DE102018118724B4

DE102018118724B4 - Verfahren zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur, Halbleiterbauteil und Hochfrequenzbauteil

Info

Publication number: DE102018118724B4
Application number: DE102018118724.6A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Liebl; Stefan Almstaetter; Jens Arkenau; Josef Boeck; Rainer Leuschner; Gunther Mackh
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2021-04-15
Anticipated expiration: 2038-08-02
Also published as: DE102018118724A1; US20200043562A1

Abstract

Ein Verfahren (100) zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur (220), das Verfahren (100) umfassend:Herstellen (110) einer elektrischen Schaltung (210) mit der einmalig programmierbaren Struktur (220); undDurchtrennen (120) der einmalig programmierbaren Struktur (220) durch Ätzen der einmalig programmierbaren Struktur (220) in einem Trennbereich (230),wobei durch das Durchtrennen (120) der einmalig programmierbaren Struktur (220) eine elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung (210) verändert wird, wobei die elektrische Eigenschaft ein Wert einer Induktivität der elektrischen Schaltung (210) ist.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem Verfahren zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur. Weitere Ausführungsbeispiele betreffen ein Halbleiterbauteil sowie ein Hochfrequenzbauteil.
Hintergrund
Elektrische Schaltungen in Halbleiterbauteilen können Sicherungen oder Sicherungsstrukturen (engl.: fuses) aufweisen, welche etwa zum Einstellen von Eigenschaften der elektrischen Schaltung durchtrennt werden können. Solche Sicherungsstrukturen können als einmalig programmierbare Strukturen bezeichnet werden, da sich im Falle des Durchtrennens beispielsweise die Eigenschaften der elektrischen Schaltung ändern.
Es ist möglich, einmalig programmierbare Strukturen mittels eines elektrischen Pulses oder eines Laserpulses in Teilbereichen zu zerstören, um die einmalig programmierbaren Strukturen zu durchtrennen. Bei der Verwendung von Laserpulsen oder Laserstrahlung kann es jedoch möglich sein, dass nicht nur die vorgesehenen Teilbereiche der einmalig programmierbaren Strukturen, sondern auch weitere Bereiche des Halbleiterbauteils oder der elektrischen Schaltung beschädigt werden, wodurch eine Funktionalität des Halbleiterbauteils oder der elektrischen Schaltung eingeschränkt sein kann. Ferner kann eine Dicke von verwendbaren einmalig programmierbaren Strukturen, die mittels Laserstrahl durchtrennt werden, aufgrund begrenzter Laserleistung limitiert sein.
Aus der JP H11 - 145 301 A wird zum genaueren und sichereren Schneiden von Verdrahtungsteilen von Sicherungselementen ein Ausführen eines Prozesses zum Schneiden des Verdrahtungsteils eines bestimmten Sicherungselements unter Verwendung eines fotolithografischen Prozesses entsprechend der Position eines defekten Bits vorgeschlagen. Dabei ist vorgesehen, ein Öffnungsteil mit einem Durchmesser von ungefähr 5 µm unter Verwendung von Fotolithografie auf dem Sicherungselement auszubilden, sodass Verdrahtungsteile der jeweiligen Sicherungselemente unabhängig voneinander geschnitten werden können, ohne mit den Verdrahtungsteilen eines benachbarten Sicherungselemente zu überlappen.
Aus der JP H11 - 26 589 A ist ein Herstellen einer sehr feinen Sicherungsverdrahtung durch ein Verfahren bekannt, bei dem ein Resistfilm auf der gesamten Oberfläche eines Halbleitersubstrats so ausgebildet wird, dass mehrere Sicherungen auf dem Substrat und ein Teil des Resists auf einer Sicherung abgedeckt werden. Das zu schneidende Material wird freigelegt, die Sicherung wird durch Ätzen geschnitten und der Resist wird entfernt. Ein Isolierfilm wird dazu auf einem Halbleitersubstrat so ausgebildet, dass er einen Feldeffekttransistor und andere auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Elemente bedeckt. Anschließend werden Aluminiumsicherungen auf dem Substrat gebildet und so verbunden, dass dann, wenn ein Defekt in einem normalen Stromkreis vorliegt, ein Teil des normalen Stromkreises, der den Defekt aufweist, durch einen redundanten Stromkreis ersetzt werden kann.
Aus der KR 10 2008 0 017 638 A ist ein Sicherungsteil eines Halbleiterbauteils bekannt. Ferner wird ein Verfahren zum Reparieren eines Halbleiterbauteils unter Verwendung des Sicherungsteils vorgeschlagen, um ein Oxidieren zu minimieren, wobei Sicherungsschichten gebildet werden, die TiN und Al aufweisen.
Zusammenfassung
Es kann daher einen Bedarf für verbesserte Konzepte zum Programmieren von einmalig programmierbaren Strukturen geben.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche gedeckt werden.
Einige Beispiele beziehen sich auf ein Verfahren zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur. Das Verfahren umfasst ein Herstellen einer elektrischen Schaltung mit der einmalig programmierbaren Struktur. Das Verfahren umfasst ferner ein Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur durch Ätzen der einmalig programmierbaren Struktur in einem Trennbereich. Es ist vorgesehen, dass durch das Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur eine elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung oder eine auslesbare Chip-Identifikationsnummer verändert wird. Dabei ist die elektrische Eigenschaft ein Wert einer Induktivität der elektrischen Schaltung.
Weitere Beispiele betreffen ein Halbleiterbauteil, das eine elektrische Schaltung umfasst. Das Halbleiterbauteil umfasst ferner eine durchtrennte einmalig programmierbare Struktur der elektrischen Schaltung. Dabei ist eine Trennfläche der einmalig programmierbaren Struktur eine geätzte Fläche. Es ist vorgesehen, dass die elektrische Schaltung eine Oszillatorschaltung aufweist, die ausgelegt ist, ein Oszillatorsignal zu erzeugen. Dabei ist vorgesehen, dass das Oszillatorsignal eine Frequenz hat, die zumindest durch die durchtrennte einmalig programmierbare Struktur eingestellt ist.
Ein weiteres Beispiel betrifft ein Hochfrequenzbauteil oder RF-Bauteil (RF: engl.: radio frequency, dtsch. Hochfrequenz). Das Hochfrequenzbauteil umfasst ein Halbleiterbauteil mit einer elektrischen Schaltung, die eine Oszillatorschaltung aufweist. Die Oszillatorschaltung ist ausgelegt, ein Oszillatorsignal zu erzeugen, das eine Frequenz hat, die zumindest durch eine durchtrennte einmalig programmierbare Struktur des Halbleiterbauteils eingestellt ist. Das Hochfrequenzbauteil ist ausgelegt, um ein Hochfrequenzsignal basierend auf dem Oszillatorsignal auszusenden.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur;
2 eine schematische Aufsicht eines Halbleiterbauteils mit einer durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur;
3 eine schematische Aufsicht eines Hochfrequenzbauteils zum Aussenden eines Hochfrequenzsignals;
4 eine schematische Aufsicht von einmalig programmierbaren Strukturen, die mittels Laserstrahlung durchtrennt werden gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
5 eine schematische Aufsicht von einmalig programmierbaren Strukturen, die mittels Ätzen durchtrennt werden;
6a - 6e eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Durchtrennen einer einmalig programmierbaren Struktur mittels Ätzprozessen.

Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.
1 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur. Das Verfahren 100 umfasst ein Herstellen 110 einer elektrischen Schaltung mit der einmalig programmierbaren Struktur. Das Verfahren 100 umfasst ferner ein Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur durch Ätzen der einmalig programmierbaren Struktur in einem Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur.
Das Durchtrennen 120 von einmalig programmierbaren Strukturen in Halbleiterbauteilen mittels Ätzen kann beispielsweise eine Alternative zum Durchtrennen von einmalig programmierbaren Strukturen mittels Laserpuls bereitstellen. Bei Verwenden von Ätzen zum Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Strukturen ist es beispielsweise möglich, ein Risiko einer Beschädigung von Strukturen in einer Umgebung des Trennbereiches der einmalig programmierbaren Struktur zu minimieren. Dadurch kann etwa ein Layout der elektrischen Schaltung flexibler oder einfacher gestaltet werden. Ferner kann das Durchtrennen 120 mittels Ätzen beispielsweise Einschränkungen bezüglich der Breite und/oder Dicke der einmalig programmierbaren Strukturen verringern. Auf den durchtrennten einmalig programmierbaren Strukturen kann nach dem Durchtrennen 120 direkt eine Passivierung aufgebracht werden, da beispielsweise im Gegensatz zum Durchtrennen mittels Laserstrahlen im Bereich der Trennstelle keine Unreinheiten (beispielsweise Ablagerungen oder Spritzer-Rückstände) beim Trennprozess mittels Ätzen auftreten.
Die einmalig programmierbare Struktur kann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Struktur eines Halbleiterbauteils sein, die mittels eines Ätzprozesses oder mehrerer Ätzprozesse durchtrennt werden kann. Das Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur kann als Programmieren der einmalig programmierbaren Struktur bezeichnet werden, da sich dadurch ein elektrischer Zustand der einmalig programmierbaren Struktur binär ändern kann, etwa von elektrisch leitend zu elektrisch isolierend. Beispielsweise können unter Verwendung des Verfahrens mehrere einmalig programmierbare Strukturen programmiert oder durchtrennt werden. Die einmalig programmierbare Struktur kann beispielsweise ausschließlich einmal programmiert werden, z.B. im Gegensatz zu mehrmalig programmierbaren Speichern wie DRAM, SRAM oder Flash-Speichern. Beim Programmieren kann eine Zerstörung eines Teils der einmalig programmierbaren Struktur erfolgen.
Die elektrische Schaltung kann auf einem Halbleitersubstrat eines Halbleiterbauteils oder Halbleiterbauelementes hergestellt werden 110. Die elektrische Schaltung kann ein integrierter Schaltkreis sein. Die einmalig programmierbare Struktur oder Sicherungsstruktur kann beispielsweise durch eine elektrisch leitfähige Struktur oder Leiterbahn, etwa eine metallische Leiterbahn, ausgebildet werden. Die einmalig programmierbare Struktur kann Teil einer strukturierten Metalllage des Halbleiterbauteils sein. Die elektrische Schaltung kann zum Beispiel mit einer Vielzahl von einmalig programmierbaren Strukturen hergestellt werden 110. Die mehreren einmalig programmierbaren Strukturen können nebeneinander in einer gemeinsamen lateralen Ebene des Halbleiterbauteils angeordnet sein, beispielsweise in einer einer Oberfläche des Halbleiterbauteils am nächsten liegenden Metalllage des Halbleiterbauteils. Die einmalig programmierbare Struktur kann vor dem Durchtrennen 120 etwa einen elektrischen Kontakt zwischen einem Eingang und einem Ausgang der einmalig programmierbaren Struktur ausbilden. Beispielweise kann vor dem Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur in dem Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur elektrisch leitfähiges Material bereitgestellt sein.
Durch das Ätzen des Trennbereiches zum Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur kann das elektrisch leitfähige Material innerhalb des Trennbereiches entfernt werden, sodass eine elektrische Isolation zwischen dem Eingang und dem Ausgang der einmalig programmierbaren Struktur erreicht wird. Mit anderen Worten, durch das Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur kann ein elektrischer Durchgangskontakt der einmalig programmierbaren Struktur getrennt werden. Beispielsweise können in einem Ätzprozess mehrere vorbestimmte einmalig programmierbare Strukturen einer Vielzahl von einmalig programmierbaren Strukturen der elektrischen Schaltung durchtrennt werden 120. Die einmalig programmierbare Struktur kann mit einer Schaltung, die beispielsweise aktive Schaltungselemente (Transistoren) umfassen kann, oder einem Schaltungsteil verbunden sein, um bestimmte Charakteristiken der Schaltung einzustellen abhängig davon, ob die programmierbare Struktur durchtrennt wurde oder nicht.
Zum Beispiel kann das Verfahren 100 ferner ein Herstellen einer Ätzmaske umfassen. Die Ätzmaske kann beispielsweise nach dem Herstellen 110 der einmalig programmierbaren Struktur hergestellt werden. Die Ätzmaske kann eine Öffnung über dem Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur aufweisen. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung des Halbleiterbauteils eine Vielzahl von einmalig programmierbaren Strukturen aufweisen und die Ätzmaske kann Öffnungen oberhalb von Trennbereichen einer Mehrzahl ausgewählter oder vorbestimmter einmalig programmierbarer Strukturen aufweisen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, die ausgewählten einmalig programmierbaren Strukturen in einem gemeinsamen Ätzprozess zu durchtrennen und dadurch das Durchtrennen 120 effizienter auszuführen.
Zum Beispiel kann die Ätzmaske mittels eines maskenlosen Lithographieverfahrens hergestellt werden. Zum Beispiel können als maskenlose Lithographieverfahren LDI (LDI: Laser Direct Imaging; dtsch. direktes Laser-Belichten) oder Elektronenstrahl-Lithographie verwendet werden. Bei LDI können beispielsweise Strukturen der Ätzmaske mit einem gesteuerten Laser sequentiell in eine Resist-Schicht (z.B. Photolack oder Lithographiemaske) zum Herstellen der Ätzmaske belichtet und entwickelt werden. Durch maskenlose Lithographieverfahren können die Öffnungen der Ätzmaske beispielsweise akkurat oberhalb der Trennbereiche der zu durchtrennenden einmalig programmierbaren Strukturen hergestellt werden. Alternativ kann eine Ätzmaske etwa auf das Halbleiterbauteil aufgedruckt werden, sodass eine Öffnung über dem Trennbereich der zu durchtrennenden einmalig programmierbaren Struktur bereitgestellt wird. Durch das Aufdrucken der Ätzmaske kann beispielsweise auf eine Belichtung und/oder ein Entwickeln der Ätzmaske verzichtet werden.
Beispielsweise wird die Ätzmaske derart gebildet, dass eine Ausdehnung der Öffnung der Ätzmaske in Richtung einer Breite der einmalig programmierbaren Struktur größer ist als eine Breite der einmalig programmierbaren Struktur. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die einmalig programmierbare Struktur in einem darauffolgenden Ätzprozess vollständig durchtrennt wird 120. Die Ätzmaske kann zum Beispiel mit einer Auflösung von genauer als 4 µm und/oder mit einem Überlagerungsversatz von weniger als 1 µm hergestellt werden. Durch die hohe Genauigkeit beim Herstellen der Ätzmaske kann etwa ein notwendiger Überlapp der Öffnungen der Ätzmaske über dem Trennbereich der einmalig programmierbaren Strukturen verringert werden.
Beispielsweise kann nasschemisches Ätzen zum Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur verwendet werden, etwa indem Ätzflüssigkeit auf die vor dem Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur hergestellte Ätzmaske aufgebracht wird. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein trockenchemischer Ätzprozess zum Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur verwendet werden.
Beispielsweise kann das Ätzen zum Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur ein maskenloses, selektives Aufbringen einer Ätzflüssigkeit über dem Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur umfassen. Ätzflüssigkeit kann beispielsweise definiert lokal im Trennbereich oder oberhalb des Trennbereiches der einmalig programmierbaren Struktur aufgebracht werden, zum Beispiel mittels eines Druckverfahrens. Dadurch kann etwa auf das Herstellen einer Ätzmaske verzichtet werden.
Zum Beispiel kann die einmalig programmierbare Struktur innerhalb des Trennbereiches vor dem Ätzen eine Dicke von zumindest 0.7 µm (oder von zumindest 1 µm) aufweisen. Da die einmalig programmierbare Struktur mittels Ätzen durchtrennt wird 120, können auch dickere einmalig programmierbare Strukturen verwendet werden, die beispielsweise bei Anwenden des konventionellen Laserdurchtrennens aufgrund von limitierten Laserenergien mittels Laserstrahlen nicht durchtrennt werden könnten. Dadurch kann es möglich sein, die einmalig programmierbare Struktur beispielsweise in einer selben Metalllage bereitzustellen, die auch eine Pad-Metallisierung des elektrischen Schaltkreises des Halbleiterbauteils umfasst. Die höhere Dicke der einmalig programmierbaren Strukturen ermöglicht zum Beispiel einen verringerten elektrischen Widerstand von einmalig programmierbaren Strukturen der elektrischen Schaltung, die aufgrund der Programmierung der einmalig programmierbaren Strukturen undurchtrennt bleiben.
Zum Beispiel kann die einmalig programmierbare Struktur innerhalb des Trennbereiches vor dem Ätzen eine Breite von zumindest 0.5 µm (oder von zumindest 1 µm, von zumindest 2 µm oder von zumindest 5 µm) und/oder von weniger als 50 µm (oder von weniger als 30 µm, oder von weniger als 10 µm) aufweisen. Durch das Durchtrennen 120 mittels Ätzen kann eine Breite der einmalig programmierbaren Struktur frei gewählt werden, da zum Durchtrennen breiterer Trennbereiche zum Beispiel Ätzmasken mit größeren Öffnungen hergestellt werden können und somit zum Beispiel keine Einschränkungen der Breite der zu durchtrennenden Strukturen bestehen.
Beispielsweise kann das Verfahren 100 ferner ein Ätzen einer über der einmalig programmierbaren Struktur angeordneten Passivierungsschicht oder Isolationsschicht aufweisen. Durch das Ätzen der Passivierungsschicht, zum Beispiel einer anorganischen Passivierungsschicht, kann die einmalig programmierbare Struktur zum Durchtrennen freigelegt werden. Zum Beispiel kann die einmalig programmierbare Struktur vor dem Durchtrennen 120 von der Passivierungsschicht bedeckt sein. Die Passivierungsschicht kann beispielsweise in einem ersten Ätzprozess entfernt werden, um den Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur freizulegen. Daraufhin kann die einmalig programmierbare Struktur in einem zweiten Ätzprozess durchtrennt werden. Beispielsweise sind aufgrund der verschiedenen Materialeigenschaften der Passivierungsschicht und der einmalig programmierbaren Struktur verschiedene Ätzprozesse notwendig.
Zum Beispiel kann nach dem Ätzen zumindest im Bereich des Trennbereiches der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur eine Isolationsschicht oder Passivierungsschicht aufgebracht werden. Die Isolationsschicht kann beispielsweise ganzflächig auf dem Halbleiterbauteil aufgebracht werden, zum Beispiel als geschlossene oder durchgängige Schicht. Die Isolationsschicht kann insbesondere angrenzend an die Enden des Trennbereiches der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur aufgebracht werden, zum Beispiel auch auf den Ätzflächen der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur. Beispielsweise kann als Isolationsschicht eine Imidschicht aufgebracht werden. Dadurch, dass die einmalig programmierbare Struktur mittels eines Ätzprozesses durchtrennt wurde, kann eine Oberfläche des Trennbereiches glatt oder frei von Unebenheiten sein, zum Beispiel frei von Spratzer-Rückständen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Isolationsschicht auch im durchtrennten Bereich der einmalig programmierbaren Struktur aufzubringen.
Das Verfahren 100 kann zum Beispiel ein Messen eines oder mehrerer elektrischer Parameter der elektrischen Schaltung vor dem Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur umfassen. Der elektrische Parameter kann ein Induktivitätswert einer Induktivität der elektrischen Schaltung sein. Der elektrische Parameter kann beispielsweise mittels Durchtrennen von einer oder mehreren einmalig programmierbaren Strukturen der elektrischen Schaltung verändert werden, beispielsweise um den elektrischen Parameter feineinzustellen oder zu trimmen. Durch das Durchtrennen 120 der einmalig programmierbaren Struktur kann also zum Beispiel eine elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung verändert werden. Die elektrische Eigenschaft kann beispielsweise alternativ oder zusätzlich ein Wert einer Kapazität und/oder ein Wert eines elektrischen Widerstands der elektrischen Schaltung sein.
Beispielsweise kann basierend auf dem gemessenen elektrischen Parameter und einem einzustellenden Zielparameter, zum Beispiel einem Soll-Wert der elektrischen Eigenschaft der elektrischen Schaltung ermittelt werden, welche der einmalig programmierbaren Strukturen der elektrischen Schaltung durchtrennt werden müssen, um den Zielparameter zu erreichen. Mit anderen Worten kann basierend auf der Messung eine Auswahl der zu durchtrennenden einmalig programmierbaren Strukturen getroffen werden, wobei basierend auf der Auswahl beispielsweise eine korrespondierende Ätzmaske erstellt werden kann. Zum Beispiel kann die elektrische Schaltung eine Mehrzahl von einmalig programmierbaren Strukturen aufweisen und unter Verwendung der Ätzmaske kann zumindest eine der einmalig programmierbaren Strukturen der Mehrzahl von einmalig programmierbaren Strukturen basierend auf dem gemessenen Parameter getrennt werden.
Beispielsweise kann durch das Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur eine auslesbare Chip-Identifikationsnummer der elektrischen Schaltung oder des Halbleiterbauteils verändert werden. Durch das Durchtrennen einzelner einmalig programmierbare Strukturen kann beispielweise ein Binärcode erstellt werden, der von der elektrischen Schaltung ausgelesen werden kann. Dadurch ist es möglich, dem Halbleiterbauteil eine individuelle Chipidentifikationsnummer aufzuprägen.
Die elektrische Schaltung kann beispielsweise an einer Vorderseite eines Halbleitersubstrats des Halbleiterbauteils angeordnet sein. Die Vorderseite des Halbleitersubstrat kann zum Beispiel genutzt werden, um komplexere Strukturen als an einer Rückseite des Halbleitersubstrat zu implementieren, da Prozessparameter (zum Beispiel Temperatur) und Handhabung für die Rückseite limitiert sein können, wenn zum Beispiel bereits Strukturen an einer Seite des Halbleitersubstrats hergestellt sind.
Die elektrische Schaltung kann beispielsweise eine Mehrzahl von strukturierten, lateralen Metalllagen des Halbleiterbauteils umfassen, die durch vertikale Verbindungen (Vias) kontaktiert sein können. Die einmalig programmierbaren Strukturen können beispielsweise in einer obersten Metalllage angeordnet sein, die der Vorderseite des Halbleitersubstrats am nächsten liegt. Zum Beispiel kann eine vertikale Richtung orthogonal zu einer Oberfläche der Vorderseite des Halbleitersubstrats gemessen werden und eine laterale Richtung parallel zu der Oberfläche der Vorderseite des Halbleitersubstrats gemessen werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils kann beispielsweise ein Verfahren zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur umfassen, wie es z.B. im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist.
Das Halbleiterbauteil mit der elektrischen Schaltung kann zum Beispiel ein Prozessor, ein Speicherbauteil, ein Mikrocontroller, ein Sender, ein Empfänger oder ein Hochfrequenzbauteil sein.
2 zeigt eine schematische Aufsicht eines Halbleiterbauteils 200, das eine durchtrennte einmalig programmierbare Struktur 220 umfasst. Das Halbleiterbauteil 200 kann eine elektrische Schaltung 210 mit der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur 220 umfassen. Eine Trennfläche 222, 224 der einmalig programmierbaren Struktur kann eine geätzte Fläche sein. Die einmalig programmierbare Struktur 220 kann beispielsweise mittels Ätzen durchtrennt sein, so dass die zu einem Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur zeigenden Flächen der einmalig programmierbaren Struktur Ätzflächen sind.
Die einmalig programmierbare Struktur 220 kann beispielsweise durch eine elektrisch leitfähige Leitung oder Metallleitung ausgebildet sein, die durch einen Trennbereich unterbrochen ist. Beispielsweise kann ein erster Bereich der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur 220, der die Trennfläche 222 aufweist, von einem zweiten Bereich der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur 220, der die Trennfläche 224 aufweist, durch einen Trennbereich 230 getrennt sein. Der Trennbereich 230 kann beispielsweise eine Isolation der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur 220 bereitstellen, sodass die durchtrennte einmalig programmierbare Struktur 220 einen elektrischen Leerlauf ausbildet.
Beispielsweise weist eine unter der einmalig programmierbaren Struktur 220 angeordnete isolierende Schicht in einem geätzten Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur einen Graben oder eine Mesa auf. Die einmalig programmierbare Struktur kann zum Beispiel direkt auf der isolierenden Schicht angeordnet sein. Der Graben oder die Mesa kann beispielsweise aufgrund eines Überätzens oder Unterätzens von Isolationsschichten neben der einmalig programmierbaren Struktur beim Durchätzen der einmalig programmierbaren Struktur entstanden sein. Die isolierende Schicht kann in einem Bereich unterhalb des Trennbereiches der durchtrennten elektrischen Sicherungsstruktur an Grenzen des Trennbereiches zum Beispiel eine stufenförmige Kontur aufweisen.
Beispielsweise kann das Halbleiterbauteil 200 ferner eine Isolationsschicht umfassen, die zumindest in einem Trennbereich der einmalig programmierbaren Struktur angeordnet ist. Die Isolationsschicht kann beispielsweise durch eine Imidschicht ausgebildet sein. Es kann möglich sein, dass die Isolationsschicht im Trennbereich fest an der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur anhaftet, da aufgrund des verwendeten Ätzverfahrens um den Trennbereich eine ebene Oberfläche mit einem ausreichenden Adhäsionskoeffizienten zur Isolationsschicht erreicht werden kann. Beispielsweise ist durch die Isolationsschicht oder Imidschicht auch im Trennbereich der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur eine durchgängige oder komplette Isolation an der Oberfläche des Halbleiterbauteils 200 bereitgestellt.
Beispielsweise ist zumindest ein Teil der elektrischen Schaltung 210 vertikal zwischen der einmalig programmierbaren Struktur und einem Halbleitersubstrat des Halbleiterbauteils angeordnet. Es ist möglich, dass der Teil der elektrischen Schaltung 210 direkt unter einer unterhalb der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur 220 angeordneten Isolationsschicht angeordnet ist, beispielsweise in einer der einmalig programmierbaren Struktur nächstliegenden Metalllage. Die Anordnung von Teilen der elektrischen Schaltung auch unterhalb der einmalig programmierbaren Struktur kann zum Beispiel eine Größe des Halbleiterbauteils verringern oder ein Layout der elektrischen Schaltung vereinfachen.
Beispielsweise ist die elektrische Schaltung des Halbleiterbauteils 200 ausgelegt, um zu Detektieren, ob die einmalig programmierbare Struktur durchtrennt ist. Das Halbleiterbauteil 200 kann etwa eine Vielzahl von einmalig programmierbaren Strukturen aufweisen, von denen nur ein Teil durchtrennt sein kann. Durch das Durchtrennen einzelner programmierbarer Strukturen kann beispielsweise eine Identifikationsinformation des Halbleiterbauteils bereitgestellt sein, die von der elektrischen Schaltung 210 ausgelesen werden kann. Das Detektieren, ob die einmalig programmierbare Struktur durchtrennt ist oder nicht, kann ferner ermöglichen, zu verifizieren oder zu überprüfen, ob durch den Ätzprozess ein erfolgreiches, vollständiges Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur stattgefunden hat.
Beispielsweise weist die elektrische Schaltung 210 eine Oszillatorschaltung auf. Die Oszillatorschaltung kann ausgelegt sein, ein Oszillatorsignal mit einer Frequenz zu erzeugen, die zumindest durch die durchtrennte einmalig programmierbare Struktur eingestellt ist. Durch das Durchtrennen der einmalig programmierbaren Struktur kann etwa ein Wert einer Induktivität der Oszillatorschaltung eingestellt sein, die die Frequenz beeinflusst. Beispielsweise kann eine elektrische Struktur der Oszillatorschaltung mehrere einmalig programmierbare Strukturen aufweisen, von denen ausgewählte zum Feineinstellen eines die Frequenz beeinflussenden Induktivitätswertes der elektrischen Struktur durchtrennt sind.
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 2 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1 oder 3 bis 6e).
3 zeigt eine schematische Aufsicht eines Hochfrequenzbauteils 300 zum Aussenden eines Hochfrequenzsignals 310. Das Hochfrequenzbauteil 300 umfasst beispielsweise ein Halbleiterbauteil 200 mit einer Oszillatorschaltung, die ausgelegt ist, ein Oszillatorsignal 320 zu erzeugen. Das Hochfrequenzbauteil 300 kann ausgelegt sein, um ein Hochfrequenzsignal 310 basierend auf dem Oszillatorsignal 320 auszusenden.
Das Hochfrequenzbauteil 300 kann beispielweise für Kommunikationsanwendungen verwendet werden. Das Hochfrequenzbauteil 300 kann ein Radarsensor sein und eine Frequenz eines Radarsignals des Radarsensors kann beispielsweise auf der Oszillatorschaltung basieren. Das Halbleiterbauteil kann ein oder mehrere einmalig programmierbare Strukturen aufweisen, von denen einige durchtrennt sein können. Die durchtrennten einmalig programmierbaren Strukturen können die Oszillatorschaltung und eine Frequenz des Oszillatorsignals beeinflussen und etwa zum Feineinstellen des Oszillatorsignals durchtrennt sein. Durch das Feineinstellen der Oszillatorschaltung und damit des Oszillatorsignals 320 kann etwa die Frequenz des Radarsignals feineingestellt werden. Die Frequenz des Radarsignals kann etwa in einem Intervall zwischen 20 GHz und 100 GHz, insbesondere zwischen 76 GHz und 81 GHz liegen.
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 3 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1 bis 2 oder 4 bis 6e).
4 zeigt eine schematische Darstellung von einmalig programmierbaren Strukturen, die mittels Laserstrahlung gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform durchtrennt werden. Beispielsweise kann eine schleifenförmige Leiterbahn 400 durch Sicherungsstrukturen 402, 404, 406 zunächst kurzgeschlossen sein. Zum Einstellen eines Induktivitätswertes der schleifenförmigen Leiterbahn 400 können beispielsweise einige der Sicherungsstrukturen mittels eines Laserstrahls durchtrennt werden, schematisch dargestellt für die Sicherungsstrukturen 402 und 404. Bei der Verwendung von Laserstrahlen zum Durchtrennen von Sicherungsstrukturen können beispielsweise aufgrund des Risikos einer Beschädigung keine elektrischen Strukturen unterhalb der Sicherungsstrukturen 402, 404 angeordnet sein. Weiterhin kann beispielsweise eine Breite oder Höhe von Metallverbindungen, die die Sicherungsstrukturen ausbilden, aufgrund einer Limitierung der Laserleistung eingeschränkt sein.
5 zeigt eine schematische Darstellung von einmalig programmierbaren Strukturen, die mittels Ätzen durchtrennt werden. Ein Durchtrennen der einmalig programmierbaren Strukturen mittels Laserstrahlen (etwa wie in 4 gezeigt) kann durch das Verwenden von Ätzprozessen ersetzt werden. Beispielsweise kann basierend auf Testdaten ein Lithographie-Muster für ein LDI-Gerät generiert werden. Mit diesem Muster kann beispielsweise eine Resistmaske auf den Sicherungsstrukturen oder einmalig programmierbaren Strukturen abgebildet werden, die durchtrennt werden sollen. Beispielsweise kann mit dieser Maske die Passivierung oberhalb der Sicherungsstrukturen geöffnet sein und Aluminiumschichten sowie Barriereschichten können getrennt werden.
In 5 sind einmalig programmierbare Strukturen 500, 502, 504 gezeigt, welche zwei Leiterbahnen 510, 512 kurzschließen. Beispielsweise können mittels Ätzprozessen die einmalig programmierbaren Strukturen 500, 502 getrennt werden, sodass an diesen Stellen nach dem Ätzen statt eines Kurzschlusses ein Leerlauf zwischen den Leiterbahnen 510, 512 besteht. Mittels LDI kann eine Ätzmaske derart hergestellt werden, dass Öffnungen der Ätzmaske über Trennbereichen der einmalig programmierbaren Strukturen 500, 502 angeordnet sind. Die Ätzmaske (nicht dargestellt in 5) kann eine gemeinsame Öffnung 530 oberhalb von Trennbereichen benachbarter einmalig programmierbarer Strukturen aufweisen.
Beispielsweise kann eine Breite 520 der einmalig programmierbaren Strukturen 2 µm betragen (oder zum Beispiel größer als 0,5 µm und/oder kleiner als 5 µm sein), eine Länge 522 der einmalig programmierbaren Strukturen 14 µm betragen (oder zum Beispiel größer als 5 µm und/oder kleiner als 40 µm sein) und/oder ein Abstand 524 zwischen benachbarten einmalig programmierbaren Strukturen beispielsweise 6,9 µm betragen (oder zum Beispiel größer als 2 µm und/oder kleiner als 20 µm sein).
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 5 gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1 bis 4 oder 6a bis 6e).
6a bis 6e zeigen eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Durchtrennen einer einmalig programmierbaren Struktur mittels Ätzprozessen.
6a zeigt eine Seitenansicht eines Halbleiterbauteils 600 mit mehreren Metallstrukturen 602, 604, 606. beispielsweise kann die Metallstruktur 604 durch eine Kupferschicht ausgebildet sein. Die Metallstruktur 602 kann beispielsweise eine freigelegte Pad-Struktur zum Kontaktieren eines elektrischen Schaltkreises des Halbleiterbauteils umfassen. Über die Pad-Struktur 602 kann eine elektrische Eigenschaft des elektrischen Schaltkreises gemessen oder getestet werden. Die Metallstruktur 606 kann eine einmalig programmierbare Struktur bereitstellen, beispielsweise zeigt 6 einen Querschnitt innerhalb eines Trennbereiches der einmalig programmierbaren Struktur. Beispielsweise sind die Metallschichten 602 und 606 von einer gemeinsamen, strukturierten Metalllage umfasst, beispielsweise aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung. Die Metallschichten des Halbleiterbauteils sind zum Beispiel strukturiert und durch Passivierungsschichten 610-617 isoliert. Beispielsweise umfassen die Passivierungsschichten 610-613 Siliziumnitrid und die Passivierungsschichten 614-617 Siliziumoxid. Eine Barriereschicht 620 kann zwischen der Metallschicht 602 und der Metallschichten 604 angeordnet sein. Die Barriereschicht 620 kann zum Beispiel eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Tantal (Ta), Tantal-Nitrid (TaN), Titan (Ti), Titan-Nitrid (TiN) und Titan-Wolfram (TiW).
6b zeigt das Halbleiterbauteil 600 mit einer aufgebrachten Resistschicht 630. Die Resistschicht 630 kann beispielsweise die Passivierungsschicht 610 sowie die Pad-Struktur der Metallstruktur 602 bedecken. Beispielsweise kann die Resistschicht 630 in einem Öffnungsbereich 632 belichtet (zum Beispiel mittels LDI) und entwickelt werden, sodass in dem Öffnungsbereich 632 die Resistschicht 630 entfernt ist. Damit kann oberhalb der einmalig programmierbaren Struktur 606 eine Öffnung einer durch die Resistschicht ausgebildeten Ätzmaske bereitgestellt werden.
6c zeigt das Halbleiterbauteil 600 nach einem Trockenätz-Prozess von Passivierungsschichten. Durch das Ätzen kann beispielsweise die einmalig programmierbare Struktur 606 freigelegt werden. Dabei können beispielsweise Abstandshalter (Spacer) an der einmalig programmierbaren Struktur vermieden werden. Durch das Trockenätzen können in dem Öffnungsbereich 632 die Passivierungsschichten 610, 614 und 611 entfernt werden, sodass neben der einmalig programmierbaren Struktur 606 eine erste Oberfläche 640 freigelegt ist, die beispielsweise auf einer Höhe einer Barriereschicht 620' unterhalb der einmalig programmierbaren Struktur 606 liegt. Beispielsweise kann bis zur Passivierungsschicht 615 geätzt werden. Alternativ kann lediglich bis zu einer zweiten Oberfläche 642 geätzt werden, die beispielsweise oberhalb der ersten Oberfläche 640 liegt. In diesem Fall wird etwa die Passivierungsschicht 611 nicht geätzt. In einem weiteren Beispiel kann dagegen ein Überätzen stattfinden, sodass auch die Passivierungsschicht 615 innerhalb des Öffnungsbereiches 632 geätzt wird, sodass eine dritte Oberfläche 644, welche sich unterhalb der ersten Oberfläche 640 befindet, freigelegt ist. Nach dem Ätzen der Passivierung kann beispielsweise die einmalig programmierbare Struktur durchtrennt werden, indem Material im Trennbereich (etwa eine Aluminium-Kupfer-Legierung, AlCu) und eine an die einmalig programmierbare Struktur angrenzende Barriereschicht geätzt (zum Beispiel trockengeätzt) wird.
6d zeigt das Halbleiterbauteil 600 nachdem die einmalig programmierbare Struktur 606 sowie die Barriereschicht 620' unterhalb der einmalig programmierbaren Struktur 606 mittels Ätzen entfernt wurden. Das Halbleiterbauteil 600 in 6d weist folglich einen durchtrennten Trennbereich 650 der einmalig programmierbaren Struktur auf. Beispielsweise kann eine Oberfläche innerhalb des Öffnungsbereiches 632 nach dem Ätzen der einmalig programmierbaren Struktur 606 eben sein, beispielsweise der ersten Oberfläche 640 entsprechen. Alternativ kann die Oberfläche innerhalb des Öffnungsbereiches 632 wannenförmig ausgebildet sein, etwa wenn zuvor die Passivierungsschicht bis zur zweiten Oberfläche 642 geätzt wurde. In einem weiteren Beispiel kann die Oberfläche innerhalb des Öffnungsbereiches 632 ein innerhalb des Trennbereiches 650 liegendes Plateau aufweisen, welches von Wannen umgeben ist, etwa wenn zuvor die Passivierung überätzt wurde.
6e zeigt das Halbleiterbauteil 600 mit der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur nach dem Entfernen der Resistschicht 630. Da beim Durchtrennen mittels Ätzen keine Unebenheiten oder Verunreinigungen an der Oberfläche des Halbleiterbauteils 600 entstanden sind, kann beispielsweise nun eine geschlossene Isolationsschicht, zum Beispiel eine Imidschicht, auf der Oberfläche des Halbleiterbauteils 600, also beispielsweise auf der Oberfläche der Passivierungsschicht 610, der freiliegenden Oberfläche der Passivierungsschicht 615 sowie der Pad-Struktur aufgebracht werden.
Das Trennen von einmalig programmierbaren Strukturen kann beispielsweise ein essenzieller Prozessschritt für die Herstellung von Radarprodukten sein, um die Oszillationsfrequenz von VCOs (VCO: voltage controlled oscillator; dtsch: spannungsgesteuerter Oszillator) auf eine Operationsfrequenz einzustellen. Beispielsweise können die Radarprodukte so ausgelegt sein, dass zunächst die Oszillationsfrequenz größer als die Operationsfrequenz ist. In einem Teil des VCO kann beispielsweise eine Leiterbahnschleife oder schleifenförmige Leiterbahn in einer Kupferschicht bereitgestellt sein, die beispielsweise durch ein Array von Aluminiumleitungen innerhalb der Schleife kurzgeschlossen sein kann. Durch Schneiden oder Zertrennen von einigen dieser Aluminiumleitungen kann beispielsweise die Induktivität dieser Kupferschleife eingestellt werden. Dadurch kann etwa die Oszillationsfrequenz eingestellt oder justiert werden. Beispielsweise kann die Oszillationsfrequenz durch das Durchtrennen einiger Strukturen verringert werden. Weiterhin kann beispielsweise ein Toleranzbereich, in dem sich die Oszillationsfrequenz befinden kann durch das Durchtrennen der einmalig programmierbaren Strukturen verringert werden. Beispielsweise können Technologien das Durchtrennen von einmalig programmierbaren Strukturen zur Chipidentifikation nutzen.
Weitere Details und Aspekte sind in Verbindung mit weiter oben oder weiter unten ausgeführten Beispielen beschrieben. Die in 6a bis 6e gezeigten Beispiele können eines oder mehrere optionale, zusätzliche Merkmale aufweisen, die zu einem oder mehreren Aspekten korrespondieren, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder ein oder mehreren Beispielen weiter oben oder weiter unten beschrieben sind (zum Beispiel in Verbindung mit 1 bis 5).
Das Durchtrennen von einmalig programmierbaren Strukturen mittels Ätzen kann beispielsweise Alternativen zur Feineinstellung von elektrischen Schaltkreisen ermöglichen. Bei Verwenden von Ätzen zum Durchtrennen der einmalig programmierbaren Strukturen können beispielsweise elektrische Leitungen oder elektrische Strukturen unterhalb der einmalig programmierbaren Strukturen angeordnet sein. Das Durchtrennen mittels Ätzen kann beispielsweise Einschränkungen bezüglich der Breite und/oder Dicke der einmalig programmierbaren Strukturen verringern. Da beispielsweise im Gegensatz zum Durchtrennen mittels Laserstrahlen keine Unreinheiten (Spratzer) aufgrund des Trennprozesses auftreten, kann es möglich sein, auf den durchtrennten einmalig programmierbaren Strukturen eine Imid-Passivierung aufzubringen.
Aspekte der Offenbarung betreffen das Zerteilen von Sicherungen (engl.: fuse cutting) mittels lithographischer Mittel. Ein Aspekt betrifft zum Beispiel die Verwendung bekannter photolithographischer Prozesse und Ätz-Prozesse zum Zerteilen der Sicherungen, etwa einmalig programmierbarer Strukturen. Dies kann möglich sein, da flexible Belichtungsgeräte mit ausreichender Auflösung (zum Beispiel <2µm) und Überlagerungsgenauigkeit (zum Beispiel <0,5µm) verfügbar sind, die ermöglichen können, dass Wafer-individuelle Layouts belichtet werden. Insbesondere maskenlose Wafer-Belichtung, zum Beispiel basierend auf parallelen Laserstrahlen, können besseren Durchsatz bieten als zum Beispiel Elektronenstrahl-Prozesse.
Weitere Aspekte beziehen sich beispielsweise auf die Herstellung von Sicherungen in elektrischen Schaltungen. Sicherungen können Strukturen in einer Schaltung sein, die nach der Herstellung zerstört werden können, beispielsweise durch einen elektrischen Puls oder einen Laserpuls. Auf diese Weise können Sicherungen verwendet werden, um etwa elektrische Charakteristika von Schaltungen auf Zielwerte abzustimmen. Bei einigen Anwendungen (zum Beispiel Produkten im Automobilbereich) können Sicherungen verwendet werden, um zum Beispiel individuelle Chips durch Erzeugen eindeutiger Chipcodes zu identifizieren, die elektrisch oder optisch ausgelesen werden können.
Manche Verfahren führen das Unterbrechen bestimmter Metallleitungen mit einem Laserstrahl aus. Dies ist beispielsweise ein spezieller und komplexer Prozess der spezielle technische Geräte benötigen kann. Das Zertrennen von Metallleitungen mit einem Laserpuls kann beispielsweise ungewollte Beschädigungen an den elektrischen Schaltungen verursachen. Zum Beispiel kann die Verwendung von hochdotierten Substraten oder die Platzierung von vergrabenen Schichten unter Lasersicherungen (zum Beispiel mittels Laserstrahl zu durchtrennender einmalig programmierbarer Strukturen) wesentlich sein, da der Laserpuls durch solche Schichten absorbiert werden kann. Zum Beispiel können Beschädigungen an dem Substrat und nachfolgend Risse der dielektrischen Schichten auf dem Chip auftreten. Aus demselben Grund kann eine Platzierung von elektrischen Vorrichtungen oder Verdrahtung von Metallleitungen unter Lasersicherungen beispielsweise nicht möglich sein, was etwa zu einer Erhöhung der Chipgröße führt. Ferner kann für Anwendungen wie das Anpassen der Oszillationsfrequenz von spannungsgesteuerten Oszillatoren (voltage controlled oscillators: VCOs) bspw. in Automobil-Radars die Verwendung von Sicherungen mit sehr niedrigem Widerstandswert eine wichtige Anforderung sein. Daher kann die Verwendung von relativ dicken und breiten Metallleitungen für die Sicherungen sachdienlich sein. Dies würde jedoch höhere Leistungspegel für die Laserpulse erfordern, um die Sicherungen zu trennen und würde somit das Risiko einer Beschädigung an darunter liegenden Schichten erhöhen. Daher sind Verfahren zum Durchätzen von Sicherungsstrukturen oder einmalig programmierbaren Strukturen vorgeschlagen.
Beispielsweise kann der Trennprozess von Sicherungen durch einen Laserstrahl durch einen Lithographieprozess ersetzt werden, der das Schreiben von Belichtungs-Strukturen erlaubt, die individuell für jeden Chip auf dem Wafer angepasst werden können. Solche Lithographieprozesse sind zum Beispiel LDI (Laser-Direkt-Bilderzeugung; laser direct imaging) oder Elektronenstrahl-Lithographie. Nach diesem Lithographie-Schritt wird zum Beispiel das Trennen der Sicherungen durch Trocken- oder Nass-Ätz-Techniken ausgeführt. Auf diese Weise werden zum Beispiel ein Schaden an dem Substrat oder Metallspritzer, die während des Laserschneideprozesses auftreten können, vermieden. Zusätzlich dazu kann eine Platzierung von Verdrahtung oder Vorrichtungen unter den Sicherungen möglich sein. Das Trennen der Sicherungen hat zum Beispiel weit weniger strikte Beschränkungen im Hinblick auf die Breite oder Dicke der verwendeten Metallleitungen. Daher können zum Beispiel auch RF-kritische Teile der Schaltung, die niedrige Widerstandswerte der Sicherungen erfordern, bereitgestellt werden.
Ferner kann es durch den vorgeschlagenen Prozess etwa im Fall einer Poly-Imid-Passivierungsschicht möglich sein, dass die Imid-Schicht nach dem Sicherungs-Schneiden abgeschieden wird. Dies ist beispielsweise bei anderen Prozessen aufgrund von Resten, die zum Beispiel durch Laserablations-Wiederabscheidung verursacht werden, nicht möglich, was die Imid-Adhäsion um die Sicherungen herum drastisch schwächen würde. Imid muss bei anderen Prozessen zum Beispiel immer vor dem Sicherungs-Schneiden erfolgen, was eine Öffnung im Imid über den Sicherungen erfordert. Der vorgeschlagene lithographische Prozess kann zum Beispiel eine geschlossene Imid-Passivierung und daher einer verbesserte Zuverlässigkeit bieten.
Ein Beispiel enthält eine integrierte Schaltung mit n Metallschichten. Die Herstellung der Sicherung wird zum Beispiel in der letzten Metallschicht ausgeführt, die auch als Anschlussflächen-Metallisierungsschicht verwendet wird. Nach dem Strukturieren dieser Schicht können die Passivierungsschichten bestehend aus Siliziumoxid und Siliziumnitrid abgeschieden werden. Nachfolgend werden zum Beispiel die dielektrischen Schichten über den Bond-Anschlussflächen entfernt, um ein Testen und Bonden der Chips zu ermöglichen. Basierend auf den elektrischen Testergebnissen werden zum Beispiel Schreib-Strukturen für die LDI oder Elektronenstrahl-Lithographiegeräte erzeugt. Nach dem Beschichten des Wafers mit Resist kann die Schreib-Struktur zum Freilegen des Resists in Bereichen verwendet werden, wo Sicherungen getrennt werden sollen. Nach dem Entwickeln des Resists werden zum Beispiel die Passivierungsschichten auf den Sicherungen weggeätzt. Bei einem zweiten Ätzschritt können die Metallleitungen mit einer standardmäßigen Trocken- oder Nass-Ätz-Technik getrennt werden. Als letzter Schritt wird zum Beispiel das Resist abgetragen.
Implementierungen der vorgeschlagenen Konzepte sind nicht auf die letzte Metallschicht beschränkt. Beispielsweise kann jede der Metallschichten verwendet werden, etwa wenn ein geeigneter Ätzprozess verwendet werden kann, um die dielektrischen Schichten auf der Metallleitung zu entfernen, die getrennt werden soll.
Beispielsweise kann sich durch das vorgeschlagene Konzept ein Aussehen der Sicherungen verändern und Anschlussflächen und elektrisches Verhalten gleich bleiben. In dem Fall einer Poly-Imid-Passivierungsschicht kann die Öffnung des Imids über dem Sicherungsbereich geschlossen sein und beispielsweise besondere Vorsicht bei Anwendungen im Hinblick auf eine Imidöffnung wäre etwa nicht erforderlich.
Das Anpassen von Schaltungen basierend auf elektrischen Testergebnissen kann wesentlich für Radarprodukte sein. Das Bereitstellen eines alternativen Prozesses zu Laser-Schneide-Prozessen kann wesentlich sein. Durch Sichtprüfung von Halbleiterchips kann zum Beispiel unterschieden wurden, ob Laserschneiden angewendet wurde, um die Chips (oder Sicherungen der Chips) zu trennen, oder ob Ätztechniken zum Trennen von Metallleitungen verwendet wurden
Es kann etwa eine Entwicklung eines LDI-Systems mit ausreichend Auflösung für diese Anwendung geben. Die Verwendung dieses Geräts zum Anpassen von Schaltungen basierend auf elektrischen Ergebnissen und individueller Chip-Markierung wird beispielsweise bei Produkten auf dem Automobil-Radarmarkt verwendet. Auch andere Produktsegmente wie zum Beispiel Gestenerfassung können diese Feineinstellungstechniken (engl.: trimming) verwenden.
Ein Beispiel betrifft das lokale Bereitstellen von Metall-Nassätz-Flüssigkeiten durch Tintenstrahldrucken zum Beispiel nur an jene Sicherungen, die geätzt werden sollen. Da Tintenstrahltröpfchen einen Durchmesser in der Größenordnung von 20 bis 50µm haben können, kann ein erforderlicher Abstand zwischen Sicherungsleitungen groß sein.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.

Claims

Ein Verfahren (100) zum Programmieren einer einmalig programmierbaren Struktur (220), das Verfahren (100) umfassend: Herstellen (110) einer elektrischen Schaltung (210) mit der einmalig programmierbaren Struktur (220); und Durchtrennen (120) der einmalig programmierbaren Struktur (220) durch Ätzen der einmalig programmierbaren Struktur (220) in einem Trennbereich (230), wobei durch das Durchtrennen (120) der einmalig programmierbaren Struktur (220) eine elektrische Eigenschaft der elektrischen Schaltung (210) verändert wird, wobei die elektrische Eigenschaft ein Wert einer Induktivität der elektrischen Schaltung (210) ist.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 ferner umfassend Herstellen einer Ätzmaske nach dem Herstellen (110) der einmalig programmierbaren Struktur (220), wobei die Ätzmaske eine Öffnung über dem Trennbereich (230) der einmalig programmierbaren Struktur (220) aufweist.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 2, wobei die Ätzmaske mittels eines maskenlosen Lithographieverfahrens hergestellt wird.
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Ätzen zum Durchtrennen (120) der einmalig programmierbaren Struktur (220) ein maskenloses, selektives Aufbringen einer Ätzflüssigkeit über dem Trennbereich (230) der einmalig programmierbaren Struktur (220) umfasst.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Ätzen zumindest im Bereich des Trennbereiches (230) der durchtrennten einmalig programmierbaren Struktur (220) eine Isolationsschicht aufgebracht wird.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einmalig programmierbare Struktur (220) eine Leiterbahn ist, die durchtrennt (120) wird.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einmalig programmierbare Struktur (220) innerhalb des Trennbereiches (230) vor dem Ätzen eine Dicke von zumindest 0.7 µm aufweist.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einmalig programmierbare Struktur (220) innerhalb des Trennbereiches (230) vor dem Ätzen eine Breite von zumindest 0.5 µm und weniger als 50 µm aufweist.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Ätzen einer über der einmalig programmierbaren Struktur (220) angeordneten Passivierungsschicht, so dass die einmalig programmierbare Struktur (220) zum Durchtrennen (120) freigelegt wird.
Das Verfahren (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Messen eines elektrischen Parameters der elektrischen Schaltung (210) vor dem Durchtrennen (120) der einmalig programmierbaren Struktur (220).
Das Verfahren (100) gemäß Anspruch 10 , wobei die elektrische Schaltung (210) eine Mehrzahl von einmalig programmierbaren Strukturen aufweist, wobei zumindest eine einmalig programmierbare Struktur (220) der Mehrzahl von einmalig programmierbaren Strukturen basierend auf dem gemessenen Parameter getrennt (120) wird.
Ein Halbleiterbauteil (200) umfassend: eine elektrische Schaltung (210); und eine durchtrennte einmalig programmierbare Struktur (220) der elektrischen Schaltung (210), wobei eine Trennfläche (222, 224) der einmalig programmierbaren Struktur (220) eine geätzte Fläche ist, und wobei die elektrische Schaltung (210) eine Oszillatorschaltung aufweist, wobei die Oszillatorschaltung ausgelegt ist, ein Oszillatorsignal (320) zu erzeugen, das eine Frequenz hat, die zumindest durch einen durch die durchtrennte einmalig programmierbare Struktur (220) eingestellten Wert einer Induktivität der elektrischen Schaltung (210) eingestellt ist.
Das Halbleiterbauteil (200) gemäß Anspruch 12, wobei eine unter der einmalig programmierbaren Struktur (220) angeordnete isolierende Schicht in einem geätzten Trennbereich (230) der einmalig programmierbaren Struktur (220) einen Graben oder eine Mesa aufweist.
Das Halbleiterbauteil (200) gemäß einem der Ansprüche 12 oder 13 ferner umfassend eine Isolationsschicht, die zumindest in einem Trennbereich (230) der einmalig programmierbaren Struktur (220) angeordnet ist.
Das Halbleiterbauteil (200) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei zumindest ein Teil der elektrischen Schaltung (210) vertikal zwischen der einmalig programmierbaren Struktur (220) und einem Halbleitersubstrat des Halbleiterbauteils (200) angeordnet ist.
Das Halbleiterbauteil (200) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die elektrische Schaltung (210) ausgelegt ist, um zu Detektieren, ob die einmalig programmierbare Struktur (220) durchtrennt ist.
Ein Hochfrequenzbauteil (300) umfassend ein Halbleiterbauteil (200) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Hochfrequenzbauteil (300) ausgelegt ist, um ein Hochfrequenzsignal (310) basierend auf dem Oszillatorsignal (320) auszusenden.