DE2307754A1 - Verfahren zur herstellung mehrschichtiger verbindungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung mehrschichtiger verbindungen

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DE2307754A1
DE2307754A1 DE19732307754 DE2307754A DE2307754A1 DE 2307754 A1 DE2307754 A1 DE 2307754A1 DE 19732307754 DE19732307754 DE 19732307754 DE 2307754 A DE2307754 A DE 2307754A DE 2307754 A1 DE2307754 A1 DE 2307754A1
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oxidized
porous film
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DE19732307754
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Takashi Agatsuma
Akira Kikuchi
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

  • Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbindungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbindungens insbesondere ein Atz-Behandlungsverfahren bei der Herstellung mehrschichtiger Verbindungen.
  • Bei auf Scheibchen, Substraten usw. angeordneten, stark integrierten Schaltungen müssen wegen des hohen IntegrationsrslBes mehrschichtige Verbindungen verwendet werden. Eine derzeit übliche N.ehrschichtverbindung ist in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung gezeigt.
  • Bei diesem Aufbau entstehen bei der Herstellung der ersten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils 1 durch chemische Ätzung scharfe Ecken 1a. Wird auf der oberen Oberfläche der ersten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils 1 ein Isolierfilm 2 aus Siliziuiiioxid (SiO2), Glas oder dergleichen hergestellt, so weist er eine ungleichmäßige Stärke auf. In der Nähe der Ecken 1a des Anschluß-Verbindungsteils 1 ist er extren dünn. Auf der oberen Oberfläche des Isolierfilms 2 ist die zweite Schicht 3 des Anschluß-Verbindungsteils ausgehildet. Die erste Schicht 1 des Anschlußteils und die zweite Schicht 3 des Anschlußteils sind durch den sehr dünnen Teil des Isolierfilms in der Nähe der Ecken la der ersten Schicht 1 voneinander getrennt. Entstehen im Isolierfilm am angrenzenden Teil Risse, so kommt es zwischen den Verbindungsschichten 1 und 3 zu Kurzschlüssen.
  • Darüber hinaus steht an der Schnittstelle der zweiten Schicht 3 mit der ersten Schicht 2 der Isolierfilm abrupt zur zweiten Anschlußverbindungsschicht vor. Wenn daher die zweite Schicht hergestellt wird, so kommt es zu Trennungen an der Schnittstelle infolge Abdeckungen des Isolierfilmg was anhand Fig. 2 der beigefügten Zeichnung deutlich wird. Dies führt zu unzuverlässigen Verbindungen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der genannten Nachteile ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbindungen anzugeben, bei dessen Anwendung die untere Schicht des Anschluß-Verbindùngsteils anstelle scharfer Ecken sanft geneigte Seiten aufweist, um so Kurzschlüsse zwischen der unteren und der oberen Schicht des Anschluß-Verbindungsteils sowie Trennungen in der oberen Schicht des Anschluß-Verbindungsteils zu vermeiden und so zuvessige mehrschichtige Verbindungen herzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird bei der Herstellung eines Anschluß-Verbindungsteils durch Ätzung einer auf eine Basis aufgebrachten Xetallschicht ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbindungen angewendet, das sich dadurch auszeichnet, daß ein dünner Oberflächenbereich der Metall schicht zur Bildung eines porösen Films oxidiert wird, daß auf gewählte Bereiche der oberen Oberfläche des porösen Films ein lichtbeständiger Film aufgebracht wird, daß die Teile des porösen Films und der nichtoxidierten Metallschicht außer des Anschluß-Verbindungsteils geätzt und entfernt werden, wobei der poröse Film zwischen dem lichtbeständige Film und der nichtoxidierten Schicht unter Ausnutzung der Tatsache seitlich geätzt wird, daß der poröse Film eine höhere Ätzgeschwindigkeit aufweist, als die nichtoxidierte Metallschicht, wobei der Anschluß-Verbindungsteil mit sanft geneigter Form an den Enden seiner oberen Oberfläche und seinen Seiten geätzt wird, so daß seine Seiten den seitlich geätzten Teilen des porösen Films entsprechen, und daß sequentiell zweite, dritte und weitere Schichten des Anschluß-Verbindungsteils in die mehrschichtigen Verbindungen gebildet werden, wobei zwischen dem Anschluß-Verbindungs teil, dessen Enden seiner oberen Oberfläche und dessen Seiten eine sanft geneigte Form aufweisen, und seinen schwach geneigten Seiten und jeder Schicht des Anschluß-Verbindungsteils ein Isolierfilm ausgebildet wird, der über dem vorherigen Anschluß-Verbindungsteil liegt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 (bereits erwähnt) einen Längsschnitt eines auf bekannte Weise hergestellten Verbindungssubstrats von mehrschichtgen Verbindungen; Fig. 2 (bereits erwähnt) eine Einzelheit der Fig. 1 für den Fall einer Trennung in der zweiten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils des Substrats der Fig. 1; und Fig. 3A bis 3F Längsschnitte einer Mehrschichtverbindung während verschiedener Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Anhand der Fig. 3A bis 3F soll nunmehr ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Arbeitsschrittfolge bei der Herstellung einer Mehrschichtverbindung erläutert werden.
  • Fig. 3A zeigt eine Aluminiumschicht 6 als erste Schicht des Anschluß-Verbindungsteils. Sie wird durch Verdampfung auf einem Schutzfilm 5 einer Basis 4 hergestellt.
  • Die Stärke der Aluminiumschicht 6 beträgt etwa 1 /u.
  • Darauffolgend wird gemäß Fig. 3B die Oberfläche der Aluminiumschicht 6 durch anodische Oxydation oxidiert, so daß ein poröser Aluminiumoxid-(Al203)-Film 7 entsteht. Die Stärke des 0 Aluminiumoxidfilms 7 beträgt etwa 500 A. Als Behandlungsflüssigkeit bei der anodischen Oxidation wird zur Oxidation des Aluminiums (Al) in poröses Aluminiumoxid (Al203) eine fünfprozentige Oxalsäurelösung verwendet. Die Herstellung des prorösen Aluminiumoxidfilms 7 durch anodische Oxidation ist einfach. Ferner läßt sich dabei die Stärke des Films leicht steuern.
  • Gemäß Fig. 3C wird darauf auf gewählten Bereichen der oberen Oberfläche des porösen Aluminiumoxidfilms 7 ein lichtbeständiger Film 8 ausgebildet.
  • Unter Verwendung des lichtbeständigen Films 8 als Maske wird die Aluminiumschicht 6 einschließlich des Aluminiumoxidfilms 7 geätzt, und zwar mit einer Mischlösung mit 760 cm3 Phosphorsäure, 150 cm3 Essigsäure, 30 cm3 Salpetersäure und 50 cm3 Wasser (H3PO 4-CH3COOH-HNO3-H 0-Reihen-Ätzlösung). Die Temperatur 2o der Ätzflüssigkeit beträgt 40 C. Die Ätzgeschwindigkeiten des flüssigen Ätzmittels betragen bei Aluminium (Al) und für poröses Aluminiumoxid (Al203) 2 600 bis 3 000 i/min bzw. 5 000 bis 6 000 n. Der Teil 7b des porösen Aluminiumoxidfilms und der Teil 6b der Aluminiumschicht, die nicht durch den lichtbeständigen Film 8 abgedeckt sind, werden durch die Ätzflüssigkeit geätzt und entfernt.
  • Die Haftkraft des lichtbeständigen Films 8 am porösen Aluniiniumoxidfilm 7 ist hoch. Da jedoch die Ätzgeschwindigkeit, wie oben ausgeführt, beim porösen Aluminiumoxidfilm 7 etwa doppelt so groß ist wie die Ätzgeschwindigkeit bei der Aluminiumschicht 6, werden sie nicht mit idealen Abmessungen geätzt. Gemäß Fig. 3D wird der Teil 7a des porösen Aluminiumoxidfilms 7 zwischen dem lichtbeständigen Film 8 und dem Teil 6a der Aluminiumschicht durch die Ätzflüssigkeit seitlich geätzt. Die Aluminiumschicht 6a liegt daher mit dem darauf gebildeten porösen Aluminiumoxidfilm 7a durch die seitliche Ätzung des porösen Aluminiumosidfilms 7a zur Ätzflüssigkeit frei, so daß der Teil 6a durch die Ätzung an den Enden der oberen Oberfläche ein Profil mit sanfter Neigung erhält.
  • Darauf wird gemäß Fig. 3E der lichtbeständige Film 8 durch eine Flüssigkeit wie Trichloräthylen, Benzol und Toluol entfernt.
  • Darauf wird der poröse Aluminiumoxidfilm 7a auf der Aluminiumschicht 6a durch eine Mischlösung aus Phosphorsäure, Chromsäure und Wasser (H3PO 4-CrO3-H20-Reihen-Ätzflüssigkeit)oder durch eine Mischlösung aus Phosphorsäure, Eisessig, Salpetersäure und Wasser entfernt. Die verbleibende Aluminiumschicht 6a hat an den Enden der oberen Oberfläche eine sanfte Neigung. Sie bildet die erste Schicht des Anschluß-Verbindungsteils.
  • Beim nächsten Arbeitsschritt wird gemäß Fig. 3F ein Isolierfilm 9 aus Siliziumoxid (silo2), Glas oder dergleichen auf der ersten Schicht 6a des Anschluß-Verbindungsteils ausgebildet. Darauf wird durch Aufdampfen die zweite Aluminiumschicht 10 gebildet und zu der zweiten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils 1Oa geätzt. Da die Enden der oberen Oberfläche der ersten Schicht 6a sanft gekrümmt oder geneigt sind, erhält der auf der Schicht 6a gebildete Isolierfilm 9 eine gleichmäßige Stärke und eine schwache, sanfte Neigung. Die zweite Schicht 10a des Anschluß-Verbindungsteils wird auf dem Isolierfilm 9 ebenfalls mit einer sanften Neigung ausgebildet.
  • Hierdurch wird verhindert, daß zwischen dem ersten Anschl;ß-Verbindungsteil:6a und dem zweiten Anschluß-Verbindungsteil 10a über den Isolierfilm 9 ein Kurzschluß entstehen kann.
  • Da der erste Anschluß-Verbindungsteil 6a eine sanfte Neigung aufweist, wird verhindert, daß der zweite Anschluß-Verbindungsteil 10a an der Schnittstelle mit dem ersten Anschluß-Verbindungsteil 6a getrennt werden kann. Die Verbindung zwischen der ersten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils 6a und der zweiten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils 10a kann nachträglich erfolgen, indem an der Schnittstellieine Durchgangsöffnung geätzt wird.
  • Bei der Herstellung der zweiten Schicht des Anschluß-Verbindungsteils 10a und der dritten und höheren Schichten der Anschluß-Verbindungsteile entstehen, wenn sie wie bei der Herstellung der ersten Schicht 6a seitlich geätzt werden, drei, vier oder mehr Schichten, ohne daß die Gefahr von Kurzschlüssen, Trennungen usw. besteht, so daß ein zuverlässiges mehrschichtiges Verbindungssubstrat hergestellt werden kann.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbindungen werden also die Enden der oberen Oberfläche und die Seiten des Anschluß-Verbindungsteils durch die Ätzung mit sanft geneigter Form hergestellt. Daher wird auch bei einem dünnen Isolierfilm zwischen den Schichten eine bestimmte und ausreichende Stärke an den Schnittstellen der Anschluß-Verbindungsteile erhalten, so daß zwischen der oberen und unteren Schicht keine Kurzschlüsse auftreten können. Darüber hinaus sind auch an den Schnittstellen der oberen und unteren Schicht eines Anschluß-Verbindungsteils keine Trennungen möglich, da der Teil der unteren Schicht mit einer verhältnismäßig sanften Neigung und glatten Übergängen vorsteht. Daher können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Mehrschichtverbindungen mit zwei. drei und mehr Schichten leicht und zuverlässig hergestellt werden, insbesondere ein mehrschichtiges Verbindungssubstrat mit starker Integration, beispielsweise eine Halbleitereinrichtung. Die Stärke der seitlichen Ätzung kann durch Zusatz einer geringen Menge an Ammoniumnuorid zu der erwähnten Ätzmittelmischung aus Phosphorsäure, Eisessig, Salpetersäure und Wasser vergrößert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist außer bei Aluminium hauptsächlich bei Metallen anwendbar, die eine anodische oder thermische Oxidation bei verhältnismäßig niedriger Temperatur gestatten, beispielsweise bei Titan (Ti), Tantal (Ta), Zirkon (Zr), Hafnium (Hf) und Molybdän (Mo).
  • Pat entanspruch

Claims (1)

  1. P A T E N T A N S P R U C H Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Verbindungen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein dünner Oberflächenbereich der Metallschicht zur Bildung eines porösen Films oxidiert wird, daß auf gewählte Bereiche der oberen Oberfläche des porösen Films ein lichtbeständiger Film aufgebracht wird, daß die Teile des porösen Films und der nichtoxidierten Metallschicht außer des Anschluß-Verbindungsteils geätzt und entfernt werden, wobei der poröse Film zwischen dem lichtbeständigen Film und der nichtoxidierten Schicht unter Ausnutzung der Tatsache seitlich geätzt wird, daß der poröse Film eine höhere Ätzgeschwindigkeit aufweist, als die nichtoxidierte Metallschicht, wobei der Anschluß-Verbindungsteil mit sanft geneigter Form an den Enden seiner oberen Oberfläche und seinen Seiten geätzt wird, so daß seine Seiten den seitlich geätzten Teilen des porösen Films entsprechen, und daß sequentiell zweite, dritte, und weitere Schichten des Anschluß-Verbindungsteils in die mebrschichtigen Verbindungen gebildet werden, wobei zwischen dem Anschluß-Verbindungsteil, dessen Enden seiner oberen Oberfläche und dessen Seiten eine sanft geneigte Form aufweisen, und seinen schwach geneigten Seiten und jeder Schicht des Anschluß-Verbindungsteils ein Isolierfilm ausgebildet wird, der über dem vorherigen Anschluß-Verbindungsteil liegt. L e e r s e i t e
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2632248A1 (de) * 1976-07-17 1978-01-19 Philips Nv Verfahren zur herstellung von elementen
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DE2740757A1 (de) * 1976-09-10 1978-03-16 Tokyo Shibaura Electric Co Halbleiter mit mehrschichtiger metallisierung und verfahren zu dessen herstellung
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DE2937993A1 (de) * 1979-09-20 1981-04-02 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von integrierten mos-halbleiterschaltungen nach der silizium-gate-technologie

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