DE4032841A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.

Eine konventionelle Dünnfilmsicherung für einen integrier­ ten Siliciumschaltkreis hat eine Struktur wie in Fig. 3 ge­ zeigt: 41 ist dabei ein Siliciumsubstrat, 42 eine Dünnfilm­ sicherung, 45 eine Feldisolationsschicht bestehend aus Si­ liciumoxid, 47 eine Zwischenisolationsschicht und 48 eine Schutzisolationsschicht, bestehend aus phosphordotiertem Siliciumoxid.

Die Gesamtdicke der Zwischenisolationsschicht 47 und der Schutzisolationsschicht 48 ist sehr groß - in der Größen­ ordnung von ungefähr 2 µm. Die Dünnfilmsicherung 42 hat deshalb eine schlechte Wärmeabstrahlungseigenschaft, so daß es manchmal passiert, daß, wenn sie bei Anlegen eines elek­ trischen Stromes durchschmilzt, entweder das Siliciumsub­ strat 41 sofort schmilzt oder sich Risse in der Feldisola­ tionsschicht 45 bilden. Insbesondere, wenn die Dünnfilmsi­ cherung 42 aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt herge­ stellt wurde, wird die Temperatur, bei der die Sicherung schmilzt, so hoch, daß der oben beschriebene Effekt begün­ stigt wird.

Aus diesem Grund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit einer integrierten Dünnfilm­ sicherung zu schaffen, bei der die Wärmeabstrahlungseigen­ schaft der Dünnfilmsicherung verbessert ist.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1(A) bis 1(D) Teilquerschnittsansichten zur Erläute­ rung der Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Aufsicht der in Fig. 1(D) dargestellten Halbleitervorrichtung, und

Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht einer konventionellen Halbleitervorrichtung.

Die Fig. 1(A) bis 1(D) zeigen Vertikal-Teilschnittansich­ ten der Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung in ver­ schiedenen Herstellungsstufen.

In den Fign. bezeichnet 11 ein Siliciumsubstrat zur Ausbil­ dung eines MOS-Transistors oder dergleichen. 12 ist eine Dünnfilmsicherung, 13 eine untere Verdrahtung und 14 eine untere Elektrode, die zur Bildung eines Kondensators dient. Diese Elemente bestehen im wesentlichen aus Molybdän (Mo) und werden gleichzeitig mit der Gate-Elektrode eines MOS- Transistors (nicht abgebildet) hergestellt. Die Dicke die­ ser Elemente ist in der Größenordnung von 200 nm. Die Dünn­ filmsicherung 12 hat an beiden Enden jeweils einen Anschluß 22 (Fig. 2). Sie schmilzt, wenn ein Strom mit vorher fest­ gelegter Größe über die beiden Anschlüsse angelegt wird.

15 ist eine Feldisolationsschicht. Sie stellt eine erste Isolationsschicht dar, besteht aus Siliciumoxid und hat eine Dicke von 500 nm.

16 ist eine Siliciumnitrid-Schicht. Sie stellt eine zweite Isolationsschicht dar, die die Dünnfilmsicherung 12 be­ deckt, und hat eine Dicke von 50 nm.

17 ist eine Zwischenisolationsschicht, die aus Siliciumoxid besteht. Sie hat eine Dicke von 500 nm.

18 ist eine Schutzisolationsschicht, die aus Siliciumoxid besteht, das mit einer ausreichenden Menge an Phosphor (P) dotiert ist, also eine sogenannte PSG-Schicht. Sie hat eine Dicke von 1 µm.

Die Zwischenisolationsschicht 17 und die Schutzisolations­ schicht 18 bilden eine dritte Isolationsschicht.

19 ist eine Öffnung, die entsprechend dem Muster gebildet wird, nach dem die Dünnfilmsicherung 12 hergestellt wird. Der Teil der zweiten Isolationsschicht 16, der nicht durch die Öffnung 19 freigelegt wird, ist durch die dritte Isola­ tionsschicht (Zwischenisolationsschicht und Schutziso­ lationsschicht) bedeckt (siehe Fig. 1(D) und 2).

20 ist eine Öffnung über der unteren Elektrode 14, die im Muster eines zu bildenden Kondensators hergestellt ist.

21 ist eine obere Elektrode, die mit Elektrode 14 einen Kondensator bildet. Diese Elektrode 21 ist aus Aluminium (Al) der Dicke 1 µm gefertigt.

Anhand der Fig. 1(A) bis 1(D) wird nun der Herstellungs­ prozeß in der Reihenfolge der Herstellungsschritte der Halbleitervorrichtung beschrieben.

• A) Auf das Siliciumsubstrat 11 werden nacheinander zuerst die Feldisolationsschicht 15 und dann ein dünner Molybdän­ (Mo)-Film durch Zerstäuben aufgebracht. Danach wird der dünne Molybdänfilm nach einem vorgegebenen Muster abgeätzt. Dabei werden die Dünnfilmsicherung 12, die untere Verdrah­ tung 13 und die untere Elektrode 14 zur Bildung des Konden­ sators hergestellt. Daraufhin wird die Siliciumnitrid- Schicht 16 über der Feldisolationsschicht 15 und der Dünn­ filmsicherung 12 durch die CVD-Methode hergestellt. Danach wird die Zwischenisolationsschicht 17 über der Siliciumni­ trid-Schicht 16 durch die CVD-Methode aufgebracht.
• B) Zur Erzeugung der Öffnung 20 oberhalb der unteren Elek­ trode 14 wird die Zwischenisolationsschicht 17 mit fluor­ wasserstoffsäurehaltigem Ätzmittel abgeätzt.
• C) Zur Herstellung der oberen Elektrode 21 des Kondensa­ tors wird Aluminium-(Al)-Material vakuumverdampft und mit phosphorsäurehaltigem Ätzmittel geätzt.
• D) Die Schutzisolationsschicht 18 wird durch die CVD-Me­ thode aufgebracht. Daraufhin werden zur Erzeugung der Öff­ nung 19 in einem der Dünnfilmsicherung 12 entsprechenden Muster die Schutzisolationsschicht 18 und die Zwischeniso­ lationsschicht 17 mit Hilfe von fluorwasserstoffsäurehalti­ gem Ätzmittel abgeätzt.

Anhand des beschriebenen Herstellungsprozesses erhält man die in den Fig. 1(D) und 2 abgebildete Struktur.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführungsform für die Herstellung der Dünnfilmsicherung Molybdän verwendet wird, soll angemerkt werden, daß auch andere Materialien, die im wesentlichen aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt beste­ hen, anstatt des Molybdäns verwendet werden können.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Wärmeabstrahlung der Dünnfilmsicherung zur Zeit ihres Durchschmelzens da­ durch verbessert, daß in der dritten Isolationsschicht eine Öffnung gegenüber der Sicherung ausgebildet ist. Demzufolge ist es möglich, zum Zeitpunkt des Durchschmelzens der Dünn­ filmsicherung einerseits das Siliciumsubstrat vor dem au­ genblicklichen Schmelzen und andererseits die Feldisolati­ onsschicht gegen eine Bildung von Rissen zu schützen. Ins­ besondere da, wo durch Verwendung eines Metalls mit sehr hohem Schmelzpunkt wie Molybdän, die Durchschmelztemperatur der Sicherung besonders hoch wird, ist der oben beschrie­ bene Effekt hervorragend.

Claims (4)

1. Halbleitervorrichtung umfassend:
eine erste Isolationsschicht (15), gebildet auf einem Siliciumsubstrat (11);
eine Dünnfilmsicherung (12), aufgebracht auf der er­ sten Isolationsschicht;
eine zweite Isolationsschicht (16), aufgebracht über der ersten Isolationsschicht (15) und der Dünnfilmsicherung (12) so, daß die Dünnfilmsicherung bedeckt wird; und
eine dritte Isolationsschicht (17, 18), derartig über der zweiten Isolationsschicht aufgebracht, daß die dritte Isolationsschicht eine Öffnung oberhalb der Dünnfilmsiche­ rung aufweist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilmsicherung (12) im wesentlichen aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt besteht.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall mit hohem Schmelzpunkt Molybdän (Mo) ist.

4. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Isolationsschicht (15) aus Siliciumoxid, die zweite Isola­ tionsschicht (16) aus Siliciumnitrid und die dritte Isola­ tionsschicht (17, 18) aus Siliciumoxid besteht.