DE19521985A1 - Halbleitervorrichtung und diesbezügliches Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung bzw. ein Halbleiterbauteil, das mit einem unter Hitze schmelzba­ ren Dünnschichtwiderstand ausgestattet ist, und ein Verfah­ ren zum Herstellen einer derartigen Halbleitervorrichtung.

Eine Halbleitervorrichtung einschließlich eines Dünn­ schichtwiderstands, der aus einer Schicht eines Chromsili­ ziumtyps (eines CrSi-Typs) besteht und von einem Isolator einschließlich einer Siliziumschicht bedeckt wird, ist als Halbleitervorrichtung bekannt, die mit einem unter Hitze schmelzbaren Dünnschichtwiderstand ausgestattet ist (vergleiche die japanische nicht geprüfte Patentveröffent­ lichungsschrift (Kokai) Nr. 3-106055). Ebenso ist eine Halbleitervorrichtung einer Struktur bekannt, die einen Dünnschichtwiderstand enthält, der aus einer Schicht eines Chromsiliziumtyps (eines CrSi-Typs) besteht, und eine Me­ talloxidschicht zum Herabsetzen der Schmelztemperatur des Dünnschichtwiderstands, die auf dem Dünnschichtwiderstand aufgeschichtet ist (vergleiche die japanische nicht geprüf­ te Patentveröffentlichungsschrift (Kokai) Nr. 6-61353).

Die oben beschriebene Halbleitervorrichtung, bei wel­ cher der Dünnschichtwiderstand, der die Schicht des Chrom­ siliziumtyps (des CrSi-Typs) aufweist, von dem Isolator einschließlich der Siliziumschicht bedeckt ist, besitzt ei­ ne ausgezeichnete Charakteristik als Halbleitervorrichtung eines Schmelzsicherungstyps wie eine geringe Volumenände­ rung zur Zeit des Schmelzens.

In einer derartigen Halbleitervorrichtung des Schmelz­ sicherungstyps ist jedoch die zum Schmelzen benötigte Ener­ gie groß, und es treten wahrscheinlich thermische Verluste wie Sprünge bzw. Spalten in der Isolierungsschicht ein­ schließlich des Siliziums, welche die Oberfläche der Halb­ leitervorrichtung bedeckt, und eine Verschlechterung der thermischen Charakteristik auf. Die zum Schmelzen nötige Energie kann durch Aufschichten eines Metalloxids auf den Dünnschichtwiderstand verringert werden, jedoch ist die Verringerung der Schmelztemperatur nicht hinreichend, und es ist eine weitere Verringerung nötig.

Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Tech­ nik zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Halb­ leitervorrichtung eines Schmelzsicherungstyps zu schaffen, bei welcher die zum Schmelzen nötige Energie gegenüber her­ kömmlichen Halbleitervorrichtungen des Schmelzsicherungs­ typs verringert ist, bei der jedoch kein thermischer Ver­ lust und keine Verschlechterung der thermischen Charakteri­ stik wie Spalten in einem Isolator, der Silizium enthält und die Oberfläche abdeckt, hervorgerufen werden.

Bezüglich der Entwicklung verschiedener Schmelzsiche­ rungsmaterialien wurde ein Dünnschichtwiderstand entwickelt, bei welchem die erforderliche Schmelzenergie dra­ stisch verringert ist.

Die Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist folgende Komponenten auf: ein Siliziumsubstrat; eine erste Isolatorschicht, die auf dem Siliziumsubstrat gebildet ist und einen Isolator aufweist, der Silizium enthält; einen Dünnschichtwiderstand als Schmelzsicherung, der auf der ersten Isolatorschicht gebil­ det ist und Chrom, Silizium und Wolfram aufweist; ein Ver­ drahtungsteil, das auf dem Dünnschichtwiderstand gebildet ist und Aluminium oder eine Legierung davon aufweist; und eine Passivierungsschicht, die in Kontakt mit dem Verdrah­ tungsteil und dem Dünnschichtwiderstand gebildet ist und wenigstens eine aus einem Siliziumnitrid ausgewählte Zusam­ mensetzung und einen Isolator, der Silizium enthält, auf­ weist.

Ein Verfahren zum Erzeugen einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: einen Aufschichtungsschritt des aufeinander­ folgenden Bildens eines Dünnschichtwiderstands bestehend aus Chrom, Silizium und Wolfram als Schmelzsicherung und einer Schicht als Verdrahtung auf einem Halbleitersubstrat durch eine erste Isolatorschicht, die aus Aluminium oder einer Legierung davon gebildet ist; einen Ätzschritt zum Entfernen der Verdrahtungsschicht durch Ätzen, die auf dem Dünnschichtwiderstand aufgeschichtet ist; und einen Passi­ vierungsschritt des Auftragens einer Passivierungsschicht auf die Oberfläche des Laminats bzw. der Aufschichtung, die der Ätzbehandlung unterworfen ist, wobei die Passivierungs­ schicht aus wenigstens einer aus einem Siliziumnitrid ge­ wählten Zusammensetzung und einem Isolator, der Silizium enthält, gebildet ist.

Eine der wesentlichen Eigenschaften der Halbleitervor­ richtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gründet sich darauf, daß der unter Hitze schmelzbare Dünn­ schichtwiderstand aus Chrom, Silizium und Wolfram gebildet ist. Wenn Wolfram einem aus Chrom-Silizium gebildeten Dünn­ schichtwiderstand hinzugefügt wird, ist eine amorphe ternä­ re Legierung gebildet, deren Schmelzpunkt verringert ist. Aus diesem Grund kann die zum Schmelzen des aus Chrom, Si­ lizium und Wolfram gebildeten Dünnschichtwiderstands benö­ tigte thermische Energie drastisch reduziert werden. Als Ergebnis kann der auf die Isolierungsschicht, die Silizium enthält und die obere Oberfläche des Dünnschichtwiderstands bedeckt, aufgebrachte thermische Druck reduziert werden, und das Auftreten von Sprüngen und einer Verschlechterung der thermischen Charakteristik kann verhindert werden.

Wenn die Kristallstruktur des Querschnitts des durch die Zufuhr von Leistung geschmolzenen Dünnschichtwider­ stands durch ein Transmissionselektronenmikroskop analy­ siert wird, wird in dem Fall des herkömmlichen Chrom-Sili­ zium-Dünnschichtwiderstands eine intermetallische Zusammen­ setzung herbeigeführt, die einen hohen Schmelzpunkt be­ sitzt, d. h. Cr₃Si. In dem Fall des Chrom-Silizium-Wolfram- Dünnschichtwiderstands in Übereinstimmung mit der vorlie­ genden Erfindung zeigt sich demgegenüber eine intermetalli­ sche Zusammensetzung mit einem niedrigen Schmelzpunkt, d. h. CrSi₂. Aus dieser Tatsache wird angenommen, daß Wolfram Chrom-Silizium hinzugefügt wird, um eine amorphe ternäre Legierung zu bilden, es wird eine kristalline intermetalli­ sche Zusammensetzung mit einem niedrigen Schmelzpunkt durch Erhitzen gebildet, und es tritt eine Abtrennung des Stroms an einem Punkt des Schmelzens oder eine Sublimation dieser intermetallischen Zusammensetzung auf. Es wird ange­ nommen, daß als Ergebnis die zum Schmelzen benötigte Ge­ samtenergie drastisch abfällt.

Der oben beschriebenen Tatsache ist zu entnehmen, daß bei dem Dünnschichtwiderstand der vorliegenden Erfindung die zum Schmelzen benötigte thermische Energie reduziert werden kann und der auf den Isolator, der Silizium enthält, wie die Siliziumnitridschicht, welche die obere Oberfläche des Dünnschichtwiderstands bedeckt, übertragene thermische Druck verringert wird, wodurch eine Verschlechterung im Vergleich zu dem herkömmlichen Chrom-Silizium-Dünnschicht­ widerstand verhindert wird.

Der Chrom-Silizium-Wolfram-Dünnschichtwiderstand ent­ hält wenigstens 20 bis 50 Teilchen-% Chrom, wenigstens 1 bis 20 Teilchen-%, vorzugsweise 2 bis 14 Teilchen-% Wolfram und ansonsten Silizium.

Diese Chrom-Silizium-Wolfram-Schicht besitzt vorzugs­ weise eine Zusammensetzung, die geeignet zum Herbeiführen einer intermetallischen Zusammensetzung mit einem niedrigen Schmelzpunkt zur Zeit des durch Hitze herbeigeführten Schmelzens in Hinblick auf die Aufgabe ist. In dieser Chrom-Silizium-Wolfram-Schicht können kleine Mengen von Ad­ ditiven wie Sauerstoff, Stickstoff, usw. enthalten sein.

Neben der Siliziumoxidschicht (SiO_x) können PSG (Phosphorsilikatglas), BSG (Borsilikatglas), BPSG (Borphosphorsilikatglas), usw. als Isolator, der eine Sili­ ziumschicht enthält, zur Bildung auf der oberen Oberfläche des Dünnschichtwiderstands verwendet werden. Des weiteren kann ebenso SiN (Siliziumnitrid) verwendet werden. Obwohl der Isolator, der eine Siliziumschicht aufweist, vorzugs­ weise sowohl an der oberen als auch der unteren Oberfläche des Dünnschichtwiderstands in Kontakt damit angeordnet ist, kann er auch an einer der Oberflächen angeordnet sein.

Die Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann durch aufeinanderfolgendes Bil­ den des Dünnschichtwiderstands, der aus einer Wolframlegie­ rung gebildeten Grenz- bzw. Sperrschicht und der Aluminium­ schicht für die Verdrahtung auf dem Substrat durch eine er­ ste Isolierungsschicht, danach durch Entfernen der Sperr­ schicht und der Aluminiumschicht auf dem Schmelzgebiet des Dünnschichtwiderstands durch Ätzen und durch Bilden des Isolators, der eine Siliziumschicht aufweist, auf der Ober­ fläche des der Ätzbehandlung unterworfenen Aufschichtung erzeugt werden.

Die aus der Wolframlegierung gebildete und an beiden Enden des Schmelzöffnungsteils der oberen Oberfläche des Dünnschichtwiderstands angeordneten Sperrschicht verwendet vorzugsweise eine Legierung, die wenigstens 5 bis 50 Teil­ chen-% Wolfram und im übrigen ein Metall enthält. Es können kleine Beträge anderer Additive in der Sperrschicht enthal­ ten sein.

In der Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Chrom-Silizium-Wolfram- Schicht, die den Dünnschichtwiderstand bildet, bei einem niedrigen Energiepegel unter Einwirkung von Hitze geschmol­ zen werden. Obwohl der Schmelzmechanismus nicht vollständig geklärt ist, wurde aus der Beobachtung des Abschnitts des Dünnschichtwiderstands nach dem Schmelzen unter Einwirkung von Hitze die intermetallische Zusammensetzung mit niedri­ gem Schmelzpunkt gefunden, d. h. CrSi₂. Andererseits wurde durch die Beobachtung des Querschnitts des Chrom-Silizium- Dünnschichtwiderstands nach dem Stand der Technik die in­ termetallische Zusammensetzung mit hohem Schmelzpunkt her­ beigeführt, d. h. Cr₃Si. Es wird angenommen, daß das Vorhan­ densein von Wolfram die Bildung der amorphen Legierung in dem Dünnschichtwiderstand fördert, die sich wiederum in die intermetallische Zusammensetzung mit niedrigem Schmelzpunkt durch das Aufheizen umwandelt, so daß das Schmelzen bei ei­ nem niedrigen Pegel von Schmelzenergie durchgeführt werden kann. Als Ergebnis kann die zum Schmelzen der Schmelzsiche­ rung nötige Schmelzenergie im Vergleich zu dem Chrom-Sili­ zium-Dünnschichtwiderstand nach dem Stand der Technik dra­ stisch reduziert werden. Da die benötigte Schmelzenergie klein ist, besitzt die Halbleitervorrichtung nach der vor­ liegenden Erfindung lediglich kleine thermische Defekte wie Spalten der Schutzschicht, sie besitzt eine hohe Zuverläs­ sigkeit und eine lange Haltbarkeit und ist wegen des weiten Bereichs der Schmelzspannung leicht zu handhaben.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, welche eine Aus­ führungsform der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, welche ein Her­ stellungsverfahren nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, welche ein Her­ stellungsverfahren nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 4 zeigt ein charakteristisches Diagramm, welches die Beziehung zwischen der zum Schmelzen notwendigen Ener­ gie und einer eingeprägten Spannung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines Vergleichsbeispiels dar­ stellt; und

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine Vorrich­ tung des Vergleichsbeispiels 2 darstellt.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Halbleiter­ vorrichtung, die mit einem unter Hitze schmelzbaren Dünn­ schichtwiderstand in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist.

Die Halbleitervorrichtung weist ein Siliziumsubstrat 1, eine auf diesem Siliziumsubstrat 1 gebildete Siliziumoxid­ schicht 2, eine auf der Siliziumoxidschicht 2 gebildete Schmelzsicherung 3 eines aus einer Chrom-Silizium-Wolfram- Schicht bestehenden Dünnschichtwiderstands, ein an beiden Enden eines Schmelzgebiets 31 der Schmelzsicherung 3 in Aufschichtung gebildetes Sperrschichtmetallteil 4 und ein Aluminiumverdrahtungsteil 5, eine auf diesem Sperrschicht­ metallteil 4 gebildete PSG-Schicht 7, ein Aluminiumverdrah­ tungsteil 5 und ein Schmelzgebiet 31 der Schmelzsicherung 3 und eine auf dieser PSG-Schicht 7 gebildete Siliziumnitrid­ schicht (SiN) 8 zur Passivierung auf.

Die mit diesem Dünnschichtwiderstand ausgestattete Halbleitervorrichtung wurde in folgenden Herstellungs­ schritten erzeugt.

Zuerst wurde eine 1,2 µm dicke Siliziumoxidschicht 2 als Basisisolierungsschicht auf dem Siliziumsubstrat 1 durch ein Oxidationsverfahren gebildet. Die Siliziumdioxid­ schicht 2 kann durch ein CVD-Verfahren anstelle des Oxida­ tionsverfahrens gebildet werden. Als nächstes wurde eine 0,015 µm dicke Chrom-Silizium-Wolfram-Schicht auf der Sili­ ziumdioxidschicht 2 durch ein PVD-Verfahren gebildet, die danach in eine vorbestimmte Form geätzt wurde, um die Schmelzsicherung 3 (einen unter Hitze schmelzbaren Dünn­ schichtwiderstand) zu erlangen.

Eine zusammengesetzte Isolierungsschicht bestehend aus einer Siliziumnitridschicht als untere Schicht und einer Siliziumoxidschicht als obere Schicht kann als Basisisolie­ rungsschicht verwendet werden, und Bor und Phosphor können in die Siliziumoxidschicht dotiert werden. Die Chrom-Sili­ zium-Wolfram-Schicht besitzt eine Zusammensetzung aus 29 Teilchen-% Cr, 65 Teilchen-% Si und 6 Teilchen-% W.

Als nächstes wurde eine 0,15 µm dicke Schicht einer Ti­ tanwolframlegierung (TiW-Legierung) 40 durch das PVD-Ver­ fahren gebildet, und eine 1,1 µm dicke Aluminiumschicht 50 wurde auf der Schicht 40 der TiW-Legierung durch das PVD- Verfahren gebildet. Fig. 2 stellt den Querschnittsabschnitt der resultierenden Aufschichtung dar. Nebenbei bemerkt be­ sitzt die Schicht 40 der Titanwolframlegierung eine Zusam­ mensetzung aus 90 Teilchen-% Ti und 10 Teilchen-% W.

Ein Photolack wurde auf die Aluminiumschicht 50 aufge­ tragen, und lediglich die Schicht 40 der Titanwolframlegie­ rung und die Aluminiumschicht 50 wurden unter Verwendung einer durch Öffnung des Photolacks durch Photolithographie erlangten Maske naß geätzt.

Auf diese Weise wurden die Aluminiumverdrahtungsteile 5 an beiden Endteilen der Schmelzsicherung 3 derart gebildet, so daß das aus Titanwolfram gebildete Sperrschichtmetall­ teil 4 dazwischengebracht wurde (vergleiche Fig. 3).

Als nächstes wurde wie in Fig. 1 dargestellt eine 0,4 µm dicke PSG-Schicht 7 durch das CVD-Verfahren gebildet, und es wurde durch ein Plasma-CVD-Verfahren eine 0,5 µm dicke Siliziumnitridschicht (SiN-Schicht) 8 gebildet. (Nicht dar­ gestellte) Kontaktstellenteile wurden danach durch selekti­ ves Öffnen der Schichten 7 und 8 gebildet, und danach wurde auf die Kontaktstellenteile eine Verdrahtungsbondierung durchgeführt. Die Halbleitervorrichtung dieser Ausführungs­ form wurde durch Reihen dieser Verfahrensschritte erzeugt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Halbleitervorrichtung eines ersten Vergleichsbei­ spiels mit derselben Struktur wie derjenigen der Halblei­ tervorrichtung dieser Ausführungsform wurde auf dieselbe Weise wie oben beschrieben erzeugt mit der Ausnahme, daß für die Schmelzsicherung 3 des Dünnschichtwiderstands an­ stelle der Chrom-Silizium-Wolfram-Schicht eine Chrom-Sili­ zium-Schicht verwendet wurde.

Auswertung

Die zum Schmelzen nötige Energie wurde für die Halblei­ tervorrichtung dieser Ausführungsform und für die Halblei­ tervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels gemessen, und die Durchführung des Schmelzens der Sicherung 3 wurde im Vergleich untersucht. Fig. 4 zeigt das Ergebnis dieser Messung. Das Schmelzgebiet 31 jeder dieser Halbleitervor­ richtungen besitzt eine Dicke von 0,015 µm, eine Länge von 9,6 µm und eine Breite von 6,4 µm.

Die Ordinate von Fig. 4 stellt die Eingangsenergie pro Flächeneinheit des Schmelzgebiets dar und wird durch die Eingangsleistung ausgedrückt (Schmelzspannung × Versor­ gungsstrom × Pulsführungszeit × Anzahl der Pulse), welche durch einen Leistungsmesser in dem Test gemessen wurde. Die Pulszuführungszeit wurde konstant gehalten (auf eine Mikro­ sekunde). Die Abszisse stellt die Schmelzspannung dar.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Eingangsenergie ab­ fällt, wenn die Schmelzspannung sich erhöht, bei einer niedrigen Schmelzspannung ist jedoch die zum Schmelzen nö­ tige Energie bei dem Erzeugnis dieser Ausführungsform sehr viel kleiner als bei dem Erzeugnis des ersten Vergleichs­ beispiels. Dementsprechend kann bei dem Erzeugnis dieser Ausführungsform die zum Schmelzen nötige Energie sehr viel stärker reduziert werden als bei dem Erzeugnis des ersten Vergleichsbeispiels.

Der Abschnitt des Schmelzgebiets 31 jeder der zwei Halbleitervorrichtungen wurde durch ein Transmissionselek­ tronenmikroskop beobachtet, um die Kristallstruktur zu ana­ lysieren. Als Ergebnis wurde die Herbeiführung einer inter­ metallischen Zusammensetzung, d. h. CrSi₂, mit einem niedri­ gen Schmelzpunkt in der Schmelzsicherung 3 der Halbleiter­ vorrichtung der Ausführungsform beobachtet. Andererseits wurde die Herbeiführung einer intermetallischen Zusammen­ setzung, d. h. Cr₃Si, mit einem hohen Schmelzpunkt in der Schmelzsicherung 3 der Halbleitervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels beobachtet.

Unter Berücksichtigung des Beobachtungsergebnisses des Querschnitts durch das Transmissionselektronenmikroskop, usw. wird geschätzt, daß sich aus der im folgenden darge­ stellten Tatsache eine derartige Verringerung des Schmelz­ punktes der Schmelzsicherung ergibt. Die sich auf das Er­ hitzen infolge der Zuführung von Leistung bezüglich der Schmelzsicherung 3 herbeigeführte intermetallische Zusam­ mensetzung besitzt nämlich in dem Erzeugnis dieser Ausfüh­ rungsform infolge des Gehalts von Wolfram einen geringeren Schmelzpunkt als denjenigen in dem Erzeugnis des Ver­ gleichsbeispiels, und dadurch wird spürbar die Energie zur Zeit des Schmelzens und der Aufdampfung im Vergleich zu dem Produkt des Vergleichsbeispiels reduziert.

Wie oben beschrieben kann bei dem Erzeugnis dieser Aus­ führungsform die zum Schmelzen nötige Energie im Vergleich zu derjenigen des Erzeugnisses des ersten Vergleichsbei­ spiels stark reduziert werden. Daher kann bei dem Erzeugnis dieser Ausführungsform der auf verschiedene Schichten, wel­ che die Halbleitervorrichtung bilden, insbesondere auf die SiN-Schicht 8 übertragene thermische Druck drastisch redu­ ziert werden, und es wird erwartet, daß Spalten bzw. Brüche der SiN-Schicht usw. drastisch reduziert werden können.

Um die oben beschriebene Annahme nachzuweisen, wurde die zum Schmelzen geeignete minimale Spannung ohne Auftre­ ten von Spalten bei dem Erzeugnis dieser Ausführungsform und dem Erzeugnis des ersten Vergleichsbeispiels durch Ver­ ändern der eingeprägten Spannung untersucht. Das Auftreten von Spalten wurde durch einen Caros-Test untersucht. Wenn die der Schmelzsicherung 3 eingeprägte Spannung verringert wird, wird im übrigen der Versorgungsstrom klein, und die an dem Schmelzsicherungsteil pro Einheitszeit auftretende thermische Energie nimmt einen kleinen Wert an. Daher nimmt die Temperaturanstiegsrate der Schmelzsicherung einen sanf­ ten Verlauf an, und die zum Schmelzen nötige Zeit wird ver­ größert. Als Ergebnis vergrößert sich die Menge der Wärme des Schmelzsicherungsteils, die der PSG- und der SiN- Schicht 8 durch Hitzeleitung übertragen wurde, und es tre­ ten in der SiN-Schicht 8 wahrscheinlicher Spalten auf. Mit anderen Worten, es wird angenommen, daß die zum Schmelzen nötige Energie, die infolge einer Spannungsverringerung sich erhöht, der Energie entspricht, die in die PSG- und die SiN-Schicht 8 diffundiert.

Wenn im Gegensatz dazu eine hohe Spannung eingeprägt wird, ist die Temperaturanstiegsrate der Schmelzsicherung 3 groß, und es tritt innerhalb einer kurzen Zeit ein Schmel­ zen auf. Folglich nimmt die Diffusionsgröße der resultie­ renden Energie auf die PSG- und die SiN-Schicht 8 einen kleinen Wert an, und das Schmelzen der Schmelzsicherung 3 kann wirksam betrieben werden.

Wenn die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf prak­ tische Vorrichtungen in Betracht gezogen wird, ist es vor­ teilhaft, daß die Schmelzspannung der Schmelzsicherung niedrig ist, da bei einer angelegten großen Spannung in ei­ nigen Fällen andere Vorrichtungen wahrscheinlich zerstört werden.

Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen, daß die maxi­ male Schmelzspannung ohne Auftreten von Spalten bei dem Er­ zeugnis dieser Ausführungsform bei 30V und bei dem Erzeug­ nis des ersten Vergleichsbeispiels bei 75V lag. Dementspre­ chend kann bei dem Erzeugnis dieser Ausführungsform, bei welchem bei einer geringen Temperatur ein Schmelzen auf­ tritt, das Auftreten von Spalten sogar dann unterdrückt werden, wenn zum Schmelzen eine niedrige Spannung einge­ prägt wird.

Vergleichsbeispiel 2

Bezüglich der Halbleitervorrichtung wird das Erzeugnis eines zweiten Vergleichsbeispiels auf dieselbe Weise wie das Erzeugnis des ersten Vergleichsbeispiels hergestellt mit der Ausnahme, daß eine Wolframoxidschicht 6 zwischen die Schmelzsicherung 3 und die PSG-Schicht 7 gebracht ist, anstatt daß direkt Wolfram dem Dünnschichtwiderstand hinzu­ gefügt ist. Fig. 5 zeigt den Abschnitt der derartig erzeug­ ten Halbleitervorrichtung. Die Schmelzcharakteristik dieses zweiten Vergleichsbeispiels ist eine Mischung aus der Cha­ rakteristik des Erzeugnisses der Ausführungsform der vor­ liegenden Erfindung und derjenigen des Erzeugnisses des er­ sten Vergleichsbeispiels. Obwohl die zum Schmelzen nötige Energie niedriger als bei dem Erzeugnis des ersten Ver­ gleichsbeispiels ist, benötigt das Erzeugnis des zweiten Vergleichsbeispiels augenscheinlich eine höhere Schmelz­ energie als das Erzeugnis der Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung.

Die maximale Schmelzspannung ohne Auftreten von Spalten betrug bei dem Erzeugnis des zweiten Vergleichsbeispiels 50V und war 30V größer als bei dem Erzeugnis der Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.

Im Vergleich mit dem zweiten Vergleichsbeispiel, bei dem Wolframoxid auf dem Chrom-Silizium-Dünnschichtwider­ stand aufgeschichtet ist, kann bei der ternären Legierung, welche durch Hinzufügen von Wolfram dem Chrom-Silizium- Dünnschichtwiderstand dieser Ausführungsform bereitgestellt wurde, d. h. bei dem Chrom-Silizium-Wolfram-Dünnschichtwi­ derstand die zum Schmelzen erforderliche Energie weiter re­ duziert werden.

Als Ergebnis der Bemühungen bezüglich der Energieredu­ zierung wurde herausgefunden, daß in dem Fall des Dünn­ schichtwiderstands in Übereinstimmung mit dieser Ausfüh­ rungsform die intermetallische Zusammensetzung (CrSi₂), die einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, im wesentlichen gleichzeitig beim Erhitzen an willkürlichen Stellen des Dünnschichtwiderstands aufzutreten beginnt. Es wird daher angenommen, daß der Dünnschichtwiderstand erhitzt ist und sofort bei einem niedrigen Pegel der Schmelzenergie schmilzt.

Im Gegensatz dazu wird der Dünnschichtwiderstand des zweiten Vergleichsbeispiels nicht erhitzt und schmilzt nicht sofort wie bei dieser Ausführungsform. Es wird ange­ nommen, daß das Wolframoxid von der Schnittstelle des Chroms, Siliziums und Wolframoxids aus schmilzt und daß dieses Schmelzphänomen großenteils das Schmelzen beein­ trächtigt. Weitere Studien dieses Phänomens zeigen folgende Tatsachen. In der Struktur des zweiten Vergleichsbeispiels - wie ebenso in der japanischen nicht geprüften Patentver­ öffentlichungsschrift (Kokai) Nr. 6-61353 offenbart - be­ ginnt die intermetallische Zusammensetzung (CrSi₂), welche einen niedrigen Schmelzpunkt besitzt, allmählich von der Schnittstelle, an der sich das Wolframoxid mischt, gebildet zu werden, es ist jedoch eine bestimmte Zeitspanne nötig, bevor das ganze Wolframoxid in dem Dünnschichtwiderstand geschmolzen ist. Daher wird das Verringern des Schmelz­ punkts des Dünnschichtwiderstands-unmittelbar nach dem Auf­ heizen infolge der mit dem Wolframoxid nicht vermischten Teile behindert, wodurch eine hinreichende Verringerung des Schmelzpunkts des Dünnschichtwiderstands behindert wird.

Wie oben beschrieben kann die Schmelzsicherungsvorrich­ tung dieser Ausführungsform bei einem niedrigeren Energie­ pegel im Vergleich zu den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik geschmolzen werden, das Auftreten von Spalten ist geringer und es liegt eine hohe Zuverlässigkeit vor. Des weiteren ist die anzulegende minimale Spannung niedrig, und die Größe der Eingangsenergie ist gering. Daher ist die Schmelzsicherungsvorrichtung leichter zu handhaben.

Vorstehend wurden eine Halbleitervorrichtung eines Schmelzsicherungstyps, die zum Reduzieren von zum Schmelzen benötigter Energie geeignet ist, und ein Herstellungsver­ fahren der Halbleitervorrichtung offenbart. In einer mit einem unter Hitze schmelzbaren Dünnschichtwiderstand ausge­ statteten Halbleitervorrichtung ist der auf einem Substrat 1 über einer Isolierungsschicht 2 gebildete Dünnschichtwi­ derstand aus Chrom, Silizium und Wolfram gebildet, und es sind Schichten 7 und 8 eines Isolators, der Silizium ent­ hält, die auf der oberen Oberfläche der Schmelzoberfläche aufgeschichtet sind, Aluminiumschichten 5 an beiden Enden der Schmelzoberfläche und eine Sperrschicht 4 angeordnet. Die Halbleitervorrichtung wird durch einen Aufschichtungs­ schritt des aufeinanderfolgenden Bildens einer ersten Iso­ lierungsschicht 2, eines Dünnschichtwiderstands 3, einer Sperrschicht 4 und einer Aluminiumschicht 5 auf einem Substrat 1 zum drastischen Reduzieren von Schmelzenergie, einen Ätzschritt zum Entfernen der Sperrschicht 4 und der Aluminiumschicht 5 von der Schmelzregion des Dünnschichtwi­ derstands und einen Oxidschichtbildungsschritt des Auftra­ gens des Isolators erzeugt, der Siliziumschichten 7 und 8 enthält.

Claims (18)

1. Halbleitervorrichtung mit:
einem Siliziumsubstrat;
einer ersten auf dem Siliziumsubstrat gebildeten Iso­ latorschicht aus einem Siliziumoxidtyp;
einem auf der ersten Isolatorschicht gebildeten Dünn­ schichtwiderstand als Schmelzsicherung, der Chrom, Silizium und Wolfram aufweist;
einem auf dem Dünnschichtwiderstand gebildeten Ver­ drahtungsteil aus Aluminium oder einer Legierung davon; und
einer in Kontakt mit dem Verdrahtungsteil und dem Dünnschichtwiderstand befindlichen Passivierungsschicht, die aus wenigstens einer aus Siliziumnitrid gewählten Zu­ sammensetzung und einem Isolator, der Silizium enthält, ge­ bildet ist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, des weiteren ge­ kennzeichnet durch eine Sperrschicht, die zwischen dem Dünnschichtwiderstand und dem Verdrahtungsteil angeordnet ist, wobei die Sperrschicht aus Wolfram oder einer Legie­ rung davon gebildet ist.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß des weiteren eine sich kontinuierlich er­ streckende zweite Isolatorschicht, die zwischen der Passi­ vierungsschicht und dem Verdrahtungsteil und zwischen der Passivierungsschicht und dem Dünnschichtwiderstand angeord­ net ist, und eine zweite Isolatorschicht vorgesehen ist, die aus einem Isolator gebildet ist, welcher Silizium ent­ hält.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand aus einer amorphen Substanz gebildet ist.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand Chrom in einem Be­ reich von 20 bis 50 Teilchen-% und Wolfram in einem Bereich von 1 bis 20 Teilchen-% enthält.

6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dünnschichtwiderstand Chrom in einem Be­ reich von 20 bis 50 Teilchen-% und Wolfram in einem Bereich von 2 bis 14 Teilchen-% enthält.

7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sperrschicht Wolfram in einem Bereich von 5 bis 50 Teilchen-% enthält.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Isolatorschicht und die Passivie­ rungsschicht aus einem Isolator, der Silizium enthält, ge­ bildet ist, das aus einer Gruppe von SiO_x, PSG, BSG, BPSG und SiN gewählt ist.

9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Isolatorschicht aus einem Isola­ tor, der Silizium enthält gebildet ist, das aus einer Grup­ pe von SiO_x, PSG, BSG, BPSG und SiN gewählt ist.

10. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Aufschichten zum sequentiellen Bilden eines Dünn­ schichtwiderstands als Schmelzsicherung, der Chrom, Silizi­ um und Wolfram aufweist, und einer Schicht zur Verdrahtung auf einem Halbleitersubstrat durch eine erste Isolator­ schicht, die aus Aluminium oder einer Legierung davon ge­ bildet ist;
Ätzen zum Entfernen der Schicht für die Verdrahtung, die auf dem Dünnschichtwiderstand aufgeschichtet ist; und
Passivieren der Auftragung einer Passivierungsschicht auf die Oberfläche der der Ätzbehandlung unterworfenen Auf­ schichtung, wobei die Passivierungsschicht aus wenigstens einer aus Siliziumnitrid gewählten Zusammensetzung und ei­ nem Isolator, der Silizium enthält, gebildet wird.

11. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, des weiteren gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens einer Sperrschicht aus Wolfram oder ei­ ner Legierung davon.

12. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, des weiteren gekennzeichnet durch den Schritt des Bildens einer sich kontinuierlich erstreckenden zweiten Isolatorschicht zwischen der Passivierungsschicht und dem Verdrahtungsteil und zwischen der Passivierungs­ schicht und dem Dünnschichtwiderstand, wobei die zweite Isolatorschicht aus einem Isolator gebildet wird, der Sili­ zium enthält.

13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünn­ schichtwiderstand aus einer amorphen Substanz gebildet wird.

14. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünn­ schichtwiderstand Chrom in einem Bereich zwischen 20 bis 50 Teilchen-% und Wolfram in einem Bereich zwischen 1 bis 20 Teilchen-% enthält.

15. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünn­ schichtwiderstand Chrom in einem Bereich von 20 bis 50 Teilchen-% und Wolfram in einem Bereich von 2 bis 14 Teil­ chen-% enthält.

16. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperr­ schicht Wolfram in einem Bereich von 5 bis 50 Teilchen-% enthält.

17. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolatorschicht und die Passivierungsschicht aus einem Iso­ lator gebildet sind, der Silizium enthält, das aus einer Gruppe von SiO_x, PSG, BSG, BPSG und SiN gewählt ist.

18. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolatorschicht aus einem Isolator gebildet ist, der Sili­ zium enthält, welches aus einer Gruppe von SiO_x, PSG, BSG, BPSG und SiN gewählt ist.