DE1540175C - Verfahren zur Herstellung von Kon takten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kontakten auf dünnen filmförmigen Widerständen auf einem Träger.

Mit dem Anwachsen der Mikroschalter-Technik wurden neue Anwendungen für dünne filmförmige Schaltungselemente gefunden. Die üblichen dünnen filmförmigen Schaltungen werden hergestellt durch Niederschlagen von dünnen filmförmigen Widerständen und Kondensatoren auf einer passiven Unterlage. Typische derartige Unterlagen bestehen aus Glas oder keramischen Stoffen. Die vorverfertigten aktiven Bestandteile solcher Schaltungen werden dann untereinander durch die dünnen filmförmigen Elemente verbunden. Aus einem Stück bestehende Schaltungen haben aktive Bestandteile und bisweilen auch passive Bestandteile, die in einen kristallinen Halbleiter eingearbeitet sind. Sie enthalten üblicherweise eine passivierende Oxydschicht auf der Oberfläche des Halbleiters. Dünne filmförmige Bestandteile können auf der Oberfläche der passivierenden Schicht angeordnet sein; sie können mit den aktiven Komponenten unter der passivierenden Schicht verbunden sein. Die so hergestellten Schaltungen sind in der Fachwelt als »compatible integrated circuits« CIC bekannt. Übliche dünne Filmschaltungen und CIC-Schaltungen gehören beide zu den Schaltungen, die in der Anmeldung behandelt werden.

Bei der Herstellung solcher Schaltungen muß die hohe Temperaturbeanspruchung berücksichtigt werden, die beim Zusammenbau der einzelnen Teile auftreten kann. Halbleitende Teile werden häufig mit ihrer Unterlage bei Temperaturen über 400° C verbunden. Flache Packungen werden mitunter bei Temperaturen zwischen 400 und 500° C befestigt. Fertige Packungen werden oft bei Temperaturen bis zu 500° C auf ihre Zuverlässigkeit geprüft. Derartige hohe Temperaturen können mitunter drastische Änderungen in ungeschützten Filmbestandteilen hervorrufen. So wird z. B. das Nickel in Widerständen aus Nickel-Chrom bei solchen Temperaturen schnell genug oxydiert, um die Werte des Widerstandes deutlich zu ändern. Widerstände aus Nitriden können mit. dem Stickstoff der umgebenden Atmosphäre bei höheren Temperaturen reagieren, wodurch ebenfalls Änderungen ähnlicher Art verursacht werden.

Man kann diese schädlichen Wirkungen verringern, wenn man den Widerstandsfilm mit einem passivierenden Medium, z. B. mit einer Oxydschicht, überzieht. Diese passivierende Schicht verhindert den. Zutritt von Gasen aus der Umgebung. Bei Versuchen über das Altern bei hohen Temperaturen wurde gefunden, daß passivierte Bestandteile beständiger sind als unpassivierte Bestandteile. Es ist aber schwierig, einen guten Kontakt zu einem passivieren Film für integrierte Schaltungen herzustellen.

Man kann Löcher durch die passivierende Schicht ätzen, so daß der unter der Schicht befindliche Film durch die Löcher hindurch metallisiert werden kann. Es besteht aber hierbei die Möglichkeit, daß der Metallfilm selbst hinweggeätzt wird. Ferner besteht die Möglichkeit, daß das Ätzen nicht vollständig durch die passivierende Schicht hindurchdringt und, daß gewisse Mengen von oxydischem Material in dem Gebiet erhalten bleiben, wo der Kontakt zu dem Widerstand hergestellt werden soll. Das Kontaktmetall, welches anschließend daran in den Löchern abgelagert wird, kann also daran gehindert werden, durch das restliche Oxyd hindurch eine Legierung zu bilden. Selbst beim Erhitzen wird in solchen Fällen kein guter Kontakt erhalten. Selbst wenn das Metall durch die Oxydschicht hindurch dringt, so daß ein elektrisch zufriedener Kontakt hergestellt ist, so wird doch in vielen Fällen die Haftung schlecht sein.

Nach der deutschen Patentschrift 656 875 ist es bekannt, zur Erhöhung der Haftung eines metal-= lischen Überzuges auf einem nichtmetallischen Träger

ίο eine weitere Metallschicht aufzubringen, die auch gegen chemische Einflüsse schützt.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Kontakten auf dünnen filmförmigen metallischen Widerständen auf einem Träger. Hierbei soll es auch beim unachtsamen Ätzen durch eine isolierende Schicht hindurch vermieden werden, daß Teile der metallischen Widerstandsschicht weggeätzt werden, oder aber daß Teile der auf der metallischen Widerstandsschicht angeordneten isolierenden Schicht erhalten bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der metallische Widerstand in an sich bekannter Weise mit einer isolierenden Schutzschicht überzogen, durch diese Schutzschicht hindurch dann

as 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, bevor er mit der isolierenden Schutzschicht überzogen wird, eine weitere Metallschicht aufbringt. . ,·, .

Der Widerstand kann beispielsweise aus einer Nickel-Chromlegierung, aus Zinnoxyd, Tantalcarbid, Borsilicid, Zinnitrid, Molybdänborid oder Chrom-Silizium-Monoxyd bestehen.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung besteht diese weitere Metallschicht aus Aluminium, die auf eine Widerstandsschicht aus einer Nickel-Chromlegierung aufgebracht wird. Aluminium ist mit der Widerstandsschicht aus der Nickel-Chromlegierung gut verträglich und haftet fest auf ihr.

Als gut geeignet haben sich isolierende Schutzschichten aus Siliziumdioxyd, Aluminiumoxyd oder einem Mischoxyd wie Al₂O₃ · B₂O₃ erwiesen.

Die Zeichnungen erläutern beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 im Querschnitt Widerstände gemäß der Erfindung während verschiedener Stufen des Verfahrens in vergrößertem Maßstab;

F i g. 2 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen dünnen filmförmigen Widerstand, auf welchem die Kontaktstelle nach dem Verfahren der F i g. 1 hergestellt sind. Der Widerstand ist in diesem Falle über der passivierenden Oxydschicht einer integrierten Schaltung angeordnet.

Heutzutage werden die meisten Widerstandsfilme für integrierte Schaltungen aus Nickel-Chrom-Legierungen hergestellt. Im Nachfolgenden wird die Erfindung in ihrer Anwendung auf solche Legierungen beschrieben. Es ist aber klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei anderen dünnen filmförmigen Widerständen aus anderen Stoffen angewendet werden kann, z. B. aus Zinnoxyd. Weitere Stoffe zur Herstellung solcher Widerstände sind beispielsweise Tantalkarbid, Borsilicid, Zinnitrid, Molybdänborid und Chrom-Silicium-Monoxyd. Derartige und verwandte Stoffe sind unter dem Handelsnamen »cermet« 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-Legierung, 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 % 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 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 Mischoxyden 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 Ammoniumifluorid 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

ίο 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

ao 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 Halhleiters 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 (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Kontakten auf dünnen fihnförmigen 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