DE4113961A1 - Halbleitereinrichtung mit einem redundanzschaltkreisbereich und herstellungsverfahren fuer diese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleitereinrichtung und ein Herstel­ lungsverfahren für diese. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Halbleitereinrichtung, die wenigstens einen speziellen Schaltkreis­ bereich mit einer vorbestimmten Funktion und einen redundanten Er­ satzschaltkreisbereich, der dieselbe Funktion wie der spezielle Schaltkreisbereich sowie eine Verbindung aufweist, die durchgebrannt und entfernt werden kann, um einen bestimmten defekten Schaltkreis­ bereich durch den redundanten Schaltkreisbereich zu ersetzen, und ein Herstellungsverfahren für diese Halbleitereinrichtung.

Im allgemeinen weisen Halbleitereinrichtungen wie statische Direkt­ zugriffsspeicher (SRAMs) und dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAMs) redundante Schaltkreise auf, um die Produktionsausbeute der Halbleitereinrichtungen zu erhöhen. Diese Redundanzschaltkreise wer­ den dazu benutzt, um eine Verminderung der Produktionsausbeute der Halbleitereinrichtungen durch zufällige Defekte, die während der Herstellungsprozesse der Halbleitereinrichtungen erzeugt werden, zu vermindern. Redundanz wird bezüglich des speziellen Schaltkreisbe­ reichs mit einer vorbestimmten Funktion geschaffen, so daß ein paar mögliche Defekte die Funktion der Halbleitereinrichtung als ganzes nicht beeinträchtigen, da der Redundanzschaltkreisbereich so gebil­ det ist, daß er dieselbe Funktion wie der spezielle Schaltkreisab­ schnitt besitzt. Um den defekten speziellen Schaltkreisbereich durch den Redundanzschaltkreisbereich zu ersetzen, ist eine Verbindung ge­ schaffen, die durch einen Laserstrahl durchgeschmolzen und entfernt werden kann. Diese Art eines Redundanzschaltkreises wird als Typ mit Bildung einer offenen Schleife bezeichnet (Open-loop-formation-Typ).

Nun wird der Aufbau einer Halbleitereinrichtung mit redundanten Bau­ elementstrukturen dieses Typs schematisch beschrieben. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht, die einen Wafer darstellt, auf dem Halbleiterein­ richtungen mit im allgemeinen den Redundanzschaltkreisen als ein­ zelne Chips gebildet sind. Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der inneren Strukturen der Halbleitereinrichtung mit Redundanzschaltkreis für jeden Chip.

Bezüglich Fig. 5 weist der Wafer 1000 eine Mehrzahl von Chips (Halbleitereinrichtungen) 100 auf. Bezüglich Fig. 6 weist jeder Chip 100 Blöcke N1, N2, . . ., Nm auf, die jeweils dieselbe Funktion besit­ zen, wie z. B. eine Mehrzahl von Speicherzellen mit derselben Funk­ tion in einer Halbleiterspeichereinrichtung. Um diese Blöcke N1, N2, . . ., Nm zu aktivieren, sind Schmelzverbindungen (Verbindungen L1, L2, . . ., Lm) gebildet, die durchgeschmolzen werden können. Um einen der deaktivierten Blöcke N1, N2, . . ., Nm, zu ersetzen, ist ein re­ dundanter Block S mit derselben Funktion geschaffen. Die Schmelzver­ bindung (Verbindung) Ls kann durchgeschmolzen werden, um den Redun­ danzblock S zu aktivieren. Um die Schaltfunktion dieses Feldef­ fekttransistors 106 auszuführen, sind eine Spannungsversorgung 103 ein Widerstand 104 und eine Massepotentialquelle 105 gebildet. Um mögliche Defekte in den jeweiligen Blöcken N1, N2, . . ., Nm zu erfas­ sen, sind in einem Pad-Bereich P Test-Pad-Elektroden 101 und 102 ge­ schaffen.

Nun wird die Funktionsprüfung der wie oben beschrieben konstruierten Halbleitereinrichtung erläutert. Im allgemeinen wird eine vorbe­ stimmte Schaltkreisprüfung mit der Halbleitereinrichtung ausgeführt, nachdem integrierte Schaltkreise auf einem Substrat wie z. B. einem Wafer durch mehrere Schritte gebildet worden sind. Der Wafer 1000 mit den Chips 100 werden bearbeitet, um in Übereinstimmung mit den folgenden Prozeduren einen Defekt zu erkennen. Diese Bearbeitungs­ prozeduren werden im allgemeinen als Reparaturschritt eines defekten Schaltkreises bezeichnet. Als Ausführungseinrichtung für diesen sind ein Verfahren, bei dem die Bearbeitung durch einen vorbestimmten elektrischen Signalfluß ausgeführt wird, und ein Verfahren, bei dem ein Laserstrahl zusammen mit einem elektrischen Signal verwendet wird, bekannt. Im weiteren erfolgt eine Beschreibung des letzteren Falles, bei dem die Bearbeitung durch den Laserstrahl ausgeführt wird, d. h. durch einen sogenannten Lasertrimm-(im weiteren auch als "LT" bezeichnet)Prozeß.

Dieser LT-Prozeß wird mit dem halbfertigen Wafer 1000 ausgeführt, auf dem die Chips gebildet worden sind. Genauer gesagt wird von einer (nicht gezeigten und auch als "Tester" bezeichneten) Funktionsprü­ fungseinrichtung zuerst das elektrische Signal für die Funktionsprü­ fung über eine Test-Pad-Elektrode 101 im Pad-Bereich P an jeden der Chips 100 auf dem Wafer 1000 angelegt. Ist der Chip 100 nicht de­ fekt, so wird von der Test-Pad-Elektrode 102 ein entsprechend dem angelegten elektrischen Signal erwartetes Signal ausgegeben. Bei dieser Operation ermittelt der Tester auf der Basis einer Korrela­ tion zwischen dem an den Chip 100 angelegten Signal und dem ausgege­ benen elektrischen Signal, ob der zu bearbeitende Chip 100 defekt ist oder nicht. Wird einer der Blöcke N1, N2, . . ., Nm als defekt er­ mittelt, so wird der defekte Block durch den Redundanzblock S er­ setzt, so daß der Chip 100 die gewünschte Funktion erzielt. Damit kann der als defekt erkannte Chip 100 aufgrund der Existenz des Re­ dundanzblocks S möglicherweise zu einem nicht-defekten Chip werden.

Die Ersetzung des defekten Blocks durch den Redundanzblock geschieht folgendermaßen. Das Potential der Massepotentialquelle 105 wird an die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors 106 angelegt, wodurch der Feldeffekttransistor 106 in einem gesperrten Zustand gehalten wird. Damit wird der Redundanzblock S vom Chip 100 elektrisch iso­ liert. Unter dieser Voraussetzung wird der LT-Prozeß ausgeführt. Wird als Ergebnis z. B. der Block N1 im Chip 100 als defekt erkannt, so wird dieser defekte Block N1 durch den Redundanzblock S in fol­ gender Weise ersetzt.

In diesem Fall wird mit der Erfassung des Defektes im Block N1 durch den Tester zuerst Information, die den Schmelzverbindungen L1 und Ls im Chip 100 entspricht oder mit anderen Worten eine Defektadresse oder -positionskoordinate im Chip und andere Informationen (d. h. Er­ setzungsinformation) an die LT-Bearbeitungseinrichtung angelegt. Diese LT-Verarbeitungseinrichtung arbeitet auf der Basis der Erset­ zungsinformation, um die Schmelzverbindungen L1 und Ls durch Be­ strahlung mit einem Laserstrahl abzuschmelzen und zu entfernen. Durch Abschmelzen der Verbindung L1 wird der defekte Block N1 im Chip 100 isoliert. Durch Abschmelzen der Verbindung Ls wird über den Widerstand 104 die Spannung der Spannungsversorgung 103 an die Gate- Elektrode des Feldeffekttransistors 106 angelegt. Dies macht den Feldeffekttransistor 106 leitend. Damit wird der defekte Block N1 durch den Redundanzblock S ersetzt.

Nun erfolgt eine Beschreibung anhand eines Beispiels, bei dem die Halbleitereinrichtung mit dem oben angeführten Redundanzschaltkreis einen DRAM darstellt. Insbesondere wird ein Fall beschrieben, in dem die Blöcke mit vorbestimmten Funktionen Speicherzellenfelder sind. Fig. 7 zeigt ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Struktu­ ren eines Speicherzellenfeldes in einem herkömmlichen DRAM. Bezüg­ lich Fig. 7 weist das Speicherzellenfeld 50 eine Mehrzahl von Wort­ leitungen WL, die sich in Zeilenrichtung erstrecken, und eine Mehr­ zahl von Bitleitungen BL, die sich in Spaltenrichtung erstrecken und die Wortleitungen WL kreuzen, auf. An einer Kreuzung zwischen einer Wortleitung WL und einer Bitleitung BL ist eine Speicherzelle MC an­ geordnet. Entsprechend den Wortleitungen WL ist eine Mehrzahl von Zeilendekodern 51 gebildet. Jeder Zeilendekoder 51 ist über einen Worttreiber 52 mit der entsprechenden Wortleitung WL verbunden. Ent­ sprechend den Bitleitungen BL ist eine Mehrzahl von Spaltendekodern 53 gebildet.

Außerhalb der Wortleitungen WL ist eine Ersatzwortleitung SWL gebil­ det. An der Kreuzung zwischen der Ersatzwortleitung SWL und der je­ weiligen Bitleitung BL ist eine Ersatzspeicherzelle SMC angeordnet. Entsprechend der Ersatzwortleitung SWL ist ein Ersatzdekoder 54 ge­ schaffen. Der Ersatzdekoder 54 ist über einen Ersatzworttreiber 55 mit der Ersatzwortleitung SWL verbunden. Die Ersatzwortleitung SWL, der Ersatzdekoder 54 sowie der Ersatzworttreiber 55 bilden den soge­ nannten Redundanzschaltkreis.

Nun wird die Funktion des Redundanzschaltkreises im DRAM beschrie­ ben. Der Redundanzschaltkreis ist im DRAM enthalten, um die Produk­ tionsausbeute der Speicherzellen im DRAM zu verbessern. Unter Bezug­ nahme auf die Fig. 8 erfolgt nun die Beschreibung eines Speicher­ schaltkreis-Charakteristiktests für den DRAM und eines Reparaturver­ fahrens, das den Redundanzschaltkreis verwendet. Zuerst wird durch die Tester- oder eine andere Einrichtung mit dem DRAM eine Betriebs­ prüfung ausgeführt, um ein defektes Bit MC1 im Speicherzellenfeld 50 zu erfassen. Dann wird die Schmelzverbindung FU1 der Wortleitung WL1, die dieses defekte Bit enthält, durchgeschmolzen, um die de­ fekte Wortleitung WL1 vom Schaltkreis zu isolieren. Dann werden Ver­ bindungen SFU, die mit der Ersatzwortleitung SWL des Redundanz­ schaltkreises verbunden sind, in einer bestimmten Kombination abge­ schmolzen, um den Schaltkreis so zu bilden, daß die Ersatzwortlei­ tung SWL nur dann arbeitet, wenn ein Signal zum Auswählen des defek­ ten Bits MC1 als Adreßsignal von außen eingegeben wird. Durch Ver­ binden der Ersatzleitung mit dem Redundanzschaltkreis mit der primä­ ren Leitung kann auf diese Weise der DRAM mit dem Defekt repariert werden, um einen nicht-defekten DRAM zu bilden. Die Verbindungen FU1 und SFU werden durch den oben beschriebenen LT-Prozeß abgeschmolzen.

Nun wird der LT-Prozeß genau beschrieben. Die Fig. 9A-9C zeigen Querschnitte der Halbleitereinrichtung, um die Schritte des LT-Pro­ zesses in dieser Reihenfolge zu beschreiben. In Fig. 9A ist das Si­ liziumsubstrat 1 mit einem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 bedeckt, der aus einem Oxidfilm geschaffen ist. Eine Polysiliziumschicht (LT- Schmelzverbindung) 3, auf die der oben angeführte LT-Prozeß angewen­ det wird, ist in diesem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 eingebettet. Auf der Polysiliziumschicht (LT-Schmelzverbindung) 2 sind in einem abschließenden Herstellungsschritt der Halbleitereinrichtung Ver­ drahtungsschichten 4 aus Aluminium oder einem ähnlichen Material ge­ schaffen worden. Die Polysiliziumschicht 3 befindet sich in einem Bereich zwischen den Verdrahtungsschichten 4. Neben diesen Verdrah­ tungsschichten 4 ist auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 eine Test-Pad-Elektrode 5 geschaffen, die in der oben angeführten Funkti­ onsprüfung benutzt wird. Diese Test-Pad-Elektrode 5 besteht aus Alu­ minium. Die Polysiliziumschicht 3, die abgeschmolzen und entfernt werden kann, befindet sich in einer Tiefe t1 von 1 µm oder mehr von der Oberfläche des Zwischenschicht-Isolierfilms 2 entfernt. Der linke Abschnitt in der Figur ist als Verbindungsbereich L, der einen Bereich zum Bilden der LT-Schmelzverbindung darstellt, und der rechte Abschnitt als Pad-Bereich P dargestellt, der ein Bereich zum Schaffen der Elektrode für die Funktionsprüfung ist.

In Fig. 9B wird ein Elektrodenanschluß des Testers auf die Oberflä­ che der Test-Pad-Elektrode 5 gepreßt, um einen möglichen Defekt im Schaltkreis zu ermitteln. Wird im Schaltkreis ein defekter Abschnitt erkannt, so wird die im Redundanzschaltkreis gebildete LT-Verbindung 3 einem Laserstrahl 12 ausgesetzt. Dieser Laserstrahl 12 bestrahlt den Bereich des Zwischenschicht-Isolierfilms 2, in dem die Polysili­ ziumschicht 3, d. h. die LT-Verbindung, eingebettet ist. Der auf die Polysiliziumschicht 3 gerichtete Laserstrahl 12 läuft durch den Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 2 durch und trifft auf die Polysilizium­ schicht. Hierdurch absorbiert die Polysiliziumschicht 3 die Wärme, die durch den Laserstrahl erzeugt wird, und schmilzt. Bei diesem Vorgang wird insbesondere im oberen Bereich der Polysiliziumschicht 3 ein schneller Temperaturanstieg bewirkt, so daß der Druck ansteigt und dadurch der Zwischenschicht-Isolierfilm 2 über der Polysilizium­ schicht 3 weggeblasen wird. Dies vermindert den Druck nahezu auf At­ mosphärendruck und gleichzeitig verdampft die geschmolzene Polysili­ ziumschicht 3, so daß die LT-Verbindung weggeblasen werden kann. Diese Bedingung ist in Fig. 9C dargestellt. Fig. 9D zeigt die teil­ weise durchgeschmolzene und entfernte LT-Verbindung 3 in einer Per­ spektive.

Ist in Fig. 9C die T-Schmelzverbindung durch Verdampfen entfernt worden, so bildet ein Teil der verdampften LT-Verbindung einen Sili­ zium enthaltenden Staub 31, der auf Abschnitte der Verdrahtungs­ schichten 4 auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 geschleudert wird, wie dies durch einen Pfeil dargestellt ist. Dies verursacht Probleme wie einen Kurzschluß zwischen Verdrahtungen.

Ferner ist die Polysiliziumschicht 3, d. h. die LT-Verbindung, in ei­ ner Tiefe t1 von 1 µm oder mehr von der Oberfläche des Zwischen­ schicht-Isolierfilms 2 entfernt gebildet. Nachdem der dicke Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 2 über der Polysiliziumschicht 3 durch den Druck, der sich entsprechend dem Temperaturanstieg durch die Laser­ bestrahlung erhöht hat, weggeblasen worden ist, wird daher ein kon­ kaver Bereich oder Krater 21 gebildet. Eine größere Dicke des Zwi­ schenschicht-Isolierfilms 2 über der Polysiliziumschicht 3, d. h. ein größerer Wert von t1, vergrößert den Krater 21. Erreicht der Krater 21 die Bereiche für die Verdrahtungsschichten 4, so werden diese be­ schädigt und unterbrochen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Abbruch von Verbindungen in einem Lasertrimm-Prozeß zu verhindern. Ferner soll ein Kurzschluß zwischen Verdrahtungen in einem Lasertrimm-Prozeß vermieden werden. Außerdem sollen Strukturen für eine Halbleitereinrichtung geschaffen werden, bei denen eine Verdrahtungsschicht in einem Lasertrimm-Pro­ zeß nicht beschädigt wird. Aufgabe der Erfindung ist ferner, eine Halbleitereinrichtung herzustellen, bei der ein Abbruch der Verbin­ dung von Verdrahtungsschichten im Lasertrimm-Prozeß vermieden werden kann. Außerdem soll eine Halbleitereinrichtung hergestellt werden, die einen Kurzschluß der Verdrahtung im Lasertrimm-Prozeß verhindern kann. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Bildung von Strukturen für eine Halbleitereinrichtung, bei denen eine Verdrahtungsschicht in einem Lasertrimm-Prozeß nicht beschädigt wird.

Eine Halbleitereinrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung weist ein Halbleitersubstrat, eine Isolierschicht, eine Verbindungs­ leiterschicht, Verdrahtungsschichten, eine Testelektrode und einen Schutzfilm auf. Die Isolierschicht ist auf der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats gebildet und weist einen konkaven Abschnitt auf. Die Verbindungsleiterschicht ist aus Polysilizium gebildet und be­ findet sich unmittelbar unter der Bodenwand des konkaven Abschnitts. Die Verdrahtungsschichten sind auf der Isolierschicht gebildet und befinden sich in einem gleichmäßigen Abstand voneinander, wobei sich der konkave Abschnitt dazwischen befindet. Die Testelektrode ist in einem Abstand von den Verdrahtungsschichten in einem Bereich auf der Isolierschicht gebildet. Der Schutzfilm ist auf der Isolierschicht geschaffen, um die Oberflächen von wenigstens den Verdrahtungs­ schichten zu bedecken und die Oberfläche der Testelektrode freizule­ gen.

Beim Herstellungsverfahren für die Halbleitereinrichtung in Überein­ stimmung mit der Erfindung werden zuerst Verdrahtungsschichten und eine Testelektrode in einem Abstand von den Verdrahtungsschichten auf der Isolierschicht gebildet, die wiederum auf der Hauptoberflä­ che eines Halbleitersubstrats geschaffen ist und in der die Verbin­ dungsleiterschichten eingebettet sind. Die auf der Isolierschicht gebildeten Verdrahtungsschichten befinden sich in einem Abstand von­ einander, wobei ein Bereich der Verbindungsleiterschicht dazwischen liegt. Auf der Isolierschicht wird zwischen den Verdrahtungsschich­ ten ein konkaver Bereich geschaffen, dessen Bodenwand sich unmittel­ bar über der Verbindungsleiterschicht befindet. Auf der Isolier­ schicht wird eine Polysiliziumschicht geschaffen, um die Oberflächen der Verdrahtungsschichten zu bedecken und die Oberfläche von wenig­ stens der Testelektrode freizulegen.

Entsprechend der Erfindung ist die Verbindungsleiterstruktur unmit­ telbar unterhalb der Bodenwand des konkaven Bereiches in der Iso­ lierschicht gebildet. Auf die Bodenwand dieses konkaven Bereiches wird ein Laserstrahl gerichtet, so daß die aus Polysilizium beste­ hende Verbindungsleiterschicht abgeschmolzen und entfernt wird. Bei diesem Vorgang absorbiert die Verbindungsleiterschicht Wärme, die vom Laserstrahl erzeugt wird, und schmilzt. Da die Verbindungslei­ terschicht unmittelbar unter der Bodenwand des konkaven Bereiches gebildet ist, wird selbst dann kein großer Krater gebildet, wenn die Isolierschicht beim Abschmelzen und Entfernen der Verbindungsleiter­ schicht durch die erhöhte Temperatur aufgrund des Laserstrahls und dem damit erhöhten Druck teilweise weggeblasen wird. Daher werden die auf der Isolierschicht gebildeten Verdrahtungsschichten mit dem dazwischen befindlichen konkaven Bereich nicht beschädigt und durch­ brochen.

Ferner wird das Polysilizium, das die Verbindungsleiterschicht bil­ det, durch den Anstieg des Drucks aufgrund des Laserstrahls als Si­ lizium enthaltender Staub verstreut. Da die Oberflächen der Verdrah­ tungsschichten mit dem Schutzfilm bedeckt sind, wird bei diesem Vor­ gang selbst dann kein Kurzschluß zwischen Verdrahtungen verursacht, wenn der Silizium enthaltende Staub auf die Verdrahtungsschichten geschleudert wird. Da die Oberfläche der Testelektrode freigelegt ist, verursacht dieser Schutzfilm keinerlei Unannehmlichkeit beim Anlegen des elektrischen Signals während der Funktionsprüfung.

Wie oben beschrieben worden ist, ist die Bodenwand des konkaven Be­ reichs erfindungsgemäß unmittelbar über der Verbindungsleiterschicht gebildet. Die Isolierschicht und die Verbindungsleiterschicht werden weggeblasen, wenn der Laserstrahl auf diese Verbindungsleiterschicht gerichtet wird, um diese abzuschmelzen und zu entfernen. Da die ab­ zuschmelzende und zu entfernende Verbindungsleiterschicht unmittel­ bar unter der Bodenwand des konkaven Bereichs in der Isolierschicht gebildet ist, führt das Wegblasen der Isolierschicht nicht zu einem großen Krater. Damit werden die Verdrahtungsschichten nicht beschä­ digt und durchbrochen. Da die Oberflächen der Verdrahtungsschichten mit dem Schutzfilm bedeckt sind, wird ferner selbst dann kein Kurz­ schluß zwischen den Verdrahtungsschichten verursacht, wenn der Staub der Verbindungsleiterschicht auf die Verdrahtungsschichten gestreut wird. Daher ist es möglich, Strukturen für eine Halbleitereinrich­ tung zu schaffen, bei denen der Lasertrim-Prozeß die Verdrahtungs­ schichten nicht beschädigt. Daher kann eine Halbleitereinrichtung mit guter Produktionsausbeute und Zuverlässigkeit erhalten werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Halbleitereinrichtung, die eine Verbindungsleiterschicht in Übereinstimmung mit der Erfindung aufweist;

Fig. 2A, 2B, 2C Querschnitte entlang der Achse II-II in Fig. 1 zur Erläuterung von Ausführungsformen von Querschnitts­ strukturen;

Fig. 3A bis 3F Querschnitte zur Erläuterung eines Herstellungs­ verfahrens einer Halbleitereinrichtung mit den in Fig. 2A dargestellten Strukturen entsprechend der Reihenfolge von Prozeßschritten einschließlich eines Lasertrimm-Schrittes;

Fig. 4A bis 4E Querschnitte zur Erläuterung eines Herstellungs­ verfahrens einer Halbleitereinrichtung mit den in Fig. 2C dargestellten Strukturen entsprechend der Reihenfolge von Prozeßschritten einschließlich eines Lasertrimm-Schrittes;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Wafer, der allgemein eine Mehrzahl von Halbleitereinrichtungen aufweist, die Redundanzschaltkreise besitzen;

Fig. 6 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der internen Strukturen einer Halbleitereinrichtung, die Chips aufweist, die jeweils Redundanzschaltkreise besitzen;

Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Speicherzellen­ feldes in einem DRAM, der sowohl einen Redundanzschalt­ kreis als auch einen Peripheriebereich aufweist;

Fig. 8 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Beispiels für einen Redundanzschaltkreis in einem DRAM;

Fig. 9A, 9B, 9C Querschnitte zur Darstellung des Lasertrimm- Prozesses für eine herkömmliche Halbleitereinrichtung, die eine Verbindungsleiterschicht aufweist; und

Fig. 9D eine Perspektive zur Darstellung einer LT-Schmelz­ verbindung, die durch Lasertrimmen teilweise abgeschmolzen und entfernt worden ist.

Bezüglich Fig. 1 ist auf einem Siliziumsubstrat 1 ein Feldef­ fekttransistor 40 geschaffen, der Speicherzellen oder ähnliches bil­ det. Dieser Feldeffekttransistor 40 weist eine Gate-Elektrode 8 und Störstellenbereiche 9a und 9b auf. Die Gate-Elektrode 8 ist abge­ trennt durch einen Gate-Isolierfilm auf dem Siliziumsubstrat 1 ge­ schaffen. Die Störstellenbereiche 9a und 9b sind in einem Abstand voneinander mit der Gate-Elektrode 8 zwischen ihnen in Bereichen im Siliziumsubstrat 1 gebildet. Bei dieser Ausführungsform befindet sich eine Polysiliziumschicht 3, d. h. eine LT-Schmelzverbindung in elektrischem Kontakt mit einem der Störstellenbereiche 9a und ist mit diesem verbunden. Diese Polysiliziumschicht 3 ist so gebildet, daß sie sich über einem trennenden Oxidfilm 10 erstreckt. Im Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 2 ist ein spezieller Schaltkreisbereich wie beispielsweise Speicherzellen mit vorbestimmter Funktion geschaffen. Auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 ist eine Verdrahtungsschicht 4 aus Aluminium gebildet, die z. B. mit der Polysiliziumschicht 3 ver­ bunden ist. Diese Verdrahtungsschichten 4 sind mit einem unteren Schutzfilm 6 bedeckt. Bei dieser Struktur ist ein Verbindungsteil L, das zur Ersetzung durch einen Redundanzschaltkreis abgeschmolzen und entfernt werden kann, an einer vorbestimmten Stelle in der Polysili­ ziumschicht 3 gebildet.

Wie in Fig. 2A gezeigt ist, weist der Zwischenschicht-Isolierfilm 2 im Verbindungsteil L einen Graben 11 mit einer Tiefe von etwa 8000 Å bis 1 µm auf. Die abzuschmelzende und zu entfernende Polysilizium­ schicht 3 ist an einer Stelle gebildet, die von der Bodenoberfläche dieses Grabens 11 um t2 mit einem Wert von etwa 6000-8000 Å entfernt ist. Die auf dem Zwischenschichtisolierfilm 2 gebildeten Verdrah­ tungsschichten 4 befinden sich auf einander gegenüberliegenden Sei­ ten dieser Polysiliziumschicht 3. Andererseits ist im Bereich eines Pad-Abschnitts P eine Test-Pad-Elektrode 5 aus Aluminium als Elek­ trode angeordnet, die in einer vorbestimmten Funktionsprüfung be­ nutzt werden soll. Die Oberflächen der Verdrahtungsschichten 4 sind mit einem unteren Schutzfilm 6 bedeckt. Dieser untere Schutzfilm 6 ist so auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 gebildet, daß die Ober­ fläche der Test-Pad-Elektrode 5 im Bereich des Pad-Abschnitts P teilweise freiliegt.

Die Polysiliziumschicht 3 kann so geschaffen sein, daß deren Ober­ fläche am Boden des Grabens 11 freiliegt, wie in Fig. 2B dargestellt ist. Wie in Fig. 2C dargestellt ist, können die Seitenwände und der Boden des Grabens 11 mit dem unteren Schutzfilm 6 bedeckt sein. Der untere Schutzfilm 6 besteht aus einem Nitridfilm oder einem Oxid­ film, der durch ein Plasma-CVD-Verfahren geschaffen wird. Der Innen­ durchmesser d des Grabens beträgt etwa 3-5 µm. Die Fig. 2A-2C stellen Strukturen vor einem Lasertrimm-Prozeß dar.

Im folgenden wird nun ein Herstellungsverfahren für die Halbleiter­ einrichtung beschrieben, das einen Lasertrimm-Schritt aufweist.

In Fig. 3A wird der Zwischenschicht-Isolierfilm 2, in dem die Poly­ siliziumschicht 3, d. h. die LT-Schmelzsicherung eingebettet ist, auf dem Siliziumsubstrat 1 gebildet. Ein Schaltkreisblock wie beispiels­ weise Speicherzellen mit einer vorbestimmten Funktion ist vorher in diesem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 geschaffen worden. Daher ist der Zwischenschicht-Isolierfilm 2 mit großer Dicke abgeschieden wor­ den, um eine glatte Oberfläche zu bilden. Entsprechend befindet sich die eingebettete Polysiliziumschicht 3 in einer Entfernung t1 von 1 µm oder mehr von der Oberfläche des Zwischenschicht-Isolierfilms 2 entfernt. Auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 sind die Verdrah­ tungsschichten 4 aus Aluminium oder ähnlichem in Bereichen auf ein­ ander gegenüberliegenden Seiten der Polysiliziumschicht 3 gebildet. Die Test-Pad-Elektrode 5, die als Elektrode verwendet wird, an die bei der Funktionsprüfung ein elektrisches Signal angelegt wird, wird auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 geschaffen.

In Fig. 3B wird der untere Schutzfilm 6 durch Plasmanitrierung oder Plasmaoxidation gebildet, um die gesamten Oberflächen des Zwischen­ schicht-Isolierfilms 2, der Verdrahtungsschichten 4 und der Test- Pad-Elektrode 5 zu bedecken. Auf diesem unteren Schutzfilm 6 wird ein Photolackfilm 7 geschaffen. Dieser Photolackfilm 7 ist so gebil­ det, daß er einen Bereich unmittelbar über einem Abschnitt der Poly­ siliziumschicht freilegt, der abgeschmolzen und entfernt werden soll. Ferner ist dieser Photolackfilm 7 so geschaffen, daß er wenig­ stens die Oberfläche des auf der Test-Pad-Elektrode 5 gebildeten un­ teren Schutzfilms 6 freilegt. Dieser Photolackfilm 7 wird als Maske für einen Ätzprozeß verwendet, durch den der untere Schutzfilm 6 und der Zwischenschicht-Isolierfilm 2 selektiv entfernt werden. Bei die­ sem Ätzprozeß wird die Selektivität so eingestellt, daß das Ätzen des Zwischenschicht-Isolierfilms 2 und des unteren Schutzfilms 6 ge­ fördert und das Ätzen der Test-Pad-Elektrode 5 unterdrückt wird.

Wie in Fig. 3C dargestellt ist, wird im Zwischenschicht-Isolierfilm 2 damit der Graben 11 mit einer Bodenfläche über der Polysilizium­ schicht 3 geschaffen. Das Ätzen wird dabei so gesteuert, daß die Bo­ denfläche des Grabens 11 an einer Stelle liegt, die sich von der Deckfläche der Polysiliziumschicht 3 in einem Abstand t2 von etwa 6000-8000 Å befindet. Damit ist die Struktur von Fig. 2A vervollstän­ digt. Es sei bemerkt, daß der Graben 11 so geschaffen sein kann, daß die Deckfläche der Polysiliziumschicht freiliegt (siehe Fig. 2B).

In dieser Stufe wird ein Schaltkreistest als Funktionsprüfung ausge­ führt. Beim Schaltkreistest wird das Elektrodenende eines Testers auf die Oberfläche der test-Pad-Elektrode 5 gepreßt, um einen mögli­ chen Defekt im Schaltkreis zu erfassen. Wird in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Logik ein defekter Abschnitt im Schaltkreis er­ mittelt, so wird die Polysiliziumschicht 3, d. h. die LT-Schmelzver­ bindung, im Redundanzschaltkreis abgeschmolzen und entfernt. Dieses Abschmelzen und Entfernen der Polysiliziumschicht 3 wird durch Be­ strahlen der Bodenfläche des Grabens 11 mit einem Laserstrahl 12 ausgeführt, wie in Fig. 3C dargestellt ist. Bei diesem Lasertrimmen wird der Brennpunkt so gesteuert, daß der Laserstrahl eine Energie von etwa 1J bei einem Durchmesser von etwa 5 µm aufweist.

Der auf diese Weise auf die LT-Verbindung gerichtete Laserstrahl läuft durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 2 hindurch und trifft auf die Polysiliziumschicht 3. Aufgrund dieser Laserbestrahlung ab­ sorbiert die Polysiliziumschicht Wärme und schmilzt. Bei diesem Vor­ gang bewirkt der rapide Temperaturanstieg im oberen Bereich der Po­ lysiliziumschicht 3 einen Anstieg des Druckes. Daher wird der Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 2 weggeblasen, so daß der Druck auf einen Wert in der Nähe des Atmosphärendrucks sinkt und gleichzeitig die geschmolzene Polysiliziumschicht 3 durch Verdampfung entfernt wird.

Wie in Fig. 3D gezeigt ist, wird folglich ein Krater 13 gebildet, der sich an die Seitenwände des Grabens 11 anschließt. Da der Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 2, der durch die Laserbestrahlung weggebla­ sen wurde, dünner als bei der herkömmlichen Struktur ist, wird kein großer Krater gebildet. Daher ergibt sich kein Krater, der die Ver­ drahtungsschichten 4 auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Grabens 11 beschädigen könnte. Selbst wenn die verdampfte Polysili­ ziumschicht 3 teilweise einen Silizium enthaltenden Staub bildet, der auf den Zwischenschicht-Isolierfilm 2 geschleudert wird, ergibt sich kein Kurzschlußproblem zwischen den Verdrahtungsschichten 4, da deren Oberflächen mit dem unteren Schutzfilm 6 bedeckt sind.

Anschließend wird an die Test-Pad-Elektrode 5 ein vorbestimmtes elektrisches Signal angelegt, um die Ersetzung durch den vorbestimm­ ten Redundanzschaltkreis durch Wegblasen und Entfernen der LT-Ver­ bindung zu erfassen und zu bestätigen.

In Fig. 3E wird ein oberer Schutzfilm 14 aus einem Plasmanitridfilm so abgeschieden, daß er die Oberfläche von wenigstens der Test-Pad- Elektrode 5 freilegt und den unteren Schutzfilm 6 bedeckt. Wie in Fig. 3F gezeigt ist, wird der obere Schutzfilm 14 ferner auch über einem Bereich gebildet, in dem die Polysiliziumschicht 3 für die LT- Schmelzverbindungen existiert, die weder abgeschmolzen noch entfernt worden sind. Dieser obere Schutzfilm kann zum Füllen des Grabens 11 benutzt werden.

Im folgenden wird nun eine weitere Ausführungsform eines Herstel­ lungsverfahrens für die Halbleitereinrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung beschrieben.

Bezüglich Fig. 4A werden die Polysiliziumschicht 3, d. h. die LT-Ver­ bindung, Verdrahtungsschichten 4 und eine Test-Pad-Elektrode 5 in einer der Fig. 3A ähnlichen Weise gebildet.

In Fig. 4B wird der Photolackfilm 7 so geschaffen, daß er die Ober­ fläche des Zwischenschicht-Isolierfilms 2 nur in einem Bereich frei­ legt, in dem die Polysiliziumschicht 3 eingebettet ist. Dieser Pho­ tolack 7 wird als Maske für den Ätzprozeß verwendet, um eine selek­ tive Entfernung des Zwischenschicht-Isolierfilms 2 auszuführen.

Wie in Fig. 4C gezeigt ist, wird der Graben 11 zwischen den Verdrah­ tungsschichten 4 im Zwischenschicht-Isolierfilm 2 so geschaffen, daß sich dessen Bodenfläche in einer Entfernung t2 von etwa 6000-8000 Å von der Deckfläche der Polysiliziumschicht 3 befindet.

Anschließend wird in Fig. 4D der untere Schutzfilm 6 so gebildet, daß er wenigstens die Oberfläche der Test-Pad-Elektrode 5 freilegt. Auf die freiliegende Oberfläche der Test-Pad-Elektrode 5 wird die Elektrodenspitze des Testers gepreßt, um einen möglichen Defekt im Schaltkreis zu erfassen. Wird in Übereinstimmung mit der vorbestimm­ ten Logik im Schaltkreis ein defekter Abschnitt erkannt, so wird der Bereich der LT-Schmelzverbindung dem Lasertrimm-Prozeß ausgesetzt, um diese abzuschmelzen. Wie in Fig. 4D gezeigt ist, wird der Laser­ strahl 12 von oben auf die Polysiliziumschicht 3, d. h. die LT- Schmelzverbindung gerichtet.

Durch Wegblasen der Polysiliziumschicht 3 und des Zwischenschicht- Isolierfilms 2 über diesem wird in Fig. 4E damit der Krater 12 ge­ bildet. Da der untere Schutzfilm 6 vorher auf den Seitenwänden des Grabens 11 gebildet worden ist, werden die Verdrahtungsschichten 4, die auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 2 angeordnet sind, nicht be­ schädigt. Der auf den Seitenwänden des Grabens 11 gebildete untere Schutzfilm 6 dient als Stopper gegen das Wegblasen des Zwischen­ schicht-Isolierfilms 2 und der Polysiliziumschicht 3 durch die Be­ strahlung mit dem Laserstrahl.

Nach dem Lasertrim-Prozeß wird die Elektrodenspitze des Testers auf die test-Pad-Elektrode 5 gepreßt, um die Ersetzung des defekten Schaltkreises durch den vorbestimmten Redundanzschaltkreis zu bestä­ tigen. Dann wird der obere Schutzfilm 14 in einer dem Schritt von Fig. 3E ähnlichen Weise gebildet.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung auf verschiedene Halbleiterein­ richtungen wie SRAMs und DRAMs anwendbar ist, die so aufgebaut sind, daß vorbestimmte Verbindungsabschnitte unterbrochen werden können, um defekte Schaltkreisblöcke durch die redundanten Ersatzschalt­ kreisblöcke zu ersetzen und damit redundante Bauelementstrukturen des Open-loop-formation-Typs aufweisen.

Wie oben beschrieben worden ist, ist erfindungsgemäß die Bodenfläche des konkaven Bereichs in der Isolierschicht unmittelbar über der Verbindungsleiterschicht gebildet. Die Isolierschicht und die Ver­ bindungsleiterschicht werden weggeblasen, wenn der Laserstrahl auf diese Verbindungsleiterschicht gerichtet wird, um diese abzuschmel­ zen und zu entfernen. Da die abzuschmelzende und zu entfernende Ver­ bindungsleiterschicht unmittelbar unter der Bodenfläche des konkaven Bereiches in der Isolierschicht gebildet ist, führt das Wegblasen der Isolierschicht nicht zu einem großen Krater. Damit werden die Verdrahtungsschichten nicht beschädigt und unterbrochen. Da die Oberflächen der Verdrahtungsschichten mit dem Schutzfilm bedeckt sind, wird ferner selbst dann kein Kurzschluß zwischen den Verdrah­ tungsschichten verursacht, wenn der Staub der Verbindungsleiter­ schicht auf die Verdrahtungsschichten gestreut wird. Daher ist es möglich, Strukturen für eine Halbleitereinrichtung zu schaffen, bei denen der Lasertrimm-Prozeß die Verdrahtungsschichten nicht beschä­ digt. Hierdurch kann eine Halbleitereinrichtung mit guter Produkti­ onsausbeute und Zuverlässigkeit erhalten werden.

Claims (11)

1. Halbleitereinrichtung mit wenigstens einem speziellen Schalt­ kreisbereich mit einer vorbestimmten Funktion und einem redundanten Ersatzschaltkreisbereich, der dieselbe Funktion wie der spezielle Schaltkreisbereich sowie eine Verbindung, die abgeschmolzen und ent­ fernt werden kann, um einen defekten speziellen Schaltkreisbereich durch den redundanten Schaltkreisbereich zu ersetzen, aufweist, um­ fassend
ein Halbleitersubstrat (1) mit einer Hauptoberfläche,
eine Isolierschicht (2), die auf der Hauptoberfläche des Halbleiter­ substrats gebildet ist und wenigstens einen konkaven Bereich (11) aufweist,
eine Verbindungsleiterschicht (3), die aus Polysilizium gebildet ist und sich unmittelbar unter der Bodenfläche des konkaven Bereiches befindet,
Verdrahtungsschichten (4), die auf der Isolierschicht gebildet sind und sich in einem Abstand voneinander befinden, wobei der konkave Bereich zwischen ihnen liegt,
eine Testelektrode, die auf der Isolierschicht gebildet ist und sich in einem Bereich in einem Abstand von den Verdrahtungsschichten be­ findet, und
einen Schutzfilm, der auf der Isolierschicht gebildet ist, um die Oberflächen von wenigstens der Verdrahtungsschichten zu bedecken und die Oberfläche der Testelektrode freizulegen.

2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Deckfläche der Verbindungsleiterschicht (3) in einem vorbestimmten Abstand (t2) von der Bodenfläche des konkaven Berei­ ches befindet.

3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleiterschicht (3) eine Deckfläche aufweist, die einen Abschnitt umfaßt, der am Boden des konkaven Bereiches (11) freiliegt.

4. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzfilm einen Film (6, 14) aufweist, der auf dem Boden und einer Seitenwand des konkaven Bereiches (11) gebildet ist.

5. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzfilm einen Film aufweist, der durch ein Plasma-CVD-Verfahren gebildet wird.

6. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsleiterschicht (3) eine Deckfläche auf­ weist, die von der Deckfläche der Isolierschicht (2) 1 µm oder mehr entfernt ist.

7. Herstellungsverfahren für eine Halbleitereinrichtung, die wenig­ stens einen speziellen Schaltkreisbereich mit einer vorbestimmten Funktion und einen redundanten Ersatzschaltkreisbereich, der die­ selbe Funktion wie der spezielle Schaltkreisbereich sowie eine Ver­ bindung, die abgeschmolzen und entfernt werden kann, um einen defek­ ten speziellen Schaltkreisbereich durch den redundanten Schaltkreis­ bereich zu ersetzen, aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bilden von Verdrahtungsschichten (4) und einer Testelektrode (5) auf einer Isolierschicht (2), die auf der Hauptoberfläche eines Halblei­ tersubstrats (1) gebildet ist, wobei sich die Verdrahtungsschichten (4) in einem Abstand voneinander und auf einander gegenüberliegenden Seiten eines Bereiches einer Verbindungsleiterschicht (3), die in der Isolierschicht (2) eingebettet ist, befinden und die Testelek­ trode (5) sich in einem Abstand von den Verdrahtungsschichten befin­ det,
Bilden eines konkaven Bereiches (11), der sich in der Isolierschicht zwischen den Verdrahtungsschichten befindet und eine Bodenfläche aufweist, die unmittelbar über der Verbindungsleiterschicht liegt, und
Bilden eines Schutzfilmes (6) auf der Isolierschicht, um die Ober­ flächen von wenigstens den Verdrahtungsschichten zu bedecken und die Oberfläche der Testelektrode freizulegen.

8. Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch den Schritt Abschmelzen und Entfernen eines Teils der Verbindungsleiterschicht (3) durch Bestrahlen der Bodenfläche des konkaven Bereiches mit ei­ nem Laserstrahl (12).

9. Herstellungsverfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt Bilden eines zusätzlichen Schutzfilmes (14) zum Bedecken eines Kra­ ters (13), der durch Abschmelzen und Entfernen der Verbindungslei­ terschicht (3) gebildet worden ist.

10. Herstellungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bildens des Schutzfilmes (6) die Bildung eines Schutzfilmes über der Bodenfläche und einer Seitenwand des konkaven Bereiches (1) aufweist.

11. Herstellungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Abschmelzens und Entfernens des Teiles der Verbin­ dungsleiterschicht (3) die Bestrahlung des Schutzfilms (6), der auf der Bodenfläche des konkaven Bereiches (11) gebildet ist, mit dem Laserstrahl aufweist.