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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Halbleiter-IC-Schaltungsanordnung
mit Dummy-Verdrahtungen und ein Verfahren zum Herstellen der selbigen,
von denen beide für
eine integrierte Halbleiterschaltung eines Mehrschichttyps eingesetzt
werden, die durch ein automatisches Array-Verbindungssystem zu bilden ist, wie
etwa eine Standardzellenstruktur und eine Gate-Array-Struktur.
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Dummy-Verdrahtungen wurden konventionell
eingesetzt:
- (1) um eine Unebenheit (eine Stufe)
auf der Oberfläche
einer integrierten Halbleiterschaltung, die aus einer unterschiedlichen
Verdrahtungsdichte in einer jeweiligen Zone in der gleichen Verbindungsschicht
resultiert, zu verhindern oder um eine Gegenmaßnahme die gegen einen "Ladeeffekt" anzubieten, der
in dem Fall erzeugt wird, wenn ein einzelner Draht, der in einer
breiteren Verbindungszone vorgesehen ist, wegen durch Ätzen verursachter
Korrosion auseinander gebrochen ist -- siehe veröffentlichte nichtgeprüfte japanische
Patentanmeldung 60-119749; und
- (2) um eine falsch verbundene Leitung oder Schicht zu korrigieren,
in welchem Fall die Dummy-Verdrahtungen in einer gegebenen Verbindungsschicht
nur zur Korrektur angeordnet werden, und wenn eine hergestellte
Halbleitervorrichtung fehlerhaft ist, eingesetzt werden, um eine fehlerhafte
Stelle oder Stellen zu korrigieren - veröffentlichte nichtgeprüfte japanische
Patentveröffentlichung
59-198796, 61-125045 und 62-206855.
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1 ist
ein Grundriss, der ein IC-Muster mit konventionellen Dummy-Verdrahtungen
zeigt. In 1 zeigt Bezugszeichen 1 eine
erste Verbindungsschicht; 2 eine zweite Verbindungsschicht; 3 eine
Verbindung durch ein Loch oder ein Kontaktloch; 4 Dummy-Verdrahtungen; 5 ein
Array von Zellen (es wird angenommen, dass sie durch ein Standard-Zellensystem
gebildet werden); 6 einen internen Energiequellenanschluss
VDD; 7 einen internen Energiequellenanschluss VSS; und 8 Zwischenzellenverdrahtungen.
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Die konventionellen Dummy-Verdrahtungen haben
sich in dem Fall, wo sie eingesetzt werden, um eine Unebenheit (eine
Stufe) auf der Oberfläche
von integrierten Schaltungen zu verhindern, und um eine Gegenmaßnahme gegen
einen Ladeeffekt zu bieten oder um eine Verdrahtung oder einen Verbindungsfehler,
wenn vorhanden, zu korrigieren, als unwirksam erwiesen. Um eine
derartige unebene Oberfläche
zu verhindern und um eine Gegenmaßnahme gegen einen derartigen
Ladeeffekt vorzusehen, werden Dummy-Verdrahtungen 4 derart
verwendet, dass sie, wie in 1 gezeigt,
eine richtige Breite haben, um dem Zweck zu dienen, für den sie
ausgebildet werden. Die Dummy-Verdrahtungen können in den konventionellen
Halbleitervorrichtungen insbesondere teils wegen einer "nicht fixierten" Breite und teils wegen
ihrer eigenen begrenzten Verwendung nicht verwendet werden. Wenn
sie anfangs in eine Halbleiter-IC-Anordnung eingebaut werden, um
einen Verbindungsfehler zu korrigieren, erweisen sie sich manchmal
für einen
derartigen Zweck wie in dem zuvor erwähnten Fall als fruchtlos.
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GB-A-2 156 581 zeigt einen DRAM mit
zusätzlichen
Wortleitungen an einem Ende des Speicherzellen-Arrays, um zu verhindern,
dass die erste aktive Wortleitung während der Herstellung beschädigt wird.
Es wird ein festes Potenzial an die zusätzlichen Leitungen angelegt,
um zu verhindern, dass sie nicht geerdet sind. EP-A-210 397 zeigt
Leiterabschnitte, die ursprünglich
mit Energieleitungen verbunden sind, die als Signalisierungsleiter
in einem Standardzellen-Layout für
LSI-Schaltungen
verfügbar
gemacht werden.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine integrierte Halbleiterschaltungsanordnung vorzusehen,
die unter Verwendung von Dummy-Verdrahtungen einfach eine Schwankung
einer inneren Energiequellenspannung verhindern kann und außerdem einfach
eine falsche Verbindungsleitung korrigieren oder eine ungeeignete
Signalverzögerungszeit
korrigieren kann.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen der zuvor erwähnten integrierten
Halbleiterschaltungsanordnung vorzusehen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine integrierte Halbleiterschaltungsanordnung vorgesehen,
wie in Anspruch 1 dargelegt. Bevorzugte Merkmale werden im abhängigen Anspruch
2 dargelegt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden Dummy-Verdrahtungen zum Beispiel in einer integrierten Halbleiterschaltung
eines Mehrschichttyps angeordnet und mit einer Leitung eines inneren
Energiequellenpotenzials VSS verbunden. Es wird eine Kapazität zwischen
den Dummy-Verdrahtungen und dem Substrat der integrierten Schaltung
vorgesehen, wodurch eine Schwankung der inneren Energiequellenspannung
verhindert und eine stabile Spannung an eine angeschlossene innere
Schaltung bereitgestellt wird. Die Dummy-Verdrahtungen sind in dem gleichen
Abstand und Breite wie jene, in denen Zwischenzellenverdrahtungen
angeordnet sind, angeordnet, und wenn eine integrierte Halbleiterschaltung als
fehlerhaft befunden wird, werden die Anschlussleitungen der inneren
Energiequelle abgeschnitten, um eine falsche Verbindungsschicht
oder eine ungeeignete Signalverzögerungszeit
zu korrigieren. Somit ist es möglich,
einen Herstellungsschritt der integrierten Halbleiterschaltung zu
verkürzen.
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Diese Erfindung kann aus der folgenden
detaillierten Beschreibung vollständiger verstanden werden, wenn
sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird,
in denen:
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1 ein
Grundriss ist, der ein konventionelles Halbleiterschaltungsmuster
zeigt;
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2 ein
Grundriss ist, der ein Muster einer integrierten Halbleiterschaltung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Querschnittsansicht ist, die schematisch die Halbleiterschaltungsanordnung
von 1 zeigt;
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4 ein
Grundriss ist, der ein Muster einer integrierten Halbleiterschaltung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ein
Grundriss ist, der ein Muster einer Halbleiteranordnung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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6 ein
Flussdiagramm zum Herstellen einer Halbleiteranordnung durch ein
automatisches Array-Verbindungssystem
ist.
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Die Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
erläutert.
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2 und 3 sind ein Grundriss bzw.
eine Querschnittsansicht, die einen Hauptabschnitt der vorliegenden
Erfindung zeigen. In diesen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen
eingesetzt, um einen Teil oder ein Element entsprechend dem in 1 gezeigten zu bezeichnen.
In der in 1 gezeigten
Ausführungsform
zeigt Bezugszeichen 1 eine erste Verbindungsschicht; 2 eine
zweite Verbindungsschicht; 3 ein Verbindungsdurchgangsloch oder
ein Kontaktloch; 4 Dummy-Verdrahtungen; 5 ein Zellen-Array
(es wird angenommen, dass eine integrierte Schaltung durch ein Standardzellen-System ausgebildet
wird); 6 einen Anschluss einer inneren Energiequelle VDD; 7 einen
Anschluss einer inneren Energiequelle VSS;
und 8 Zwischenzellenverdrahtungen.
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Diese (1 bis 8)
werden in einem n-leitenden Halbleitersubstrat 31 eines
Chips 20 zum Ausbilden einer integrierten Halbleiterschaltung ausgebildet. Bezugszeichen 32 zeigt
einen Isolationsfilm, mit dem die Teile oder Elemente (1 bis 8) über dem
Substrat 31 umgeben sind. Die erste Verbindungsschicht 1 rechts
in 3 setzt sich zum
Beispiel aus einer ersten Verdrahtung aus Aluminium zusammen und
ist über
das Kontaktloch in dem Isolationsfilm 32 mit einer Diffusionsregion
eines N+-Typs 33 verbunden, die in
dem Oberflächenteil
des n-leitenden Substrats 31 ausgebildet wird. Die zweite
Verbindungsschicht 2 rechts in 3 setzt sich zum Beispiel aus einer zweiten
Verdrahtung aus Aluminium zusammen und führt ein Substratpotenzial VDD
an die erste Verbindungsschicht 1 über das Kontaktloch 3 in
dem Isolationsfilm 22 zu. Die zweite Verbindungsschicht 2,
wie in der Mitte in 3 gezeigt,
führt ein
Potenzial VSS an die erste Verbindungsschicht 1 zu. Eine
Dummy-Verdrahtung 4, wie in der Mitte in 3 gezeigt, ist durch die Verbindungsschicht 2 mit
einer Dummy-Verdrahtung 4 links in 3 (siehe 2)
verbunden, und es wird eine Kapazität C durch diese Dummy-Verdrahtungen 4,
Substrat 31 und ihren umgebenden Isolationsfilm 32 geschaffen.
Die vorliegende Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die
Dummy-Verdrahtungen 4 in
dem gleichen Abstand und Verbindungsbreite wie jene von Zwischenzellenverdrahtungen 8 vorgesehen
werden, ohne mit den Verdrahtungen 8 elektrisch verbunden
zu sein. 2 zeigt ein
Beispiel, in dem die Dummy-Verdrahtungen 4 verwendet werden,
um eine innere Energieversorgungsspannung durch die Kapazität C zu stabilisieren.
In der vorliegenden Ausführungsform
werden alle so vorgesehenen Dummy-Verdrahtungen 4 mit dem inneren
Energiequellenanschluss VSS im Gegensatz
zu dem inneren Energiequellenanschluss VDD verbunden.
Die Verbindung zwischen den Dummy-Verdrahtungen 4 und dem
inneren Energiequellenanschluss 7 wird durch eine spezielle
Zelle 5-1 nur für
ihre eigene Verbindung erreicht. Zu der Zeit des Layouts kann zumindest
eine derartige Zelle (5-1) richtig an einem jeweiligen
Zellen-Array 5-2 angeordnet werden. In dem Fall, wo eine
hergestellte Halbleiterschaltung fehlerhaft ist, wird eine zugehörige Dummy-Verdrahtung 4 zur
Energiequellenspannungsstabilisierung von der Leitung der inneren
Energiequelle VSS 7 zur Verbindungskorrektur
elektrisch abgeschnitten.
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Die Verwendung der Dummy-Verdrahtung zur
Verbindungskorrektur wird nachstehend in Bezug auf 4 erläutert.
In der Nachbarschaft einer Stelle, für die eine Korrektur durchzuführen ist,
wird eine Dummy-Verdrahtung 4 (dargestellt durch 4-1 in 4), deren eine Länge zur
Korrektur angepasst ist, ausgewählt,
gefolgt durch Entfernen des umgebenden Isolationsfilms 32 an
der oberen Stelle (siehe 3)
und dem Abschneiden der Dummy-Verdrahtung 4-1 an einer
Schnittstelle 11-1, z. B. durch einen Laserstrahl. Dabei
wird ein Kontaktloch 3-1 an der Dummy-Verdrahtung 4-1 ausgebildet
und es wird eine zusätzliche
Verdrahtung 12 unter Verwendung eines Aluminiumverdampfungsverfahrens
ausgebildet, was die Verdrahtung 4-1 mit der Verdrahtung 2 und
deshalb die Dummy-Verdrahtung 4-1 mit der Zellenverdrahtung 13 verbindet.
Danach wird eine falsch verbundene Verdrahtung 8-1 an einer
Schnittstelle 11-2 elektrisch isoliert, z. B. durch einen
Laserstrahl. Wenn zu dieser Zeit eine Verdrahtung einer größeren Länge erforderlich
ist, kann stattdessen eine Vielzahl von Dummy-Verdrahtungen zur
Verbindungskorrektur verwendet werden. Jene Dummy-Verdrahtungen 4 mit
Ausnahme derjenigen Verdrahtungen, die zur Korrektur eingesetzt
werden, verbleiben mit der Leitung der inneren Energiequelle VSS
im Gegensatz zu der Leitung der inneren Energiequelle VDD verbunden.
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Die Dummy-Verdrahtung kann auch zur
Signalverzögerungskorrektur
der inneren Schaltung durch elektrisches Abschneiden der Dummy-Verdrahtung
von der Leitung einer inneren Energiequelle verwendet werden. 5 zeigt ein Beispiel zur
Verwendung einer Dummy-Verdrahtung zur Verzögerungskorrektur. Eine Dummy-Verdrahtung 4 (dargestellt
durch 4-2 in 5)
einer Länge,
die zur Verzögerungskorrektur
angepasst ist, wird nahe einem Ausgang 21 einer Logikschaltung
ausgewählt,
deren Verzögerungszeit
zum Beispiel zu verändern
ist. Diese Dummy-Verdrahtung wird von der Leitung einer inneren
Energiequelle an einer Schnittstelle 11 elektrisch abgeschnitten,
was eine Verdrahtung 4-2 zur Verzögerungskorrektur vorsieht.
Danach wird die Verzögerungskorrekturverdrahtung 4-2 mit
einem Ausgang 21 der Logikschaltung durch eine zusätzliche Verdrahtung 22 über ein
Kontaktloch 3-2, das vor der Ausbildung der zusätzlichen
Verdrahtung vorgesehen wurde, verbunden. Diese Verbindungsschritte können wie
in dem in 4 gezeigten
Fall ausgeführt werden.
Die Korrektur einer Verzögerungszeit
wird durch Zuweisen einer richtigen Länge an die zu verbindende Dummy-Verdrahtung 4-2 erreicht.
Jene Dummy-Verdrahtungen 4 mit Ausnahme derjenigen, die
für einen
Verzögerungszweck
eingesetzt werden, verbleiben alle mit der Leitung des inneren Energieversorgungsanschlusses
VSS im Gegensatz zu der Leitung des inneren
Energieversorgungsanschlusses VDD verbunden.
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Als ein Beispiel wird ein Verfahren
zum Erhalten der Anordnungen von 2 bis 5 durch ein Standardzellen-System
nachstehend detaillierter erläutert.
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Schritt S1 führt einen IC-Entwurf durch,
der ein Muster umfasst, wie in 6 gezeigt.
Ein automatisches Verbindungs-Layout wird in Schritt S2 unter Verwendung
von z. B. einem Layout-CAD durchgeführt. In dem Verbindungs-Layout
in Schritt S2 ist eine Zelle 5-1 nur für eine Energiequellenverbindung enthalten,
aber Dummy-Verdrahtungen 4 sind nicht enthalten. In Schritt
S3 werden Dummy-Verdrahtungen
an einem nicht belegten geeigneten Bereich in dem Verbindungs-Layout
vorgesehen. Die Dummy-Verdrahtung 4 wird mit einer Leitung
eines inneren Energiequelleanschlusses 2 in Schritt S4
verbunden. Das automatische Verbindungs-Layout ist in Schritt S5 abgeschlossen.
In Schritt S6 wird eine tatsächliche
Anordnung (eine integrierte Schaltung, die die in 2 gezeigte Anordnung umfasst) basierend auf
einem resultierenden Verbindungsmuster-Layout in Schritt S5 vorbereitet.
In Schritt S7 wird die somit hergestellte Anordnung auf ihren Zustand
getestet. Schritt S9 wird abgebrochen, wenn in Schritt S8 bestimmt
wird, dass die Anordnung nicht fehlerhaft ist. Wenn als ein Ergebnis
eines Tests die Anordnung in Schritt S10 als fehlerhaft bestimmt
wird und die Schadhaftigkeit als durch eine falsch verbundene Verdrahtung
verursacht befunden wird, wird in Schritt S11 eine Verbindungskorrektur
unter Verwendung einer Dummy-Verdrahtung 4 vorgenommen.
Wenn andererseits die Anordnung als fehlerhaft wegen einer Unrichtigkeit
einer Verzögerungszeit
in der beteiligten integrierten Schaltung bestimmt wird, wird in Schritt
S12 eine Verbindungskorrektur unter Verwendung der Dummy-Verdrahtung 4 ausgeführt. Nachdem
die Korrektur in Schritt S11 oder S12 vorgenommen wurde, kehrt die
Steuerung zu Schritt S7 zurück, um
erneut einen Test durchzuführen.
Die Korrekturoperation wird in einer geschlossenen Schleife, die Schritte
S7 -> S10 -> S11 oder S12 -> S7 umfasst, durchgeführt, bis
in Schritt S8 keine Schadhaftigkeit gefunden wird.
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Gemäß dem vorliegenden Verfahren
wird die Dummy-Verdrahtung 4 mit der Leitung eines Anschlusses
der inneren Energiequelle VSS, die im Potenzial dem Substrat des
Chips 20 entgegengesetzt ist, verbunden, wie z. B. in 2 und 3 gezeigt. Dabei wird eine Kapazität C zwischen
dem IC-Substrat 31 und der Dummy-Verdrahtung 4 geschaffen
und mit dem Anschluss einer inneren Energieversorgung 7 verbunden.
Es ist deshalb möglich,
eine Spannungsschwankung des Anschlusses einer inneren Energiequelle
zu verhindern und einer inneren Schaltung eine stabile Spannung
zuzuführen.
Die Dummy-Verdrahtungen 4 werden
in derselben Rate und Breite wie jene, in denen Zwischenzellenverdrahtungen 8 angeordnet
sind, ausgebildet, was es möglich macht,
eine Verbindungskorrektur ebenso wie eine Korrektur der Verzögerungszeit
zu bewirken. Zur Verbindungskorrektur wird, wie in 4 gezeigt, die Dummy-Verdrahtung 4-1,
die mit dem Anschluss einer inneren Energiequelle 7 verbunden
ist, elektrisch von dem Anschluss einer inneren Energiequelle 7 abgeschnitten.
Es ist deshalb möglich,
die zuvor erwähnten
Korrekturoperationen innerhalb einer kurzen Zeitdauer leicht vorzunehmen.
Jene Dummy-Verdrahtungen,
die zur Korrektur nicht verwendet werden, werden mit dem Anschluss
einer inneren Energiequelle VSS verbunden, dazu dienend, ein Energiequellenpotenzial
zu stabilisieren. Zur Korrektur einer Verzögerungszeit ist es, wie in 5 gezeigt, im Stand der
Technik notwendig, eine Zelle oder Zellen an eine zugehörige Anordnung
neu hinzuzufügen,
einen Layout-Entwurf neu zu starten und Maskenbildungsdaten noch
einmal vorzubereiten. Gemäß der vorliegenden
Erfindung jedoch ist es nur notwendig, die Dummy-Verdrahtung 4-2,
Kontaktloch 3-2 und eine zusätzliche Verdrahtung 22 vorzusehen,
wie oben dargelegt. Es ist somit möglich, eine Korrektur einer
Verzögerungszeit
einfach vorzunehmen ohne der Anordnung eine neue Zelle oder Zellen
hinzuzufügen,
nur jene Verbindungsschichten nochmals zu korrigieren, die Korrektur
erfordern, sogar im Sinne von Maskenvorbereitungsdaten, und die
einbezogenen Operationsschritte zu verkürzen. Diese Dummy-Verdrahtungen,
die zur Korrektur nicht verwendet werden, werden zur Stabilisierung
des Potenzials einer inneren Energiequelle verwendet, da sie mit
dem Anschluss einer inneren Energiequelle verbunden sind.
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Da die Dummy-Verdrahtungen wie oben
dargelegt vorgesehen sind, kann gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Verdrahtungsdichte in der gleichen Verbindungsschicht gleichmäßiger gemacht werden
als die, in der Zwischenzellenverdrahtungen allein in dieser Verbindungsschicht
vorgesehen sind, was ein Ausmaß einer
Stufe (Unebenheit) auf der Oberfläche der integrierten Schaltung,
die aus einem Unterschied in einer Verdrahtungsdichte resultiert, reduziert.
Das Vorhandensein der so angeordneten Dummy-Verdrahtungen 4 stellt
eine gleichmäßige Verdrahtungsdichte
gegen einen "Ladeeffekt" sicher, der in dem
Fall erzeugt wird, wo wenn z. B. eine einzelne Verdrahtung allein
in einem breiteren Verbindungsbereich vorgesehen ist, sie wegen
einer Korrosion, die in einem Ätzschritt
entwickelt wird, auseinander gebrochen wird. In 3 stellt eine unterbrochene Linie 41 einen
Schichtoberflächenzustand
einer integrierten Schaltung dar, in der keine Dummy-Verdrahtungen 4 vorgesehen
sind, und eine durchgehende Linie 42 stellt einen Schichtoberflächenzustand
der integrierten Schaltung dar, in der Dummy-Verdrahtungen verbunden
sind. Aus 3 wird zu
sehen sein, dass die Oberfläche 42 der
integrierten Schaltung weniger gestuft ist als die Oberfläche 41 der
integrierten Schaltung.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
nur auf die zuvor erwähnte
Ausführungsform
begrenzt. Es können
verschiedene Änderungen
und Modifikationen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden,
ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl
die vorliegende Erfindung als auf die integrierte Schaltung unter
Verwendung des zuvor erwähnten
Standardzellen-Systems angewendet erläutert wurde, kann sie auch
zum Beispiel auf eine integrierte Schaltung unter Verwendung eines
automatischen Array-Verbindungssystems,
wie etwa ein Gate-Array-System, das eine Basiszelle verwendet, angewendet
werden. In der Anordnung, wie in 4 und 5 gezeigt, wird die Verdrahtung
mit einer richtigen Verbindungsleitung oder Schicht verbunden durch
Zurückätzen des
Isolierfilms 32, das Abschneiden der Verbindungsleitung durch
einen Laserstrahl, Ausbildung eines Kontaktlochs, Ausbildung einer
zusätzlichen
Verbindungsleitung (12, 22) durch ein Aluminiumverdampfungsverfahren
etc. Wenn jedoch die schadhafte Stelle oder Stellen durch eine derartige
Korrektur bestätigt
werden können,
ist es nur notwendig, vorangehende Daten durch Ändern von Maskenvorbereitungsdaten
auf dieselbe Weise zu korrigieren, wie in dem Fall, wo wenn eine
Anordnung erneut vorbereitet werden muss, eine Korrektur vorgenommen
wird mit einer zugehörigen
Dummy-Verdrahtung gegen die Maskenvorbereitungsdaten vor einer Korrektur.
Es ist somit möglich,
einen einbezogenen Operationsprozess zu verkürzen.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen sind
für ein
besseres Verstehen gedacht und sollen den Bereich nicht begrenzen.