Einmalig programmierbare elektronische Speicherzellen wer- den in zahlreichen integrierten elektronischen Schaltungen und Schaltungsstrukturen verwendet. Sie werden einzeln oder in geringer Anzahl verwendet, um einmalig Einstellungen an der Schaltungsstruktur vorzunehmen bzw. diese zu program- mieren. Dazu zählt beispielsweise das Speichern von Kali- brierparametern, das Maskieren oder Markieren fehlerhafter bzw. defekter Abschnitte der Schaltungsstruktur, das Erset- zen solcher Bereiche durch funktionsfähige redundante Be- reiche, das Auswählen bestimmter Funktionen oder Funktiona- litäten. Diese Einstellungen werden in der Regel vor Beginn einer Verwendung der Schaltungsstruktur und besonders häu- fig unmittelbar in Anschluß an deren Herstellung vorgenom- men. In einem EPROM (EPROM = electrically programmable read only memory = elektrisch programmierbarer Nur-Lese- Speicher) wird eine große Zahl von einmalig programmierba- ren elektronischen Speicherzellen bzw. OTP-Zellen (OTP = one time programmable) verwendet, um große Datenmengen un- veränderbar zu speichern.

Als OTP-Zellen werden in der Regel sogenannte Fuse-Zellen verwendet, deren elektrischer Widerstand durch Anlegen ei- nes oder mehrerer elektrischer Strompulse einmalig dauer- haft verändert werden kann. Fuse-Zellen weisen nach ihrer Herstellung und vor dem Programmieren einen kleinen elek-

trischen Widerstand auf. Nach dem Programmieren bzw. Bren- nen durch einen oder mehrere elektrische Strompulse weisen Fuse-Zellen einen deutlich höheren Widerstand auf, der in der Regel größer als 10 kQ ist. Den beiden Widerstandsbe- reichen der neuen und der gebrannten bzw. durchgebrannten Fuse-Zelle sind die beiden binären Zustände"0"und"1"zu- geordnet.

Antifuse-Zellen weisen im neuen bzw. ungebrannten Zustand einen hohen elektrischen Widerstand auf. Durch Anlegen von einem oder mehreren elektrischen Strompulsen werden sie ge- brannt bzw. programmiert und weisen anschließend einen niedrigen elektrischen Widerstand auf.

Herkömmliche Fuse-Zellen verwenden eine Leiterstruktur aus Polysilizium, das beim Programmieren durch den oder die Strompulse sehr stark erhitzt und verdampft wird. Ein Bei- spiel für eine Polysilizium-Fuse-Zelle bzw. Polyfuse-Zelle wird in dem Artikel"CMOS trimming circuit based on polysi- licon fusing"von O. Kim et al, Electronics Letters, Feb.

1998, Band 34, Nr. 4, Seiten 355f, beschrieben.

Antifuse-Zellen bzw. Antifuse-Strukturen weisen eine dünne Tunneloxidschicht auf, deren elektrischer Widerstand hoch ist. Durch einen hohen Stromfluß wird die Tunneloxidschicht durchgebrannt und geht in einen niederohmigen bzw. leiten- den Zustand über. Ferner sind Strukturen bekannt, bei denen Oxid-oder Nitridschichten zwischen einem Durchgangsloch und einer darunterliegenden Metallschicht angeordnet sind und diese elektrisch voneinander isolieren. Durch einen ausreichend hohen Stromfluß werden diese Oxid-oder Nitrid- schichten durchgebrannt und gehen dann in einen leitenden Zustand über. Beispiele für Antifuse-Zellen werden in den Patentschriften US 5,682, 058 A, US 5,856, 213 A, und US 5,962, 910 A beschrieben.

Ein wichtiger Nachteil der Polysilizium-Fuse-Zellen ist, daß beim Programmieren bzw. beim Durchbrennen der Polysili-

ziumstruktur im umgebenden Substrat Schäden hervorgerufen werden können. Diese ermöglichen dann beispielsweise das Eindringen von Kontaminationen in elektrisch aktive Berei- che und beeinträchtigen damit langfristig die Zuverlässig- keit der Schaltungsstruktur.

Ein Nachteil der Tunneloxid-oder Nitrid-Antifuse- Strukturen ist die relativ hohe erforderliche Programmier- spannung von typischerweise 16 V bis 18 V. Spannungen in dieser Höhe sind insbesondere mit modernen CMOS-Prozessen und den dabei realisierbaren hohen Integrationsgraden nicht ohne weiteres kompatibel.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine programmierbare Schaltungsstruktur, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ein Verfahren zum Programmieren einer pro- grammierbaren Schaltungsstruktur zu schaffen, die eine grö- ßere Zuverlässigkeit, eine kleinere Programmierspannung und eine problemlose Integration in einen CMOS-Prozeß ermögli- chen.

Diese Aufgabe wird durch eine programmierbare Schaltungs- struktur gemäß Anspruch 1 und Verfahren gemäß Anspruch 24 bzw. Anspruch 38 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft eine programmierbare Schaltungsstruktur mit einem Leiter mit zumindest einer er- sten leitfähigen Schicht und einer zweiten leitfähigen Schicht. Die zweite leitfähige Schicht ist lokal entfernt, um einen Bereich der ersten leitfähigen Schicht freizule- gen, um einen freigelegten Bereich der ersten leitfähigen Schicht zu erhalten. Der freigelegte Bereich der ersten leitfähigen Schicht ist durch Anlegen eines vorbestimmten Programmierstroms an die Schaltungsstruktur durchtrennbar.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer programmierbaren Schaltungsstruktur, die einen Leiter mit einem durch einen vorbestimmten Program-

mierstrom durchtrennbaren Leiterbereich aufweist. Bei einem ersten Schritt wird ein Leiter bereitgestellt, der zumin- dest eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfä- hige Schicht aufweist. Die zweite leitfähige Schicht wird lokal entfernt, um einen Bereich der ersten leitfähigen Schicht freizulegen, um einen freigelegten Bereich der er- sten leitfähigen Schicht zu erhalten, der durch das Anlegen des vorbestimmten Programmierstroms durchtrennbar ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Pro- grammieren einer erfindungsgemäßen programmierbaren Schal- tungsstruktur, bei dem durch Treiben des vorbestimmten Pro- grammierstroms durch den Leiter, der freigelegte Abschnitt der ersten leitfähigen Schicht durchtrennt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine durchtrennbare Leiterstruktur aus einem freigelegten Be- reich einer Leiterschicht zu bilden, die Teil einer Metal- lisierungsebene einer Schaltungsstruktur ist. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Metallisie- rungsebenen in der Regel bereits eine Schichtstruktur aus mehreren Metall-und Leiterschichten oder anderen elek- trisch leitfähigen Schichten aufweisen, wobei aus einer er- sten leitfähigen Schicht der Metallisierungsebene die durchtrennbare Leiterstruktur gebildet wird. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Idee zugrunde, die durch- trennbare Leiterstruktur aus der ersten leitfähigen Schicht zu bilden, indem in einer zweiten leitfähigen Schicht der Metallisierungsebene eine Ausnehmung gebildet wird, um ei- nen Bereich der ersten leitfähigen Schicht freizulegen. Die durchtrennbare Leiterstruktur wird durch den freigelegten Bereich der ersten Leiterschicht gebildet. Die vorliegende Erfindung ist somit ohne weiteres in einen herkömmlichen CMOS-Prozeß integrierbar, da sie lediglich Standardmateria- lien und Standard-Prozessierungsschritte verwendet, die mit der CMOS-Technologie vollständig kompatibel sind. Ein wei- terer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für die erfin-

dungsgemäße programmierbare Schaltungsstruktur gegenüber einer entsprechenden nicht-programmierbaren Schaltungs- struktur nur ganz wenige zusätzliche Verfahrensschritte er- fordert.

Die vorliegende Erfindung beruht ferner auf der Erkenntnis, daß eine Leiterstruktur aus einer leitfähigen Schicht einer Metallisierungsebene einen geringeren elektrischen Wider- stand aufweist als eine Polysiliziumschicht einer herkömm- lichen Fuse-Struktur. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß eine deutlich kleinere Programmierspannung erforderlich ist, um die erfindungsgemäße programmierbare Schaltungs- struktur zu programmieren bzw. ihre durchtrennbare Leiter- struktur durchzutrennen. Die erforderliche Programmierspan- nung ist bei der vorliegenden Erfindung ferner deutlich ge- ringer als bei herkömmlichen Antifuse-Strukturen mit Oxid- oder Nitridschicht. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der freigelegte Bereich der ersten leitfähigen Schicht bzw. die durchtrennbare Leiter- struktur je nach Ausführungsbeispiel weiter vom Substrat der programmierbaren Schaltungsstruktur entfernt ist. Beim Durchtrennen des freigelegten Bereichs der ersten leitfähi- gen Schicht entstehen deshalb keine nennenswerten oder weit weniger Schäden im Substrat als dies bei herkömmlichen Po- lysilizium-Fuse-Strukturen der Fall ist. Programmierspan- nungen der erfindungsgemäßen programmierbaren Schaltungs- struktur liegen je nach Ausführungsbeispiel bei weniger als 10 V und damit deutlich niedriger als bei Polysilizium- Fuse-Strukturen.

Die erfindungsgemäße programmierbare Schaltungsstruktur wird vorzugsweise in Dünnschicht-Technologie hergestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß der freigelegte Bereich bzw. die durchtrennbare Leiterstruktur aus einer Barriereschicht gebildet wird. Die Barriereschicht besteht vorzugsweise aus Titan Ti und/oder Titannitrid TiN und ist bei modernen CMOS-Prozessen ein in- tegraler Bestandteil einer Metallisierungsebene. In Schal-

tungsstrukturen, die noch keine Barriereschichten vorsehen, ist diese ohne weiteres und ohne negative Wechselwirkungen in den Herstellungsprozeß einfügbar. Sie wird als erste Schicht einer Metallisierungsebene erzeugt bzw. auf einer Trägerstruktur abgeschieden. Unmittelbar nach der Barriere- schicht wird eine zweite leitfähige Schicht auf der Barrie- reschicht abgeschieden, die vorzugsweise eine Aluminium- schicht oder eine andere Metallschicht umfaßt, die den größten Teil der elektrischen Leitfähigkeit der Metallisie- rungsebene erzeugt. In der Regel werden die Barriereschicht und die Metallschicht gemeinsam lateral strukturiert. Die Barriereschicht dient vor allem dazu, eine chemische Reak- tion der untersten Lagen der Aluminium-bzw. Metallschicht mit dem Substrat (Siliziumsubstrat) zu unterbinden. Durch selektives Ätzen bzw. Ätzen mit einem Ätzmedium, das die Barriereschicht nicht oder nur unwesentlich ätzt bzw. ab- trägt, wird die zweite leitfähige Schicht der Metallisie- rungsebene entfernt, und es bleibt die erste leitfähige Schicht als einzige leitfähige Schicht zurück. Da die Bar- riereschicht aufgrund ihres Materials und einer geringen Dicke nur einen geringen Beitrag zur elektrischen Leitfä- higkeit der Metallisierungsebene leistet, ist eine aus der Barriereschicht gebildete Leiterstruktur mit einem relativ geringen Brennstrom bzw. Programmierstrom durchtrennbar. Im Gegensatz dazu wiese eine Fuse-Zelle, deren durchtrennbare Leiterstruktur neben der Barriereschicht auch die dicke und niederohmige Metallschicht umfaßt einen sehr hohen Brenn- strom auf. Andererseits ist der elektrische Widerstand der aus der Barriereschicht gebildeten trennbaren Leiterstruk- tur deutlich geringer als der elektrische Widerstand einer Polysilizium-Fuse-Struktur. Im Vergleich zu der herkömmli- chen Polysilizium-Fuse-Struktur erfordert die erfindungsge- mäße durchtrennbare Leiterstruktur deshalb eine deutlich niedrigere Programmierspannung. Während also eine durch- trennbare Leiterstruktur, die die Metallschicht einer Me- tallisierungsebene umfaßt, einen sehr geringen elektrischen Widerstand aufweist und deshalb einen hohen Brenn-bzw.

Programmierstrom erfordert, der normalerweise in CMOS-

Prozessen nicht realisierbar ist, und eine Polysilizium- Fuse-Struktur einen sehr hohen elektrischen Widerstand auf- weist und deshalb eine mit einem CMOS-Prozeß schlecht kom- patible hohe Programmierspannung erfordert, weist der frei- gelegte Bereich der ersten leitfähigen Schicht der erfin- dungsgemäßen programmierbaren Schaltungsstruktur als durch- trennbare Leiterstruktur einen mittleren Widerstand auf und ist deshalb mit einer relativ geringen Programmierspannung und einem relativ geringen Programmierstrom durchtrennbar.

Unter Verwendung der Barriereschicht sind zwei Arten von programmierbaren Schaltungsstrukturen realisierbar. Bei ei- ner Oberflächen-Fuse-Struktur verbindet der freigelegte Be- reich zwei Verdrahtungsleiter bzw. Leiterbahnen innerhalb derselben Metallisierungsebene, wobei durch das Durchtren- nen des freigelegten Bereichs die beiden Leiterbahnen elek- trisch voneinander isoliert werden. Dieses Ausführungsbei- spiel wird am einfachsten dadurch realisiert, daß in einem Bereich, in dem die durchtrennbare Leiterstruktur entstehen soll, die Metallschicht, die die elektrische Leitfähigkeit der Metallisierungsebene überwiegend erzeugt, lokal ent- fernt wird, um einen Bereich der leitfähigen Schicht frei- zulegen, deren Widerstand vorzugsweise höher als der der lokal entfernten Metallschicht ist.

Bei einer Via-Fuse-Struktur bzw. Durchgangslochleiter-Fuse- Struktur bildet der freigelegte Bereich der ersten leitfä- higen Schicht als durchtrennbare Leiterstruktur eine elek- trisch leitfähige Verbindung eines Bereichs der Metallisie- rungsebene mit einem Durchgangslochleiter, der mit einer benachbarten, vorzugsweise darunterliegenden Metallisie- rungsebene der Schaltungsstruktur verbunden ist. Alternativ bildet bei einer Via-Fuse-Struktur der freigelegte Bereich als durchtrennbare Leiterstruktur eine elektrisch leitfähi- ge Verbindung mit der benachbarten Metallisierungsebene.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung ist die erste leitfähige Schicht, bei der ein Be-

reich freigelegt wird, um die durchtrennbare Leiterstruktur zu bilden, nicht die Barriereschicht sondern eine Antire- flexbeschichtung. Eine Antireflexbeschichtung (ARC-Layer ; ARC = anti reflection coating) ist häufig auf einer Metal- lisierungsebene vorgesehen, um bei nachfolgenden photoli- thographischen Schritten störende Reflexe zu vermeiden. Sie besteht vorzugsweise aus TiN, das unmittelbar nach der Alu- miniumschicht oder unmittelbar nach anderen Metallschichten der Metallisierungsebene oder allgemein formuliert unmit- telbar nach einer zweiten leitfähigen Schicht aufgebracht und mit derselben zusammen lateral strukturiert wird. Zur Erzeugung der erfindungsgemäßen durchtrennbaren Leiter- struktur wird die Metallschicht der Metallisierungsebene lokal entfernt. Die so aus der Antireflexbeschichtung er- zeugte durchtrennbare Leiterstruktur weist somit eine frei- tragende Struktur auf. In diesem Fall ist vorzugsweise kei- ne Barriereschicht unter der Metallschicht der Metallisie- rungsebene vorgesehen, da diese die durchtrennbare Leiter- struktur kurzschließen würde. Alternativ wird die Barriere- schicht zusammen mit der Metallschicht entfernt.

Eine Variante dieses Ausführungsbeispieles sieht vor, daß die aus der Antireflexionsschicht gebildete durchtrennbare Leiterstruktur nicht freitragend ist, sondern an der Unter- seite eines aus einer isolierenden Schicht, beispielsweise einer Passivierungsschicht, gebildeten Stegs hängt bzw. mit diesem mechanisch verbunden ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht vor, daß die durchtrennbare Leiterstruktur aus einer anderen, vorzugsweise dünnen Schicht gebildet wird, die Be- standteil der Metallisierungsebene ist. Dazu wird bei- spielsweise bei der Erzeugung der Metallisierungsebene die Aluminiumabscheidung unterbrochen, ein Material, zu dem Aluminium selektiv ätzbar ist, beispielsweise TiN, aufge- bracht und dann das restliche Aluminium abgeschieden wird.

Anschließend erfolgt zunächst wie in den anderen Ausfüh- rungsbeispielen die gemeinsame laterale Strukturierung al-

ler Teilschichten der Metallisierungsebene. In dem Bereich, in dem die durchtrennbare Leiterstruktur zu bilden ist, werden dann lokal die Metallschichten der Metallisierungs- ebene entfernt, so daß nur noch die Leiterschicht als frei- tragende Struktur verbleibt. In diesem Fall weist die Me- tallisierungsebene entweder keine Barriereschicht und keine Antireflexionsbeschichtung auf, oder diese werden zusammen mit den Metallschichten in der Metallisierungsebene oder bereits vorher beim Ätzen einer Passivierungsöffnung ent- fernt.

Wie im letzten Ausführungsbeispiel kann auch in den beiden vorangegangenen. Ausführungsbeispielen die durchtrennbare Leiterstruktur statt aus einer ohnehin vorgesehenen Barrie- reschicht oder Antireflexbeschichtung aus einer anderen o- der nur für diesen Zweck vorgesehenen'ersten leitfähigen Schicht gebildet sein. Ein wichtiger Vorteil der Verwendung der Barriereschicht oder der Antireflexbeschichtung zur Bildung der durchtrennbaren Leiterstruktur besteht jedoch darin, daß diese Schichten in der Regel bereits Bestandteil einer herkömmlichen Schaltungsstruktur sind und diese des- halb nur geringfügig geändert werden muß.

Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vor- liegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1A und 1B schematische Schnittdarstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er- findung vor und nach einem Brennen ; Fig. 2 eine schematische Draufsicht des ersten Ausfüh- rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines zwei- ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin- dung ; Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung eines drit- ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin- dung ; Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung eines vier- ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin- dung ; Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung eines fünf- ten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin- dung ; Fig. 7 eine schematische Schnittdarstellung eines sech- sten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin- dung ; Fig. 8 eine schematische Draufsicht auf das sechste Aus- führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ; Fig. 9A bis 9C schematische Schnittdarstellungen des er- sten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfin- dung ; und Fig. 10A bis 10C schematische Schnittdarstellungen eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Er- findung.

Die Fig. 1A und 1B sind schematische Darstellungen eines vertikalen Schnitts durch eine programmierbare Schaltungs- struktur gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung. Die Fig. 1A und 1B stellen einen Aus- schnitt der programmierbaren Schaltungsstruktur in zwei verschiedenen Zuständen dar. Die Schaltungsstruktur weist eine Trägerstruktur 10 auf, die vorzugsweise ein Halblei-

tersubstrat oder ein anderes Substrat mit einer Bauelement- schicht und einer oder mehreren Metallisierungsebenen um- faßt. Auf der Trägerstruktur 10 ist eine Metallisierungs- ebene 20 angebracht, die die einzige oder eine von mehreren und vorzugsweise die oberste Metallisierungsebene der Schaltungsstruktur ist.

Die Metallisierungsebene 20 besteht aus einer Barriere- schicht 22, die wiederum eine Ti-Schicht 24 auf der Träger- struktur 10 und auf der Ti-Schicht 24 eine TiN-Schicht 26, die vorzugsweise dicker als die Ti-Schicht 24 ist, auf- weist. Die Barriereschicht stellt eine erste leitfähige Schicht der Metallisierungsebene 20 dar. Die Metallisie- rungsebene 20 umfaßt ferner eine Metallschicht 28 auf der Barriereschicht 22, die beispielsweise Aluminium, Kupfer oder ein anderes Metall und vorzugsweise eine hohe elektri- sche Leitfähigkeit aufweist. Die Metallschicht 28 stellt eine zweite leitfähige Schicht der Metallisierungsebene 20 dar. Vorzugsweise weist die Barriereschicht 28 einen höhe- ren oder wesentlich höheren Schichtwiderstand Qo auf als die Metallschicht 28. Dabei weisen vorzugsweise das Materi- al oder die Materialien der Barriereschicht 22 einen höhe- ren oder wesentlich höheren spezifischen Widerstand auf als das Material oder die Materialien der Metallschicht 28. Auf der Metallisierungsebene 20 ist eine Passivierungsschicht 30 aufgebracht, die beispielsweise Siliziumoxid oder Sili- ziumnitrid aufweist.

Nach der Herstellung der beschriebenen Schichtfolge und ei- ner gemeinsamen lateralen Strukturierung aller Schichten der Metallisierungsebene 20 zur Erzeugung von Leiterbahnen bzw. Verdrahtungsleitern und der vollflächigen Abscheidung der Passivierungsschicht 30 über der lateral strukturierten Metallisierungsebene 20 und der Trägerstruktur 10 wird, vorzugsweise mit Hilfe einer photolithographisch definier- ten Photolackmaske und eines isotropen oder anisotropen Ätzschrittes eine Öffnung 32 in der Passivierungsschicht 30 erzeugt. Anschließend wird die Passivierungsschicht 30 mit

der Öffnung 32 als Maske verwendet, um in einem Ätzschritt lokal die Metallschicht 28 zu entfernen. Dieser Ätzschritt ist selektiv bzw. das verwendete Ätzmedium trägt selektiv nur die Metallschicht 28 ab. Die TiN-Schicht 26 und die Ti- Schicht 24 der Barriereschicht 22 werden durch den selekti- ven Ätzschritt nicht oder nicht wesentlich abgetragen. Es entsteht eine Ausnehmung 34 in der Metallschicht 28. Da- durch wird ein Bereich 36 der Barriereschicht 22 freige- legt. Aufgrund der vorangegangenen lateralen Strukturierung der Metallisierungsebene 20 existiert nun ein in Fig. 1A links dargestellter Bereich 28a der Metallschicht 28, der mit einem in Fig. 1A rechts dargestellten Bereich 28b der Metallschicht 28 elektrisch leitfähig nur noch über den freigelegten Bereich 36 der Barriereschicht 22 verbunden ist.

So lang nicht zu große elektrische Ströme von dem Bereich 28a der Metallschicht 28 durch den freigelegten Bereich 36 der Barriereschicht 22 zum Bereich 28b der Metallschicht 28 fließen, bleibt die Struktur so, wie sie in Fig. 1A darge- stellt ist, mit der elektrisch leitfähigen Verbindung zwi- schen den Bereichen 28a, 28b der Metallschicht 28 erhalten.

Je größer der Strom durch den freigelegten Bereich 36 der Barriereschicht 22 ist, desto stärker erwärmt sich dieser aufgrund seines Ohmschen Widerstands. Bei einem hinreichend großen Strom erwärmt sich der freigelegte Bereich 36 minde- stens lokal so stark, daß das Ti und TiN in den flüssigen oder vorzugsweise in den gasförmigen Zustand übergeht. Da- bei fließt bzw. diffundiert es in andere Bereiche der Aus- nehmung 34 oder durch die Öffnung 32 in der Passivierungs- schicht 30 in die Umwelt. Zurück bleibt der in Fig. 1B dar- gestellte Zustand, in dem die Barriereschicht 22 eine Un- terbrechung 38 aufweist, so daß keine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Bereichen 28a, 28b der Metall- schicht 28 mehr besteht bzw. dieselben von einander elek- trisch isoliert sind. Über Niederschläge des Ti und TiN an angrenzenden Oberflächen kann weiterhin eine elektrische Verbindung bestehen, die jedoch einen wesentlich höheren

elektrischen Widerstand aufweist als der in Fig. 1A darge- stellte unprogrammierte freigelegte Bereich 36 der Barrie- reschicht 22.

Der freigelegte Bereich 36 der Barriereschicht 22 stellt somit eine durch einen ausreichend hohen elektrischen Strom durchtrennbare Leiterstruktur dar. Ein Strom der ausrei- chend groß ist, um den freigelegten Bereich 36 sicher zu durchtrennen bzw. von einem niederohmigen in einen hochoh- migen Zustand überzuführen, wird als Programmierstrom be- zeichnet. Da die durchtrennbare Leiterstruktur aus der Bar- riereschicht 22 gebildet ist, wird dieser Typ einer Fuse- Struktur auch als Barriere-Fuse bezeichnet. Da die durch- trennbare Leiterstruktur nahe der Oberfläche der Schal- tungsstruktur angeordnet ist, wird dieser Typ ferner auch als Oberflächen-Fuse bezeichnet.

Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht auf die in den Fig.

1A und 1B im vertikalen Schnitt dargestellte erfindungsge- mäße programmierbare Schaltungsstruktur bzw. ein Ausschnitt derselben. Die gestrichelte Linie A-A stellt die in den Fig. 1A und 1B dargestellte Schnittebene dar. In Fig. 2 sind Bereiche 28a, 28b der Metallschicht 28 und der freige- legte Bereich 36 der Barriereschicht 22 dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Metallisierungsebene 20 lateral so strukturiert wurde, daß der freigelegte Bereich 36 der Bar- riereschicht 22 seitliche Einschnürungen 40 aufweist. Durch diese seitlichen Einschnürungen bzw. die verbleibende Brei- te, durch die Länge des freigelegten Bereichs 36 der Bar- riereschicht 22, durch die Dicke der Barriereschicht 22 bzw. von deren freigelegten Bereich 36 und durch den spezi- fischen Widerstand des bzw. der Materialien, die die Bar- riereschicht 22 aufweist, ist der Widerstand des freigeleg- ten Bereichs 36 für einen Stromfluß vom Bereich 28a zum Be- reich 28b der Metallschicht 28 bestimmt bzw. nahezu belie- big einstellbar. Durch diesen Widerstand sowie die Wärme- leitfähigkeit der an den freigelegten Bereich 36 der Bar- riereschicht 22 angrenzenden Bereiche der Trägerstruktur 10

werden die Energie, die Leistung, der Strom und die Span- nung bestimmt, die erforderlich sind, um mit einem Strom- oder Spannungs-Puls einer bestimmten Länge den freigelegten Bereich 36 der Barriereschicht 22 zu durchtrennen.

Der Rand der Öffnung 32 in der Passivierungsschicht 30 ist durch einen gestrichelten rechteckigen Rahmen dargestellt.

Die Öffnung 32 bestimmt zusammen mit den Parametern des Ätzschrittes, mit dem die die Metallschicht 28 unterbre- chende Ausnehmung 34 erzeugt wird, die Länge des freigeleg- ten Bereichs 36 der Barriereschicht 22. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der freigelegte Bereich 36 der Barriereschicht 22 dem schmalen rechtwinkligen Bereich, der durch die seitlichen Einschnürungen 40 definiert wird.

Alternativ wird die Öffnung 32 kleiner gewählt, so daß auch bei einer ungenauen lateralen Justierung der Öffnung 32 ge- genüber der lateral strukturierten Metallisierungsebene 20 die Öffnung 32 vollständig innerhalb des durch die Ein- schnürungen 40 definierten schmalen Abschnitts der Barrie- reschicht 22 angeordnet ist. Die elektrischen Eigenschaften des freigelegten Bereichs 36 der Barriereschicht 22 und insbesondere die erforderliche Programmierspannung bzw. der erforderliche Programmierstrom sind in diesem Fall von ei- ner lateralen Fehljustierung der Öffnung 32 relativ zu der Metallisierungsebene 20 zumindest innerhalb gewisser Gren- zen unabhängig.

Die senkrecht zu der Stromflußrichtung gemessene Breite der Öffnung 32 ist vorzugsweise so groß gewählt, daß auch eine Fehljustierung der Öffnung 32 relativ zu der Metallisie- rungsebene 20 in seitlicher Richtung bzw. in einer Richtung quer zu der Stromflußrichtung durch den freigelegten Be- reich 36 innerhalb gewisser Grenzen keinen Einfluß auf die Größe des freigelegten Bereichs hat. Ferner sind die Abmes- sungen der Öffnung 32 so gewählt, daß ein möglichst guter und gleichmäßiger Zugang des Ätzmediums zu der Metallisie- rungsebene 20 und damit ein lateral homogener Abtrag der Metallschicht 28 gewährleistet ist.

Alternativ zu den in Fig. 2 dargestellten seitlichen Ein- schnürungen 40 weist der freigelegte Bereich 36 der Barrie- reschicht 22 die gleiche Breite wie die Bereiche 28a, 28b der Metallschicht 28 oder aber eine oder mehrere einseitig oder beidseitig, symmetrisch oder asymmetrisch angeordnete seitliche Einschnürungen bzw. Ausnehmungen und/oder einen oder mehrere Knicke bzw. Kurven auf, die eine Änderung der Stromflußrichtung entlang des freigelegten Bereichs 36 der Barriereschicht 22 hervorrufen. Eine auf diese Weise gebil- dete Zick-Zack-oder Mäander-Form des freigelegten Bereichs 36 der Barriereschicht 22 bewirkt einen erhöhten elektri- schen Widerstand der durchtrennbaren Leiterstruktur bzw. des freigelegten Bereichs 36 bei gleichzeitig relativ ge- ringem Platzbedarf.

Der gestrichelt dargestellte Kreis 50 umfängt alle Merkmale des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die zusammen eine Fuse-Struktur der programmierbaren Schaltungsstruktur bil- den.

Zur Erzeugung der in den Fig. 1A, 1B und 2 dargestellten programmierbaren Schaltungsstruktur wird zunächst die in den Fig. 1A, 1B nur teilweise dargestellte Trägerstruktur 10 bereitgestellt. Die Trägerstruktur 10 umfaßt vorzugswei- se ein Substrat, beispielsweise ein Halbleitersubstrat, mit einer Bauelementschicht, in der eines oder mehrere aktive und/oder passive elektronische Bauelemente angeordnet sind.

Vorzugsweise sind über der Bauelementschicht eine oder meh- rere Metallisierungsebenen angeordnet, die voneinander und von der Bauelementschicht durch elektrisch isolierende Schichten räumlich getrennt und elektrisch isoliert sind.

In den Metallisierungsebenen sind durch eine laterale Strukturierung derselben Leiterbahnen bzw. Verdrahtungslei- ter zur Bildung von elektrischen Verbindungen bzw. zur Ver- schaltung der Bauelemente der Bauelementschicht gebildet.

Verdrahtungsleiter in verschiedenen Metallisierungsebenen werden durch Durchgangslochleiter in den elektrisch isolie-

renden Schichten miteinander elektrisch leitfähig verbun- den.

Auf der Trägerstruktur 10 werden zunächst die dünne Ti- Schicht 24 und darauf dann die vorzugsweise dickere TiN- Schicht 26 vollflächig abgeschieden bzw. erzeugt. Auf der TiN-Schicht 26 wird vollflächig die vorzugsweise wesentlich dickere Metallschicht 28 erzeugt, die Aluminium, Kupfer oder ein anderes Metall und vorzugsweise eine hohe elektri- sche Leitfähigkeit aufweist. Abweichend von der Darstellung in den Fig. 1A, 1B weist die Metallschicht 28 alternativ eine Schichtstruktur auf. Die Barriereschicht 22 aus der Ti-Schicht 24 und der TiN-Schicht 26 und die Metallschicht 28 bilden zusammen die einzige oder eine von mehreren Me- tallisierungsebenen der programmierbaren Schaltungsstruk- tur, wobei die Metallisierungsebene 20 vorzugsweise die oberste bzw. letzte Metallisierungsebene der programmierba- ren Schaltungsstruktur ist.

Die zunächst vollflächig erzeugte Metallisierungsebene 20 wird anschließend lateral strukturiert, um Verdrahtungslei- ter bzw. Leiterbahnen, Bondpads bzw. Kontaktflächen und an- dere Strukturen zu bilden.

Auf der strukturierten Metallisierungsebene 20 wird schließlich die Passivierungsschicht 30 vollflächig abge- schieden. Die Passivierungsschicht 30 wird vorzugsweise konform erzeugt, d. h. sie bedeckt mit einer im wesentli- chen konstanten Schichtdicke die strukturierte Metallisie- rungsebene 20, deren bei der Strukturierung erzeugte Sei- tenwände bzw. Flanken und die bei der Strukturierung der Metallisierungsebene 20 freigelegten Abschnitte der Träger- struktur 10.

Anschließend wird in der Passivierungsschicht 30 die Öff- nung 32 erzeugt. Dies erfolgt vorzugsweise in ein und dem- selben Schritt zusammen mit der Erzeugung von Öffnungen über den Bondpads und ggf. weiteren Öffnungen in der Passi-

vierungsschicht 30. Für diese Strukturierung der Passivie- rungsschicht 30 wird vorzugsweise zunächst durch einen pho- tolithographischen Schritt eine Photolackmaske auf der Pas- sivierungsschicht 30 erzeugt, deren Öffnungen in einem an- schließenden Ätzschritt den lokalen Angriff eines Ätzmedi- ums auf die Passivierungsschicht 30 bzw. deren lokale Ab- tragung ermöglichen. Dabei wird vorzugsweise nur die Passi- vierungsschicht 30, nicht jedoch die Metallisierungsebene 20 bzw. die Metallschicht 28 abgetragen.

In einem weiteren photolithographischen Schritt werden die Öffnungen der Passivierungsschicht 30 über den Bondpads und alle weiteren Öffnungen, die keiner zu bildenden durch- trennbaren Leiterstruktur zugeordnet sind, abgedeckt, um im folgenden Ätzschritt eine Abtragung der Metallschicht 28 im Bereich der Bondpads zu verhindern.

Schließlich wird in einem selektiven Ätzschritt lokal die Metallschicht 28 entfernt, um die Ausnehmung 34 zu bilden und die Barriereschicht 22 freizulegen. Dadurch wird der Bereich 36 der Barriereschicht 22 freigelegt. Dieser Ätz- schritt bzw. das dabei verwendete Ätzmedium sind selektiv in dem Sinn, daß die Metallschicht 28 vollständig, die Bar- riereschicht 22 jedoch nicht oder nicht wesentlich abgetra- gen werden.

Anstelle der beschriebenen gleichzeitigen Erzeugung der Öffnung 32 und von Öffnungen über den Bondpads in der Pas- sivierungsschicht 30 werden alternativ zunächst die Öffnung 32 in der Passivierungsschicht 30 und die Ausnehmung 34 in der Metallschicht 28 gebildet. Danach werden in einem ge- trennten Schritt die Öffnungen über den Bondpads erzeugt.

Bei dieser Variante ist kein Abdecken der Passivierungsöff- nungen über den Bondpads mit Photolack oder ähnlichem er- forderlich.

Die Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines vertika- len Schnitts durch eine programmierbare Schaltungsstruktur

gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auch als Via-Fuse oder Durchgangsloch-Fuse bezeichnet wird. Im Gegensatz zu dem in den Fig. 1A, 1B und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die Trä- gerstruktur 10 hier eine weitere Metallisierungsebene 60 auf. Diese ist beispielsweise auf einem Substrat mit einer Bauelementschicht und/oder weiteren Metallisierungsebenen, auf deren Darstellung verzichtet wurde, aufgebracht. Die weitere Metallisierungsebene 60 umfaßt eine weitere Metall- schicht 62, auf der eine Antireflexbeschichtung (ARC ; ARC = anti reflex coating) 64 gebildet ist. Über der Antireflex- beschichtung 64 ist eine elektrisch isolierende Schicht 70 aufgebracht, auf der wiederum die bereits aus dem ersten Ausführungsbeispiel bekannte Metallisierungsebene 20 und darauf die Passivierungsschicht 30 angeordnet sind. In der elektrisch isolierenden Schicht 70 ist ein Kanal bzw. ein Durchgangsloch 72 gebildet, das von der Metallisierungsebe- ne 20 bis zu der weiteren Metallisierungsebene 60 reicht.

Die Seitenwände 74 und der an die weitere Metallisierungs- ebene 60 grenzende Boden 76 des Durchgangsloches 72 sind mit der aus dem ersten Ausführungsbeispiel bekannten Bar- riereschicht 22 bedeckt und bilden einen leitfähigen Kanal.

Über dem Durchgangsloch 72 ist eine Ausnehmung 34 wie im ersten Ausführungsbeispiel angeordnet. Im Gegensatz zum er- sten Ausführungsbeispiel, bei dem die Ausnehmung 34 die Me- tallschicht 28 unterbricht und in zwei räumlich voneinander beabstandete Bereiche 28a, 28b trennt, ist die Metallisie- rungsebene 20 in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise anders lateral strukturiert. Die Metallisierungsebene 20 ist lateral vorzugsweise so strukturiert, daß der außerhalb der Ausnehmung 34 verbleibende Bereich 28a der Metall- schicht 28 die Ausnehmung 34 teilweise oder vollständig um- gibt. Die durch die Erzeugung der Ausnehmung 34 aus der Barriereschicht 22 gebildete durchtrennbare Leiterstruktur 36 stellt deshalb in diesem Ausführungsbeispiel keine Ver- bindung zwischen zwei voneinander lateral beabstandeten Be- reichen 28a, 28b einer Metallschicht 28 innerhalb derselben Metallisierungsebene 20 her, sondern eine Verbindung zwi-

schen dem Bereich 28a der Metallschicht 28 in der Metalli- sierungsebene 20 und der weiteren Metallisierungsebene 60 bzw. dem hier dargestellten Bereich derselben.

Wenn der vorbestimmte Programmierstrom von der Metallisie- rungsebene 20 durch den freigelegten Bereich 36 der Barrie- reschicht 22 zu der weiteren Metallisierungsebene 60 fließt, wird der freigelegte Bereich ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel lokal geschmolzen bzw. verdampft und damit unterbrochen oder zumindest hochohmig. An welcher Stelle der freigelegte Bereich 36 der Barriereschicht 22 durchtrennt wird, hängt von deren Dicke, der Stromvertei- lung innerhalb derselben und den Wärmeleiteigenschaften der umgebenden Materialien ab. Wenn beispielsweise die Dicke der Barriereschicht 22 bzw. des freigelegten Bereichs 36 an der Seitenwand 74 des Durchgangsloches 72 dünner als außer- halb des Durchgangsloches 72 ist, wird der freigelegte Be- reich 36 mit hoher Wahrscheinlichkeit dort durchtrennt, zu- mal an der Seitenwand 74 außerdem die Stromdichte am höch- sten und die Wärmeableitung relativ schlecht sind. Alterna- tiv kann beim Programmieren, d. h. Brennen, ein ringförmi- ger, das Durchgangsloch umgebender verdampfter, d. h. aufge- trennter, Bereich erzeugt werden.

Im Gegensatz zu dem in den Fig. 1A, 1B und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung er- fordert das zweite Ausführungsbeispiel mindestens zwei Me- tallisierungsebenen 20,60.

Zur Erzeugung der weiteren Metallisierungsebene 60 wird die weitere Metallschicht 62 auf darunterliegenden Schichten der Trägerstruktur 10 abgeschieden. Auf der Metallschicht 62 wird in der Regel eine Antireflexbeschichtung 64 er- zeugt, beispielsweise in Form einer dünnen TiN-Schicht.

Diese Schicht verhindert oder vermindert bei nachfolgenden photolithographischen Schritten störende Reflexionen von Licht an der Oberfläche der weiteren Metallisierungsebene 60.

Auf der weiteren Metallisierungsebene 60 wird dann die elektrisch isolierende Schicht 70 erzeugt, die vorzugsweise ein Oxid oder ein Nitrid umfaßt und auch als Viaoxid be- zeichnet wird. In der elektrisch isolierenden Schicht 70 wird, gegebenenfalls gleichzeitig mit anderen Durchgangslö- chern, das Durchgangsloch 72 erzeugt, das bis zu der weite- ren Metallisierungsebene 60 reicht.

Über der so strukturierten elektrisch isolierenden Schicht 70 wird die Barriereschicht 22 wie im ersten Ausführungs- beispiel aus einer Ti-Schicht 24 und einer TiN-Schicht 26 erzeugt. Dabei bedeckt die Barriereschicht 22 auch die In- nenwand bzw. Seitenwand 74 und den Boden 76 des Durchgangs- loches 72 bzw. den durch das Durchgangsloch 72 freigelegten Bereich der Antireflexbeschichtung 74 der weiteren Metalli- sierungsebene 60.

Auf der Barriereschicht 22 wird vollflächig die Metall- schicht 28 erzeugt bzw. abgeschieden, die dadurch auch das Durchgangsloch 72 auffüllt.

Die laterale Strukturierung der Metallisierungsebene 20, die Abscheidung und Öffnung der Passivierungsschicht 30 und die Erzeugung der Ausnehmung 34 in der Metallschicht 28 er- folgen wie im ersten Ausführungsbeispiel. Bei der Erzeugung der Ausnehmung 34 wird das Material der Metallschicht 28 auch aus dem Durchgangsloch 72 wieder entfernt.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch ein drittes Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung, das eine Variante des anhand der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispieles darstellt. Das in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unter- scheidet sich von dem in Fig. 3 dargestellten dadurch, daß das Durchgangsloch 72 durch einen Durchganglochleiter 78 in Form eines Stöpsels aus Wolfram (Wolfram-Plug) oder einem anderen Metall aufgefüllt ist. Die Verwendung eines solchen

das Durchgangsloch vollständig auffüllenden elektrisch leitfähigen Durchgangslochleiters ist bei CMOS-Prozessen und insbesondere bei kleinen und sehr kleinen Strukturgrö- ßen häufig. Die Barriereschicht 22 wird dabei in der Regel vor dem Stöpsel 78 erzeugt und bedeckt deshalb ähnlich wie in dem anhand der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungs- beispiel der vorliegenden Erfindung Seitenwand 74 und Boden 76 des Durchgangsloches 72. Alternativ werden die Barriere- schicht 22 und der Stöpsel 78 in der umgekehrten Reihenfol- ge abgeschieden, so daß der Stöpsel 78 abweichend von der Darstellung in Fig. 4 an die Seitenwand 74 und den Boden 76 des Durchgangsloches 72 unmittelbar angrenzt.

Da das Durchgangsloch 72 mit dem elektrisch gut leitfähigen Stöpsel 78 gefüllt ist, umfaßt der freigelegte Bereich 36 der Barriereschicht 22, d. h. die schmelzbare Leiterstruk- tur nur den ebenen, im wesentlichen kreisringförmigen of- fenliegenden Abschnitt der Barriereschicht 22 zwischen dem Durchgangsloch 72 und dem Abschnitt 28a der Metallschicht 28. Dies hat beim Programmieren zur Folge, daß ein das Durchgangsloch umgebender Bereich, der in der Regel ring- förmig sein wird, weggebrannt wird. Beim Brennen kann dabei der Wolfram-Stöpsel in dem Durchgangsloch verbleiben oder aus demselben entfernt werden.

Die programmierbare Schaltungsstruktur gemäß dem anhand der Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der vor- liegenden Erfindung wird in einem ähnlichen Verfahren bzw. mit ähnlichen Verfahrensschritten wie die programmierbare Schaltungsstruktur des anhand der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung hergestellt. Das Herstellungsverfahren unterscheidet sich lediglich dadurch, daß nach dem Abscheiden bzw. Erzeugen der Barriereschicht 22 zunächst Wolfram oder ein anderes Material zur Erzeugung des Stöpsels 78 auf der Barriere- schicht 22 abgeschieden wird, das insbesondere das Durch- gangsloch 72 auffüllt. Anschließend wird durch Ätzen oder chemisch-mechanisches Polieren (CMP) das Material des Stöp-

sels 78 außerhalb des Durchgangsloches 72 wieder entfernt bzw. zurückgeätzt. Daran anschließend wird wie in dem an- hand der Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel mit der Erzeugung der Metallschicht 28, der lateralen Strukturierung der Metallisierungsebene 20, der Erzeugung und Öffnung der Passivierungsschicht 30, der Abdeckung von Passivierungsöffnungen über den Bondpads und der Erzeugung der Ausnehmung 34 in der Metallschicht 28 fortgefahren, um die in Fig. 4 dargestellte programmierbare Schaltungsstruk- tur zu erhalten.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch eine programmierbare Schaltungsanordnung ge- mäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung, das auch als Brücken-Fuse bezeichnet wird. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem anhand der Fig. 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispiel da- durch, daß die durchtrennbare Leiterstruktur hier ein frei- gelegter Bereich 36 einer Antireflexbeschichtung 80 oder einer anderen Leiterschicht 80 auf der Metallschicht 28 ist. Die Antireflexbeschichtung 80 ist die letzte bzw. oberste Schicht innerhalb der Metallisierungsebene 20 und liegt damit direkt unter der Passivierungsschicht 30. Der freigelegte Bereich 36 der Passivierungsschicht 30 über- spannt deshalb als freitragende Struktur in Form eines Stegs oder einer Brücke die Ausnehmung 34 und verbindet so die Bereiche 28a, 28b der Metallschicht 28. Da der freige- legte Bereich 36 der Antireflexbeschichtung 80 im wesentli- chen nicht an wärmeleitfähiges festes Material angrenzt weist er etwas andere thermische Eigenschaften auf als der freigelegte Bereich 36 der Barriereschicht 22 aus dem an- hand der Fig. 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungs- beispiel. Insbesondere fließt durch einen elektrischen Strom in dem freigelegten Bereich 36 der Antireflexbe- schichtung 80 freigesetzte Wärme in viel geringerem Maße ab. Dadurch ist eine insgesamt geringere Energie erforder- lich, um die durchtrennbare Leiterstruktur zu durchtrennen.

Ferner werden Strukturen in der Nähe des freigelegten Be- reichs 36 in wesentlich geringerem Maße thermisch belastet.

Bei der Herstellung der programmierbaren Schaltungsstruktur gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung werden zunächst auf der Trägerstruktur die Metall- schicht 28 und anschließend auf dieser die vorzugsweise we- sentlich dünnere Antireflexbeschichtung 80 erzeugt. Beide zusammen bilden gegebenenfalls zusammen mit einer nicht- dargestellten Barriereschicht 22 die Metallisierungsebene 20, die anschließend lateral strukturiert wird um Leiter- bahnen bzw. Verdrahtungsleiter zu bilden. Dabei wird vor- zugsweise gleichzeitig eine laterale Struktur erzeugt, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel unter anderem in Zusam- menhang mit der Fig. 2 beschrieben wurde.

Die Abscheidung der Passivierungsschicht 30, die Erzeugung der Öffnung 32 usw. erfolgen ähnlich wie beim ersten Aus- führungsbeispiel. Der Ätzschritt zur Erzeugung der Ausneh- mung 34 in der Metallschicht 28 bzw. das dabei verwendete Ätzmedium ist selektiv bezüglich der Antireflexbeschichtung 80, so daß die Metallschicht 28 und gegebenenfalls eine Barriere 22 vollständig abgetragen werden, während die An- tireflexbeschichtung 80 nicht oder nicht wesentlich abge- tragen wird. Dabei dringt das Ätzmedium seitlich unter die Antireflexbeschichtung 80 in den Hohlraum 34 ein. Im Gegen- satz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist des- halb kein Ätzverfahren mit einer anisotropen Charakteristik verwendbar sondern nur ein ausgeprägt isotropes Ätzverfah- ren.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch eine programmierbare Schaltungsanordnung ge- mäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung, das als eine Variante der anhand der Fig. darge- stellten Brücken-Fuse verstanden werden kann. Die durch- trennbare Leiterstruktur ist hier ein freigelegter Bereich 36 einer ersten leitfähigen Schicht, die weder wie die Bar-

riereschicht 22 des anhand der Fig. 1A und 1B dargestellten ersten Ausführungsbeispieles an der Unterseite der Metalli- sierungsebene 20 noch wie die Antireflexbeschichtung 80 des anhand der Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsbei- spiels an der Oberseite der Metallisierungsebene 20 ange- ordnet ist, sondern die eine Zwischenschicht 82 innerhalb der Metallisierungsebene 20 darstellt. Die Metallisierungs- ebene 20 weist hier neben einer zweiten leitfähigen Schicht 28 eine dritte leitfähige Schicht 28'auf, wobei die Zwi- schenschicht 82 zwischen diesen beiden leitfähigen Schich- ten 28, 28'angeordnet ist. Ferner weist die Metallisie- rungsebene 20 eine Antireflexbeschichtung 80 auf, die durch die Ausnehmung 34 ebenso unterbrochen ist wie die leitfähi- gen Schichten 28, 28'. Der freigelegte Bereich 36 der Zwi- schenschicht 82 als durchtrennbare Leiterstruktur verbindet ähnlich wie in dem anhand der Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel als freitragende Struktur steg-oder brückenförmig Bereiche 28a, 28'a einerseits und Bereiche 28b, 28'b andererseits der Metallschichten 28, 28'elek- trisch leitfähig miteinander. Der freigelegte Bereich 36 der Zwischenschicht 82 ist ähnlich wie in dem anhand der Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel thermisch nur schwach an ihre Umgebung gekoppelt. Daraus folgen die gleichen Vorteile, die oben für das vierte Ausführungsbei- spiel genannt wurden. Ein zusätzlicher Vorteil des anhand der Fig. 6 dargestellten fünften Ausführungsbeispiels be- steht darin, daß die Eigenschaften der Zwischenschicht 82, insbesondere ihre Dicke und ihr Material, im Gegensatz zu denen der Antireflexbeschichtung 80 für die durchtrennbare Leiterstruktur optimiert werden können. Dabei muß im Gegen- satz zur Antireflexbeschichtung 80 keinerlei Rücksicht auf die optischen Eigenschaften der Zwischenschicht 82 genommen werden.

Die Metallschichten 28, 28'weisen das gleiche oder ver- schiedene Materialien sowie gleiche, ähnlich oder voneinan- der verschiedene Dicken auf. Abweichend von der Darstellung in Fig. 6 kann die Metallisierungsebene 20 weitere Schich-

ten, insbesondere beispielsweise eine Barriereschicht wie in den anhand der Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufweisen.

Bei der Herstellung der programmierbaren Schaltungsstruktur gemäß dem anhand der Fig. 6 dargestellten fünften Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird auf der Trä- gerstruktur 10 zunächst die Metallschicht 28 vollflächig abgeschieden. Darauf wird die Zwischenschicht 82 beispiels- weise aus TiN und vorzugsweise mit einer geringeren Dicke als die Metallschicht 28 abgeschieden. Auf der Zwischen- schicht 82 wird die Metallschicht 28'erzeugt. Insbesondere wenn die Metallschichten 28, 28'aus dem gleichen Material bestehen, kann die Erzeugung der Metallschichten 28, 28' und der Zwischenschicht 82 auch so betrachtet werden, daß die Abscheidung des Materials der Metallschichten 28, 28' nach dem Abscheiden eines ersten Teils kurz unterbrochen wird, um die Zwischenschicht 82 und anschließend einen zweiten Teil des Materials abzuscheiden. Auf der Metall- schicht 28'wird die Antireflexbeschichtung 80 erzeugt.

Die Metallschichten 28, 28', die Zwischenschicht 82 und die Antireflexbeschichtung 80 bilden zusammen die Metallisie- rungsebene 20, die anschließend vorzugsweise gemeinsam la- teral strukturiert wird, um wie in den vorangegangenen Aus- führungsbeispielen Verdrahtungsleiter bzw. Leiterbahnen zu erzeugen.

Danach wird das Herstellungsverfahren ähnlich wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen mit der Erzeugung und Öffnung der Passivierungsschicht 30, dem Abdecken von Pas- sivierungsöffnungen über Bondpads und dem selektiven Ätzen der Metallschichten 28, 28'fortgesetzt. Dabei entstehen zwei Ausnehmungen, eine Ausnehmung 34 zwischen Bereichen 28a, 28b der Metallschicht 28 und eine Ausnehmung 34'zwi- schen Bereichen 28'a, 28'b der Metallschicht 28'. Die Aus- nehmungen 34, 34'liegen unterhalb bzw. oberhalb des somit freigelegten Bereichs 36 der Zwischenschicht 82. Ähnlich

wie bei dem anhand der Fig. 5 dargestellten vierten Ausfüh- rungsbeispiel schreitet das Abtragen der Metallschicht 28 zur Bildung der Ausnehmung 34 seitlich bzw. lateral fort.

Es sind deshalb wiederum nur ausgeprägt isotrope Ätzprozes- se verwendbar.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines vertikalen Schnitts durch eine programmierbare Schaltungsstruktur ge- mäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er- findung, das eine weitere Variante der anhand der Fig. 5 dargestellten Brücken-Fuse darstellt. Dieses Ausführungs- beispiel unterscheidet sich von dem anhand der Fig. 5 dar- gestellten vierten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der freigelegte Bereich 36 der Antireflexbeschichtung 80 nicht freitragend angeordnet sondern an der Unterseite eines aus der Passivierungsschicht 30 gebildeten Stegs 84 angebracht und mit diesem mechanisch verbunden ist. Dieser Steg 84 stabilisiert den freigelegten Bereich 36 mechanisch und er- höht dadurch die Zuverlässigkeit der programmierbaren Schaltungsstruktur. Ferner erhöht der Steg 84 die Wärmeab- fuhr von dem freigelegten Bereich 36 der Antireflexbe- schichtung 80. Typische Materialen der Passivierungsschicht 30, beispielsweise Oxide oder Nitride weisen jedoch eine , relativ geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht auf das Ausfüh- rungsbeispiel aus Fig. 7, die der aus der Fig. 2 ent- spricht. Die laterale Struktur des Ausführungsbeispieles unterscheidet sich von der lateralen Struktur des anhand der Fig. 1A, 1B, 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel und von dem anhand der Fig. 5 dargestellten vierten Ausfüh- rungsbeispiel nur dadurch, daß anstatt einer Öffnung 32 zwei Öffnungen 32a, 32b in der Passivierungsschicht 30 vor- gesehen sind. Die Öffnungen 32a, 32b grenzen seitlich an den Bereich an, in dem durch die Ausnehmung 34 die Antire- flexbeschichtung 80 freigelegt wird und so der freigelegte Bereich 36 der Antireflexbeschichtung 80 geschaffen wird.

Zwischen den Öffnungen 32a, 32b verbleibt der Steg 84, der

vorzugsweise die gleiche laterale Struktur wie der freige- legte Bereich 36 der Antireflexbeschichtung 80 und alterna- tiv eine andere laterale Struktur aufweist.

Um hohe Anforderungen an die laterale Justage bzw. Ausrich- tung der Öffnungen 32a, 32b relativ zu der lateralen Struk- tur der Metallisierungsebene 20 zu vermeiden, wird die Me- tallisierungsebene vorzugsweise zunächst breiter als der endgültig freizulegende Bereich strukturiert. Die endgülti- ge Strukturierung der Antireflexbeschichtung 80 erfolgt dann gemeinsam mit der Strukturierung der Passivierungs- schicht 30 bzw. bei der Erzeugung der Öffnungen 32a, 32b in der Passivierungsschicht 30. Dies bedeutet, daß in diesem Ausführungsbeispiel anders als in den vorangegangenen Aus- führungsbeispielen zur Erzeugung der Öffnungen 32a, 32b vorzugsweise ein Ätzprozeß bzw. ein Ätzmedium verwendet wird, das nicht nur die Passivierungsschicht 30 sondern auch die darunterliegende Antireflexbeschichtung 80 ab- trägt. Zum Erzeugen der Ausnehmung 34 wird ein Ätzprozeß bzw. ein Ätzmedium verwendet, das neben der Metallschicht 28 auch alle anderen Schichten der Metallisierungsebene 20, gegebenenfalls einschließlich einer nicht-dargestellten Barriereschicht, abträgt, nicht jedoch die Antireflexbe- schichtung 80.

Wie bereits bei den anhand der Fig. 5 und 6 dargestellten vierten und fünften Ausführungsbeispielen ist zur Erzeugung der Ausnehmung 34 nur ein ausgeprägt isotroper Ätzprozeß verwendbar.

Anhand der Fig. 9A, 9B und 9C wird im folgenden ein Problem beschrieben, das abhängig von den verwendeten Verfahrens- schritten und den verwendeten Materialien bei der Herstel- lung einer programmierbaren Schaltungsstruktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf- treten kann. Die Fig. 9A bis 9C stellen vertikale Schnitte senkrecht zur Stromflußrichtung der fertigen durchtrennba- ren Leiterstruktur dar.

In Fig. 9A ist die programmierbare Schaltungsstruktur nach Erzeugung und lateraler Strukturierung der Metallisierungs- ebene 20 und dem vollflächigen Aufbringen der Passivie- rungsschicht 30 dargestellt. Die Passivierungsschicht 30 wird anschließend lateral strukturiert, um die Öffnung 32 zu erzeugen. Der so erzeugte Zustand ist in Fig. 9B darge- stellt. Es ist zu erkennen, daß an den durch die laterale Strukturierung der Metallisierungsebene 20 erzeugten Sei- tenwänden der Barriereschicht 22 und der Metallschicht 28 Reste 90 der Passivierungsschicht 30, sogenannte Spacer verbleiben. Diese Spacer 90 können unter Umständen bei der in Fig. 9C dargestellten fertigen programmierbaren Schal- tungsstruktur die Brenneigenschaften der durchtrennbaren Leiterstruktur beeinflussen und insbesondere verschlech- tern.

Die Spacer 90 können in einem zusätzlichen Ätzschritt ent- fernt werden. Dabei werden zwar auch die Bereiche der Pas- sivierungsschicht 30 angegriffen, die nicht entfernt werden sollen. Da die Spacer 90 jedoch in der Regel dünn bzw. schmal sind, sind sie innerhalb einer kurzen Zeit vollstän- dig abgetragen, innerhalb derer die Passivierungsschicht 30 nur teilweise abgetragen wird.

Eine Alternative zur Vermeidung möglicher negativer Auswir- kungen der Spacer 90 auf die Brenneigenschaften der durch- trennbaren Leiterstruktur wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 10A bis 10C beschrieben. Solche negativen Auswir- kungen könnten darin bestehen, daß sich ein Teil des ver- dampften Metalls auf dem Spacer niederschlägt und dann, wenn der Spacer direkt an die eigentliche Fuse-Struktur grenzt, diese kurzschließen kann. Um dies auszuschließen, werden abweichend von den oben bei den Ausführungsbeispie- len beschriebenen Herstellungsverfahren die Barriereschicht 22 und die Metallschicht 28 der Metallisierungsebene 20 nicht oder nicht nur gleichzeitig lateral strukturiert.

Statt dessen wird die Barriereschicht 22 zumindest in dem

Bereich oder einem Teil des Bereichs, in dem sie später durch Entfernen der Metallschicht 28 freigelegt wird, vor dem Aufbringen der Metallschicht lateral strukturiert. Die Barriereschicht 22 wird dabei insbesondere so strukturiert, daß, wie es in Fig. 10A erkennbar ist, ihre quer zur Strom- flußrichtung des späteren freigelegten Bereichs 36 gemesse- ne Breite geringer ist als die Breite, in der die Metall- schicht 28 an dieser Stelle strukturiert wird. Anders aus- gedrückt überlappt die Metallschicht 28 seitlich die Bar- riereschicht 22. Dadurch ist die Barriereschicht 22 von der Passivierungsschicht 30 beabstandet, wobei zunächst Materi- al der Metallschicht 28 zwischen der Barriereschicht 22 und der Passivierungsschicht 30 angeordnet ist. Anders ausge- drückt berührt die Barriereschicht 22 anders als in den Fig. 9A bis 9C in dem dargestellten Bereich die Passivie- rungsschicht 30 nicht. Die dazu erforderliche unabhängige laterale Strukturierung der Barriereschicht 22 erfordert einen zusätzlichen Masken-und Ätzschritt. Die laterale Strukturierung der Metallschicht 28 erfolgt dann mit einem größeren Lackmaß.

Fig. 10B stellt den Zustand der programmierbaren Schal- tungsstruktur nach dem Erzeugen der Öffnung 32 in der Pas- sivierungsschicht 30 dar. Fig. 10C stellt den Zustand der programmierbaren Schaltungsstruktur nach dem Erzeugen der Ausnehmung 34 durch lokales Entfernen der Metallschicht 28 dar. Die Barriereschicht 22 ist nun von den Resten 90 beab- standet. Durch die Wahl der Lackmaße für die unabhängige laterale Strukturierung der Barriereschicht 22 und der Me- tallschicht 28 ist jeder gewünschte Abstand zwischen dem freigelegten Bereich 36 der Barriereschicht 22 und den Re- sten 90 einstellbar.

Die obigen Ausführungsbeispiele wurden mit bestimmten Schichtfolgen für die Metallisierungsebene 20, die weitere Metallisierungsebene 60, die Barriereschicht 22 und die An- tireflexbeschichtungen 64,80 dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch mit davon abweichenden Schicht-

folgen und mit anderen Materialien realisierbar. Insbeson- dere bestehen die erste leitfähige Schicht sowohl in Ge- stalt der Barriereschicht 22 als auch in Gestalt der Anti- reflexbeschichtung 80 oder der Zwischenschicht 82 und die zweite leitfähige Schicht in Gestalt der Metallschicht 28 aus jeweils einer Schicht oder aus einem System aus mehre- ren Schichten. Beim Erzeugen der Ausnehmung 34 muß ein Ätz- prozeß bzw. ein Ätzmedium verwendet werden, bei dem selek- tiv alle Schichten der Metallisierungsebene 20 bis auf die- jenige Leiterschicht entfernt bzw. abgetragen werden, aus der die durchtrennbare Leiterstruktur bzw. der freigelegte Bereich 36 entsteht.

Die erfindungsgemäße programmierbare Schaltungsstruktur ist ferner auch ohne Verwendung einer Barriereschicht oder ei- ner Antireflexschicht zur Bildung einer durchtrennbaren Leiterstruktur realisierbar. Alternativ werden andere Lei- terschichten, die entweder Bestandteil einer herkömmlichen Metallisierungsebene sind oder zusätzlich hinzugefügt wer- den, zur Bildung der durchtrennbaren Leiterstruktur verwen- det.

Die durchtrennbare Leiterstruktur in Gestalt des freigeleg- ten Bereichs 36 der ersten leitfähigen Schicht hat vorzugs- weise wie bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eine ebene, flächige Struktur. Sie weist vorzugsweise eine senk- recht zu der Metallisierungsebene 20 gemessene Dicke von 20 nm bis 500 nm und eine senkrecht zur Stromflußrichtung und parallel zu der Metallisierungsebene 20 gemessene Breite von 50 nm bis 10 um auf. Die durchtrennbare Leiterstruktur weist ferner vorzugsweise eine parallel zur Stromflußrich- tung gemessene Länge von 50 nm bis 20 um auf. Die anhand der Fig. 3 und 4 dargestellten zweiten und dritten Ausfüh- rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind von der la- teralen Struktur der Durchgangslöcher und der mit ihnen verbundenen Bereiche der Metallisierungsebene 20 und der weiteren Metallisierungsebene 60 weitgehend unabhängig. Im einfachsten Fall sind die Anordnungen einschließlich der

Öffnungen 32 in der Passivierungsschicht 30 und der Ausneh- mung 34 zu dem Durchgangsloch 72 axial symmetrisch. Alter- nativ werden jedoch auch unsymmetrische Anordnungen verwen- det.