DE3731621A1 - Verfahren zum herstellen einer elektrisch programmierbaren integrierten schaltung - Google Patents

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.