DE2151632A1 - Halbleiterbauteil mit schmelzbaren Verbindungen - Google Patents

Halbleiterbauteil mit schmelzbaren Verbindungen

Info

Publication number
DE2151632A1
DE2151632A1 DE19712151632 DE2151632A DE2151632A1 DE 2151632 A1 DE2151632 A1 DE 2151632A1 DE 19712151632 DE19712151632 DE 19712151632 DE 2151632 A DE2151632 A DE 2151632A DE 2151632 A1 DE2151632 A1 DE 2151632A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuses
layer
heating
semiconductor component
electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19712151632
Other languages
English (en)
Inventor
Boleky Iii Edward Joseph
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE2151632A1 publication Critical patent/DE2151632A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5382—Adaptable interconnections, e.g. for engineering changes
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/14—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM
    • G11C17/16—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards in which contents are determined by selectively establishing, breaking or modifying connecting links by permanently altering the state of coupling elements, e.g. PROM using electrically-fusible links
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3011—Impedance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S257/00—Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/926—Elongated lead extending axially through another elongated lead

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König ·
Patentanwälte · Aoaa Düsseldorf · Cecilienallee 76 . Telefon
15. Oktober 1971 Unsere Akte: 26 991 Be/Fu.
RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)
"Halbleiterbauteil mit schmelzbaren Verbindungen"
Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauteile, und insbesondere auf in der Datenverarbeitungstechnik verwendete Halbleiterbauteile, bei denen Schmelzleiter als logische Bestimmungselemente vorgesehen sind.
Ein Beispiel für Bauteile dieser Art ist eine integrierte Schaltung, die in Rechenmaschinen als Nur-Auslesespeicher bzw. Festprogrammspeicher verwendet wird. Derartige Schaltungen weisen eine Vielzahl einzelner Halbleiterbauelemente, z.B. Dioden, auf, die mit Hilfe von zwei gekreuzten, orthogonalen Gruppen von Leitungsstreifen in einer x-y-Matrix angeordnet sind, wobei jedes Bauelement an einer Kreuzungsstelle eines Streifenpaars angeordnet ist und das Streifenpaar elektrisch miteinander verbindet.
Um die Matrix zu verschlüsseln, d.h. um eine Information bzw. Daten in die Matrix einzuspeichern, werden bestimmte Bauelemente von der Matrix abgetrennt. Zu diesem Zweck wird jedes Bauelement mit einem der Leiterstrei.fen über einen Schmelzleiter oder eine Sicherung elektrisch verbunden. Die bestimmten Bauelemente werden von der Matrix elektrisch dadurch getrennt, daß man einen Schmelzstrom, d.h. einen Strom, der die Sicherung bis zu deren
209818/0977
Schmelzpunkt erhitzt, durch die gewählten Bauelemente und die mit diesen in Reihe liegenden Sicherungen leitet.
Ein Nachteil dieser Anordnung ergibt sich aus der Tatsache, daß die Sicherungen alternativ zum selektiven Öffnen eines Stromkreises oder als elektrische Verbindungen für die in der Matrix verbleibenden Bauelemente dienen. Um einen Niederspannungsbetrieb der Halbleiterbauelemente zu erzielen, ist es erwünscht, daß der Widerstand der Bauelemente niedrig ist, wobei auch der Widerstand der Schmelzsicherungen vorzugsweise gering ist. Dadurch ergibt sich bei bekannten Vorrichtungen dieser Art die Notwendigkeit vergleichsweise großer Durchbrennströme. Ein mit der Verwendung hoher Durchbrennströme verbundenes Problem besteht darin, daß der durch die mit den Sicherungen in Reihe liegenden Halbleiterbauelemente fließende Strom vor dem Durchbrennen der Sicherung zu einer solchen Änderung der Eigenschaften des Halbleiterbauelements führen kann, daß das Durchbrennen der Sicherung verhindert wird. So kann beispielsweise ein großer Strom den pn-übergang des Bauelements in einen großen Widerstand umwandeln, welcher die Stärke des das Bauelement und damit die Sicherung durchfließenden Stroms auf einen Wert unterhalb des zum Schmelzen der Sicherung erforderliehen Durchbrennstroms reduziertβ Daher bleibt das Halbleiterbauelement (ungewollt) in der Matrix» Außerdem macht der Bedarf an hohen Durchbrennströmen die Verwendung relativ großer Spannungen an der Serienkombination der Sicherung und des Halbleiterbauelements erforderlich. Die Verwendung derartig großer Spannungen kann bekanntlich dazu führen, daß die Schmelzströme auch durch andere Elemente der Matrix fließen, welche zu dem ausgewählten Element elektrisch parallel geschaltet sind. Daher können auch andere Elemente, die an sich in der Matrix verbleiben sollen, von dieser abgetrennt werden.
209818/0977
Um die zum Durchbrennen der Sicherungen erforderlichen Ströme zu verringern, wurde bereits vorgeschlagen, die über den Strom zugeführte Wärme durch eine zusätzliche Heizvorrichtung, z„B. ein Heizkissen zu ergänzen, auf das die Vorrichtung bzw„ das Bauteil aufgesetzt wird, wodurch der Durchbrennstrom verringert werden kann. Unter gewissen Umständen besteht eine Schwierigkeit bei der Durchführung dieser Methode darin, einfache und zweckmäßige Mittel zum ergänzenden und ausreichenden Beheizen der Sicherungen zu schaffen, ohne andere Teile des Bauteils bzw. der Vorrichtung auf Temperaturen zu bringen, welche diese beschädigen oder zerstören.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angegebenen Nachteile bekannter Halbleiterbauteile mit Schmelzleitern bzw. Sicherungen als logische Bestimmungselemente zu vermeiden und Mittel zur Verfügung zu stellen, mit denen die zum Durchbrennen der Sicherungen erforderlichen Ströme ohne schädliche Rückwirkungen auf temperaturempfindliche andere Bauelemente des Halbleiterbauteils reduziert werden können«,
Ausgehend von einem Halbleiterbauteil mit einer Unterlage, einer Gruppe von auf der Unterlage angeordneten elektrischen Bauelementen und mehreren, den verschiedenen elektrischen Bauelementen zugeordneten Sicherungen, schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß auf der Unterlage eine elektrische Widerstandsheizung angebracht ist, und daß die Schmelzleiter oder Sicherungen in wärmeübertragender Beziehung zur Heizvorrichtung angeordnet sind. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß die Wärmeübertragung zwischen der elektrischen Widerstandsheizung und den elektrischen Bauelementen erheblich geringer als diejenige zwischen der elektrischen Widerstandsheizung und den Sicherungen ist.
209818/09 7 7
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, nämlich von Halbleiterbauteilen "bzw,, -vorrichtungen, die als Speichersysteme in Rechenanlagen benutzt werden und als Nur-Auslese-Speicher bzw. Festprogrammspeicher Verwendung finden, näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauteil gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung;
Fig. 2 und 3 Schnitte entlang den Linien 2-2 und 3-3 der Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Bauteilunterlage, anhand der ein Herstellungsschritt des in Fig„ 1 dargestellten Bauteils gezeigt wird;
5 eine Draufsicht auf das Bauteil nach der Durch führung weiterer Bearbeitungsschritte;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6 - 6 der Fig. 5; und
Fig, 7 eine Ansicht ähnlich derjenigen nach Fig. 6 bei einem späteren Herstellungsschritt.
In den Fig. 1, 2 und 3 ist eine Nur-Auslese-Speichervorrichtung 10 gezeigt, die eine flache Unterlage 12 aus gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel einem dielektrischen Material, z.B. Saphir, aufweist. Die Unter lage 12 kann entsprechend der herzustellenden Vorrichtung bzw. dem herzustellenden Halbleiterbauteil aus einem von mehreren verschiedenen Materialien bestehen, Z0B. aus Metallen, Keramik, Halbleitern od.dgl« Auf einer Oberfläche 14 der Unterlage 12 sind mehrere HaIb-
2098Ί8/0977
leiter-Bauelemente 16, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Dioden, in einer aus Reihen und Spalten bestehenden Anordnung vorgesehen.
Jede Diode 16 ist ein Teil eines langgestreckten Streifens 18 aus einem auf der Unterlagenoberfläche 14 angebrachten Halbleitermaterialo Die Streifen 18 bilden Zeilen- bzw« Reihenleiter für die Dioden 16. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Streifen 18 aus η-leitendem Silizium. Kreisförmige Bereiche 20 der Streifen 18 sind p-leitend dotiert, so daß pn-Übergänge 22 für die Dioden 16 gebildet werden,,
Eine Schicht 28 (Fig. 2) aus isolierendem Material, z.B„ Siliziumdioxyd, Siliziumnitrid od.dgl., überzieht jeden der Streifen 18. Feine Drähte 30 (Fig. 1) bilden Anschlüsse an den Endabschnitten der Streifen 18 und sind durch öffnungen in der Isolierschicht 28 durchgeführt.
Mehrere Metallstreifen 32 sind die Streifen 18 kreuzend und von diesen durch die Schicht 28 getrennt angeordnet,, Die Metallstreifen 32 bilden Spaltenleiter für jede der Dioden 16 und sind über eine Serienschaltung aus Sicherungen 42 und Kontaktgliedern 44 mit den Dioden verbunden. Die Sicherungen sind an die Spaltenstreifen 32 und die Kontaktglieder 44 an die p-Gebiete 20 der Dioden 16 durch Öffnungen (Fig. 2) in der Isolierschicht 28 angeschlossen. Feine Drähte 31 sind an die Endabschnitte der Spaltenstreifen 32 angeschlossen.
Bezüglich der oben beschriebenen Merkmale ist das Bauteil 10 ähnlich bekannten Vorrichtungen dieser Art aufgebaut. Darüber hinaus weist das Bauteil 10 erfindungsgemäß jedoch eine auf der Unterlage 12 angebrachte, elektrisch durchgehende Heizleitung 48 auf, an deren bei-
209818/0977
den Enden 50 feine Drähte 52 angeschlossen sind. Die Heizleitung 48 besteht aus vier quer verlaufenden Abschnitten 56 mit jeweils einer Schicht 58 (Fig. 3) aus einem Widerstandsmaterial, z.B. η-leitendem Silizium und einer Deckschicht 60 aus einem elektrisch und thermisch isolierenden Material, z.B. Siliziumdioxid, Siliziumnitrid od.dgl. Die Sicherungen 42 sind auf den Heizleitungsabschnitten bzw. -strängen 56 angeordnet, wobei die Schicht 60 der Heizleiterabschnitte 56 die Sicherung 42 von der Schicht 58 der Heizleiter elektrisch isoliert. Benachbarte Endbe- ^ reiche benachbarter Heizleiterabschnitte bzw. -stränge 56 ™ sind über Verbindungsglieder 64 (Figo 1 ) aus Metall, z.B. Aluminium, Titan, Nickel oder Wolfram miteinander verbunden. Die Verbindungsglieder 64 kreuzen die Zeilenstreifen 18, sind jedoch von diesen durch die Isolierschicht 28 auf den Streifen elektrisch isoliert. Außerdem unterqueren die Heizstränge 56 die Spaltenstreifen 32 (Fig. 3). Die Isolierschichten 60 der Stränge 56 isolieren die Streifen 32 von den leitenden Schichten 58 der Stränge.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Festprogrammspeichervorrichtung 10 ist normalerweise in einer Kapsel angeordnet, die mit jedem der Drähte 30, 31 und 52 verbundene Anschlußklemmen aufweist. Zu diesem Zweck geeignete Kapseln bzwo Gehäuse sind bekannt, so daß sich eine Erläuterung derselben hier erübrigt.
Die Herstellung des Bauteils 10 verläuft in der folgenden Weise:
Als Ausgangswerkstück dient eine dünne, flache Unterlage 12 (Fig. 4) aus Saphir, auf der eine dünne Schicht 70 aus η-dotiertem Silizium auf einer Oberfläche 14 der Unterlage epitaktisch aufgewachsen ist. Die Mittel zum epitaktischen Aufwachsen von Silizium auf einer dielektrischen Unterlage sind bekannt.
209818/097 V
Unter Verwendung üblicher Maskier- und Ätzmethoden werden sodann Teile der Siliziumschicht 70 entfernt und ein Muster (Figo 5) aus in gegenseitigem Abstand quer verlaufenden Streifen zur Bildung der Zeilen- bzw„ Reihenstreifen 18 und der Schicht 58 der Heizstränge 56 (Figo 3) gebildet ο Da die Zeilenstreifen 18 und die Schichten 58 im Verlauf desselben Produktionsschrittes niedergeschlagen werden, sind die Leitfähigkeitseigenschaften der Streifen 18 und der Schichten 58 die gleichen,, In alternativer Herstellung können die Leitfähigkeitseigenschaftender Streifen 18 oder der Schichten 58 unter Verwendung bekannter Maskiermethoden durch bekannte Dotierschritte modifiziert werden.
In gegenseitigem Abstand angeordnete kreisförmige Zonen 20 jedes Streifens werden sodann zoB. unter Verwendung herkömmlicher Maskier- und Dotiermethoden in den p-Leitfähigkeitstyp umgewandelt»
Danach werden die Zeilenstreifen 18 und die Schichten 58 der Heizleitungen 56 in der in Figo 6 dargestellten Weise mit Schichten 28 bzw« 60 aus einem Isoliermaterial überzogen. Bei diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Schichten 28 und 60 aus Siliziumdioxid, das z.B. durch thermische Umwandlung eines Oberflächenbereichs des Siliziums in das Oxid entsprechend bekannten Methoden hergestellt isto Sodann werden Öffnungen 72 und 74 selektiv durch die Schichten 28 und 60 geätzt, um einen Oberflächenbereich der p-leitenden Gebiete 20 der Zeilenstreifen 18 und Oberflächenbereiche der Schichten 58 nahe den Enden der Heizstränge 56 freizulegen. Ferner werden Öffnungen in den Isolierschichten 28 und 60 hergestellt (in Fig. 6 nicht gezeigt), um diese Oberflächenbereiche der Strangschichten 58 und der Zeilenleiterschichten 18 freizulegen, an die die feinen Drähte 52 bzw«, 30 angeschlossen werden sollen.
2 U a ö ti-; ; 0 H /7
Die gesamte Oberfläche des Werkstücks wird sodann mit einer Schicht aus demjenigen Material überzogen, aus dem die Sicherungen 42 bestehen, z.B. aus dotiertem Silizium, Blei, Aluminium oder anderen bekannten Schmelzsieherungsmaterialieno Das Schichtmuster wird unter Verwendung bekannter Methoden, z.B. photolithografischer Methoden, ausgebildet, um die als Sicherungen 42 wirkenden, die Heizstränge 56 in der in Fig. 5 dargestellten Weise an bestimmten Stellen überdeckenden Bereiche stehen zu lassen.
Danach wird die Gesamtoberfläche des Werkstücks mit einer Metallschicht 76 (Fig. 7) aus dem Material der Spaltenstreifen 32 und der Kontaktglieder 44, zeB„ aus Aluminium, Gold, Titan, Nickel od.dgl. überzogen. Die Bereiche 78 der Metallschicht 76 erstrecken sich durch die Öffnungen 72 in der Isolierschicht 28 und bedecken die zuvor freigelegten Oberflächenbereiche der p-leitenden Gebiete 20 der Zeilenstreifen 18. Auch Bereiche 80 der Metallschicht 76 erstrecken sich durch die Öffnungen in der Isolierschicht und bedecken die zuvor freigelegten Oberflächenbereiche der Heizschichten 58β
Unter Verwendung bekannter Maskier- und Ätzmethoden werden sodann Bereiche der Metallschicht 76 entfernt, wobei das in Fig. 1 dargestellte Muster übrigbleibto Das heißt, die Schicht 76 wird so ausgebildet, daß die Spaltenstreifen 32, die Kontaktglieder 44 und die die Heizleitungsabschnitte 48 verbindenden Glieder 64 hergestellt werden,, Sowohl die Streifen 32 als auch die Kontaktglieder 44 überlappen die Enden der Sicherungen 42 (Fig. 3), so daß jedes Diodengebiet 20 mit einem Spaltenstreifen 32 über eine Sicherung 42 verbunden isto
Die verschiedenen feinen Drähte 30, 31 und 52 werden sodann zoB„ durch bekannte Ultraschall-Verbindungsmethoden an die Enden der die Zeilen und Spalten bildenden Streifen 18 und 32 und die Endbereiche 50 der Heizleitung 48 angeschlossei„ Danach wird das Bauteil in einer ge-
2 U 9 8 I 8 / 0 9 7 7
eigneten Kapsel untergebracht.
Nach diesen Herstellungsschritten, und zwar entweder vor oder nach der Montage des Bauteils in einer Kapsel, wird das Bauteil kodiert, d.h. mit der gewünschten gespeicherten Information versehen, indem vorgegebene Dioden 16 von der Matrix abgetrennt werden. Dies wird mittels Durchschmelzen (Auftrennen) der mit den entsprechenden Dioden verbundenen Sicherungen 42 erreicht.
Wie bereits oben erläutert, wird das-selektive Durchschmelzen der Schmelzsicherungen 42 dadurch erreicht, daß ein Schmelzstrom durch diese Sicherungen geleitet wird. Um die Stärke des zum Durchschmelzen der Sicherungen erforderlichen Stroms aus den oben erläuterten Gründen zu verringern, werden alle Sicherungen durch eine zusätzliche Heizquelle auf eine Temperatur in der Nähe, jedoch nicht gleich der Schmelztemperatur der Schmelzsicherungen erwärmt.
Die zusätzliche Wärme für die Sicherungen 42 wird erfindungsgemäß dadurch zur Verfügung gestellt, daß ein Strom durch die Heizleitung 48 geleitet wird, wodurch eine Widerstandserwärmung der Strangabschnitte 56 der Heizleitung hervorgerufen wird. Die Heizung der Stränge 56 bewirkt eine Erwärmung der Sicherungen 42, die auf den Strängen 56 angeordnet sinde
Die Vorteile der zuvor beschriebenen Mittel zum zusätzlichen Erhitzen der Sicherungen bestehen insbesondere in der einfachen Zuführung der zusätzlichen Wärme, nämlich durch geeignete elektrische Verbindungen zu den Drähten 52, und in der elektrischen und thermischen Isolation der zusätzlichen Heizvorrichtung von anderen
209818/0977
- 10 - 2 15 1 R 3
Teilen des Bauteils0 Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Heizleitung 48 elektrisch vollständig von allen anderen auf dem Substrat bzw. der Unterlage 12 aufgebrachten Bauelementen isoliert, so daß die an die Heizleitung angelegte Spannung und die durch diese fließenden Ströme nur geringen oder keinen Einfluß auf die aus Dioden 16 bestehende Matrix habeno Dieser Umstand ist insbesondere deshalb wünschenswert, da durch ihn die konstruktiven Möglichkeiten bei dem Aufbau sowohl der Heizleitung 48 als auch der anderen Bauelemente der Vorrichtung erweitert werden. Das heißt, die elektrischen Eigenschaften der Heizleitung können im wesentlichen unabhängig von der Ausbildung der anderen Vorrichtungskomponenten, und umgekehrt, ausgewählt werden,,
Die über die Heizleitung 48 zugeführte Wärme 1st lokalisiert, wodurch eine übermäßige Erwärmung der temperaturempfindlichen Teile des Bauteils, d.h. der Dioden 16, vermieden wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Verbindungsglieder 64, welche die benachbarten Enden der Heizstränge 56 miteinander verbinden, aus einem dicken, hochleitenden Metall, z.B0 Aluminium, und werden durch den durch die Heizleitung fließenden Strom praktisch nicht erwärmt,, Daher werden die Zeilenstreifen 18 an den Stellen, an denen sie von den Verbindungsgliedern 64 gekreuzt werden, nicht erwärmt.
Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sowohl die Spaltenstreifen 32 als auch die Kontaktglieder 44 die Heizstränge 56 kreuzen und dadurch erwärmt werden, ist es gewünschtenfalls möglich, die von diesen Gliedern überlappten Bereiche der Stränge aus hochleitendem Material, z.B. Aluminium, zu fertigen, wodurch ein Auf-
2098 18/0977
ORlGiNAL !NSFECTED
heizen dieser Glieder vermieden werden kanno Unter Verwendung einer Konstruktion, bei der also nur diejenigen Abschnitte des Heizleiters 48, die die Unterlagen der Sicherungen 42 bilden, aus einem Material mit hohem elektrischen Widerstand bestehen, können die Sicherungen 42 auf extrem hohe Temperaturen gebracht werden, während die anderen Teile der Vorrichtung bzwo des Bauteils vergleichsweise gering erwärmt werden0
Eine weitere thermische Isolation der Heizleitung 48 von den wärmeempfindlichen Elementen des Bauteils kann durch eine thermisch-isolierende Schicht zwischen den Widerstandsabschnitten der Heizleitung 48 und dem Substrat 12 erreicht werden. So können die Heizstränge 56 beispielsweise eine erste Schicht aus Siliziumdioxid, die mit der Substratoberfläche in Kontakt steht, die aus dotiertem Silizium bestehende Schicht 58 auf dieser ersten Schicht und die Deckschicht 60 aus Siliziumdioxid aufweisen.
Bei einer anderen Ausführungsform, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, weist das Bauteil einen herkömmlichen integrierten Schaltkreis mit einer Unterlage aus einem Halbleitermaterial, Z0B0 Silizium, und mehreren in der Unterlage ausgebildeten Halbleiter-Bauelementen auf. Eine die Sicherungen erwärmende Heizleitung ist auf der Unterlage angeordnet, und die Sicherungen sind auf der Heizleitung angebracht,, Um die Heizleitung von der Unterlage und den Sicherungen elektrisch zu isolieren, weist die Heizleitung eine Schicht aus Isoliermaterial, z.B. Siliziumdioxid auf, die mit der Unterlage oder anderen auf der Unterlage angebrachten Komponenten bzw0 Bauelementen in Berührung steht. Diese Isolierschicht ist mit einen; recistiven Material, z.B. dotiertem Silizium, überzogen, ur-1 eine andere Schicht aus Isoliermateria],
2098 Ϊ8/0977 SAD O*iGfwAi
ζ.Β« Siliziumdioxid, ist zwischen der Sicherung und dem resistiven Material vorgesehen, um die Sicherung von dem resistiven Heizmaterial elektrisch zu isolieren.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel besteht die Unterlage 12 aus Saphir mit einer Stärke von ungefähr 0,25 mm. Die Silizium-Zeilenstreifen 18 haben eine Dicke von 7500 Ä1 und sind dotiert mit Phosphor auf eine Konzentration von 1 χ 10 ' Atomen/cm „ Die p-dotierten Gebiete 20 der Dioden 16 sind mit Bor auf eine Konzentration von k 1 x 10 Atomen/cm dotiertβ Die Siliziumdioxidschicht 28, welche die Zeilenstreifen 18 überzieht, hat eine Dicke von 5000 2.. Die Spaltenstreifen 32 und die Kontaktglieder 44 haben eine Dicke in der Größenordnung von 1O0OOO Ä.
Die elektrischen Widerstandsschichten 58 der Heizleitung 48 bestehen aus einkristallinem Silizium, das mit Phosphor auf eine η-Leitfähigkeit von etwa 0,0005 Ohm cm dotiert ist„ Die Schichten 58 haben eine Dicke von 7.500 2. und eine Breite von 1,27 x 10 cmo Die gemeinsame Länge der Heizstränge 56 beträgt etwa 5,6 mm. Die Schichten 60 aus Siliziumdioxid, welche auf den Schichten 58 nie-) dergeschlagen sind, haben eine Dicke von 5000 S, und die Verbindungsglieder 64, welche die Enden benachbarter Stränge 56 verbinden, bestehen aus Aluminium und haben eine Dicke von 10.000 2. . Der elektrische Widerstand der Heizleitung 48 beträgt bei Raumtemperatur (250C) etwa 3,3 x 10-5 0hmo
Die Sicherungen 42 bestehen aus polykristallinem Silizium, das mit Bor auf eine p-Leitfähigkeit von 0,003 Ohm cm dotiert ist«, Die Sicherungen 42 haben jeweils eine Brei-
—3 — ~*i
te von ca« 1 χ 10 cm, eine Länge von 5 x 10 cm und
2098 Ί 8/0977
215163?
eine Dicke von 5000 2.. Der elektrische Widerstand der Sicherungen 52 beträgt bei Raumtemperatur ungefähr 280 Ohm, und der Durchschmelzstrom beträgt ohne zusätzliche Erwärmung der Sicherungen 42 Milliampere Gleichstrom.
Die Größe der zusätzlichen Heizleistung der Heizleitung 48 ist von der an der Heizleitung zwischen deren beiden Enden 50 anliegenden Spannung abhängig. Bei einem Ausführungsbeispiel werden 140 Volt Gleichspannung verwendet, wobei der die Heizleitung 48 durchfließende Strom 40 Milliampere beträgt und die Sicherungen 42 auf eine Temperatur in der Größenordnung von 8000C erwärmt werden. Bei einer derartigen zusätzlichen Aufheizung der Sicherungen 42 beträgt die zum Durchbrennen der Sicherungen 42 benötigte Stromstärke 28 Milliampere Gleichstrom.
Die Heizleitung kann aus irgendeinem Material hergestellt werden, dessen Schmelztemperatur größer oder gleich derjenigen des Sicherungsmaterials ist, das auf der Heizleitung angeordnet ist«, Das Material der Heizleitung muß außerdem den während der nachfolgenden Herstellungsschritte des integrierten Schaltkreises auftretenden Temperaturen standhalten, insbesondere den zum Niederschlagen oder Aufwachsen der Isolierschicht 60 der Heizleitung und zum Aufbringen der Sicherungen 52 benötigten Temperaturen. Zu den Heizmaterialien mit geeignetem elektrischen Widerstand für die Schicht 58 des Heizleiters 48 gehören Titan, Wolfram und Chrom. Andere geeignete Materialien sind dem auf dem vorliegenden Gebiete tätigen Fachmann bekannt.
2098T8/0977

Claims (1)

  1. -14- 215163?
    RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York. NeY. 10020 (V.St.A.)
    Patentansprüche:
    (J/ Halbleiterbauteil mit einer Unterlage, einer Gruppe von auf der Unterlage angeordneten elektrischen Bauelementen und mehreren, den verschiedenen elektrischen Bauelementen zugeordneten Schmelzleitern, dadurch g e kennzeichnet , daß auf der Unterlage (12) eine elektrische Widerstandsheizung (48) angebracht ist, und daß die Schmelzleiter oder Sicherungen (42) in wärmeübertragender Beziehung zu der Heizvorrichtung angeordnet sind.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizvorrichtung (48) von den elektrischen Bauelementen elektrisch isoliert ist.
    3β Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung so getroffen ist, daß der Wärmeübergangswert zwischen der elektrischen Widerstandsheizung (48) und den elektrischen Bauelementen (16) erheblich geringer als derjenige zwischen der elektrischen Widerstandsheizung und den Sicherungen (42) ist.
    4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Sicherungen (42) in Anlage an der Widerstandsheizung (48) angeordnet ist.
    5. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die elektrische
    2098 18/0977
    Widerstandsheizung (48) aus einer ersten Schicht (58) aus elektrisch-resistivem Material und einer zweiten Schicht (60) aus elektrisch-isolierendem Material besteht, wobei die zweite Schicht eine elektrische Isolation der ersten Schicht (58) von den elektrischen Bauelementen (16) bildet.
    6ο Halbleiterbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Sicherungen mit der zweiten Schicht (60) in Berührung stehen.
    7. Halbleiterbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schicht (58) diskontinuierlich ist und in gegenseitigem Abstand angeordnete Abschnitte (56) aufweist, die über elektrischleitende Glieder (64) geringen Widerstands miteinander verbunden sind, wobei die Sicherungen (42) auf den in gegenseitigem Abstand angeordneten Abschnitten (56) angeordnet sind.
    209818/0977
DE19712151632 1970-10-23 1971-10-16 Halbleiterbauteil mit schmelzbaren Verbindungen Pending DE2151632A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8342370A 1970-10-23 1970-10-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2151632A1 true DE2151632A1 (de) 1972-04-27

Family

ID=22178220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19712151632 Pending DE2151632A1 (de) 1970-10-23 1971-10-16 Halbleiterbauteil mit schmelzbaren Verbindungen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3699403A (de)
JP (1) JPS514915B1 (de)
DE (1) DE2151632A1 (de)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE794202A (fr) * 1972-01-19 1973-05-16 Intel Corp Liaison fusible pour circuit integre sur substrat semi-conducteur pour memoires
US4009482A (en) * 1973-09-26 1977-02-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor thermally sensitive switch structure
GB1445479A (en) * 1974-01-22 1976-08-11 Raytheon Co Electrical fuses
CA1135854A (en) * 1977-09-30 1982-11-16 Michel Moussie Programmable read only memory cell
JPS5649178U (de) * 1979-09-21 1981-05-01
JPS5763854A (en) * 1980-10-07 1982-04-17 Toshiba Corp Semiconductor device
US4814853A (en) * 1981-10-28 1989-03-21 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with programmable fuse
US4612522A (en) * 1982-05-10 1986-09-16 Fairchild Camera & Instrument Corporation Mask programmable charge coupled device transversal filter
US4598462A (en) * 1983-04-07 1986-07-08 Rca Corporation Method for making semiconductor device with integral fuse
US4454002A (en) * 1983-09-19 1984-06-12 Harris Corporation Controlled thermal-oxidation thinning of polycrystalline silicon
US5367208A (en) * 1986-09-19 1994-11-22 Actel Corporation Reconfigurable programmable interconnect architecture
US5741720A (en) * 1995-10-04 1998-04-21 Actel Corporation Method of programming an improved metal-to-metal via-type antifuse
US5859562A (en) * 1996-12-24 1999-01-12 Actel Corporation Programming circuit for antifuses using bipolar and SCR devices
US5909049A (en) * 1997-02-11 1999-06-01 Actel Corporation Antifuse programmed PROM cell
US6294453B1 (en) * 1998-05-07 2001-09-25 International Business Machines Corp. Micro fusible link for semiconductor devices and method of manufacture
US6549035B1 (en) 1998-09-15 2003-04-15 Actel Corporation High density antifuse based partitioned FPGA architecture
JP2001015000A (ja) * 1999-04-26 2001-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 電子部品の製造方法及び電子部品
US10177181B2 (en) * 2014-05-28 2019-01-08 Massachusetts Institute Of Technology Fuse-protected electronic photodiode array
US20240162146A1 (en) * 2022-11-10 2024-05-16 Globalfoundries U.S. Inc. E-fuse with metal fill

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1054514A (de) * 1963-04-05 1900-01-01
DE1266353B (de) * 1964-03-13 1968-04-18 Bbc Brown Boveri & Cie Matrixfoermige Anordnung von Oxydschichtdioden zur Verwendung als manipulierbarer Festwertspeicher oder Informationsumsetzer
US3377513A (en) * 1966-05-02 1968-04-09 North American Rockwell Integrated circuit diode matrix
DE1764378C3 (de) * 1967-05-30 1973-12-20 Honeywell Information Systems Italia S.P.A., Caluso, Turin (Italien) Integrierte Randschichtdiodenmatrix und Verfahren zu ihrer Herstellung
US3564354A (en) * 1968-12-11 1971-02-16 Signetics Corp Semiconductor structure with fusible link and method
US3575645A (en) * 1969-07-17 1971-04-20 Gen Motors Corp Power zener package

Also Published As

Publication number Publication date
JPS514915B1 (de) 1976-02-16
US3699403A (en) 1972-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2151632A1 (de) Halbleiterbauteil mit schmelzbaren Verbindungen
DE3127826C2 (de) Halbleiterspeicher
DE2063579C3 (de) Codierbare Halbleiteranordnung
DE3486432T2 (de) Programmierbare ROM-Struktur und Verfahren zum Herstellen einer solchen Struktur
DE2041343C3 (de) Festwertspeicher mit einmaliger Einschreibemöglichkeit
DE2841467C2 (de) Programmierbarer Festwertspeicher
DE3141967C2 (de)
DE2017642C3 (de) Programmierbarer Festwertspeicher
DE60307793T2 (de) Fusestrukturprogrammieren durch Elektromigration von Silizid verbessert durch Schaffen eines Temperaturgradienten
DE2300847A1 (de) Schmelzbare verbindung fuer integrierte schaltungen
DE1955221A1 (de) Integrierte Halbleiter-Schaltkreise
DE3927033C2 (de) Halbleiterbauelement mit Antifuse-Elektrodenanordnung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE68917848T2 (de) Halbleiteranordnung.
DE3116356A1 (de) "programmierbare halbleiteranordnung und verfahren zu deren herstellung"
DE2101609B2 (de) Kontaktanordnung fuer ein halbleiterbauelement
DE1933731A1 (de) Verbindungselemente fuer Halbleiterschaltungselemente und integrierte Schaltungsanordnungen
DE2926741C2 (de) Feldeffekt-Transistor und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1902369C3 (de) Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen
DE1764155B2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes aus einem Siliciumkörper
DE2421513A1 (de) Programmierbarer festwertspeicher
DE2649935A1 (de) Referenzdiode
DE2944069A1 (de) Halbleiteranordnung
DE1921118U (de) Diodenanordnung.
DE3002897C2 (de) Thyristor
DE2608813C3 (de) Niedrigsperrende Zenerdiode

Legal Events

Date Code Title Description
OHA Expiration of time for request for examination