DE2104672A1 - Planare Halbleitervorrichtung, insbe sondere integrierte Halbleiterschaltung, mit am Halbleiterkörper oder am Halb leitersubstrat eingebauten metallischen Verbindungsleiterstreifen - Google Patents

Planare Halbleitervorrichtung, insbe sondere integrierte Halbleiterschaltung, mit am Halbleiterkörper oder am Halb leitersubstrat eingebauten metallischen Verbindungsleiterstreifen

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DE2104672A1 DE19712104672 DE2104672A DE2104672A1 DE 2104672 A1 DE2104672 A1 DE 2104672A1 DE 19712104672 DE19712104672 DE 19712104672 DE 2104672 A DE2104672 A DE 2104672A DE 2104672 A1 DE2104672 A1 DE 2104672A1
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Description

1. Februar 1971 Dr.Schie/E
Docket FI 969 089 U.S. Serial No. 7618
Anmelderin: International Business Machines Corporation, Armonk, New York 10504 (V. St· A.)
Vertreter: Patentanwalt Dr.-Ing. Rudolf Schiering, 703 Böblingen/Württ., Westerwaldweg 4
Planare Halbleitervorrichtung^ insbesondere integrierte Halbleiterschaltung mit am Halbleiterkörper oder am Halbleitersubstrat eingebauten metallischen Verbindungsleiterstreifen
Halbleiterbauelemente, wie Transistoren, Dioden usw., haben die Elektronik-Industrie durch den Ersatz der Elektronenröhren in einer Mehrzahl von Anwendungen bemerkenswert revolutioniert. Dies hat die Miniaturisierung der Elektronik-Ausrüstung und die Erhöhung ihrer Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit usf. ermöglicht. Monolithische Vorrichtungen und integrierte Dünnschicht-Halbleitervorrichtungen erwecken Erwartungen für das Erreichen sogar noch größerer Miniaturisierung, größerer Zuverlässigkeit und für das Einsparen von Kosten.
Monolithische Vorrichtungen bestehen im allgemeinen aus einem Einkristall aus Halbleitermaterial, wie Silicium, das verschieden diffundierte Zonen vom P Typ und vom N Typ sowie Kombinationen solcher Zonen enthält, womit aktive und passive, individuelle Elemente gebildet werden. Diese Elemente sind elektronische Schaltungen mit auf der Vorrich-
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tung geätzten Leiterstreifen, die normalerweise durch, ein thermisch dargestelltes Oxyd und durch Glasschichten isoliert sind.
Die Konstruktion monolithischer integrierter Schaltungen tendiert in der Richtung zu kleineren'und schneller arbeitenden Vorrichtungen und Schaltungen bei zunehmender Anzahl von Elementen auf einem einzelnen Silicium-Chip· Um den elektrischen Pfad zwischen dem aktiven und dem passiven Element zu verkürzen, wurde vieles von der Verdrahtung, die umständlich auf Moduln oder gedruckten Stromkreiskarten gemacht war, jetzt auf zweite oder dritte Metallisierungsniveaus des Chips gelegt·
Eine der gegenwärtigen, bedeutsamen Konstruktionsbeschränkungen für die Miniatur is ierung entwickelt sich in der Technologie der Vorrichtungs-Metallurgie. Das Ausmaß der Reduktion der Größe der Leiterstreifen ist ausschließlich beschränkt durch Intrinsic-Metalleigensehaften, wie Elektromigrationsfähigkeiten oder Leitfähigkeit. Es gibt auch Beschränkungen bei der Herstellungsbehandlung, zum Beispiel die Fähigkeit, die leitende metallurgische Schicht durch photolithographisches und abtragendes Ätzen zu formen.
Das ideale metallurgische System für fortgeschrittene integrierte Schaltungen muß ein raumsparendes System sein und muß wirksamen Gebrauch von Leitern und vom verfügbaren Raum machen. Dieses System sollte enge, dünne Zwischenverbindungsstreifen haben· Die Streifen sollten so verengt sein, daß die größte horizontale Packungsdichte der SiIiciumvorrichtungen ermöglicht wird. Die Streifen sollten dünn sein, um zu vermeiden, daß sich eine übermäßig laminierte Metallurgie-Isolator-Struktur aufbaut. Indessen muß der kleine Querschnitt mit den stromführenden Zuverlässigkeitserfordernissen im Einklang stehen· Der Kontakt der
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Metallstreifen mit dem Silicium bzw. mit dem Halbleiter muß ohmisch sein, einen niedrigen Widerstand haben und stabil sein. Auch muß die Zwisehenverbindung der Vorrichtung mit dem Modul oder Trägerleitern über eine angemessene Klemmenausführung in Verbindung stehen.
Während die Fabrikation der Lederstreifen an integrierten Schaltungsvorrichtungen im. Prinzip relativ einfach ist, bieten die Operationen bezüglich der Auswahl des angemessenen Materials, der Fabrikation und der Ausrichtung der Masken, der Haftfestigkeit, der Wechselwirkung und der Legierungseffekte der Materialien, usf., viele praktische Schwierigkeiten. Infolge des sehr begrenzten verfügbaren Raumes ist die Schaltungsdichte sehr groß. Dies führt zu ernsthaften Einschränkungen bezüglich der Breite und Dicke der leitenden Streifen, der Kontaktflächen usw., was wiederum zu relativ hohen Stromdichten führt«
Das im System enthaltene Metall muß am Siliciumoxyd und auch am Glas des Einkapselungsmediums fest haften. Wenn das Glas, welches die Verschließung bildet, mechanisch am metallurgischen Netzwerk nicht haftet, kann es im formenden Verfahrensprozess und oder bei Operationen mit hoher Temperatur dazu kommen, daß Verschlüsse unterbrochen werden und Verschmutzungen möglich werden, was zu einem Ausfall des HaIbleiterkörpers führt.
Das Metall des metallurgischen Netzwerksystems, das im innigen Kontakt mit dem Halbleiter steht, muß mit dem SiIiciumkristall legieren, damit ein guter Ohmscher Kontakt geschaffen wird. Es darf nicht die Zuverlässigkeit der Vorrichtung durch Oxydeindringen vermindern und muß in seiner Funktion als Verbindung zwischen den aktiven Bereichen der Vorrichtung und den äußeren Klemmenan Schlüssen ein Minimum an elektrischen Widerstand beitrag ;..
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Es gibt eine sehr begrenzte Anza.nl von Metallen, die eine ausreichend hohe Leitfähigkeit besitzen, um die verlangten Erfordernisse leitender metallurgischer Systeme in integrieren Schaltungsvorrichtungen zu erfüllen. Diese Metalle sind Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram und Molybdän. Es gibt andere Metalle, die eine etwas höhere Leitfähigkeit als Wolfram und Molybdän haben. Diese Metalle sind jedoch zu reaktionsfähig oder selten.
Das einfachste metallurgische System besteht aus einem einzigen Metall. Von der genannten Gruppe können Aluminium, Wolfram und Molybdän als Einzelmetallsystem benutzt werden, da sich alle diese Metalle mit dem Siliciumoxyd und Glas verbinden lassen. Das Aluminium hat jedoch nicht den genügend hohen Widerstand gegen eine Elektromigration, wenn es bei hohem Strom eingesetzt wird. Wolfram und Molybdän haben Leitfähigkeiten, welche relativ dicke metallurgische Streifen erfordern. Das würde zu Schwierigkeiten bei Mehrniveausysteinen führen. Was die drei übrigen Metalle, nämlich Silber, Kupfer und Gold, betrifft, so hängt deren Einsatz von einer zusätzlichen Schicht ab, um das Leitermetall mit den isolierenden Schichten zu verbinden.
Es ist bereits eine Anzahl von Typen zusammengesetzter metallurgischer Laminarstrukturen bekanntgeworden. So ist zum Beispiel in der amerikanischen Patentschrift 3 290 56J? ein System mit abwechselnden Schichten aus Chrom-Silber-Chrom und in der amerikanischen Patentschrift 3 290 570 mit Molybdän-Gold beschrieben. Das Entwerfen eines zusammengesetzten metallurgischen Streifens ist mehr als bloßes Auswählen einer leitenden Schiehteinlage aus ho chle it fälligem Metall mit geeigneter Haftschicht für die Bindung der Leiterschicht zum Glas.
Um den verlangten Erfordernissen moderner integrierter Schaltkreistechnologie entgegenzukommen, muß die Zusammen-
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setzung einen hohen Widerstand gegen Electromigration aufweisen, sie darf nicht legieren, um eine Legierung mit höherem elektrischen Widerstand zu bilden und darf keine elektrische Kopplung herstellen, welche den zusammengesetzten Streifen einer Korrosion aussetzen würde.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung einer verbesserten Leiterstreifenstruktur zum Gebrauch in Halbleitervorrichtungen vom Planartyp·
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten metallurgischen Verbindungsstreifens für Halbleitervorrichtungen, welcher eine langfristige Zuverlässigkeit bei hoher Temperatur und unter hohen Strömen insoweit aufbringt als er in hohem Maße gegen eine Elektromigration widerstandsfähig ist.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuen metallurgischen Leiterstreifenstruktur, welche in hohem Maße gegen Korrosion widerstandsfähig ist und welche keine übermäßig hohe Zunahme der Leitfähigkeit während der Exposition mit erhöhten Temperaturen erfährt, was man während der Fabrikation und oder während der Operation gewärtigen kann.
Im Einklang mit den vorstehend aufgezählten Zielen besteht die Erfindung für die metallurgische Struktur bei einer Halbleitervorrichtung vom Planartyp darin, daß wenigstens ein leitender Streifen über einer Oberfläche einer Schicht aus Siliciumdioxyd oder einer gleichartigen isolierenden Schicht liegt und mit dieser Schicht verbunden ist. Der Streifen ist eingeschlossen von einer Goldschicht, die zwischen Schichten aus Tantal angeordnet ist. Vorzugsweise liegt über dem Streifen eine Glasschichb.
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Ein metallurgisches Verbindungssystem für Halbleitervorrichtungen ist erfindungsgemäß aus Laminarstreifen aufgebaut, wobei jede Schicht aus Gold besteht, welches zwischen Schichten aus !Tantal angeordnet ist.
Die Erfindung sei nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben sich Weiterbildungen des Erfindungsgedankens und weitere Aufgaben- und Erfindungsmerkmale.
Die Fig. 1 enthält eine Querschnittsdarstellung einer vorteilhaften Ausführungsform eines metallurgischen Mehrpegel-Verbindungssystems nach der Erfindung für eine hermetisch abgeschlossene Halbleitervorrichtung vom Planartyp.
Fig. 2 und Fig. 2a sind Teildarstellungen im Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung den Vergleich zwischen der Widerstandsänderung während der Wärmebehandlung bei 500°G für einen Metallurgiestreifen nach der Erfindung und für andere Leiterstreifen.
Fig. 4· zeigt in graphischer Darstellung den Elektromigrationswiderstand "eon verschiedenen Goldstreifenstrukturen.
In Fig. 1 der Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform des Metallurgiesystems nach der Erfindung für eine Halblei bervorrichtunp; dargestellt. Die Vorrichtung 10 enthält einen Körper 12 aus monokristallinem Halbleitermaterial, zum Beispiel Silicium, Germanium oder dergleichen. Der Halbleiter-
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körper 12 ist gewöhnlich mit einem Dotierungsmittel entweder vom N-Typ oder vom P-Typ dotiert. Der Halbleiterkörper 12 enthält eine Zone 14 vom entgegengesetzten Störstellentyp. Die Zone kann durch Diffusion, durch Ionenimplantation oder durch Ätzen oder durch Nachfüllen gebildet werden. Diese Methoden sind sämtlich an sich bekannt.
In der Fig. 1 ist nur eine "einzelne Zone 14 im Halbleiterkörper 12 gezeigt, obgleich es natürlich in der Praxis viele entgegengesetzt dotierte Bereiche im Halbleiterkörper 12 geben wird, welche als Widerstände, Dioden, Transistoren m
usf. dienen. Außerdem kann der obere Teil des Halbleiterkörpers 12 durch epitaktisches Niederschlagen an sich bekannter Art hergestellt sein.
Mit dem Halbleiterkörper 12 ist eine Isolierschicht 18 verbunden. Die Schicht 18 ist eine konventionelle Schicht aus thermisch gebildete» Oxyd, wenn der Halbleiterkörper 12 aus Silicium besteht. Eine Alternativscliicht 18 könnte eine zusammengesetzte Schicht aus SiOo u11^. Si^Nj, sein.
Die Öffnung 20 in der Schicht 18 wird in der üblichen Weise im Bereich 14 nach einem photolithographischen Verfahren *
hergestellt. Ferner ist in direktem Kontakt mit der oberen ™ Oberfläche d~r Zone 14 eine Ohmsche Kontaktschicht 24 hergestellt, die in typ ischer Weise aus Palladiumsilicid oder Platinsilicid besteht.
Der Streifen 26 kontaktiert die Zone 14 durch die Schicht und dehnt sich nach außen aus, um einen Teil des leitfähigen Metallurgienetzwerks der Vorrichtung zu bilden. Der Leiterstreifen 26 umfaßt eine untere Schicht 28 aus Tantal, eine leitende Verbindungsschicht JO aus GoI" und eine untere Schicht 32 aus Tantal.
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Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, kann die Vorrichtung eine Vielzahl leitender Metallurgiestreifen 26 enthalten, die miteinander verbunden sind, um ein komplexes Stromkreisnetzwerk zu bilden.
Eine geeignete Schicht 34 aus Glas, Siliciumoxyd oder eine zusammengesetzte Schicht, zum Beispiel aus SiC^ und Siliciumnitrid, liegt oberhalb der unteren Schicht des leitenden Netzwerks aus den Streifen 26. In ähnlicher Weise liegen über der zweiten und dritten elektrisch angeschlossenen Streifenmetallurgieschicht die isolierenden Schichten 36 und 38. Durch die obere Schicht 38 des isolierenden Ma_ terials ist eine Öffnung 40 hergestellt und ein passender Klemmenkontakt zur Vorrichtung gebildet. Im praktischen Gebrauch wird die Vorrichtung viele derartiger Klemmen enthalten.
Nach Fig. 1 besteht die Klemme aus einem Polster, welches von einem Lötmittel benetzbar ist und welches eine untere Schicht 42, eine Zwischenschicht 44 aus Kupfer oder Nickel und vorzugsweise eine obere Schicht 46 aus Gold enthält. Auf dem Polster ist ein Lötmittelhaufen 50 gebildet. In der Praxis ist die Vorrichtung in einer bestimmten Position plaziert, um beim Erhitzen das Lötmittelpolster zu schmelzen oder um das darunterliegende Gebiet zu erhitzen, damit eine elektrische Verbindung zwischen der Verbindung und einem geeigneten tragenden Substrat entsteht.
Beim Herstellen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung muß man acht geben auf die Schaffung einer passenden dicken unteren Schicht 28 aus Tantal und insbesondere auf das untere Höhenniveau der Vorrichtung, so daß die Goldschicht wirksam davor geschützt ist, in Kontakt mit dem Halbleitermaterial zu kommen. Gold legiert mit Silicium bei einer Temperatur von 37O°G unter Bildung eines Eutektikums, welches zerstörend auf die Vorrichtung wirken kann.
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Die Dicke der unteren Tantalschicht kann variieren. Diese Änderung liängt von der besonderen Anwendung und von den Details des Behandlungsverfahrens ab. Die untere Grenze liegt in der Größenordnung von 200 Angstroem.
Der erfindungsgemäße Streifen 26 kann in geeigneter Weise durch Niederschlagen auf die Halbleitervorrichtung hergestellt sein· Eine brauchbare Niederschlagsmethode ist das Sputtern, vorzugsweise mit alternativem Niederschlagen der entsprechenden Schichten aus Tantal, Gold und Tantal aus Ta- und Au-Targets in einer Kammer der Vorrichtung.
Eine vollständige zusammengesetzte Schicht kann ohne öffnen der Kammer hergestellt werden, wenn ein geeigneter Mechanismus vorgesehen ist, die Substrate oder Targets in der Kammer zu bewegen. Die zusammengesetzte Schicht kann alternativ auch durch Verdampfungsmethoden oder Plattierungverfahren aufgetragen werden.
Nachdem die aus Tantal, Gold und Tantal bestehende Gesamtschicht aufgetragen ist, muß sie nach bearbeitet werden, damit die gewünschte Stromkreiskonfiguration entsteht. Dies läßt sich am besten durch Sputterätzen durchführen, wobei die Schicht maskiert und die Vorrichtung zum Target im Sputterapparat gemacht wird. Die exponierten Bereiche werden durch Bombardierung und Auswaschen in der an sich bekannten Weise entfernt.
Wegen der Schwierigkeit, Ätzmittel zu erhalten, die ausreichend selektiv in Bezug auf Tantal, Gold und Glas sind, wird das Sputterätzen bevorzugt·
Dann wird darüberliegend eine Schicht aus isolierendem Material entweder durch pyrolythische Zersetzung oder durch Sputtern oder mit anderen geeigneten Methoden aufgetragen.
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Wenn ein Multi-Niveau-Metallurgiesystem verwendet wird, dann können Ühergangslöcher durch chemisches Ätzen gebildet werden. Mit an sich bekannten Methoden wird die Ohmsche Kontaktschicht 24 aus Platinsilicid oder aus Palladiumsilicid aufgetragen.
In praxi hat der Gesamtstreifen eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 3 Mikron. Der entstehende Streifen kann dann zuverlässig Leiterstromdichten in der Größenordnung von 5·ICr
ρ
A pro cm aufnehmen.
In Fig. 2 ist eine andere vorteilhafte, besondere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das metallurgische System gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 mit 60 bezeichnet.
Die Vorrichtung 60 enthält einen Körper 12 aus halbleitendem Material, in welchem eine Zone 14 hergestellt ist, deren Dotierung sich von der Dotierung im Halbleiterkörper 12 unterscheidet. Eine isolierende Schicht 18 aus amorphen, anorganischem Material, die mit einer Öffnung 20 hergestellt ist, ist mit der oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers verbunden. In engem Kontakt mit der oberen Oberfläche der Zone 14 steht eine Ohmsche Kontaktschicht 24, die der in der Ausführungsform nach Fig. 1 ähnlich ist.
An der Schicht 18 haftet ein Metallurgiesystem, das ein Netzwerk aus Streifen 26 enthält. Jeder Streifen 26 besitzt erfindungsgemäß eine untere Tantalschicht 28, eine Zwischenschicht 30 aus Gold und eine obere Tantalschicht 32. Eine Balken-Zuleitungsklemme 61 führt zum Streifen 26.
Die Klemme 61 besteht aus einer unteren Tantalschicht 63 und einer relativ dicken Goldschicht 65» die mit einem geeigneten Träger oder mit einem Substrat unter Einsatz konventioneller Verbindungsmethoden verbunden sein kann.
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Im Bedarfsfalle kann eine Alternativstruktur oder Alternativmethoien benutzt werden, um eine elektrische Verbindung zwischen der Vorrichtung 60 und einem Träger oder Substrat zu machen. Die grundlegenden Unterschiede zwischen der Ausführungsform 60 nach Fig. 2 und der Ausführungsform 10 nach Fig. 1 bestehen darin, daß die Ausführungsform 60 keine Schicht aus Glas über dem Streifen 26 enthält und auf ein einzelnes Niveau beschrijakt ist.
Der Balkenleiter 61 kann mit Glas über dem Streifen 26 hergestellt sein, nicht aber über dem Balkenleiter, wie aus Fig. 2a zu ersehen ist.
Die in Fig. 3 der Zeichnungen niedergelegten Daten sind experimentell erhalten, um die gegenseitige Einwirkung zwischen dem Gold und den verschiedenen Typen von anhaftenden Schichten in einem Metallurgiestreifen zu veranschaulichen, die Hitzebehandlungen ausgesetzt sind. Diese Kurven repräsentieren Zustände hoher Beanspruchungen.
Jede Kurve in Fig. 3 veranschaulicht die Widerstandsänderung der verschiedenen Metallurgiestreifenproben nach dem Exponieren bei einer Temperatur von 5000C in einem Formiergas, das aus 90% Stickstoff und 10% Wasserstoff besteht. Die Kurve 60 bezieht sich auf eine Metallurgiestruktur welche aus einer leitenden Goldschicht besteht, die sandwichartig zwischen zwei haftfähigen Titanschichten liegt und einen Zuwachs von 406% des Widerstandes in der ersten halben Stunde der Versuchsdauer erfahren hat.
Die Kurve 62 bezieht sich auf einen Streifen, der aus Gold besteht. Die leitende Schicht ist sandwichartig zwischen Molybdänschichten eingelegt. Sie hat keinen bedeutsamen WiderstandsZuwachs sogar nach verlängerter Exposition bei
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hohen Temperaturen erfahren. Man würde diese Ausführungsform als eine gute Metallurgiestreifenstruktur ansehen. Molybdän und Gold bilden jedoch eine galvanische Kopplung, welche in hohem Maße der Korrosion, insbesondere in feuchter Umgebung, ausgesetzt ist. Wenn eine Vorrichtung, welche eine solche
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Metallurgiestruktur benutzt, vervollständigt und wirksam passiviert wird, zum Beispiel von der Umgebung abgeschlossen wird, ist ein Ausfall infolge Korrosion wahrscheinlich.
Die Kurve 64 bezieht sich auf eine leitende Goldschicht, die mit einer untergelegten Titanschicht und einer Platingrenzschicht kombiniert ist. Sie zeigt eine mit der Zeit bedeutsame Widerstandszunähme. Die Zunahme war nicht so dramatisch wie iii Falle der Kurve 60, obgleich sie in ihrer Höhe ausreichend war, um einen solchen Streifen für Anwendungen bei hohen Stromstärken unpraktisch zu machen.
Die Kurve 66 bezieht sich auf einen Metallurgiestreifen aus einer leitenden Goldschicht, die sandwichartig zwischen zwei anhaftenden Tantalschichten liegt. Diese Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Form. Wie die Kurve 66 anzeigt, gibt es eine Widerstandszunahme mit der Exposition in der vorerwähnten geheizten Umgebung. Die Widerstandszunahme gibt weder eine Einschränkung im Behandlungsverfahren der Vorrichtung noch in ihrer Verwendung. Außerdem ist der erfindungsgemäße Tantal-Gold-Tantalstreifen im Vergleich zum Molybdän-Gold-Molybdänstreifen oder Molybdän-Gold-Streifen in hohem Maße widerstandsfähig gegen Korrision. Außerdem ist der Streifen nach der Erfindung widerstandsfähig gegen Elektromigration·
Der Streifen nach der Erfindung ist bedeutend widerstandsfähiger gegen Korrosion und Elektromigration.
Die Fig. 4- der Zeichnungen veranschaulicht die Daten der nicht einleuchtenden und unerwarteten Zunahme des Widerstands
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gegen die Elektromigration' der Streifenkonfiguration nach der Erfindung. Fig. 4 ist eine graphische Darstellung für die Daten mehrerer leitender Streifenstrukturen unter Verwendung einer leitenden Goldschicht. Sie zeigt die mittlere Ausfallzeit infolge Elektromigration, wenn das Objekt einem
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Strom von 4· 10 A pro cm bei einer Umgebungstemperatur, von
300° C ausgesetzt ist.
Die Fig. 4 bringt die Ergebnisse einer hochbec-chleunigten Zuverlässigkeitsprüfung an Streifen von 0,0076 mm Breite und 0,254 mm Länge bei einer Dicke von 2 Mikron auf SiOo in Si. Die Linien 70 und 72 für eine Molybdän-Gold-Streifenstruktur bzw. Tantal-Gold-Streifenstruktur zeigen den Elek-•feromigrations-Ausfall relativ frühzeitig an, wobei der Tantal -Gold-Streifen einen größeren Grad an Elektromigrations-Widerstand aufweist. Keine der Strukturen enthalten eine obere Oberflächenschicht aus Molybdän oder Tantal und beide waren unglasiert.
Die Linie 74 in Fig. 4 bezieht sich auf eine Tantal-Gold-Tantal-Streifenkonfiguration ohne einer darüberliegenden Schicht aus Glas. Diese Struktur ist der in Fig. 2 der Zeichnungen gezeigten ähnlich. Es sei bemerkt, daß die obere Tantalschicht eine sehr bedeutende Zunahme des Widerstands gegen Elektromigration hat, da die Zeit bis zum Ausfall im Vergleich zur Kurve 72 für Tantal und Gold materiell zugenommen hat.
Die Kurve 76 zeigt eine sehr ausgeprägte Zunahme des Widerstands gegen Elektromigration. Sie wird erreicht, wenn man den Streifen erfindungsgemäß mit Tantal-Gold-Tantal bedeckt und eine darüberliegende Glasschicht vorsieht.
Der Vergleich der Linien 76 und 74 zeigt, daß die Ausfallzeit im Falle der Erfindung fünfmal so groß ist unter be-
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sciileunigten Bedingungen. Eine Vorrichtung, die unter Bedingungen betrieben wird, bei denen die Funktionstemperatur bei 100° 0 liegt, wobei die Stromdichte im Streifen 5»10 Amp. pro cm ist, würde einer tausendfachen Verbesserung der Elektromigration oder einer Verbesserung der Zuverlässigkeit um drei Größenordnungen entsprechen.
Die Fig. 4- zeigt daher deutlich, daß die Streifenkonfiguration nach der Erfindung, d. h. ein Tantal-Gold-Tantal-Streifen, bedeutend mehr Widerstand gegen Elektromigration hat als der Molybdän-Gold-Streifen und auch als der Tantal-Gold-Streifen. Die Fig. 4- zeigt insbesondere die markante Zunahme, die durch Bedeckung des Streifens nach der Erfindung mit einer Glasschicht erzielt wird·
Patentansprüche
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Claims (6)

  1. Fat entansprüche
    Halbleitervorrichtung vom Planartyp, insbesondere integrierte Halbleiterschaltung, mit am Halbleiterkörper oder am Halbleitersubstrat eingebauten metallischen Verbindungsleiterstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterstreifen (26) aus einer Goldschicht (30) besteht, die zwischen Schichten (28, 32) aus Tantal angeordnet ist·
  2. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Ohmsehe Eontaktschicht (24) aus Mate- ff rial vorgesehen ist, das aus der Gruppe ausgewälilt ist, welche Palladiumsilicid und Platinsilicid enthält, und welches im engen Kontakt mit dem Halbleiterkörper aufgetragen ist,
  3. 3.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine amorphe, anorganische,isolierende Schicht (18) über die Schicht der leitenden Streifen (26) gelegt ist.
  4. 4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Zwischenverbindungs- ύ schichten aus leitenden Streifen (26) zwischen einer Viel- ™ zahl isolierender Schichten angeordnet ist, womit ein komplexes Mehrlagen-Schaltungsnetswerk geschaffen wird.
  5. 5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine isolierende Schicht auf dem oberen Teil des Halbleiterkörpers in Verbindung mit einem Netzwerk aus leitenden Streifen, welche mit der genannten isolierenden Schicht verbunden ist, wobei die leitenden Streifen aus « einer Goldschicht gebildet sind, die zwischen Schichten aus Tantal eingebaut ist·
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  6. 6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Streifendicke 0,5 bis 3 Mikron teträgt.
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DE19712104672 1970-02-02 1971-02-02 Mehrschichtige Verbindungsleiterstreifen in integrierten Halbleiterschaltungen Expired DE2104672C3 (de)

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DE2104672A1 true DE2104672A1 (de) 1971-08-19
DE2104672B2 DE2104672B2 (de) 1976-02-26
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0000743A1 (de) * 1977-08-06 1979-02-21 International Business Machines Corporation Verfahren zum Herstellen von Tantal-Kontakten auf einem aus N-leitendem Silicium bestehenden Halbleitersubstrat
EP0002703A1 (de) * 1977-12-30 1979-07-11 International Business Machines Corporation Verfahren zum Herstellen von dünnen metallisch leitenden Streifen auf Halbleitersubstraten und damit hergestellte metallisch leitende Streifen

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US3617816A (en) 1971-11-02
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