DE1514806C

DE1514806C - Method for producing a blocking or non-blocking electrode on a semiconductor body and an interconnect contacting this electrode

Info

Publication number: DE1514806C
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr 7104 Willsbach Gerstner
Original assignee: Telefunken Patentverwertungsgesell schaft mbH, 7900UIm
Publication date: 1971-01-07

Description

In der Planartechnik werden die Halbleiterelektroden bekanntlich teilweise durch Leitbahnen kontaktiert. Diese Leitbahnen verlaufen zumindest teilweise auf der auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers befindlichen Oxydschicht, die in den meisten Fällen eine SiO₂-Schicht ist. Die Halbleiterelektroden und die Leitbahnen werden bekanntlich getrennt voneinander hergestellt, da das bekannte Elektrodenmaterial keine ausreichende Haftfestigkeit auf der SiO₂-Schicht besitzt.In planar technology, as is known, the semiconductor electrodes are partially contacted by interconnects. These interconnects run at least partially on the oxide layer located on the surface of the semiconductor body, which in most cases is an SiO ₂ layer. As is known, the semiconductor electrodes and the interconnects are produced separately from one another, since the known electrode material does not have sufficient adhesive strength on the SiO ₂ layer.

Zur Herstellung der Halbleiterelektroden wird mittels Masken eine legierfähige Metallschicht auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgedampft und in den Halbleiterkörper einlegiert. Für die nichtsperrende Kontaktierung eines η-leitenden Halbleiterkörpers aus Germanium eignet sich beispielsweise Gold/ Antimon, welches bei der Legierung eine nichtsperrende η+-Elektrode liefert. Zur Herstellung der die aufgedampfte und einlegierte Elektrode kontaktierenden Leitbahn wird mittels einer weiteren Maske ein Metall, das, wie z. B. Aluminium, sowohl eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt als auch auf der SiO₂-Schicht gut haftet, aufgedampft.To produce the semiconductor electrodes, an alloyable metal layer is vapor-deposited onto the surface of the semiconductor body by means of masks and alloyed into the semiconductor body. For the non-blocking contact of an η-conductive semiconductor body made of germanium, for example gold / antimony is suitable, which provides a non-blocking η + -electrode in the alloy. To produce the conductive path contacting the vapor-deposited and alloyed-in electrode, a metal, such as, for. B. aluminum, both has good electrical conductivity and _{adheres well to the SiO 2} layer, vapor-deposited.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß zwei verschiedene Masken, die jeweils in eine bestimmte Position justiert werden müssen, erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein Teil der Elektrodenmaterialien und insbesondere Gold/ Antimon, sich beim Legieren wegen der großen Oberflächenspannung zu einem Tropfen zusammenziehen, wenn sie in Gestalt eines dünnen Aufdampffilmes auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht werden. Dadurch liegt nach dem Abkühlen kein zusammenhängender gut leitender Film vor.This known method has the disadvantage that two different masks, each in a specific Position need to be adjusted. Another disadvantage is that a part of the electrode materials and in particular gold / antimony, when alloying because of the high surface tension contract to a drop when they appear in the form of a thin vapor deposition film the semiconductor surface are applied. As a result, there is no coherent surface after cooling down well conducting film.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem diese Nachteile nicht auftreten und bei dem die Halbleiterelektroden sowie die dazugehörigen Leitbahnen mit nur einer Maske hergestellt werden können. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf die für die Elektrode und die Leitbahn vorgesehene Fläche eine erste, K)O bis 300 A dicke Schicht aus Chrom, Nickel oder Titanmonoxyd aufgebracht wird und daß auf diese Schicht eine weitere, mit dem Halbleiterkörper einen sperrenden oder nichtsperrenden Kontakt bildende Schicht aufgebracht und durch die erste Schicht durchlegiert öder durchdiffundiert wird.The invention is based on the object of showing a method in which these disadvantages do not occur occur and in which the semiconductor electrodes and the associated interconnects with only one mask can be produced. To solve the problem, the invention proposes that on the area provided for the electrode and the interconnect has a first, K) O to 300 Å thick layer Chromium, nickel or titanium monoxide is applied and that another layer with the semiconductor body is applied to this layer applied a blocking or non-blocking contact forming layer and through the first layer is alloyed through or diffused through.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat nicht nur den Vorteil, daß beim Aufdampfen der Schichten nur eine Maske für die Elektrode und die dazugehörige Leitbahn erforderlich ist, sondern ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die bei der bisherigen Technik unvermeidliche Tropfenbildung des flüssigen Elektrodenhalbleitermaterials nicht mehr auftritt.The method according to the invention not only has the advantage that when the layers are vapor-deposited only a mask for the electrode and the associated conductive path is required, but another advantage is that the inevitable in the previous technology drop formation of the liquid electrode semiconductor material no longer occurs.

Bei der Herstellung einer Siliziumdiode ist es bekannt, in eine öffnung eines mit einer Siliziumdioxydschicht überzogenen Siliziumkörpers Aluminium aufzudampfen und die Aluminiumschicht mit einem Silberfilin zu überziehen. Die mit dem Silberfilm überzogene Aluminiuinschicht wird anschließend auf eine Temperatur von 1000° C erwärmt, wobei das Aluminium mit dem Siliziumkörper legiert. Das in der Legierungsschmelze befindliche Silber diffundiert dabei aus der Schmelze in den Siliziumkörper und verwandelt diesen in einem bestimmten Bereich vom p-Typ in den n-Lcitungstyp um, so daß der für die Siliziumdiode erforderliche pn-übergang erhalten wird. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren wird jedoch bei der Erfindung auf den Halbleiterkörper als erste Schicht ein Material aufgebracht, welches mit dem Halbleiterkörper nicht legiert, sondern lediglich von der zweiten Schicht durchlegiert wird. Für den Fall, daß die zweite Schicht, die auf die erste Schicht aufgebracht wird, bereits eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt,.ist keine weitere Schicht auf den beiden Schichten mehr erforderlich, da die zweite Schicht wegen ihrer guten elektrischen Leitfähigkeit bereits die Rolle der elektrischen Leitbahn übernehmen kann. Genügt die elektrische Leitfähigkeit der zweiten Schicht nicht, so wird neben den ersten beiden Schichten noch eine weitere Schicht mit guter elektrischer Leitfähigkeit benötigt, die von den beiden ersten Schichten vorzugsweise durch eine Schicht getrennt wird, die ein Eindringen des Materials der elektrisch gut leitenden obersten Schicht in . den Halbleiterkörper verhindert. Diese Zwischenschicht zwischen den beiden untersten Schichten undIn the production of a silicon diode, it is known to insert one with a silicon dioxide layer into an opening coated silicon body to evaporate aluminum and the aluminum layer with a To cover silver filin. The one with the silver film Coated aluminum layer is then heated to a temperature of 1000 ° C, the Aluminum alloyed with the silicon body. The silver in the alloy melt diffuses from the melt into the silicon body and transforms it in a certain area from p-type to n-line type, so that the pn-junction required for the silicon diode is obtained will. In contrast to the known method, however, the invention focuses on the semiconductor body As the first layer, a material is applied which does not alloy with the semiconductor body, but rather is only alloyed through by the second layer. In the event that the second layer that is on the first layer is applied, already has good electrical conductivity, .is no further layer more required on the two layers as the second layer because of its good electrical conductivity can already take on the role of the electrical conductor path. The electrical conductivity is sufficient If the second layer does not, then another layer is added in addition to the first two layers good electrical conductivity is required, preferably by one of the first two layers Layer is separated, the penetration of the material of the electrically highly conductive top layer in . prevents the semiconductor body. This intermediate layer between the two lowest layers and

ao der oberen vierten Schicht, die vorzugsweise aus einem Metall wie z. B. Chrom oder Nickel besteht, soll weder mit dem Halbleitermaterial noch mit dem Material der anderen Schichten reagieren. Für die elektrisch gut leitende Schicht eignen sich Metalle wieao the upper fourth layer, which is preferably made of a metal such as. B. consists of chromium or nickel, should not react either with the semiconductor material or with the material of the other layers. For the Electrically good conductive layer are metals such as

z. B. Gold, Silber oder Gemische aus Gold und Silber. Eine auf SiO₂ und gleichzeitig auf Halbleitern gut haftende Schicht besteht aus Chrom oder Nickel oder aus Titanmonoxyd.z. B. gold, silver or mixtures of gold and silver. A layer that adheres well to SiO ₂ and semiconductors at the same time consists of chromium or nickel or titanium monoxide.

Die erste Schicht muß mit 100 bis 300 A bemessen sein, damit das Durchlegieren bzw. Durchdiffundieren des Materials der zweiten Schicht durch die erste Schicht ermöglicht wird. Das Material der zweiten Schicht wird nach dem Durchlegieren der ersten Schicht mit dem Halbleiterkörper vorzugsweise legiert. Wird das Material der zweiten Schicht durch die erste Schicht durchdiffundiert, so wird dieser Diffusionsprozeß vorzugsweise so geführt, daß die diffundierenden Stoffe auch in den Halbleiterkörpern diffundieren.The first layer must be rated at 100 to 300 A so that alloying or diffusing through of the material of the second layer is made possible by the first layer. The material of the second Layer is preferred after the first layer has alloyed through with the semiconductor body alloyed. If the material of the second layer diffuses through the first layer, this becomes The diffusion process is preferably carried out in such a way that the diffusing substances are also in the semiconductor bodies diffuse.

Da die zweite Schicht das Elektrodenmaterial liefert, muß diese Schicht bei der Herstellung nichtsperrender Elektroden das dazu erforderliche Störstellenmaterial enthalten oder aus diesem selbst bestehen. Bei der nichtsperrenden Kontaktierung von HaIbleiterkörpern oder deren Zonen enthält das Elektrodenmaterial und somit auch die zweite Schicht vorzugsweise ebenfalls Störstellen, und zwar solche, die den Leitungstyp des nichtsperrerid zu kontaktierenden Halbleiterkörpers bzw. der nichtsperrend zu kontaktierenden Halbleiterzonen erzeugen.Since the second layer provides the electrode material, this layer has to be non-barrier during manufacture Electrodes contain the required impurity material or consist of this itself. In the case of non-blocking contacting of semiconductor bodies or their zones, the electrode material contains and thus also the second layer preferably also impurities, namely those that the conductivity type of the non-blocking semiconductor body to be contacted or the non-blocking semiconductor body to be contacted Generate semiconductor zones.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Figur zeigt die nichtsperrende Kontaktierung der Basiszone eines sogenannten Germanium-Planar-Transistors. Dieser besteht nach der Figur aus einem Germaniumkörper 1, in den die Basiszone 2 vom n-Leitungstyp eingebracht ist. Zur Maskierung bei der Basisdiffusion befindet sich auf der Oberfläche des Germaniumkörpers eine SiO₂-Schicht 3, welche auf der Halbleiteroberfläche zum Schutz des an die Oberfläche tretenden Teiles des Emitter-Basis-pn-Überganges 4 verbleibt.The figure shows the non-blocking contacting of the base zone of a so-called germanium planar transistor. According to the figure, this consists of a germanium body 1 into which the base zone 2 of the n-conductivity type is introduced. For masking during base diffusion, there is an SiO ₂ layer 3 on the surface of the germanium body, which remains on the semiconductor surface to protect the part of the emitter-base pn junction 4 that comes to the surface.

Zur Kontaktierung der Basiszone 2 wird zunächst eine dünne, auf der SiO₂-Schicht 3 gut haftendeTo make contact with the base zone 2, a thin layer 3 that adheres well _{to the SiO 2 layer is first used}

Metall- oder Halbleiterschicht 5 aufgebracht, die aus Chrom, Nickel oder Titanmonoxyd besteht. Diese Schicht ist so dünn bemessen, daß die nachfolgende Metallschicht 6 aus dem eigentlichen Elektroden-Metal or semiconductor layer 5 is applied, which consists of chromium, nickel or titanium monoxide. This Layer is so thin that the subsequent metal layer 6 consists of the actual electrode

material durch die untere Schicht durchdiffundieren bzw. -legieren kann. Eine mit dem Halbleitermaterial gut legierende und zur nichtsperrenden Kontaktierung einer η-leitenden Halbleiterzone geeignete Metallschicht (6) ergibt beispielsweise eine Gold-Antimon-Schicht. ;material can diffuse or alloy through the lower layer. One with the semiconductor material well-alloying metal layer suitable for non-blocking contacting of an η-conducting semiconductor zone (6) results in a gold-antimony layer, for example. ;

Da die Gold-Antimon-Schicht 6 keine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist, ist noch eine weitere elektrisch gut leitende Metallschicht 8 erforderlich, die von den beiden Schichten 5 und 6, z. B. durch eine aus Chrom oder Nickel bestehende Metallschicht 7, getrennt ist. Das Material der Metallschicht 7 ist so gewählt, daß es weder mit dem Halbleitermaterial noch mit den Metallschichten 5 und 6 reagiert. Die elektrisch gut leitende Metallschicht 8 besteht beispielsweise aus Gold, Silber oder Gemischen aus Gold und Silber.Since the gold-antimony layer 6 does not have good electrical conductivity, there is still another Electrically good conductive metal layer 8 is required, which of the two layers 5 and 6, z. B. by a consisting of chromium or nickel metal layer 7, is separated. The material of the metal layer 7 is like this chosen so that it reacts neither with the semiconductor material nor with the metal layers 5 and 6. the Electrically highly conductive metal layer 8 consists, for example, of gold, silver or mixtures of gold and silver.

Die die eigentliche Leitbahn bildende Schichte wird bei einer Temperatur, die höher ist als die eutektische Temperatur des Halbleitermaterials, mit dem Material der Schicht 6 legiert. Bei einem Germaniumkörper und bei Verwendung einer Goldschicht 6 erfolgt die Legierung beispielsweise bei einer Temperatur, die über 356° C liegt. Hierbei legiert an den Stellen, wo die Leitbahn auf Halbleitermaterial aufliegt, das Gold der Schicht 6 durch die dünne Schicht 5 hindurch und bildet den gewünschten sperrfreien Kontakt, während an den Stellen, wo die Leitbahn auf SiO₂ verläuft, keine Reaktion stattfindet. Die Schichten 7 und 8 bilden auch über dem Halbleitermaterial keine flüssige Phase und haben deshalb auch nach dem Legierungsprozeß die erwünschte hohe elektrische Leitfähigkeit und gute Kontaktierbarkeit der reinen Metalle.The layer forming the actual interconnect is alloyed with the material of layer 6 at a temperature which is higher than the eutectic temperature of the semiconductor material. In the case of a germanium body and if a gold layer 6 is used, the alloying takes place, for example, at a temperature which is above 356.degree. In this case, the gold of the layer 6 alloyed through the thin layer 5 at the points where the interconnect rests on the semiconductor material and forms the desired barrier-free contact, while no reaction takes place _{at the points where the interconnect runs on SiO 2.} The layers 7 and 8 also do not form a liquid phase above the semiconductor material and therefore have the desired high electrical conductivity and good contactability of the pure metals even after the alloying process.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of a blocking or non-blocking electrode on a half-length

35 conductor body and an interconnect contacting this electrode, which runs at least partially on an insulating layer located on the semiconductor body, characterized in that a first 100 to 300A thick layer (5) made of chromium, nickel or titanium monoxide is applied and that a further layer (6) forming a blocking or non-blocking contact with the semiconductor body is applied to this layer and alloyed or diffused through through the first layer (5).

2. The method according to claim 1, characterized in that the material of the second layer

(6) after diffusing through the first layer (5) into the semiconductor body (1) will.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that on the second layer (6) a separating layer (7) and onto the separating layer

(7) an electrically highly conductive layer (8) is applied, the separating layer (7) being a Penetration of the material of the electrically highly conductive layer (8) into the semiconductor body is prevented.

4. The method according to claim 3, characterized in that the layer (7) is selected in such a way becomes that they neither with the semiconductor material nor with the material of the other layer reacted.

5. The method according to claim 4, characterized in that the layer (7) made of chromium or Nickel is made.

6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the electrically good conductive layer (8) consists of gold, silver or their mixtures.

1 sheet of drawings