DE19815136B4

DE19815136B4 - Integrierte Halbleiterschaltung mit einem Kondensator und einem Sicherungselement und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE19815136B4
Application number: DE19815136A
Authority: DE
Inventors: Akira Kitaguchi; Makoto Hatakenaka; Michio Nakajima; Kaoru Motonami; Kiyoyuki Itami Shiroshima; Takekazu Yamashita
Original assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2018-04-04
Also published as: JPH1187646A; KR19990029180A; US6040614A; DE19815136A1; KR100296611B1

Abstract

Halbleiterherstellungsverfahren mit den Schritten
eines Kondensatorherstellungsverfahrens zur Ausbildung eines Kondensators (2, 3, 4) auf einem Halbleitersubstrat (1),
eines Isolierschichtherstellungsvorgangs zur Ausbildung einer Isolierschicht (14) auf dem Kondensator (2, 3, 4) und dem Halbleitersubstrat (1) und
eines Sicherungsherstellungsvorgangs zur Ausbildung eines Sicherungselements (9) in einer Schichtungsrichtung wobei,
der Isolierschichtherstellungsvorgang zur Ausbildung der Isolierschicht (14) auf dem Kondensator (2, 3, 4) und dem Halbleitersubstrat (1) einen Isolierschicht-Schichtungsvorgang zum Schichten der Isolierschicht (14), deren Dicke größer als die Dicke des Kondensators (2, 3, 4) ist, und einen Glättungsvorgang zum Glätten einer Oberfläche der Isolierschicht (14) unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung wie einen (nachstehend als DRAM bezeichneten) dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, bei dem eine Vielzahl von Speicherelementen (Speicherzellen) unter Verwendung von Kondensatoren ausgebildet sind, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine integrierte Halbleiterschaltung wie ein DRAM mit Redundanzschaltungen, die in die integrierte Halbleiterschaltung eingebaut sind, um eine Verringerung der Ausbeuterate von integrierten Halbleiterschaltungen aufgrund von Waferfehlern durch elektrisches Anschließen oder Nichtanschließen der Redundanzschaltungen beruhend auf Anschließen oder Trennen von Sicherungselementen zu verhindern.

8 zeigt eine Darstellung einer Schnittansicht eines herkömmlichen dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (DRAM), der unter Verwendung der in der japanischen Offenlegungsschrift JP-A-60/98 665 offenbarten Technik hergestellt wurde. In 8 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Halbleitersubstrat, auf dem Halbleiterelemente wie Kondensatoren, Widerstände und dergleichen ausgebildet sind, die Bezugszahl 2 bezeichnet eine Elektrode eines Kondensators, die Bezugszahl 3 bezeichnet eine Isolierschicht in dem Kondensator, und die Bezugszahl 4 bezeichnet eine andere Elektrode des Kondensators. Die Bezugszahl 5 bezeichnet Wortleitungen und die Bezugszahl 6 Bitleitungen. Die Bezugszahl 7 bezeichnet eine erste aus Aluminium ausgebildete Verdrahtung und 8 eine zweite aus Aluminium ausgebildete Verdrahtung. Die Bezugszahl 9 bezeichnet ein mit der ersten Verdrahtung 7 verbundenes Sicherungselement bzw. eine Sicherung. Die Bezugszahlen 10 bis 15 bezeichnen Isolierschichten zur elektrischen Isolierung dieser Schaltungselemente, wie beispielsweise Kondensatoren, voneinander.

Das Sicherungselement 9 wird gleichzeitig mit den Bitleitungen 6 in einem Herstellungsvorgang ausgebildet. Zur ver einfachten Darstellung zeigt 8 lediglich ein Sicherungselement. Die linke Hälfte der Darstellung in 8 zeigt eine Speicherzelle, in der der Kondensator mit den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 4 ausgebildet ist. Die rechte Hälfte der Darstellung in 8 zeigt einen Verdrahtungsabschnitt, in dem das Sicherungselement 9 ausgebildet ist.

Nachstehend ist die Funktionsweise der in 8 gezeigten herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung beschrieben.

Wenn in das in 8 gezeigte DRAM Informationen gespeichert werden, wird zunächst eine Spannung entsprechend den zu speichernden Informationen über die erste Leitung und die zweite Leitung 8 an die erste Wortleitung 5 angelegt. Dann wird zwischen dem Halbleitersubstrat 1 entsprechend der Wortleitung 5 und der Kondensatorelektrode 2 ein Kanal gebildet, wobei ein Strom aus der Wortleitung 5 durch das Halbleitersubstrat 1 zu der Kondensatorelektrode 2 fließt. Danach wird eine elektrische Ladung entsprechend der angelegten Spannung zwischen der Kondensatorelektrode 2 und der Kondensatorelektrode 4 gespeichert.

Zusätzlich wird beim Lesen von Informationen aus dem in 8 gezeigten DRAM über die erste Leitung 7 und zweite Leitung 8 eine Spannung an die Wortleitung 5 angelegt. Dadurch wird ein Kanal in einem Abschnitt zwischen der Wortleitung 5 und der Kondensatorelektrode 2 in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Dadurch fließt ein Strom aus der Kondensatorelektrode 2 durch das Halbleitersubstrat 1 zu der Wortleitung 5. Der Wert der gespeicherten Informationen wird auf der Grundlage der Größe dieses Stromflusses erfaßt.

Nachstehend ist die Funktion des Sicherungselements bzw. der Sicherung 9 beschrieben.

Im allgemeinen werden Waferfehler in dem Wafer während eines Halbleiterherstellungsvorgangs mit einer konstanten Wahrscheinlichkeit erzeugt. Dies verhindert einen Anstieg der Ausbeuterate. Das bedeutet, daß es den Nachteil gibt, daß eine Erhöhung der Ausbeuterate des Halbleiterherstellungsvorgangs schwierig ist. Anders ausgedrückt gibt es den Nachteil, daß die Ausbeuterate des Halbleiterherstellungsvorgangs begrenzt ist. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden in jeder integrierten Halbleiterschaltung wie dem DRAM oder dergleichen Redundanzschaltungen eingebaut. Beispielsweise sind die Redundanzschaltungen in dem DRAM Speicherzellen. Wenn ein Fehler einer Speicherzelle in der während des Halbleiterherstellungsvorgangs hergestellten integrierten Halbleiterschaltung verursacht wird, wird die Speicherzelle als fehlerhafte Schaltung mit einer Redundanzschaltung durch elektrisches Anschließen dieser Redundanzschaltung ersetzt. Dieses Verfahren verhindert die Verringerung der Ausbeuterate der integrierten Halbleiterschaltung. Um einen Anstieg der Ausbeuterate zu erreichen, sind in jeder integrierten Halbleiterschaltung eine Vielzahl von Sicherungselementen eingebaut. Das Sicherungselement wird unter Verwendung von Bestrahlung durch einen Laserstrahl aufgetrennt, um eine fehlerhafte Schaltung mit der Redundanzschaltung (wie eine zusätzliche Speicherzelle) zu ersetzen. Dieses Verfahren kann einen Anstieg der Ausbeuterate der integrierten Halbleiterschaltungen bewirken.

Da die herkömmliche integrierte Halbleiterschaltung den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, unterscheidet sich die Höhe der Oberfläche der Isolierschicht 14, die auf dem aus den Elektroden 2 und 4 hergestellten Kondensator ausgebildet ist (vergl. linke Hälfte der Darstellung in 8), von der Höhe der Oberfläche der Isolierschicht 14, die bei dem Verdrahtungsabschnitt ausgebildet ist (vergl. rechte Hälfte der Darstellung in 8). In diesem Fall wird wie in 9 gezeigt der Laserstrahl zwar auf einen Abschnitt (beispielsweise dem Speicherzellenabschnitt) fokussiert, jedoch nicht auf den anderen Abschnitt (beispielsweise dem Verdrahtungsabschnitt) fokussiert (es wird nämlich ein nicht scharf eingestellten Zustand (off focus) verursacht). Dementsprechend ist es schwierig, die Breite jeder Verdrahtung bei dem Verdrahtungsabschnitt in dem Abschnitt, bei dem der Laserstrahl nicht scharf eingestellt ist, korrekt auszubilden. Als konkretes Beispiel sei angegeben, daß wie in der rechten Hälfte der Darstellung in 9 gezeigt sich die Breite einer Verdrahtung von W1 auf W2 erhöht (W2 > W1), da der nicht scharf eingestellte Laserstrahl bei dem Verdrahtungsabschnitt der in 8 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung bewirkt wird. Dies verhindert eine Erhöhung der Halbleiterintegration.

Zur Vermeidung des vorstehend beschriebenen Nachteils gemäß dem Stand der Technik gibt es wie in 10 gezeigt ein herkömmliches Verfahren, bei dem die Dicke der auf dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Schicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildete Isolierschicht 14 erhöht wird, damit die Oberflächen sowohl des Speicherzellenabschnitts (vergl. linke Hälfte in 10) als auch der Verdrahtungsabschnitt (vergl. rechte Hälfte in 10) mit derselben Höhe ausgebildet werden. Jedoch verursacht dieses herkömmliche Herstellungsverfahren den Nachteil, daß die von der Oberfläche eines Halbleiterchips aus gemessene Tiefe d2 des Sicherungselements 9 größer (vergl. d2 > d1 gemäß 10, 11A und 11B) als die in der herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung gemäß 8 ausgebildete Tiefe d1 des Sicherungselements 9 wird. Folglich ist es erforderlich, ein Schmelzen mit einem Laserstrahl tief in die integrierte Halbleiterschaltung mit dem in 11B gezeigten Aufbau auszuführen. Dies verursacht einen Anstieg der Länge der Schmelzzeitdauer des Laserstrahls und eine Vergrößerung des Durchmessers eines durch Schmelzen mittels des Laserstrahls ausgebildeten Lochs. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es erforderlich, den Herstellungsabstand (W4) der Sicherungselemente 9 zu vergrößern. Jedoch verhindert dies die Integration der integrierten Halbleiterschaltung. Das heißt, dass dies zu einem der Faktoren wird, die die Integration der integrierten Halbleiterschaltung verhindern.

Die Druckschrift DE 39 37 504 A1 zeigt eine Halbleitereinrichtung mit einem Redundanzschaltkreis und ein Verfahren zu deren Herstellung. Dabei wird vor einem Test das Sicherungselement, Verdrahtungsschichten usw. durch eine Schutzschicht geschützt, damit ein Metallabrieb, der von der Oberfläche des Anschlußflächenbereichs durch die Elektrodenspitze eines Prüfgeräts während des Test abgekratzt werden kann, direkt mit den Verdrahtungsschichten in Kontakt kommt.

Die JP 8-306 878 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei der ebenfalls Redundanzschaltkreise und entsprechende Sicherungselemente vorgesehen sind. Diese Druckschrift schlägt ein Verfahren vor, durch die ein versehentliches Durchtrennen des Sicherungselements verhindert werden soll.

Die JP 3-159271 A zeigt eine Halbeiterschaltung, bei der Sicherungseinrichtungen vorgesehen sind, die die Halbleiterschaltung vor thermischen Beschädigungen schützen sollen.

Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung der Nachteile der herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung und eines Verfahrens zu deren Herstellung die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Halbleiterschaltung sowie ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, bei dem das Schmelzen jedes Sicherungselements unter Verwendung eines Laserstrahls zur elektrischen Verbindung jeder Redundanzschaltung wie Redundanzspeicherzellen leicht durchgeführt werden kann, selbst wenn die integrierte Halbleiterschaltung Kapazitäten aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterherstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 1 und alternativ durch eine integrierte Halbleiterschaltung gemäß Patentanspruch 4 gelöst.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Darstellung einer Schnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

2 ein Darstellung eines Layouts (Entwufs) eines Chips der integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß ersten bis vierten Ausführungsbeispielen,

3A bis 3D Herstellungsvorgänge zur Ausbildung einer ersten Verdrahtung und eines Sicherungselements bei der in 1 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

4 eine Darstellung einer Schnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

5 eine Darstellung einer Schnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

6A bis 6G Herstellungsvorgänge zur Ausbildung einer ersten Verdrahtung und eines Sicherungselements bei der in 5 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

7 eine Darstellung einer Schnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,

8 eine Darstellung einer Schnittansicht einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung (DRAM),

9 eine Darstellung zur Erläuterung eines bei der in 8 gezeigten herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung auftretenden Nachteils,

10 eine Darstellung einer Schnittansicht einer weiteren herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) und

11A und 11B Darstellungen zur Erläuterung eines bei der in 10 gezeigten herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung auftretenden Nachteils.

Die Erfindung wird erläutert anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele, die lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung, jedoch nicht als Beschränkung zu verstehen sind.

Zunächst ist ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben.

2 zeigt eine Darstellung eines Layouts Entwurfs) eines Halbleiterchips einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß ersten bis vierten Ausführungsbeispielen, wie 1, 3A bis 3D und 4 bis 7 gezeigt ist.

In 2 bezeichnet die Bezugszahl 16 Speicherzellen. In jeder der Speicherzellen sind eine Vielzahl von Kondensatoren angeordnet. Die Bezugszahl 17 bezeichnet einen Logikabschnitt zur Ausführung einer Logikberechnung für eingegebene Datenwerte. Die Bezugszahl 18 bezeichnet einen Verdrahtungsabschnitt, bei dem eine Vielzahl von Drähten (oder Leitungen) ausgebildet sind. Die Vielzahl von Speicherzellen als die Vielzahl der Kondensatoren sind über die in dem Verdrahtungsabschnitt ausgebildeten Leitungen mit dem Logikabschnitt 17 und (nicht gezeigten) externen Verbindungsanschlüssen verbunden.

Einige Speicherzellen der Vielzahl der Speicherzellen werden als Redundanzschaltungen verwendet, wobei eine Vielzahl von Sicherungselementen in dem Verdrahtungsabschnitt zur elektrischen Verbindung der Redundanzschaltungen ausgebildet sind.

1 zeigt eine Darstellung einer Schnittansicht der integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Halbleitersubstrat, auf dem Halbleiterelemente wie Kondensatoren, Widerstände und dergleichen ausgebildet sind, die Bezugszahl 2 bezeichnet eine Elektrode eines Kondensators, die Bezugszahl 3 bezeichnet eine Isolierschicht in dem Kondensator, und die Bezugszahl 4 bezeichnet eine andere Elektrode des Kondensators. Die Bezugszahl 5 bezeichnet Wortleitungen und die Bezugszahl 6 Bitleitungen. Die Bezugszahl 7 bezeichnet jeweils eine erste Leitung (erste Verdrahtung) und 8 jeweils eine zweite Leitung (zweite Verdrahtung). In 1 ist zur vereinfachten Darstellung lediglich ein Sicherungselement 9 gezeigt. Die Bezugszahlen 10 bis 15 bezeichnen Isolierschichten zur elektrischen Isolierung dieser leitenden Materialien voneinander.

Die linke Seite in 1 zeigt eine Schnittansicht einer Speicherzelle, bei der der Kondensator mit den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 ausgebildet ist. Im allgemeinen wird der vorstehend beschriebene, aus in vertikaler Richtung geschichteten Schichten aufgebaute Kondensator als gestapelter Kondensator bezeichnet.

3A bis 3D zeigen Herstellungsvorgänge zur Ausbildung jeder ersten Leitung (ersten Verdrahtung) 7 und jedes Sicherungselements 9 der in 1 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 3A zeigt einen erste Vorgang zur Ausbildung eines Lochs in der auf dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildeten Isolierschicht 14. 3B zeigt einen Schichtungsvorgang zur Ausbildung einer Schichtung einer in der Isolierschicht 14 ausgebildeten Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19. 3C zeigt eine Darstellung eines Resistfilm-Ausbildungsvorgangs zur Ausbildung eines vorbestimmten Resistfilms 20 auf der Wolframschicht oder der Polysiliziumschicht 19. 3D zeigt eine Darstellung eines Ätzvorgangs zum Ätzen der Wolfram- oder Polysiliziumschicht 19, auf die der Resistfilm nicht geschichtet wurde. Dann werden die erste Leitung 7 in der Wolfram- oder Polysilizium schicht und das auf der Isolierschicht 14 geschichtete Sicherungselement 9 ausgebildet.

Außerdem wird wie in 1 und 3A bis 3D gezeigt durch einen chemischen und mechanischen Poliervorgang die Oberfläche der Isolierschicht 14 geglättet, nachdem die Isolierschicht 14 zum Abdecken sowohl des Halbleitersubstrat 1 als auch des aus den Elementen 2, 3 und 4 aufgebauten Kondensators ausgebildet ist.

Nachstehend ist der Betrieb der in 1 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Wenn Informationen in das DRAM mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau gespeichert werden, wird zunächst eine Spannung entsprechend den zu speichernden Informationen über die erste Leitung und die zweite Leitung 8 an die erste Wortleitung 5 angelegt. Dann wird zwischen dem Halbleitersubstrat 1 entsprechend der Wortleitung 5 und der Kondensatorelektrode 2 ein Kanal gebildet, wobei ein Strom aus der Wortleitung 5 durch das Halbleitersubstrat 1 zu der Kondensatorelektrode 2 fließt. Danach wird eine elektrische Ladung entsprechend der angelegten Spannung zwischen der Kondensatorelektrode 2 und der Kondensatorelektrode 4 gespeichert.

Zusätzlich wird beim Lesen von Informationen aus dem in 8 gezeigten DRAM über die erste Leitung 7 und die zweite Leitung 8 eine Spannung an die Wortleitung 5 angelegt. Dadurch wird ein Kanal in einem Abschnitt zwischen der Wortleitung 5 und der Kondensatorelektrode 2 in dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Dadurch fließt ein Strom aus der Kondensatorelektrode 2 durch das Halbleitersubstrat 1 zu der Wortleitung 5. Der Wert der gespeicherten Informationen wird auf der Grundlage der Größe dieses Stromflusses erfaßt.

Wenn ein Laserstrahl das Sicherungselement 9 in dem in 1 gezeigten DRAM schmilzt, wird in dem Sicherungselement 9 ein Loch ausgebildet. Der Durchmesser des Loches ist etwa gleich dem des in dem herkömmlichen Sicherungselement ausgebildeten Lochs. Dementsprechend ist eine Erhöhung der Integration der integrierten Halbleiterschaltung, nämlich eine Erhöhung der Integration mit dem in 1 gezeigten Aufbau, möglich, da eine Vergrößerung des Abstands zwischen benachbarten Sicherungselementen nicht erforderlich ist. Außerdem kann, da es nicht erforderlich ist, das Sicherungselement 9 in der Tiefe zum Schmelzen zu bringen, die Schmelzzeit des Laserstrahls für das Sicherungselement 9 verringert werden.

Da die integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel den Aufbau aufweist, bei dem die Oberfläche der auf dem Halbleitersubstrat 1 und dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildeten Isolierschicht 14 unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs angenähert geglättet wird, und da das Sicherungselement 9 über der Isolierschicht 14 in einer Schichtungsrichtung ausgebildet ist, ist es wie vorstehend beschrieben möglich, die Integration der integrierten Halbleiterschaltung zu erhöhen. Anders ausgedrückt, ist es möglich, sowohl die Speicherzellenabschnitte 16 als auch den Logikabschnitt 17 in demselben Halbleiterhip auszubilden, ohne daß eine hohe Integration des in 2 gezeigten Logikabschnitts behindert wird. Dadurch wird ein Halbleiterspeicher einer hohen Integration mit einem gemischten Logikabschnitt ohne durch mittels eines nicht scharf eingestellten Laserstrahl erzeugte Löcher und einer Laserschmelzverarbeitung hervorgerufen Beeinträchtigung bereitgestellt.

Außerdem ist es bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel möglich, im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellungsverfahren, bei dem ein besonderer Herstellungsvorgang für das Sicherungselement 9 er forderlich ist, die Anzahl der Herstellungsvorgänge bzw. Herstellungsschritte zu verringern, da sowohl das Sicherungselement 9 als auch die ersten Leitungen 7 in demselben Herstellungsvorgang ausgebildet werden.

4 zeigt eine Darstellung einer Schnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In 4 bezeichnet die Bezugszahl 9 ein Sicherungselement, das in demselben Herstellungsvorgang wie die zweite Leitung 8 ausgebildet wurde. Das in 4 gezeigte Sicherungselement 9 wird ebenfalls auf derselben Höhe wie die zweite Leitung 8 ausgebildet. Andere Komponenten des DRAM gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind gleich denen des DRAM gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher werden dieselben Bezugszahlen derselben Komponenten verwendet und entfällt zur vereinfachten Darstellung deren Beschreibung.

In dem in 4 gezeigten DRAM als die integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird bei Schmelzen des Sicherungselements 9 durch einen Laserstrahl ein Loch in das Sicherungselement 9 ausgebildet. Der Durchmesser des Lochs in dem DRAM ist etwa gleich dem des Lochs, das in dem herkömmlichen Sicherungselement ausgebildet wird. Dementsprechend ist eine Erhöhung der Integration der integrierten Halbleiterschaltung, nämlich des DRAM mit dem in 4 gezeigten Aufbau möglich, da eine Erhöhung des Abstandes zwischen benachbarten Sicherungselementen nicht erforderlich ist. Außerdem kann die Schmelzzeit des Laserstrahls zu dem Sicherungselement 9 verringert werden, da kein Schmelzen des in 4 gezeigten Sicherungselements 9 in der Tiefe erforderlich ist.

Da die integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel den Aufbau aufweist, bei dem die Oberfläche der auf dem Halbleitersubstrat 1 und dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildeten Isolierschicht 14 unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs angenähert geglättet wird, und da das Sicherungselement 9 über der Isolierschicht 14 in einer Schichtungsrichtung ausgebildet ist, ist es wie vorstehend beschrieben möglich, die Integration der integrierten Halbleiterschaltung ohne eine durch mittels eines nicht scharf eingestellten Laserstrahl erzeugte Löcher und einer Laserschmelzverarbeitung hervorgerufene Beeinträchtigung zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, sowohl die Speicherzellenabschnitte 16 als auch den Logikabschnitt 17 in demselben Halbleiterchip auszubilden, ohne daß eine hohe Integration des in 2 gezeigten Logikabschnitts behindert wird. Dadurch wird eine Halbleiterspeicher einer hohen Integration mit einem gemischten Logikabschnitt bereitgestellt.

Außerdem ist es bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellungsverfahren, bei dem ein besonderer Herstellungsvorgang für das Sicherungselement 9 erforderlich ist, die Anzahl der Herstellungsvorgänge bzw. Herstellungsschritte zu verringern, da sowohl das Sicherungselement 9 als auch die zweiten Leitungen 8 in demselben Herstellungsvorgang ausgebildet werden.

5 zeigt eine Schnittansicht einer integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. In 5 bezeichnet die Bezugszahl 71 eine auf der Isolierschicht 14 ausgebildete erste Leitungsschicht und 72 eine aus Wolfram oder Polysilizium aufgebaute erste Schicht-zu-Schicht-Leitung 72, die die erste Leitungsschicht 71 und das Halbleitersubstrat 1 elektrisch miteinander verbindet.

Bei dem in 5 gezeigten DRAM gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist die erste Leitung 7 die erste Leitungsschicht 71 und die erste Schicht-zu-Schicht-Leitung 72 auf.

Andere Komponenten des DRAM gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind gleich denen des DRAM gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher werden dieselben Bezugszahl derselben Komponenten verwendet und entfällt zur vereinfachten Darstellung deren Beschreibung.

6A bis 6G zeigen Herstellungsvorgänge zur Ausbildung jeder ersten Leitungsschicht 71, jeder ersten Schicht-zu-Schicht-Leitung 72 und jedes Sicherungselements 9 in der in 5 gezeigten integrierten Halbleiterschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.

6A zeigt eine Darstellung eines ersten Vorgangs zur Ausbildung eines Lochs in der auf dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildeten Isolierschicht 14. 6B zeigt eine Darstellung des ersten Schichtungsvorgangs zur Ausbildung einer Schichtung einer auf der Isolierschicht 14 ausgebildeten Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19. 6C zeigt eine Darstellung eines ersten Resistfilmausbildungsvorgangs zur Ausbildung eines vorbestimmten Resistfilms 20 auf der Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19. 6D zeigt eine Darstellung eines ersten Ätzvorgangs zum Ätzen der Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19, auf die der Resistfilm nicht geschichtet wurde. Nach diesem Vorgang werden die Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19 in dem in der Isolierschicht 14 ausgebildeten Loch 72 und das Sicherungselement 9(19) ausgebildet. 6E zeigt eine Darstellung eines zweiten Schichtungsvorgangs zur Ausbildung einer auf der Isolierschicht 14 geschichteten Aluminiumschicht 22. 6F zeigt eine Darstellung eines zweiten Resistfilmausbildungsvorgangs zur Ausbildung eines vorbestimmten Resistfilms 23 auf der Aluminiumschicht 22. 6G zeigt eine Darstellung eines zweiten Ätzvorgangs zum Ätzen der Aluminiumschicht 22, auf die der Resistfilm nicht geschichtet wurde. Nach Abschluß dieser Herstellungsvorgänge werden die in dem Loch in der Isolierschicht 14 ausgebildete Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19 die er ste Schicht-zu-Schicht-Leitung 72, die auf der Isolierschicht 14 ausgebildete Wolframschicht oder Polysiliziumschicht 19 das Sicherungselement 9 und die auf der Isolierschicht 14 ausgebildete Aluminiumschicht 22 die erste Leitungsschicht 71.

Bei dem DRAM gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit dem durch das vorstehende Herstellungsverfahren hergestellten Aufbau wird bei Schmelzen des Sicherungselements 9 durch einen Laserstrahl ein Loch in das Sicherungselement 9 ausgebildet. Der Durchmesser des Lochs in dem DRAM ist etwa gleich dem des Lochs, das in dem herkömmlichen Sicherungselement ausgebildet wird. Dementsprechend ist eine Erhöhung der Integration der integrierten Halbleiterschaltung, nämlich des DRAM mit dem in 5 gezeigten Aufbau möglich, da eine Erhöhung des Abstandes zwischen benachbarten Sicherungselementen nicht erforderlich ist. Außerdem kann die Schmelzzeit des Laserstrahls zu dem Sicherungselement 9 verringert werden, da kein Schmelzen des in 5 gezeigten Sicherungselements 9 in der Tiefe erforderlich ist.

Da die integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel den Aufbau aufweist, bei dem die Oberfläche der auf dem Halbleitersubstrat 1 und dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildeten Isolierschicht 14 unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs angenähert geglättet wird, und da das Sicherungselement 9 über der Isolierschicht 14 in einer Schichtungsrichtung ausgebildet ist, ist es wie vorstehend beschrieben möglich, die Integration der integrierten Halbleiterschaltung ohne eine durch mittels eines nicht scharf eingestellten Laserstrahl erzeugte Löcher und eines Laserschmelzvorgangs hervorgerufen Beeinträchtigung zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, sowohl die Speicherzellenabschnitte 16 als auch den Logikabschnitt 17 in demselben Halbleiterchip auszubilden, ohne daß eine hohe Integration des in 2 gezeigten Logikabschnitts behindert wird. Dadurch wird ein Halbleiterspeicher einer hohen Integration mit einem gemischten Logikabschnitt ohne eine durch mittels eines nicht scharf eingestellten Laserstrahl erzeugte Löcher und eines Laserschmelzvorgangs hervorgerufene Beeinträchtigung bereitgestellt.

Zusätzlich ist bei dem DRAM als integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Widerstand der ersten Leitung 7 des DRAM gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kleiner als das der ersten Leitung des DRAM gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, da die erste Leitung 7 die aus Aluminium aufgebaute erste Schicht 71 und die aus Wolframschicht oder Polysilizium hergestellte erste Schicht-zu-Schicht-Leitung 72 aufweist. Dadurch ist es möglich, dieselben Eigenschaften wie die der lediglich aus Aluminium aufgebauten ersten Leitung einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung zu erhalten.

Außerdem ist es bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel möglich, im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellungsverfahren, bei dem ein besonderer Herstellungsvorgang für das Sicherungselement 9 erforderlich ist, die Anzahl der Herstellungsvorgänge bzw. Herstellungsschritte zu verringern, da sowohl das Sicherungselement 9 als auch die ersten Leitungen 7 in demselben Herstellungsvorgang ausgebildet werden.

7 zeigt eine Schnittansicht der integrierten Halbleiterschaltung (DRAM) gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. In 7 bezeichnet die Bezugszahl 81 eine zweite Leitungsschicht, die auf einer ebenfalls auf der Isolierschicht 14 ausgebildete Isolierschicht 15 ausgebildet ist, und 82 eine aus Wolfram oder Polysilizium aufgebaute zweite Schicht-zu-Schicht-Leitung, die die zweite Leitungsschicht 81, die erste Leitung 7 und dergleichen elektrisch verbindet.

In dem in 7 gezeigten DRAM gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weist die zweite Leitung 8 die zweite Leitungsschicht 81 und die zweite Schicht-zu-Schicht-Leitung 82 auf. Die Bezugszahl 9 bezeichnet ein auf hinsichtlich der Anordnung derselben Ebene wie die der zweiten Leitung 8 ausgebildetes und in demselben Herstellungsvorgang wie dem der zweiten Leitung 8 ausgebildetes Sicherungselement. Das heißt, daß die zweite Schicht-zu-Schicht-Leitung 82 aus auf der Isolierschicht 15 ausgebildeten Wolfram- oder Polysiliziumschicht aufgebaut ist. Das Sicherungselement 9 ist aus der auf der Isolierschicht 15 ausgebildeten Wolfram- oder Polysiliziumschicht aufgebaut. Die zweite Leitungsschicht 81 ist aus der auf der Isolierschicht 15 ausgebildeten Aluminiumschicht aufgebaut. Andere Komponenten des DRAM gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind gleich denen des DRAM gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Daher werden dieselben Bezugszahlen derselben Komponenten verwendet und entfällt zur vereinfachten Darstellung deren Beschreibung.

Bei dem DRAM gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird bei Schmelzen des Sicherungselements 9 in dem in 7 gezeigten DRAM durch einen Laserstrahl ein Loch in das Sicherungselement 9 ausgebildet. Der Durchmesser des Lochs ist etwa gleich dem des Loch, das in dem herkömmlichen Sicherungselement ausgebildet wird. Dementsprechend ist eine Erhöhung der Integration der integrierten Halbleiterschaltung, nämlich des DRAM mit dem in 7 gezeigten Aufbau möglich, da eine Erhöhung des Abstandes zwischen benachbarten Sicherungselementen nicht erforderlich ist. Außerdem kann die Schmelzzeit des Laserstrahls zu dem Sicherungselement 9 verringert werden, da kein Schmelzen des in 5 gezeigten Sicherungselements 9 in der Tiefe erforderlich ist.

Da die integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel den Aufbau aufweist, bei dem die Oberfläche der auf dem Halbleitersubstrat 1 und dem aus den Elektroden 2 und 4 sowie der Isolierschicht 3 aufgebauten Kondensator ausgebildeten Isolierschicht 14 unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs angenähert geglättet wird, und da das Sicherungselement 9 über der Isolierschicht 14 in einer Schichtungsrichtung ausgebildet ist, ist es wie vorstehend beschrieben möglich, die Integration der integrierten Halbleiterschaltung ohne eine durch mittels eines nicht scharf eingestellten Laserstrahl erzeugte Löcher und eines Laserschmelzvorgangs hervorgerufene Beeinträchtigung zu erhöhen. Dementsprechend ist es möglich, sowohl die Speicherzellenabschnitte 16 als auch den Logikabschnitt 17 in demselben Halbleiterchip auszubilden, ohne daß eine hohe Integration des in 2 gezeigten Logikabschnitts behindert wird. Dadurch wird eine Halbleiterspeicher einer hohen Integration mit einem gemischten Logikabschnitt ohne eine durch mittels eines nicht scharf eingestellten Laserstrahl erzeugte Löcher und eines Laserschmelzvorgangs hervorgerufene Beeinträchtigung bereitgestellt.

Zusätzlich ist bei dem DRAM als integrierte Halbleiterschaltung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Widerstand der zweiten Leitung 8 des DRAM gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel kleiner als das der ersten Leitung des DRAM gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, da die zweite Leitung 8 die aus Aluminium aufgebaute zweite Leitungsschicht 81 und die aus Wolfram oder Polysilizium aufgebaute zweite Schicht-zu-Schicht-Leitung 82 aufweist. Dadurch ist es möglich, dieselben Eigenschaften wie die der lediglich aus Aluminium aufgebauten zweiten Leitung einer herkömmlichen integrierten Halbleiterschaltung zu erhalten.

Außerdem ist es bei dem Halbleiterherstellungsverfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel möglich, im Vergleich zu dem herkömmlichen Herstellungsverfahren, bei dem ein be sonderer Herstellungsvorgang für das Sicherungselement 9 erforderlich ist, die Anzahl der Herstellungsvorgänge bzw. Herstellungsschritte zu verringern, da sowohl das Sicherungselement 9 als auch die zweiten Leitungen 8 in demselben Herstellungsvorgang ausgebildet werden.

Wie vorstehend beschrieben ist erfindungsgemäß das Sicherungselement bzw. die Sicherung an einer Position nahe an der Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet und ausgebildet, da das Sicherungselement nach Ausbildung der Isolierschicht auf dem Kondensator und dem Halbleitersubstrat ausgebildet wird, selbst wenn eine dickere Isolierschicht auf dem Kondensator ausgebildet wird. Dementsprechend ist es leicht möglich, das Sicherungselement 9 unter Verwendung eines Laserstrahls zu schmelzen, selbst wenn die Oberfläche der auf dem Kondensator ausgebildeten dickeren Isolierschicht geglättet wird. Zusätzlich zu dieser Wirkung ist es möglich, ein in der integrierten Halbleiterschaltung durch Schmelzen mittels des Laserstrahls ausgebildetes Loch zu verkleinern. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, einen großen Abstand zwischen benachbarten Sicherungselementen vorzusehen, so daß es möglich ist, eine integrierte Halbleiterschaltung mit hoher Integration bereitzustellen.

Außerdem wird erfindungsgemäß das Auftreten des in Vorgängen nach dem Isolierschichtausbildungs- bzw. -herstellungsvorgang verursachten Unschärfepänomens zu verhindern, da die Oberfläche der Isolierschicht unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs geglättet wird, nachdem die Isolierschicht derart geschichtet wurde, daß die Isolierschicht den Kondensator und das Halbleitersubstrat bedeckt.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß möglich, die integrierte Halbleiterschaltung mit einer höheren Integration zu versehen, da die integrierte Halbleiterschaltung den Aufbau hat, bei dem der Kondensator auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet ist, die Isolierschicht auf dem Kondensator und dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und das Sicherungselement auf oder über der Isolierschicht in einer Schichtungsrichtung geschichtet ist.

Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, die Anzahl der Herstellungsvorgänge bzw. -schritte der integrierten Halbleiterschaltung zu verringern, ohne daß ein besonderer Herstellungsvorgang zur Herstellung des Sicherungselements hinzugefügt wird, da sowohl das Sicherungselement als auch die Verdrahtung während desselben Herstellungsvorgangs ausgebildet werden.

Zusätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, sowohl das Sicherungselement als auch die Verdrahtung in demselben Herstellungsvorgang herzustellen, so daß eine Verringerung der Anzahl der Herstellungsvorgänge der integrierten Halbleiterschaltung ohne Hinzufügen eines besonderen Herstellungsvorgangs zur Herstellung des Sicherungselements möglich ist, da sowohl das Sicherungselement als auch die über dem Kondensator in einer Schichtungsrichtung ausgebildete Verdrahtung aus demselben Material hergestellt werden.

Des weiteren ist erfindungsgemäß eine Verringerung der Anzahl der Herstellungsvorgänge der integrierten Halbleiterschaltung ohne ein Hinzufügen eines besonderen Herstellungsvorgangs zur Herstellung des Sicherungselements möglich, da sowohl das Sicherungselement als auch die zur Verbindung verschiedener Verdrahtungsschichten zu verwendende Schicht-zu-Schicht-Leitung (Verdrahtung) in demselben Verdrahtungsherstellungsvorgang ausgebildet werden.

Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Verringerung der Größe des Widerstands jeder Verdrahtungsschicht möglich, da die Verdrahtungsschichten aus Wolfram oder Polysilizium und dergleichen aufgebaut sind.

Darüber hinaus ist gemäß den Ausführungsbeispielen die Bereitstellung einer integrierten Halbleiterschaltung mit einer hohen Integration möglich, da die auf oder über dem Kondensator auszubildene Verdrahtung eine Vielzahl von Verdrahtungsschichten und Schicht-zu-Schicht-Leitungen zur Verbindung der Vielzahl der Verdrahtungsschichten aufweist sowie das Sicherungselement dieselbe Komponente (dasselbe Materila) wie Schicht-zu-Schicht-Leitungen aufweist.

Wie vorstehend beschrieben weist eine integrierte Halbleiterschaltung einen Aufbau auf, bei dem ein Sicherungselement 9 in einer Schichtungsrichtung auf einer über einem Kondensator 2, 3, 4 ausgebildeten Isolierschicht 14 ausgebildet ist, deren Oberfläche angenähert geglättet ist. Bei einem Halbleiterherstellungsverfahren sind das Sicherungselement 9 und die Verdrahtungen 7, 8, 72, 82 aus demselben Material hergestellt.

Claims

Halbleiterherstellungsverfahren mit den Schritten eines Kondensatorherstellungsverfahrens zur Ausbildung eines Kondensators (2, 3, 4) auf einem Halbleitersubstrat (1), eines Isolierschichtherstellungsvorgangs zur Ausbildung einer Isolierschicht (14) auf dem Kondensator (2, 3, 4) und dem Halbleitersubstrat (1) und eines Sicherungsherstellungsvorgangs zur Ausbildung eines Sicherungselements (9) in einer Schichtungsrichtung wobei, der Isolierschichtherstellungsvorgang zur Ausbildung der Isolierschicht (14) auf dem Kondensator (2, 3, 4) und dem Halbleitersubstrat (1) einen Isolierschicht-Schichtungsvorgang zum Schichten der Isolierschicht (14), deren Dicke größer als die Dicke des Kondensators (2, 3, 4) ist, und einen Glättungsvorgang zum Glätten einer Oberfläche der Isolierschicht (14) unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs aufweist.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Sicherungselement (9) in einem Verdrahtungsherstellungsvorgang ausgebildet wird, in dem Verdrahtungen (7, 8) hergestellt werden.
Halbleiterherstellungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Sicherungselement (9) in einem Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungs-Herstellungsvorgang zur Ausbildung einer verschiedene Verdrahtungsschichten (71, 81) verbindenden Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungsverbindung in einem Verdrahtungsherstellungsvorgang zur Ausbildung von Verdrahtungen (7, 8) ausgebildet wird.
Integrierte Halbleiterschaltung, mit einem Halbleitersubstrat (1), einem auf dem Halbleitersubstrat (1) ausgebildeten Kondensator (2, 3, 4), einer auf dem Kondensator (2, 3, 4) und dem Halbleitersubstrat (1) angeordneten Isolierschicht (14), wobei eine Oberfläche der Isolierschicht unter Verwendung eines chemischen und mechanischen Poliervorgangs angenähert geglättet ist, und einem auf der geglätteten Isolierschicht (14) ausgebildetes Sicherungselement (9).
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, wobei auf dem Kondensator (2, 3, 4) in der Schichtungsrichtung Verdrahtungen ausgebildet sind und das Sicherungselement (9) aus demselben Material wie die Verdrahtungen (7, 8) aufgebaut ist.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, wobei eine Vielzahl erster Verdrahtungsschichten (71) über dem Kondensator (2, 3, 4) auf der Isolierschicht (14) in der Schichtungsrichtung ausgebildet ist und die Vielzahl erster Verdrahtungsschichten (71) verbindende erste Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (72) in der Isolierschicht (14) ausgebildet sind, wobei das Sicherungselement (9) aus demselben Material wie die ersten Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (72) aufgebaut ist.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, wobei eine Vielzahl zweiter Verdrahtungsschichten (81) über dem Kondensator (2, 3, 4) auf der Isolierschicht (14) in der Schichtungsrichtung ausgebildet ist und die Vielzahl zweiter Verdrahtungsschichten (81) verbindende zweite Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (82) in der Isolierschicht (14) ausgebildet sind, wobei das Sicherungselement (9) aus demselben Material wie die zweiten Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (82) aufgebaut ist.
Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, wobei eine Vielzahl von ersten Verdrahtungsschichten (71) über dem Kondensator (2, 3, 4) auf der Isolierschicht (14) in der Schichtungsrichtung ausgebildet ist und die Vielzahl erster Verdrahtungsschichten (71) verbindende ersten Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (72) in der Isolierschicht (14) ausgebildet sind, sowie eine Vielzahl zweiter Verdrahtungsschichten (81) über dem Kondensator (2, 3, 4) auf der Isolierschicht (14) in der Schichtungsrichtung ausgebildet ist und die Vielzahl zweiter Verdrahtungsschichten (81) verbindende zweite Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (82) in der Isolierschicht (14) ausgebildet sind, wobei das Sicherungselement (9) aus demselben Material wie die ersten Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (72) oder die zweiten Schicht-zu-Schicht-Verdrahtungen (82) aufgebaut ist.