DE3731621A1 - Verfahren zum herstellen einer elektrisch programmierbaren integrierten schaltung - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer elektrisch programmierbaren integrierten schaltungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstel
len einer elektrisch programmierbaren integrierten Schal
tung, die zwischen ausgewählten Anschlußpunkten durch
schmelzbare Kontaktbrücken aufweist, bei welchem zunächst
in einem Halbleitersubstrat mittels Diffusion oder Ionen
implantation zur Erzielung gewünschter Schaltungsfunktio
nen eine Halbleiterstruktur mit Zonen unterschiedlichen
Leitungstyps erzeugt werden.
Bekannte elektrisch programmierbare integrierte Schaltun
gen, beispielsweise sogenannte PLA′s, enthalten nach
ihrer Herstellung und vor ihrem praktischen Einsatz zwi
schen ausgewählten Schaltungspunkten Kontaktbrücken, die
durch Anlegen von elektrischen Signalen an bestimmte
Schaltungseingänge durchgeschmolzen werden können. In ei
nem eigenen Programmierzyklus kann in solchen Schaltungen
erreicht werden, daß zwischen ausgewählten Schaltungspunk
ten die Kontaktbrücke erhalten bleibt, während sie zwi
schen anderen Kontaktpunkten unterbrochen wird, was dann
gewünschte Schaltungsfunktionen zur Folge hat.
Bei der Herstellung solcher programmierbarer integrierter
Schaltungen werden bisher zur Bildung der Kontaktbrücken
Naßätzverfahren angewendet, die den bekannten Nachteil
haben, daß bestimmte geometrische Abmessungen der nach
dem Ätzen verbleibenden Strukturen nicht unterschritten
werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das es ermög
licht, bei der Herstellung elektrisch programmierbarer
integrierter Schaltungen mit hoher Zuverlässigkeit klei
nere Abmessungen der Einzelstrukturen zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
auf der Oberfläche der Halbleiterstruktur eine erste
Schutzschicht gebildet wird, daß in der ersten Schutz
schicht Kontaktfenster zu den ausgewählten Anschlußpunk
ten erzeugt werden, daß auf der Oberfläche der ersten
Schutzschicht und in den Kontaktfenstern eine durchgehen
de Leiterschicht aus einem die durchschmelzbaren Kontakt
brücken bildenden Material gebildet wird, daß unter An
wendung eines Plasmaätzverfahrens die Leiterschicht so
abgeätzt wird, daß nur die Kontaktbrücken mit einem zu
gehörigen Anschlußende und von den Kontaktbrücken zu den
Anschlußpunkten in den Kontaktfenstern führende Leiterbe
reiche übrigbleiben, daß auf den übriggebliebenen Leiter
bereichen eine zweite Schutzschicht angebracht wird, die
dann mittels eines Plasmaätzverfahrens bis auf die über
den Kontaktbrücken liegenden Bereiche abgeätzt wird, und
daß im Bereich der Kontaktfenster und auf den Anschluß
enden der Kontaktbrücken eine Anschlußmetallisierung an
gebracht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist so ausgestaltet, daß
keine Naßätzschritte mehr erforderlich sind, sondern das
Abtragen zu entfernender Schichten wird ausschließlich
unter Anwendung des Plasmaätzens durchgeführt, das die
Herstellung wesentlich kleinerer Strukturen erlaubt.
Durch die Anwendung des Plasmaätzens wird auch der Vor
teil ausgenützt, daß bei diesem Ätzverfahren kein nennens
wertes Unterätzen auftritt, das bei der Anwendung von Naß
ätzverfahren häufig zu Problemen führt und die Genauigkeit
der herzustellenden Strukturen nachteilig beeinflußt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshal
ber erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Teils
einer elektrisch programmierbaren integrier
ten Schaltung im Verlauf ihres Herstellungs
verfahrens nach Aufbringung der zur Bildung
einer durchschmelzbaren Kontaktbrücke ver
wendeten Leiterschicht,
Fig. 2 ein ebensolcher Schnitt wie in Fig. 1 nach
Anwendung eines Plasmaätzschritts zur Fest
legung der durchschmelzbaren Kontaktbrücke,
Fig. 3 eine weitere Schnittansicht wie in den Fig.
1 oder 2 nach Aufbringen einer Schutzschicht
auf der durchschmelzbaren Kontaktbrücke und
Fig. 4 eine weitere Schnittansicht des Abschnitts
der integrierten Schaltung nach der Bildung
der Kontaktanschlüsse zur durchschmelzbaren
Kontaktbrücke im Anschluß an einen weiteren
Plasmaätzschritt.
In der Zeichnung ist nur ein kleiner Teil eines Halblei
tersubstrats 10 dargestellt, in dem unter Anwendung her
kömmlicher Verfahrensschritte wie der Diffusion oder der
Ionenimplantation eine Halbleiterstruktur mit Zonen unter
schiedlichen Leitungstyps erzeugt ist. Der in der Zeich
nung dargestellte kleine Abschnitt des Halbleitersubstrats
10 enthält eine solche Zone 12.
Nach der Bildung der Halbleiterstruktur im Halbleitersub
strat 10 ist die Oberfläche mit einer Schicht 14 aus Sili
ciumdioxid überzogen, die unter anderem als Schutzschicht
für die Halbleiterstruktur dient. Auf der Schicht 14 wird
eine weitere Schutzschicht 16 durch Abscheidung aus der
Gasphase aufgebracht. Im Anschluß daran wird durch die
beiden Schichten 14 und 16 hindurch ein Kontaktfenster
18 geöffnet, durch das die im Halbleitersubstrat 10 be
findliche Zone 12 zugänglich gemacht wird. Die Herstellung
des Kontaktfensters erfolgt unter Anwendung herkömmlicher
Maskierungs- und Ätzverfahren, die dem Fachmann geläufig
sind und hier nicht näher erläutert werden müssen.
Auf der Schutzschicht 16 und im Kontaktfenster 18 wird
anschließend eine Leiterschicht 20 aus Titan-Wolfram auf
gebracht, aus der letztendlich die herzustellende durch
schmelzbare Kontaktbrücke erzeugt werden soll. Fig. 1
zeigt die integrierte Schaltung in dem Zustand nach Auf
bringen der Leiterschicht 20.
Die Leiterschicht 20 wird nun mit einer Ätzschutzmaske
überzogen, die durch Belichten und Abtragen in eine sol
che Form gebracht wird, daß nur noch auf dem die durch
schmelzbare Kontaktbrücke bildenden Bereich 22 der Leiter
schicht 20 und einem zugehörigen Anschlußende 21 sowie in
dem das Kontaktfenster 18 erstreckenden Bereich die Ätz
schutzschicht zurückbleibt. Die freiliegenden Bereiche
der Schutzschicht 20 werden nun mittels eines Plasmaätz
verfahrens, bei dem die zu behandelnde Vorrichtung mit
Ionen beschossen wird, vollständig abgetragen, so daß nur
noch der in Fig. 2 zu erkennende Teil der Leiterschicht
20 zurückbleibt. Die Schutzschicht 16 verhindert bei die
sem Plasmaätzverfahren, daß die darunterliegende Schicht 14
angegriffen wird.
Nach Durchführung des Plasmaätzverfahrens wird auf der
Oberfläche der in Fig. 2 dargestellten Struktur eine wei
tere Schutzschicht 24 angebracht, die dann unter Anwendung
eines weiteren Plasmaätzverfahrens wieder so abgetragen
wird, daß nur über dem die eigentliche Kontaktbrücke bil
denden Bereich 22 der Leiterschicht 20 die Schutzschicht
24 zurückbleibt. Dieses Stadium des Herstellungsverfahrens
ist in Fig. 3 dargestellt.
Der die durchschmelzbare Kontaktbrücke bildende Bereich
22 der Leiterschicht 20 muß nun noch mit Kontaktanschlüs
sen versehen werden, damit der Kontaktbrücke der Strom
zugeführt werden kann, der bedarfsweise zu einem Durch
schmelzen der Kontaktbrücke führt. Die Anschlußkontakte
werden in Form einer Kontaktmetallisierung auf dem Bereich
21 der Leiterschicht 20 und im Bereich des Kontaktfensters
18 gebildet. Über das Kontaktfenster 18 stellt die An
schlußmetallisierung auch eine elektrische Verbindung
mit der im Halbleitersubstrat befindlichen Zone 12 her.
Die Kontaktmetallisierung wird vorzugsweise aus zwei Me
tallschichten aufgebaut, nämlich einer ersten Metall
schicht 26 aus Titan-Wolfram und einer darüber befindli
chen zweiten Metallschicht 28 aus Aluminium. Zum Aufbrin
gen der Kontaktmetallisierung wird die Struktur von Fig. 3
zunächst mit der Metallschicht 26 und dann mit der Metall
schicht 28 überzogen. Unter Anwendung eines weiteren
Plasmaätzschritts werden dann die Kontaktmetallisierungen
in der in Fig. 4 dargestellten Form erzeugt. Dies bedeu
tet, daß die Metallschichten 26 und 28 überall dort durch
reaktives Ionenätzen wieder entfernt werden, wo sie nicht
benötigt werden, so daß nur über dem Bereich 21 und über
dem Kontaktfenster 18 Kontaktmetallisierungen zurückblei
ben. Bei diesem Plasmaätzschritt schützt die Schutzschicht
24 den darunterliegenden Bereich 22 der Kontaktbrücke vor
den die Metallschichten 26 und 28 abtragenden Ionen.
Die Metallschicht 26 aus Titan-Wolfram hat den Zweck,
Reaktionen zwischen dem Aluminiummaterial der Schicht 28
und der darunterliegenden Struktur zu verhindern.
Der zur Bildung der Kontaktmetallisierungen angewendete
Plasmaätzschritt bewirkt ein derartiges Abtragen der
Schicht 28 und der Schicht 26, so daß die verbleibenden
Teile dieser beiden Schichten exakt aufeinander ausgerich
tet sind, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Diese Ausrichtung
ergibt sich sozusagen automatisch, was eine exakte Defini
tion der geometrischen Abmessungen der Kontaktbrücke zur
Folge hat. Die Anwendung des Plasmaätzens ermöglicht ferner
wesentlich kleinere Abmessungen, als dies bei Anwendung
von Naßätzverfahren möglich wäre.
Somit lassen sich mit dem beschriebenen Verfahren elek
trisch programmierbare integrierte Schaltungen mit durch
schmelzbaren Kontaktbrücken unter Anwendung des vorteil
haften Plasmaätzverfahrens herstellen.
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch programmier
baren integrierten Schaltung, die zwischen ausgewählten
Anschlußpunkten durchschmelzbare Kontaktbrücken aufweist,
bei welchem zunächst in einem Halbleitersubstrat mittels
Diffusion oder Ionenimplantation zur Erzielung gewünsch
ter Schaltungsfunktionen eine Halbleiterstruktur mit Zo
nen unterschiedlichen Leitungstyps erzeugt werden, da
durch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Halblei
terstruktur eine erste Schutzschicht gebildet wird, daß
in der ersten Schutzschicht Kontaktfenster zu den ausge
wählten Anschlußpunkten erzeugt werden, daß auf der Ober
fläche der ersten Schutzschicht und in den Kontaktfenstern
eine durchgehende Leiterschicht aus einem die durchschmelz
baren Kontaktbrücken bildenden Material gebildet wird,
daß unter Anwendung eines Plasmaätzverfahrens die Leiter
schicht so abgeätzt wird, daß nur die Kontaktbrücken mit
einem zugehörigen Anschlußende und von den Kontaktbrücken
zu den Anschlußpunkten in den Kontaktfenstern führende
Leiterbereiche übrigbleiben, daß auf den übriggebliebenen
Leiterbereichen eine zweite Schutzschicht angebracht wird,
die dann mittels eines Plasmaätzverfahrens bis auf die
über den Kontaktbrücken liegenden Bereiche abgeätzt wird,
und daß im Bereich der Kontaktfenster und auf den Anschluß
enden der Kontaktbrücken eine Anschlußmetallisierung ange
bracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Anschlußmetallisierung und der darunter
liegenden Struktur eine Reaktionssperrschicht angebracht
wird.
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