DE2453279A1

DE2453279A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2453279A1
Application number: DE19742453279
Authority: DE
Inventors: Eric Wadham
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-11-23
Filing date: 1974-11-09
Publication date: 1975-05-28
Also published as: FR2252654B1; CA1015463A; DE2453279B2; DE2453279C3; NL178462C; JPS5085285A; FR2252654A1; US3964092A; JPS5651503B2; IT1024876B; NL178462B; CH579828A5; GB1447675A; NL7415030A

Description

PHB.32393. Va/EVH.

21.10.1

Halbleiteranordnung

Die Erfindung besieht sich auf eine Halbleiteranordnung, insbesondere eine integrierte Halbleiterschaltung, die einen Halbleiterkörper mit mindestens zwei sich kreuzenden -Verbindungen enthält, und zwar einer ersten elektrischen Verbindung in Form eirier leitenden Schicht, die sich über einer auf einer Oberfläche des Körpers liegenden Isolierschicht erstreckt, und einer zweiten elektrischen Verbindung, die wenigstens teilweise unter der ersten Verbindung liegt, diese Verbindung kreuzt und gegen diese Verbindung durch eine zwxschenliegende Isolierschicht isoliert ist, Beispiele einer derartigen Anordnung sind

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integrierte Halbleiterschaltungen, in denen die erste und die zweite leitende Verbindungsschicht Yerbindungsschichten zwischen Schaltungseleraenten bilden. In einer ersten Art bekannter integrierter Schaltungen werden die erste und die zweite Verbindungs- oder Anschlusschicht durch Metallschichten gebildet, die sich auf verschiedenen Pegeln befinden und voneinander durch z.B. niedergeschlagenes Isoliermaterial getrennt sind. Bei diesen integrierten Schaltungen mit Metallisierungen auf zwei Pegeln kann auf geeignete Weise eine Kreuzung zwischen einer metallenen Verbindungsschicht auf einem hohen Pegel und" einer metallenen Verbindungsschicht auf einem niedrigen Pegel angebracht werden. Ein Metallisierungsmuster auf zwei Pegeln ist jedoch nicht immer erwünscht, weil es zu hohen Herstellungskosten und niedrigeren Ausbeuten führen kann. In anderen integrierten Schaltungen wird eine kreuzende Verbindung auf andere Weise erhalten. So kann z.B. die unterliegende zweite leitende Anschltissschicht als ein in den Körper eindiffundiertes Oberflächengebiet angebracht werden, das durch eine Isolierschicht gegen die im allgemeinen aus Aluminium bestehende erste leitende Anschlusschicht isoliert ist} ein derartiges diffundiertes Oberflächengebiet wird manchmal als "Unterführung" bezeichnet, wenn es eine leitende Verbindung zwischen zwei weiteren leitenden Anschluss-

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schichten, z.B. Aluminiumstreifen, bildet, die sich wenigstens teilweise auf einer Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers befinden. Im allgemeinen ist eine derartige diffundierte leitende Anschlussschicht befriedigend.

In gewissen integrierten Schaltungen kann es aber notwendig sein, eine Unterführung mit einem sehr niedrigen Reihenwiderstand anzubringen. Dies lässt sich nicht immer leicht verwirklichen, insbesondere, wenn es erwünscht ist, die Diffusionsbehandlung zur Bildung der Unterführung zugleich mit der Diffusion zur Bildung eines Gebietes eines Schaltungselements in einem anderen Teil des Halbleiterkörpers durchzuführen, weil die Verunreinigungskonzentration, die zum Erhalten geeigneter Parameter im Schaltungselement erwünscht ist, oft nicht hoch genug ist, um eine Anschlusschicht mit einem niedrigen Reihenwiderstand zu erhalten.

Bei einer weiteren Art bekannter Schaltungen, die eine Anzahl Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode enthalten, wird eine Schicht aus dotiertem polykristallinem Silizium in Form einer Anzahl einzelner Teile verwendet, wobei die genannten einzelnen Teile Gate-Elektroden von Transistoren bilden und sich als leitende Anschlusschichten zwischen verschiedenen Schaltungselementen auf einer Isolierschicht auf der

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Oberfläche des Halbleiterkörpers erstrecken. In einer derartigen sogenannten "Silicium-Gate"-Schaltung können die dotierten polykristallinen Siliziumschichtteile als erstes unteres Verbindungsniveau angewandt werden, während ein zweites Verbindungsriiveau durch Teile einer Alumiiiiumschicht gebildet werden kann, die durch eine niedergeschlagene Isolierschicht gegen die polykristalline Siliziumschicht isoliert sind. Eine dotierte polykristalline Siliziumschicht, die sich auf einer Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt, kann als die genannte zweite leitende Schicht verwendet werden, die von der darüber liegenden ersten leitenden Schicht aus Aluminium gekreuzt wird und gegen diese Aluminiumschicht isoliert ist. Wenn es jedoch erwünscht ist, eine Verbindung über eine dotierte polykristalline Siliziumschicht mit einem niedrigen Jteihenwiderstand zu bilden, ergeben sich ähnliche Probleme, dadurch, dass ebenfalls der Dotierungspegel des polykristallinen Siliziums bei Dotierung während eines üblichen Schrittes bei der Herstellung einer derartigen integrierten Schaltung.oft nicht hoch genug ist.

Im allgemeinen ist bei den sogenannten "Silizium-Gate "-Schaltungen der Reihenwiderstand einer leitenden Verbindungsschicht, die durch ein diffundiertes Oberflächengebiet gebildet wird, das zugleich mit der Source-

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und Drain-Diffusion erhalten ist, niedriger als der einer entsprechend bemessenen leitenden Verbindungsschicht, die aus polykristallinem Silizium besteht, das sich auf einer Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt und ebenfalls zugleich mit der genannten Source- und Drain-Diffusion dotiert ist. Häufig ist jedoch sogar der Reihenwiderstand einer derartigen diffundierten Oberflächenschicht für gewisse Verbindungen niedrig genug, die von einer oder mehreren metallenen Verbindungsschichten gekreuzt werden müssen.

Nach der Erfindung ist eine Halbleiteranordnung der" eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Verbindung eine leitende Schicht mit einer ersten Teilschicht aus örtlich auf der Oberfläche des Körpers niedergeschlagenem und mit einer Verunreinigung dotiertem Halbleitermaterial und einer zweiten Teilschicht enthält, die durch ein unter der ersten Teilschicht liegendes Oberflächengebiet des Körpers gebildet wird, das ebenfalls mit der genannten Verunreinigung dotiert ist, die über die erste Teilschicht in den Körper eingeführt ist.

In dieser Anordnung kann, wie Versuche ergeben haben, eine Verbindung mit einem überraschend niedrigen Reihenwiderstand über die zweite leitende Anschlussschicht erhalten werden. Eine mögliche Erklärung für

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diese Tatsache ist, dass bei der Dotierung der ersten vorzugsweise und wenigstens grösstenteils aus polykristallinem Material bestehenden ersten Teilschicht die Verunreinigung durch diese polykristalline Schicht hindurch ,in einer verhältnismässig hohen Konzentration in den unterliegenden Halbleiterkörper eindiffundiert. Dadurch kann trotz des Vorhandenseins des polykristallinen Materials unter dieser Schicht dennoch eine niederohmige Oberflächenzone vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die polykristalline Schicht in dem Halbleiterkörper gebildet werden, die die zweite Teilschicht bildet. Beim Vorhandensein der polykristallinen Teilschicht wird durch das Anbringen einer passivierenden Oxidschicht auf dem Körper die Konzentration in der zweiten Teilschicht nicht oder nahzu nicht abnehmen; dies im Gegensatz zu dem Falle, in dem eine derartige Oxidschicht direkt auf der Oberfläche des Körpers, also oberhalb der die zweite Teilschicht bildenden Oberflächenzone, beim Fehlen der polykristallinen Schicht angebracht wird, wobei ein Teil der Verunreinigung, z.B. durch Ausdiffusion, wieder in die Oxidschicht verschwinden kann. Die Dotierungskonzentration und somit die Leitfähigkeit der zweiten Teil™ schicht können dadurch einen verhältnismässig sehr hohen Wert behalten. Die besonderen Vorteile dieser Form einer kreuzenden Verbindung ergeben sich aus bestimmten Aus-

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führungsformen integrierter Schaltungen, wie sie nachstehend beschrieben -werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung besteht die erste Teilschicht der zweiten leitenden Schicht aus niedergeschlagenem polykristallinem Halbleitermaterial.

Die zweite leitende Anschlusschicht kann auf verschiedene Weise, z.B. durch Ionenimplantation, dotiert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform ist aber dadurch .gekennzeichnet, dass die Verunreinigung in der zweiten leitenden Schicht durch Diffusion aus der Dampfphase angebracht ist. Ein weiteres geeignetes Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass eine bereits dotierte polykristalline Halbleiterschicht niedergeschlagen wird, wonach ein Erhitzungsschritt -durchgeführt.wird, um die Verunreinigung in der niedergeschlagenen Schicht in den unterliegenden Teil des Halbleiterkörpers einzudiffundieren.

Die zweite leitende Schicht kann die Form eines Streifens aufweisen, der von der ersten leitenden Schicht gekretizt wird, wobei der genannte Streifen wenigstens einen Teil einer leitenden Verbindung zwischen zwei weiteren leitenden Anschlusschichteii bildet, die sich wenigstens teilweise auf der.Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers erstrecken. Bei einer

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derartigen Anordnung kann wenigstens der Oberflächenteil des Halbleiterkörpers in der Nähe eines Endes des Streifens höher dotiert sein, wobei die weitere leitende Anschlusschicht, die zu dem genannten einen Ende des Streifens gehört, unmittelbar auf dem genannten höher dotierten Oberflächenteil angebracht wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens am einen Ende des Streifens die weitere leitende Anschlusschicht, die zu dem genannten einen Ende des Streifens gehört, unmittelbar auf einem Teil des Streifens angebracht ist, der unmittelbar auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt.

Bei einer weiteren Ausführungsform, in der die zweite leitende Schicht die Form eines Streifens aufweist, der von einer ersten leitenden Schicht gekreuzt wird, kann der Streifen die leitende Verbindung zwischen einem Oberflächengebiet des Halbleiterkörpers (welches Oberflächengebiet zu einem Schaltungselement gehört) und einem anderen ähnlichen Oberflächengebiet oder einer weiteren leitenden Verbindungsschicht bilden, die sich wenigstens teilweise auf der Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt.

Der Oberflächenteil des Halbleiterkörpers, der sich in der Nähe wenigstens eines Teiles des Umfangs

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der zweiten leitenden Schicht befindet, kann ebenfalls eine hohe Dotierungskonzentration aufweisen und z.B. mit dem gleichen Verunreinigungselement wie die zweite leitende Schicht dotiert sein.

Eine Anordnung nach der Erfindung kann aus einer integrierten Halbleiterschaltung bestehen, in der die erste und die zweite leitende Schicht Verbindungsschichten auf verschiedenen Pegeln bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer solchen integrierten Schaltung besteht der Halbleiterkörper aus Silizium und besteht die zAv^reite leitende Schicht aus dotiertem polykristallinem Silizium. Die erste leitende Schicht kann aus Aluminium bestehen«

Die integrierte Schaltung kann eine Anzahl Feld« effekttransistoren mit isoliertem Gate-Elektrode enthalten, wobei die erste Teilschicht der zweiten leitenden Schicht zu einer Anzahl einzelner Teile der niedergeschlagenen Schicht aus polykristallinem Silizium gehört, während mindestens ein weiterer Teil der genannten einzelnen Teile der polykristallinen Siliziumschicht wenigstens teilweise auf der Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt und eine Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors mit isolierter Gate-Elektrode bildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer

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derartigen sogenannten "Silizium-Gate"~Schaltung erstreckt sich der genannte weitere gesonderte Teil der polykristallinen Siliziumschicht als Gate-Elektrode über einen verhältnismässig dünnen Teil der Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers und weiter als Verbindungsschicht auf einem verhältnismässig dicken Teil der Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers. Dabei kann an einer in gewisser Entfernung von der Gate-Elektrode liegenden Stelle der genannte weitere gesonderte Teil der Schicht aus polykristallinen! Silizium mit dem Oberflächengebiet des Halbleiterkörpers in Kontakt sein«

Einige Ausführuiigsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben« Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen' Teil einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 entsprechende Querschnitte durch die integrierte Schaltiing nach den Fig. 1 und 2 während verschiedener Stufen ihrer Herstellung, Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer

integrierten Schaltung, die eine Abwandlung der Ausführungsform nach den Fig, 1 und 2 ist,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil einer

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weiteren Schaltung nach der Erfindung,

Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII der Fig. 7,

Fig. 9 eine Draufsicht auf einen Teil einer weiteren integrierten Schaltung nach der Erfindung,

Fig. 10 in vergrössertem Masstab eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung nach Fig. 9» und

Fig. 11 einen Querschnitt längs der Linie XI-XI der Fig. 10.

In den Fig. 1 und 2 bildet die Halbleiteranordnung, von der ein Teil dargestellt ist, eine integrierte Schaltung mit einer Anzahl Feldeffekttz*ansistoren mit isolierter Gate-Elektrode, die je eine Gate-Elektrode enthalten, die durch einen Teil einer Schicht aus nieder-*

ΐ-geschlagenem polykristallinem" Silizium gebildet werden.

Der Deutlichkeit halber sind die Transistoren in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellt. Die integrierte Schaltung enthält ein η-leitendes Siliziumsubstrat 1 mit einem spezifischen Widerstand von z.B. 5 - 10 n.cm und einer Dicke von 250 - 400/um. Auf einem Teil der Oberfläche 2 des Substrats befindet sich eine thermisch angewachsene Siliziumoxidschicht 3 mit einer Dicke von 1 /um. Teile der Schicht 3 sind mit einer niedergschlagenen Siliziumoxidschicht h mit einer Dicke von etwa 1,4 /um überzogen.

Vier leitende Verbindungs schicht en 5» 6, 7 und 8,

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die nachstehend als erste leitende Verbindungen bezeichnet werden und die Form streifenförmiger Aluminiumschichten mit je einer Breite von etwa 10 /um und einer Dicke von 1,5/um aufweisen, erstrecken sich auf der niederge- . schlagenen Oxidschicht 4, Diese Aluminiumschichten kreuzen eine zweite leitende Verbindung 9i 13 und sind gegen diese Verbindung isoliert, die nachstehend als zweite leitende Schicht bezeichnet wird. Die zweite leitende Schicht 9, weist die Form eines Streifens auf und bildet einen Teil der leitenden Verbindung zwischen zwei weiteren leitenden Schichten, die durch Aluminiumstreifen 10, 11 gebildet werden. Die Streifen 10 und 11 liegen im wesentlichen auf der Siliziumoxidschicht h zu beiden Seiten der Aluminiumstreifen 5» 6_t 7 und 8 und sind mit Oberflächenteilen des Siliziumkörpers kontaktiert.

Die zweite leitende Anschlusschicht 9» 13 enthält eine erste Teilschicht 9 aus polykristallinen! Silizium, das örtlich auf der Oberfläche 2 des Halbleiterkörper in einer Oeffnung in der thermisch angewachsenen Siliziumoxidschicht 3 niedergschlagen ist. Die Schicht 9 ist durch Diffusion mit Bor dotiert. Das Oberflächengebiet 13 des Siliziumkörpers, das unter der streifenförmigen Teilschicht 9 liegt, ist ebenfalls p-leitend und ist mit Bor dotiert, das darin über die Schicht 9 eindiffundiert ist. Die p-leitende Schicht 13 bildet

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die zweite Teilschicht der Verbindung 9» 13·

Der Oberflächenteil des Siliziumkörpers Über den ganzen Umfang des Streifens 9 ist ebenfalls mit Bor mittels direkter Diffusion von Bor in Teile der Oberfläche dotiert, die anfänglich durch die örtliche Entfernung der Silziumoxidschicht 3 freigelegt sind. An den einander gegenüber liegenden Enden des Streifens 9» 13 befinden sich also p⁺-diffundierte Gebiete 14 und 15. Die Gebiete i4 und 15 weisen eine Tiefe von 1 ,5/Um und eine Ober-

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flächenlconzentration von etwa 10 Atomen/cm auf. Die genannten Gebiete entsprechen in bezug auf Tiefe und Dotierung den Source- und Drain-Gebieten der anderswo in der Schaltung vorhandenen Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, In den Oeffnungen 16 und 17 in der niedergeschlagenen Siliziumoxidschicht h bilden die Aluminiumstreifen 10 und 11 Kontakte mit den ρ -Gebieten 14 und 15.

In der Draufsicht der Fig. 1 und in allen folgenden Draufsichten werden gestrichelte Linien verwendet, um die Grenze der Oeffnung anzugeben, die in der Siliziumoxidschicht 3 in einer früheren Stufe des bei der Herstellung der Anordnung verwendeten Verfahrens gebildet ist, Strich-Kreuzlinien werden dazu verwendet, die Grenze von Teilen von mit einem Akzeptor dotiertem polykristallinem Silizium anzugeben, welche Dotierung

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mittels Diffusion ztigleich mit der Akzeptordiffusion in freigelegten Teilen der Oberfläche des Siliziumkörpers innerhalb der Oeffnungen in der Siliziumoxidschicht 3 durchgeführt ist. Strichpunktierte Linien geben Kontakt-Sffnungen in der Oxidschicht 4 an. Die Linien in Form einer Reihe von Punkten geben die Grenze von Gebieten an, in denen eine thermisch angewachsene verhältnismässig dünne Siliziuinoxidschicht entfernt wird, die in den Oeffnungen in der verhältnismässig dicken Siliziumoxidschicht 3 sofort nach dem Anbringen der Oeffnungen in der dicken Oxidschicht 3 gebildet wird, wobei die Entfernung der verhältnismässig dünnen Oxidschicht vor dem Niederschlagen des polykristallinen Siliziums stattfindet.

In den Draufsichten ist das Vorhandensein diffundierten Bors in einer polykristallinen Siliziumschicht mit diagonalen Linien mit verhältnismässig grossem Zwischenraum angegeben, während das Vorhandensein von diffundiertem Bor in Teilen des Siliziumkörpers durch diagonale Linien in verhältnismässig geringem gegenseitigem Abstand angegeben ist.

In der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 weist der Streifen 9 aus dotiertem polykristallinem Silizium Abmessungen von etwa 20/um χ 130 /tun auf. Der Schichtwiderstand der Unterführung zwischen den Aluminiumstreifen 10 und 11, die durch die dotierte polykristalline

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Siliziumschicht 9 und das darunter liegende p-leitende Siliziumgebiet 13 gebildet wird, beträgt etwa 20 Ω. pro Quadrat. Dies ist erheblich niedriger als ein geschätzter Wert von 50 Ω pro Quadrat für den Fall, dass eine derartige Unterführung als ein p-Typ diffundiertes Oberflächengebiet ausgebildet wird, und als ein geschätzter Wert von 150 Λ pro Quadrat, wenn eine solche Unterführung als eine Schicht dotierten kristallinen Siliziums ausgebildet wird, die auf der Siliziumoxidschicht 3 liegt.

Einige Anfangsstufen der Herstellung der integrierten Schaltung nach Fig. 1 und 2 werden nun an. Hand der Fig. 3 bis 5 beschrieben.

Der als Ausgangsmaterial verwendete Halbleiterkörper ist eine η-leitende Siliziumscheibe 1 mit z.B. einem Durchmesser von etwa 7»5 cm, einem spezifischen Widerstand von 5-10 α.cm und einer Dicke von 250 - 400/um. Wie in der Technik üblich ist, werden eine Vielzahl integrierter Schaltungen gleichzeitig auf einer einzigen Scheibe hergestellt. Der Deutlichkeit halber wird die Beschreibung auf die Herstellungsschritte beschränkt, sofern sie sich auf nur eine einzige integrierte Schaltung beziehen.

Die Orientation der Hauptoberfläche 2 der

Siliziumscheibe ist Oi1> und eine Siliziumoxid schicht mit einer Dicke von 1 /um wird auf übliche Weise thermisch

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angewachsen. Dann werden durch ein photolithographisches Aetzverfahren Oeffnungen in der Schicht 3 angebracht.

Anschliessend wird durch thermische Oxidation eine weitere Siliziumoxidschicht 23 mit einer Dicke von 1200 A* auf der über die genannten Oeffnungen freigelegten Siliziumoberfläche angebracht.

Der nächste Schritt besteht aus einem photolitho· graphischen Maskierungs- und Aetzverfahren zur Entfernung von Teilen der dünnen Siliziumoxidschicht 23« Bei diesem Schritt ist kein kritischer Maskierungs- und Ausrichtschritt erforderlich. Das Gebiet, über das das dünne Oxid entfernt wird, liegt innerhalb der mit den ununterbrochenen punktierten Linien in Fig. 1 angegebenen Grenze.

Eine polykristalline Siliziumschicht Zh mit einer Dicke von 0,5/1¹M (Fig. h) wird dann über die ganze Oberfläche der Scheibe niedergeschlagen und ist also örtlich mit den Teilen der Oberfläche 2 in Kontakt, die durch die Entfernung der dünnen Oxidschicht 23 freigelegt sind« Die polykristalline Siliziumschicht Zh erztreckt sich weiter über die verbleibenden Teile der dünnen Oxidschicht 23 und die verhältnismässig dicke Oxidschicht 3·

Durch einen photolithographischen Aetzschritt wird die Schicht Zh aus polykristallinem Silizium in eine Anzahl gesonderter Teile unterteilt, wobei der Streifen 9 einer dieser Teile ist. Andere Teile der

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Schicht 24, die sich auf der dünnen Oxidschicht 23 erstrecken, können die isolierten Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren bilden. Weitere Teile der Schicht 24, die sieh auf der dicken Oxidschicht 3 erstrecken, können Verbindungswege, z,B. zwischen den Gate-Elektroden und Oberflächengebieten des Körpers, wo die dünne Oxydschicht örtlich entfernt ist, bilden.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, dass durch Aetzen die verbleibenden Teile der dünnen Oxidschicht 23 an den Stellen entfernt werden, an denen sie nach der örtlichen Entfernung des polykristallinen Siliziums freigelegt ist. Diese Teile liegen innerhalb der ursprünglich gebildeten Oeffnungen in der Siliziumoxidschicht 3, Während dieser Aetzung wird die Dicke der freigelegten Teile der dicken Silziumoxidschicht 3 nur in geringem Masse abnehmen.

Dann wird eine Bordiffusion durchgeführt, um die polykristallinen Siliziumteile besser leitend zu machen und die p⁺-diffundierten Oberflächengebiete in den nicht maskierten Teilen des Siliziumkörpers zu bilden. Einige der auf diese Weise angebrachten ρ -Oberflächengebiete können Source- und Drain-Gebiete der Transistoren bilden, während andere dieser Gebiete Kontaktgebiete (z.B. die Gebiete i4 und 15 in Fig. 1 und 2) zum Anbringen von Kontakten mit den leitenden Anschlusschichten bilden.

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An der Stelle, an der das polykristalline Silizium in direktem Kontakt mit der Siliziumoberfläche 2 ist, diffundiert das Bor durch das polykristalline Silizium hindurch in den unterliegenden Oberflächenteil des Siliziumkörpers hinein, wodurch zugleich unter den polykristallinen Siliziumschichten niederohmige p-leitende Gebiete, wie das Gebiet 13 (Fig. 2 bis 5) gebildet werden. Anderswo kann eine derartige Diffusion durch das polykristal'line Silizium hindurch einen Kontakt zwischen einem Teil einer polykristallinen Siliziumschicht und einem diffundierten ρ -Oberflächengebiet, wie das Source- oder Drain-Gebiet eines Transistors, ergänzen. Nach der Bordiffusion wird gemäss einem bekannten Verfahren eine Siliziumoxidschicht h mit einer Dicke von 1,5/um über die ganze Oberfläche niedergeschlagen. Dann wird ein Photomaskierungs- und Aetzschritt durchgeführt, um Kontaktöffnungen in der Oxidschicht k zu bilden. Dabei wird örtlich die Siliziumoberfläche zum Kontaktieren von Oberflächengebieten im Körper 1 und/oder eines Teiles der polykristallinen Siliziumschicht an der Stelle, an der sie kontaktiert werden soll, freigelegt.

Danach wird über die ganze Oberfläche, auch innerhalb der Kontaktöffnungen in den Isolierschichten und h_t eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 1,5/um niedergeschlagen. Durch einen Photomaskierungs-

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und Aetzschritt wird die Aluminiumschicht zu einer Anzahl gesonderter Verbindungsteile geätzt. Die weitere Bearbeitung der Scheibe kann durch bei der Herstellung integrierter Schaltungen übliche Verfahren erfolgen.

Pig, 6 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer Anordnung, die eine Abwabdlung der Anordnung nach Fig. und 2 ist. Die Aluminiumleiter 10 und 11 sind nun nicht in direktem Kontakt mit der Oberfläche des Körpers auf einander gegenüber liegenden Seiten der Unterführung, Wie in Fig, 6 dargestellt ist, erstreckt sich der Leiter in einer Oeffnung 16 in der niedergeschlagenen Oxidschicht k in Kontakt mit einem unterliegenden Teil der dotierten polykristallinen Siliziumschicht 9· Der Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem vorangehenden Beispiel in bezug auf die Wirkung besteht also darin, dass die polykristalline Siliziumschicht 9 in Kontakt mit der Siliziumoberfläche über die ganze Länge der Oeffnung in der Siliziumoxidschicht 3 dadurch angebracht wird, dass die für die Aetzung der dünnen Oxidschicht verwendete Maske, bevor das plykristalline Silizium niedergeschlagen wird, derart angebracht wird, dass die dünne Oxidschicht 23'über die ganze Länge der Oeffnung in der dickeren Oxidschicht 3 weggeätzt wird. Weiter geht aus Fig, 6 hervor, dass die für die Definition der polykristallinen Siliziumschicht 9 verwendete Maske auf

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geeignete Weise derart angepasst sein kann, dass eine Oberfläche mit genügend grossen Abmessungen erhalten wird, um darauf die Aluminiumanschlusschicht 10 über die in. der niedergeschlagenen Oxidschicht 4 gebildete Oeffnung 6 anzubringen. Es hat sich herausgestellt, dass eine derart gestaltete Verbindung zwischen den Aluminiumanschlusschichten 10 und 11 und der Unterführung mit der dotierten polykristallinen Siliziumschicht ^ und dem unterliegenden p-leitenden Gebiet 13 praktisch ohne Zunahme des Reihenwiderstandes erhalten werden kann, und in vielen Fällen wird diese detaillierte Konfiguration der. in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform vorgezogen, weil eine erhebliche Vereinfachung in der erforderlichen Maskierung erhalten wird«

In den Fig. 7 und 8 ist ein anderer Teil einer integrierten Schaltung dargestellt, die eine Anzahl Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode enthalten kann und die durch ein Verfahren hergestellt werden kann, wie es an Hand des vorangehenden Ausführungsbeispiels beschrieben ist. Der Deutlichkeit halber sind die Transistoren in der Draufsicht nach Fig. 7 wieder nicht dargestellt; die Figur zeigt im wesentlichen nur eine Struktur mit einer kreuzenden Verbindung nach der Erfindung,

Der Siliziumhalbleiterkörper und die Isolier-

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schichten entsprechen dem Körper bzw. den Isolierschichten.. des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 und 2 und sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Vier leitende Anschlusschichten 25» 26, 27 und 28, die nachstehend als erste leitende Anschlusschichten bezeichnet werden und die Form von Aluminiumstreifen aufweisen, erstrecken sich auf der Oberfläche der niedergeschlagenen Oxidschicht k. Diese leitenden Schichten kreuzen die leitende Anschlussschicht 29, 33 und sind gegen diese Schicht isoliert, die nachstehend als zweite leitende Anschlusschicht bezeichnet wird. Die Schicht 29, 33 weist die Form eines Streifens auf und bildet eine leitende Verbindung zwischen zwei weiteren leitenden Anschlusschichten, die aus Aluminiumstreifen 30 und 31 bestehen und sich auf der niedergeschlagenen Siliziumoxidschicht 4 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Aluminiumstreifen 25» 26, 27 und 28 befinden.

Die zweite leitende Anschlusschicht 29, 33 enthält eine Schicht 29 aus polykristallinem Silizium, das örtlich auf der Oberfläche, des Siliziumkörpers in einer Oeffnung in der Siliziumoxidschicht 3 niedergeschlagen ist. Der Streifen 29 ist durch Diffusion mit Bor dotiert und der Teil 33 (Fig. 8) des Siliziumkörpers, der sich unter dem Streifen 29 befindet, ist p-leitend und ist ebenfalls mit Bor dotiert; das darin über den Streifen 29 eindiffundiert ist,

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Ein Oberflächenteil des Körpers 1 über den ganzen Umfang des Streifens 29 ist mit Bor durch direkte

Diffusion von Bor in den Oberflächenteil der Siliziumoberfläche dotiert, der anfänglich zur örtlichen Entfernung der Siliziumoxidschicht 3 freigelegt war. An den einander gegenüber liegenden Enden des Streifens befinden sich p⁺-diffundierte Gebiete 3k und 35, die den Gebieten 14 und 15 in Fig. 1 gleich sind und v/ieder in bezug auf Tiefe und Dotierung Source- und Drain-Elektroden von Transistoren entsprechen, die anderswo in der integrierten Schaltung vorhanden sind. In Oeffnungen 36 und 37 in der Siliziumoxidschicht h ist die Siliziumoberfläche der p⁺-Gebiete 34 und 35 freigelegt. Ueber die genannten Oeffnungen bilden die Aluminiumstreifen 33 und einen Kontakt mit den ρ -Gebieten 3^ bzw. 35.

In der Draufsicht nach Fig. 7 haben die verschiedenen Linienformen die gleiche Bedeutung wie in der Draufsicht nach Fig. 1, Der Streifen 29, 33 weist einen Widerstand von etwa 20 Ω pro Quadrat auf und bildet eine kritische UnterfUhrungsverbindung in der Schaltung, in dem Sinne, dass vom Schaltungsgesichtspunkt her diese Verbindung mit einem möglichst kleinen Reihenwiderstand ausgeführt werden muss. Vergleichsweise sind in der Draufsicht nach Fig. 7 andere Unterführungsverbindungen üblicherer Form dargestellt, wobei bemerkt wird,

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dass vom Schaltungsgesiehtspunkt her die Reihenwiderstände dieser Verbindungen nicht besonders kritisch sind. Zwischen den Aluminiumstreifen 39 und 4θ auf der Oberfläche der Siliziumoxidschicht 4 befindet sich z.B. eine leitende Anschlusschicht 41, die vom weiteren Aluminiumstreifen 42, 31 und 43 gekreuzt wird und gegen diese Streifen isoliert ist. Die Schicht 41 besteht aus einem diffundierten p⁺-Oberflächengebiet, das während des Bordiffusionsschrittes gebildet ist und einen Widerstand von etwa 50 Ω pro Quadrat aufweist. Die ρ -Schicht ist an den einander gegenüber liegenden Enden durch die Schichten 39 und 4θ über'Oeff mangen 45 bzw. 46 in der Siliziumoxidschicht 4 kontaktiert.'

Weitere kreuzende Verbindungen befinden sich zwischen dem Aluminiumstreifen 39 und weiteren nicht dargestellten Schaltungselementen. Diese Verbindungen bestehen aus gesonderten Teilen der mit Bor dotierten polykristallinen Siliziumschicht, die im wesentlichen auf der Siliziumoxidschicht 3 liegen. Ueber Oeffnungen und 48 in der Siliziumoxidschicht 4 bildet der Aluminiumstreifen 30 einen Kontakt mit unterliegenden Streifenteilen 49 bzw. 50 der mit Bor dotierten polykristallinen Siliziumschicht. Die Teile 49 und 50 liegen auf der Siliziumoxidschicht 3 und erstrecken sich zu anderen

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Schaltungselementen. Sie werden von den Aluminiumstreifen

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auf. der Oberfläche der Oxidschicht 4 gekreuzt, die die gegenseitige Isolierung an den Kreuzungspunkten bildet.

Der polykristalline Siliziumstreifen 49 wird auf diese Weise in isoliertem Zustand von den Aluminiumstreifen gekreuzt, während der polykristalline Siliziumstreifen in isoliertem Zustand von den Aluminiucnstreifen 25, 26, 27, 28, 43 und 40 gekreuzt wird. Der Widerstand der polykristallinen Siliziumverbindungsstreifen 49 und 50 ist etwa 150 Ω pro Quadrat.

Die Reihenfolge der Schritte der Herstellung der integrierten Schaltung nach den Fig. 7 und 8 entspricht der bei der bereits an Hand der Fig. 1-5 beschriebenen Ausführungsform,

Fig. 9 ist eine Draufsicht auf einen Teil einer integrierten Schaltung mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode, die auf die oben bereits beschreibene Weise hergestellt ist. In dieser Figur sind einige der Feldeffekttransistoren mit isolierter.Gate-Elektrode zusammen mit einer Unterführung nach der Erfindung dargestellt. Die verschiedenen Linienformen haben die gleiche Bedeutung wie bei den vorangehenden Ausführungsformen, ausgenommen, dass die Kontaktöffnungen in den Siliziumoxidschichten mit vollen Linien angedeutet sind.

Die integrierte Schaltung enthält einen

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n-leitenden Siliziumkörper mit' dem gleichen spezifischen Widerstand und der gleichen Dicke wie be.i den bereits beschriebenen vorangehenden Ausführungsbeispielen und enthält entsprechende thermisch angeachsene und niedergeschlagene Isolierschichten 3 und 4, Leitende Verbindungsschichten 61- 71» die nachstehend als erste leitende Verbindungsschichten bezeichnet werden, erstrecken sich in Form von Aluminiumstreifen auf der Oberfläche der niedergeschlagenen Siliziümoxidschicht 4« Diese Schichten kreuzen eine leitende Verbindungsschicht 72 und sind gegen diese Schicht isoliert, die nachstehend als zweite leitende Verbindungsschicht bezeichnet wird. Die zweite leitende Verbindungsschicht 72 weist die Fotm eines Streifens auf und bildet einen Teil einer leitenden Verbindung zwischen zwei weiteren leitenden Anschlussschichten, die aus Aluminiumstreifen 73 und 7^ bestehen und auf der niedergeschlagenen Siliziumoxidschicht h auf einander gegenüber liegenden Seiten der Aluminiumstreifen 61 - 71 liegen.

Die zweite leitende Anschlusschicht 72 enthält eine Schicht polykristallinen Siliziums, die örtlich auf der Oberfläche des Siliziumkörpers in einer Oeffnung in der thermisch angewachsenen Siliziumoxidschicht 3 niedergeschlagen ist. Diese polykristalline Schicht ist mit Bor dotiert, gleich wie der Teil des Siliziumkörpers,

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der unter der polykristallinen Schicht liegt, ebenfalls einen Teil der Unterführung bildet und mit Boratomen dotiert ist, die darin über die polykristalline Schicht eindiffundiert sind.

Der Oberflächenteil des Siliziumkörpers über den ganzen Umfang des Streifens 72 ist ebenfalls mit Bor durch direkte Diffusion von Bor in Teile der Siliziumoberfläche die durch Entfernung der Siliziumoxidschicht freigelegt ist, dotiert. An den einander-gegenüber liegenden Enden des Streifens 72 befinden sich p⁺-diffun~ dierte Gebiete 75 und 76. Diese Gebiete entsprechen in ^ bezug auf Tiefe und Borkonzentration den Source- und Drain-Gebieten der Transistoren in der integrierten Schaltung und bilden einen Teil eines gemeinsamen p-leitenden Gebietes, das zugleich ein Elektrodengebiet verschiedener Transistoren bildet. Die Transistoren sind mit T^ - T₁.« bezeichnet, mit welchen Bezeichnungen die polykristallinen Silizium-Gate-Elektroden versehen sind. In Oeffnungen, die sich durch die niedergeschlagene Siliziumoxidschicht k hindurch erstrecken, wird die Oberfläche der ρ -Gebiete 75t 76 freigelegt. Ueber diese Oeffnungen sind die Aluminiumstreifen 73 und 7k mit den. p⁺-leitenden Gebieten 75 und 76 kontaktiert.

In dem in der Draufsicht -nach Fig, 9 gezeigten Teil der integrierten Schaltung ist der Entwurf der

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Schaltung derartig, dass die Verbindung zwischen den Aluminiumstreifen 73 und "7k mit einem Mindestreihenw4.derstand hergestellt werden muss und aus diesem Grunde wird die leitende Anschlusschicht 72 in Form des mit Bor dotierten polykristallinen Siliziumstreifens angebracht, der direkt einen Kontakt mit der Oberfläche des Siliziumkörpers bildet, wobei dieser Teil der Oberfläche des Körpers auch mit Boratomen dotiert ist.

Fig. 10 zeigt vergrössert eine Draufsicht auf. den unteren Teil des Teiles der Schaltung nach Fig. 9» Fig. 11 zeigt einen Querschnitt längs der Linie XI-XI . der Fig. 10.'

Fig. 10 zeigt die mit Bor dotierten polykristallinen Silizium-Gate-Elektroden der Transistoren T₁-, T~, T_g und Tg. Diese Gate-Elektroden sind an den Enden von Teilen der polykristallinen Siliziumschicht gebildet und ' sind von der Oberfläche des Körpers durch Teile der dünneren Siliziumoxidschicht getrennt, die in der Oeffnung der dickeren Siliziumoxidschicht 3 gebildet worden sind, bevor die polykristalline Siliziumschicht niedergeschlagen wurde. In dem Querschnitt nach Fig. 11 ist beispielsweise die Gate-Elektrode des Transistors T- durch das Ende eines Teiles 77 der polykristallinen Siliziumschicht gebildet und liegt auf dem Teil 78 der dünnen Oxidschicht. Das andere Ende des Teiles 77 der polykristallinen

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Siliziumschicht ist in direktem Kontakt mit dem p⁺-diffundierten gemeinsamen Drain-Gebiet der Transistoren To /und Tg} dieser Kontakt liegt innerhalb eines von der gestrichelten Linie begrenzten Gebietes, in dem das dünne Oxid vor der Ablagerung des polykristallinen Siliziums entfernt worden ist.

Das p⁺-Gebiet 76 bildet einen Teil eines grösseren ρ -Gebietes, das auch u.a. den Teil 80 enthält, der das p⁺-Drain-Gebiet des Transistors T~ bildet.Das Source-Gebiet des Transistors T~ wird durch ein weiteres diffundiertes p⁺-Gebiet 81 gebildet, das durch einen Aluminiumstreifen 82 über eine Oeffnung in der niedergeschlagenen Siliziumoxidschicht 4 kontaktiert ist. Auf ähnliche Weise ist das ρ -Source-Gebiet 83 des Transistors Tg durch den Aluminiumstreifen 74 über eine Oeffnung in der niedergeschlagenen Oxidschicht 4 kontaktiert«

In dem Querschnitt nach Fig..11 ist ebenfalls ein polykristalliner Siliziumteil 85 gezeigt, der sich weiter in einer Richtung in der Draufsicht nach Fig. als die Gate-Elektrode des Transistors T- erstreckt, wo er sich auf dem dünnen Oxid befindet, und in der anderen Richtung durch den Aluminiumstreifen 71 über eine Oeffnung in der niedergeschlagenen Oxidschicht kontaktiert ist«

Eine weitere polykristalline Siliziumschicht

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bildet einen Kontakt mit einem ρ -diffundierten Oberflächengebiet 88, ebenfalls innerhalb des von den ge-, strichelten Linien begrenzten Gebietes, in dem das dünne Oxid örtlich vor der Ablagerung des polykristallinen Silizium entfernt worden ist. Von dem Gebiet 88 her erstreckt sich weiter das p-diffundierte Gebiet 89, das die Source-Zoiie des Transistors T^ bildet, wobei die Drain-Zone des genannten Transistors durch das ρ -diffundierte Gebiet 90 gebildet wird, das an den Umfang des Streifens 72 grenzt.

Es dürfte einleuchten, dass im Rahmen der Erfindung für den Fachmann \^riele Abarten möglich sind. So können z,B, andere Halbleitermaterialien und Dotierungsmittel verwendet werden. Statt integrierter Schaltungen mit einem p-Typ Kanal, die den Gegenstand 'der beschriebenen Ausführungsform bilden, können integrierte Schaltungen mit einem η-Typ Kanal gebildet werden. Die Erfindung kann ... z,B, auch in integrierten Schaltungen mit komplementären Transistoren und in bipolaren integrierten Schaltungen angewandt werden, Weiter kann die Abwandlung der Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 2, die an Hand der Fig. 6 beschrieben ist, in jeder der übrigen Ausführungsformen Anwendung finden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1, J Halbleiteranordnung, insbesondere integrierte Schaltung, die einen Halbleiterkörper mit mindestens zwei sich kreuzenden elektrischen Verbindun'gen, und zwar einer ersten elektrischen Verbindung in Form einer sich über eine auf einer Oberfläche des Körpers vorhandene Isolierschicht erstreckenden leitenden Schicht und einer zweiten elektrischen Verbindung enthält, welche letztere Verbindung wenigstens teilweise unter der ersten Verbindung liegt, diese Verbindung kreuzt und gegen diese Verbindung durch eine zwischenliegende Isolierschicht isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Verbindung eine leitende Schicht mit einer ersten; Teilschicht aus örtlich auf der Oberfläche niedergeschlagenem und mit einer Vertinreinigung dotiertem Halbleitermaterial und einer zweiten Teilschicht enthält,^ die durch ein unter der ersten Teilschicht liegendes Oberflächengebiet des Körpers gebildet wird, das ebenfalls mit der genannten Verunreinigung dotiert ist, die über die ersi;e Teilschicht in den Körper eingeführt ist,

2, Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschicht der zweiten

.Verbindung aus niedergeschlagenem polykristallinem Halbleitermaterial besteht.

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3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verunreinigung in der zweiten leitenden Schicht durch Diffusion aus der Dampfphase angebracht, ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite leitende Schicht die Form eines Streifens aufweist, die von der ersten leitenden Schicht gekreuzt wird und mindestens einen Teil einer leitenden Verbindung zwischen zwei weiteren leitenden Anschlusschichten bildet, die sich wenigstens teilweise über die Isolierschicht auf der . . Oberfläche des Halbleiterkörpers erstrecken.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch k_t. dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an einem Ende des Streifens die weitere leitende Anschlusschicht, die zu dem genannten einen Ende des Streifens gehört, unmittelbar auf einem Teil der ersten Teilschicht angebracht wird, der unmittelbar auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt.

6. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer integrierten Halbleiterschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite leitende Verbindung Verbindungsschichten auf verschiedenen Pegeln bilden.

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7· Halbleiteranordnung nach Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizityn und die zweite leitende Anschlusschicht aus dotiertem polykristallinem Silizium besteht.

8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, dass die erste leitende Schicht aus Aluminium besteht.

9· Halbleiteranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Schaltung eine Anzahl Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode enthält, wobei die erste Teilschicht der zweiten Verbindung zu einer Anzahl einzelner Teile einer niedergeschlagenen Schicht aus polykristallinem Silizium gehört und mindestens ein weiterer Teil der einzelnen Teile der polykristallinen Siliziumschicht wenigstens teilweise auf der Isolierschicht auf. der Oberfläche des Halbleiterkörpers liegt und eine Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors mit isolierter Gate-Elektrode bildet. 10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass der genannte weitere einzelne Teil der polykristallinen Siliziumschicht sich als Gate-Elektrode auf einem verhältnismässig dünnen Teil der Isolierschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers und weiter als Verbindungsschicht auf einem verhältnismässig dicken Teil der Isolierschicht auf der Oberfläche

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des Halbleiterkörpers erstreckt»

11. Halbleiteranordnting nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stelle, die in einem gewissen Abstand von der Gate-Elektrode liegt, der genannte weitere einzelne Teil der polykristallinen 'Siliziumschicht sich über und in Kontakt mit einem OberflSchenteil des Halbleiterkörpers auf der Oberfläche des Körpers erstreckt.

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