DE69533537T2 - Schmelzstruktur für eine integrierte Schaltungsanordnung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmelzverbindungsstruktur, die in Verbindung mit integrierten Halbleiterschaltungen verwendet wird, um defekte Schaltungen selektiv aus einer redundanten Schaltungsgruppe zu entfernen. Im genaueren betrifft die vorliegende Erfindung die Struktur eines normalerweise offenen Schmelzverbindungselements und das Verfahren, mit Hilfe dessen das Schmelzverbindungselement geschlossen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Integrierte Halbleiterschaltungen enthalten eine große Zahl an elektronischen Bauteilen wie etwa Dioden und Transistoren, die auf einem einzelnen Kristall oder einem einzelnen Chip angebracht sind, welche oft aus Silikon hergestellt werden. Da diese Bauteile so klein sind, ist ihre Integrität während des Betriebs sehr anfällig für kleinste Fehler oder Unreinheiten im Kristall. Der Ausfall eines einzigen Transistors kann die Funktionalität der Schaltung zerstören.
  • Um dieses Problem zu umgehen, baut die Halbleiterindustrie in der Regel redundante Schaltungen auf den gleichen Chip. Wenn dann während des Testens eine fehlerhafte Schaltung entdeckt wird, kann die fehlerhafte Schaltung inaktiviert und deren redundante Schaltung aktiviert werden. Im Fall von integrierten Speicherschaltungen werden die Speicherzellen normalerweise in Reihen und Spalten angeordnet. Jede Speicherzelle wird durch eine bestimmte Reihe und Spalte adressiert. Durch das Schmelzen oder Aktivieren der richtigen Kombination von Schmelzverbindungen kann das fehlerhafte Element, wie etwa eine bestimmte Speicherzelle, durch eine Schaltung ersetzt werden, die ein entsprechendes redundantes Element adressiert.
  • Der Stand der Technik illustriert zwei gebräuchliche Verfah ren für die Isolierung defekter Schaltungen. Das erste Verfahren ist das Schmelzen einer normalerweise geschlossenen Schmelzverbindung. Die zweite ist das Schließen einer normalerweise offenen Schmelzverbindung. Beide Arten von Schmelzverbindungen sind entworfen, um es einer redundanten Schaltung zu ermöglichen, die Aufgabe einer defekten Schaltung auszuführen.
  • Oft wird der Wechsel auf eine redundante Schaltung durch das Schmelzen normalerweise geschlossener Schmelzverbindungen erreicht, wodurch die fehlerhafte Schaltung isoliert wird. Das Abtrennen normalerweise geschlossener Schmelzverbindungen hat bestimmte Nachteile. Der Stand der Technik zeigt viele Arten von Schmelzverbindungen, die durch die Anwendung einer großen Stromstärke geöffnet werden. Die Schmelzverbindung wird erhitzt und das Material, aus dem die schmelzflüssigen Elemente bestehen, schmilzt, um die Schmelzverbindung zu öffnen. Ein Nachteil dieser Art von Technik ist, dass das Material beim Schmelzen spritzen könnte und Spritzer auf der Oberfläche des Bauteils landen, wodurch das Bauteil möglicherweise zerstört würde. Die Stromstärke, welche auf die Schmelzverbindung einwirkt, muss basierend auf der Querschnittsfläche des Schmelzverbindungselements sorgfältig berechnet werden. Es ist möglich, die Energie, die zur Abtrennung der Schmelzverbindung benötigt wird, zu reduzieren, indem eine Schmelzverbindung mit reduzierter Querschnittsfläche verwendet wird, allerdings hat dies auch zur Folge, dass sich die Spitzenstromstärke reduziert, welche auf den Leiterpfad, auf dem sich die Schmelzverbindung befindet, angewandt werden kann. Eine derartige Technik nach dem Stand der Technik ist beispielhaft in der US-Patentschrift 4,536,948 von Te Velde et al. mit dem Titel METHOD OF PROGRAMMABLE SEMICONDUCTOR DEVICE (VERFAHREN FÜR EIN PROGRAMMIERBARES HALBLEITERBAUTEIL) dargestellt.
  • Ein anderes Verfahren nach dem Stand der Technik, um eine normalerweise geschlossene Schmelzverbindung zu öffnen, ist die Schmelzverbindung mit einem Laserstrahl abzutrennen. Diese Methode erfordert es, dass eine Öffnung in die äußere Schutzschicht geätzt wird, damit der Laserstrahl die Schmelzverbindung abtrennen kann. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Schmelzverbindung während der Herstellung Verunreinigungen ausgesetzt wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Schmelzverbindung nach der Abtrennung mit einer Schutzschicht bedeckt werden muss, da sonst das Risiko der Korrosion besteht. Dieses Verfahren hat außerdem einen ähnlichen Nachteil wie das Schmelzen einer Schmelzverbindung mit elektrischem Strom, da während des Schmelzens Abfall erzeugt wird, wodurch das Halbleiterbauteil möglicherweise nicht mehr funktioniert. Beispiele dieses Verfahrens werden in der US-Patentschrift 4,795,720 von Kawanabe et al. mit dem Titel METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICES AND CUTTING FUSES (VERFAHREN FÜR DIE HERSTELLUNG VON HALBLEITERBAUTEILEN UND DIE ABTRENNUNG VON SICHERUNGEN) und in der US-Patentschrift 5,185,291 von Fischer et al. mit dem Titel METHOD OF MAKING SEVERABLE CONDUCTIVE PATH IN AN INTEGRATED-CIRCUIT DEVICE (VERFAHREN FÜR DIE HERSTELLUNG EINES ABTRENNBAREN LEITERPFADS IN EINEM BAUTEIL MIT INTEGRIERTER SCHALTUNG).
  • Der Wechsel zu redundanten Schaltungen kann jedoch auch durch das selektive Schließen einer normalerweise offenen Schmelzverbindung erreicht werden, um funktionelle Schaltungen zu ermöglichen und die defekten Schaltungen zu isolieren. Die Schmelzverbindung wird typischerweise in horizontalen Schichten hergestellt, mit einer unteren leitfähigen Schicht und einer oberen leitfähigen Schicht, die durch eine mittlere isolierende Schicht getrennt werden. Ein Laserstrahl wird eingesetzt, um die Schmelzverbindung zu erhitzen, wodurch die isolierende Schicht zusammenbricht und die obere und untere leitfähige Schicht zusammenschmelzen und dadurch die Schmelzverbindung geschlossen wird. Ein Nachteil dieses Technik ist, dass die Laserenergie, die auf die Schmelzverbindung gerichtet wird, sorgfältig berechnet werden muss, um den erwünschten elektrischen Pfad zu bewahren, da der Laserstrahl durch eine der leitfähigen Schichten passieren muss. Ein weiterer Nachteil dieser Technik ist, dass die Schmelzverbindung vorzugsweise ohne Schutzschicht hergestellt wird, wodurch die Schmelzverbindung möglicherweise Verunreinigungen ausgesetzt wird. Eine solche Technik nach dem Stand der Technik ist beispielhaft durch die US-Patentschrift 4,810,663 von Raffel et al. mit dem Titel METHOD OF FORMING CONDUCTIVE PATH BY LOW POWER LASER PULSE (VERFAHREN FÜR DIE BILDUNG EINES LEITFÄHIGEN PFADS DURCH EINEN LASERPULS MIT NIEDRIGER LEISTUNG) und durch die US-Patentschrift 4,912,066 von Wills mit dem Titel MAKE-LINK PROGRAMMING OF SEMICONDUCTOR DEVICES USING LASER-ENHANCED THERMAL BREAKDOWN OF INSULATOR (PROGRAMMIERUNG EINER SCHLIESSVERBINDUNG BEI HALBLEITERBAUTEILEN UNTER VERWENDUNG EINES LASERUNTERSTÜTZTEN THERMISCHEN AUFBRECHENS DES ISOLIERKÖRPERS) illustriert.
  • Eine andere Art von Schmelzverbindung, die normalerweise offen ist, ist eine Verbindung, die gebildet wird, wo zwei leitfähige Schichten durch eine Isolierschicht mit einem geätzten Loch oder eine Rille getrennt werden. Diese Art von Schmelzverbindung baut sich aus einer unteren leitfähigen Schicht auf, die durch eine Isolierschicht bedeckt wird. In die Isolierschicht ist eine Öffnung geätzt. Eine obere leitfähige Schicht wird dann auf der Oberfläche der Isolierschicht angebracht, allerdings so, dass die geätzte Öffnung. nicht mit dem Material gefüllt wird. Ein Laserstrahl, der auf die Öffnung gerichtet wird, bringt die obere leitfähige Schicht zum Schmelzen, welche daraufhin in die Öffnung fließt und die obere leitfähige Schicht mit der unteren leitfähigen Schicht kurzschließt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass etwas von dem Material, dass an der Kante der Öffnung übersteht, auf die obere leitfähige Schicht angebracht werden muss, um genug Material zur Verfügung zu haben, um die Öffnung zu füllen und die Leiter kurzzuschließen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Struktur dieses Bauteils die Auswahl des Lasers begrenzt, welcher verwendet werden kann, um die Leiter kurzzuschließen. Falls die Laser energiedichte zu niedrig ist, werden die obere und die untere leitfähige Schicht nicht zusammenschmelzen. Falls die Laserenergiedichte zu hoch ist, werden die leitfähigen Schichten Schaden nehmen. Ein Beispiel dieses Verfahrens nach dem Stand der Technik wird in der US-Patentschrift 4,968,643 von Mukai mit dem Titel METHOD FOR FABRICATING AN ACTIVABLE CONDUCTING LINK FOR METALLIC CONDUCTIVE WIRING IN A SEMICONDUCTOR DEVICE (VERFAHREN FÜR DIE HERSTELLUNG EINER AKTIVIERBAREN LEITFÄHIGEN VERBINDUNG FÜR EINE METALLISCHE, LEITFÄHIGE VERDRAHTUNG IN EINEM HALBLEITERBAUTEIL) offenbart.
  • Eine andere Schmelzverbindung, die ein Loch in der Isolierschicht nutzt, um zwei leitfähige Schichten zu verbinden, wird in der US-Patentschrift 4,751,197 von Wills mit dem Titel MAKE-LINK PROGRAMMING OF SEMICONDUCTOR DEVICES USING LASER-ENHANCED THERMAL BREAKDOWN OF INSULATOR (PROGRAMMIERUNG EINER SCHLIESSVERBINDUNG BEI HALBLEITERBAUTEILEN UNTER VERWENDUNG EINES LASERUNTERSTÜTZTEN THERMISCHEN AUFBRECHENS DES ISOLIERKÖRPERS) offenbart. In dieser Patentschrift ist ein unterer Leiter mit einer Isolierschicht bedeckt. In die Isolierschicht wird ein Loch geätzt. In dem Loch wird eine dünne Leitschicht aufgetragen, die den unteren Leiter berührt. Eine niedrig dotierte Polysilizium-Schicht wird über die dünne Leitschicht aufgetragen. Das Polysilizium dient als Isolierkörper, da es in dieser Form höchst widerstandsfähig ist. Über die Polysiliziumschicht wird eine Metallschicht aufgetragen, um den Rest des Lochs zu füllen. Über die Isolierschicht und das gefüllte Loch wird eine obere leitfähige Schicht aufgetragen. Ein Laserstrahl, der auf das gefüllte Loch gerichtet wird, führt dazu, dass die Materialien in dem Loch und in der oberen und unteren leitfähigen Schicht miteinander reagieren, wodurch die Schmelzverbindung geschlossen wird. Ein Nachteil dieser Technik ist, dass sie einen umfangreichen Prozess erfordert, um die Schmelzverbindung herzustellen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Kombination der Materialien, aus denen die Schmelzverbindung besteht, begrenzt ist, da die Materialien bei Einwirkung von Laserener gie elektrisch miteinander reagieren müssen, da sich die Schmelzverbindung sonst nicht schließen wird.
  • In EP-A-0 500 034 werden eine Anti-Schmelzverbindungsstruktur und ein Verfahren für deren Herstellung offenbart. Die Anti-Schmelzverbindungsstruktur weist einen ersten und einen zweiten Abschnitt von Polysiliziummaterial auf, welche von einander getrennt sind. Die Oberseite des Polysiliziumabschnitts ist mit einer dicken Siliziumdioxidschicht bedeckt. Die gesamte Struktur ist mit einer dünnen dielektrischen Schicht bedeckt. Über die dielektrische Schicht wird eine weitere Polysiliziumschicht aufgetragen. Die Anti-Schmelzverbindungsstruktur wird durch die Anwendung einer hohen Spannung programmiert, welche die dünne dielektrische Schicht aufbricht.
  • Der deutsche Patentantrag DE-A-36 38 799 zeigt eine Schmelzverbindungsstruktur, in der ein erster und ein zweiter Leiter mit Abstand voneinander angeordnet sind. Ein dielektrisch-ähnlicher Metallfilm wird auf das Substrat zwischen den Leitern aufgetragen. Der dielektrisch-ähnliche Film ist als Film einzelner mikroskopischer Metallpartikel ausgebildet, welche wie Spalten erscheinen, die durch Leerstellen in den Zwischenräumen getrennt sind. Die Metallpartikel können durch Laserstrahlung geschmolzen werden, um eine leitfähige Verbindung zwischen den Verbindungswegen zu schaffen.
  • Die US-Patentschrift 4,751,197 zeigt ein Schmelzverbindungselement, das zwischen zwei Leitern angebracht ist. In einer Ausführungsform sind ein dotierter Siliziumbereich und eine Schicht leitfähigen Materials durch eine dielektrische Schicht getrennt. Durch die Anwendung eines Laserstrahls bricht das dielektrische Schmelzverbindungselement auf und die zwei Leiter werden somit kurzgeschlossen.
  • Der Stand der Technik zeigt den Bedarf an einem schmelzbaren Element, dass klein genug ist, um überall auf dem Halbleiterbauteil angebracht werden zu können, ohne dass ein umfangrei cher Herstellungsprozess oder unnötige Einschränkungen bei dem Design der Schmelzverbindung erforderlich sind. Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine verlässlichere, kleinere und einfachere Schmelzverbindung herzustellen, welche nicht in Gruppen angeordnet sein muss. Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, eine schmelzbare Struktur zu bieten, die weniger empfindlich auf Ätzvariationen in den Oxidschichten und widerstandsfähiger gegenüber Korrosion ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Schmelzverbindungsstruktur gemäß der Erfindung wird in Anspruch 1 beansprucht. Ein Verfahren für die Herstellung der Schmelzverbindungsstruktur hat die Eigenschaften gemäß Anspruch 7. Ein Verfahren für die selektive Verbindung der integrierten Schaltungselemente einer Schmelzverbindungsstruktur gemäß der Erfindung hat die Eigenschaften gemäß Anspruch 13. Bevorzugte Ausführungen werden in den entsprechenden anhängigen Ansprüchen ausgeführt.
  • Die Schmelzverbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem normalerweise offenen Schmelzverbindungselement, welches in Verbindung mit integrierten Halbleiterschaltungen verwendet wird, um defekte Schaltungen selektiv von einer redundanten Schaltungsgruppe zu entfernen. Das Schmelzverbindungselement umfasst einen Zentralbereich mit leitfähigem Material, welcher mit Hilfe dielektrischen Materials von einer Vielzahl integrierter Schaltungselemente isoliert ist. Die integrierten Schaltungselemente in dem Schmelzverbindungselement sind auf einem Halbleitersubstrat angebracht. Vorzugsweise ist eine dünne Oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat angebracht, und zwar unter dem Schmelzverbindungselement und den integrierten Schaltungselementen, um den Kurzschluss dieser Elemente mit dem Halbleitersubstrat oder über das Halbleitersubstrat miteinander zu verhindern. Über das Schmelzverbindungselement als auch über die zwei integrierten Schaltungselemente wird während der Herstellung der gesamten integrierten Schaltung eine dielektrische Schutzschicht aufgetragen.
  • Um die integrierten Schaltungselemente elektrisch zu verbinden, wird ein Laserstrahl auf das Schmelzverbindungselement gerichtet. Der Laserstrahl brennt durch die dielektrische Schutzschicht und schmilzt sowohl das leitfähige Material als auch das dielektrische Material, aus denen das Schmelzverbindungselement gebildet ist. Beim Schmelzen des Schmelzverbindungselements kommt das leitfähige Material mit den zwei integrierten Schaltungselementen in Kontakt und verbindet somit die zwei integrierten Schaltungselemente elektrisch miteinander.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist eine Ansicht der bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt in ihrem normalerweise „offenen" Zustand;
  • 2 ist eine Ansicht der bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt in einem „geschlossenen" Zustand;
  • 3 bis 8 sind Ansichten der bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt und zeigen verschiedene Schritte dieser Erfindung in der Herstellung; und
  • 9 ist eine Ansicht der Schmelzverbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung von oben in einem Gruppenarrangement.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Schmelzverbindungselements 10 der vorliegenden Erfindung zwischen den integrierten Schaltungselementen 14, 15. Die integrierten Schaltungselemente 14, 15 können jegliche Komponenten sein, welche während der Herstellung oder der Programmierung der gesamten integrierten Schaltung 11 selektiv verbunden werden können. In der dargestellten Ausführungsform ist das Schmelzverbindungselement 10 eine normalerweise offene Schmelzverbindung, welche die integrierten Schaltungselemente 14, 15 elektrisch isoliert.
  • Das Schmelzverbindungselement 10 umfasst einen Zentralbereich leitfähigen Materials 12, welcher mit Hilfe des dielektrischen Materials 16 von den integrierten Schaltungselementen 14, 15 isoliert ist. Aus Gründen, die im Folgenden deutlich werden, bestehen das leitfähige Material 12 und das dielektrische Material 16 aus Materialien, die Laserstrahlung unmittelbar absorbieren und schnell schmelzen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das leitfähige Material 12 Polysilizium und das dielektrische Material 16 besteht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid.
  • In der dargestellten Ausführungsform befinden sich die integrierten Schaltungselemente 14, 15 und das Schmelzverbindungselement 10 der vorliegenden Erfindung auf einem Halbleitersubstrat 20. Auf dem Substrat 20 befindet sich unter dem Schmelzverbindungselement 10 und den integrierten Schaltungselementen 14, 15 eine dünne Oxidschicht 18, um den Kurzschluss dieser Elemente mit dem Halbleitersubstrat 20 oder über das Halbleitersubstrat 20 miteinander zu verhindern. Über das Schmelzverbindungselement 10 und die integrierten Schaltungselemente 14, 15 kann während der Herstellung der gesamten integrierten Schaltung 11 mindestens eine dielektrische Schutzschicht 22 aufgetragen werden. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die dielektrische Schutzschicht 22 aus Phosphorsilikatglas (PSG), welches im Wesentlichen transparent ist. Wie später erklärt werden wird, hilft eine transparente Schicht beim genauen Ausrichten des Lasers auf das Schmelzverbindungselement 10 und verringert so die Menge an optischer Energie, die auf die Elemente der integrierten Schaltung 11 einwirken, die nicht Teil der Schmelzverbindung sind.
  • 2 zeigt, wie ein Laserstrahl 26 auf das Schmelzverbindungselement 10 gerichtet wird, um die zwei integrierten Schaltungen 14, 15 elektrisch miteinander zu verbinden. Der Laserstrahl 26 brennt durch die dielektrische Schutzschicht 22 und schmilzt sowohl das leitfähige Material 12 als auch das dielektrische Material 16, welche das Schmelzverbindungselement 10 bilden. Beim Schmelzen des Schmelzverbindungselements 10 bricht das dielektrische Material 16 zusammen. Das geschmolzene leitfähige Material 12 kommt in Kontakt mit den integrierten Schaltungselementen 14, 15 und verbindet die integrierten Schaltungselemente 14, 15 derart elektrisch miteinander. Als Ergebnis hat sich nun der Zustand des Schmelzverbindungselements 10 von normalerweise „offen" auf „geschlossen" verändert. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Widerstand des „geschlossenen" Schmelzverbindungselements 10 weniger als 1 kΩ.
  • 3 zeigt, wie die zwei integrierten Schaltungselemente 14, 15 zunächst auf einer dünnen Oxidschicht 18 auf dem Halbleitersubstrat 20 angeordnet werden, um das Schmelzverbindungselement 10 der vorliegenden Erfindung herzustellen. Zwischen den integrierten Schaltungselementen 14, 15 bleibt ein Abstand D bestehen, um später den Platz für das Schmelzverbindungselement 10 zu kompensieren. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand D zwischen den integrierten Schaltungselementen 14, 15 etwa 0,5 μm; es können jedoch, in Abhängigkeit von den minimalen Designregeln des Herstellungsprozesses, andere Abmessungen verwendet werden. Eine Schicht dielektrischen Materials 16 wird mit herkömmlichen Mitteln, die dem Fachmann wohlbekannt sind, zwischen den integrierten Schaltungselementen 14, 15 aufgetragen, wie in 4 dargestellt. Ein Zentralbereich des aufgetragenen dielektrischen Materials 16 wird mit einer geeigneten Maske weggeätzt, um die vertikalen dielektrischen Distanzstücke 16a, 16b zu bilden. Die dielektrischen Distanzstücke 16a, 16b befinden sich auf gegenüber liegenden Seiten der integrierten Schaltungselemente 14, 15, wie in 5 dargestellt. Eine Schicht leitfähigen Materials 12 wird zwischen die dielektrischen Distanzstücke 16a, 16b aufgetragen, wie in 6 dargestellt. Die Dicke der Schicht leitfähigen Materials 12 ist geringer als die Dicke der integrierten Schaltungselemente 14, 15. Ein Zentralabschnitt des leitfähigen Materials 12 wird weggeätzt, um eine U-förmige Struktur mit einem kurzen Mittelabschnitt und zwei vertikalen Seiten von ungefähr gleicher Dicke zu bilden, wie in 7 dargestellt. Diese Form positioniert einen Großteil des leitfähigen Materials 12 an den dielektrischen Distanzstücken 16a, 16b. In dieser Position kann der Großteil des geschmolzenen leitfähigen Materials bei Einwirkung von Laserenergie das geschmolzene dielektrische Material umgehen und in Kontakt mit den integrierten Schaltungselementen kommen.
  • Die Herstellung des Schmelzverbindungselements 10 ist zu diesem Zeitpunkt abgeschlossen. Das Schmelzverbindungselement 10 kann mit einer transparenten, dielektrischen Schutzschicht 22 und einem oder mehreren Abdeckschichten 24 bedeckt werden, wie in 8 dargestellt. In der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Abdeckschichten 24 aus einem Oxid. Die dielektrische Schutzschicht 22 und die Abdeckschichten 24, die das Schmelzverbindungselement 10 bedecken, befinden sich an der Oberseite des Halbleiterbauteils und verhindern, dass äußere Verunreinigungen mit dem Schmelzverbindungselement 10 in Kontakt kommen. Das Schmelzverbindungselement 10, das hierin beschrieben wird, kann jedoch auch als offene Struktur ohne jegliche Schutzschicht hergestellt werden.
  • 9 zeigt eine Gruppe 100 von Schmelzverbindungselementen 10, die auf einem Halbleitersubstrat 20 angeordnet sind. Jedes Schmelzverbindungselement 10 hat ein unterschiedliches Design, welches auf den elektrischen Eigenschaften der Schaltung, die verbunden werden soll, und den gewählten Materialien für das leitfähige Material 12 und die integrierten Schaltungselemente 14, 15 basiert. Wenn man 9 von links nach rechts betrachtet, so weist das erste Schmelzverbindungselement 10 im Wesentlichen eine U-Form auf und ist zwischen einem hervorstehenden Abschnitt 30 des integrierten Schaltungselements 14 gebildet, welcher in eine Aussparung 32 im integrierten Schaltungselement 15 ragt. Dieses Design hat den Vorteil, dass es einfach und leicht herzustellen ist. Das zweite Schmelzverbindungselement 10 weist im Wesentlichen eine W-Form auf und ist zwischen zwei Abschnitten 34 des integrierten Schaltungselements 14 gebildet, welche in zwei Aussparungen 36 im integrierten Schaltungselement 15 ragen. Diese Form maximiert den Oberflächenbereich der beiden integrierten Schaltungselemente 14, 15 beim Kontakt mit dem leitfähigen Material 12. Das dritte Schmelzverbindungselement 10 weist im Wesentlichen eine Z-Form auf und ist zwischen den integrierten Schaltungselementen 14, 15 gebildet, welche ineinander greifende L-förmige Vorsprünge 38 aufweisen. Diese Form konzentriert den Oberflächenbereich des gesamten Bereichs der integrierten Schaltungselemente 14, 15 beim Kontakt mit dem leitfähigen Material 12 auf einen Zentralbereich, auf welchen dann der Laserstrahl gerichtet wird.
  • Es versteht sich, dass die Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, nur als Beispiele gelten und dass ein Fachmann Variationen und Modifizierungen ausführen kann, ohne dabei vom Geist und Ausmaß der Erfindung abzuweichen. Der Abstand zwischen den integrierten Schaltungselementen 14, 15 kann etwa, in Abhängigkeit von den Designregeln, variieren. Auch das Design des Schmelzverbindungselements kann aufgrund der elektrischen Eigenschaften der Schaltungen, die verbunden werden sollen, variieren.

Claims (16)

  1. Schmelzverbindungsstruktur zur selektiven Verbindung eines ersten integrierten Schaltungselements (14) mit einem zweiten integrierten Schaltungselement (15), wobei das erste integrierte Schaltungselement (14) in der Nähe des zweiten integrierten Schaltungselements (15) auf einem Substrat (20) angeordnet ist, die Schmelzverbindungsstruktur umfassend: – dielektrische Distanzstücke (16a, 16b); welche sich auf gegenüber liegenden Seiten des ersten und zweiten integrierten Schaltungselements (14, 15) befinden, wobei die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) durch einen Bereich voneinander getrennt sind; – eine Schicht aus leitfähigem Material (12), das den Bereich zwischen den dielektrischen Distanzstücken (16a, 16b) teilweise auffüllt, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) eine Dicke aufweist, die geringer ist als die Dicke der integrierten Schaltungselemente (14, 15), die Schicht aus leitfähigem Material (12) und die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) durch Exponierung von Laserstrahlung geschmolzen werden können, und die Schicht aus leitfähigem Material (12) durch die Exponierung von Laserstrahlung das erste und das zweite integrierte Schaltungselement (14, 15) in Kontakt bringen kann; und – eine dielektrische Schicht (22), die über den dielektrischen Distanzstücken (16a, 16b) und der Schicht aus leitfähigem Material (12) liegt, wobei die dielektrische Schicht (22) transparent für die Laserstrahlung ist.
  2. Schmelzverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) aus einer Gruppe gewählt ist, welche aus Polysilizium und Silicid besteht.
  3. Schmelzverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) auf Silizium basieren.
  4. Schmelzverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) einen Zentralbereich aufweist, welcher sich zwischen den jeweiligen Seitenabschnitten befindet, welche auf den dielektrischen Distanzstücken (16a, 16b) angeordnet sind, wobei der Zentralabschnitt dünner als die Seitenabschnitte ist.
  5. Schmelzverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen den gegenüber liegenden Seiten des ersten und zweiten integrierten Schaltungselements (14, 15) etwa 0,5 μm beträgt.
  6. Schmelzverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die dielektrische Schicht (22) Phosphorsilikatglas beinhaltet.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Schmelzverbindungsstruktur zur selektiven Verbindung eines ersten integrierten Schaltungselements (14) mit einem zweiten integrierten Schaltungselement (15), welche mit einem Abstand auf einer ersten dielektrischen Schicht (18) liegen und auf einem Halbleitersubstrat (20) angeordnet sind, die Schritte umfassend: – Auftragen einer zweiten Schicht (16) dielektrischen Materials zwischen das erste und das zweite integrierte Schaltungselement (14, 15); – Wegätzen eines Zentralbereichs des dielektrischen Materials (16), um die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) zu bilden, die sich auf gegenüber liegenden Seiten des ersten und zweiten integrierten Schaltungselements (14, 15) befinden; – Auftragen einer Schicht leitfähigen Materials (12) zwischen die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b), wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) und die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) durch Exponierung von Laserstrahlung geschmolzen werden können, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) eine Dicke aufweist, die geringer ist als die Dicke der integrierten Schaltungselemente (14, 15); und – Wegätzen eines Zentralbereichs der Schicht aus leitfähigem Material (12), so dass die Schicht aus leitfähigem Material (12) in Mittelbereich dünner ist als an den Seiten.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, außerdem umfassend den Schritt der Abdeckung der dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) und der Schicht aus leitfähigem Material (12) mit einer dielektrischen Schutzschicht (22).
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Wegätzens eines Zentralbereichs des dielektrischen Materials (16) außerdem den Schritt der Exponierung der ersten dielektrischen Schicht (18) umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) aus einer Gruppe gewählt ist, welche aus Polysilizium und Silicid besteht.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zweite Schicht (16) aus dielektrischem Material auf Silizium basiert.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das dielektrische Schutzmaterial (22) Phosphorsilikatglas ist.
  13. Verfahren zur selektiven Verbindung eines ersten integrierten Schaltungselements (14) mit einem zweiten integrierten Schaltungselement (15), das Verfahren die folgenden Schritte umfassend: – Bereitstellung einer Schmelzverbindungsstruktur, die ein erstes integriertes Schaltungselement (14) und ein zweites integriertes Schaltungselement (15) aufweist, wobei das erste integrierte Schaltungselement (14) in der Nähe des zweiten integrierten Schaltungselements (15) auf einem Substrat (20) angeordnet ist, die Schmelzverbindungsstruktur weiterhin umfassend: – dielektrische Distanzstücke (16a, 16b), die sich auf gegenüber liegenden Seiten des ersten und zweiten integrierten Schaltungselements (14, 15) befinden, wobei die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) durch einen Bereich voneinander getrennt sind; – eine Schicht aus leitfähigem Material (12), das den Bereich zwischen den dielektrischen Distanzstücken (16a, 16b) teilweise auffüllt, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) und die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) durch Exponierung von Laserstrahlung geschmolzen werden können, und die Schicht aus leitfähigem Material (12) durch die Exponierung von Laserstrahlung das erste und das zweite integrierte Schaltungselement (14, 15) in Kontakt bringen kann, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) eine Dicke aufweist, die gerin ger ist als die Dicke der integrierten Schaltungselemente (14, 15); – eine dielektrische Schicht (22), die über den dielektrischen Distanzstücken (16a, 16b) und der Schicht aus leitfähigem Material (12) liegt, wobei die dielektrische Schicht (22) transparent für die Laserstrahlung ist; – wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) einen Zentralbereich aufweist, welcher sich zwischen den jeweiligen Seitenabschnitten befindet, welche auf den dielektrischen Distanzstücken (16a, 16b) angeordnet sind, wobei der Zentralabschnitt dünner als die Seitenabschnitte ist; und – Exponierung der Schicht aus leitfähigem Material (12) und der dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) mit Laserstrahlung, wobei die Laserstrahlung die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) degradiert und es der Schicht aus leitfähigem Material (12) ermöglicht, in Kontakt mit dem ersten integrierten Schaltungselement (14) und dem zweiten integrierten Schaltungselement (15) zu kommen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Schicht aus leitfähigem Material (12) aus einer Gruppe gewählt ist, welche aus Polysilizium und Silicid besteht.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die dielektrischen Distanzstücke (16a, 16b) auf Silizium basieren.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Abstand zwischen den gegenüber liegenden Seiten des ersten und des zweiten integrierten Schaltungselements (14, 15) etwa 0,5 μm beträgt.
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