DE2032837B2

DE2032837B2 - Semiconductor element with a contact layer of aluminium - which is covered by silicon before attaching aluminium contact wire

Info

Publication number: DE2032837B2
Application number: DE19702032837
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr. 7129 Talheim Engbert
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-07-02
Filing date: 1970-07-02
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2032837A1

Abstract

An aluminium contact wire is attached to a layer (1) of aluminium located on a semiconductor device, where layer (1) is covered with a semiconductor layer (2) before attaching the Al wire. Layer (2) is pref. silicon, applied to the Al layer (1) by vapour deposition; and the process can be used for making contact with either an Al conductor path or an Al electrode or between two layers of Al used in an integrated circuit and sepd. by a layer of insulation contg. a window. When Si is applied to Al, or Al to Si an excellent electric contact is obtd.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren einer auf einer Halbleiteranordnung befindlichen Aluminiumschicht mittels einer Zuleitung aus Aluminium. The invention relates to a method for contacting a device located on a semiconductor arrangement Aluminum layer by means of an aluminum supply line.

Zur Kontaktierung von Halbleiteranordnungen werden bekanntlich Aluminiumelektroden oder Aluminiumleitbahnen verwendet, die in Gestalt von Aluminiumschichten auf die Halbleiteranordnungen aufgebracht werden. Zur Kontaktierung der Aluminiumschichten sind im allgemeinen noch Zuleitungen erforderlich, die beispielsweise ebenfalls aus Aluminium bestehen.It is known that aluminum electrodes or aluminum interconnects are used to make contact with semiconductor arrangements used, which are applied in the form of aluminum layers to the semiconductor devices will. In order to make contact with the aluminum layers, leads are generally required for example also made of aluminum.

Bei der Verbindung von Aluminiumschichten mit Zuleitungen ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, da Aluminium sehr leicht oxydiert und dadurch eine Verbindung zwischen Aluminium und Aluminium erschwert wird. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Kontaktierung einer auf einer Halbleiteranordnung befindlichen Aluminiumschicht mittels einer Zuleitung aus Aluminium erleichtert bzw. überhaupt erst eine feste Verbindung zwischen Zuleitung und Aluminiumschicht ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß auf die auf der Halbleiteranordnung befindliche Aluminiumschicht eine Halbleiterschicht aufgebracht wird und daß die Aluminiumzuleitung an der Halbleiterschicht angebracht wird. Die Halbleiterschicht dient somit als Zwischenschicht zwischen der Aluminiumschicht und der Aluminiumzuleitung. When connecting aluminum layers with leads, however, difficulties arise because Aluminum is very easily oxidized and thus a connection between aluminum and aluminum is made more difficult. The invention is therefore based on the object of specifying a method which the Contacting an aluminum layer located on a semiconductor arrangement by means of a lead Made of aluminum facilitates or even creates a firm connection between the supply line and the aluminum layer enables. To solve this problem, in a method of the type mentioned in the introduction Invention proposed that on the aluminum layer located on the semiconductor device, a semiconductor layer is applied and that the aluminum lead is attached to the semiconductor layer. the The semiconductor layer thus serves as an intermediate layer between the aluminum layer and the aluminum lead.

Durch die DT-PS 7 64 351 ist es bekannt, an einem Aluminiumseil ein Anschlußstück durch Zusammenschmelzen der Einzelleiter anzubringen. Dabei wird eine Aluminium-Silizium-Legierung zugegeben. An dieses Anschlußstück wird mittels Kontaktdruckschraube ein anderes Anschlußstück angebracht.From DT-PS 7 64 351 it is known to attach a connector to an aluminum cable by melting it together to attach the single conductor. An aluminum-silicon alloy is added. To this Connection piece, another connection piece is attached by means of a contact pressure screw.

Die Erfindung ist vor allem dann von Vorteil, wenn eine erste Aluminiumschicht — erste Verdrahtung — durch einen Bedampfungsprozeß mit einer zweiten Aluminiumverdrahtung verbunden werden soll. Es zeigt sich, daß die erste Aluminiumschicht im allgemeinen so oxydiert ist, daß kein Kontakt mit der aufgedampften zweiten Aluminiumfläche zustande kommt.The invention is particularly advantageous when a first aluminum layer - first wiring - to be connected to a second aluminum wiring by a vapor deposition process. It shows that the first aluminum layer is generally so oxidized that no contact with the vapor deposited second aluminum surface comes about.

Die Bedampfung einer Siliziumoberfläche mit Aluminium oder umgekehrt einer Aluminiumoberfläche mit Silizium ergibt aber stets einen guten elektrischen Kontakt zwischen Silizium und Aluminium, der außerdem auch mechanisch außerordentlich fest ist. Die Erfindung macht sich diese Kontakteigenschaft Silizium/Aluminium zunutze und verwendet deshalb Silizium als elektrisches und mechanisches Verbindungsmittel zwischen Aluminium/Aluminium beispielsweise bei der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen übereinanderliegenden und durch eine Isolierschicht voneinander getrennten Aluminiumleitbahnen von integrierten Schaltungen. Eine solche Technik wird auch Multischichtenverdrahtung genannt. Nach der Erfindung werden bei dieser Technik die miteinander durch eine öffnung in der Isolierschicht zu verbindenden Aluminiumleitbahnen nicht unmittelbar, sondern über eine Zwischenschicht aus Halbleitermaterial miteinander verbunden. Die Zwischenschicht wird bei diesem Verfahren vor dem Aufbringen der zweiten Aluminiumleitbahn auf die erste Aluminiumleitbahn aufgebracht. Das Aufbringen der Halbleiterschicht erfolgt beispielsweise durch Aufdampfen in einer Bedampfungsanlage, die auch die zweite Aluminiumbedampfung vornimmt.The vapor deposition of a silicon surface with aluminum or, conversely, an aluminum surface with However, silicon always results in good electrical contact between silicon and aluminum, as well as is also extremely strong mechanically. The invention makes this contact property silicon / aluminum exploits and therefore uses silicon as an electrical and mechanical connecting means between aluminum / aluminum, for example when establishing an electrical connection between superimposed and separated from one another by an insulating layer of aluminum conductor tracks integrated circuits. Such a technique is also called multilayer wiring. According to the invention With this technology, the elements to be connected to one another through an opening in the insulating layer Aluminum interconnects not directly, but with one another via an intermediate layer of semiconductor material tied together. In this process, the intermediate layer is applied before the second aluminum interconnect is applied applied to the first aluminum conductor track. The semiconductor layer is applied, for example by vapor deposition in a vapor deposition system that also performs the second aluminum vapor deposition.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die F i g. 1 bis 3 befassen sich mit der Kontaktierung einer Aluminiumleitbahn durch einen Aluminiumdraht. Die Leitbahn stellt ihrerseits eine elektrische Verbindung zu einer Halbleiterzone in einem Halbleiterkörper her, wie es beispielsweise in der F i g. 1 dargestellt ist. Die Halbleiteranordnung der F i g. 1 besteht aus einem Halbleiterkörper 1, in dessen eine Oberflächenseite eine Halbleiterzone 2 eingebracht ist. Die Kontaktierung dieser Halbleiterzone 2 erfolgt durch die Aluminiumleitbahn 3, die auf einer auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Isolierschicht 4 verläuft und durch eine öffnung in dieser Isolierschicht die Halbleiterzone 2 kontaktiert. Die Isolierschicht 4 besteht beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid.The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments.
The F i g. 1 to 3 deal with the contacting of an aluminum conductor path with an aluminum wire. The interconnect in turn establishes an electrical connection to a semiconductor zone in a semiconductor body, as shown, for example, in FIG. 1 is shown. The semiconductor device of FIG. 1 consists of a semiconductor body 1, into one surface side of which a semiconductor zone 2 is introduced. This semiconductor zone 2 is contacted by the aluminum interconnect 3, which runs on an insulating layer 4 located on the semiconductor surface and makes contact with the semiconductor zone 2 through an opening in this insulating layer. The insulating layer 4 consists for example of silicon dioxide or of silicon nitride.

Wie die F i g. 1 weiter zeigt, ist die Aluminiumleitbahn 3 an ihrem einen Ende zu einem Kontaktflecken 5 großflächig erweitert, um zum Anbonden eines Anschlußdrahtes an der Leitbahn eine möglichst große Kontaktfläche zur Verfugung zu haben. Im Gegensaiz zur bekannten Technik wird jedoch ein Anschlußdraht für den Fall, daß die Aluminiumleitbahn durch einen ebenfalls aus Aluminium bestehenden Draht kontaktiert werden soll, nicht unmittelbar an der Aluminiumleitbahn, sondern an einer Zwischenschicht aus einem Halbleitermaterial wie z. B. Silizium angebondet. Zu diesem Zweck wird gemäß der F i g. 2 vor demAs the F i g. 1 further shows, the aluminum interconnect 3 is at one end to a contact pad 5 Extended over a large area in order to bond a connecting wire to the conductor path as large as possible To have contact surface available. In contrast to the known technique, however, a connecting wire is used in the event that the aluminum interconnect is contacted by a wire also made of aluminum should not be directly on the aluminum conductor track, but on an intermediate layer made of a Semiconductor material such as B. silicon bonded. For this purpose, according to FIG. 2 before

b5 Anbonden eines Aluminiumdrahtes auf den Kontaktflecken 5 zunächst eine Halbleiterschicht 6 aufgebracht, die z. B. aus Silizium besteht. Erst danach wird der Aluminiumdraht 7 angebondet, und zwar gemäß derb5 bonding an aluminum wire to the contact pad 5 first applied a semiconductor layer 6, the z. B. consists of silicon. Only then will the Aluminum wire 7 is bonded according to FIG

Fig.3 nicht an dem Kontaktflecken 5, sondern an der darauf befindlichen Siliziumschicht 6.3 not on the contact pad 5, but on the silicon layer 6 located thereon.

Der Aluminiumdraht 7 kann dann seinerseits wieder z. B. mit Elektroden bzw. Leitbahnen eines anderen Bauelementes oder mit den Sockelstiften eines Gehäusesockels verbunden werden. Das Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3 zeigt der Einfachheit halber nur den Fall, daß der Halbleiterkörper 1 lediglicii eine einzige Halbleiterzone 2 aufweist, wie es z. B. für Halbleiterdioden zutrifft. In Wirklichkeit kann der Halbleiterkörper natürlich auch mehrere Halbleiterzonen, wie sie z. B. für Transistoren oder Mehrzonenbauelemente benötigt werden, haben oder der Grundkörper eines integrierten Schaltkreises mit mehreren Bauelementen sein.The aluminum wire 7 can then in turn again z. B. with electrodes or interconnects of another Component or are connected to the socket pins of a housing base. The embodiment the F i g. For the sake of simplicity, FIGS. 1 to 3 only show the case in which the semiconductor body 1 is only a single one Has semiconductor zone 2, as it is, for. B. applies to semiconductor diodes. In reality, the semiconductor body can of course, several semiconductor zones, as they are, for. B. required for transistors or multi-zone components be, have or be the main body of an integrated circuit with several components.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar eine sogenannte Multischichtenverdrahtung zwischen übereinanderliegenden und durch eine Isolierschicht voneinander getrennten Leitbahnen.The F i g. 4 to 6 show a further embodiment of the invention, namely a so-called Multi-layer wiring between one another and one on top of the other through an insulating layer separate interconnects.

Bei der Halbleiteranordnung der F i g. 4 ist zunächst nur eine Leitbahn 3 vorhanden, die wie im ersten Ausführungsbeispiel von dem Halbleiterkörper 1 durch eine Isolierschicht 4 getrennt ist. Da die zweite, in der F i g. 4 noch nicht dargestellte Leitbahn, von der ersten Leitbahn durch eine Isolierschicht getrennt werden muß, wird gemäß der F i g. 5 auf die Leitbahn 3 sowie auf die bereits vorhandene Isolierschicht 4 eine Isolierschicht 8 aufgebracht, in die eine öffung 9 eingebracht wird, durch die die erforderliche elektrische Verbindung zwischen den zwei übereinander zu liegen kommenden Leitbahnen hergestellt wird.In the semiconductor arrangement of FIG. 4 there is initially only one interconnect 3, which is the same as in the first Embodiment is separated from the semiconductor body 1 by an insulating layer 4. Since the second, in the F i g. 4 interconnect, not yet shown, can be separated from the first interconnect by an insulating layer must, according to FIG. 5 on the interconnect 3 and on the already existing insulating layer 4, an insulating layer 8 applied, into which an opening 9 is made, through which the required electrical connection is produced between the two interconnects coming to lie one on top of the other.

Während bei der üblichen Leitbahnverbindungstechnik die zweite Leitbahn nach der Herstellung der öffnung 9 in der Isolierschicht 8 unmittelbar aufgedampft und dabei durch das in die öffnung 9 gelangende Aufdampt'material gleichzeitig auch eine unmittelbare Verbindung zwischen den beiden Leitbahnen über die öffnung 9 hergestellt wird, wird nach der Erfindung für den Fall, daß beide Leitbahnen aus Aluminium bestehen, die zweite Leitbahn nicht unmittelbar nach der Herstellung der öffnung 9 in der Isolierschicht 8 aufgebracht, sondern gemäß der Fig. 5 vor dem Aufbringen der zweiten Aluminiumleitbahn die erste Aluminiumleitbahn 3 im Bereich der öffnung 9 erst mit einer Halbleiterschicht 6 bedeckt, damit die zweite Aluminiumleitbahn nicht unmittelbar mit der ersten Aluminiumleitbahn in Berührung kommt. Erst danach wird gemäß der F i g. 6 die zweite Aluminiumleitbahn 10 aufgebracht, die im Ausführungsbeispiel die erste Aluminiumleitbahn kreuzt. Die erforderliche elektrische Verbindung zwischen den beiden Aluminiumleitbahnen 3 und 10 erfolgt somit in Übereinstimmung mit der Erfindung wiederum nicht unmittelbar, sondern über die z. B. aus Silizium bestehende Halbleiterschicht 6, die eine wesentlich bessere elektrische Verbindung zwischen den beiden Leitbahnen 3 und 10 gewährleistet als eine unmittelbare Berührung dieser beiden Leitbahnen.While with the usual interconnect connection technology, the second interconnect after the production of the Opening 9 in the insulating layer 8 is vapor-deposited directly and thereby through the opening 9 reaching the opening Aufdampt'material at the same time an immediate Connection between the two interconnects via the opening 9 is established according to the invention for in the event that both interconnects are made of aluminum, the second interconnect not immediately after the Production of the opening 9 applied in the insulating layer 8, but according to FIG. 5 before The second aluminum interconnect is first applied to the first aluminum interconnect 3 in the area of the opening 9 a semiconductor layer 6 covered so that the second aluminum interconnect is not directly with the first Aluminum conductor track comes into contact. Only then, according to FIG. 6 the second aluminum interconnect 10 applied, which crosses the first aluminum interconnect in the exemplary embodiment. The required electrical The connection between the two aluminum interconnects 3 and 10 is thus made in accordance with FIG Invention, in turn, not directly, but via the z. B. consisting of silicon semiconductor layer 6, the ensures a much better electrical connection between the two interconnects 3 and 10 than direct contact between these two interconnects.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method for contacting an aluminum layer located on a semiconductor device by means of a supply line made of aluminum, thereby characterized in that on the aluminum layer located on the semiconductor device a Semiconductor layer is applied and that the aluminum lead attached to the semiconductor layer will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the semiconductor layer made of silicon consists.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor layer by Vapor deposition is applied to the aluminum layer.

4. Application of the method according to one of claims 1 to 3 for contacting an aluminum electrode or an aluminum track.

5. Application of the method according to any one of claims 1 to 4 in the manufacture of a electrical connection between one above the other and one another through an insulating layer separate aluminum interconnects of an integrated circuit by interconnecting them with a opening in the insulating layer to be connected not directly, but via a Intermediate layer of semiconductor material are connected to each other, which is immediately before the Applying the second aluminum interconnect to the area of the opening in the insulating layer first aluminum conductor is applied.