DE3856450T2 - Verfahren zur Herstellung von einer elektrisch programmierbaren integrierten Schaltung mit schmelzbaren Kontaktbrücken - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von einer elektrisch programmierbaren integrierten Schaltung mit schmelzbaren Kontaktbrücken

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch programmierbaren integrierten Schaltung des Typs, wie er aus der EP-A-0 146 688 bekannt ist.
  • Das bekannte Verfahren zum Herstellen einer elektrisch programmierbaren integrierten Schaltung umfaßt:
  • Bereitstellen eines Substrats aus einem Halbleitermaterial;
  • Bilden einer gegenüber einem Plasmaätzen widerstandsfähigen Schutzschicht auf dem Halbleitersubstrat, die dessen obere Fläche bedeckt,
  • Aufbringen leitenden Materials auf die Schutzschicht, zum Bereitstellen einer leitenden Schicht auf der Schutzschicht;
  • Bilden einer Ätzschutzmaske auf der leitenden Schicht, die nur die Abschnitte der leitenden Schicht, aus denen eine Kontaktbrücke zu bilden ist, bedeckt,
  • Ausführen eines Plasmaätzvorgangs zum selektiven Entfernen von Abschnitten der leitenden Schicht, um dadurch eine strukturierte leitende Schicht zu definieren, die die Kontaktbrücke auf der Schutzschicht bildet; und
  • Aufbringen metallischen Materials auf die Schutzschicht, um elektrische Kontaktelemente zu formen, die elektrisch mit der Kontaktbrücke in Verbindung stehen.
  • Bekannte elektrisch programmierbare integrierte Schaltungen, beispielsweise sogenannte PLA's, enthalten nach ihrer Herstellung und vor ihrem praktischen Einsatz zwischen ausgewählten Schaltungspunkten Kontaktbrücken, die durch Anlegen von elektrischen Signalen an bestimmte Schaltungseingänge durchgeschmolzen werden können. In einem eigenen Programmierzyklus kann in solchen Schaltungen erreicht werden, daß zwischen ausgewählten Schaltungspunkten die Kontaktbrücke erhalten bleibt, wahrend sie zwischen anderen Kontaktpunkten unterbrochen wird, was dann gewünschte Schaltungsfunktionen zur Folge hat.
  • Bei der Herstellung solcher programmierbarer integrierter Schaltungen mittels des oben genannten Verfahrens wurde zur Bildung der an der Kontaktbrücke anliegenden Kontaktelemente ein Naßätzschritt angewendet. Dieser Naßätzschritt hat den bekannten Nachteil, 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 ermöglicht, bei der Herstellung elektrisch programmierbarer integrierter Schaltungen mit hoher Zuverlässigkeit kleinere Abmessungen der Einzelstrukturen zu erzielen.
  • Bei dem oben genannten Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • 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 Vorteil ausgenutzt, daß bei diesem Ätzverfahren kein nennenswertes Unterätzen auftritt, das bei der Anwendung von Naßätzverfahren häufig zu Problemen führt und die Genauigkeit der herzustellenden Strukturen nachteilig beeinflußt.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer elektrisch programmierbaren integrierten Schaltung im Verlauf ihres Herstellungsverfahrens nach Aufbringung der zur Bildung einer schmelzbaren Kontaktbrücke verwendeten leitenden Schicht,
  • Fig. 2 ein ebensolcher Schnitt wie in Fig. 1 nach Anwendung eines Plasmaätzschritts zur Festlegung der schmelzbaren Kontaktbrücke,
  • Fig. 3 eine weitere Schnittansicht wie in den Fig. 1 oder 2 nach Aufbringen einer Schutzschicht auf der schmelzbaren Kontaktbrücke und
  • Fig. 4 eine weitere Schnittansicht des Abschnitts der integrierten Schaltung nach Bildung der Kontaktanschlüsse zur schmelzbaren Kontaktbrücke im Anschluß an einen weiteren Plasmaätzschritt.
  • In der Zeichnung ist nur ein kleiner Teil eines Halbleitersubstrats 10 dargestellt, in dem unter Anwendung herkömmlicher Verfahrensschritte wie der Diffusion oder der Ionenimplantation eine Halbleiterstruktur mit Zonen unterschiedlichen Leitungstyps erzeugt ist. Der in der Zeichnung dargestellte kleine Abschnitt des Halbleitersubstrats 10 enthält eine solche Zone 12.
  • Nach der Bildung der Halbleiterstruktur im Halbleitersubstrat 10 ist die Oberfläche mit einer Schicht 14 aus Siliciumdioxid 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 befindliche 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 leitende Schicht 20 aus Titan-Wolfram aufgebracht, aus der letztendlich die herzustellende schmelzbare Kontaktbrücke erzeugt werden soll. Fig. 1 zeigt die integrierte Schaltung in dem Zustand nach Aufbringen der leitenden Schicht 20.
  • Die leitende Schicht 20 wird nun mit einer Ätzschutzmaske überzogen, die durch Belichten und Abtragen in eine solche Form gebracht wird, daß nur noch auf dem die schmelzbare Kontaktbrücke bildenden Bereich 22 der leitenden Schicht 20 und einem zugehörigen Verbindungsende 21 sowie in dem sich über das Kontaktfenster 18 erstreckenden Bereich die Ätzschutzschicht zurückbleibt. Die freiliegenden Bereiche der Schutzschicht 20 werden nun mittels eines Plasmaätzverfahrens, bei dem die zu behandelnde Vorrichtung mit Ionen beschossen wird, vollständig abgetragen, so daß nur noch der in Fig. 2 zu erkennende Teil der leitenden Schicht 20 zurückbleibt. Die Schutzschicht 16 verhindert bei diesem Plasmaätzverfahren, daß die darunterliegende Schicht 14 angegriffen wird.
  • Nach Durchführung des Plasmaätzverfahrens wird auf der Oberfläche der in Fig. 2 dargestellten Struktur eine weitere Schutzschicht 24 aufgebracht, die dann unter Anwendung eines weiteren Plasmaätzverfahrens wieder so abgetragen wird, daß nur über dem die eigentliche Kontaktbrücke bildenden Bereich 22 der leitenden Schicht 20 die Schutzschicht 24 zurückbleibt. Dieses Stadium des Herstellungsverfahrens ist in Fig. 3 dargestellt.
  • Der die schmelzbare Kontaktbrücke bildende Bereich 22 der leitenden Schicht 20 muß nun noch mit Kontaktanschlüssen versehen werden, damit der Kontaktbrücke der Strom zugeführt werden kann, der bedarfsweise zu einem Durchschmelzen der Kontaktbrücke führt. Die Anschlußkontakte werden in Form einer Kontaktmetallisierung auf dem Bereich 21 der leitenden Schicht 20 und im Bereich des Kontaktfensters 18 gebildet. Über das Kontaktfenster 18 stellt die Anschlußmetallisierung auch eine elektrische Verbindung mit der im Halbleitersubstrat befindlichen Zone 12 her.
  • Die Kontaktmetallisierung wird vorzugsweise aus zwei Metallschichten aufgebaut, nämlich einer ersten Metallschicht 26 aus Titan-Wolfram und einer darüber befindlichen zweiten Metallschicht 28 aus Aluminium. Zum Aufbringen der Kontaktmetallisierung wird die Struktur von Fig. 3 zunächst mit der Metallschicht 26 und dann mit der Metallschicht 28 überzogen. Unter Anwendung eines weiteren Plasmaätzschritts werden dann die Kontaktmetallisierungen in der in Fig. 4 dargestellten Form erzeugt. Dies bedeutet, 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 zurückbleiben. 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, daß die verbleibenden Teile dieser beiden Schichten exakt aufeinander ausgerichtet sind, wie in Fig. 4 zu erkennen ist. Diese Ausrichtung ergibt sich sozusagen automatisch, was eine exakte Definition 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 elektrisch programmierbare integrierte Schaltungen mit schmelzbaren Kontaktbrücken unter Anwendung des vorteilhaften Plasmaätzverfahrens herstellen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch programmierbaren integrierten Schaltung, aufweisend:
Bereitstellen eines Substrats (10) aus einem Halbleitermaterial, wobei das Substrat (10) mindestens eine Schaltungsfunktionen definierende Zone (12) aufweist, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweist und mit einer Öffnung an ihrer oberen Fläche versehen ist,
Bilden einer gegenüber einem Plasmaätzen widerstandsfähigen Schutzschicht (14, 16) auf dem Halbleitersubstrat (10), die dessen obere Fläche bedeckt,
selektives Strukturieren der gegenüber dem Plasmaätzen widerstandsfähigen Schutzschicht (14, 16) zur Bildung einer Öffnung (18), die sich durch sie bis zu mindestens einem Abschnitt der mindestens einen Zone (12) erstreckt, wodurch eine Kontaktfläche der mindestens einen Zone (12) des Halbleitersubstrats (10) freigelegt wird,
Aufbringen leitenden Materials auf die Schutzschicht (14, 16), zum Bereitstellen einer zusammenhängenden leitenden Schicht (20) auf der Schutzschicht und der Kontaktfläche der mindestens einen Zone (12), wobei diese übereinander liegen,
Bilden einer Ätzschutzmaske auf der leitenden Schicht (20), die nur die Abschnitte der leitenden Schicht (20), aus denen eine schmelzbare Kontaktbrücke (22) und ein zugeordnetes Verbindungsende (21) zu bilden sind, und den Abschnitt der leitenden Schicht (20), der über der Kontaktfläche der mindestens einen Zone (12) liegt, bedeckt,
Ausführen eines Plasmaätzvorgangs zum selektiven Entfernen von Abschnitten der leitenden Schicht (20), um dadurch eine strukturierte leitende Schicht zu definieren, die die schmelzbare Kontaktbrücke (22) und das zugeordnete Verbindungsende (21) auf der Schutzschicht (14, 16) bildet und den über der Kontaktfläche der mindestens einen Zone (12) liegenden Abschnitt einschließt,
Bilden einer zweiten Ätzschutzmaske (24) auf der strukturierten leitenden Schicht (20), die nur den Bereich der strukturierten leitenden Schicht (20) bedeckt, der die schmelzbare Kontaktbrücke (22) bildet,
Aufbringen metallischen Materials (26, 28) auf die die zweite Ätzschutzmaske (24) und die freigelegten Abschnitte der strukturierten leitenden Schicht (20) einschließende Struktur, um darüber mindestens eine metallische Schicht (26, 28) zu bilden und elektrische Kontaktelemente zu formen, die elektrisch mit der schmelzbaren Kontaktbrücke (22) in Verbindung stehen, Ausführen eines zweiten Plasmaätzvorgangs zum selektiven Entfernen von Abschnitten der metallischen Schicht (26, 28) auf der strukturierten leitenden Schicht (20), während die Abschnitte der metallischen Schicht (26, 28) erhalten bleiben, die über der Kontaktfläche der mindestens einen Zone (12) und dem Abschnitt der strukturierten leitenden Schicht (20), der das der schmelzbaren Kontaktbrücke (22) zugeordnete Verbindungsende (21) definiert, liegen, um eine die elektrischen Kontaktelemente (28) formende strukturierte metallische Schicht zu bilden,
wobei die zweite Ätzschutzmaske (24) den Bereich der strukturierten leitenden Schicht, der die schmelzbare Kontaktbrücke (22) bildet, während des zweiten Plasmaätzvorgangs gegenüber dem Ätzen abschirmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen metallischen Materials auf die Struktur unter Einschluß der zweiten Ätzschutzmaske (24) und der freigelegten Abschnitte der strukturierten leitenden Schicht (20) aufweist:
Aufbringen eines ersten metallischen Materials auf die zweite Ätzschutzmaske (24) und die freigelegten Abschnitte der strukturierten leitenden Schicht (20), um darauf eine erste metallische Schicht (26) zu bilden, und
Aufbringen eines von dem ersten metallischen Material verschiedenen zweiten metallischen Materials auf die erste metallische Schicht (26), um eine zweite metallische Schicht (28) zu bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das auf die zweite Ätzschutzmaske (24) und die freigelegten Abschnitte der strukturierten leitenden Schicht (20) aufgebrachte erste metallische Material ein leitendes reaktionsbeständiges Material zur Bildung der ersten metallischen Schicht (26) als eine Reaktionssperrschicht ist und daß das auf die erste metallische Schicht (26) beim Bilden der zweiten metallischen Schicht (28) aufgebrachte zweite metallische Material ein leitendes Material zur Bildung der zweiten metallischen Schicht (28) ist, woraus die strukturierte zusammengesetzte metallische Schicht (26, 28) in Gestalt der elektrischen Kontaktelemente gebildet wird, wobei die erste strukturierte metallische Schicht (26) als eine Reaktionssperrschicht zwischen der zweiten metallischen Schicht (28) und der darunterliegenden Struktur dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das beim Bilden der ersten metallischen Schicht (26) aufgebrachte erste metallische Material eine Titanwolframlegierung ist und daß das beim Bilden der zweiten metallischen Schicht (28) aufgebrachte zweite metallische Material Aluminium ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß das auf die erste Schutzschicht (14, 16) und die freigelegte Kontaktfläche der mindestens einen Zone (12) aufgebrachte leitende Material eine Titanwolframlegierung ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens einer gegenüber dem Plasmaätzen widerstandsfähigen Schutzschicht (14, 16) aufweist:
Bilden einer Isolationsschicht (14) auf dem Halbleitersubstrat (10), die dessen obere Fläche bedeckt, und
danach erfolgendes Bilden einer über der Isolationsschicht (14) auf dem Halbleitersubstrat (10) liegenden Schutzschicht (16).
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