DE1765003A1

DE1765003A1 - Verfahren zum Herabsetzen des Rauschens und des Kontaktwiderstands in integrierten Duennfilmschaltungen

Info

Publication number: DE1765003A1
Application number: DE19681765003
Authority: DE
Inventors: Sharp Donald Jex
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-04-13
Filing date: 1968-03-20
Publication date: 1971-12-30
Also published as: CH479229A; SE330926B; FR1561665A; IE32016L; ES352939A1; DE1765003B2; BE713642A; GB1228956A; US3544287A; NL139864B; IE32016B1; IL29456A; NL6805074A

Description

Western Electric Company Incorporated D. J. Sharp 4

Verfahren zum Herabsetzen des Rauschens und des Kontaktwiderstands in integrierten Dünnfilmschaltungen.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Herstellung mehr schichtiger integrierter R-C- oder R-C-L-Dünnfilmschaltungen und ist im einzelnen auf ein verbessertes Verfahren zum Erhalt eines rauscharmen Kontaktes niedrigen Widerstands durch die Oxydtrenn- oder die Ätzung aufhaltenden Schichten, die zwischen den die Schaltungskomponenten bildenden Schichten gelegen sind.

In der spanischen Patentschrift 318 876 der Anmelderin (entspricht der deutschen Patentanmeldung W 40 226 VIII d/21c, 2/34) ist eine bevorzugte Methode zum Herstellen beschichteter Unterlagen und mehrschichtiger integrierter Dünnfilmschaltungen beschrieben. Kurz gesagt, werden hiernach mehrere sich über die ganze Oberfläche der Unterlage erstreckende Filme gleicher Größe (Vollflächen-Filme) im Rahmen eines einzigen Arbeitsganges unter Vakuum fortlaufend nacheinander niedergeschlagen. Dadurch, daß das Vakuum zwischen dem Niederschlagen der einzelnen Schichten nicht unterbrochen wird, sind Verunreinigungsprobleme weitgehend vermieden. Die solcherart beschichteten Unterlagen können dann zum Erhalt der verschiedensten

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Schaltungsmuster einer entsprechend gewählten mehrstufigen formgebenden Ätzbehandlung nach photolitographischen Methoden unterzogen werden.

Tantalnitrid ist ein für Widerstandsstrecken erwünschtes Material, da es zu hochstabilen Widerstandswerten führt. Metallisches Tantal, insbesondere das vor kurzem entdeckte Beta-Tantal, sind für Anodisierungszwecke zur Bildung von Kondensatordielektrika erwünscht, da sie zu hohen Kapazitätswerten pro Kondensatorvolumen führen. Das ß-Tantal ist in der US-Patentschrift Nr. 3 275 915 der Anmelderin (entspricht der deutschen Patentanmeldung W 42 129 VIIIc/21g) beschrieben.

Da jedoch Tantal und Tantalnitrid von gleichen oder ähnlichen Ätzmitteln angegriffen werden, ist die Anwendung der kontinuierlichen Niederschlagsmethode unter Vakuum nicht möglich, wenn nicht eine die Ätzung aufhaltende Trennschicht hierzwischen eingefügt wird. Das heißt, ohne eine solche die Ätzung aufhaltende Schicht ist es notwendig entweder nach dem Niederschlagen jeder Schicht eine selektive Ätzbehandlung folgen zu lassen oder das Niederschlagen jeder Schicht in Form eines speziellen Mustere unter Verwendung von Masken auszuführen. Bei beiden Methoden sind eine Unterbrechung des Vakuums und die Ausführung von Zwischenschritten erforderlich, was zu Ein-

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schleppung von Verunreinigungen und zu anderen Problemen führt. Mit einer geeigneten, die Ätzung aufhaltenden Trennschicht, d. h. mit einer Schicht, die die darunter liegende Schicht während der selektiven Ätzbehandlung der darüber liegenden Schicht schützt, kann ein kontinuierliches Niederschlagen aller Schichten unter Vakuum ohne Unterbrechung ausgeführt werden.

Es wurde bestimmt, daß Tantalpentoxyd etwa 50 mal langsamer als metallisches Tantal durch die üblicherweise zur Ätzung von Tantal verwendete Fluorwasserstoff-Salpetersäure-Ätzlösung angegriffen wird. Dies macht das Tantalpentoxyd brauchbar als eine die Ätzung aufhaltende Trennschicht brauchbar. Da eine Tantalpentoxydschicht leicht in einer kontinuierlichen Anlage erzeugt werden kann, ist sie ersichtlich bevorzugt. Des weiteren wird Tantalpentoxyd durch heißes konzentriertes Natriumhydroxyd schnell angegriffen, ein Ätzmittel das metallisches Tantal nicht mit nennenswerter Geschwindigkeit, zumindest etwa unterhalb 80 C, angreift. Sonach ist ein System zum aufeinanderfolgenden Ätzen einer TaJN - Ta_O_ - Ta -Schichtfolge verfügbar, das bei entsprechender Wahl der Ätzmittel das Herausarbeiten von Widerständen, Kondensatoren, Leitern, Überkreuzungsstellen usw. in jeder gewünschten Form und Anordnung ermöglicht.

Tantalpentoxyd ist von Hauseaus ein Isolator, man würde daher nor-

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malerweise keinerlei Leitung zwischen der Ta N - und der Ta-Schicht durch ein solches Material hindurch erwarten. Jedoch kann nach den Angaben der genannten spanischen Patentschrift die Tantalpentoxydschicht sehr dünn sein; etwa 750 - 1000 A Dicke reichen für einen adequaten Schutz während der Ätzbehandlung aus. Des weiteren wird diese dünne Oxydschicht von hochenergiereichen Tantalatomen während des Aufstäubens der letzteren durchdrungen, die leitende Wege durch die Pentoxydschicht erzeugen. Schließlich ist es nach den Angaben dieser Patentschrift nicht notwendig, daß das Pentoxyd zur Ausübung seiner Ätzungsaufhaltefunktion rein sein muß, es kann auch mehr oder weniger mit Tantal oder Tantalnitrid gemischt sein, wodurch diese Schicht entsprechendes Leitungsvermögen zeigt.

Während hiernach ein gewisses Leitungsvermögen erhältlich ist, ist von der Ta O₁. -Schicht zu erwarten, daß sie nadelartige Löcher und dergleichen Defekte aufweist, die zu einem intermittierenden Rauschen und zu Änderungen in der Leitfähigkeit oberhalb der Tunnel- oder Schottky-Stromeffekte führen. Dieses Problem wird illustriert durch

2 Rauschmessungen, die an acht 20 Kiloohm Widerständen mit 0, 0374 cm (0, 0058 Zoll ) großen Kontaktgebieten durch eine etwa 1000 A dicke Ta O -Schicht hindurch ausgeführt worden sind;

Rauschen in Db

-4
0

+10
-18

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-12
-15
-20
-18

Derartige Widerstände sind daher nicht für rauscharme Anwendungsfälle geeignet.

Zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes ist es bekannt, eine ^

Erwärmung durchzuführen, um eine Redox-Reaktion einzuleiten. So bezieht sich die belgische Patentschrift 606 680 (entspricht der deutschen Patentschrift 1 200 439) auf das Problem, Kontakte an polierten Siliciumkristallen anzubringen, ohne daß hierbei ein Eindringen in das diffundierte Gebiet erfolgt. Dieses Problem ist dabei dadurch gelöst, daß die zu kontaktierende Oberfläche mit SiO₀ beschichtet wird, gefolgt von einem Niederschlag eines aktiven Metalls, das in der Lage i@t, oxydiert werden zu können, und das im festen Zustand eine nennenswerte Löslichkeit für sein eigenes Oxyd besitzt. Sodann ^

wird die Anordnung mit dem Ziel erhitzt, eine Reduktion von SiO zu Si und eine Oxydation des aktiven Metalls zu erhalten. Da das neugebildete Oxyd im Hauptmetall löslich ist, beeinträchtigt es die Leitfähigkeit nicht. Titan ist dabei als das aktive Metall bevorzugt.

Allgemeine Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine verbesserte Herstellungsmethode für mehrschichtige Dünnfilm anordnungen bereitzu-

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stellen, insbesondere eine Behandlungsmethode für integrierte R-C- oder R-C-L-Dünnfilmschaltungen während der Herstellung derselben bereitzustellen, nach welcher rauscharme, niederohmige Kontakte zwischen verschiedenen Schaltungskomponenten, ebenso auch ein besseres Haftungsvermögen der darüber liegenden Schichten und steuerbare Temperaturkoeffizient-Einstellungen für die ohmschen Schaltungskomponenten erhalten werden.

Im wesentlichen beruht die Erfindung in der Verwendung einer Diffusions-Warmbehandlung nacL der aufeinanderfolgend durchgeführten formgebenden Ätzung zum Herausarbeiten der Dünnfilmschaltungskomponenten. Wie gefunden wurde, hat diese Warmbehandlung verschiedene günstige Wirkungen, von denen die wichtigste das Herabsetzen des Kontaktwiderstandes und des Rauschens zwischen den Schaltungskomponenten ist. Sonach wird die die Ätzung aufhaltende Oxyd-Trennschicht zumindest teilweise zu einer Eindiffusion in die angrenzende Tantalnitridschicht und die Tantalschicht veranlaßt. Gleichzeitig werden die Nadellöcher oder andere ein Rauschen erzeugende Deffekte zu unwesentlichen Stromwegen, da die ganze Schicht leitend gehalten wird. Zusätzliche günstige Wirkungen der Diffusions-Warmbehandlung sind, daß das Haftungsvermögen der darüber liegenden leitenden Schichten verbessert wird, daß durch die Warmbehandlung die normalerweise an Ta O.-Dielektrika durchgeführte übliche

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Rückätzung ent^iälltund daß eine Temperaturkoeffizient-Einstellung für die Widerstände bewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im einzelnen in den Ansprüchen gekennzeichnet und nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine stark vergrößerte Schnittansicht einer beschichteten

Unterlage vor der Ätzbehandlung, Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 nach teilweiser Ausführung der Ätzbehandlung und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer teilweise vervollständigten Dünnfilm - S chaltung.

Fig. 1 zeigt eine Unterlage 10, die in einer kontinuierlich arbeitenden Vakuumanlage nacheinander mit verschiedenen Schichten beschichtet worden ist. Die anfänglich vorgesehene Unterlage 10 kann aus einer stark aluminiumoxyd-haltigen Keramik, aus Glas oder dgl. bestehen. Die erste hierauf niedergeschlagene Schicht ist eine Tantalnitridschicht 12. Diese kann anfänglich 1000 - 1500 K dick sein. Im nächsten Schritt wird eine Tantalpentoxydschicht 14 im Wege einer reaktiven Zerstäubung niedergeschlagen. Alternativ kann die Tantalnitridschicht 12 anfänglich 1500 - 2000 K dick niedergeschlagen werden, wonach dann die Tantalpentoxydschicht durch Anodisieren erzeugt wird. In jedem Fall ist die Tantalpentoxydschicht 14 etwa 750 A dick. Als

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nächstes wird eine annähernd 6000 A dicke Tantal-Metallschicht 16, vorzugsweise ß-Tantal, auf der Tantalpentoxydschicht 14 niedergeschlagen. Schließlich wird eine leitende Schicht 18 aus Aluminium oder Nickel-Chrom-Gold (nichrome-gold) aufgebracht. Wird hierfür die erwähnte kontinuierlich arbeitende Vakuumanlage benutzt_t haben alle diese Schichten gleiche Ausdehnung wie die Unterlage.

Im Falle einer Aluminium-Dickschicht 18 wird die Anordnung zur Erzeugung einer integrierten Dünnfilmschaltung wie folgt weiterbearbeitet; Kontaktierungsgebiete, Leitungen und Kondensator gebiete werden im Photolack-Maskier verfahr en abgegrenzt, und die verbleibenden Gebiete werden bis zur die Ätzung aufhaltenden Ta O--Schicht 14 in einer üblichen Fluorwasserstoff-Salpetersäure-Ätziösung durchgeätzt. Dabei kann vorab verdünntes NaOH zur schnelleren Entfernung der Aluminium*Dickschichtteile verwendet werden« wonach eich dann die erwähnte'Fluorwaeserstoff-Salpetersäure-Ätzung anschließt. Wie erwähnt, wurde bestimmt, daß das Ta₀O. in einer Fluorweuweretoff-Salpetersäure-Ätzlösung etwa 50 mal langsamer ale *\xm Tantalschicht äquivalenter Dicke abgeätzt wird, so dad eine angemessene Zeitspanne zur Aueführung dieses Schrittes ohne nennenswerte Entfernung des Tantalpentoxyds vorhanden ist.

Zu diesem Zeitpunkt sind die ausgeformten Teile umgeben von Tantal-

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nitride das seinerseits durch die restliche Ta_oO--Schicht geschützt ist (Fig. 2). Wie dargestellt, sind ein Kontaktierungsansatz 20 und ein Kondensatorelektrodengebiet 22 herausgearbeitet. Sodann wird die ganze Oberfläche mit Photolack derart maskiert, daß des weiteren Widerstände, die an geeigneten Stellen mit den vorher definierten Ansätzen endigen, Kondensatoren oder Leitungsstrecken festgelegt werden. Es sei bemerkt, daß die erste Photolack-Beschichtung nicht entfernt zu werden braucht, da sie zusätzlichen Schutz für die Metallbeschichtung bildet. Heiße (60 C) 10-normale NaOH-Lösung wird zur Entfernung der die Ätzung aufhaltenden Ta O_-Schicht 14 verwendet, und gleich-

ei O

zeitig zur formgebenden Ätzung der Widerstände. Falls gewünscht, kann nach Entfernung der Ta O--Schicht in NaOH wiederum Fluor-

Ct O

wasserstoff-Salpetersäure-Ätzlösung als alternatives Ätzmittel für das Ta_N verwendet werden. Zu diesem Zeitpunkt (Fig. 3) ist ein Widerstand 24 (in Meanderform) ausgeformt worden, der noch das Tantalpentoxyd trägt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit einer späteren gesonderten Widerstands-Schützanodisierung.

Sonach erlaubt die abwechselnde Anwendung der Fluorwass er stoff Salpetersäurelösung und der NaOH-Lösung ein selektives Ätzen zum Erhalt von ß-Tantalstrukturen als erstes und Ta N-Widerstandsan-Ordnungen als zweites.

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Die als Leiter oder Kontaktierungsgebiete dienenden Bereiche behalten das ;-Tantal und Aluminium bei; jedoch wird von den für die Kondensatoren vorgesehenen, verbleibenden Gebieten, z.B. 22, das Aluminium in verdünntem NaOH für eine nachfolgende Anodisierung entfernt. Die Photolack-Beschichtung, welche die von Aluminium zu befreienden Gebiete definiert, lokalisiert auch die nachfolgende Anodiaierung, mit deren Hilfe die Dielektrika für jene Gebiete erzeugt werden.

Fig. 3 zeigt die Schaltung zu diesem Bearbeitungszeitpunkt. Der Aufbau ist komplett mit der Ausnahme der noch zu komplettierenden Kondensatoren und der noch verbl ibenden Ta₀O.-Schicht, die den Kontakt

Δ ο

von den Widerstandsenden zu den darüber liegenden Kontaktmaterialien trennt. Die Schaltung wird komplettiert durch Erzeugen der Kondensatordielektrika im Wege einer Anodisierung, ferner durch eine Trimmanodisierung der Widerstände, Niederschlagen der Gegenelektroden auf die Kondensatoren sowie Niederschlagen jeglicher erforderlichen Überkreuzungen, wie dies im einzelnen in der vorstehend erwähnten spanischen Patentschrift beschrieben ist. Die erfindungsgemäß vorgeschriebene Warmbehandlung kann zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens vor dem Niederschlagen der Gegenelektroden erfolgen, es wird jedoch vorgezogen, daß sie nach der Bildung der Dielektrika durchgeführt wird, da hierdurch zusätzliche noch zu beschreibende Vorteile erreicht werden.

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Wie erwähnt, ist die Ta O_-Schicht für mit Rauschen behaftete Verbindungen verantwortlich, und acht Messungen wurden zur Illustrierung dieses Sachverhaltes wiedergegeben. Die gleichen acht Widerstände wurden dann entsprechendder Erfindung 20 Minuten lang auf 540 C erhitzt, wonach wiederum Rauschmessungen gemacht wurden. Die Ergebnisse sind nachstehend im Vergleich zu den ursprünglichen Meßwerten wiedergegeben.

Rausch-Messungen an 20 kOhm - Widerständen

mit Oj 0374 cm²(0/0058 Zoll2) großen Anschlußansätzen

Ursprüngliches Rauschen Rauschen in DB in DB nach 20 minutiger Diffusionswarmbehandlung bei 540⁰C

-4 -37

0 -45

+10 -45

-18 -42

-12 -44

«15 -45

-20 -35

-18 -37

Verschiedene Theorien sind für den Elektronenfluß durch isolierende Dünnfilme vorgeschlagen worden. Der Mangel an Übereinstimmung bezieht sich auf mangelndes Verständnis der Struktur des isolierenden Dielektrikum. Wie erwähnt, kann von dem Film erwartet werden, daß

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er feine Löcher und andere Deffekte aufweist, die sonst intermittierendes Rauschen erzeugen und Leitfähigkeitsänderungen darstellen würden, die oberhalb des Tunneleffektes oder der Schottky-Stromeffekte liegen. Ohne an einer speziellen Theorie festzuhalten, wird angenommen, daß die sehr bedeutsame Herabsetzung der Rauschwerte durch die erfindungsgemäße Warmbehandlung das Resultat einer Entstehung einer solch großen Anzahl rauscharmer leitender Wege durch den Film hindurch ist, daß die erwähnten Deffekte zu vernachlässigbar kleinen Leitungsgebieten werden. Die durch die Erfindung erreichte Verbesserung wurde wiederholt bei der Herstellung ähnlicher Schaltungen beobachtet und zeigte sich insbesondere zwischen 370 und etwa 540 C, obgleich die Auflösung oder Diffusion der die Ätzung aufhaltenden Tantalpentoxyd-Trennschicht bei niedrigeren Temperaturen stattfinden kann. Diffusionstemperaturen von 300 C führten bei 1/2-stündiger Anwendung im Rahmen eines ähnlichen Versuchs zu etwas höheren Rauschmeßwerten, die im Mittel bei -33 DB lagen.

Der Kontaktwiderstand der diffusionswarmbehandelten mehrschichtigen Anordnung nach Fig. 3 wurde in einem gesonderten Versuch gemessen, und es wurde gefunden, daß er um das 5-fache durch eine 20 Minuten lange Warmbehandlung bei einer Diffusionstemperatur von 370 C erniedrigt wurde. Streuwiderstand der kontaktierenden Sonde lieferte dabei fraglos einen gewissen Beitrag zu den gemessenen Werten.

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Ai

Bei der üblichen Herstellung von Tantal-Dünnfilmkondensatoren wird die Qualität des Dielektrikums durch eine Rückätzung und Reformierung nach der anfänglichen, Anodisierungsbehandlung verbessert. Es wurde nun auch gefunden, daß eine Warmbehandlung, gefolgt von einem Reformieren auf die ursprüngliche Spannung, die gleiche Wirkung hat. Durch Ausführen der erfindungsgemäßen Warmbehandlung nach der Erzeugung der Kondensator dielektrikum-Gebiete entfällt daher die Notwendigkeit einer gesonderten Erhitzung. Versuche haben bestätigt, daß auf diese Weise hergestellte Kondensatoren mit den nach üblichen Methoden hergestellten bezüglich der Qualität vergleichbar waren.

Zwei Materialien sind üblicherweise als die Metalldecke chi cht verwendet worden, nämlich Gold und Aluminium. Aluminium kann direkt auf das ß-Tantal zur Verwendung bei Schaltungen aufgedampft werden, die Ultraschallschweißungen an ihren Anschlüssen verwenden. Schaltungen, die eine Lötung zu Anschlußzwecken oder eine Befestigung von Leiterbäumen erfordern, können die übliche Nickel-Chrom-Gold-Deckschicht verwenden. In jedem Fall führt die Diffusions Warmbehandlung der Erfindung zu dem zusätzlichen Vorteil einer ausgezeichneten Adhäsion zwischen den Schichten. Beispielsweise wurden 4000 A Gold auf einen kathodisch aufgestäubten Tantalniederschlag aufgedampft. Nach einer 20 Minuten langen Warmbehandlung bei 500 C konnte das Gold nicht mehr mit Hilfe eines angedrückten Klebbandes,

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das dann wieder rasch abgezogen wurde, entfernt werden. Es konnte dann hierauf gelötet werden. Keine Zwischenschicht oder Bindemittel wurde in diesem Fall verwendet, und die Verbindung war zwischen Tantal und Gold direkt. Gold zeigt vor der Diffusionswarmbehandlung kein ausreichendes Haftungsvermögen, um selbst als leitende Dtckschicht benutzt werden zu können.

Bei einem Herstellungsverfahren, bei dem nicht nacheinander und ohne Unterbrechung des Vakuums die einzelnen Schichten niedergeschlagen werden, setzt die Warmbehandlung zusätzlich dazu, daß sie ein besseres Haftungsvermögen zwischen Tantal und der darüber liegenden Kontakt-Dtckschicht erzeugt, ebenfalls den Rauschwert und den Widerstand dieser Verbindung herab. Dies deshalb, weil in einem nicht kontinuierlichen Vakuumniederschlagsprozeß das Tantal vor dem Niederschlagen der Metall-Dfckschicht der Atmosphäre ausgesetzt wird, was zur Bildung einer dünnen Tantalpentoxydschicht führt. Die Situation ist daher ähnlich wie bei den Schichten oberhalb und unterhalb der die Ätzung aufhaltenden Ta_oO_-Schicht, und die Warmbehandlung veranlaßt offenbar eine Diffusion von Sauerstoffatomen in das umgebende Metall und von Metallatomen in die Oxydschicht.

Es wurde bemerkt, daß die durch die Warmbehandlung erhaltene Verbesserung des Kontektes zwischen dem Tantal (oder Tantalnitrid)

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und dem darüber liegenden Kontaktierungsansatz wenn letzterer durch stromlose Plattiermethoden (Ioenenaustauschverfahren) aufgebracht wird. Nach diesen Methoden erfolgt zunächst eine Behandlung mit einer Sensibilisierlösung, gefolgt von einem stromlosen Niederschlag von Nickel- und Goldschichten. Zahlreiche Faktoren beeinflussen das Rauschverhalten solcher Verbindungen, so unter anderem die Zusammensetzung und Frische der Sensibilisierlösung, die Länge der Sensibilisierung und dergleichen. Es wurde jedoch gefunden, daß in jedem Fall eine etwa 15 Minuten lange Warmbehandlung im erwähnten Temperaturbereich von 300 - 600 C, vorzugsweise 370 - 540 C sowohl das Rauschen und den Widerstand beachtlich herabsetzt als auch die Stärke der Schichtverbindungen beachtlich heraufsetzt.

Eine zusätzliche Beobachtung der Messungen an den fertigen Widerständen weist auf die günstige Einstellmöglichkeit sowohl des spezifischen Widerstandes als auch des Temperaturkoeffizienten des Widerstandes hin. Temperaturen, die nahe der oberen Grenze des für die Warmbehandlung angegebenen Temperaturbereichs liegen, führen zu einer Erzeugung von Temperaturkoeffizient-Änderungen beträchtlicher Größe. Beispielsweise hatte ein 1500 K dicker Ta.N-Niederschlag einen anfänglichen Temperaturkoeffizienten von -151 ppm/ C, der sich nach einer 20 Minuten langen Warmbehandlung bei 540 C auf -23 9 ppm/ C änderte. Es scheint, daß der Prozeß der Sauerstoff -

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diffusion in den Widerstandskörper für dieses Phänomen verantwortlich zu machen ist, er mag aber wegen des bereits in dem Widerstands· niederschlag vorhandenen Stickstoffs etwas schwierig auf quantitativer Basis zu erklären sein. Ähnliche Effekte wurden auch bei Warmbehandlungen bei niedrigeren Temperaturen beobachtet, z.B. bei 370 C für 20 Minuten, obgleich die Änderungen entsprechend kleiner waren (15 ppm negative Änderung im Vergleich zu den 88 ppm bei der höheren Temperatur).

Es scheint, daß die Wider stands drift oder -Oxydation während der Warmbehandlung stark von der Stöchiometrie des ursprünglichen Ta_N-Niederschlags abhängt. Zusammensetzungen, die praktisch genau der Ta N-Stöchiometrie entsprechen, ändern sich nur auf 1 oder 2 % bei einer Diffusionstemperatur von 370 C. Von dieser wünschenswerten Zusammensetzung abweichende Zusammensetzungen können sich um 10 - 15 % ändern. Die intensiveren Diffusionstemperaturen (540 C), die zu beträchtlichen Temperaturkoeffizient-Änderungen führten, lieferten Widerstandszunahmen von 25-30 % in Ta_N. Zusammensetzungen, die wesentlich von Ta_N abweichen, änderten sich um bis zu 60 % oder mehr. Bei diesen Versuchen bildet die anodische Oxydtrennschicht einen gewissen Oxydationsschutz für die Widerstände während der Warmbehandlung. Unter den bei diesem Prozeß für die Diffusion verwendeten Bedingungen wurde kein nennens-

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wertes zusätzliches Oxydwachstum beobachtet, folglich wurde die Gesamtänderung des Widerstandes der Austausch diffusion des TaN und des benachbarten Ta O zugeschrieben.

Zusammengefaßt, sind Diffusionswarmbehandlungen bei den höheren Temperaturen bevorzugt, es sei denn, daß Wider stands änderungen klein gehalten werden müssen. Dies ist aber kein Problem, wenn die Ta N-Stöchiometrie sorgfältig kontrolliert wird. Die untere Temperaturgrenze der Warmbehandlung ergibt sich lediglich aus der Forderung, daß die gewünschten Reaktionen noch in vernünftiger Zeit ablaufen. Sie liegt hier bei etwa 300 C. Die obere Temperatur grenze ist selbstverständlich diejenige, bei der irgendeiner der Bestandteile seine strukturelle Integrität verliert (z.B. zu fließen beginnt oder flüssig wird) oder bei der übermäßige Oxydation verursacht wird. Wenn daher eine Aluminium-Dickschicht vorhanden ist, sollte die Warmbehandlung nicht wesentlich über 600 C hinausgehen. Eine Oxydation der Widerstände kann oberhalb dieser Temperatur ebenfalls beträchtlich werden.

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Claims

D.J.Sharp 4 )765003 Ansprüche

1. Bei der Herstellung einer integrierten Dünnfilmschaltung, die auf einer Unterlage zumindest eine Widerstandsschicht, eine die Ätzung aufhaltende Schicht aus einem Metalloxyd, eine Kondensatorelektrodenschicht und eine hochleitende Schicht in der angegebenen Reihenfolge aufweist, wobei diese Schichten zur Ausformung der Dünnfilmschaltungselemente aufeinanderfolgend geätzt werden, anzuwendendes Verfahren/zum Herabsetzen des elektrischen Rauschens und des Kontaktwiderstandes zwischen der Widerstandeschicht und den darüber liegenden Schichten^ gekennzeichnet durch eine Warmbehandlung der geätzten Anordnung über eine Zeitspanne hinweg und bei einer Temperatur, die für eine wesentliche Herabsetzung des Rauschens und des Kontaktwiderstandes ausreichend sind«

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Tantalnitrid für die Widerstandsschicht vorgesehen ist, ferner Tantalpentoxyd für die die Ätzung aufhaltende Schicht und Tantal für die Kondensatorelektrodenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmbehandlung weniger als etwa eine Stunde lang zwischen etwa 300 C und etwa 600 C ausgeführt wird.

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