DE2207510C3 - Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen mit Halbleiterschichten auf isolierendem Substrat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen mit Halbleiterschichten auf isolierendem SubstratInfo
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Description
SS
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung, wobei auf
ein Substrat aus Spinell oder Saphir Siliziumschiihten
vorgegebener Struktur aufgebracht werden.
Bei wie vorgenannten Verfahren ist es üblich, die Leiterbahnen, die beispielsweise aus Aluminium bestehen, auf dem Substrat aufzubringen. Die Leiterbahnen können stückweise auch aus hochdotiertem
Halbleitermaterial bestehen.
Es ergibt sich ein Nachteil daraus, daß eine mechanische Beanspruchung der direkt auf dem Substrat
aufgebrachten Leiterbahnen gelegentlich dazu führt,
daß das Ataroinlmn van dem Substrat abgehoben
»ad. Solch« scfiadßchea mechanischen Beanspruchungen können fceispiejsweisc bei der Kontaktierung
d'T Aluminiumleiterbahnen am Ultraschall auftreten.
Aas der deutschen Auslegeschrift 1OU2584 sind
Zwischenschichten aus Silizium und Sauerstoff zm-Erhöhung der Haftfestigkeit von metallischen Überzügen auf beispielsweise Kunststoff bekannt. Die
Wirkung einer solchen Zwischenschicht beruht darauf, daß sie infolge ihres ungesättigten Charakters
chemisch außerojsdentiich aktiv ist und den auf der
Unterlage enthaltenen Sauerstoff an sich bindet. Beispielsweise werden solche Zwischenschichten bei der
Herstellung von haftfesten Oberflächenspiegeln auf Kunststoffen verwendet.
Die deutsche Patentschrift 878 263 betrifft einen
bochohmigen Widerstand, insbesondere ein Potentiometer, bei dem eine Siliziummonoxid-Schicht zwischen einer Unterlage aus Phenolharz und einer metallischen Schicht angeordnet ist. Dadurch wird die
Haftfestigkeit der metallischen Schicht gegenüber Kräften, tue in Richtung der Metalischicht wirken, erhöht.
In »Journal Electrochemical Soc.«, VoL 117, Nr. 8,
1967, S. 870, ist die Herstellung von SiO?-Filmen aus
SiH4 und Stckstoff und Sauerstoff bei einer Temperatur von 35O0C beschrieben. Dabei werden diese
SiO2-Fi ie auf Siliziumsubstraten hergestellt.
Die DT-AS 1 614 374 betrifft die Herstellung von Siliziumnitrid-Schichten auf Siliziumscheiben. Hierzu
wird zunächst bei einer Temperatur von 700° C NH, und SiH4 zersetzt. Der so hergestellte Siliziumnitriddampf wird auf eine für die Scheibe ungefährliche
Temperatur abgekühlt, mit Phosgen-Dampf gemischt und in eine Kammer eingeleitet, in der sich die
Scheibe befindet.
Die Literaturstelle »Solid-State Electronics«,
Vol. 10, 1967, S. 867 bis 905, betrifft ebenfalls die Herstellung von SisN4-Schichten und SiO2-Schichten
auf Siliziumsubstraten.
Die Literaturstelle »Journ. Electrochemical Soc«,
Vol. 113, Nr. 7, S. 694, betrifft die Eigenschaften von
amorphen Si3N4-Schichten. Dabei sind diese Schichten wiederum auf Siliziumsubstraten abgeschieden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen anzugeben,
mit dessen Hilfe integrierte Schaltungen herstellbar sind, bei denen ein Abheben der auf dem aus Spinell
oder Saphir bestehenden Substrat aufgebrachten metallischen Leiterbahnen durch mechanische Beanspruchung vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch I angegebene Erfindung gelöst.
Ein durch die Erfindung erzielbarer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß einerseits Aluminium sehr
gut auf SiO2 bzw. Si1N4 haftet und daß andererseits
SiO,- bzw. Si ,^-Schichten sehr gut auf einem isolierenden Substrat aus Spinell oder Saphir haften.
Vorteilhafterweise ist bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Schaltungen im allgemeinen kein
Zusatzprozeß notwendig, da SiO2 bzw. Si3N4 meist bereits zur Isolation von sich überkreuzenden Leiterbahnen verwendet wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten integrierten Schaltungen zwischen der Oberfläche der Halbleiterschichten und der Oberfläche, auf der die Leiterbahnen verlaufen, keine we-
3 4
sentlichen Höhenunterschiede auftreten, wie das bei folgt die Trennung dieser Gebiete voneinander, so daß
den integrierten Schaltungen des Standes der Technik Gebiete unterschiedlicher Funktion als Inseln auf dem
der Fall ist. Substrat stehenbleiben. Anschließend wird wenig-
Nachfolgend wird die ErfinduDg an Hand der Be- stens auf Anteile der Treiliegenden Oberfläche des
Schreibung und der Figur näher erläutert. 5 Substrates und der freiliegenden Oberfläche des SiIi-
Die Figur zeigt in schemalKcher Darstellung den ziums die Zwischenschicht aufgebracht. Mit Hilfe von
Aufbau einer erfindungsgemäßen integrierten Schal- weiteren fotolithografischen Verfahrensschritten
tung. werden die Leiterbahnen aus Aluminium auf der Zwi-
In der Figur ist das Substrat mit dem Bezugszei- schenschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft,
chen i versehen. Dieses Substrat besteht aus Spinell 10 Gleichzeitig wird an den gewünschten Stellen der
oder Saphir. Auf dem Substrat aufgebrachte Halblei- elektrische Kontakt zwischen den Leiterbahnen aus
terschichten aus Silizium tragen das Bezugszeichen 2. Aluminium und der Siliziumschicht hergestellt.
Die aus SiO2 bzw. Si3N4 bestehende Zwischenschicht Zur Herstellung einer Zwischenschicht aus SiO2 ist mit 3 bezeichnet. Leiterbahnen, die vorzugsweise werden SiH4 oder Tetraäthoxysilan bei Temperatuaus Aluminium bestehen, sind mit dem Bezugszei- ,5 ren' die in einem Bereich von etwa 300 bis 400° C chen 4 versehen. Die metallischen Leiterbahnen, die Hegen, unter Zugabe von Sauerstoff zur chemischen zur Kontaktierung des Halbleitermaterials dienen. Reaktion gebracht. Die Herstellung einer Zwischenverlaufen auf der Oberfläche der Zwischenschicht. schicht aus Si1N4 erfolgt durch chemische Reaktion Ein auf einer Leiterbahn befindlicher Kontaktarm von S>H4 und NH3 bei Temperaturen von etwa 600 schluß, beispielsweise durch Kontaktierung mit Ultra- ao D's 700° C.
Die aus SiO2 bzw. Si3N4 bestehende Zwischenschicht Zur Herstellung einer Zwischenschicht aus SiO2 ist mit 3 bezeichnet. Leiterbahnen, die vorzugsweise werden SiH4 oder Tetraäthoxysilan bei Temperatuaus Aluminium bestehen, sind mit dem Bezugszei- ,5 ren' die in einem Bereich von etwa 300 bis 400° C chen 4 versehen. Die metallischen Leiterbahnen, die Hegen, unter Zugabe von Sauerstoff zur chemischen zur Kontaktierung des Halbleitermaterials dienen. Reaktion gebracht. Die Herstellung einer Zwischenverlaufen auf der Oberfläche der Zwischenschicht. schicht aus Si1N4 erfolgt durch chemische Reaktion Ein auf einer Leiterbahn befindlicher Kontaktarm von S>H4 und NH3 bei Temperaturen von etwa 600 schluß, beispielsweise durch Kontaktierung mit Ultra- ao D's 700° C.
schall auf der Leiterbahn angebrachter Aluminium- Erfindungsgemäß wird die bei niedrigen Temperadraht,
trägt das Bezugszeichen 6. türen hergestellte Zwischenschicht bei einer Tempe-Im
folgenden wird ein bevorzugtes erfindungsge- ratur'die größer als 700° C ist, verdichtet, um Porenmäßes
Verfahren zur Herstellung einer integrierten Freiheit der Zwischenschicht zu gewährleisten.
Schaltung beschrieben. In einem ersten Verfahrens- a5 8^ der Herstellung von Schaltungen mit Feldefschritt wird auf dem Substrat, vorzugsweise einer ein- fekttransistoren kann die Verdichtung der Niederkristallinen Spinell- oder Saphirscheibe, die mecha- temperatur-Isolationsschicht gemäß einer Ausgestalnisch poliert und anschließend chemisch geätzt sein lunS der Erfindung mit der Herstellung des Gatekann, eine einkristalline Siliziumschicht abgeschieden. Isolators S verbunden werden. In diesem Fall muß Vorzugsweise ist die Dicke dieser Schicht etwa 1 μτη. 30 in einem vorangehenden fotolithografischen Verfah-Mit Hilfe von an sich bekannten fotolithografischen rensschritt die Niedertemperatur-Isolationsschicht Verfahrensschritten werden anschließend in der SiIi- von dcm Gate-Bereich entfernt werden, wonach anziumschicht halbleitende Gebiete vorgegebener Do- schließend der Gate-Isolator, der aus SiO2 bzw. aus tierung und Größe, beispielsweise durch Diffusion, SiO2 und SiO, und Si1N4 bestehen kann, hergestellt erzeugt. Durch eine anschließende Siliziumätzung er- 35 wird·
Schaltung beschrieben. In einem ersten Verfahrens- a5 8^ der Herstellung von Schaltungen mit Feldefschritt wird auf dem Substrat, vorzugsweise einer ein- fekttransistoren kann die Verdichtung der Niederkristallinen Spinell- oder Saphirscheibe, die mecha- temperatur-Isolationsschicht gemäß einer Ausgestalnisch poliert und anschließend chemisch geätzt sein lunS der Erfindung mit der Herstellung des Gatekann, eine einkristalline Siliziumschicht abgeschieden. Isolators S verbunden werden. In diesem Fall muß Vorzugsweise ist die Dicke dieser Schicht etwa 1 μτη. 30 in einem vorangehenden fotolithografischen Verfah-Mit Hilfe von an sich bekannten fotolithografischen rensschritt die Niedertemperatur-Isolationsschicht Verfahrensschritten werden anschließend in der SiIi- von dcm Gate-Bereich entfernt werden, wonach anziumschicht halbleitende Gebiete vorgegebener Do- schließend der Gate-Isolator, der aus SiO2 bzw. aus tierung und Größe, beispielsweise durch Diffusion, SiO2 und SiO, und Si1N4 bestehen kann, hergestellt erzeugt. Durch eine anschließende Siliziumätzung er- 35 wird·
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Patentansprüche:i. Verfahren zur Herstellung einer karierten jbatouig, wobei aaf ein Substrat aus Spinell oder $ ifphir Siliziumschicfeten vorgegebener Strukturt, daß in einem weiteren Verfahi«nssebritt ; Zwischenschicht (3J und weiten; Schichten am SeOj oder Si3N4 auf die freie Oberfläche esSubstrate^(i)undaufdiefieiliegeudi3iOber flächen dgr Silfeiumscliicht <2J aufgebracht weren, wobei zur Herstellung der Zwischenschicht nd der weiteren Schichten ausSiO2 SiH4 bei einer eralur von etwa 300 bis 4Ö0" C oder Teoxysüan bei einer Temperatur von etwa 350 S 450° C unter Zuführung von Sauerstoff eheäsch zur Reaktion gebracht wird and wobei zur Herstellung der Zwischenschicht und der weiteren Schichten aus Si1N4 SiH4 und NH, bei einer Tem- sw peratur von etwa 6OU bis 7(K)" C zur chemischen Reaktion gebracht werden, daß die Zwischenschicht und die weiteren Schichten aus StO, oder Si1N4 bei einer Temperatur, die größer als 700° C ist, verdichtet wird, und daß auf der Zwischen- as schicht mit Hilfe von an sich bekannten photolithographischen Verfahrensschritten die Leiterbahnen (4) aus Aluminium aufgebracht werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtung der Zwischen- schicht mit der Herstellung des Gateisolators von als Feldeffekttransistoren ausgebildeten Halbleiterschichten verbunden wird, wobei in einem vorausgehenden, an sich bekannten photolithographischen Verfahrensschritt die Zwischenschicht aus dem Gatebereich entfernt wird.
- 3. Integrierte Schaltung auf einem Substrat mit metallischen Leiterbahnen mit Kontaktanschlüssen und mit einer Zwischenschicht zwischen dem Substrat und den Leiterbahnen, insbesondere her- 4c gestellt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat aus Spinell oder Saphir inselförmige Halbleiterschichten aus Silizium aufgebracht sind, daß eine Zwischenschicht aus Si1N4 an Stellen der Kontaktanschlüsse vorgesehen ist und daß weitere, in demselben Verfahrensschritt wie die Zwischenschicht hergestellte Schichten vorgesehen sind, wobei die Schichten aus demselben Material wie die Zwischenschicht bestehen.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (3)
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| DE2207510B2 DE2207510B2 (de) | 1974-10-24 |
| DE2207510C3 true DE2207510C3 (de) | 1977-03-10 |
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