung, nachdem die Antisicherung programmiert oder ausgelöst wurde, indem eine ausreichend hohe Spannung zwischen dem zweiten Leiter 180 und dem ersten Leiter 140 angelegt wurde, um den Isolator 120 durchzuschmelzen, wodurch eine Leitungsbahn zwischen dem zweiten Leiter 180 und dem ersten Leiter 140 gebildet werden kann.
Gemäß den obigen Ausführungen kann eine Anzahl verschiedener Prozessschritte angewendet werden, um die hierin erwähnten fertigen Strukturen zu erzeugen. Ein solcher alternativer Prozess ist in den 11 bis 14 veranschaulicht. Genauer gesagt, 11 geht aus von der Struktur in 6, um auf dem ersten Leiter 140 eine Maske 200 (beispielsweise eine der oben erwähnten Masken) zu bilden. In 12 wird dann unter Verwendung eines der oben erörterten Prozesse der zweite Leiter 180 gebildet. Im nächsten Schritt wird die Maske 200 gemäß 13 entfernt. In 13 ist zu sehen, dass die Maske 200 den ersten Leiter 140 so weit überlappt hat, dass zwischen dem zweiten Leiter 180 und dem ersten Leiter 140 eine Lücke entsteht. Dann wird gemäß 14 auf der gesamten Struktur eine dicke oberflächenkonforme Isolatorschicht 230 abgeschieden. In der Querschnittsansicht von 15 ist deutlicher zu erkennen, dass die oberflächenkonforme Isolatorschicht 230 eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Leiter 180 und dem ersten Leiter 140 verhindert. Diese Sicherung würde genauso durchschmelzen oder programmiert werden wie die in 10 gezeigte Sicherung.
Gemäß dem Ablaufplan in 16 beginnen Verfahren in Schritt 300 zur Bildung der Struktur einer Antisicherung mit dem Strukturieren einer Vielzahl paralleler leitender Rippen auf einem Substrat. Dieser Prozess wird gemäß der obigen Erörterung so gesteuert, dass jede der gebildeten Rippen eine rechteckige Prismenform (dreidimensional gestreckter Quader) aufweist, die eine Längendimension parallel zur oberen Fläche des Substrats, eine Höhendimension senkrecht zur Längendimension und eine Breitendimension (W) senkrecht zur Längendimension und zur Höhendimension aufweist. Die rechteckige Prismenform ist dünn und langgestreckt, sodass die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension (W) ist. Die Breitendimension (W) berührt die obere Fläche des Substrats, und die Längendimension der Rippen weist ein zweites Ende und ein erstes Ende auf.
Mittels des Verfahrens wird in Schritt 302 ein Isolator auf den Rippen und in Schritt 304 ein Leiter (ein ”erster” elektrischer Leiter) auf dem Isolator oberhalb des ”ersten” Endes der Rippen gebildet. Der erste elektrische Leiter ist durch den Isolator elektrisch vom ersten Ende der Rippen isoliert. Dann wird in Schritt 306 der Isolator von den zweiten Enden der Rippen entfernt, um das zweite Ende der Rippen freizulegen. In Schritt 308 wird mittels des Verfahrens ein anderer elektrischer Leiter (ein ”zweiter” elektrischer Leiter) auf dem freiliegenden ”zweiten” Ende der Rippen gebildet.
Bei dieser Struktur handelt es sich um eine Antisicherung, die einen Isolator darstellt, bis sie programmiert wird oder durchschmilzt und damit dauerhaft leitend wird. Deshalb weist der Isolator unterhalb des ersten elektrischen Leiters eine Dicke auf, die ausreichend ist, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen. Beim Anlegen dieser ausreichenden ”vorgegebenen” Spannung wird durch das Durchbrechen des Isolators über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter gebildet.
Somit zeigt diese Beschreibung eine Struktur für eine Antisicherung in Rippentechnologie, welche die Feldverstärkung für eine niedrige Programmierspannung nutzt. Die vorliegenden Ausführungsarten sind mit der Verarbeitung herkömmlicher Rippen-Feldeffekttransistoren (FinFET) kompatibel, kompakt aufgebaut und erfordern nur eine niedrige Programmierspannung. Der auf der Ecke des ersten Endes der Rippen befindliche Teil des Isolators ist der Teil des Isolators, der am leichtesten durchbricht. Durch die Geometrie der Rippenecke wird die Wärmewirkung konzentriert und der Durchbruch des Isolators unterstützt, wodurch die Höhe der zum ”Durchschmelzen” der Antisicherung benötigten Spannung verringert wird. Durch die Verringerung der zum Durchschmelzen der Antisicherung benötigten Spannung bieten die hierin beschriebenen Ausführungsarten einen wesentlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Strukturen von Antisicherungen.
Der fertige Chip mit dem integrierten Schaltkreis kann vom Hersteller als Rohwafer (das heißt, als kompletter Wafer mit vielen ungekapselten Chips), als ungekapselter Chip oder in gekapselter Form geliefert werden. Im letzteren Fall ist der Chip in ein einzelnes Chipgehäuse (zum Beispiel auf einer Kunststoffunterlage mit Leitungen, die mit einer Hauptplatine oder einem anderen Substrat höherer Ebene verbunden sind) oder in Mehrfach-Chipgehäuse (zum Beispiel auf einer Keramikunterlage mit freiliegenden und/oder verdeckten Zuleitungen) verpackt. Auf jeden Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltkreiselementen und/oder anderen Signalverarbeitungseinheiten kombiniert, die Teil entweder (a) eines Zwischenprodukts wie beispielsweise einer Hauptplatine oder (b) eines Endprodukts sind. Bei dem Endprodukt kann es sich um ein beliebiges Produkt handeln, das Chips mit integrierten Schaltkreisen beinhaltet und dessen Anwendungsbereich von Spielzeugen und anderen einfachen Anwendungen bis hin zu leistungsfähigen Computerprodukten reicht, die eine Anzeige, eine Tastatur oder eine andere Eingabeeinheit und eine Zentraleinheit in Form eines Prozessors aufweisen.
Es sollte klar sein, dass die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und alle gleichwertigen Mittel oder Schritte zuzüglich Funktionselementen in den folgenden Ansprüchen alle Strukturen, Materialien oder Handlungen zum Ausführen der Funktion in Verbindung mit anderen ausdrücklich beanspruchten Elementen beinhalten sollen. Außerdem sollte klar sein, dass die obige Beschreibung der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung und Beschreibung dient und nicht als erschöpfend oder als auf die Erfindung in der beschriebenen Form beschränkt anzusehen ist. Dem Fachmann können viele Modifikationen und Änderungen offensichtlich sein, ohne vom Geltungsbereich und vom Geist der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsarten wurden so ausgewählt und beschrieben, dass die Grundgedanken der Erfindung und der praktischen Anwendung bestmöglich erläutert werden und andere Fachleute in die Lage versetzt werden, die Erfindung für verschiedene Ausführungsarten mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für den vorgesehenen Zweck geeignet sind. In der obigen Beschreibung wurden bestens bekannte Komponenten und Verarbeitungstechniken weggelassen, um die Ausführungsarten der Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
Abschließend sollte klar sein, dass die in der obigen Beschreibung gebrauchten Begriffe lediglich zur Beschreibung einzelner Ausführungsarten dienen und nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen sind. Zum Beispiel sollen die hierin gebrauchten Einzahlformen ”ein”, ”eine/eines” und ”der, die, das” auch die Mehrzahlformen beinhalten, sofern nicht aus dem Zusammenhang anderes hervorgeht. Darüber hinaus bezeichnen die in dieser Beschreibung gebrauchten Begriffe ”umfasst”, ”umfassend” und/oder ”beinhaltend” das Vorhandensein aufgeführter Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten, schließen jedoch das Vorhandensein oder das Hinzukommen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Kombinationen nicht aus.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Diese Erfindung kann zur Herstellung integrierter Schaltkreiseinheiten verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7265013 [0036]

Claims

Struktur einer Antisicherung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (100); eine Vielzahl paralleler leitender Rippen (104), die auf dem Substrat angeordnet sind, wobei jede der Rippen ein erstes Ende (108) und ein zweites Ende (106) aufweist; einen Isolator (120), der das erste Ende der Rippen bedeckt; einen ersten elektrischen Leiter (140), der auf dem Isolator angeordnet ist, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator vom ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert ist; und einen zweiten elektrischen Leiter (180), der mit dem zweiten Ende der Rippen elektrisch verbunden ist, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 1, wobei der Isolator entlang der Seitenwände (118) und einer oberen Fläche (116) der Rippen angeordnet ist.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Isolators eine Dimension umfasst, die weniger als 5% einer Höhe (H) der Rippen umfasst.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 1, wobei der zweite elektrische Leiter und der erste elektrische Leiter verschiedene Materialien umfassen.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 1, wobei der zweite elektrische Leiter ein epitaxial von den Rippen aus aufgewachsenes Material umfasst.
Struktur einer Antisicherung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (100) mit einer oberen Fläche (102); eine Vielzahl paralleler leitender Rippen (104), die auf der oberen Fläche des Substrats angeordnet sind, wobei jede der Rippen eine rechteckige Prismenform aufweist, die Folgendes umfasst: eine Längendimension (L) parallel zu der oberen Fläche; eine Höhendimension (H) senkrecht zu der Längendimension; und eine Breitendimension (W) senkrecht zu der Längendimension und zu der Höhendimension, wobei die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension ist, wobei die Breitendimension die obere Fläche des Substrats berührt und die Längendimension der Rippen ein erstes Ende (108) und ein zweites Ende (106) aufweist; einen Isolator (120), der das erste Ende der Rippen bedeckt; einen ersten elektrischen Leiter (140), der auf dem Isolator angeordnet ist, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator elektrisch von dem ersten Ende der Rippen isoliert ist; und einen zweiten elektrischen Leiter (180), der mit dem zweiten Ende der Rippen elektrisch verbunden ist, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 6, wobei der Isolator entlang der Seitenwände (118) und einer oberen Fläche (116) der Rippen angeordnet ist.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 6, wobei die Dicke des Isolators eine Dimension umfasst, die kleiner als 5% der Höhendimension der Rippen ist.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 6, wobei der zweite elektrische Leiter und der erste elektrische Leiter verschiedene Materialien umfassen.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 6, wobei der zweite elektrische Leiter ein epitaxial von den Rippen aus aufgewachsenes Material umfasst.
Struktur einer Antisicherung, die Folgendes umfasst: ein Substrat (100) mit einer oberen Fläche (102); eine Vielzahl paralleler leitender Rippen (104), die auf der oberen Fläche des Substrats angeordnet sind, wobei jede der Rippen eine rechteckige Prismenform aufweist, die Folgendes umfasst: eine Längendimension (L) parallel zu der oberen Fläche; eine Höhendimension (H) senkrecht zu der Längendimension; und eine Breitendimension (W) senkrecht zu der Längendimension und zu der Höhendimension, wobei die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension ist, wobei die Längendimension der Rippen ein zweites Ende (106) und ein erstes Ende (108) aufweist und jede der Rippen eine untere Fläche (114) aufweist, die mit der oberen Fläche des Substrats und einer der unteren Fläche gegenüberliegenden oberen Fläche (116) verbunden ist; einen Isolator (120), der das erste Ende der Rippen bedeckt, wobei jede der Rippen Seitenflächen (118) zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche aufweist, wobei der Isolator die obere Fläche und die Seitenflächen des ersten Endes der Rippen bedeckt; einen ersten elektrischen Leiter (140), der auf dem Isolator angeordnet ist, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator von dem ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert ist; und einen zweiten elektrischen Leiter (180), der mit dem zweiten Ende der Rippen elektrisch verbunden ist, wobei der zweite elektrische Leiter mit der oberen Fläche des zweiten Endes der Rippen elektrisch verbunden ist, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 11, wobei der Isolator entlang den Seitenwänden (118) und einer oberen Fläche (116) der Rippen angeordnet ist.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 11, wobei die Dicke des Isolators eine Dimension umfasst, die kleiner als 5% der Höhendimension der Rippen ist.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 11, wobei der zweite elektrische Leiter und der erste elektrische Leiter verschiedene Materialien umfassen.
Struktur der Antisicherung nach Anspruch 11, wobei der zweite elektrische Leiter ein epitaxial von den Rippen aufgewachsenes Material umfasst.
Verfahren zum Bilden der Struktur einer Antisicherung, das die folgenden Schritte umfasst: Strukturieren einer Vielzahl paralleler leitender Rippen (104) auf einem Substrat (100), wobei jede der Rippen ein erstes Ende (108) und ein zweites Ende (106) aufweist; Bilden eines Isolators (120) auf den Rippen; Bilden eines ersten elektrischen Leiters (140) auf dem Isolator oberhalb des ersten Endes der Rippen, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator von dem ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert ist; Entfernen des Isolators von dem zweiten Ende der Rippen, um das zweite Ende der Rippen freizulegen; und Bilden eines zweiten elektrischen Leiters (180) auf dem zweiten Ende der Rippen, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegebenen elektrischen Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bilden des Isolators das Anordnen des Isolators entlang der Seitenwände (118) und einer oberen Fläche (116) der Rippen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bilden des Isolators einen Prozess umfasst, mittels dessen der Isolator bis zu einer Dickendimension von weniger als 5% einer Höhe (H) der Rippen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bilden des zweiten elektrischen Leiters und das Bilden des ersten elektrischen Leiters Prozesse umfasst, bei denen verschiedene Materialien verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bilden des zweiten elektrischen Leiters das epitaxiale Aufwachsen des zweiten elektrischen Leiters von den Rippen aus umfasst.
Verfahren zum Bilden der Struktur einer Antisicherung, das folgende Schritte umfasst: Strukturieren einer Vielzahl paralleler leitender Rippen (104) auf einem Substrat (100), sodass jede der Rippen eine rechteckige Prismenform aufweist, die Folgendes umfasst: eine Längendimension (L) parallel zu der oberen Fläche; eine Höhendimension (H) senkrecht zu der Längendimension; und eine Breitendimension (W) senkrecht zu der Längendimension und zu der Höhendimension, wobei die Längendimension größer als die Höhendimension und die Höhendimension größer als die Breitendimension ist, und wobei die Breitendimension die obere Fläche des Substrats berührt, und die Längendimension der Rippen ein erstes Ende (108) und ein zweites Ende (106) aufweist; Bilden eines Isolators (120) auf den Rippen; Bilden eines ersten elektrischen Leiters (140) auf dem Isolator oberhalb des ersten Endes der Rippen, wobei der erste elektrische Leiter durch den Isolator vom ersten Ende der Rippen elektrisch isoliert ist; Entfernen des Isolators vom zweiten Ende der Rippen, um das zweite Ende der Rippen freizulegen; und Bilden eines zweiten elektrischen Leiters (180) auf dem zweiten Ende der Rippen, wobei der Isolator eine Dicke aufweist, die ausreicht, um beim Anlegen einer vorgegeben Spannung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter durchzubrechen und dadurch über die Rippen eine ständige elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Leiter und dem ersten elektrischen Leiter zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bilden des Isolators das Anordnen des Isolators entlang der Seitenwände (118) und einer oberen Fläche (116) der Rippen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bilden des Isolators einen Prozess umfasst, mittels dessen der Isolator bis zu einer Dickendimension von weniger als 5% einer Höhe (H) der Rippen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bilden des zweiten elektrischen Leiters und das Bilden des ersten elektrischen Leiters Prozesse umfasst, bei denen verschiedene Materialien verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bilden des zweiten elektrischen Leiters das epitaxiale Aufwachsen des zweiten elektrischen Leiters von den Rippen aus umfasst.