DE2006703A1

DE2006703A1 - Isolationsschicht auf einem Halbleiter grundkorper

Info

Publication number: DE2006703A1
Application number: DE19702006703
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Phys Limann Dirk 8000 München Widmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1970-02-13
Publication date: 1971-08-26
Also published as: FR2079406B1; AT327291B; SE365900B; NL7101934A; ATA102271A; CH522960A; FR2079406A1; CA970257A; GB1312183A

Description

auf_einem_Halbleiter^rundkör^er

Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung, insbesondere integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit wenigstens einer Isolationsschicht auf dem Halbleitergrundkörper, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Isolationsschicht.

Die allgemein bei Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen verwendeten Isolationsschichten bestehen aus Siliciumdioxid. Dieses wird durch Oxidation der Oberfläche des Halbleiterkörpers aus Silicium in einem sauerstoffhaltigen Medium erzeugt.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Isolationsschicht aus Siliciumdioxid geht von einem mit verschiedenen pn-Übergängen versehenen Halbleiterkörper aus. Auf die Oberfläche dieses Halbleiterkörpers wird zunächst Siliciumdioxid aufgebracht. Entsprechend den gewünschten Kontakten zu den einzelnen pn-Übergängen werden in diese Isolatorschicht mit Hilfe der Fototechnik Löcher geätzt. Daran anschließend wird die Oberfläche der verbliebenen Siliciumdioxidschicht und des durch die Löcher freigelegten Halbleiterkörpers mit einer dünnen Titanschicht bedampft. Auf die Titanschicht wird ganzflächig eine Goldschicht aufgedampft. Die Titanschicht wirkt dabei als Haftschicht für die Goldschicht. Durch eine v/eitere J?ototechnik wird die Goldschicht entsprechend den herzustellenden Strukturen weggeätzt. Insbesondere wird die Goldschicht außerhalb der Kontaktflecken und der Leitbahnen zwischen den einzelnen Bauelementen entfernt. In einem weiteren Arbeitsgang wird schließlich noch die durch die Goldätzung freigelegte Titanschicht abgeätzt, um unerwünschte elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden.

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Dieses bekannte Verfahren ist in seiner Durchführung aufwendig, da es viele einzelne Arbeitsgänge aufweist. Weiterhin weisen die nach diesem Verfahren hergestellten Kontaktflecken und Leitbahnen an ihren Rändern hohe Stufen auf, die in der Größenordnung yon etwa 0,8 /um liegen. Derartige Stufen sind aber vor allem in der Mikrotechnik unerwünscht, und bei Leitbahnüberiireuzungen technologisch schwer zu beherrschen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfach herstellbare Isolatorschicht anzugeben, die zudem die oben geschilderw.on Nachteile hoher Stufen an den Rändern der Leitbahnstrukturen vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Isolatorschicht eine Titanoxidschicht ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung der Titanschicht.

Es wird nämlich vorgeschlagen, auf einen Halbleitergrundkörper zunächst eine Titanschicht aufzubringen und diese Titanschicht dann zu einer Titanoxidschicht zu oxidieren. Vorzugsweise weist die Titanschicht eine Dicke von etwa 0,5 /um auf.

Eine 'Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Titanschicht in WasserstoffSuperoxid bei etwa 107 ⁰C während etwa 10 Minuten zu der Titanoxidschicht oxidiert wird. Diese Oxidation kann beispielsweise aber auch in einer Salpetersäure-Atmosphäre durchgeführt werden.

Zum bereichsweisen Aufbringen der Isolationsschicht auf den Halbleitergrundkörper entsprechend den gewünschten Kontakten und Leitbahnstrukturen werden in vorteilhafter Weise schließlich noch folgende Verfahrensschritte vorgeschlagen:

a) Aufbringen der Titanschicht auf den Halbleitergrundkörper,

b) Aufbringen einer Goldschicht auf die Titanschicht,

c) Entfernen der Goldschicht entsprechend der gewünschten Struktur mittels Fototechnik,

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d) Oxidieren der dadurch freigelegten Bereiche der Titanschicht zu der Titanoxidschicht.

Lurch dieses Yerfaliren v/ird ermöglicht, das eingangs erwähnte bekannte Vorfahren sur Herstellung einer Isolationsschicht auf einen llalbleitergrundkürper wesentlich abzukürzen. Sin v/eiterer Vorteil dieses erfindungsgeiaäßen Verfahrens besteht darin, daß die an den Rändern der Leitbahnen auftretenden Stufen lediglich eine Hohe von etwa 0,1 /um aufweisen, und daher für die Mikrotechnik besonders geeignet sind. Dies trifft vor allem auch dann zu, wenn ÜberkreuKimgen" von Leitbahnen durchgeführt v/erden müssen.

Zur Leitbahnüberkreuzung, d. h., sur Ausbildung einer weiteren Leitbahnebene auf einem mit einer Leitbahnebene versehenen Halbleitergrundkcrper wird in einer Weiterbildung der Erfindung noch vorgeschlagen, daß als Isolationsschicht zwischen den Leitbahnebenen eine Titanoxidschicht verwendet v/ird, und daß sur elektrischen Verbindung zwischen Kontakten der einen Xeitbahnebene und der weiteren Leitbahnebene eine Titanschicht verwendet wird. In vorteilhafter V/eise v/ird die Titanoxidschicht dabei durch bereichsv/eise Oxidation der l'itanschiclit gebildet.

V/eitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Us zeigen:

Figur 1: Den erfindungsgemäßen Gegenstand in zwei Ausführ ungs formen ;

Figur 2 bis 4: Schnitte durch ein Ausfiüirimgsbeispiel der Erfindung ;

Figur 5 bis 6: Schnitte durch ein weiteres Ausführungsbeispiel

der Erfindung.

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BAO ORIGINAL

In der durch eine strichpunktierte Linie abgetrennten linken Hälfte der Figur 1 ist auf einem Halbleitergrundkörper 1 eine Titanschicht 2 und eine Titanoxidschicht 3 vorgesehen. Wie in der rechten Hälfte in der Figur 1 gezeigt ist, können die Titanschicht 2 und die Titanoxidschicht 3 auch auf einer Siliciumdioxidschicht 10 angeordnet sein.

Das Verfahren zur Herstellung des Gegenstandes der Figur 1 besteht darin, daß auf den Halbleitergrundkörper 1 beziehungsweise auf die Siliciumdioxidschicht 10 zunächst ganzflächig eine Titanschicht 2 aufgebracht wird. Die Titanschicht 2 v/eist dabei eine Dicke von etwa 0,5 /um auf. Vorzugsweise wird die Titanschicht aufgedampft. Soll die Titanschicht 2 nicht ganzflächig sein, sondern zu bestimmten Stellen des Halbleitergrundkörpers 1 Fenster enthalten, so wird nach der Titan-Aufdampfung das Titan an diesen Stellen mit Hilfe der üblichen fotolithografischen Technik weggeätzt. Die Umwandlung der Titanschicht 2 an bestimmten Bereichen in die Titanoxidschicht erfolgt bevorzugt durch etwa 10 Minuten langes Erwärmen in V/asserstoffSuperoxid bei etwa 107 ⁰C oder in Salpetersäure oder in einem anderen oxidierenden Medium. Auch in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre bei 400 bis 500 ⁰C ist eine Oxidation der Titanschicht zu der Titanoxidschicht möglich.

In den Figuren 2 bis 6 werden sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Figur 1.

In der Figur 2 ist auf der Siliciumdioxidschicht 10 eine Aluminiumleitbahn 11 und ein Aluminiurnkontaktfleck 12 vorgesehen. Auf den Gegenstand der Figur 2 wird, wie in der Figur 3 dargestellt, zunächst eine etwa 0,3 /um dicke Titanschicht 2 und darauf schließlich eine Goldschicht 15 aufgedampft. Dann' wird

" die Goldschicht i5 mit Hilfe der üblichen fotolithografischen Technik überall, mit Ausnahme der Kontaktflecken, abgeätzt. Schließlich wird die Titanschicht 2 dort, wo sie nach dem Ab ätzen der Goldschicht 15 frei lie^t, wie in der Figur 4 darge-

. stellt, zu der Titanoxidschicht 3 oxidiert. Die verblioftcne

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Goldschicht 15 v/ird mit einem Golddraht kontaktiert oder, wie in der Figur 4 dargestellt, galvanisch zu einer podestartigen Erhöhung 25 verstärkt, so daß elektrische Anschlüsse leichter hergestellt werden können.

Statt der Goldschicht 15 kann in vorteilhafter Weise auch eine Aluminiumschicht verwendet werden. Die Aluminiumschicht wird v/ie die Goldschicht gansflächig auf die Titanschicht 2 aufgebracht. Dann wird die Aluminiumschicht selektiv so geätzt, daß sie nur noch an den gewünschten Stellen stehen "bleibt. Die freiliegende Titanschieht wird zu einer Titanoxidschicht oxidiert, während die unter der verbliebenen Aluminiumschicht liegende Titanschieht nicht verändert wird.

Bin weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Titanoxidschicht 3 in Phosphorsäure wieder abgelöst werden kann, ohne daß das gegebenenfalls darunterliegende Siliciumdioxid angegriffen wird. Schließlich ist es auch noch vorteilhaft, daß das in den Figuren 2 bis 4 beschriebene erfindungsgemäße Verfahren bei, im Vergleich zur thermischen Oxidation, niedrigen Temperaturen durchgeführt v/erden kann.

In den Figuren 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel zur Leitbahnüberkreuzung dargestellt. Zunächst wird auf den Halbleitergrundkörper 1 eine Titanschicht 2, die beispielsweise 0,8 /um dick sein soll und auf diese eine Aluminiumschicht 26, die beispielsweise 0,1 /um dick ist, aufgedampft. Dann wird die Aluminiumschicht 26, wie in der Figur 5 dargestellt, selektiv mit Hilfe der üblichen fotolithografischen Technik geätzt, so daß das Leitbahnsystem einer ersten Leitbahnebene stehen bleibt. Daraufhin werden üie nicht von Aluminium bedeckten Flächen der Titanschieht 2 in einem geeigneten oxidierenden Medium zu der Titanoxidschicht 3 oxidiert.

Auf den Gegenstand der Figur 5 v/ird dann eine weitere Titanachicht ,>' : wie oben beschrieben, aufgebracht. Dann v/erden lediglich die Kontaktstellen zwischen der ersten und zweiten Leitbahnebene nicht zu der Titanoxidschicht 30 oxidiert, so

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daß die in der Figur 6 dargestellte 'iiumjcl.ichu ^O zurL'ul·.-bleibt. Auf der Titanoxidschicht 30 wird schließlich eine weitere Titanschicht 32 aufgebracht, die entsprechend der zweiten gewünschten Leitbahnstruktur, welche auf dieselbe Weise wie die erste Leitbahnstruktur entsteht, zu der Titanoxidschicht 35 oxidiert wird.

Die dabei an den Leitbahnrändern entstehenden Stufen sind nur etwa 0,1 /um hoch, während die bei bekannten Verfahren entstehenden Stufen 0,8 /um hoch sind.

9 Patentansprüche 6 Figuren

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BAD ORIGINAL

Claims

e n t a nsprü che

f !./Halbleiteranordnung, insbesondere integrierte Halbleiter-Schaltungsanordnung mit wenigstens einer Isolations 3 chich/fc auf dem Halbleitergrundkörper, dadurch g e 3:ennzeichnet , daß die Isolationsschicht eine Titanoxidschicht ist.

2. Verfahren zur Herstellung der Isolationsschicht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Aufbringen einer Titanschicht auf den Halbleitergrundkörper ,

b) Oxydieren der Titanschicht zu der Titanoxidschicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Titanschicht in einer Dicke bis zu 0,5 /um auf den Halbleitergrundkörper aufgedampft wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Titanschicht in Wasserstoffsuperoxid bei etwa 107 ⁰G während etwa 10 Minuten zu der Titanoxidschicht oxidiert wird.

5. Vorfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanschicht in Salpetersäure zu der Titanoxidschicht oxidiert wird.

6. Verfahren zum bereichsweisen Aufbringen der Isolationsschicht auf den Halbleitergrundkörper nach einem der Ansprüche 2-5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte;

a) Aufbringen der Titanschicht auf den Halbleitergrundkörper,

b) Aufbringen einer Goldschicht auf die Titanschicht,

c) Entfernen der Goldschicht entsprechend der gewünschten

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Struktur mittels Fototechnik,

d) Oxidieren eier dadurch freigelegten Bereiche der Titan-Gchicht au der Titanoxidschicht.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da!2 die nicht freigelegten Bereiche der Titanschicht in Verbindung mit in dem Halbleitergrundkörper angeordneten Kontaktflecken vorgesehen werden.

ö. Verfahren zur Ausbildung einer weiteren Leitbahnebene auf einen mit einer Leitbahnebene versehenen Halbleitergrundkörper nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolationsschicht zwischen den Leitbahnebenen eine Titanoxidschicht verwendet wird, und daß zur elektrischen Verbindung zwischen Kontakten der einen Leitbahnebene und der weiteren Leitbahnebene eine Titanochicht verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Titarioxidschicht durch bereichsweise Oxidation der Titanschicht gebildet wird.

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