DE3026026A1 - Halbleiterelement und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Halbleiterelement und verfahren zu seiner herstellung

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Description

3025026
Henkel, Kern, Feiler & Hänzel .λ Patentanwälte
Registered Representatives
before the
European Patent Office
Möhlstraße 37 D-8000 München 80
Tel.: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme, ellipsoid
Dr.i/rm
TOKYO oi:i3AURA DSIiKI KABUSHIKI KAIiJEA
Kawasaki / Japan
Halbleiterelement und Verfahren zu seiner Herstellung
030064/0904
■ S-
Deco h reibung
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterelement verbesserter Verdrahtungsmöglichkeiten uric ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Aluminium, das in der llegel als Verarahtungsmetall für Lalbleiterelemente verwendet wird, ist mit den Ilachteilen behaftet, daß Defekte, z.B. Entkopplungen infolge Elektronenwanderungen, auftreten, wenn das Huster der jeweiligen metallischen Verdrahtungsschicht sehr dünn bzw. fein ausgebildet wird, oder dai3 der Anschluß infolge eines äußerlichen Fortschreitens einer Legierungsbildung zwischen Al und. dem Si-Substrat, zu der es kommt, wenn die Diffusionsschicht in einem Halbleitersubstrat, z.3. einem Siliciumsubstrat, flach ist, verschwindet. Der größte ilachteil ist jedoch das Korrosionsproblem. Die Korrosion ist auf eine schrittweise chemische oder elektrische Korrosion der Al-Verdrahtung infolge der Anwesenheit von bei der Herstellung des Halbleiterelements unvermeidlich eingeschlossenem oder von außen her beim üblichen Leitendmachen des Halbleiterelements in d.as "Paket" zugeführtem Wasser zurückzuführen.
Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wurde auf der Aluminiumverdrahtung bereits ein Passivierungsfilm aus mit Phosphor dotiertem Glas ausgebildet, um Wasser vor einem Zutritt zum Aluminiumverdrahtungsbereich von außen her zu hindern und um die Korrosionsprobleme der Aluminiumverdrahtung leichter beherrschen zu können. Die Bildung von mit Phosphor dotiertem Glas erfordert jedoch eine Temperatur von etwa A-OO0C. Aufgrund dieser hohen Temperatur bil-
030064/0904
G-
den sich, auf der Aluminiuniverdrahtung zahlreiche flügel bzw. Vorsprünge. Diese Hügel oder Vorsprünge begünstigen das Entstehen von Lunkern und Rissen, so daß die Wirkung des Passivierungsfilms beeinträchtigt wird. Ferner absorbiert mit Phosphor dotiertes Lüas als solches ohne ochwierigkeiten Feuchtigkeit und gibt ferner eine geringe Menge Phosphorsäure frei, wodurch wiederum die Korrosion der mit dem mit Phosphor dotiertem Glas in Berührung stehenden Aluminiumverdrahtung begünstigt.
Ss hat sich nun Überraschendervreise gezeigt, daß sich die genannten Schwierigkeiten, insbesondere die Entstehung von Hügeln bzw. Vor Sprüngen, und damit die Bildung von Lunkern und Rissen sowie die Korrosion der Aluminiumverdrahtung verhindern lassen, wenn man den Verdrahtungsbereich aus einer Aluminiumlegierung, z.B. Al-Cu, anstelle von reinem Aluminium ausbildet und auf diesem Verdrahtungsbereich einen Aluminiumoxidfilm erzeugt, der mindestens ein Metall, bestehend aus Cu, Hg, Wi, Cr, Mn, Ti und Y, enthält. Hierbei erhält man ein Halbleiteräement, dessen Verdrahtungsbereich weniger korrosionsanfällig und zuverlässiger ist. Dies ist auf die stabile und wirksame Passivierung des mindestens eines der genannten Metalle enthaltenden Aluminiumoxidfilms zurückzuführen. Die erreichbare Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Verdrahtungsbereichs entspringt einer Wechselwirkung zwischen dem Aluminiumoxidfilm und der aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Verdrahtung.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Halbleiterelement, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß (in der angegebenen Reihenfolge) auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats eine Verdrahtungsschicht aus einer Aluminiumlegierung und
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- -er -
eine Aluminiumoxidocliicht nit Cu, Ug, iii, Cr, Hn, Ti und/oder Y ausgebildet sind.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterelenents, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Oberfläche eines HaIbleitersubstrats eine metallische Verdrahtungsschicht nit bzw. aus einer Aluminiumlegierung mit mindestens einem lie— tall, bestehend aus Cu, I-Ig, iii, Cr, Ti und Y, appliziert und die gebildete metallische Verdrahtungsschicht oxidiert, um darauf eine Aluminiumoxidschicht mit mindestens einem Hetall der genannten Gruppe auszubilden.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich noch ein Verfahren zur Herstellung eines Ilalbleiterelements, v/elches dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die Oberfläche eines Halbleitersubstrats eine metallische Verdrahtungsschicht aus bzw. mit einer Aluminiumlegierung appliziert und auf die metallische Verdrahtungsschicht eine Aluminiumoxidschicht mit mindestens einem Metall, bestehend aus Cu, Mg, iii, Cr, ϊΐη, Ti und Y, durch Zerstäuben oder chemisches Bedampfen oder durch Ausbilden einer reinen Aluminiumoxidschicht und anschließendes Ionenimplantieren des Metalls in die reine Aluminiunioxidschicht ausbildet.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1(A) bis 1(C) und Figur 2 Querschnitte, aus denen sich die Herstellungsschritte für einen bipolaren Transistor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ergeben;
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Fig. 3 eine graphische Darstellung einer charakteristischen Kurve der Blockiereigenschaften der Verdrahtung eines üblichen bipolaren Transistors gegen Ua;
Fig. 4 eine graphische Darstellung einer charakteristischen Kurve der Blockiereigenschaften der Verdrahtung eines bipolaren Transistors gemäß der Erfindung gegen ITa;
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Polarisationseigenschaftskurven der Verdrahtung eines üblichen Transistors und des Transistors gemäß der Erfindung;
Fig. 6 charakteristische Kurven von korrosionsbedingten Verbindungsdefekten der Verdrahtung üblicher Transistoren und des Transistors geraäfj der Erfindung;
Fig. 7 und 6(A) bis B(C) Querschnitte, aus denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung von öffnungen zum Elektrodenanschluß hervorgeht, und
Fig. 9(A) bis 9(B) und 10 bis 11 Querschnitte, aus denen Beispiele für die erfindungsgemäße Kombination einer Aluminiumoxidschicht mit sonstigen Passivierungsschicht en hervorgehen.
Die Verdrahtung besteht erfindungsgemäß aus einer Aluminiumlegierung. Hierbei ist die Bildung von Hügeln oder Vorsprüngen während einer Wärmebehandlung geringer als bei einer aus reinem Aluminium bestehenden Verdrahtung. Solche Aluminiumlegierungen können aus Al-Cu^ Al-Cu-Si* Al-Mg1, Al-Ni* Al-Cis Al-Mh* Al-Ti- oder Al-Y-Legierungen und dergleichen bestehen.
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Uinc erfindungsgemuß auf der Verdrahtung gebildete Aluminiumoxid schicht wirkt als Passivierungsschicht, die gegenüber ivasser und .ia eine 31ockiervirlarnr; entfaltet, i.'eben dem Aluminiumoxid enthält die Passivierungsschicht minde-3"cciis oir. lie tall der Gnnpe Cu, Hg, i.i, Cr, rin, Ti und Y, die hervorragende ICLocliiereigen.schafton gegenüber "./asser und Natrium aufweisen. Von den genannten Metallen wird Kupfer wegen seiner besonders guten Blockiereigenschaften bevorzugt. i'OIgIich sollte also die Passivierungsschicht; aus .\lu;.iiniumoxid nebst Kupfer bestehen. ICine solche Aluminiunoxidschicht mit mindestens einem der genannten I-xOxalle, insbesondere Cu, erhalt man durch Ablagerung der betreffenden schicht durch H ''-Zerstäubung oder Plasuabedampfung auf der (die) Verdrahtung. Andererseits kann man zunächst durch Hl-'-Zerstäubung oder Plcsrnabedampfung eine reine Aluminiumo.cidschicht ausbilden und diese dann durci: Ionenimplantation mix. mindestens einem IMetall der genannten Art, insbesondere Cu, beschicken. Vorteilhaft an ersterem Verfahren ist, daß man zur Ausbildung der mindestens ein I-Ietcll der genannten Art enthaltenden Aluniniumoxidschicht lediglich eine Verfahrensstufe benötigt. Vorteilhaft an letzterem Verfahren ist, obwohl zu seiner Durchführung zwei Verfahrensstufen benötigt v/erden, daß die der Aluminiumoxidschicht einzuverleibende I-Ietallmenge genau dosiert und gesteuert werden kann. Wegen der unterschiedlichen Blockiereigenschaften der verschiedenen Hetalle der genannten Art kann die der Aiuminiumoxidschicht einzuverleibende lietallmenge nicht genau definiert werden, vorzugsweise betrügt sie jedoch 0,05 bis 3,0?J. Die Stärke der Aluminiumoxidschicht beträgt 500 bis 15000 S, vorzugsweise 1000 bis 4000 S.
Die erfindungsgemäße Oxidationsbehandlung der metallischen Verdrahtungsschicht hat zwei Ergebnisse, einmal wird hier-
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durch die Oberfläche aer metallischen Verdrahtung schicht in aus Aluminium und mindestens einen I-ietall c.er genannten Art bestehendes Aluminiumoxid aberführt, das andere I-.al trägt sie dazu bei, das ir der Aluminiumlegierung enthaltene lietail in die Aluminiumoxidschicht zu diffundieren, v/o durch die bildung der das genannte Metall enthaltenden Aluminiuraoxidschicht erleichtert wird.. Die Oxidation kann in der »veise durchgeführt werden, daß
(1) die Oberflächenschicht der Verdrahtung durch anodische Oxidation mit einer i.thylglycollösung von Ammoniuinborat oxidiert wird,
(2) die Oberflächenschicht der Verdrahtung durch anodische Oxidation mit einer wäßrigen Oxal- oder Chromsäurelösung oxidiert wird oder
(3) die Oberflächenschicht der Verdrahtung durch thermische Oxidation bei hoher Temperatur in feuchter Atmosphäre oxidiert wird.
Bei dem Verfahren gemäß (1) bildet sich auf der Verdrahtungsschicht eine nicht-poröse Aluminiumoxidschicht mit mindestens einem Metall der genannten Art. Bei dem Verfahren (3) bildet sich auf der Verdrahtungsschicht eine mindestens ein I-ietall der genannten Art enthaltende poröse Aluminium« oxidschicht. Die Verfahren (1) und (2), bei denen die Oxidation durch anodische Oxidation erfolgt, sind deshalb von Vorteil, v/eil sich auf der Verdrahtungs schicht die mindestens ein Metall der genannten Art enthaltende Aluminiumoxidschicht bei einer Temperatur nahe Raumtemperatur bildet, die Bildung von Hügeln oder Vorsprüngen auf der aus einer
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Aluminiumlegierung bestehenden Verdrahtungsschicht seuber
verhindert werden kann und sich die Entstehung von Lunkern und Rissen in der Aluminiuinoxidschicht verhindern Iäi3t.
Lei der Durchführung des erfindungsgemsßen Verfahrens können, wenn die iienge des ir. der auf der Verdrahtungsschicht durch Oxidationsbehandlung gebildeten Aluminiumoxidschicht enthaltenen Metalls gering ist, Ionen von Metallen, vie Cu und iJi, in die Aluniiniumoxidschicht durch Ionenimplantation implantiert werden, so dai3 man dann eine Aluminiumoxidschicht nit einer gegebenen iienge cn dem betreffenden
Metall erhält.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel 1
Auf einer Ilauptoberfläche eines i^iliciumsubstrats 4 aus
einen Kollektor 1, einer Basis 2 und einem Emitter 5 wird
eine oiliciumoxidschicht 5 gebildet. In dem Teil der Oxidschicht 5, die über den Emitter 5 liegt, wird ein Kontaktloch 6 erzeugt (vergl. Fig. 1(A)). Danach wird auf der gesamten Oberfläche der Siliciumoxidschicht 5 eine aus Al-
2^Cu bestehende Al-Legierungsschicht einer Stärke von
1,0 um ausgebildet. Diese wird selektiv geätzt, wobei man eine aus einer Aluminiumlegierung bestehende Verdrahtungsschicht 7, die mit dem Emitter 3 in Ohm'schein Kontakt
steht (vgl. Figur 1(B)), erhält. Hun wird das SiIiciumsubstrat in eine 6%ige wäßrige Oxalsäurelösung getaucht. Danach wird bei einer elektrischen Anfangsstromdichte von 5 bis 4 mA/cm" ein konstanter Stromfluß herbeigefügt, wobei das Silicium-
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substrat als Anode und eine gegenüber den Substrat angeordnete I^latinelektrode als Kathode geschaltet werden. Sobald die elektrische Stromdichte sinkt, γ/ird eine konstante spannung von 25 V aufrechterhalten, ua innerhalb von etwa 6 min die anodische Oxidationsbehandlung vollständig ablaufen zu lassen. Hierbei wird auf der Oberfläche und den Seitenflächen der Verdrahtungsschicht "7 eine 2000 £ dicke Aluniniumoxidschicht 3 mit 0,8# Kupfer gebildet (vgl. Fig. 1(C)). Indem man auf der Alui-iiniumoxidschicht 3 zum Anschließen einer Elektrode eine nicht dargestellte Öffnung ausbildet, erhält man unter Verwendung des gebildeten Halbleiterelements einen bipolaren Transistor.
Beispiel 2
Zunächst wird das in Figur 1(B) dargestellte Substrat hergestellt. Danach wird das erhaltene Halbleitersubstrat in eine Kagnetronzerstäubungsvorrichtung mit orthogonalem elektromagnetischen Feld gelegt. Als Zerstäubungsquelle v/ird ein eine oxidierte Kupferverbindung enthaltendes Aluminiumoxidgegenstück verwendet, iiach dem Evakuieren der Kammer auf einen Druck in der Größenordnung von 1 χ 10" Torr wird in die Kammer bis zu einem Druck von 3,0 χ 10"-5 Torr gasförmiges Argon eingeleitet. Das Zerstäuben dauert 20 min bei einer Eingangsleistung unter 2,2 kW und einer Reflexionskraft unter 10 ¥ mittels einer Hochfrequenzenergiequelle von 13,56 HHz. Folglich beträgt die v/achstumsgeschwindigkeit etv/a 100 S/min. Durch die geschilderten Maßnahmen erhält man auf der Oberseite und den Seitenflächen der Verdrahtungsschicht 7 und auf der Oxidschicht 5 eine 2000 S dicke Aluminiumoxidschicht 10 mit 0,85b Cu (vgl. Figur 2). Indem man auf der Aluminiumoxidschicht 10 zum Anschließen
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einer Elektrode eir.c nicht- dargestellte öffnung ausbildet, erhält man unter Verwendung des gebildeten Ilalbleiterelements einen bipolaren Transistor.
Der Transistor des Beispiels 1 und ein bipolarer Transistor (Vergleichsbeispiel i)mit einer Verdrahtungsanordnung, in der auf der Verdrahtungsschicht aus reinem Aluminium eine Aluminiumoxidschicht ausgebildet v-urdo, v;erden in einen auf 50O0C aufgeheizten Ofen gelegt und 2 h lang rait l.'aCl bedampft (um beide Verdx^ahtungsanor-dnungen zvangsv;eise zu verunreinigen). Danach erfolgt eine Zerstäubungsätzung der Verdrahtungsanordnungen mittels Ar-Ionen. Der freigelegte Teil jeder Verdrahtungsanordnung wird schließlich mittels eines lonennikromassenanalysators analysiert, um die Blokkiereigenschaften gegen Ha zu bestimmen. Hierbei zeigt es sich, daß der Transistor des Vergleichsbeispiels 1 eine Blockiereigenschaftskurve entsprechend Figur j5 und der Transistor des Beispiels 1 (gemäß der Erfindung) eine Blockiereigenschaftskurve gemäß Figur 4 aufweisen. In den Figuren und 4 entspricht die Linie mit den ausgefüllten Punkten der Festigkeitseigenschaftskurve für Al, die Linie mit den unausgefüllten Punkten c.er Festigkeitseigenschaftskurve für Ua. Die mit :c markierte Linie stellt die Festigkeitseigenschaftskurve für Cu dar. Aus den Figuren 3 und 4 geht hervor, daß die in die Verdrahtungsanordnung eingedrungene Natriummenge bei dem erfindungsgemäßen Transistor weit geringer ist als bei dem üblichen Transistor (des Vergleichsbeispiels 1). Weiterhin tritt das Natrium lediglich in die Oberflächenschicht der Verdrahtungsanordnung des Transistors gemäß der Erfindung ein. Dies belegt die weit besseren Blockiereigenschaften gegenüber Na des Transistors gemäß der Erfindung.
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Die Polarisiereigenschaften in einer 350 ppm Phosphorsäure enthaltenden wäßrigen Lösung sind für die Verdrahtungsanordnung des Transistors von Beispiel 1 (gemäß der Erfindung), eines Transistors des Vergleichsbeispiels 1, eines bipolaren Transistors (des Vergleichsbeispiels 2) mit einer 1,0 um dicken und aus reinem Aluminium bestehenden Verdrahtungsanordnung, und eines bipolaren Transistors (des Vergleichsbeispiels 3) mit einer 1,0 um dicken und aus einer Al-2?tei-2?oCu-Aluininiumlegierung bestehenden Verdrahtungsanordnung in Figur 5 dargestellt. Danach werden die verschiedenen Transistoren bei einer Temperatur von 1210C und einem Druck von 2 Atmosphären elektrisch leitfähig gemacht und daraufhin untersucht, wie oft Unterbrechungen der Transistoren auftreten. Die Ergebnisse sind in Figur 6 graphisch dargestellt. In den Figuren 5 und 6 stellen die Kurven Ä charakteristische Kurven des Transistors von Beispiel 1, die Kurven B charakteristische Kurven für den Transistor des Vergleichsbeispiels 1, die Kurven C charakteristische Kurven für den Transistor des Vergleichsbeispiels 2 und die Kurven D charakteristische Kurven für den Transistor des Vergleichsbeispiels 3 dar. Aus Figur 5 ergibt sich, daß die Verdrahtungsanordnung des Transistors gemäß der Erfindung eine geringere elektrische Stromdichte, eine geringere ileigung zur Korrosion und ein geringeres Auftreten von Unterbrechungen (vgl. Figur 6) aufweist als die Verdrahtungsanordnungen der Transistoren der Vergleichsbeispiele 1 bis
Weiterhin hat es sich gezeigt, daß der Störindex (dB) bei dem erfindungsgemäßen Transistor extrem gering ist.
Diese "Verbesserung in der Verhinderung einer Korrosion der Verdrahtungsanordnung ist nicht auf eine Verdrahtungsan-
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Ordnung aus einer Aluminiumlegierung r.:it Cv. oder eine Kombination dieser Verdrahtungsanordnung nix einer auf dieser ausgebildeten kupferhaltigen Aluminiumorzidschicht begrenzt, diese Verbesserung ist in entsprechender Jeise bei Verdrahtungsanorlnungen aus einer Aluminiumlegierung mit einer darauf ausgebildeten Aluminiumoxidschicht mit I-ig, iii, Cv, I-in, Ti und/oder Y feststellbar.
Ähnliche Darstellungen wie in den Figuren 3 bis 6 für das Beispiel 1 erhält man auch für das Beispiel 2. Dies zeigt die erfindungsgemäfi über die Transistoren der Vergieichsbeispiele erzielbaren Vorteile.
Die Figur 7 entspricht einem Fall, in welchem auf einer Verdrahtungsschicht 11 aus einer Aluminiumlegierung eine einen 'rletallzusatz, wie Cu oder Mg, enthaltende Aluminiumoxidschicht 12 und danach eine Öffnung 13 zum Anschliei3en einer Elolrtrode gebildet werden. Die Aluininiur:o;:idschicht 12 erhält nan durch HP-Zerstäubung bis zu einer Jcliiciitstärke von 3000 Ά. Die hierbei gebildete schicht wird unter Verwendung einer nicht dargestellten Paotoresistnchicht rlc l-Iaske in einen Jäuregemisch aus 1000 ml Phosphorsäure, 500 g Chromtrioxid und 3000 Bl './asser geätzt. Dc. die Schicht 11 aus der Aluminiumlegierung gegenüber dieser k'tzlöstmg hart ist, kann die Aluminiumoxidschicht 12 ausreichend geätzt werden. Die Figur 7 -zeigt, wie die Öffnung 13 zum Anschließen einer jJlelitrode gebildet und die Resistschicht entfernt v/erden. In der Figur bezeichnen die Bezugs zahlen 14 ein i>iliciumsubstrat und 15 eine öiO^
Die Figuren B(A) bis β(C) veranschaulichen einen Fall, in welchem die öffnung zum Anschließen einer Elektrode ohne
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litzen car Aluniiniumor.idschicht erzeugt v.'irc7. Vor Beginn der Umv.randlung der Oberflächenschicht der 7erdrahtungsanordnung alloine in Aluminiumoxid durch anodische· Oxidation νηά dergleichen nach ausbildung der Verdrahtungsanordnung aus der Aluminiumlegierung wird auf einem Dlelrcr-oder-teil 22 selektiv durch Plasmabedanpfung eine oi_Ii,-ochicht 21 erzeugt, so daß die Aluminiumoxidschicht 25 nicht unter die·. Si-J^-Cchicht 21 wachst und lediglich auf der Oberfläche des freigelegten Teils der Verdrahtungsanordnung aus der Aluminiumlegierung entsteht (vgl. Figur ο(D)). Danach wird die Ji-.i;z.-Schicht 21 selektiv in einer.: Plasma eines Gasgenischs CF.-Gp entfernt, wobei eine öffnung 24 sum Anschließen einer Elektrode gebildet v/ird (vgl. Figur ö(C)). In den Figuren bedeuten die Bezugszahlen 25 und 26 ein oi-Substrat bzw. eine iJiO^-oc
In den Figuren 9(A) und 9(3) ist ein Fall dargestellt, in dem die Aluminiumoxidschicht mit anderen Passivierungsschicht en kombiniert v/ird. !lach dem Aucbilden einer Aluminiumoxidschicht 33 durch anodische Oxidation oder fiF-Zerstäubung v/ird durch chemische Bedampfung eine SiO^-Schicht oder eine mit Phosphor dotierte Oxidschicht 251 aufgebracht. Eine öffnung zum Anschließen einer Elektrode erhält man durch selektive Entfernung der obenliegenden SiOp- oder der mit Phosphor dotierten Oxidschicht 31 und Ätzen der Aluminiumoxidschicht 55 unmittelbar über einer Elektrode 52 unter Verwendung der ^iOp- oder der mit Phosphor dotierten Oxidschicht 51 als Haske. Die obenliegende SiOp-Schicht 51 bietet eine ausreichende elektrische Isolierung. So zeigt eine relativ dünne Aluminiumoxidschicht 55 einer Stärke von unter 1000 % eine v/irksame Korrosionsbeständigkeit. Dies führt zu einer Verkürzung der Herstellung der Aluminiumoxidschicht und des Ätzens. Figur 9(A) zeigt einen Fall,
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in welchen eine Aluiuiniuinoxidschicht durch anodische Oxidation gebildet wurde. Figur 9(B) zeigt einen Fall, ±u dem die Aluminiumoxidschicht durch RF-Zerstäubung erhalten wurde. In den Figuren bezeichnen die Bezugszahlen 34 und 35 ein oi-Substrat bzw. eine SiOp-Schicht.
In Figur 10 ist ein Fall dargestellt, in welchen eine AIuminiumoxidschicht mit einer organischen Isolierschicht aus beispielsweise einem Polyimid kombiniert ist. Uenn das Elektrodenmaterial besonders große Spannungen hervorruft, können sich auf einer auf der Aluminiuinoxidschicht gebildeten Passivierungsschicht aus beispielsweise oiO,-, Risse bilden, so daß das Elektrodenmaterial nicht mehr ausreichend geschützt wird. Im Gegensatz dazu ist die Spannung einer organischen Isolierschicht 41 aus beispielsweise einem Polyimid (vgl. Figur 10) sehr gering, so daß man auf einer Aluminiumoxidschicht 42 eine Schicht einer beträchtlichen Stärke (z.B. 2 bis 5 ura) ausbilden kann. Wenn beispielsxveise das Polyimidharz durch Drehbeschichten aufgesponnen ist, macht es die Oberfläche der Elektrodenverdrahtung oder des Substrats extrem eben (vgl. Figur 10). Eine öffnung 43 zum Anschließen einer Elektrode erhält man durch selektives Entfernen des Polyimidharzes 41 durch Hydrazinhydrat und Wegätzen der Aluminiumoxidschicht 42 oder durch vorheriges Ausbilden einer Öffnung in der AIuminiumoxidschicht 42, anschließendes Auftragen des PoIyimids 41 und schließlich Ausbilden einer Öffnung in der Polyimidschicht 41. In der Figur 10 bezeichnen die Bezugszahlen 44 und 45 ein Si-Substrat bzw. eine SiOg-
Diese Verbesserung bezüglich der Verhinderung einer Korrosion der aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Elektrode
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durch eine Aluminiumoxidschicht mit einem Metallzusatz gilt auch für mehrschichtige Verdrahtungsanordnungen, wenn man mehrere Elektrodenschichten über eine Isolierschicht aus Aluminiumoxid alleine oder Aluminiumoxid und oiOp, Si-N,, ein Polyimid und dergleichen und eine Aluminiumoxids chut ζ schicht auf der obersten Elektrode in der geschilderten Art ausbildet. <io wird beispielsweise nach Ausbildung einer ochichtanordnung gemäß Figur 11 selektiv eine aus einer Aluminiumlegierung bestehende Elektrode hergestellt. Auf der Elektrode werden kontinuierlich eine Aluminiumoxidschicht mit einem Metallzusatz, wie Cu und Mg, und eine Polyimidschicht sowie eine Öffnung zum Anschließen einer Elektrode gebildet. Die Figur 11 zeigt eine zweischichtige Verdrahtungsanordnung. Eine Elektrodenverdrahtung mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit von mehr als drei Schichten erhält man durch kombinierte Wiederholung dieser Maßnahmen. In Figur 11 bezeichnen die Bezugszahlen 51 eine erste Aluminiumlegierung, 52 eine erste Aluminiumoxidschicht, 53 eine Polyimidschicht, 54 eine zweite Schicht aus einer Aluminiumlegierung, 55 eine zweite Aluminiumoxidschicht, 56 eine zweite Polyimidschicht, 57 eine Öffnung zum Anschließen einer Elektrode, 58 ein Si-Substrat und 59 eine SiO2-Schicht.
Zusammenfassend ergibt sich, daß man erfindungsgemäß ein Halbleiterelement mit einer Verdrahtungsanordnung verbesserter Korrosionsbeständigkeit, weniger Unterbrechungen und verbesserter Zuverlässigkeit erhält, indem man auf einer Verdrahtungsschicht oder -anordnung aus einer Aluminiumlegierung eine Aluminiumoxidschicht mit mindestens einem Metall, bestehend aus Cu, Mg, Ni, Cr, Mn, Ti und Y, vorsieht. Auf diese Weise läßt sich eine stabile und wirk-
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same Passivierung durch die Aluminiumoxidschicht gewährleisten und die Korrosionsbeständigkeit der Verdrahtungsanordnung verbessern. Dies ist auf die Jechselbeziehung der Aluminiumoxidschicht und der aus einer Aluminiumlegierung bestehenden Verdrahtungsanordnung zurückzuführen. Ferner v/erden erfindungsgemäß dem Fachmann Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterelements an die Hand gegeben.
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- in.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    ψ Halbleiterelement mit einem Halbleitersubstrat, einer auf der oubstratoberfläche ausgebildeten metallischen Verdrahtung^schicht mit einer Aluminiumlegierung und einer die metallische Schicht bedeckenden Aluminiumoxidschicht, die mindestens ein ϊ-ietall, bestehend aus Cu, i-Ig, Hi, Cr, 1-in, ϊΐ und Y, enthält.
    . Halbleiterelement mit einem Halbleitersubstrat, einer auf der Substratoberfläche ausgebildeten und eine öffnung aufv/ei senden Isolierschicht, einer durch die Öffnung an das Halbleitersubstrat angeschlossenen und eine Aluminiumlegierung enthaltenden metallischen Verdrahtungsschicht, einer auf der Oberfläche der metallischen Schicht ausgebildeten Aluminiumoxidschicht mit mindestens einem Metall, bestehend aus Cu, Hg, IJi, Cr, 1"Ih, Ti und Y, und einer in der Aluminiumoxidschicht ausgebildeten, zum Anschließen einer Elektrode dienenden öffnung.
    3. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung aus Al-Cu, Al-Cu-Si, Al-IIg, Al-Hi, Al-Cr, Al-Hn, Al-Ti oder Al-Y besteht.
    4. Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht auf der Isolierschicht kontinuierlich ausgebildet ist.
    5. Halbleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat aus Silicium und die Isolierschicht aus oiliciumdioxid besteht.
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    t. -"albleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 auf der Oberfläche des die .Aluminiumoxidschicht aufweisenden Kalbleitersubstrats eine organische Isolierschicht gebildet ist.
    7. Halbleiterelement nach eineu der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Transistor umfaßt.
    o. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Diode umfaßt.
    9. Halbleiterelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein integriertes iJchaltungselement umfaßt.
    10. Verfahren zur Herstellung eines Ilalbleitereleraents, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Oberfläche eines Ilalbleitersubstrats eine metallische Verdrahtungsschicht mit einer Aluminiumlegierung und auf der metallischen Verdralltungsschicht eine Aluminiumoxidschicht mit mindestens einem Metall, bestehend aus Cu, Hg, Hi, Cr, Kn, Ti und Y, ausbildet.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aluminiumoxidschicht durch Zerstäuben erzeugt.
    12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aluminiumoxidschicht durch (chemisches) Bedampfen erzeugt.
    13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aluminiumoxidschicht durch Erzeugen einer AIu-
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    ßiiidUiBioxiaschicht auf e'er Oberfläche der metallischen Schicht und anschliei3endes Implantieren von Ionen mindestens eiruiS i-iexalls, bestehend aus Cu, I-Ig, IJi, Cr, rxi und Y, in die Aluminiumoxidschicht ausbildet.
    14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nan als Aluminiumlegierung Al-Cu, Al-Cu-^i, Al-lic, Al-IIi, Al-Cr, Äl-Iih, Al-l'i oder Ai-Y verwendet.
    15. Verfahren zur iierctellurifr eines i.albleiterelements, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats eine eine Aluminiumlegierung mit ninde-stens einem Letall, bestehend aus Cu, ί-Ig, Mi, Cr, Iin, Ti und Y, enthaltende metallische Verdrahtungsschicht ausbildet und die metallische Verdrahtungsschicht oxidiert, urn oberflächlich eine mindestens eines der genannten Metalle enthaltende Aluniniunioxidschicht auszubilden.
    16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dai3 man die Oxidation durch anodische Oxidation durchführt.
    17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oxidation als Hochtemperaturoxidation in feuchter Atmosphäre durchführt.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich in der Aluminiumoxidschicht eine zum Anschließen einer Elektrode dienende Öffnung erzeugt.
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