DE1920684A1 - Verfahren zum Herstellen von Aluminium-Aluminiumoxid-Metall-Kondensatoren in integrierten Schaltungen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Aluminium-Aluminiumoxid-Metall-Kondensatoren in integrierten SchaltungenInfo
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Description
- Verfahren zum Herstellen von Aluminium-Aluminiumoxid-Metall-Kondensatoren in integrierten Schaltungen Die erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Aluminium-Aluminiumoxid-Metall-Kondensatoren in integrierten Schaltungen, welche durchVerfahrensschritte der Planartechnik gefertigt sind.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kondensatoren mit engen Kapazitätstoleranzen und hohen Kapazitätswerten pro Flächeneinheit in integrierte Halbleiterschaltungen einzubauen, wobei die zur Herstellung erforderlichen Verfahrensschritte den Verfahrensschritten zur Herstellung der integrierten Halbleiterschaltung mittels der Planartechnik angepaßt sind.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die erste aus Aluminium bestehende Elektrode mit entsprechender Gcoretrie unter Vervendung der bekannten Fotolacktechnik auf eine die integrierte Schaltung tragende, insbesondere aus Silicium als Grundmaterial bestehende und teilweise mit einer Oxidchicht versehene Substratscheibe auf zubringen, dann diese Aluniniunschicht in vorher bes-timmten Bereichen unter Verwendung der Fotolacktechnik an ihrer Oberfläche durch anodische Oxydation in eine Aluminiurnoxidschicht überzuführen und schließlich nach Ablösen des Photolacks die zweite Elektrode ganzflächig aufzubringen und unter Verwendung einer weiteren Fotolack- und Ätztechnik die für den Kondensatertyp entsprechende Geometrie herzustellen.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren gelingt es, wegen der geringen Dickenschwankung des anodisch hergestellten Oxids sehr dünne Schichten zu verwenden, d.h es können sehr hohe Kapazitätswerte pro Flächeneinheit erzielt werden. Die Verwendung der heute im Handel erhaltlichen Fotolacke beim anodischen Oxydationsprozeß erlaubt eine billige und rationelle Herstellung dieser Oxidkondensatoren.
- Außerdem ist durch das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit gegeben, mehrere Kristallscheiben, welche eine Vielzahl von integrierten Schaltungen enthalten, gleichzeitig zu oxydieren.
- Als Elektrodenmaterial kann in sehr vorteilhafter Weise Aluminium vcrviendet werden, da- dieses Metall auch bei der Herstellung-der integrierten Schaltungen eine wesentliche Rolle spiclt.
- Außer Aluminium als zweites Elektrodenmetall lassen sich auch die anderen Ventilmetalle wie Tantal, Niob, Wolfram oder Gold verwenden.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Q.letallschichten -sowohl die erste als auch die zweite Elektrode - durch Aufdampfen abzuscheiden.
- Die Kontaktierung der Aluminiumschicht bei der anodischen Oxydation erfolgt zweckmäßigerweise entweder über die Siliciunsubstratscheibe über ein in die Oxidschicht geätztes Fenster oder durch ein Aluminium-Netz, welches beispielsweise auf den für die Zerteilung der eine Vielzahl von integrierten chaltungen enthaltenden Siliciumkristallscheibe vorgesehenen Ritzrahmen verläuft.
- Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß der während der anodischen Oxydation auf der Oberflache befindliche Fotolack nach dem Entwickeln nicht mehr ausgeheizt wird.
- Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß höhere Anodisierspannungen (etwa 30 V) angelegt werden können.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, als Anodisierlösung eine 3 ,'ige Ammoniumtartratlösung zu verwenden, welche durch Zusatz von weinsäure auf einen pH-Wert von 5 eingestellt ist.
- Die Scheiben werden dann in die Anodisierlösung eingetaucht, wobei ein Teil des Randes der Scheiben an ein Aluminiumband gepreßt wird, welches den elektrischen Kontakt des Aluminiums sum Zwecke der anodischen Oxydation gewährleistet. Zur anodischen Oxydation wird eine Spannung zwischen die Eristallscheibe, welche als Anode geschal-tet ist, und eine zweite Elektrode, welche als Kathode dient, gelegt; beispielsweise wird ein Strom von etwa 1 mA/cm² eingeprägt, bis die gewünschte Spannung von z. B. 20 V erreicht ist, und anschließend wird mit dieser konstanten Spannung weiter anodisch oxydiert.
- Die Zeitdauer der anodischen Oxydation wird gemäß der Erfindung auf ca. 60 Hinuten eingestellt. Nach der anodischen Oxydation wird der Fotolack abgelöst und die Kristallscheiben werden zur zweiten Metallisierung mit z. B. Aluminium vorbereitet. AnschliePend wird ganzflächig Aluminium aufgedampft und t einer geeigneten Foto technik die zweite Elektrode (Deckelelektrode) geätzt.
- Wegen seiner billigen und rationellen Durchführbarkeit ist dns Verfahren nach der Lehre der Erfindung besonders gut geeignet zur Herstellung integrierter Halbleiterschaltungen mit Aluminium-Aluminiumoxid-metall-Kondensatoren. Die dabei hergestellten Oxidschichten zeichnen sich durch eine besonders gleichmäßige und homogene Ausbildung aus, wobei zusätzlich eine sehr gute Haftfestigkeit auf der Kristalloberfläche gewährleistet wird.
- in weiterer Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens ergib-t sich bei der Herstellung von Dünnfilmschaltun gen, in welchen Widerstände und Kondensatoren in Mehrfachschaltung miteinander verbunden sind.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im. folgenden anha-rid des in den Figuren 1 - 4 dargestellten Au-sführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Figuren 1 - 4 gelten für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen.
- Bei den in Fig. 1 im Schnitt dargestellten Beispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine aus Silicium als Grundmaterial bestehende Kristallscheibe 1 abgtebildet, welche an ihrer Oberfläche mit einer SiO2-Schicht 2 verschen wurde. Für den elektrischen Kontakt wurde dabei ein F-enster 3 in diese Oxidschicht geätzt und die erste aus Aluminium bestehende Elektrode 4 des herzustellenden Kondensators mit entsprechender Geometrie unter Verwendung der bekannten Fotolacktechnik durch Aufdampfen in Vakuum mit Hilfe einer aus einer Wolframwendel bestehenden, einen Aluminiumdraht enthaltenden Aufdampfquelle (in der Figur nicht abgebildet) aufgebracht.
- ig. 2 zeigt den nächsten Verfahrensschritt, in welchem die nicht mit einer Aluminiumoxidschicht zu versehenden- Bereiche der Aluminiumschicht 4 bzw. der Kristallscheibe (1,2) mit einer Fotolackschicht 5 abgedeckt werden und daran anschliencnd, wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine anodische Oxydation in ) %iger Ammoniumtartratlösung, die nicht abgedeekton Oberfl^chenberciche der Aluminiumschicht 4 in eine Aluminiumcxidschicht 6 übergeführt werden. Dabei wird die zu oxydierende Kristallscheibe als Anode geschaltet und zur Spannungsführung ein Teil des Randes der Scheibe an ein Aluminiumband gepreßt. B-ei der anodischen Oxydation wird zwixhen Kristallscheibe (Anode) und einer zweiten Elektrode (Kathode, z. B. ein Graphitstab) eine Spannung angelegt, welche durch Einprägen eines Stroms von 1 mA/cm2 in kurzer Zeit 20 V erreicht. Anschließend wird für ca. 60 Minuten mit dieser konstanten Spannung weiter oxydiert.
- Fig. 4 zeigt die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fertiggestellte Anordnung nach Ablösen der Fotolackschicht, wobei unter Verwendung einer weiteren Fotolack- und Ätztechnik die für den gewünschten Kondensatortyp erforderliche zweite, aus einer Aluminiumschicht 7 bestehende Elektrode mit entsprechender Formgebung auf der Aluminiumoxidschicht 6 als Deckelelektrode durch Aufdampfen im Vakuum abgeschieden worden ist.
- 12 Patentansprüche 4 Figuren
Claims (11)
- P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Herstellen von Aluminium-Aluminiumoxid-metall-Kondensatoren in integrierten Schaltungen, welche durch Verfährensschrit te der Planartechnik gefertigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erste aus Aluminium bestehende Elektrode mit entsprechender Geometrie unter Verwendung der bekannten Fotolacktechnik auf eine die integrierte Schaltung tragende, insbesondere aus Silicium als Grundmaterial bestehende und teilweise mit einer Oxidschicht versehene Substratscheibe aufgebracht wird, daß dann diese Aluminiumschicht in vorher bestimmten Bereichen unter Verwendung der Fotolacktechnik an ihrer Oberfläche durch anodische Oxydation in eine Aluminiumoxidschicht übergeführt wird und daß schließlich nach Ablösen des Fotolacks die zweite Elektrode ganzflächig aufgebracht und un-ter Verwendung einer weiteren votolack- und Atztechnik die für den Kondensatortyp entsp-rechende Geometrie hergestellt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Elektrode eine Aluminiumschicht verwendet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Elektrodenmetall Tantal, Niob, Wolfram oder Gold verwendet wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Aluminiumschicht durch Aufdampfen hergestellt wird.
- 5. Verfahren nach mindestens einer der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Aluminiumschicht bei der anodischen Oxydation über die Siliciumsubstratscheibe iibcr ein in die Oxidschicht geätztes Fens-ter vorgenommen wird.
- 6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der ltluminiumschicht bei der anodischen Oxydation durch ein Aluminium-Netz erfolgt, welches beispielsweise auf dem für die Zerteilung der eine Vielzahl von integrierten Schaltungen enthaltenden Silieiumkristallscheibe vorgesehenen Ritzrahmen verläuft.
- 7. Verfahren nach mindestens einen der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennseichnet, daß der während der anodischen Oxydation auf dcr Oberfläche befindliche Fotolack nach dem Entwickeln nicht mehr ausgeheizt wird.
- 8. 'crfalzren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Anodisierlösung eine 3 %ige Ammoniumtartratlösung verwendet wird, welche durch Zusatz von Weinsäure auf einen pH-Wert von 5 eingestellt ist.
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- lo. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer der anodischen Oxydation auf ca. 60 Minuten ein gestellt wird.
- 11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, insbesondere aus Aluminium bestehende Elektrode durch Aufdampfen hergestellt wird.ntegrierte Halbleiterschaltung mit aluminium-Aluminium-Aluminiumoxid-Metall-Kondensatoren, hergestellt nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 11.L e e r s e i t e
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