DE2823855A1 - Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung

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DE2823855A1 DE19782823855 DE2823855A DE2823855A1 DE 2823855 A1 DE2823855 A1 DE 2823855A1 DE 19782823855 DE19782823855 DE 19782823855 DE 2823855 A DE2823855 A DE 2823855A DE 2823855 A1 DE2823855 A1 DE 2823855A1
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Description

  • Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 #.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. 3(b) zeigt die Bildung der Titanschicht, wobei mit 26 der Phosphorsilikatglasfilm und mit 27 die Titanschicht bezeichnet ist.
  • 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.
  • 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.
  • Nachfolgend werden Versuchsbeispiele beschrieben, die mit dem Verfahren der Erfindung durchgeführt wurden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Probe C: Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 wurden die Titanschicht und die polykristalline Siliziumschicht mit einer Dicke von 200 2 gebildet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (12)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, bei dem eine erste Verdrahtungsschicht, die hauptsächlich aus Aluminium (Al) besteht, auf einem ersten Isolierfilm gebildet wird, der auf einem Substrat gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Isolierfilm auf der ersten Verdrahtungsschicht gebildet wird, daß wenigstens ein Kontaktloch in dem zweiten Isolierfilm gebildet wird, daß in dem Kontaktloch eine Metallschicht, die mit Aluminium reagiert, auf der ersten Verdrahtungsschicht gebildet wird, die hauptsächlich aus Aluminium besteht, daß wenigstens in dem Kontaktloch eine zweite Verdrahtungsschicht gebildet wird, die im wesentlichen aus Aluminium besteht, um die Metallschicht zu bedecken, die mit Aluminium reagiert, und daß die erste Verdrahtungsschicht, die hauptsächlich aus Aluminium besteht, mit der Metallschicht reagiert, indem das Substrat erwärmt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Aluminium reagierende Metallschicht aus wenigstens einem der Elemente Platin (Pt), Gold (Au), Kupfer (Cu), Titan (Ti), Chrom (Cr), Molybdän (Mo) oder Wolfram (W) besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht eine Dicke von 100 bis 1000 i aufweist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten und der zweiten Verdrahtungsschicht im Bereich von 5000 bis 15000 i liegt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat oberhalb 3000C erhitzt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verdrahtungsschicht und die zweite Verdrahtungsschicht an einer polykristallinen Siliziumschicht und einer Aluminiumschicht auf der polykristallinen Silizium schicht bestehen.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die polykristalline Siliziumschicht eine Dicke von 100 bis 2000 i aufweist.
  8. 8. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, bei dem eine erste Verdrahtungsschicht, die hauptsächlich aus Aluminium (Al) besteht, auf einem ersten Isolierfilm gebildet wird, der auf einem Substrat gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Isolierfilm auf der ersten Verdrahtungsschicht gebildet wird, daß eine Widerstandsschicht, die wenigstens ein Fenster zum Bilden eines Kontaktlochs aufweist, auf dem zweiten Isolierfilm gebildet wird, daß der zweite Isolierfilm geätzt wird, indem die Widerstandsschicht als Maske verwendet wird, wobei das Kontaktloch gebildet wird, das einen Teil der ersten Verdrahtungsschicht freilegt, daß ein Metall, das mit Aluminium reagiert, auf dem Substrat in einem Zustand niedergeschlagen wird, der die Widerstandsschicht zurückläßt, daß die Widerstandsschicht mit der Metallschicht entfernt wird, die auf der Widerstandsschicht gebildet ist und einen Teil der Metallschicht übrigläßt, die auf der ersten Verdrahtungsschicht in dem Kontakt loch gebildet ist, daß eine zweite Verdrahtungsschicht gebildet wird, die hauptsächlich aus Aluminium besteht und die wenigstens das Kontaktloch bedeckt, und daß die erste Verdrahtungsschicht mit der Metallschicht in dem Kontaktloch zum Reagieren gebracht wird, indem das Substrat erwärmt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Platin (Pt) besteht.
  10. 10. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, bei dem ein Isolierfilm auf einer ersten Verdrahtungsschicht gebildet wird, die hauptsächlich aus Aluminium besteht und auf einem Substrat gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kontaktloch in dem Isolierfilm so gebildet wird, daß ein Teil der ersten Verdrahtungsschicht freigelegt wird, daß ein Metall, das mit Aluminium reagiert, auf der Grundplatte gebildet wird, um dadurch eine Metallschicht zu bilden, die mit einem Teil der ersten Verdrahtungsschicht in dem Kontaktloch in Berührung kommt, daß eine zweite Verdrahtungsschicht, die hauptsächlich aus Aluminium besteht, auf der Metallschicht nach dem Bilden der Metallschicht auf dem Substrat gebildet wird, daß die Metallschicht unter Verwendung der zweiten Verdrahtungsschicht als Maske geätzt wird und daß die erste Verdrahtungsschicht mit der Metallschicht in dem Kontaktloch durch Erhitzen des Substrats zum Reagieren gebracht wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus Titan (i) mit einer Dicke von 100 bis 500 i gebildet wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verdrahtungsschicht und die zweite Verdrahtungsschicht aus einer polykristallinen Siliziumschicht und einer Aluminiumschicht, die auf der polykristallinen Siliziumschicht gebildet ist, besteht.
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