DE2040929A1 - Ohmsche Kontaktanordnung fuer Halbleitervorrichtungen - Google Patents
Ohmsche Kontaktanordnung fuer HalbleitervorrichtungenInfo
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Description
TEXAS IHSTRMEIiTS INCORPORATED
13500 Forth Central Expressway
Dallas, Texas, .7.St.A.
13500 Forth Central Expressway
Dallas, Texas, .7.St.A.
Ohrasche Kontaktanordnung für Halbleitervorrichtungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Dünnfilmmetallisierungsanordnung
für Halbleitervorrichtungen und insbesondere auf ohmsche Kontakte für Dioden, Transistoren und integrierte
Schaltungen sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher
Kontakte.
Ohmsche Kontakte von Halbleitervorrichtungen müssen aus Materialien gebildet sein, die sowohl bei den Uragebungsbedingungen,
denen die Vorrichtungen letztlich ausge-. setzt sind, als auch während der verschiedenen Herste 11 ungsstufen
gute chemische, elektrische, thermische und mechani sche Eigenschaften aufweisen. Die Auswahl der Materialien
für die ohmschen Kontakte ist bei Siliziumbauelementen
einschliesslich der planaren und nichtplanaren Typen
besonders schwierig.
Bei der Herstellung planarer Siliziumbauelemente deckt
eine Siliziumoxydschicht typiscüerweise die Siliziumoberfläche mit Ausnahme der ohmschen Kontaktbereiche ab,
, wobei das Siliziumoxyd eine Passivierung der Übergangszonen
bewirkt und einen isolierenden Träger für erweiterte Metall kontakte und Verbindungsleiter bildet. Insbesondere bei
Schw/Ba ■
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integrierten Schaltungen verlaufen leitende Metallstreifen
von einer Halbleiterzone über der Oxydschicht quer über verschiedene Bereiche und Übergangszonen des Bauelements,
damit eine Kontaktverbindung mit einer oder mehreren anderen aktiven oder passiven Zonen gebildet wird. Demnach
muss das Kontaktmaterial gut an Silizium und Siliziumoxyd oder anderen isolierenden Schichten haften, doch darf es
weder unerwünscht mit dem darunterliegenden Siliziumoxyd oder Silizium reagieren noch in deren Oberflächen
eindringen.
Bei den modernen Verfahren zur Herstellung von Halbleiterp
vorrichtungen und integrierten Schaltungen werden in grossem Umfang photolithographische Verfahren zur Bildung von Diffustonsmasken,
zur Bildung von Kontaktflächen usw. angewendet. Demgemäss ist die Auswahl von verträglichen Kontaktmetallen
in dieser Hinsicht auf Metalle, die leicht als extrem dünne Schichten abgeschieden werden können, sowie auf
Metalle, die sich gut für photolithographische Verarbeitungsverfahren eignen,beschränkt.
In der Halbleitertechnologie besteht ein kontinuierlicher Trend nach Bauelementen, die bei höheren Frequenzen arbeiten
und mit höheren Geschwindigkeiten schalten können. Notfe wendigerweise müssen die Abmessungen solcher Bauelemente
sehr klein sein, damit sie diese Eigenschaften aufweisen. So kann beispielsweise die Emitterzone eines Hochfrequenztransistors
auf der Oberfläche eines Halbleiterplättchens eine Fläche von 60 u (0,1t±l ) oder weniger einnehmen,
und ihre Tiefe kann nur wenige u . (wenige hundertstel mil) betragen. Eine Verbindung mit einer solchen Zone
kann nicht direkt mit Hilfe eines gebondeten Drahtes hergestellt werden. Die Kontaktfläche muss daher über
das Oxyd erweitert werden, damit Platz für die Befestigung
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eines externen Leiters geschaffen wird. Bei derartigen Transistoren ist die Oxydschicht über der Basiszone sehr
dünn, da die Zeit sehr kurz ist, während der das Bauelement auf den das·Oxydwachstum fördernden Temperaturen
gehalten werden kann. Typischerweise ist eiiaesoMB S±ü± immer
dünner als 2C00 Ϊ, während sie über dem Kollektor fast 10 000 S
beträgt. Aus diesem Grund wäre die Verschlechterung, die sich dadurch ergibt, dass das Kontaktmetall das Oxyd durchdringt
bei Hochfrequenzbauelementen besonders schwerwiegend. In gleicherweise würde jedes Eindringen des Metalls in die
Emitterzone die Emittersperrschicht durchstossen, da diese nur extrem dünn ist. |
Das Kontaktmetall darf bei den während des Bondens der
Anschlussleiter an das Bauelement oder bei den anschliessenden·,
Verkapselungsschritten angewendeten Temperaturen keine Le- . gierung mit dem Halbleitermaterial bilden. Die Bildung einer
solchen Legierung würde zum Eindringen von Metall in flache Halbleiterzonen führen, was zu einem Versagen
des Bauelements führen würde. Diese Einschränkung verhindert die Verwendung von Gold in direktem Kontakt mit
Silizium wegen seiner niedrigen eute^ktischen Temperatur. Ebenso darf das Kontaktmetall keinen unter der Temperatur
liegenden Schmelzpunkt besitzen, der das Bauelement während der nachfolgenden Bearbeitung oder während des Betriebs ! ™
ausgesetzt ist.
Eine zusätzliche Anforderung an das Kontaktmetall besteht
darin, dass es mit der Halbleiteroberfläche einen ohmschen Kontakt mit niedrigem Widerstand bilden muss. Wenn das
Bauelement aus Siliziumbesteht, treten wegen der ihn eigenen
chemischen Eigenschaften, so auch wegen seiner besonderen
Neigung, ein Oxyd zu bilden, besondere Probleme auf. Wenn
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das Kontaktmetall ein für den Halbleiter als Donator oder ' Akzeptor dienender Störstoff ist, darf es überdies nur einegeringe
Löslichkeit aufweisen, so dass die Neigung, eine Sperrschicht su bilden, durch . eine starke Dotierung der
Kontaktfläche beseitigt werden kann.
Das einzige Metall, das bisher ausschliesslich allgemein zur Bildung ohmscher Kontakte und Verbindungsleiter bei
planeren Siliziumtransistoren und integrierten Schaltungen verwendet worden ist, ist Aluminium. Aluminiutndünn^ilme
von ausgezeichneter Qual ität; werden durch Aufdampfen in einfacher Weise auf Halbleitervorrichtungen aufgebracht
k und mit Hilfe von Photoresistverfahren in die Form eines
τ bestimmten Musters gebracht. Aluminium weist eine angemessene Leitfähigkeit auf, und seine Haftfähigkeit an Silizium
und Siliziumoxyd ist ausgezeichnet. Trotzdem hat Aluminium
bedeutende Nachteile; so zeigt es insbesondere die Neigung, bei sehr niedrigen Temperaturen mit Gold intermetallische
Verbindungen zu bilden. Es gibt auch Anzeichen dafür, dass Aluminiumfilme dazu neigen, wahrscheinlich infolge einer
chemischen Wechselwirkung mit Siliziumoxyd in das Siliaiumoxyd
einzudringen.
Es ist versucht worden, eine Metalllegierung zu entwickeln, die allen Anforderungen bei der Bildung zuverlässiger ohmscher
Kontakte mit Silizium gerecht wird, doch wird die fc Möglichkeit, eine geeignete Legierung zu finden, durch
die praktische Notwendigkeit erschwert, dass das Kontaktmetall durch Aufdampfen aufgebracht wird. D.h., dass die
ausgewählten Bestandteilsmetalle sehr dicht beisamraenliegende
Dampfdrücke aufweisen müssen, da sonst die Legierung als solche nicht .durch Aufdampfen gebildet
werden kann. Aber selbst wenn dieDampfdrücke sehr dicht beisammenliegen, kann das durch Aufdampfen aufgebrachte
Material aus einer Mischung und nicht aus einer Legierung bestehen. Auf alle Fälle können die Metalle einer Legierung
die Neigung zeigen, sich vorzugsweise ätzen zu lassen,
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wodurch ihre Nützlichkeit schwerwiegend eingeschränkt wird.
Ein" anderer Weg zur Lösung des Problems betraf die Verwendung
mehrerer Metallisierungssehichten für ohmsche Kontakte und elektrische Iieiterverbindungen. So ist beispielsweise eine
erste Schicht so gewählt, dass sie einen optimalen Kontakt mit der Halbleiteroberfläche bildet, und in optimaler Weise
an der ßassivierenden Oxydschidtfc haftet. Diese erste
Schicht wird von einer Metallschicht bedeckt, die so gewählt ist, dass sie optimale Bondeigenschaften bezüglich externer
leiterdrähte aufweist. In der Praxis hat es sieb. Jedoch
wegen der chemischen Wechselwirkung oder der schlechten Haftfähigkeit zwischen den zwei Metallen als schwierig t
erwiesen, eine alle oben erwähnten Anforderungen erfüllende
zweischichtige Metallkombination zu finden. Polglich sind für spezielle Anwendungszwecke verschiedene dreischichtige,
sandwichartige Metallkontakte entwickelt worden, bei denen die mittlere Schicht in erster Linie wegen ihrer Fähigkeit
ausgewählt wird, die erste und die dritte Metallschicht voneinander zu isolieren, während sie gleichzeitig sowohl
an der ersten als auch an der dritten Metallschicht gut · haftet. Es hat sich jedoch gezeigt, dass keine Kombination'
von mehrschichtigen oder sandwichartigen Kontakten vielfältig für alle Bauelemente anwendbar ist.
Durch die Erfindung soll eine dreischichtige Metallkontakt- ™
anordnung für Halbleitervorrichtungen und integrierte Schaltungen geschaffen werden. Insbesondere sollen Halbleitervorrichtungen
und integrierte Schaltungen mit einer Dünnfilmmetallisierungsanordnung versehen werden, die durch
einen gut an Halbleiteroberflächen, insbesondere an Silizium, haftenden, ohmschen Kontakt mit niedrigem Widerstand gekennzeichnet
ist. Die an oxydpassivierte Planaranordnungen angebrachten Kontakte weisen ausgezeichnete chemische,
elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften auf,
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Weiterhin wird durch die Erfindung ein Verfahren geschaffen, gemäss dem zur Bildung verbesserter ohmscher Kontakte
nachänander Schichten von Titan, Wolfram und Gold auf einer
Halbleiterfläche abgeschieden werden.
Eine nach der Erfindung ausgebildete ohmsche Kontaktanordnung
für eine Halbleitervorrichtung enthält eine in Kontakt mit der Halbleiteroberfläche stehende Titanschicht, eine die
Titanschicht bedeckende Wolframschicht und eine die V/olframschicht
bedeckende Goldschicht.Das Titan ist als erste Schicht ausgewählt, da ■ es sowohl an Halbleiteroberflachen
als auch an isolierenden Passivierungsflächen einschliesslich Siliziumdioxyd und Siliziumnitrid vorzüglich haftet, und
da es mit grosser Zuverlässigkeit mit Halbletteroberflachen,
insbesondere Silizium , ohmsche Kontakte.mit niedrigem Widerstand bildet. Wolfram ist als Zwischenschicht ausgewählt,
weil es das Titan wirksam vom Gold trennt und dadurch die Bildung intermetallischer Verbindungen verhindert. Ausserdem
haftet Wolfram vorzüglich an Titan und an Gold. Als letzte Schicht ist Gold ausgewählt, da es ausgezeichnete Bondeigenschaften
aufweist und gegen Korrosion widerstandsfähig ist. Alle drei Metalle sind mit den photolithographischen
Standardverfahren verträglich; sie sind bei Verwendung bekannter wässriger Ätzlösungen leicht ätzbar.
Eine nach der Erfindung ausgebildete planare passivierte Halbleitervorrichtung enthält einen Halbleiterkörper mit
wenigstens einem pn-übergang und eine isolierende Schicht, die von drei übereinanderliegenden Titan-Wolfram-und Goldschichten
bedeckt ist. Typischerweise besteht eine solche Vorrichtung aus monokristallLnem Silizium, das mit Hilfe
einer Siliziumdioxydschicht passiviert ist , die an den Stellen eine oder mehrere Öffnungen aufweist, wo ein ohmscher
Kontakt mit der Siliziumoberfläche gewünscht wird.
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Eine nach der Erfindung ausgebildete integrierte Halbleiterschaltung
enthält einen passivierten Halbleiterkörper mit mehreren pn-Übergängen, sowie aufeinanderfolgende Schichten
aus Titan, Wolfram und -Gold, die die Oberfläche des Halbleiterkörpers
an zwei oder mehr durch Öffnungen in der Passivierungsschicht freiliegenden Stellen miteinander verbindet. Die aus
drei Metallen beatehendeAnordnung nach der Erfindung eignet
sich insbesondere für in mehreren Ebenen liegende metallische Verbindungsleiteranordnungen für integrierte Halbleiterschaltungen.
D.h., dass eine erste aus Titan , Wolfram und Gold zusammengesetzte Schicht von einer Isolationsschicht
bedeckt wird, in der an ausgewählten Stellen Öffnungen angebracht sind, und dass diese Isolationsschicht von
einer zweiten, aus Titan, Wolfram und Gold bestehenden
Schicht bedeckt ist, die ,durch die Öffnungen in der Isolationsschicht ohmsche Kontakte mit der ersten, aus
drei -Metallen bestehenden Schicht bildet.
Die Metallisierungsanordnung nach der Erfindung eignet sich insbesondere für Mikrowellen-Bauelemente, bei denen
extrem feine Geometrien und enge Toleranzen erforderlich sind. Bei Mikrowellenbauelementen ist es wegen dieser
feinen Geometrien bisher schwierig gewesen, ohmsche Kontakte mit reproduzierbaren Widerstandswerten zu erhalten.
Nach der Erfindung können ohmsche Kontakte mit einem stets reproduzierbaren Widerstandswert leicht
erhalten werden, was insbesondere dann gilt, wenn die Titanschicht durch ein Vakuumaufdampfverfahren
und nicht durch ein Zerstäubungsverfahren aufgebracht wird.
Die aus drei Metallen bestehende Kontaktanordnung nach
der Erfindung eignet sich ebensogut zur Herstellung von Dioden mit einer Schottky-Sperrschicht und für Halbleiterbauelemente
aus verschiedenen anderen Halbleitermaterialien als Silizium, wie insbesondere Germanium und Ill-V-Ver-
109810/1581 BAD OR1QlNAL
bindungshalbleiter wie Galliumarsenid, Galliumphosphid und Indiumarsenid.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:
Pig.1 eiie Teilschnittansicht einer integrierten Schaltung
und
Fig.2 eine Schnittansicht einer auf einem vergoldeten Zupferstift
angebrachten Avalanche-Diode.
Die in Fig.1 dargestellte Halbleiterschaltung 11 enthält
einen Siliziumkörper 12?in dem mit Hilfe bekannter Diffusionsverfahren
eine Kollekt<__perrschicht 13 und eine Emittersperrschicht
14 gebildet sind. Eine Passivierungsschicht aus Siliziumdioxyd erstreckt sich mit Ausnahme der Stellen
über die Siliziumoberfläche , an denen beispielsweise mit
Hilfe des Kollektorkontakts 16, des Emitterkontakts 17 und des Basiskontakts 18 ohmsche Kontakte erzeugt werden.
Jeder der Kontakte besteht aus einer Folge von Schichten I9f
20 und 21 aus Titan, Wolfram bzw. Gold.
Die Titanschicht 19 wird durch Aufdampfen im Vakuum bei einemDruck unter 10" mm Quecksilbersäule aufgebracht.
Ein bevorzugter Druckwert liegt beispielsweise bei 5x10 mm
Quecksilbersäule. Dies ist ein niedrigerer Druck, als er typlscherweise bei Aufdampfverfahren angewendet wird;
er wird im Falle von Titan deshalb vorgezogen, weil Titan als Getter wirkt und leichter verunreinigt würde, wenn
schwächere Unterdruckwerte verwendet würden. Das Titan ist typischerweise in einen Wolframglühdraht eingewickelt,
und es wird auf eine Temperatur erhitzt, die zum Schmelzen und Verdampfen ausreicht.Eine Dicke der Titan_schicht von
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0,75 bis 2,5 x 10 mm (3 -bis Mikroinehes) ist normalerweise
brauchbar, doch wird eine Dicke von 1,25 x 10 ram (5 Mikroinches)
bevorzugt. Eine gleichmässigere Abscheidung wird in einer Ausführungsform dadurch erreicht, dass das Halbleitersubstrat
auf einer dotierenden Plattform angebracht wird.
Wenn das Aufdampfen des Titans beendet ist, wird der Siliziumkörper aus dem Aufdampfgerät genommen und sofort
in eine Aufsprühanordnung, beispielsweise eine Hochfrequenzaufsprühanordnung gebracht, in der die Wolframschicht 20
unter Anwendung bekannter Verfahren in einer Dicke von etwa 2 bis 3 χ 10 mm (8 bis 12 Mikroinches), Vorzugs- *
weise in einer Dicke von etwa 2,5 σ 10~^ mm (10 Mikroinches)
abgeschieden wird.
Anschliessend wird auf die Wolframschicht die Goldschicht 21 in einerDicke von 2,5 bis 7,5 x 10 mm (10 bis 30 Mikroinches),
vorzugsweise in einer Dicke von etwa 5 x 10 mm ( 20 Mikroinches ) aufgesprüht.
Geeignete Itζlösungen, mit denen die Titan-Wolfram-und Goldschichten selektiv mit einem Muster versehen werden können,
sind bereits bekannt. Titan wird beispielsweise bei Zimmertemperatur
in einer wässrigen Lösung von Jlusssäure und . ä
Stickstoffsäure geätzt. Jede Säure ist vorzugsweise in einer Konzentration von 2 bis 3$ vorhanden.
Wolfram wird in einer wässrigen Lösung aus Kaliumferrizyanid
und Natriuraoxalat in einer Konzentration von 5$ bzw. 1$
geätzt. Dieses Atzmittel wird vorzugsweise bei einer
Temperatur von etwa 55°G angewendet.
Gold wird mit einer gepufferten Lösung aus Kaliumzyanid bei
einer Temperatur von etwa 800C geätzt.
100810/1581
- ίο -
Jedes der Metalle kann gegen die entsprechenden Atzlösungen leichtjmit Hilfe bekannter lichtempfindlicher Atzschutzschichten,
insbesondere mit dem von der Eastman-Kodak-Company vertriebenen Schutzlack KMER oder dem von
Shipley vertriebenen Schutzlack A-Z abgedeckt werden. Die Schutzschichten werden nach wohlbekannten Verfahren aufgebracht
und mit einem Muster versehen.
In Pig.2 ist eine Avalanche-Diode 31 dargestellt, die
auf einem vergoldeten Kupferstift 22 befestigt ist. Die Halbleitervorrichtung besteht aus einem n-leitenden
P Siliziumkörper 23 mit niedrigem spezifischem Widerstand, der eine Dicke von etwa 50 u. (2 mils) besitzt. Die nleitende
Zone 24 besitzt einen wesentlich grösseren spezifischen Widerstand als die Zone 23; die Dicke der
Zone 24 betr-ägt etwa 5 ti ( 5 Mikrons). Die den pn-übergang
26 bildende Zone 25 ist p-leitend, und sie weist einen niedrigen spezifischen Widerstand auf; ihre Dicke beträgt
etwa 2 u ( 2 Mikrons).
Die Metallschichten 27, 28 und 29 bestehen aus Titan, Wolfram bzw. Gold; sie sind an die p-leitende Zone 25 angrenzend
angebracht. Die Anordnung ist am Stift 22 mit Hilfe einer H Gold-Gold-Bondverbindung befestigt, die durch bekannte
Verfahren wie dem Thermokompressions-Bondverfahren oder dem Ultraschallechweissverfahren hergestellt wird.
Die aufeinanderfolgenden Schichten aus Titan, Wolfram und Gold sind entsprechend den oben im Zusammenhang mit Pig.1
angegebenen Verfahren aufgebracht.
Der ohmsche Kontakt an der anderen Seite des Bauelements
besteht aus den Schichten 30 und 32 aus Titan bzw. Gold.
109810/1681
-'■11 ■-
Die Zwischenschicht aus ¥olfram ist in diesem Pail nicht
notwendig, da irgendeine metallurgische Wechselwirkung an der η-leitenden Seite des Halbleiterkörpers wegen ihres
relativ grösseren Abstandes vom pn-übergang weniger · bedeutend
ist.
109810/1581
Claims (4)
- ■- 12 -'PatentansprücheI.JOhmsche Kontaktanordnung für eine Halbleitervorrichtung, bei der zwei oder mehr metallische.-·Schichten zur Bildung des Kontakts mit der Oberfläche der Halbleitervorrichtung übereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung aus Titan, Wolfram und Gold besteht.
- 2. Ohmsche Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Titan mit der Halbleiteroberfläche in Kontakt steht, dass das Wolfram da3 Titan und das Gold das Wolfram bedeckt.
- 3. Ohrasche Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aus drei Schichten bestehende Kontaktanordnung einen Kontakt mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers der Halbleitervorrichtung bildet, und dass sie sich durch eine Öffnung in einer die Oberfläche des Halbleiterkörpers bedeckenden isolierenden Schicht und über diese isolierende Schicht erstreckt.
- 4. Verfahren zur Herstellung der Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Titanschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgedarapf wird, und dass die Wolframschicht auf der Titanschicht und die Goldschieht auf der Wolframschicht aufgesprüht werden.109810/1581
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3011660A1 (de) * | 1980-03-26 | 1981-10-01 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Mehrschichtiger ohmscher anschlusskontakt |
| DE3231732A1 (de) * | 1982-08-26 | 1984-03-01 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Elektrischer kontakt |
| EP0111823A2 (de) * | 1982-12-23 | 1984-06-27 | International Business Machines Corporation | Titan-Metallisierungsschichten unter Druckspannung für Kontakte auf passivierten Halbleiteranordnungen |
| FR2581481A1 (fr) * | 1985-05-03 | 1986-11-07 | Radiotechnique Compelec | Transistor hyperfrequences et son procede de fabrication |
| DE3704200A1 (de) * | 1987-02-11 | 1988-08-25 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einem bonddraht und einer kontaktflaeche bei hybriden dickschicht-schaltkreisen |
| DE4130772A1 (de) * | 1991-09-16 | 1993-04-29 | Siemens Matsushita Components | Kaltleiter-kontaktmetallisierung |
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|---|---|---|---|---|
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| JP5236931B2 (ja) * | 2007-11-07 | 2013-07-17 | 日本電信電話株式会社 | 電極構造、ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| US3290570A (en) * | 1964-04-28 | 1966-12-06 | Texas Instruments Inc | Multilevel expanded metallic contacts for semiconductor devices |
| US3416042A (en) * | 1964-09-18 | 1968-12-10 | Texas Instruments Inc | Microwave integrated circuit mixer |
| US3499213A (en) * | 1965-09-30 | 1970-03-10 | Texas Instruments Inc | Method of making a multilayer contact system for semiconductor devices |
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- 1970-08-21 NL NL7012430A patent/NL7012430A/xx unknown
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3011660A1 (de) * | 1980-03-26 | 1981-10-01 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Mehrschichtiger ohmscher anschlusskontakt |
| DE3231732A1 (de) * | 1982-08-26 | 1984-03-01 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Elektrischer kontakt |
| EP0111823A2 (de) * | 1982-12-23 | 1984-06-27 | International Business Machines Corporation | Titan-Metallisierungsschichten unter Druckspannung für Kontakte auf passivierten Halbleiteranordnungen |
| EP0111823A3 (en) * | 1982-12-23 | 1986-06-11 | International Business Machines Corporation | Compressively stressed titanium metallurgy for contacting passivated semiconductor devices |
| FR2581481A1 (fr) * | 1985-05-03 | 1986-11-07 | Radiotechnique Compelec | Transistor hyperfrequences et son procede de fabrication |
| DE3704200A1 (de) * | 1987-02-11 | 1988-08-25 | Bbc Brown Boveri & Cie | Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einem bonddraht und einer kontaktflaeche bei hybriden dickschicht-schaltkreisen |
| DE4130772A1 (de) * | 1991-09-16 | 1993-04-29 | Siemens Matsushita Components | Kaltleiter-kontaktmetallisierung |
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