DE1764282C3 - Halbleiteranordnung mit einer eine Aluminiumschicht tragenden, aus Siliziumoxid bestehenden Schicht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung, beispielsweise eine Diode, einen Transistor, eine Photozelle oder eine monolithische integrierte Schaltung, mit einer eine Aluminiumschicht tragenden, aus Siliziumoxid bestehenden Schicht.

Sehr oft wird eine derartige SUiziumoxidschicht, unter der sowohl das Monoxid (SiO) als auch das Dioxid (SiO₂) zu verstehen ist, dazu verwendet, die Oberfläche eines Halbleiterkörpers vor äußeren Einflüssen zu schützen, und auch wohl als Träger für leitende Schichten. Meistens besteht der Halbleiterkörper aus Silizium, jedoch lassen sich Siliziumoxidschichten auch bei anderen Halbleiterkörpern verwenden und sogar auf metallischen Trägern anbringen.

Es ist z.B. aus der FR-PS 1448543 bekannt, aus Aluminium bestehende Schichten auf einer aus Siliziumoxid bestehenden Schicht anzubringen, insbesondere aus der Dampfphase. Auf diese Weise hergestellte Schichten weisen im allgemeinen eine glatte und ununterbrochene Oberfläche auf.

Unter manchen Umständen ist es jedoch erwünscht, eine auf diese Weise hergestellte Halbleiteranordnung auf verhältnismäßig hohe Temperaturen zu erhitzen. Dies kann beispielsweise der Fall sein bei Halbleiteranordnungen, bei denen das Aluminium nicht nur auf dem Oxid, sondern auch auf dem Halbleitermaterial selber liegt, und bei denen die charakteristischen Eigenschaften zwischen dem Aluminium und dem Halbleitermaterial durch eine Temperaturbehandlung beeinflußt werden können. So wird, falls das Halbleitermaterial Silizium ist, oft eine Temperaturbehandlung bis nahe an die eutektische Temperatur von Silizium und Aluminium, d.h. etwa 570° C vorgenommen.

Es hat sich nun herausgestellt, daß bei einer solchen Temperaturbehandlung die Aluminiumoberfläche, insofern diese über dem Oxid liegt, Unebenheiten aufweisen kann, die später Instabilitäten herbeiführen können. Diese Unebenheiten werden insbesondere dann zu Schwierigkeiten führen, wenn auf der Halbleiteranordnung eine isolierende, vor äußeren Einflüssen schützende Schicht, beispielsweise eine Glasschicht, angebracht wird. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß die Isolierschicht an der Stelle der Unebenheiten Unterbrechungen aufweisen wird.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß es aus der GB PS 1053 069 bekannt war, um die Kontakte gegen aus der Umgebung stammende Vemnrei- nigungseinflüsse widerstandsfähig zu machen, auf einer auf einer Isolierschicht einer Halbleiteranordnung angebrachten Aluminiumschicht noch eine Titanschicht anzubringen.

ίο Der Erfindung liegt aber die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch eine Temperaturbehandlung keine Unebenheiten in einer bereits aufgebrachten Aluminiumschicht hervorgerufen werden. »5 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Aluniiniumschicht mindestens teilweise mit einer Titanschicht und einer zweiten Aluminiumschicht bedeckt ist.

Es hat sich gezeigt, daß eine so zwischen zwei AIu-

miniumschichten angebrachte Titanschicht das Auftreten von Unebenheiten unterbindet und zugleich die Oxidschicht nicht angreifen kann, was geschehen würde, wenn die Titanschicht unmittelbar auf dem Oxid angebracht wird.

»5 Vorzugsweise ist die Titanschicht dünner als die Alumiiiiuiaschichten, und zwar vorzugsweise dünner als 0,1 μπι. Dabei gelten u.a. die nachfolgenden Erwägungen. Oft müssen bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen die oben beschriebenen, aus AIu-

minium bestehenden Schichten teilweise entfernt werden, insbesondere durch Ätzen. Auf diese Weise läßt sich ein definiertes leitendes Muster bilden. Aluminium ist ein Metall, das beim Ätzen keine Schwierigkeiten bereitet. Titan ist jedoch chemisch viel resi-

stenter als Aluminium und läßt sich durch Ätzen schwer entfernen. Es hat sich nun herausgestellt, daß bereits eine dünne Zwischenschicht aus Titan bei der Entfernung durch Ätzen keine Schwierigkeiten bereitet und imstande ist, das Auftreten der oben erwähn- ten Unebenheiten zu vermeiden.

Vorzugsweise ist die zweite Aluminiumschicht von einer Glasschicht bedeckt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Schnitt durch eine Halbleiteranordnung, nämlich einen Planar-Transistor in verschiedenen Herstellungsstufen.

Die Halbleiteranordnung ist schematisch und in

vergrößertem Maßstab dargestellt, wobei der Deutlichkeit halber die Abmessungen der unterschiedlichen Teile nicht proportional vergrößert sind.

Als Ausgangsprodukt ist ein aus einem Halbleiterkörper 1 aus einkristallinem η-leitendem Silizium be- stehender Transistor gewählt worden, in dessen Körper, durch Diffusionsbehandlungen, bereits eine Basiszone 3 und eine Emitterzone 4 gebildet sind. Der übrige Teil 2 des Halbleiterkörpers bildet die Kollektorzone. Auf dem Körper 1 befindet sich auch bereits eine auf an sich bekannte Weise angebrachte Isolierschicht 5, die in diesem Fall aus Siliziumoxid besteht. In dieser Schicht sind durch Ätzen mit Hilfe von photolithographischen Techniken bereits drei Fenster 6 angebracht. Diese Fenster 6 geben Zugang zu den

Zonen 2, 3 und 4. Obwohl in diesem Beispiel der Halbleiterkörper nur einen Transistor enthält, wird, wie üblich, meistens eine große Anzahl Transistoren gleichzeitig aus nur einem Halbleiterkörper herge-

stellt werden (siehe Fig. 1).

Der Halbleiterkörper wird danach in einen - nicht dargestellten — zu evakuierendem Raum gebracht, in dem sich drei aus Wolfram bestehende Glühkörper 11.12 und 13 befinden, die einzeln mit einer Stromquelle verbunden werden (siehe Fig. 2). Auf dem ersten und dem letzten wird eine geringe Menge Aluminium angebracht, während auf dem zweiten Glühkörper eine geringe Menge Titan angebracht wird. Danach wird der sorgfältig gereinigte Halbleiterkörper auf einen - nicht dargestellten - Träger gelegt, der auf tine Temperatur von etwa 300° C erhitzt ist. Der Abstand zwischen den Glühkörpern und dem Halbleiterkörper kann beispielsweise 10 cm betragen. Danach werden, während im Raum ein Vakuum von 5,10~⁶ Torr eingehalten wird, die Glühkörper hintereinander und einzeln eingeschaltet, wodurch auf dem Halbleiterkörper zunächst eine Aluminiumschicht 14 mit einer Dicke von 1 μΐη , danach eine Titanschicht 15 mit einer Dicke von 0,02 /<m und schließlich eine Aiuminiumschicht 16 mit einer Dicke von 0,2 μπι in Richtung der Pfeile niedergeschlagen werden. Die auf den Glühkörpern 11,12 und 13 angebrachten Mengen Aluminium und Titan werden auf experimentellem Wege derart bestimmt, daß diese Schichtdicken erhalten werden.

Die ganze Oberseite des Halbleiterkörpers ist nun mit Metall bedeckt. Auf übliche Weise kann in dieser Metallschicht mittels photolithographischer Masken und eines Ätzverfahrens ein gewünschtes Muster gebildet werden. Dazu wird beispielsweise die obere Aluminiumschicht 16 an den nicht maskierten Stellen in einer Lösung von V₂ % Natriumhydroxid (NaOH) in Wasser entfernt; diese Lösung greift jedoch die Titanschicht 15 nicht an. Dazu läßt sich ein Ätzbad verwenden, das aus 1 Volumenteil Fluorwasserstoffsäure (HF), 5 Volumenteilen Salpetersäure (HNO₃) und 140 Volumenteilen Wasser besteht. Schließlich kann die untere Aluminiumschicht 14, die in diesem Bad bereits angegriffen wurde, in einem aus 5 Volumenteilen Phosphorsäure (H₃PO₄), V₅ Volumenteilen Salpetersäure (HNO₃), 1 Volumenteil Essigsäure (CH₁COOH) und 1 Volumenteil Wasser bestehenden Bad völlig entfernt werden.

Nachdem auf diese Weise Leiter eines bestimmten Musters gebildet sind, und zwar in diesem Fall ein Emitterkontakt 21, ein Basiskontakt 22 und ein Kollektorkontakt 23, und die Reste der photolithographische·- Maske entfernt sind, wird eine 10 Minuten dauernde Erhitzung auf etwa 550° C durchgeführt, durch

die sowohl die Emitter- und die Kollektorkontakte als auch der Basiskontakt 22 gute ohmsche Verbindungen mit dem darunterliegenden Silizium erhalten (siehe Fig. 3).
' Danach kann das Ganze mit einer Isolierschicht, beispielsweise einer Bor-Silikat-GIasschicht, bedeckt werden, die dadurch erhalten werden kann, daß der mit den Kontakten 21, 22 und 23, die jetzt in Fig. 4 deutlichkeitshalber derart dargestellt sind, dis bestünden sie aus nur einer Schicht, versehene Halbleiterkörper in einen auf 500° C erhitzten Raum gebracht wird. Mittels eines Trägergases wie Argon wird in diesem Raum der Dampf von Triäthylborat (C₂H₅O)₃B, sowie der Dampf von Tetraälhylorthosilikat (C₂H₅O)₄Si zugeführt, während zugleich Sauerstoff

»5 zugeführt wird. Auf dem Halbleiterkörper wird auf diese Weise eine aus Siliziumdioxid und Borsäureanhydrid bestehende Schicht 25 mit einer Dicke von 0,5 μπ\ gebildet. Diese Schicht kann zur Passivierung der Oberfläche der Halbleiteranordnung zugleich dazu dienen, darin später an der Stelle der Kontakte 21, 22 und 23 öffnungen zum Anbringen von Anschlüssen an diesen Kontakten anzubringen. Es ist nun insbesondere für die passivierende Wirkung dieser Schicht von Bedeutung, daß die darunterliegenden Metallschichten keine Fehler oder Unterbrechungen aufweisen.

Der beschriebene Metallschichtenaufbau läßt sich selbstverständlich außer auf Siliziumoxid mit Vorteil auch bei allen anderen Isolierschichten anwenden, auf

♦° denen Aluminiumschichten bei einer Temperaturbehandlung uneben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche :

1. Halbleiteranordnung mit einer eine Aluminiumschicht tragenden, aus Siliziumoxid bestehenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht (14) mindestens teilweise mit einer Titanschicht (15) und einer zweiten AIumjniumschicht (16) bedeckt ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanschicht (15) dünner ist als die Aluminiumschichten (14, 16).

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanschicht (15) dünner als 0,1 μπι ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Aluminiumschicht (16) mit einer aus einem Oxid oder Glas bestehenden Isolierschicht (25) bedeckt ist.