DE4433535C2

DE4433535C2 - Programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstellstruktur und Verfahren zum Herstellen eines solchen

Info

Publication number: DE4433535C2
Application number: DE4433535A
Authority: DE
Inventors: Young Kwon Jun
Original assignee: Goldstar Electron Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1994-06-16
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1996-08-29
Anticipated expiration: 2014-09-21
Also published as: KR960002794A; KR0151383B1; DE4433535A1; US5936297A; JP2852884B2; US5652169A; JPH088346A

Description

Die Erfindung betrifft ein programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstellstruktur gemäß dem Patentanspruch 1 sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen gemäß den nebengeordneten Patentansprüchen 11, 32 und 51.

Ein programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstellstruktur ist bereits aus der EP 0 500 034 A1 bekannt. Es enthält ein Siliziumsubstrat, einen ersten und auf dem Siliziumsubstrat ausgebildeten Isolierfilm, ein Kontaktloch, das durch auf dem ersten Isolierfilm ausgebildete Schichten hindurchgeht, zwei Leiter mit jeweils vorgegebener Breite, die durch das Kontaktloch voneinander getrennt auf dem ersten Isolierfilm ausgebildet sind, einen zweiten Isolierfilm, der auf dem ersten Isolierfilm und den zwei Leitern mit Ausnahme des Kontaktlochs ausgebildet ist, eine dielektrische Schicht am Boden und an Seitenwänden des Kontaktlochs sowie auf dem zweiten Isolierfilm, und eine weitere leitende Schicht auf der dielektrischen Schicht.

Die Herstellung des bekannten Halbleiter-Bauelements erfolgt dadurch, daß zunächst auf dem Substrat der erste Isolierfilm ausgebildet wird. Anschließend wird leitendes Material mit festgelegter Breite auf dem ersten Isolierfilm ausgebildet. Auf dem leitenden Material kommt dann der zweite Isolierfilm zu liegen. Sodann erfolgt ein Ätzen des zweiten Isolierfilms in solcher Weise, daß ein Kontaktloch erhalten wird. Danach wird das freigelegte leitende Material zum Ausbilden zweier getrennter Leiter geätzt. Auf die so erhaltene Struktur wird die dielektrische Schicht aufgebracht, auf die dann der zweite Leiter niedergeschlagen wird.

In letzter Zeit werden Verfahren zur Pro grammierung mittels Laser nach der Herstellung eines Halb leiter-Bauelements, wie z. B. eines Speicherelements, verwendet. Unter selektiven Laserprogrammierverfahren existieren das Verbindungenherstell-Programmieren mittels Laser, bei dem zwei elektrisch voneinander getrennte Leiter unter Verwen dung leitender Verbindungen, wie solchen aus Metall, mit Hilfe eines Lasers miteinander verbunden werden, und das Verbindungentrenn-Programmieren mittels Laser, bei dem zwei elektrisch miteinander verbundene Leiter mittels eines Lasers voneinander getrennt werden. Zum Beispiel wird bei Speicherelementen das Verbindungentrenn-Programmieren mit tels Laser verwendet.

Wenn sich beim Test eines Speicherelements nach der Fertig stellung herausstellt, daß es fehlerhaft ist, wird die Ein heitszelle des Speicherelements, die einen fehlerhaften Teil oder fehlerhafte Teile enthält, nach dem Identifizieren des fehlerhaften Teils oder der fehlerhaften Teile durch eine redundante Zelle ersetzt. Dabei werden Leiter an der Ober fläche der redundanten Zelle selektiv mittels Laser durch Schmelzen unterbrochen. So wird das Programmieren der redun danten Zelle vollzogen.

Erfolgt ein derartiges Verbindungentrenn-Programmieren, existieren Schwierigkeiten dahingehend, daß der Chip eine größere Oberfläche haben sollte und daß Beschädi gungen an der Oberfläche auftreten, da zusätzliche Bereiche für Verbindungsstrukturen oder Schaltungen, die für die Verbindungsprogrammierung notwendig sind, erforderlich sind.

Von Kendal S. Willis im US-Patent 4,751,197 wird ein Verbin dungsherstell-Programmierverfahren mittels Laser vorgeschla gen, bei dem die für die Verbindungsstruktur erforderliche Fläche verringerbar ist und verhindert werden kann, daß Schäden in umgebenden Bereichen auftreten und Reste zurück bleiben, die zum Zeitpunkt des Laserprogrammierens hervor gerufen werden. Bei diesem Programmierverfahren werden zwei Leiter mit einem dazwischen liegenden Isolierfilm hergestellt, der in einem spezifizierten Teil durch intensive Einstrahlung eines Laserstrahls zerstörbar ist, wodurch die zwei Leiter miteinander verbunden werden.

Die Fig. 5 und 3 sind vergrößerte Draufsichten, die jeweils einen Teil eines herkömmlichen programmierbaren Halbleiter- Bauelements mit Verbindungsherstellstruktur zeigen. Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 5 und Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B′ in Fig. 3.

Gemäß den Fig. 5 und 2 enthält ein herkömmliches program mierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstell struktur einen auf einem Siliziumsubstrat ausgebildeten Iso lierfilm 14 sowie zwei Leiter 11 und 12 mit einem Isolier film 15 aus Oxid zwischen den zwei Leitern 11 und 12, die auf dem Isolierfilm 14 ausgebildet sind.

In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugszahl 10 einen zwi schen den Leitern 11 und 12 ausgebildeten Verbindungsbereich und die Bezugszahl 16 den Bereich eines Laser strahls, der darauf gerichtet ist.

Der zwischen den zwei Leitern 11 und 12 ausgebildete Oxid film 15 kann durch den auf den Verbindungsbereich 10 fokus sierten Laserstrahl 16 aufgrund der entwickelten Wärme zer stört werden, was die Leiter 11 und 12 kurzschließt und sie elektrisch miteinander verbindet. Hier werden als Material für die Leiter Wolfram (W), Aluminium (Al) oder ein Poly siliziumfilm verwendet. Der Oxidfilm 15 zwischen den zwei Leitern 11 und 12 ist ein thermischer Oxidfilm mit einer Dicke von ungefähr 20 nm.

Als Laser kann ein Argonlaser von 0,488 µm Wellenlänge oder ein Nd:YAG-Laser von 1,06 µm Wellenlänge verwendet werden, mit einer Größe des Laserstrahls von 6 µm.

Wenn die Leistung pro Impuls ein Mikrojoule (µj) bei einer Einstrahlung des Laserstrahls für 20 ms ist, kann der Oxid film 15 von 20 nm Dicke zerstört werden, wodurch die zwei Leiter 11 und 12 elektrisch kurzgeschlossen werden. Um die Reaktion an der Grenzfläche zu beschleunigen, kann an die zwei Leiter 11 und 12 eine Spannung von 5 V bis 20 V ange legt werden, oder es kann eine Bearbeitung in einer Wasserstoffatmo sphäre erfolgen, wenn das Material des Leiters Aluminium ist.

In den Fig. 3 und 4 ist ein programmierbares Halbleiter-Bau element mit Verbindungsherstellstruktur dargestellt, das mit einem weiteren Leiter 33 für Verbindungsherstellung versehen ist, der über den Leitern 31 und 32 ausgebildet ist.

Ein Oxidfilm 35 zwischen dem Leiter 33 für Verbindungsher stellung und dem ersten und zweiten Leiter 31 und 32 hat dieselbe Aufgabe wie der Oxidfilm 15 zwischen den zwei Lei tern 11 und 12 bei der Struktur der Fig. 5 und 2.

Der Halbleiter verfügt über einen ersten, zwischen dem er sten Leiter 31 und dem Verbindungsleiter 33 ausgebildeten Verbindungsbereich 30 sowie einen zwischen dem zweiten Lei ter 32 und dem Verbindungsleiter 33 ausgebildeten Verbin dungsbereich 40. Wird darauf ein Laserstrahl 36 fokussiert, wird der Oxidfilm 35 in den Verbindungsbereichen 30 und 40 zerstört, was zu Kurzschlüssen zwischen dem ersten und zweiten Leiter 31 und 32 einerseits und dem Verbindungs leiter 33 andererseits führt, wodurch der erste und der zweite Leiter 31 und 32 elektrisch miteinander verbunden werden.

Bei einem derartigen programmierbaren Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstellstruktur können die zwei Leiter über den Verbindungsleiter 33 selbst dann miteinander verbunden werden, wenn zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter 31 und 32 kein Übergang ausgebildet wurde oder wenn sich auf diesen eine Korrosionsschicht gebildet hat.

Jedoch weist das programmierbare Halbleiter-Bauelement mit der in den Fig. 1 und 3 dargestellten Verbindungsherstell struktur Nachteile dahingehend auf, daß Laserleistung über einem kritischen Niveau erforderlich ist, und zwar we gen des zwischen den Leitern mit festgelegter Dicke ausge bildeten Oxidfilms, wenn die zwei Leiter durch Zerstören des Oxidfilms durch einen auf den Verbindungsbereich gerichteten Laserstrahl kurzzuschließen sind, und mit größerem Kontakt widerstand, weil die Zerstörung des Oxidfilms nicht über den gesamten Bereich, sondern nur örtlich erfolgt, wodurch ge formte Verbindungen zwischen den Leitern entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein programmier bares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstellstruktur zu schaffen, bei dem der Kontaktwiderstand verringerbar und die Zuverlässigkeit des Elements durch Erzielen einer gleichmäßigen Verbindung zwischen zwei miteinander zu verbindenden Leitern verbesserbar ist, und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für ein derartiges Bauelement zu schaffen.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Bauelements durch die Lehre von Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehren der unabhängigen Ansprüche 11, 32 und 51 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauelements und der Verfahren ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes pro grammierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstell struktur.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch ein herkömmliches program mierbares Halbleiter-Bauelement von Fig. 5 entlang der Linie A-A′ in Fig. 5.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein anderes herkömmliches programmierbares Halbleiter-Bauelement mit einer anderen Verbindungsherstellstruktur.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch das andere herkömmliche pro grammierbare Halbleiter-Bauelement entlang der Linie B-B′ in Fig. 3.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein herkömmliches program mierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsherstell struktur.

Fig. 6a und 6b sind Schnitte entlang der Linie C-C′ in Fig. 1.

Fig. 7a bis 7h veranschaulichen einen Prozeß zum Herstellen eines programmierbaren Halbleiter-Bauelements mit Verbin dungsherstellstruktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 8a bis 8h veranschaulichen einen Prozeß zum Herstellen eines programmierbaren Halbleiter-Bauelements mit Verbin dungsherstellstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel der Erfindung.

Fig. 9a bis 9h veranschaulichen einen Prozeß zum Herstellen eines programmierbaren Halbleiter-Bauelements mit Verbin dungsherstellstruktur gemäß einem dritten Ausführungsbei spiel der Erfindung.

Gemäß den Fig. 1, 6a und 6b enthält ein erfindungsgemäßes programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungsher stellstruktur zwei Leiter 53-1 und 53-2, die als Verdrah tungsschichten auf einem Siliziumsubstrat 51 ausgebildet sind. Es enthält ferner einen quadratischen Verbindungsleiter 57 mit einer zwischen den zwei Leitern 53-1 und 53-2 ausge bildeten Öffnung. Zwischen den zwei Leitern 53-1 und 53-2 einerseits und dem Verbindungsleiter 57 andererseits befin det sich ein zweiter Isolierfilm 54. Ein erster Isolierfilm 52 liegt zwischen dem Substrat 11 und den zwei Leitern 53-1 und 53-2. Der Verbindungsleiter 57 ist in konkaven Aussparungen des zweiten Isolierfilms 54 über den zwei einander zugewand ten Kanten der zwei Leiter 53-1 und 53-2 ausgebildet, und er verfügt in seinem zentralen Teil über eine quadratische Öff nung mit einer Breite, die größer ist als die Breite eines Kontaktlochs 55 (Fig. 8e). Demgemäß verfügt der quadratische Verbindungsleiter 57 über einander gegenüberstehende Flächen angrenzend an das Kontaktloch 55, wobei jeweils einer über jeder Kante der Leiter liegt, und er verfügt über andere einander gegenüberstehende Bereiche, die an das Kontaktloch 55 angrenzen, jedoch nicht über einem Leiter liegen. Der Verbindungsleiter 57 besteht aus einem Metallfilm aus Alu minium (Al) oder einer Aluminiumlegierung.

Sowohl der erste Isolierfilm 52 zwischen den beiden Leitern 53-1 und 53-2 einerseits und dem Substrat andererseits sowie der zweite Isolierfilm 54 zwischen den Leitern 53-1 und 53-2 und dem Verbindungsleiter 57 andererseits sind Oxidfilme.

Das programmierbare Halbleiter-Bauelement verfügt ferner über einen Abdeckisolierfilm 58, der über der gesamten Flä che des Substrats ausgebildet ist und den Verbindungsleiter 57 bedeckt. Demgemäß ist der Abdeckisolierfilm 58 auch in nerhalb des Kontaktlochs innerhalb des Verbindungsleiters 57 ausgebildet. Wegen einer stufenförmigen Bedeckung durch den Isolierfilm abhängig vom Seitenverhältnis des Kontaktlochs ist der an den Seiten des Kontaktlochs ausgebildete Isolier film 58-1 dünner als der auf dem zweiten Isolierfilm 54 aus gebildete Abdeckisolierfilm 58, und die Dicke wird immer kleiner, je mehr es zum Boden des Kontaktlochs geht. Für den Abdeckisolierfilm 58 wird ein Oxidfilm oder ein Nitridfilm verwendet.

Wird ein gepulster Laserstrahl 60 auf ein Halbleiter-Bauele ment der vorstehend genannten Struktur gerichtet, steigt wegen den voneinander verschiedenen Wärmekapazitäten des Verbindungsleiters 57 aus Metall und des Abdeckisolier films 58 aus Nitrid oder Oxid die Temperatur des Verbin dungsleiters 57 mit der kleineren Wärmekapazität stärker an, und infolgedessen steigt die Kompressionsinnenspannung des Verbindungsleiters 57 stärker an als die des Isolierfilms 58. Demgemäß wird innerhalb des Abdeckisolierfilms 58 der an den Seiten des Kontaktlochs 58 ausgebildete relativ dünne Isolierfilmteil 58-1 als erster zerstört. Daher fließt, wie es in Fig. 6b dargestellt ist, der geschmolzene Verbindungs leiter zum Boden des Kontaktlochs 55 herunter, was die zwei Leiter 53-1 und 53-2 kurzschließt und sie elektrisch verbin det.

Das heißt, daß bei der Erfindung der Isolierfilmteil 58-1 an den Seiten des Kontaktlochs beim Einstrahlen eines fokus sierten Laserstrahls als erster zerstört wird, und zwar weil der Isolierfilm 58 nicht an der gesamten Oberfläche mit gleichmäßiger Dicke ausgebildet ist, sondern er aufgrund der Stufenüberdeckung abhängig vom Seitenverhältnis des Kontakt lochs an den Seiten desselben in den Teilen 58-1 dünner ist.

Da der Isolierfilm mit einem schwächeren Laserstrahl als bisher und an einer festgelegten Position zerstört werden kann, kann eine gleichmäßigere Verbindung ausgebildet werden.

Wenn das verwendete Material des Verbindungsleiters 57 ein Metall wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist und wenn der Laser ein kurzwelliger ist, kann ein ArF-Excimer laser von 193 nm Wellenlänge, ein KrF₂-Excimerlaser von 248 nm Wellenlänge, ein XeCl-Excimerlaser von 308 nm Wellen länge oder ein TEA-CO₂-Laser von 106 nm Wellenlänge verwen det werden. Dann ist eine Energiedichte von 5 bis 12 J/cm² geeignet, und die Impulsbreite sollte unter 1 µs liegen, um eine Beschädigung des für die Leiter verwendeten Aluminium films zu vermeiden. Im Fall der Verwendung eines Lasers mit langer Wellenlänge kann ein Argonionenlaser mit 488 nm Wel lenlänge oder ein Nd:YAG-Laser von 1060 nm Wellenlänge ver wendet werden. Bei einem langwelligen Laser ist eine Ener giedichte von 10 bis 20 J/cm² geeignet, und die Impulsbreite sollte unter 1 µs liegen.

Die Fig. 7a bis 7h veranschaulichen einen Herstellprozeß für ein programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungs herstellstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 7a wird auf einem Siliziumsubstrat 51 ein erster Isolierfilm 52 aus einem Oxid hergestellt. Darauf wird als Verdrahtungsschicht ein leitendes Material 53 mit festgelegter Breite abgeschieden. Dies erfolgt durch Ab scheiden eines Metalls wie Aluminium oder einer Aluminium legierung durch ein Sputterverfahren oder ein chemisches Dampfniederschlagungsverfahren mit einer Dicke von 300 bis 800 nm. Auf dem leitenden Material 53 wird durch chemische Dampfniederschlagung ein Oxidfilm als zweiter Isolierfilm 54 mit einer Dicke von 500 bis 1000 nm ausgebildet.

Gemäß Fig. 7b wird der zweite Isolierfilm 54 mit einem pho toempfindlichen Film 61 beschichtet, der einem Photoätzvor gang unterzogen wird, um den photoempfindlichen Film 61 teilweise zu entfernen. Dabei wird derje nige Teil des zweiten Isolierfilms 54 freigelegt, in dem das Kontaktloch auszubilden ist. Der freigelegte Teil des zwei ten Isolierfilms 54 wird einem ersten isotropen Ätzen in eine bestimmte Tiefe unter Verwendung einer HF enthaltenden Lösung unterzogen, wobei der gemusterte photoempfindliche Film als Maske verwendet wird.

Gemäß Fig. 7c wird der verbliebene Teil des zweiten Isolier films 54 einem anisotropen Ätzvorgang unter Verwendung einer Atmosphäre mit CF₄- oder CHF₃-Gas sowie unter Verwendung des ge musterten photoempfindlichen Films 61 als Maske unterzogen, wobei das leitende Material 53 freigelegt wird und das Kon taktloch 55 ausgebildet wird. Dabei wird an jeder Kante des zweiten, an das Kontaktloch angrenzenden Isolierfilms 54 eine Aussparung 54-1 ausgebildet.

Gemäß Fig. 7d wird der freigelegte Leiter 53 geätzt. Dadurch werden zwei voneinander getrennte Leiter 53-1 und 53-2 aus gebildet.

Gemäß Fig. 7e wird der restliche photoempfindliche Film 51 ganz mit Alkalilösung oder durch O₂-Veraschung entfernt.

Auf der gesamten Fläche des Substrats wird ein leitendes Material 56 in Form eines Aluminiumfilms oder eines Alumi niumlegierungsfilms durch ein Sputterverfahren mit einer Dicke von 300 bis 800 nm abgeschieden.

Gemäß Fig. 7f wird das leitende Material 56 einem anisotro pen Ätzvorgang unter Verwendung von Gasen wie Cl₂ oder Br₂ unterzogen, wobei der Film aus Aluminium oder einer Alumi niumlegierung nur auf den konkaven Teilen 54-1 des zweiten Isolierfilms 54 verbleibt. Der restliche Teil des Films aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung stellt den Verbin dungsleiter 57 zum Verbinden der zwei voneinander getrennten Leiter 53-1 und 53-2 dar.

Gemäß Fig. 7g wird ein Abdeckisolierfilm 58 in Form eines Oxidfilms oder eines Nitridfilms auf der gesamten Fläche des Substrats unter Verwendung eines chemischen Dampfnieder schlagungsverfahrens oder eines plasmaunterstützten chemi schen Dampfniederschlagungsverfahrens ausgebildet. Dabei ist der Abdeckisolierfilm 58 an den Seitenwänden des Kontaktlochs 55 um so dünner, je näher er am Boden des Kontaktlochs 55 liegt, mit einer Form, bei der er den Verbindungsleiter 57 aufgrund der Stufenabdeckung des Ab deckisolierfilms 58 umgibt, die vom Seitenverhältnis des Kontaktlochs abhängt. Innerhalb des Abdeckisolierfilms 58 sollte die Dicke des dünnen Teils 58-1 desselben, der an den Seiten des Kontaktlochs ausgebildet ist, unter 50 nm liegen.

In Fig. 7h ist ein Zustand dargestellt, bei dem durch selek tives Einstrahlen eines Laserstrahls 60 auf das Halbleiter- Bauelement von Fig. 7g die zwei Leiter 53-1 und 53-2 durch den Aluminiumfilm des Verbindungsleiters 59 miteinander ver bunden werden, der beim Zerstören des dünnen Isolierfilms 58-1 im unteren Teil des Kontaktlochs geschmolzen herunter fließt.

Die Fig. 8a bis 8h veranschaulichen einen Herstellprozeß für ein programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungs herstellstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 8a wird ein Oxidfilm als erster Isolierfilm 52 auf einem Siliziumsubstrat 51 abgeschieden, und auf diesem ersten Isolierfilm 52 wird ein leitendes Material 53 durch Sputtern oder ein chemisches Dampfniederschlagungsverfahren mit einer Dicke von 300 bis 800 nm als erste Verdrahtungs schicht abgeschieden. Das leitende Material 53 besteht aus Metall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Auf dem leitenden Material 53 wird durch ein chemisches Dampfnieder schlagungsverfahren ein Oxidfilm 54 mit einer Dicke von 500 bis 1000 nm als Isolierfilm abgeschieden.

Gemäß Fig. 8b wird ein photoempfindlicher Film 61 auf den zweiten Isolierfilm 54 aufgetragen, und er wird dann einem Photoätzprozeß unterzogen, um den zweiten Isolierfilm 54 in demjenigen Teil freizulegen, in dem ein Kontaktloch auszu bilden ist. Ein Teil des freigelegten zweiten Isolierfilms 54 wird einem anisotropen Ätzvorgang in einer HF enthalten den Lösung oder einem F⁻-Ionen enthaltenden Gas unterzogen, wobei der photoempfindliche Film 61 als Maske verwendet wird, und dann wird der photoempfindliche Film 61 entfernt. Bei diesem Prozeß wird in der Oberfläche des zweiten Iso lierfilms 54 eine Aussparung 54-2 ausgebildet.

Gemäß Fig. 8c wird ein leitendes Material 56 durch ein Sput terverfahren auf der gesamten Fläche des Substrats mit einer Dicke von 300 bis 800 nm abgeschieden. Das leitende Mate rial 56 bildet einen Metallfilm aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Gemäß Fig. 8d wird das leitende Material 56 einem anisotro pen Ätzvorgang mit Gas, wie Cl₂ unterzogen, um einen Ver bindungsleiter 57 nur in den Ecken der Aussparung 54-2 aus zubilden.

Gemäß Fig. 8e wird die gesamte Fläche des Substrats mit einem photoempfindlichen Film 62 überzogen, der einem Photo ätzvorgang unterzogen wird, um die Aussparung 54-2 des zwei ten Isolierfilms 54 ohne den Verbindungsleiterteil 57 frei zulegen. Der in der Aussparung 54-2 freigelegte zweite Iso lierfilm 54 wird einem anisotropen Ätzvorgang in Gasen, wie Cl₄ oder CHF₃, unter Verwendung des photoempfindlichen Films 62 als Maske unterzogen, wodurch ein Kontaktloch 55 mit freigelegtem leitendem Material 53 im Kontaktloch 55 herge stellt werden kann. Dann wird das freigelegte leitende Mate rial 53 unter Verwendung von Gasen, wie Cl₂ oder Br₂, ge ätzt, wodurch das Kontaktloch 55 hergestellt wird.

Durch die vorstehend genannten Prozesse kann das leitende Material 53 in zwei Leiter 53-1 und 53-2 unterteilt werden, und in den Aussparungen 54-1, zuvor die Ecken der Aus sparung 54-2, befindet sich angrenzend an das Kontakt loch 55 der Verbindungsleiter 57.

Gemäß Fig. 8f wird der restliche photoempfindliche Film 62 entfernt.

Gemäß Fig. 8g wird ein Film aus Nitrid oder Oxid auf der gesamten Fläche des Substrats abgeschieden, um einen Abdeck isolierfilm 58 auszubilden. Dieser ist um so dünner, je nä her er am Boden des Kontaktlochs 55 liegt, in einer den Ver bindungsleiter 57 umgebenden Form, und zwar aufgrund der Stufenüberdeckung, die vom Seitenverhältnis des Kontaktlochs 55 abhängt. Innerhalb des Abdeckisolierfilms 58 sollte die Dicke des dünnen Teils 58-1, der an den Seiten des Kontakt lochs ausgebildet ist, kleiner als 50 nm sein.

Fig. 8h zeigt einen Zustand, in dem der dünne Teil 58-1 des Isolierfilms im unteren Teil des Kontaktlochs durch Ein strahlen eines Laserstrahls auf die Halbleiterschicht von Fig. 8g zerstört ist, wodurch der Verbindungsleiter 57 ge schmolzen 59 wurde und jetzt durch Herunterfließen die zwei Leiter 53-1 und 53-2 miteinander verbindet.

Die Fig. 9a bis 9h veranschaulichen einen Prozeß zum Her stellen eines programmierbaren Halbleiter-Bauelements mit Verbindungsherstellstruktur gemäß einem dritten Ausführungs beispiel der Erfindung. Dieser Herstellprozeß ist ähnlich dem Herstellprozeß für das zweite Ausführungsbeispiel, wie durch die Fig. 8a bis 8h veranschaulicht, mit der Ausnahme, daß der Verbindungsleiter 57 nicht durch Ausführen eines Rückätzvorgangs für das leitende Material 56 ausgebildet wird, sondern dadurch, daß ein an isotropes Ätzen des leitenden Materials 56 unter Verwendung des photoempfindlichen Films als Maske erfolgt.

Wie in Fig. 9a dargestellt, werden der erste Isolierfilm 52, das leitende Material 53 und der zweite Isolierfilm 54 auf einanderfolgend auf dem Substrat 51 ausgebildet.

Wie in Fig. 9b dargestellt, wird der zweite Isolierfilm 54 einem anisotropen Ätzvorgang unter Verwendung des photo empfindlichen Films 61 als Maske unterzogen, um die Ausspa rung 54-2 auszubilden.

Wie in Fig. 9c dargestellt, wird nach dem Entfernen des photoempfindlichen Films 61 ein leitendes Material 56 in Form eines Aluminiumfilms oder eines Aluminiumlegierungfilms auf dem gesamten Substrat durch ein Sputterverfahren abge schieden. Das leitende Material 56 wird mit einem photo empfindlichen Film 62 beschichtet, der einen Photoätzvorgang erfährt, wodurch der photoempfindliche Film 62 nur auf der Aussparung 54-2 verbleibt.

Wie in Fig. 9d dargestellt, wird das leitende Material 56 einem Ätzvorgang unter Verwendung des photoempfindlichen Films 62 als Maske unterzogen.

Dann wird, wie es in Fig. 9e dargestellt ist, der photo empfindliche Film 62 entfernt, und es wird ein neuer photo empfindlicher Film 63 aufgetragen, der einem Photoätzvorgang unterzogen wird, um den photoempfindlichen Film 63 in dem jenigen Teil zu entfernen, in dem das Kontaktloch auszubil den ist, wodurch das leitende Material 56 in diesem Teil freigelegt wird. Das freigelegte leitende Material 56 wird einem Ätzvorgang unter Verwendung des photoempfindlichen Films 63 als Maske unterzogen, wodurch der Verbindungsleiter 57 in den Ecken der Aussparung 54-2 ausgebildet wird. Dann wird der freigelegte zweite Isolierfilm auf dieselbe Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel einem Ätzvorgang unter zogen, wobei der photoempfindliche Film 63 als Maske verwen det wird, um das Kontaktloch 55 auszubilden. Nach einem wei teren Ätzen des freigelegten leitenden Materials 53 sind zwei voneinander getrennte Leiter 53-1 und 53-2 hergestellt. Der Verbindungsleiter 57 ist in den Ecken der Aussparung 54-2 des zweiten Isolierfilms 52 an den Kanten angrenzend an das Kontaktloch 55 ausgebildet, gerade über den zwei einan der gegenüberstehenden Kanten des leitenden Materials 53-1 und 53-2.

Die Fig. 9f bis 9h entsprechen den Fig. 8g bis 8h für das zweite Ausführungsbeispiel.

Wie es erläutert wurde, kann die Erfindung einen Abdeckiso lierfilm schaffen, der aufgrund des Verhaltens des Isolier materials beim Herstellen des Isolierfilms durch chemische Dampfniederschlagung an den Seiten eines Kontaktlochs mini male Dicke aufweist, wobei ein metallischer Verbindungslei ter im oberen Teil des Kontaktlochs, das zwei Leiter ent hält, ausgebildet wird, mit dem abdeckenden Isolierfilm darüber.

Der dünne Teil des Isolierfilms kann selbst beim Einstrahlen eines Laserstrahls kleiner Leistung als erster aufgrund einer in der Metallverbindung hervorgerufenen Kompressions spannung zerstört werden, wodurch das Verbindungsmetall die zwei Leiter mit gleichmäßigem Kontaktwiderstand zwischen dem Verbindungsmetall und den beiden Leitern verbindet, wobei auch Schäden in Umgebungsbereichen durch den Laserstrahl verringert werden können, wodurch die Zuverlässigkeit des Bauelements verbessert ist.

Claims

1. Programmierbares Halbleiter-Bauelement mit Verbindungs herstellstruktur, mit:

- einem Siliziumsubstrat (51) und
- einem ersten, auf dem Siliziumsubstrat ausgebildeten Iso lierfilm (52);
- einem Kontaktloch (55), das durch auf dem ersten Isolierfilm ausgebildete Schichten hindurchgeht;
- zwei Leitern (53-1, 53-2) mit jeweils vorgegebener Breite, die durch das Kontaktloch voneinander getrennt auf dem ersten Isolierfilm ausge bildet sind;
- einen zweiten Isolierfilm (54), der auf dem ersten Iso lierfilm und den zwei Leitern mit Ausnahme des Kontakt lochs ausgebildet ist und an jeder an das Kontaktloch an grenzenden Kante eine konkave Aussparung aufweist;
- einem Verbindungsleiter (57) , der nur auf den konkaven Aussparungen des zweiten Isolierfilms ausgebildet ist; und
- einem Abdeckisolierfilm (58), der auf der gesamten Fläche des Substrats ausgebildet ist und den Verbindungsleiter ab deckt.

2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, bei der der erste Isolierfilm (52) und der zweite Iso lierfilm (54) Oxidfilme sind.

3. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Verbindungsleiter (57) Bereiche, die auf dem zweiten Isolierfilm (54) über den Leitern (53-1, 53-2) liegen, welche Bereiche an zwei Seitenwände des Kontaktlochs (55) angrenzen, und Bereiche auf weist, die auf dem zweiten Isolierfilm an Stellen ausgebil det sind, unter denen kein Leiter liegt, welche Bereiche an die beiden anderen Seitenwände des Kontaktlochs angrenzen.

4. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 3, bei dem der Verbindungsleiter (57) eine Öffnung aufweist, die größer als das Kontaktloch (55) ist.

5. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorstehenden An sprüche, bei dem der Verbindungsleiter (57) ein Metallfilm ist.

6. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 5, bei dem der Metallfilm aus Aluminium oder einer Alu miniumlegierung besteht.

7. Halbleiter-Bauelement nach einem der vorstehenden An sprüche, bei dem die zwei Leiter (53-1, 53-2) aus Metall bestehen.

8. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 7, bei dem die zwei Leiter aus Aluminium oder einer Alu miniumlegierung bestehen.

9. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) an den Seitenwänden des Kontaktlochs (55) um so dünner ist, je näher er am Boden des Kontaktlochs liegt.

10. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 9, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) aus einem Oxid oder einem Nitrid besteht.

11. Verfahren zum Herstellen eines programmierbaren Halb leiter-Bauelements mit Verbindungsherstellstruktur, mit den folgenden Schritten:

- Ausbilden eines ersten Isolierfilms (52) auf einem Sub strat (51);
- Ausbilden eines leitenden Materials (53) mit festgelegter Breite auf dem ersten Isolierfilm und
- Ausbilden eines zweiten Isolierfilms (54) auf dem leiten den Material;
- Ätzen des zweiten Isolierfilms in solcher Weise, daß er ein Kontaktloch (55) mit konkaven Aussparungen an seinen Kanten aufweist, das sich bis zur Oberfläche des leitenden Materials (53) erstreckt;
- Ätzen des freigelegten leitenden Materials zum Ausbilden zweier getrennter Leiter (53-1, 53-2);
- Ausbilden eines Verbindungsleiters (57) nur auf den konkaven Aussparungen des zweiten Isolierfilms (54) und
- Ausbilden eines Abdeckisolierfilms (58) auf dem gesamten Substrat in solcher Weise, daß der Abdeckisolierfilm (58) den Verbindungsleiter (57) umgibt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem für den ersten Isolierfilm (52) ein Oxid verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem für das leitende Material (53) ein Metallfilm verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem für den Metallfilm Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Metallfilm unter Verwendung eines chemischen Dampfnie derschlagungsverfahrens oder eines Sputterverfahrens abge schieden wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der zweite Isolierfilm (54) durch Abscheiden eines Oxidfilms durch ein chemisches Dampfniederschlagungsverfahren ausge bildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Prozeß zum Herstellen des Kontaktlochs (55) folgende Schritte beinhaltet:

- Ausbilden eines photoempfindlichen Films (61) auf dem zweiten Isolierfilm (54) mit Ausnahme eines Teils, in dem das Kontaktloch (55) auszubilden ist;
- Ätzen des zweiten Isolierfilms (54) bis zu einer bestimmten Dicke durch isotropes Ätzen unter Verwendung des photoempfindli chen Films (61) als Maske;
- Ätzen des verbliebenen zweiten Isolierfilms (54) durch aniso tropes Ätzen unter Verwendung des photoempfindlichen Films (61) als Maske und
- Entfernen des photoempfindlichen Films (61).

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der zweite Isolierfilm (54) durch isotrope Ätzung unter Verwen dung einer HF enthaltenden Lösung geätzt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der verbliebene zweite Isolierfilm (54) anisotropem Ätzen unter Verwendung von Gasen von CF₄ oder CHF₃ unterzogen wird.

20. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der photoempfindliche Film (61) durch eine Alkalilösung oder durch O₂-Veraschung entfernt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das freigelegte leitende Material einem anisotropen Ätzen unter Verwendung eines der Gase Cl₂ oder Br₂ unterzogen wird.

22. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Breite des Kontaktlochs (55) größer als die Breite jedes der Leiter (53-1, 53-2) ausgebildet wird, damit die zwei Leiter (53-1, 53-2) elektrisch voneinander getrennt sind.

23. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Verbindungsleiter (57) nur auf den konkaven Aussparungen des zweiten Isolierfilms (54) durch Abscheiden eines leitenden Mate rials auf diesem und durch Ausführen eines anisotropen Ätz vorgangs hergestellt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem ein Metall für das leitende Material des Verbindungsleiters verwendet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem Aluminium oder eine Aluminiumlegierung für das leitende Material des Verbindungsleiters verwendet wird.

26. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das leitende Material des Verbindungsleiters durch ein Sputterverfahren abgeschie den wird.

27. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das leitende Material des Verbindungsleiters einem anisotropen Ätzen unter Verwen den eines der Gase Cl₂ oder Br₂ unterzogen wird.

28. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem für den Abdeckisolierfilm (58) ein Nitrid oder ein Oxid verwendet wird.

29. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) unter Verwendung eines chemischen Dampfniederschlagungsverfahrens oder eines plasmaaktivierten chemischen Dampfniederschlagungsverfahrens abgeschieden wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) an den Seitenwänden des Kontaktlochs (55) um so dünner ausgebildet wird, je näher er zum Boden des Kontakt lochs (55) hin liegt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des dünnen Abdeckisolierfilms (58) an den Seitenwänden des Kontaktlochs (55) unter 50 nm liegt.

32. Verfahren zum Herstellen eines programmierbaren Halb leiter-Bauelements mit Verbindungsherstellstruktur, mit den folgenden Schritten:

- Ausbilden eines ersten Isolierfilms (52) auf einem Sub strat (51)
- Ausbilden eines leitenden Materials (53) mit vorgegebener Breite auf dem ersten Isolierfilm (52) und
- Ausbilden eines zweiten Isolierfilms auf dem ersten Isolierfilm und dem leitenden Material;
- Ausbilden einer Aussparung durch Ätzen eines Teils des zweiten Isolierfilms (54);
- Ausbilden eines Verbindungsleiters (57) nur im Bereich der Kanten der Aussparung im zweiten Isolierfilm;
- Ätzen des zweiten Isolierfilms in der Aussparung in den Bereichen, in denen sich kein Verbindungsleiter darauf be findet, wodurch ein Kontaktloch (55) unter Freilegen des leitenden Materials (53) ausgebildet wird;
- Ätzen des freigelegten leitenden Materials zum Ausbilden zweier getrennter Leiter (53-1, 53-2) und
- Ausbilden eines Abdeckisolierfilms (58) auf dem genannten Substrat in solcher Weise, daß er den Verbindungsleiter um schließt.

33. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem für den ersten Isolierfilm (52) ein Oxid verwendet wird.

34. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem für das leitende Material (53) ein Metallfilm verwendet wird.

35. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem für den Metallfilm Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird.

36. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem der Metallfilm unter Verwendung eines chemischen Dampfnie derschlagungsverfahrens oder eines Sputterverfahrens abge schieden wird.

37. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der zweite Isolierfilm (54) durch Abscheiden eines Oxidfilms durch ein chemisches Dampfniederschlagungsverfahren ausge bildet wird.

38. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem das Ätzen eines Teils des zweiten Isolierfilms (54) durch iso tropes Ätzen unter Verwendung einer HF enthaltenden Lösung mit einem photoempfindlichen Film als Maske ausgeführt wird.

39. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem das Ätzen eines Teils des zweiten Isolierfilms (54) durch isotro pes Ätzen unter Verwendung einer F⁻-Ionen enthaltenden Lö sung mit einem photoempfindlichen Film als Maske ausgeführt wird.

40. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem das leitende Material (53) anisotropem Ätzen unter Verwendung eines der Gase Cl₂ oder Br₂ unterzogen wird.

41. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem die Breite des Kontaktlochs (55) größer als die Breite jedes Leiters (53-1, 53-2) ausgebildet wird, so daß die zwei Lei ter elektrisch voneinander getrennt sind.

42. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Verbindungsleiter (57) im Bereich der Kanten der Aussparung des zweiten Isolierfilms (54) durch Abscheiden eines leitenden Materials auf diesem und durch Ausführen eines anisotropen Ätzens ausge bildet wird.

43. Verfahren nach Anspruch 42, bei dem für das leitende Material des Verbindungsleiters (57) ein Metallfilm verwendet wird.

44. Verfahren nach Anspruch 42, bei dem für den Metallfilm des Verbindungsleiters (57) Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird.

45. Verfahren nach Anspruch 42, bei dem das leitende Material des Verbindungsleiters (57) unter Verwendung eines Sputterverfah rens abgeschieden wird.

46. Verfahren nach Anspruch 42, bei dem das leitende Material des Verbindungsleiters (57) einem anisotropen Ätzen unter Verwen den eines der Gase Cl₂ oder Br₂ unterzogen wird.

47. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem für den Abdeckisolierfilm (58) ein Nitrid oder ein Oxid verwendet wird.

48. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) unter Verwendung eines chemischen Dampfniederschlagungsverfahrens oder eines plasmaaktivierten chemischen Dampfniederschlagungsverfahrens abgeschieden wird.

49. Verfahren nach Anspruch 48, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) an den Seitenwänden des Kontaktlochs (55) um so dünner hergestellt wird, je näher er zum Boden des Kontakt lochs (55) hin liegt.

50. Verfahren nach Anspruch 49, bei dem die Dicke des dünnen Abdeckisolierfilms an den Seiten des Kontaktlochs unter 50 nm beträgt.

51. Verfahren zum Herstellen eines programmierbaren Halb leiter-Bauelements mit Verbindungsherstellstruktur, mit den folgenden Schritten:

- Ausbilden eines ersten Isolierfilms (52) auf einem Sub strat (51);
- Ausbilden eines ersten leitenden Materials (53) mit festgelegter Breite auf dem ersten Isolierfilm (52);
- Ausbilden eines zweiten Isolierfilms (54) auf dem leiten den Material (53) und
- Ausbilden einer Aussparung durch Ätzen eines Teils des zweiten Isolierfilms (54);
- Ausbilden eines Kontaktlochs (55) und Freilegen des ersten leitenden Materials durch Ausführen eines Ätzvorgangs am zweiten Isolierfilm in der Aussparung, wobei das Kontaktloch eine geringere Breite als die Aussparung aufweist;
- Ausbilden eines zweiten leitenden Materials nur in der Aussparung des zweiten Isolierfilms;
- Ausbilden eines Verbindungsleiters (57) nur im Bereich der Kanten der Aussparung des zweiten Isolierfilms (54) durch Ätzen des zweiten leitenden Materials;
- Ätzen des freigelegten ersten leitenden Materials (53), um zwei von einander getrennte Leiter (53-1, 53-2) herzustellen, und
- Ausbilden eines Abdeckisolierfilms (58) über dem gesamten Substrat in solcher Weise, daß der Abdeckisolierfilm (58) den Verbindungsleiter (57) umschließt.

52. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem für den ersten Isolierfilm ein Oxid verwendet wird.

53. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem für das erste leitende Material ein Metall verwendet wird.

54. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem für den Metallfilm Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird.

55. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem der Metallfilm unter Verwendung eines chemischen Dampfnie derschlagungsverfahrens oder eines Sputterverfahrens abge schieden wird.

56. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem der zweite Isolierfilm (54) durch Abscheiden eines Oxidfilms durch ein chemisches Dampfniederschlagungsverfahren ausge bildet wird.

57. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem das Ätzen eines Teils des zweiten Isolierfilms (54) durch iso tropes Ätzen unter Verwendung einer HF enthaltenden Lösung mit einem photoempfindlichen Film als Maske ausgeführt wird.

58. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem das Ätzen eines Teils des zweiten Isolierfilms durch anisotro pes Ätzen unter Verwendung einer F⁻-Ionen enthaltenden Lö sung mit einem photoempfindlichen Film als Maske ausgeführt wird.

59. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem der zweite Isolierfilm (54) einem anisotropen Ätzen unter Verwen dung eines der Gase CF₄ oder CHF₃ unterzogen wird.

60. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem das erste leitende Material (53) anisotropem Ätzen unter Verwendung eines der Gase Cl₂ oder Br₂ unterzogen wird.

61. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem die Breite des Kontaktlochs (55) größer als die Breite jedes Leiters (53-1, 53-2) ausgebildet wird, so daß die zwei Lei ter elektrisch voneinander getrennt sind.

62. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem das zweite leitende Material in der Aussparung des zweiten Isolierfilms (54) durch Abscheiden eines Metallfilms auf dem zweiten Isolierfilm, der einem Photoätzvorgang unter Verwen dung des photoempfindlichen Films als Maske unterzogen wird, hergestellt wird.

63. Verfahren nach Anspruch 62, bei dem für den Metallfilm des zweiten leitenden Materials Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet wird.

64. Verfahren nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallfilm des zweiten leitenden Materials durch ein Sputterverfahren abgeschieden wird.

65. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem das Ätzen des zweiten leitenden Materials durch anisotropes Ätzen unter Verwendung eines photoempfindlichen Films als Maske erfolgt.

66. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem für den Abdeckisolierfilm ein Nitrid oder ein Oxid verwendet wird.

67. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) unter Verwendung eines chemischen Dampfniederschlagungsverfahrens oder eines plasmaaktivierten chemischen Dampfniederschlagungsverfahrens abgeschieden wird.

68. Verfahren nach Anspruch 67, bei dem der Abdeckisolierfilm (58) an den Seitenwänden des Kontaktlochs (55) um so dünner ausgebildet wird, je näher er zum Boden des Kontakt lochs (55) hin liegt.

69. Verfahren nach Anspruch 68, bei dem die Dicke des dünnen Abdeckisolierfilms an den Seiten des Kontaktlochs unter 50 nm liegt.