DE1540175B2

DE1540175B2 - Verfahren zur herstellung von kontakten

Info

Publication number: DE1540175B2
Application number: DE19651540175
Authority: DE
Inventors: Richard William Phoenix Ariz Wilson (V St A )
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1964-08-26
Filing date: 1965-07-22
Publication date: 1971-10-07
Also published as: US3345210A; DE1540175A1; USB392136I5; GB1038609A; FR1445320A; NL6510206A; SE218574C1; CH432628A; NO120943B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- zu bilden. Selbst beim Erhitzen wird in solchen Fällen

len von Kontakten auf dünnen filmförmigen Wider- kein guter Kontakt erhalten. Selbst wenn das Metall

ständen auf einem Träger. durch die Oxydschicht hindurch dringt, so daß ein

Mit dem Anwachsen der Mikroschalter-Technik elektrisch zufriedener Kontakt hergestellt ist, so

wurden neue Anwendungen für dünne filmfönnige 5 wird doch in vielen Fällen die Haftung schlecht

Schaltungselemente gefunden. Die üblichen dünnen sein.

filmförmigen Schaltungen werden hergestellt durch Nach der deutschen Patentschrift 656 875 ist es Niederschlagen von dünnen filmförmigen Wider- bekannt, zur Erhöhung der Haftung eines metalständen und Kondensatoren auf einer passiven Unter- lischen Überzuges auf einem nichtmetallischen Träger lage. Typische derartige Unterlagen bestehen aus Glas ίο eine weitere Metallschicht aufzubringen, die auch oder keramischen Stoffen. Die vorverfertigten aktiven gegen chemische Einflüsse schützt.
Bestandteile solcher Schaltungen werden dann unter- Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Hereinander durch die .dünnen, filmförmigen Elemente stellen von Kontakten auf dünnen filmförmigen metalverbunden. Aus einem Stück bestehende Schaltungen lischen Widerständen auf einem Träger. Hierbei soll haben aktive Bestandteile und bisweilen auch passive 15 es auch beim unachtsamen Ätzen durch eine isolie-Bestandteile, die in einen kristallinen Halbleiter ein- rende Schicht hindurch vermieden werden, daß Teile gearbeitet sind. Sie enthalten üblicherweise eine passi- der metallischen Widerstandsschicht weggeätzt wer= vierende Oxydschicht auf der Oberfläche des Halb- den, oder aber daß Teile der auf der metallischen leiters. Dünne filmförmige Bestandteile können auf Widerstandsschicht angeordneten isolierenden Schicht der Oberfläche der passivierenden Schicht angeord- 20 erhalten bleiben.

net sein; sie können mit den aktiven Komponenten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geunter der passivierenden Schicht verbunden sein. Die löst, daß der metallische Widerstand in an sich beso hergestellten Schaltungen sind in der Fachwelt als kannter Weise mit einer isolierenden Schutzschicht »compatible integrated circuits« CIC bekannt. überzogen, durch diese Schutzschicht hindurch dann Übliche dünne Filmschaltungen und CIC-Schaltungen 25 ein Loch oder eine Öffnung geätzt wird und durch gehören beide zu den Schaltungen, die in der An- das Loch oder die Öffnung hindurch ein metallischer meldung behandelt werden. Kontakt in Berührung mit dem metallischen Wider-

Bei der Herstellung solcher Schaltungen muß die stand gebracht wird, und daß man auf den metal-

hohe Temperaturbeanspruchung berücksichtigt wer- lischen Widerstand, bevor er mit der isolierenden

den, die beim Zusammenbau der einzelnen Teile auf- 3° Schutzschicht überzogen wird, eine weitere Metall-

treten kann. Halbleitende Teile werden häufig mit schicht aufbringt.

ihrer Unterlage bei Temperaturen über 400° C ver- Der Widerstand kann beispielsweise aus" einer bunden. Flache Packungen werden mitunter bei Tem- Nickel-Chromlegierung, aus Zinnoxyd, Tantalcarbid, peraturen zwischen 400 und 500° C befestigt. Fertige Borsilicid, Zinnitrid, Molybdänborid oder Chrom-Packungen werden oft bei Temperaturen bis zu 35 Silizium-Monoxyd bestehen.

500° C auf ihre Zuverlässigkeit geprüft. Derartige Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfin-

hohe Temperaturen können mitunter drastische dung besteht diese weitere Metallschicht aus Alumi»

Änderungen in ungeschützten Filmbestandteilen her- nium, die auf eine Widerstandsschicht aus einer

vorrufen. So wird z. B. das Nickel in Widerständen Nickel-Chromlegierung aufgebracht wird. Aluminium

aus Nickel-Chrom bei solchen Temperaturen schnell 40 ist mit der Widerstandsschicht aus der Nickel-Chrom-

genug oxydiert, um die.Werte des Widerstandes deut- legierung gut verträglich und haftet fest auf ihr.

lieh zu ändern. Widerstände aus Nitriden können mit Als gut geeignet haben sich isolierende Schutz-

dem Stickstoff der umgebenden Atmosphäre bei schichten aus Siliziumdioxyd, Aluminiumoxyd oder

höheren Temperaturen reagieren, wodurch ebenfalls einem Mischoxyd wie Al₂O₃ · B₂O_S erwiesen.

Änderungen ähnlicher Art verursacht werden.".' 45 Die Zeichnungen erläutern beispielsweise eine

Man kann diese schädlichen Wirkungen verringern, Ausführungsform der Erfindung. Es zeigt
wenn man den Widerstandsfilm mit einem passivie- F i g. 1 im Querschnitt Widerstände gemäß der renden Medium, z. B. mit einer Oxydschicht, über- Erfindung während verschiedener Stufen des Verzieht. Diese passivierende Schicht verhindert den fahrens in vergrößertem Maßstab;
Zutritt von Gasen aus der Umgebung. Bei Versuchen 50 F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen über das Altern bei hohen Temperaturen wurde ge- dünnen filmförmigen Widerstand, auf welchem die funden, daß passivierte Bestandteile beständiger sind Kontaktstelle nach dem Verfahren der F i g. 1 herals unpassivierte Bestandteile. Es ist aber schwierig, gestellt sind. Der Widerstand ist in diesem -Falle über einen guten Kontakt zu einem passivierten Film für - der passivierenden Oxydschicht einer integrierten integrierte Schaltungen herzustellen. 55 Schaltung angeordnet.

Man kann Löcher durch die passivierende Schicht Heutzutage werden die meisten Widerstandsfilme ätzen, so daß der unter der Schicht befindliche Film für integrierte Schaltungen aus Nickel-Chrom-Legiedurch die Löcher hindurch metallisiert werden kann. rungen hergestellt. Im Nachfolgenden wird die Er-Es besteht aber hierbei die Möglichkeit, daß der Me- findung in ihrer Anwendung auf solche Legierungen tallfilm selbst hinweggeätzt wird. Ferner besteht die 60 beschrieben. Es ist aber klar, daß das erfindungs-Möglichkeit, daß das Ätzen nicht vollständig durch gemäße Verfahren auch bei anderen dünnen filmfördie passivierende Schicht hindurchdringt und, daß migen Widerständen aus anderen Stoffen angewendet gewisse Mengen von oxydischem Material in dem werden kann, z. B. aus Zinnoxyd. Weitere Stoffe zur Gebiet erhalten bleiben, wo der Kontakt zu dem Herstellung solcher Widerstände sind beispielsweise Widerstand hergestellt werden soll. Das Kontakt- 65 Tantalkarbid, Borsilicid, Zinnitrid, Molybdänborid metall, welches anschließend daran in den Löchern und Chrom-Silicium-Monoxyd. Derartige und verabgelagert wird, kann also daran gehindert werden, wandte Stoffe sind unter dem Handelsnamen »cermet« durch das restliche Oxyd hindurch eine Legierung bekannt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann

natürlich auch bei solchen Stoffen und Verbindungen angewendet werden.

In der F i g. 1 zeigt A einen Widerstand aus einer Nickel-Chrom-Legienmg, der in Form eines dünnen Filmes 10 auf einem passiven Träger 11 liegt. Der passive Träger kann aus Glas oder glasierten oder unglasierten keramischen Stoffen bestehen. Für gewisse Zwecke können auch aktive Träger verwendet werden, wie später in Zusammenhang mit F i g. 2 gezeigt wird. Die dünnen Filme aus Nickel-Chrom-Legierungen für Widerstände können beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt werden. Solche verdampfbare Rohstoffe sind beispielsweise als Kügelchen mit 75 bis 80% Nickel und 20 bis 25 °/o Chrom erhältlich. Die Zusammensetzung und die Abmessungen des Films bestimmen seinen Widerstandswert. Typisch sind Filmdicken von etwa 250 bis 1000 Ä.

Nach B ist ein Stück 12 aus einem Metall auf dem Gebiet des Widerstandes angeordnet, wo ein Kontakt hergestellt werden soll. Wahrscheinlich ist Aluminium Λ das geeignetste Kontaktmetall für Widerstände aus " Nickel-Chrom-Legierungen, da derartige Kontakte geeignete Widerstände haben und fest mit dem Widerstand selbst verbunden sind. Aluminium ist verträglich und geeignet auch für andere passive und aktive Komponenten, so daß gegebenenfalls ein ganz aus Aluminium bestehendes System verwendet werden kann. Das Aluminiumstück kann ebenfalls durch Aufdampfen im Vakuum durch eine Öffnung in einer Maske hindurch aufgebracht werden.

Nach C wird in einem nächsten Schritt eine passivierende Schicht 13 auf der Oberfläche aufgebracht. Diese Schicht 13 kann aus einem einzigen Oxyd, z. B. aus Siliciumdioxyd oder Aluminiumoxyd, bestehen oder aus Mischoxyderi wie Al₂O₃ · SiO₂ oder Al₂O₃ · B₂O₃. Passivierende Schichten aus solchen und anderen Stoffen können durch Aufdampfen im Vakuum, durch Aufsprühen oder durch Plattieren aus dem Gaszustand aufgebracht werden.

Nach D wird eine Öffnung 14 durch die passivierende Schicht 13 hindurch bis zum Aluminiumstück 12 geätzt. Man kann hierzu das bekannte Maskieren mittels eines lichtwiderständigen Materials benutzen. Das lichtbeständige Material kann aufgebracht werden durch Aufpinseln, Aufstreichen, Tauchen, Sprühen oder andere Verfahren, wobei ein Film über der passivierenden Schicht 13 entsteht. Dieser Film wird dann ultraviolettem Licht durch ein negatives photografisches Muster hindurch ausgesetzt. Dann entwickelt man ihn, um die nichtbelichteten Stellen dort aus dem Gebiet 14 zu entfernen, wo ein Loch geöffnet werden soll. Geeignete Entwickler sind Methyläthylketon, Trichloräthylen u. dgl.

Dann behandelt man das Ganze mit einer Ätzlösung. Derartige Lösungen können aus Fluorwasserstoffsäure, einer wäßrigen Lösung von Ammoniumbifluorid, oder aus einer Mischung von Ammoniumfluorid und fluorwasserstoffsäure bestehen. Diese Ätzmittel greifen die passivierende Oxydschicht 13 an, entfernen aber nicht den belichteten Überzug 14. Man ätzt so lange, bis die ganze Oxydschicht entfernt ist. Die obengenannten Ätzmittel greifen ebenfalls das Aluminium 12 an; das läßt sich aber durch Augenschein feststellen, und man kann das Ätzen unterbrechen, wenn dieser Punkt erreicht ist. Auf diese Art kann sichergestellt werden, daß das Loch 14 durch die Schicht 13 hindurch geätzt ist, so daß kein restliches Oxyd unter dem Kontaktmetall das später aufgebracht wird, vorhanden ist.

Nach der Ätzstufe entfernt man das lichtempfindliche Material durch Aufweichen mit einem der erwähnten Entwickler und Abwaschen.

Dann metallisiert man zum zweiten Mal, um einen Kontakt durch das Loch 14 und über die passivierende Schicht anzubringen. Das wird bei E unter 15 gezeigt. Das Metallisieren kann durch Aufdampfen im Vakuum geschehen. Man kann einen zweiten lichtempfindlichen Film verwenden, um das Muster der Metallisation festzulegen. In letzterem Falle wird das oben beschriebene Verfahren nochmals angewendet.

Die Vorteile der doppelten Metallisierung gehen aus dieser Beschreibung hervor. Da das Aluminium 12 direkt auf einer nichtverunreinigten Oberfläche des Widerstandes 10 niedergeschlagen wird, ist ein guter mechanischer und elektrischer Kontakt zu dem Widerstand gewährleistet. Durch Ätzen bis die Ätzflüssigkeit das Aluminium 12 angreift bleibt kein Oxyd zurück an der Stelle, wo die zweite Metallisierung stattfindet.

Gegebenenfalls kann man ein weiteres Metall auf der Oberfläche des Aluminiums 12 niederschlagen, bevor die passivierende Schicht 13 gebildet wird. Dadurch wird besonders sichergestellt, daß ein Loch durch die Oxydschicht geätzt wird. Dieses zweite Metall kann ein solches sein, das sichtbar mit der Ätzlösung reagiert, z. B. Titan, Nickel, Zinn oder Zink. Man kann aber auch ein gegen die Ätzlösung widerstandsfähiges Metall wie Silber auf das Aluminium aufbringen, um die Ätzwirkung zu unterbrechen oder zu verlangsamen, bevor sie das Aluminium erreicht.

Die F i g. 2 zeigt beispielsweise einen dünnen filmförmigen Widerstand einer integrierten Schaltung, um zu zeigen, daß die doppelte Metallisierung auch bei aktiven Trägern angewendet werden kann. Der dünne filmförmige Widerstand 21 ist auf der Oberfläche einer Schicht 22 aus Siliciumdioxyd, welche die Gleichrichterteile 23, 24 und 25 eines Harnleiters innerhalb eines halbleitenden Kristallelements 26 überzieht. Der Widerstand ist mit dem Träger des Gleichrichters durch das Metall bei 27 verbunden, das seinerseits bei 28 mit Metall verbunden ist und einen Kontakt 29 über die passivierende Schicht 30 herstellt. Das Verfahren zur Herstellung solcher Kontakte ist genau dasselbe wie oben beschrieben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kontakten auf dünnen filmförmigen metallischen Widerständen auf einem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Widerstand in an sich bekannter Weise mit einer isolierenden Schutzschicht überzogen, durch diese Schutzschicht dann ein Loch oder eine öffnung geätzt wird und durch das Loch oder die öffnung hindurch ein metallischer Kontakt in Berührung mit dem metallischen Widerstand gebracht wird, und daß man auf den metallischen Widerstand (10), bevor er mit der isolierenden Schutzschicht (13) überzogen wird, eine weitere Metallschicht (12) aufbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer weiteren Metallschicht (12) aus Aluminium, die auf eine Widerstandsschicht (10) aus einer Nickel-Chromlegierung aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer isolierenden Schutzschicht (13) aus Siliziumdioxyd, Aluminiumoxyd oder einem Mischoxyd wie Al₂O₃ · B₂O₃.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen