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Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer
Halbleitervorrichtung.
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Zum Aufbauen eines Systems, das beispielsweise einen elektrischen
Computer und eine Informationsverarbeitungseinheit enthält und das in der Abmessung
gering ist und einen hohen Grad von Zuverlässigkeit aufweist, ist eine hochintegrierte
Schaltung erforderlich. Wenn die Kapazität eines solchen Systems vergrößert wird,
ist des weiteren ein Mehrverdrahtungsschichtaufbau auch zum Bilden einer hochintegrierten
Schaltung erforderlich. Da ein übliches Schaltungsmuster zum Verbinden von Schaltungselementen
in einer hochintegrierten Schaltung sehr aufwendig werden kann, wird deshalb der
Nehrverdrahtungsschichtaufbau verwendet. In dem Mehrverdrahtungsschichtaufbau werden
mehrere Verdrahtungsschichten in einem Mehrschichtenaufbau mit einer Isolierschicht
gebildet, die zwischen zwei benachbarten Verdrahtungsschichten eingesetzt ist.
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Die zwischen den Verdrahtungsschichten gebildeten Verdrahtungsverbindungen
sind über ein Kontaktloch verbunden, das in der Isolierschicht vorgesehen ist. Im
allgemeinen wird Aluminium (Al) als Verdrahtungsschicht verwendet und Siliziumdioxyd
(Si02) oder Phosphorsilikatglas (PSG) wird als zwischen den Verdrahtungsschichten
angeordnete Isolierschicht verwendet.
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Der Nehrschichtaufbau wird gebildet, indem zuerst Aluminium, das für
die untere Verdrahtungsschicht verwendet wird, niedergeschlagen wird, daß die Aluminiumschicht
in ein Muster gebracht wird, daß eine Schicht zum Isolieren der oberen Verdrahtungsschicht
und der unteren Verdrahtungsschicht gebildet wird, daß ein Kontaktloch in der Isolierschicht
gebildet wird, daß
Aluminium, das für die obere Verdrahtungsschicht
verwendet wird, niedergeschlagen wird und daß diese Aluminiumschicht in ein Muster
gebracht wird. In dem durch dieses Verfahren gebildeten Mehrschichtaufbau kann eine
elektrisch fehlerhafte Verbindung zwischen der oberen und der unteren Aluminiumschicht
in dem Kontaktloch auftreten. Der Grund für diese fehlerhafte Verbindung wird darin
gesehen, daß eine auf der Fläche der unteren Aluminiumschicht in dem Kontaktloch
gebildete Aluminiumoxydschicht (Al203), , wenn eine Oxydation an der Fläche der
unteren Aluminiumschicht oder ein in dem Kontaktloch während des Verfahrens gebildeter
Rest auftritt, als Isoliermaterial in demKontaktloch wirkt.
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Insbesondere wenn kleine Kontaktiöcher in einer hochintegrierten Schaltung
gebildet werden, treten oft fehlerhafte Verbindungen zwischen der oberen und der
unteren Aluminiumschicht auf und verhindern einen hohen Integrationsgrad der Schaltung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung mit einem Mehrverdrahtungsschichtaufbau zu schaffen,
das keine aufwendigen Schritte ausführt oder keine fehlerhafte Verbindung zwischen
der oberen und der unteren Verdrahtungsschicht auftreten läßt.
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Gemäß der Erfindung wird zuerst ein Metall, das mit Aluminium reaktiv
ist, in dem Kontaktloch auf der unteren metallischen Verdrahtungsschicht, die im
wesentlichen aus Aluminium besteht, niedergeschlagen, wird die obere metallische
Verdrahtungsschicht auf dem Kontaktloch gebildet und wird das Substrat einer Wärmebehandlung
unterworfen. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen erläutert.
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Die Schritte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen darin,
daß eine Metallschicht, die mit Aluminium reaktiv
ist, in dem Kontaktloch
zwischen der oberen und der unteren Verdrahtungsschicht, die im wesentlichen aus
Aluminium bestehen, gebildet wird, daß diese metallische Schicht mit der unteren
Verdrahtungsschicht durch die Wärmebehandlung reagiert und daß die sehr dünne, auf
der Fläche der unteren Verdrahtungsschicht in dem Kontaktloch gebildete Isolierschicht
unterbrochen wird, um eine in dem Loch gebildete fehlerhafte Verbindung zu entfernen.
Als Metall, das mit Aluminium (Al) reagiert, wird Platin (Pt), Gold (Au), Titan
(ei), Chrom (Cr), Molybdän (Mo) oder Wolfram (W) bevorzugt. Üblicherweise werden
diese Metalle mit einer Dicke zwischen 100 i bis 1000 i gebildet. Als Verdrahtungsschicht
kann eine Aluminiumschicht, eine Legierungsschicht, die aus Aluminium und Silizium
besteht, oder eine Legierungsschicht verwendet werden, die aus Aluminium und Kupfer
besteht.
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Die Erfindung kann auch in dem Fall angewendet werden, bei dem die
Verdrahtungsschicht aus einer dünnen polykristallinen Siliziumschicht und einer
Aluminiumschicht, die auf der dünnen polykristallinen Siliziumschicht gebildet ist,
besteht, d.h. die Erfindung kann auch angewendet werden, wenn die Verdrahtungsschicht
Aluminium als Hauptkomponente enthält. Die Dicke der Verdrahtungsschicht, die Aluminium
enthält, liegt vorzugsweise im Bereich von 5000 A bis 15000 #. Die Wärmebehandlung
bei dem Verfahren der Erfindung wird oberhalb 30000 ausgeführt.
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Diese Wärmebehandlung ist jedoch in Abhängigkeit von der Art des verwendeten
Metalls unterschiedlich. Eine solche Wärmebehandlung wird auch ausgeführt, wenn
ein chemisches Dampfniederschlagsverfahren zum Bilden eines Isolierfilms oder andere
Verfahren mit Wärmebehandlungen angewendet werden, d.h. es ist deshalb nicht notwendig,
die Wårmebehandlung als besonderen Schritt vorzusehen.
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Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben,
in der sind
Fig. 1 eine Draufsicht einer integrierten Schaltung
mit einem Mehrverdrahtungsschichtaufbau nach der Erfindung, Fig. 2 Querschnitte
zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung
nach der Erfindung, Fig. 3 Querschnitte zum Erläutern einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung und Fig. 4 ein Querschnitt
zum Erläutern einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen der Halbleitervorrichtung
nach der Erfindung.
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Gemäß Fig. 1 sind eine erste Schicht 1 (untere Schicht) der Aluminiumverdrahtungsschicht
und eine zweite Schicht 2 (obere Schicht) der Aluminiumverdrahtungsschicht über
Kontaktlöcher 3 verbunden, die in dem Isolierfilm gebildet sind, der zwischen der
ersten und der zweiten Schicht 1 und 2 gebildet ist. Bei der hochintegrierten Schaltung
beträgt die Breite der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 1 etwa 3/u, die Breite
der zweiten Aluminiumverdrahtungsschicht 2 etwa 4 bis 6/u und die Querschnittsfläche
des Kontaktlochs etwa 3 x 3#u. Der minimale Abstand zwischen der Verbindung der
ersten Aluminiumverdrahtungsschicht beträgt etwa 2 bis 3/u.
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Fig. 2(a) ist ein Querschnitt eines Substrats, auf dem eine erste
Schicht einer Aluminiumverdrahtungsschicht gebildet ist, wobei mit 11 ein Substrat,
beispielsweise ein p-Siliziumsubstrat, und mit 12 eine Diffusionsschicht, beispielsweise
eine n+-Diffusionsschicht bezeichnet ist. Die erste Aluminiumverdrahtungsschicht
14 ist aufeinerlsolierschicht 13 gebildet, welche die Flächen des Substrats 11 bedeckt.
Danach wird die erste Aluminiumverdrahtungsschicht 14 in Berührung mit der Diffusionsschicht
12 über ein Kontaktfenster gebracht, das in einem Isolierfilm 13 gebildet ist. Die
Dicke
der Aluminiumverdrahtungsschicht 14 liegt zwischen 5000 und
10000 #.
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Als nächstes wird ein Siliziumdioxydfilm (Si02) oder ein Phosphorsilikatglasfilm
15 zum Isolieren der ersten und der zweiten Aluminiumverdrahtungsschicht auf dem
Substrat unter Verwendung eines chemischen Dampfniederschlagsverfahrens gebildet.
Der Isolierfilm kann ein Polyimidfilm oder ein Aluminiumoxydfilm (Al203) sein. Als
nächstes wird ein Photowiderstandsfilm 16 auf dem Isolierfilm 15 gebildet, werden
Fenster zum Bilden von Kontaktlöchern in der Photowiderstandsschicht 16 vorgesehen
und wird die Isolierschicht 15 unter Verwendung der Photowiderstandsschicht 16 als
Maskierschicht geätzt. Fig. 2(b) zeigt den Zustand des Aufbaus, nachdem der Photoätzschritt
beendet worden ist. Gemäß Fig. 2(b) beträgt die Dicke der Isolierschicht 15 etwa
5000 bis 15000 i. Durch den anhand von Fig. 2(b) veranschaulichten Verfahrensschritt
wird das Kontaktloch gebildet.
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Gemäß Fig. 2(c) wird eine Platinschicht 17 auf der Photowiderstandsschicht
16 und der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 14 durch ein Spritz-oderVakuumverdampfungsverfahren
gebildet. Die Dicke der gebildeten Platinschicht 17 beträgt etwa 100 bis 1000 A.
Wie in Fig. 2(c) gezeigt ist, wird die Platinschicht 17 auf der Photowiderstandsschicht
16 und dem freigelegten Teil der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 14 in dem Kontaktloch
gebildet. Da die Niveaus der Photowiderstandsschicht und der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht
verschiedene Höhen haben, wird die Platinschicht auf der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht
14 getrennt von dem Teil auf der Photowiderstandsschicht 16 gebildet, wie in Fig.
2(c) gezeigt ist.
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Wenn die Photowiderstandsschicht 16 durch ein Lösungsmittel entfernt
wird, wird auch die Platinschicht 17 auf der Photowiderstandsschicht 16 gleichzeitig
entfernt. Deshalb
wird nur die Platinschicht 17 auf der ersten
Aluminiumverdrahtungsschicht 14 nicht entfernt. Als nächstes wird gemäß Fig. 2(d)
die zweite Aluminiumverdrahtungsschicht 18 durch Vakuumverdampfen von Aluminium
bis zu einer Dicke von 5000 bis 10000 A und durch Musterbildung der Aluminiumschicht
gebildet. Die zweite Aluminiumverdrahtungsschicht 15 bedeckt das Kontaktioch und
steht darin in Berührung mit der Platinschicht 17. Wenn das in Fig. 2(c) gezeigte
Substrat einer Wärmebehandlung oberhalb 3000C ausgesetzt wird, reagieren die erste
Aluminiumverdrahtungsschicht 14 und die zweite Aluminiumverdrahtungsschicht 18 heftig
mit der Platinschicht 17.
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Wenn zwischen den beiden Schichten ein sehr dünner Isolierfilm vorhanden
ist, wird dieser Isolierfilm zerstört und ein sehr guter Kontakt zwischen den beiden
Schichten 14 und 18 kann erhalten werden. Da das Volumen der Platinschicht 17 im
Vergleich mit dem Volumen der ersten Aluminiumschicht 14 und der zweiten Aluminiumschicht
18 sehr gering ist, übt die vorstehend erwähnte Reaktion keinen nachteiligen Einfluß
auf die hergestellte Vorrichtung aus. Die Wärmebehandlung ist nicht notwendig, falls
die nachfolgenden Verfahrensschritte eine Wärmebehandlung über 3000C enthalten.
Ein nachfolgender Verfahrensschritt kann eine Wärmebehandlung zum Herstellen eines
ohmschen Kontakts zwischen der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 14 und der Diffusionsschicht
12 (oder dem Substrat 11) oder eine Wärmebehandlung beim chemischen Dampfniederschlag
zum Bilden eines Schutzisolierfilms enthalten. Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform
ist wirksam, wenn ein Metall, wie Platin (Pt), das durch ein Ätzverfahren schwierig
zu behandeln ist, als Metallschicht 17 verwendet wird.
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Fig. 3(a) ist ein Querschnitt eines Substrats, auf dem eine erste
Aluminiumverdrahtungsschicht gebildet ist, wobei mit 21 das Substrat, beispielsweise
ein p-Siliziumsubstrat, mit 22 eine Diffusionsschicht, beispielsweise eine
n+-Diffusionsschicht,
mit 23 ein Siliziumdioxydfilm (sir2), der die Fläche des Substrats 21 bedeckt, mit
24 ein Phosphorsilikatglasfilm, der auf dem Siliziumdioxydfilm 23 gebildet ist,
und mit 25 eine erste Aluminiumverdrahtungsschicht, die auf dem Phosphorsilikatglasfilm
24 gebildet ist, bezeichnet ist. Eine erste Aluminiumverdrahtungsschicht 25 ist
mittels Vakuumverdampfung von Aluminium und Musterbildung der Aluminiumschicht gebildet.
Die Dicke der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 25 beträgt etwa 8000 i.
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Als nächstes wird ein Phosphorsilikatglasfilm 26 (PSG), der zwischen
der ersten Verdrahtungsschicht 25 und der zweiten Verdrahtungsschicht 28 angeordnet
wird, durch chemischen Dampfniederschlag niedergeschlagen. Der chemische Dampfniederschlag
wird bei einer Temperatur von 425°C ausgeführt. Bei diesem chemischen Dampfniederschlag
werden 6 1 Monosilan (SiH4), 1 1 Phosphin (PH3) und 2 1 Sauerstoff (02) pro Minute
einem Reaktionsofen zugeführt, wobei Argon (Ar) als Trägergas verwendet wird.
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Die Wachstumsgeschwindigkeit des Phosphorsilikatglasfilms auf dem
Siliziumplättchen, das in dem Reaktionsofen angeordnet ist, beträgt 800 i/min. Als
nächstes wird die Photowiderstandsschicht auf dem Phosphorsilikatglas gebildet und
die Fenster zum Bilden der Kontaktlöcher werden in der Photowiderstandsschicht gebildet.
Daraufhin wird das Phosphorsilikatglas, das als Isolierfilm zwischen der ersten
und der zweiten Verdrahtungsschicht verwendet wird, selektiv unter Anwendung der
Photowiderstandsschicht als Maske geätzt. Als Flüssigkeit zum ätzen des Phosphorsilikatglases
können folgende Beispiele verwendet werden.
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Beispiel 1 Flüssigkeitsinhalt
HF 65 cc NH4F 560 cc H20 390 cc
Beispiel 2 Flüssigkeitsinhalt
IINO, 700 cc NH4HF4 10 g Wenn die Flüssigkeit des Beispiels 1 verwendet wird, beträgt
die Ätzgeschwindigkeit des Phosphorsilikatglases 6000 i/min bei Raumtemperatur.
Wenn die Flüssigkeit des Beispiels 2 verwendet wird, beträgt die Ätzgeschwindigkeit
des Phosphorsilikatglases 12000 i/min beim Raumtemperatur. Nach dem Bilden der Kontaktlöcher
durch das Ätzverfahren und nach dem Freilegen eines Teils der ersten Verdrahtungsschicht
25 in dem Kontaktloch wird Titan (2i) mit einer Dicke von 100 bis 500 i durch Vakuumverdampfen
oder durch Spritzen niedergeschlagen.
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Fig. 3(b) zeigt die Bildung der Titanschicht, wobei mit 26 der Phosphorsilikatglasfilm
und mit 27 die Titanschicht bezeichnet ist.
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Gemäß Fig. 3(c) wird als nächstes Aluminium bis zu einer Dicke von
etwa 1,0/u niedergeschlagen und diese Aluminiumschicht 28 wird zu einem Muster geformt,
so daß die zweite Aluminiumverdrahtungsschicht 28 gebildet wird, wie dies in Fig.
3(d) gezeigt ist. Als nächstes wird die Titanschicht 27 selektiv unter Verwendung
der zweiten Aluminiumverdrahtungsschicht 28 als Maske geätzt und wird die Titanschicht
27 mit Ausnahme des Teils unter der zweiten Aluminiumverdrahtungsschicht 28 entfernt,
Eine Btzflüssigkeit, die aus 1000 cc NHO, und 10g NH4F besteht, wird zum Ätzen der
Titanschicht verwendet und die Ätzgeschwindigkeit zum Ätzen der Titanschicht beträgt
200 i/min bei Raumtemperatur. Die folgenden Verfahrensschritte, bei denen das Substrat
einer Wärmebehandlung unterworfen wird und bei denen die Aluminiumschicht 25 mit
der Titanschicht 27 reagiert, sind dieselben wie die anhand der Fig. 2(a) bis 2(d)
dargestellten Verfahrensschritte.
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird in der Praxis bevorzugt, polykristalline
Siliziumschichten 31 und 32 jeweils auf dem Phosphorsilikatglasfilm 24 und der Titanschicht
27 zu bilden, d.h. jeweils unter der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht 25 und
der zweiten Aluminiumverdrahtungsschicht 28. Die polykristalline Siliziumschicht
31 ist vorgesehen, um einen Kurzschluß des pn-Übergangs in dem Substrat unter dem
Kontaktfenster zwischen dem Silizium des Substrats und der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht
zu verhindern. Dieser Kurzschluß wird verursacht, indem eine Legierung auf einer
Kontaktfläche zwischen dem Substrat und der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht
gebildet wird. Die polykristalline Siliziumschicht 32 ist vorgesehen, um zu verhindern,
daß Silizium des Substrats unter der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht über Kontaktlöcher
zu der zweiten Aluminiumverdrahtungsschicht 28 vordringt. Wenn die polykristalline
Siliziumschicht 32 nicht vorgesehen ist und der Kontaktpunkt zwischen dem Substrat
und der ersten Aluminiumverdrahtungsschicht nahe dem Kontaktloch angeordnet ist,
wird der pn-Übergang unter dem Kontaktpunkt kurzgeschlossen. Demgemäß sollte jede
der polykristallinen Siliziumschichten 31 und 32 vorzugsweise eine Dicke von 100
bis 2000 i aufweisen.
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Nachfolgend werden Versuchsbeispiele beschrieben, die mit dem Verfahren
der Erfindung durchgeführt wurden.
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Beispiel 1 Dreitausendneunundsiebzig Kontaktlöcher mit einer Abmessung
von 4/u x 4#u wurden auf einem Qhip unter Verwendung des Verfahrens der Ausführungsform
nach Fig. 2 gebildet.
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Das heißt, daß dreitausendneunundsiebzig Verbindungspunkte, welche
die untere Verdrahtungsschicht mit der oberen Verdrahtungsschicht verbinden, für
einen Chip vorgesehen werden. Eine übliche integrierte Schaltung mit großer Abmessung
(LSI) hat meist tausend Kontaktlöcher pro Chip.
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Jede Verdrahtungsschicht wird mit einem Muster gebildet,
in
dem 3079 Kontaktpunkte in Reihe geschaltet sind. Nach dem Bilden der oberen Verdrahtungsschicht
wird der Chip einer Wärmebehandlung 30 Minuten lang bei etwa 4500C ausgesetzt. Die
Beziehungen zwischen den verschiedenen Mustern, die mit Musternummern bezeichnet
sind, den Arten der Kontaktteilausbildungen an den Kontaktlöchern und des Nichtdefektfaktors
(%) sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Gemäß Tabelle 1 wurde der Test mit 34 Chipstücken pro Probe durchgeführt.
Wenn eine elektrische Verbindung auf einem Chip als Ergebnis, daß die gesamten Kontaktpunkte
in Reihe geschaltet sind, erhalten wurde, wurde der Chip als gut betrachtet. Wenn
andererseits ein nichtleitender Kontakt an wenigstens einem Kontaktpunkt auf einem
Chip erzeugt wurde, wurde der Chep als fehlerhaft angesehen. Gemäß Tabelle 1 entspricht
Al I der unteren Verdrahtungsschicht und Al II der oberen Verdrahtungsschicht.
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Tabelle 1 Probenummer Ausbildung des Kontaktteils Nichtdefektfaktor
1 Al I - Al II 0 2 Al I - Al II 0 3 Al I -{Pt(Dicke 250Å)}-Al II 72% 4 Al I -{Pt(Dicke
250Å)}-Al II 76% 5 Al I -{Pt(Dicke 500Å)}-Al II 24% 6 Al I -tPt(Dicke 5002 Al II
24% Beispiel 2 Zweitausendachthundertneunundfünzig Kont akt löcher mit einer Abmessung
von 5/u x 5/u wurden auf einem Chip durch das Verfahren der in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsform gebildet. Der Test wurde mit 24 Chipstücken pro Probe durchgeführt,
während die anderen Bedingungen wie beim Beispiel 1 beibehalten wurden. Die Ergebnisse
des Tests sind in Tabelle 2 gezeigt. Beim Vergleich der Tabelle 2 mit der Tabelle
1 ergibt sich, daß die Erfindung wirksamer ist, wenn die Abmessung des Kontaktlochs
klein ist.
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Probenummer Ausbildung des Kontaktteils Nichtdefektfaktor 7 Al I -
Al II 6% 8 Al I - Al II 3% 9 Al I - Pt(250Å) - Al II 70% 10 Al I - Pt(250Å) - Al
II 88% 11 Al I - Pt(500Å) - Al II 42% 12 Al I - Pt(500Å) - Al II 27% Beispiel 3
Vierzig Chipstücke pro Probe wurden entsprechend der Ausbildung der Ausführungsform
in Fig. 4 gebildet und dann geprüft. Die Ergebnisse der Tests sind in Tabelle 3
gezeigt. Bei diesem Beispiel betrug die Dicke der polykristallinen Siliziumschicht
unter der Aluminiumschicht 200 Å und die Wärmebehandlung wurde 30 Minuten lang bei
4800C ausgeführt, nachdem die obere Aluminiumverdrahtungsschicht gebildet worden
ist. Nachdem elektrische Kontakte an allen Kontaktpunkten auf einem Chip erhalten
wurden, wurde der Chip als gut angesehen.
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Tabelle 3 Proben- Kontaktab- Loch- Dicke des Nichtdefektnummer messung
zahl Titanfilns faktor 13 5µ x 5/u 2800 0 0 14 5/u x 5#u 2800 50Å o 15 5µ x 5µ 2800
100Å o 16 5/u x 5/u 2800 150Å 100% 17 5µ x 5/u 2800 200Å 100% 18 4µ x 4#u 3080 0
0 19 4/u x 4/u 3080 50Å 0 20 4/u x 4/u 3080 100Å 0 21 4µ x 4/u 3080 150Å 100% 22
4/U X 4/u 3080 2002 100%
Beispiel 4 Kontaktlöcher mit einer Abmessung
von 14/u x 14/u wurden unter denselben Bedingungen wie bei den Proben 13 bis 17
im Beispiel 3 gebildet. Als nächstes wurde der Kontaktwiderstand der Kontaktlöcher
gemessen. Das Ergebnis der Messungen ist in Tabelle 4 gezeigt. Die in Tabelle 4
gezeigten Widerstandswerte wurden gemessen, indem zehn Kontaktpunkte in Reihe verbunden
wurden. Es ergab sich aus den Beispielen 3 und 4, daß der Kontaktwiderstand plötzlich
abfiel, wenn die Dicke der Titanschicht größer als 100 i wurde.
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Tabelle 4 Probennummer Widerstandswert 13 0,36 Ohm 14 0,68 Ohm 15
0,52 Ohm 16 0,32 Ohm 17 0,31 Ohm Beispiel 5 Die Widerstandswerte der Kontaktpunkte
mit verschiedenen Ausbildungen wurden gemessen. Die Messungen wurden ausgeführt,
indem zehn Kontaktpunkte in Reihe geschaltet wurden. Die Ergebnisse des Versuchs
sind in Tabelle 5 gezeigt. Die Proben A, B und C nach Tabelle 5 wurden wie folgt
gebildet.
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Probe A: Eine Titanschicht mit einer Dicke von etwa 200 i wurde auf
der gesamten Fläche der unteren Aluminiumschicht gebildet, wobei ein Kontaktloch
in dem Isolierfilm vorgesehen wurde, der auf der Titanschicht gebildet wurde.
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Eine polykristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 200 i und
eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 8000 i wurden aufeinanderfolgend auf dem
Isolierfilm und
in dem Kontaktloch gebildet, um die obere Verdrahtungs
schicht zu bilden.
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Probe B: Eine Titanschicht mit einer Dicke von 200 i wurde auf der
gesamten Fläche der unteren Aluminiumverdrahtungsschicht gebildet. Ein Kontaktloch
wurde in dem Isolierfilm vorgesehen, der auf der Titanschicht gebildet wurde.
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Eine Titanschicht mit einer Dicke von 200 i, eine polykristalline
Siliziumschicht mit einer Dicke von 200 i und eine Aluminiumschicht mit einer Dicke
von 8000 i wurden aufeinanderfolgend auf dem Isolierfilm und in dem Kontaktloch
gebildet, um die obere Verdrahtungsschicht zu bilden.
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Probe C: Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wurden die Titanschicht
und die polykristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 200 2 gebildet.
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Bei jeder Probe betrug die Abmessung jedes Kontaktlochs 10/11 X 10/11.
Fünfzig Chipstücke wurde für jede Probe vorgesehen. Unter Bezugnahme auf Fig. 5
kann festgestellt werden, daß die Titanschicht, die vor der Bildung des Isolierfilms
und des Kontaktlochs auf der Fläche der unteren Verdrahtungsschicht gebildet wurde,
keinen besonderen Vorteil ergibt.
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Tabelle 5 Probennummer Widerstandswert Mittlerer Widerstandswert
A * 0,65 - 7,55 Ohm 2,1 Ohm B * 0,63 - 7,55 Ohm 1,7 Ohm C 0,33 - 0,39 Ohm 0,36 Ohm
Bemerkung: AF und BF Muster, die zu vergleichen sind
Beispiel 6
Ein Phosphorsilikatglasfilm mit einer Dicke von 1/u wurde auf der unteren Aluminiumverdrahtungsschicht
als Isolierfilm gebildet und Kontaktiöcher wurden in dem Phosphorsilikatglasfilm
gebildet. Eine Titanschicht mit einer Dicke von 150 A wurde auf dem Phosphorsilikatglasfilm
niedergeschlagen. Als nächstes wurde die obere Aluminiumverdrahtungsschicht mit
einer Dicke von 6000 i niedergeschlagen und 30 Minuten lang bei einer Temperatur
von 320°C getempert. Wenn bei diesem Beispiel die Abmessung jedes Kontaktlochs 10/11
x 10/u beträgt und zehn Kontakte in Reihe geschaltet werden, beträgt der Widerstandswert
0,55 bis 0,65 Ohm. Eine nichtdefekte Verbindung wird erhalten, wenn die Abmessung
jedes Kontaktlochs 5,u x 5/u beträgt und 2800 Kontaktpunkte dieser Kontaktlöcher
in Reihe geschaltet sind und wenn die Abmessung jedes Kontaktlochs 4/u X 4/u beträgt
und 3080 Kontaktpunkte dieser Kontaktlöcher in Reihe geschaltet sind.
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Gemäß der Erfindung können die Zuverlässigkeit und die Reproduzierbarkeit
der Kontaktlöcher wesentlich verbessert werden, indem ein Verfahren zum Bilden einer
Metallschicht verwendet wird, die mit Aluminium in einem Kontaktloch reagiert.
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Der Nehrverdrahtungsschichtaufbau gemäß der vorangehenden Beschreibung
besteht aus zwei Verdrahtungsschichten. Die Erfindung kann jedoch auch bei einem
Mehrverdrahtungsschichtaufbau angewendet werden, der mehr als zwei Verdrahtungsschichten
aufweist.