DE1789106A1

DE1789106A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1789106A1
Application number: DE19671789106
Authority: DE
Inventors: Cunningham James Alan; Clark Iii Robert Scotland
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1966-12-30
Filing date: 1967-10-06
Publication date: 1971-09-23
Also published as: GB1200656A; MY7300371A; DE1614872C3; GB1203087A; GB1203086A; US3581161A; NL6714669A; NL6714670A; MY7300372A; US3434020A; DE1614872A1

Description

8000 München 60, 4. Dezember 1970

Dl'p!.-!ng. Egon Prinz Em«ber_Oeritras»· 1»

Dr, Gertrud Hauser 1789106

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser

Patentanwälte

Telegramm*: labyrinth München

po^ton^i ³Ll⁵JL mm TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED

13500 North Central Expressway

Dallas, Texas / V.St.A. Unser Zeichen: T 913

Halbleiteranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, in dem Schaltungselemente aus sich zu einer Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckenden Halbleiterzonen mit wenigstens einem sich bis zu dieser Oberfläche erstreckenden PN-Übergang gebildet sind, mit einer auf dieser Oberfläche des Halbleiterkörpers angebrachten Isolationsschicht mit öffnungen über den Schaltungselementen und mit einem ersten elektrischen Leitungssystem, das durch die öffnungen in der Isolationsschicht in ohmschem Kontakt mit den Schaltungselementen steht und eine Molybdänschicht und auf dieser eine Goldschicht aufweist.

Die zunehmende Forderung nach Mikrominiaturisierung spiegelt sich im Bereich der Elektronik in der Entwicklung von integrierten Schaltkreisen oder integrierten Schaltkreisnetzwerken wieder, bei denen eine Vielzahl aktiver und/oder passiver Schaltkreiskomponenten in oder auf einer Halbleiterscheibe ausgebildet ist, wobei die Schaltkreiskomponenten für eine bestimmte Betriebsfunktion in einer bestimmten Weise miteinander verbunden sind. Zum

Schw/S·

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Beispiel kann bei einer monolithischen integrierten Schaltkreisanordnung eine Vielzahl von Transistoren und Widerständen durch Diffusion in einer der Oberflächen der Scheibe des beispielsweise aus Silicium bestehenden Halbleitermaterials ausgebildet werden, die von einer üblicherweise aus Siliciumoxyd bestehenden Schutzschicht . bedeckt sind und über der Oxydschicht metallische Dünnschichten aufweisen, die die Widerstünde und die verschiedenen Anschlüsse der Transistoren in der gewünschten Weise mit einem entsprechenden Muster durch Öffnungen in der Oxydschicht miteinander verbinden. Mit der zunehmenden Komplexität der Schaltkreise und der entsprechend zunehmenden Komplexität der leitungsmäßigen Verschaltung wurde es erforderlich, mehr als eine Schicht der metallischen Dünnschichten für die Verschaltung vorzusehen,¹ wobei an den Kreuzungspunkten eine geeignete Isolation zwischen den verschiedenen Schichten der einzelnen Ebenen notwendig ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn auf einer einzigen Halbleiterscheibe eine Vielzahl getrennter Schaltungen vorgesehen ist, und diese für eine bestimmte Schaltfunktion miteinander verbunden werden müssen.

Die für die metallischen Dünnschichten und die elektrisch isolierenden Schichten verwendeten Materialien müssen günstige Eigenschaften in chemischer, elektrischer, thermischer und mechanischer Hinsicht aufweisen und miteinander verträglich sein, damit ein entsprechend geeignetes vielschichtiges Leitungssystem entsteht. Zum Beispiel sollten die metallische Dünnschicht oder die metallischen Dünnschichten der ersten Ebene eine niederohmige Kontaktverbindung mit dem Halbleitermaterial aurweisen und gut an der zum Schutz der Oberfläche der Scheibe angebrachten Oxydschicht haften, jedoch sollen sie mit dem Halbleitermaterial bei den während der Herstellung oder der Montage

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der Teile auftretenden Temperaturen keine unzulässigen Legierungen eingehen, wodurch die charakteristischen Eigenschaften verschlechtert werden. Ferner sollen die metallischen Dünnschichten keinen Schmelzpunkt aufweisen, der unterhalb der Temperatur liegt, welcher die Anordnung während der Herstellung und im Betrieb ausgesetzt ist. Andererseits soll das isolierende Material zwischen den metallischen Dünnschichten eine ausreichende Isolation gewährleisten, die frei von Mikrolöchern ist, um die Möglichkeit eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den beiden Ebenen zu unterbinden. Darüber hinaus soll das ganze System aus Metallen, Isolatoren oder Oxyden hergestellt werden, die hart sind und steif, so daß sie während der Handhabung und Prüfung der Scheibe sich weder verbiegen noch brechen. Alle diese Materialien sollen physikalisch und mechanisch stabil sein, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden, so da8 keine unerwünschten Reaktionen untereinander oder mit dem Halbleiterträger stattfinden. Die Metall- und Isolationsmaterialien sollen fest aneinander haften und sollen zumindest zwischen den metallischen Dünnschichten der Leitungen an den Kreuzungspunkten der einzelnen Schichten, an welchen die metallischen Schichten freiliegen, einen guten ohmischen Kontakt gewährleisten.

Zu diesem Zweck ist die Halbleiteranordnung der eingangs angegebenen Art derart erfindungsgemäß ausgebildet, daß zwischen der Oberfläche des Halbleiterkörpers und der Molybdänschicht ein weiterer Metallbereich angebracht ist.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird für das Leitungssystem von einer Verbindung aus Molybdän und Gold Gebrauch gemacht, da -diese Verbindung viele vorzügliche Eigenschaften aufweist. Eine vollständige Beschreibung einiger dieser Eigenschaften wird in dem US Patent

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3 290 570 gegeben. Eine der günstigsten ist die Tatsache, das Molybdän mit dem Siliciumhalbleitermaterial eine sehr gute elektrische Kontaktverbindung eingeht, insbesondere, wenn der Kontaktbereich stark dotiert ist, jedoch an der Siliciumoberfläche keine unerwünschten Legierungen auftreten, durch welche das Halbleiterelement verschlechtert, wird. Ferner haftet das Molybdän sehr gut an Siliciumoxyd und ist leicht mit einem Ätzmittel zu bearbeiten, welches mit anderen Materialien verträglich ist. Wenn Molybdän zusammen mit Gold benutzt wird, ist es für das Gold tatsächlich undurchlässig. Deshalb entsteht, wenn das Molybdän mit dem Silicinmhalbleitermaterial in Kontaktverbindung gebracht wird und eine Goldschicht über dem Molybdän liegt, ein tatsächlich legierungsfreies Kontaktsystem, bei dem das Molybdän mit dem Silicium und das Gold mit dem Molybdän keine Legierung eingeht. Gold ist außerdem au8erordentlich leitfähig, leicht mit den herkömmlichen Verdampfungetechniken aufzutragen, gut mit* Hilfe photolithographischer Ätzverfahren zur Festlegung der Kontaktbereiche und des Leitungsmusters zu bearbeiten und leicht mit Anschlußdrähten aus Gold zu verbinden.

Außerdem tritt bei einem Molybdän-Gold-Kontaktsystem keine Vergrößerung des elektrischen Widerstands infolge einer Zwischendiffusion oder der Entstehung einer Verbindung auf, wie dies bei vielen anderen Metallschichtkombinationen der Fall ist. Zum Beispiel müssen bei der Herstellung von Kupferdrähten große Unkosten in Kauf genommen werden, um sehr reines Kupfer mit einer maximalen Leitfähigkeit zu erhalten. Dies erklärt sich daraus, daß Fremdatome in selbst verhältnismäßig reinem Metall die Bewegung der Elektronen im Metall beeinflussen, so daß der Widerstand vergrößert wird. Dies ist jedoch bei einer Molybdöngoldschieht nicht der Fall, da Molybdän und Gold eine sehr niedrige gegenseitige Löslichkeit aufweisen, d.h. die Zwischendiffusion durch den Konzentrationsanteil begrenzt wird, und dadurch keine Verbindung miteinander eingehen. Metallschicht-

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kombinationen, wie z.B. Chrom-Gold, Titan-Gold, Eisen-Gold, Nickel-Gold und viele andere, vermischen sich gegenseitig und diffundieren·sehr rasch gegenseitig ineinander, so daß ein "Grenz"?Metall tatsächlich fehlt und die Schichten nicht metallurgisch stabil sind.

Der Molybdän-Goldaufbau bietet Vorteile und Zuverlässigkeit bei Anwendung mit hoher Stromdichte. Es wurde beobachtet, das ausgedehnte ohmische Kontakte bei integrierten Schaltkreisen und diskreten Transistoren z.B. bei Dauerbetrieb mit Stromdichten in der Größenordnung von 1 χ 10 A/cam oder größer in elektrischer Hinsicht eine Unterbrechung erfahren können, und dadurch den Ausfall der Einrichtung verursachen. Es wird angenommen, daß dieser Ausfallmechanismus von einem Phänomen abhängt, das mit dem Begriff strominduzierte Massenverschiebung bezeichnet wird, wobei die Geschwindigkeit der Massenverschiebung ungefähr umgekehrt proportional der Aktivierungsenergie der betroffenen bestimmten metallischen Leiter bezüglich der Selbstdiffusion ist.

Es wurde außerdem festgestellt, daß einige Metalle mit niederen Werten für die Aktivierungsenergie, wie z.B. Aluminium, ein größeres Risiko hinsichtlich der Zuverlässigkeit darstellen als andere Metalle, welche einen höheren Wert für die Aktivierungsenergie aufweisen. Gold und insbesondere Molybdän besitzen sehr hohe Werte für diese Aktivierungsenergie bei Selbstdiffusion und weisen daher eine minimale Neigung zur strominduzierten Massenverschiebung auf.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigern

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Fig. 1 eine vergrößerte Draufsicht auf eine Halbleiterscheibe mit einer Vielzahl von Komponenten, die für die Anwendung der Erfindung geeignet sind;

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild einer in Fig.l dargestellten Komponente;

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht auf eine Komponente gemäß Fig. 1, die die aufbaumäßige . Verwirklichung einer Schaltung gemäß Fig.2 zeigt;

Fig. 4-6 Schnitte längs der Linie 4-4 der Fig.3 eine s Teils einer integrierten Schaltung, die die verschiedenen Aufbaustadien des vielschichtigen Leitungssystems gemäß der Erfindung zeigen;

Fig.7a und 7b Teilausschnitte der in Fig. 4-6 dargestellten Schnitte, jedoch für eine andere Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8-11 Schnitte längs der Linie 4-4 der Fig.3

eines Teils einer Halbleiterscheibe, die die verschiedenen Aufbaustadien des vielschichtigen Leitungssystems nach einem anderen Herstellungsverfahren zeigen.

Die vergrößerte Wiedergabe der Halbleiterelemente in den Figuren ist nicht maßstäblichj, es wurden,violae&r im Interesse einer klaren Darstellung der Merkmale der Erfindung Teile der Halbleiterelemente besonders stark vergrößert dargestellt.

In den Figuren ist eine/ aus Halbleiterttäterial, für das vorgesehene Beispiel aus Silicium« bestehende Scheibe als Träger 10 verwendet. Auf dem Träger IO let eine Vielzahl

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einzelner Komponenten angebracht. Obwohl nur sechzehn derartige Komponenten in der Zeichnung dargestellt sind, wird üb] icherweise eine sehr viel größere Anzahl verwendet. Jede der Komponenten 11 bis 26 umfaßt eine Anzahl von Transistoren, Widerständen und Kondensatoren oder dgl., die für einen bestimmten Schaltungszweck entsprechend untereinander verbunden sind. So kann z.B. die . Komponente 13 entsprechend dem Stromlauf gemäß Fig. 2 nach einem in Fig. 3 dargestellten Aufbau hergestellt sein. Die Schaltung dieser Komponente 13 würde dann die PNP Transistoren 32, 33", 34 und 35, die NPN Transistoren 36, 37, 43, 45, 46, 47 und 50, die Eingangsklemmen A, B und X und eine Ausgangsklemme G aufweisen. Diese Klemmen, zusammen mit der Klemme V für die Stromversorgung, entsprechen den fünf mit gleichen Buchstaben versehenen Klemmen der Komponente 13 in Fig. 1.

Es sei angenommen, daß die vier Komponenten 13, 16, 21 und 26 aus sechzehn Komponenten 11 bis 26 im Interesse einer bestimmten Schaltungsfunktion in geeigneter Weise miteinander verbunden werden sollen. Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die Klemmen B, D, J und 0 der Komponenten 13, 16, 21 und 26 durch eine Leitung 28 jeweils untereinander verbunden. Die Klemmen V, F, L und R werden durch die Leitung 29, die Klemmen X, H, M und Q durch die Leitung 30 jeweils elektrisch miteinander verbunden. Es sei darauf hingewiesen, daß jedoch bereits eine große Anzahl von elektrischen Leitungsverbindungen in der ersten Ebene zur Verbindung der verschiedenen Transistoren untereinander sowie mit den übrigen Elementen und Anschlüssen entsprechend der vorgesehenen individuellen Funktion der Komponente gemäß Fig.3 vorhanden ist, so daß notwendigerweise die Leitungen 28, 29 und 30 über Leitungen der ersten Ebene gemäß Fig.3 liegen oder diese kreuzen.*Aus diesem Grund und auch auf Grund der Tatsache, daß die Leitungsverbindungen zwischen

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den einzelnen Komponenten separat von denen der einzelnen Elemente auf einer Komponente hergestellt werden, wird das Leitungssystem gemäß Fig. 1 in einer zweiten Ebene ausgebildet, die von dem Leitungssystem der ersten Ebene durch ein isolierendes Medium getrennt ist.

Die Transistoren und die übrigen Elemente der Schaltung können auf dem Halbleiterträger 10 nach irgendeinem in der integrierten Schaltkreistechnik bekannten Verfahren, z.B. durch epitaktischen Aufbau oder Diffusion, hergestellt werden. In Fig. 4 ist ein Teil der. integrierten Schaltung gemäß Fig. 3 als Schnitt in einem Zustand dargestellt, bevor diese mit metallischen Leitungsverbindungen versehen ist. Der NPN Transistor 36 besteht aus einem Kollektor mit N-Leitung, der von dem Halbleiterträger 10 gebildet wird, einer diffundierten Basiszone 51 mit P-Leitung und einer diffundierten Emitterzone 52 mit N-Leitung. Der Widerstand FL wird von einer diffundierten Zone 53 mit P-Leitung gebildet und wird gleichzeitig mit der Basiszone 51 des Transistors hergestellt. Eine Schutzschicht 54 lagert sich auf der Oberfläche des Trägermaterials entsprechend der aufeinanderfolgenden Diffusionsschritte in stufenförmigem Aufbau ab. Darauf werden Öffnungen in der Oxydschicht 54 an denjenigen Stellen vorgesehen, wo die Leitungsverbindungen der ersten Ebene einen ohmischen Kontakt erhalten sollen.

Im nächsten Fabrikationsschritt wird eine dünne Metallschicht 55 von etwa 2000 8, z.B. aus Molybdän, welches einer der besseren elektrischen Leiter ist, auf die Oberfläche der Oxydschicht 54 aufgebracht und durch die öffnungen in der Oxydschicht ein ohmischer Kontakt mit dem Halbleitermaterial hergestellt. Für das Aufbringen der Molybdän-

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schicht 55 können verschiedenste Techniken benutzt werden, wie z.B. durch Zerstäuben, Verdampfen oder Sublimation. Unter Verwendung der herkömmlichen photographischen Maskier« und Ätztechnik werden ausgewählte Bereiche der Molybdänschicht 55 entfernt, wodurch das Muster der ohmischen Kontakte und Leitungsverbindungen der ersten Ebene geschaffen wird. Die Leitung 71 ist ohmisch mit der Basis des Transistors 36 und dem einen Ende des Widerstand R₁ und die Leitung 72 ohmisch mit dem Emitter des Transistors 36 verbunden. Dagegen ist die Leitung 73 ohmisch mit dem Kollektor des Transistors 36 und mit der Klemme V für die Stromversorgung, wie in Fig. 5 dargestellt, verbunden.

Anschließend wird eine Isolationsschicht 56 mit Hilfe einer geeigneten Technik, wie z.B. Verdampfen, Versprühen oder Kathodenstrahlzerstäubung auf die Molybdänschicht 55 aufgetragen und dann, wie in Fig. 6 dargestellt, die Oberfläche der Molybdänschicht im Bereich der Klemme V durch Ätzung freigelegt. Die Isolationsschicht 56 dient dem Zweck der elektrischen Isolierung der Metalleitungen der ersten Ebene von den Metalleitungen der zweiten Ebene; welche anschließend aufgebracht werden. Die Schicht 56 kann aus anorganischen Materialien, wie z.B. Siliciumnitrid, Aluminiumoxyd, Tantaloxyd oder verschiedenen anderen organischen Isolationsmaterialien bestehen. Im vorliegenden Beispiel besteht die Isolationsschicht 56 aus Siliciumoxyd, das mit Hilfe eines Sprühverfahrens mit einer Dicke von ungefähr 10000 S aufgetragen wird. Die Schicht wird sodann teilweise entfernt, um die Oberfläche der Molybdänschicht 55 im Bereich der Kontaktfläche V freizulegen.

Auf die Isolationsschicht 56 wird nun eine Molybdänschicht 57 mit einer Dicke von etwa 1200 Ä aufgetragen, auf der

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z.B. durch Verdampfen eine Goldschicht 58 mit einer Dicke von ungefähr 7500 8 angebracht wird. Die Metallschichten

57 und 58 werden sodann teilweise geätzt, um das Muster der Leitungsverbindung 29 der zweiten Ebene, zu schaffen. Die Kontaktverbindung der beiden Molybdänschichten 57 und 55 erfolgt über die Kontaktfläche V. Die Deckschicht 58 aus Gold besitzt eine extrem gute Leitfähigkeit und haftet sehr gut an der Molybdänschicht 57. Anschlußdrähte z.B. aus Gold können sodann thermokompressiv mit der Goldschicht

58 verbunden werden. Einer der Vorteile des in Fig. 6 dargestellten Aufbaus ist die extrem gute Haftung der Molybdänschichten 55 und 57 an der Isolationsschicht 56. Wenn drei, vier oder mehr Ebenen für die Kontakte und Leitungsverbindungen gewünscht werden, kann jede der Ebenen, außer der letzten, mit einer reinen Molybdänschicht hergestellt werden. Nur für die oberste Ebene- besteht die Schicht aus einer Molybdän-Goldkombination, wobei der Goldüberzug das Anbringen der Anschlußdrähte erleichtert.

Es kann sein, daß vor dem Aufbau der Molybdänschicht 57 eine sorgfältige Reinigung sowohl der Oberfläche der Isolierschicht 56 als auch der freiliegenden Oberfläche der Molybdänschicht 55 erwünscht wird. Hierfür kann z.B. eine Sprühreinigung Verwendung finden. Diese Reinigung verringert oder beseitigt irgendwelche Oberflächenoxyde, welche sich auf den freiliegenden Oberflächen des Molybdänfilms 55 gebildet haben und gewährleistet einerseits eine gute ohmische Kontaktverbindung zwischen den Molybdänschichten 55 und 57 und andererseits ehe gute Haftung der Molybdänschicht 57 an der Isolationsschicht 56.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die einfache Molybdänschicht mit den Abschnitten 71, 72 und 73 des Leitungsmusters der ersten Ebene durch einen dreifach übereinander geschichteten Aufbau, wie in Fig. 7a

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und 7b dargestellt, ersetzt vrerden. Dieser Aufbau umfaßt eine erste dünne Schicht 55a aus Molybdän mit einer Dicke von ungefähr 1200 $, die ohmisch mit dem Halbleitermaterial 10 zusammenwirkt und die Schutzschicht 54 überzieht. Darüber wird eine zweite dünne Schicht 55b aus Gold bis zu einer Dicke von 7500 S und eine dritte Schicht 55c aus Molybdän bis zu einer Dicke von 1000 & angebracht. Die oberste metallisierte Ebene liegt über dem Isolationsmaterial und umfaßt die Schichten 57 und 58 aus Molybdän und Gold, wie sie bereits im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wurden. Die isolationsschicht 56 und die Molybdänschicht 55c worden im Bereich der Verbindungsfläche V geätzt, so daß die Molybdänschicht 57 in direkter ohmischer Verbindung mit der Goldschicht 55 steht. Durch die Verwendung eines Ätzmittels, das im wesentlichen Molybdän angreift, jedoch Gold im wesentlichen unbeeinflußt läßt, und z.B. aus 70 Teilen phosphoriger Säure, 15 Teilen Acetylsäure, 3 Teilen Salpetersäure und 5 Teilen entionisiertem V/asser besteht, kann das Freiätzen der Anschlußfläche V sehr sorgfältig überwacht werden, so daß die Goldschicht 55b nicht durchgeätzt wird. Zusätzlich tritt ein Farbumschlag während des Ätzprozesses auf, und zwar von einer silbrigen Farbe zu einer Goldfarbe, wodurch eine visuelle Überwachung des Ätzvorgangs möglich ist. Die Molybdänschichten 55c und 57 haften fest an der Isolationsschicht 56, wodurch die Haftung des gesamten vielschichten Leitungssystems zwischen den einzelnen Schichten verbessert wird. Der Ersatz der einen Molybdänschicht 55 durch die dreifach übereinander aufgebaute Molybdän-Gold-Molybdänschicht bringt den weiteren Vorteil einer Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit der Leitungsverbindung der ersten Ebene infolge der Hinzufügung der sehr leitfähigen Goldschicht 55b. Ein weiterer Vorteil ist die Abnahme des elektrischen Kontaktwidersi;ands zwischen der ersten und zweiten Ebene auf Grund des guten ohmischen Kontaktes

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zwischen der Molybdänschicht 57 der Leitungsverbindung der zweiten Ebene und dem freiliegenden Oberflächenteil der Goldschicht 55b der ersten Ebene.

Eine v/eitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 8-11 dargestellt. Gemäß Fig. 8 werden zwei dünne Metallschichten 60 und 61 aus Molybdän und Gold aufgetragen und durch Ätzen das Leitungsmuster der ersten Ebene, welches die Leitungen 71, 72 und 73 umfaßt, hergestellt. Die Molybdänschicht 60 sollte eine Dicke von etwa 10000 bis 30000 S aufweisen und von einer dünneren Goldschicht 61 von etwa 1000 S überzogen sein. Darauf wird die Goldschicht in bestimmten Bereichen weggeätzt, so daß z.B. nur noch der Flächenbereich 75, wie in Fig.9 dargestellt, erhalten bleibt, der als Kontaktfläche V für die leitende Verbindung der Leitungen der ersten Ebene mit den Leitungen der zweiten Ebene Verwendung findet. Die wahlweise Entfernung der Goldschicht 61 erfolgt durch eine Ätzung z.B. mit einer Zyanidlösung, welche die Goldschicht entfernt, jedoch die darunterliegende Molybdänschicht im wesentlichen unbeeinflußt läßt.

Als nächster Verfahrensschritt wird eine sehr dünne Isolationsschicht 60a aus Molybdänoxyd(MoOJUber der Molybdänschicht 60 gebildet. Dies kann in der Weise ausgeführt werden, daß der gesamte Aufbau in einer Sauerstoffatmosphäre für ungefähr 10 Minuten auf einer Temperatur von ungefähr 400 ⁰C gehalten wird, wodurch die Oberfläche der Molybdänschicht 60 oxydiert. Dadurch entsteht eine isolierende Molybdänoxydschicht mit einigen Tausendstel S Dicke. Der Goldbereich 75 bleibt bei dieser thermischen Oxydation im wesentlichen unbeeinflußt und stellt eine Schutzmaske für den darunterliegenden Teil der Molybdänschicht 60 dar. Der sich daraus ergebende Aufbau ist in Fig.10 dargestellt, in welcher der nicht oxydierte Teil der Molybdänschicht 60

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die Leitungsverbindung der ersten Ebene und die über der Molybdänschicht liegende Oxydschicht eine Isolation darstellt, wobei der Bereich 61 der Goldschicht über einem nicht oxydierten Teil der Molybdänschicht 60 liegt und die Kontaktfläche V für die nächste Leiterschicht bildet.

Darauf wird eine Schicht 56 aus isolierendem Material, z.B. Siliciumoxyd, mit einer Dicke von ungefähr 10000 bis 20000 S über der ganzen Oberfläche der Anordnung gemäß Fig. 10 angebracht. Diese Schicht wird sodann an bestimmten Stellen geätzt, um die Oberfläche des Bereiches 75 der Goldschicht freizulegen. Darauf wird eine Molybdänschicht 57 und Goldschicht 58, wie bereits beschrieben, aufgebracht und an bestimmten Stellen freigeätzt, um die Leitungsverbindung 29 der zweiten oder oberen Ebene zu schaffen. Der sich ergebende Aufbau ist in Fig. 11 dargestellt. Die zwei verschiedenen isolierenden Oxydschichten 60a und56, die schichtweise übereinander angebracht sind, haben den Vorteil, daß ineinander übergehende Mikrolöcher vermieden werden. Dadurch wird die elektrische Isolation zwischen den Leitungsverbindungen der verschiedenen Ebenen erhöht. Die Isolationsschichten 60a und 56 können aus zwei verschiedenen Materialien aufgebaut sein und durch verschiedene physikalische oder chemische Prozesse aufgebracht werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Oxydation der Molybdänschiicht 60 nicht nur eine Isolation auf der Oberseite dieser Schicht, sondern auch an den Kanten der Schicht bewirkt, wodurch eine weitere Verbesserung der elektrischen Isolation gegeben ist. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Verwendung von Molybdän und Gold als Metallschichten wegen ihrer besonders günstigen charakteristischen Eigenschaften und der erwähnten erzielbaren Vorteile in Erwägung gezogen wurde, können trotzdem auch andere Metallkorabinationen für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Es sei bemerkt, daß die Metallschicht 60 z.B. aus einem oxydationsfähigen

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Metall, wie Titan, Tantal, Rhodium, Kobald, Nickel oder ; sogar Aluminium, hergestellt sein kann, während für die darüberliegende Schicht 61 ein oxydationsbeständiges Metall, z.B. Gold, wegen dessen ausgezeichneter Leitfähigkeit sehr gut geeignet ist.

Die Vorteile einer doppelten Oxyd- oder Isolationsschicht " zwischen verschiedenen Ebenen, wie diese an Hand von Fig. 11 beschrieben wurde, kann man auch durch die Oxydation der Oberflächenteile des Molybdänfilms 55c gemäß Fig. 7a und 7b erhalten, wenn diese vor dem Aufbringen der Isolationsschicht 56 oxydiert wird. Der endgültige Aufbau würde dann der Darstellung gemäß Fig. 7a und 7b entsprechen, jedoch eine zusätzliche Molybdänoxydschicht über der oberen Molybdänschicht 55c der Vielfachschicht aus Molybdän, Gold und Molybdän der ersten Ebene aufweisen. Der Kontaktbereich V könnte sodann durch Wegätzen der Isolationsschicht 56 der Molybdänoxydschicht und der Molybdänschicht 55c an der freigelegten Oberfläche der Goldschicht 55b angebracht werden, worauf sodann die nächste Ebene aus einer Molybdänschicht 57 und einer Goldschicht 58 aufgebracht werden kann.

Die beschriebenen Ausführungsformen, sowie die beschriebenen Verfahren zur Durchführung der Erfindung können in vielfältiger Weise abgeändert werden. Zum Beispiel kann eine sehr flache Diffusionszone mit Störatomen an den Kontaktbereichen zwischen der Molybdänschicht und der Halbleiteroberfläche erwünscht sein, um an diesen Stellen einen niederohmigen Kontaktübergang zu schaffen. An Stelle der Ablagerung einer Molybdänschicht unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche können Bereiche oder Zonen metallischen Materials zwischen der Siliciumoberflache und der Molybdänschicht angebracht werden. Diese metallischen Bereiche können z.B. aus Platinsilicidablagerungen bestehen, die in

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den Kontaktbereichen vor dem Aufbringen der Molybdänschicht angebracht werden; auch eine sehr dünne Schicht aus Aluminium kann vor der Ablagerung der Holybdänschicht aufgetragen werden. Es ist selbstverständlich, daß die in der vorausgehenden Beschreibung erwähnten Metalle Molybdän und Gold nicht nur in Form reiner Molybdän- und Goldschichten, sondern auch als solche mit einem niederprozentigen Anteil von Fremdatomen verwendet werden können. So mag z.B. eine Spur von Fremdatomen der Molybdänschicht beigegeben werden, um deren Haftung zu verbessern. Auch die Goldschicht kann mit einem niederprozentigen Anteil von Platin versehen sein, um die Haftung des Goldes am Molybdän zu verbessern.

Obwohl die Beispiele und das Verfahren gemäß der Erfindung an Hand monolithischer integrierter Schaltkreise beschrieben wurden, bei welchen vielschichtige Leitungssysteme Verwendung finden, kann d.as Verfahren sowie der Aufbau auch für viele andere Anwendungsfälle benutzt werden, wie z.B. bei diskreten Halbleiterkomponenten, hybriden integrierten Schaltkreisen oder bei der Herstellung von DUnnschichtkapazitäten, wenn immer abwechselnde Schichten aus Metall und elektrisch leitendem Material aufgebaut werden sollen.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, in dem Schaltungselemente aus sich zu einer Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckenden Halbleiterzonen mit wenigstens einem sich bis zu dieser Oberfläche erstrek- ' kenden PN-Übergang gebildet sind, mit einer auf dieser Oberfläche des Halbleiterkörpers angebrachten Isolationsschicht mit öffnungen über den Schaltungselementen und mit einem ersten elektrischen Leitungssystem, das durch die öffnungen in der Isolationsschicht in ohmschem Kontakt mit den Schaltungselementen steht und eine Molybdänschicht und auf dieser eine Goldschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche des Halbleiterkörpers und der Molybdänschicht ein weiterer Metallbereich angebracht ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Metallbereich aus Aluminium besteht.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. der weitere Metallbereich aus Platinsilicid besteht.

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