DE2165844A1 - Integrierte schaltung - Google Patents

Integrierte schaltung

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DE2165844A1 DE19712165844 DE2165844A DE2165844A1 DE 2165844 A1 DE2165844 A1 DE 2165844A1 DE 19712165844 DE19712165844 DE 19712165844 DE 2165844 A DE2165844 A DE 2165844A DE 2165844 A1 DE2165844 A1 DE 2165844A1
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Description

  • Integrierte Schaltung Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterbauelemente, insbesondere auf integrierte Schaltungen.
  • Es sind integrierte Schaltungen bekannt, in denen die Schaltelemente an die Stromschienen mit Hilfe von Verbindungsstegen und über den genannten Schaltelementen angeord neten Kontaktflächen angeschlossen sind (s beispielsweise Electronics, Februar 1969, N 3,17). Die Verbindungsstege werden aus demselben Werkstoff wie die Stromschienen hergestellt.
  • In der Regel verwendet man zu diesem Zweck Aluminium, das in Form einer gleichmäßigen Schicht auf die Oberfläche einer Halbleiterplatte aufgedampft wird, auf der man die integrierte Schaltung erzeugt.
  • Mit Hilfe der Fotolithographie erzeugt man in der genannten Schicht das erforderliche Muster von gleichdicken Stromschienen, Verbindungsstegen und Kontaktfiächen.
  • Die Abtrennung der überflüssigen Schaltelemente kann durch Wegbrennen des Verbindungssteges wahlweise mit Hilfe eines Stromimpulses, Laserstrahls oder anderer bekannter Mittel erfolgen Allerdings muß bei gleicher Dicke der Stromschienen und Verbindungsstege die für ein sicheres Wegbrennen notwendige Querschnittsfläche der Verbindungsstege jene der Stromschienen um mindestens eine Größenordnung unterschreiten.
  • Da die Breite der Stromschienen aus Miniaturisierungserwägungen im Hinblick auf parasitäre Kapazitäten möglichst klein gehalten-werden muß und bei den bestehenden Konstruktionen meist 50 bis 60 Mikrometer (uran) nicht übersteigt, bereitet die Herstellung von sich nach der Breite um eine Größenordnung unterscheidenden Verbindungsstegen bedeutende SchwierigkeIten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der oben genannten Nachteile eine integrierte Schaltung zu schaffen, bei der die Querschnittsfläche der Verbindungsstege die der Stromschienen bei minimaler Breite der letzteren um ein Vielfaches unterschreitet, um bei einem wahlweisen Anschluß der Bauelemente der integrierten Schaltungen an die Stromschienen eine hohe Zuverlässig" keit zu gewährleisten.
  • Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine integrierte Schaltung, in der die Halblei terbauelemente an die Stromschienen mit Hilfe von Verbindungsstegen und über den Schaltelementen liegenden Kontaktflächen angeschlossen sind, mit dem Kennzeichen, daß die Stromschienen und Kontaktflächen eine Dreischichten-Struktur darstellen, deren erste Schicht aus einem einen ohm'-schen Kontakt mit dem Halbleitermaterial der Bauelemente bildenden Metall, deren zweite Schicht aus einem in einem das Metall der ersten Schicht nicht angreifenden Ätzmittel auflösbaren Metall und deren dritte Schicht aus einem in einem das Metall der zweiten Schicht nicht angreifenden Ätzmittel auflösbaren Metall ausgeführt ist und es gestattet, eine Schweißverbindung des Metalls mit den elektrischen Anschlüssen der integrierten Schaltung herzustellen, während die Verbindungsstege in Form einer Schicht aus demselben Metall hergestellt sind, aus dem die erste Schicht der Dreischichten-Struktur besteht.
  • Die Verbindungsstege können auch zweischichtig sein, und die zweite Schicht wird hierbei aus einem Metall ausgeführt, aus dem die zweite Schicht der Stromschienen und Kontaktflächen gebildet ist.
  • Vorzugsweise ist zur Ausbildung der ersten Schicht Aluminium, zur Ausbildung der zweiten Schicht Vanadium, Chrom oder Molybdän, zur Ausbildung der dritten Schicht Aluminium oder Gold einzusetzen. Dabei können die Kombi nationen dieser Metalle wie folgt sein: Aluminium - Vanadium - Al uniiniurn Aluminium - Molybdän - Aluminium Aluminium - Vanadium - Gold Aluminium - Chrom - Gold Die Ei findung soll nachstehend anhand der Beschreiw bung der Ausfuhiung einer integrierten Schaltung und der Varianten des lei tungsmusters am Beispiel einer Diodenmatrix gemäß der Zeichnung näher erläutert werden; darin zeigen: Fig. 1 die Gesamtansicht einer Diodenmatrix gemäß de Erfindung; Fig. 2 einen Teil dieser Diodenmatrix mit den durch drei Metallschichten gebildeten Stromschienen und Kontaktflächen sowie mit den durch eine Metallschicht gebildeten Verbindungsstegen gemäß der Erfindung; und Fig. 3 einen Teil einer Diodenmatris, bei der die Verbindungsstege aus zwei Metall schichten gebildet sind, gemäß der Erfindung.
  • Die Dlodenmatrix enthält ein Substrat 1 (Fig. 1 und fj, Siliziumstreifen 2, in denen die Dioden 11 ausgeführt sind, und Stromsehienen 3, die mittels Verbindungsstegen 4 mit den über den Dioden angeordneten Kontaktflächen 5 verbunden sind.
  • Die Stromschienen 3 und die Kontaktflächen 5 stellen eine Drei schichten-Struktur dar.
  • Die erste Schicht 6 (Fig 2) der genannten Dreischich ten-Struktur wird aus einem einen ohmschen Kontakt mit dem Halbleitermaterial 2 der Dioden bildenden Metall er zeugt Als solch ein Metall kommt für die Siliziumdioden Alumlnium in Frage Die zweite Schicht 7-wird aus einem in einem das Metall der ersten Schicht 6 nicht angreifenden Ätzmittel auflösbaren Metall hergestellt Das kann Vanadium, Molybdän oder Chrom sein. Die dritte Schicht 8 wird aus einem in einem die zweite Schicht 7 nicht angreifenden Ätzmittel auflösbaren Metall hergestellt. Das Metall der dritten Schicht 8 muß in der Lage sein, eine Schweißverbindung mit dem Material zu bilden, aus dem die Anschlüsse der integrierten Schaltung hergestellt werden. Zu diesem Zweck werden am häufigsten Aluminium und Gold verwendet.
  • Die Verbindungsstege 4 sind erfindungsgemäß in Form einer Schicht 9 aus demselben Metall hergestellt, aus dem die erste Schicht 6 der genannten Dreischichten-Struktur gebildet ist, beispielsweise aus Aluminium.
  • Die Verbindungsstege 4 können auch eine zweite Schicht 10 (Fig. 3) aufweisen, die aus demselben Metall'hergesteLlt wird, aus dem die zweite Schicht 7 der Dreischichten-Struktur der Stromschienen 3 und Kont-ktflächen 5 gebildet ist.
  • Nachfolgend werden verschiedene Kombinationen der genannten Metalle betrachtet: Beispiel 1 Über den Siiiziumstreifen 2 (Fig. 2), die in der Tiefe des Substrats 1 aus Sitall liegen und in denen die Dioden 11 ausgebildet sind, liegen die Stromschienen 3, die Verbindungsstege 4 und die Kontaktflächen 5. Die Stromschienen 3 und die Kontaktfiächen 5 sind in Form einer Dreischichten-Struktur aus den Schichten von Aluminium 6, Vanadium 7 und Aluminium 8 mit einer entsprechenden Schicht dicke von 0,1; 0,5 und 0,8 /um hergestellt.
  • Die Verbindungsstege 4 sind in Form einer Aluminiumschicht 9 ausgeführt.
  • Die Stromschienen, Kontaktflächen und Verbindungsstege werden wie folgt hergestellt: Auf die Oberfläche des Substrats 1 und der Siliziumstreifen 2 mit den darin ausgebildeten Dioden 11 wird mit Hilfe der Vakuumbedampfung eine Dreischichten-Struktur-"Aluminium-Vanadium-Aluminium" aufgetragen.
  • Dann trägt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse auf und erzeugt darauf ein Muster von Strom schienen 3 und Kontaktflächen 5. Durch Ätzen in einer wäßrigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhältnis von 1 : 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 C entfernt man die obere Aluminiumschicht 8 an den durch die lichtempfindliche Deckmasse nicht geschützten Stellen, wobei man als eine ein Ätzen der unteren Aluininiumscliicht 6 verhindernde Schutzschicht Vanadium 7 verwendet. Anschließend @utfernt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse, bringt die zweite auf und erzeugt darauf ei7' Ni:.#tei von Verbindungsstegen 4. Durch Ätzen in einer wäßr-igen-I,osung von Salpetersäure mit einem Verhältnis von 1 ç 1 und dann wieder in einer Lösung orthophosphoriger Säure entfernt man der Reihe nach Vanadium und die untert Aluminiumschicht 6 an den durch die Schicht der licht<-inj'#1nd1ichen Deckmasse nicht geschützten Stellen. Nach der Eutfernutgder zweiten Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse ätzt man Vanadium in einer Salpetersäurelösung. Da Aluminium in der Salpetersäure praktisch nicht geätzt wird, erweist sich die untere Aluminiumschicht 6 an den Stellen der Verbindungsstege als aufge deckt.
  • Beispiel 2 Die Stromschienen 3 und die Kontaktflächen 5 werden in Form einer Dreischichten-Struktur aus den Schichten 6, 7 und 8 von Aluminium, Molybdän und Aluminium mit einer entsprechenden Schichtdicke von 0,1; 0,5 und 0,8 /um hergestellt. Die Verbindungsstege 4 werden in Form einer Aluminiumschicht ausgeführt.
  • Die Stromschienen, Kontaktflächen und Verbindungsstege werden wie folgt hergestellt: Auf die Oberfläche des Substrats 1 und der Siliziumstreifen 2 mit den darin ausgebildeten Dioden 11 wird mit Hilfe der Vakuumbedampfung eine Dreischichten-Struktur JVAlumini um-Moiybdän-Aluminium" aufgetragen.
  • Man trägt die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse auf und erzeugt darauf ein Muster von Stromschienen 3 und Kontaktflächen 5. Durch Ätzen in einer wa, rigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhälinis S VOI1 1 p 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 °C entfernt man die obere Aluminiumschicht 8 an den durch die lichtempfindliche Deckmasse nicht geschützten Stellen, wobei man als eine ein Ätzen der unteren Aluminiumschicht 6 verhindernde Schutzschicht Molybdän 7 verwendet. An schließend entfernt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse, bringt die zweite auf und erzeugt darauf ein Muster von Verbindungsstegen 4. Durch Ätzen in Königswasser bei einer Temperatur von 20 °C und dann in einer wäßrigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhältnis von 1 : 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 0C entfernt man der Reihe nach Molybdän und die untere Aluminiumschicht 6 an den durch die Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse nicht geschützten Stellen.
  • Nach der Entfernung-der zweiten Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse ätzt man Molybdän in Königswasser bei einer Temperatur von 20 OC. Da Aluminium in Königswasser nicht geätzt wird, erweist sich die untere Aluminiumschicht 6 an den Stellen der Verbindungsstege als aufgedeckt Beispiel 3 Die Stromschienen 3 und die Kontaktflächen 5 werden in Form einer Dreischichten-Struktur aus den Schichten von Aluminium, Vanadium und Gold mit einer entsprechenden Schichtdicke von 0,1; 0,5 und 0,8 /um hergestellt. Die Verbindungsstege 4 werden in Form einer Goldschicht ausgeffihrt.
  • Die Stromschienen, Kontaktflächen und Verbindungsstege werden wie folgt hergestellt: Auf die Oberfläche des Substrats 1 und der Siliziumstreifen 2 mit den darin ausgebildeten Dioden 11 wird mit Hilfe der Vakuumbedampfung eine Dreischichten-Struktur aus den Schichten 6, 7 und 8 von Aluminium, Vanadium und Gold aufgetragen.
  • Dann trägt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse auf und erzeugt darauf ein Muster von Stromschienen 3 und Kontaktflächen 5. Durch Ätzen in Königswasser bei Zimmertemperatur entfernt man die Goldschicht 8 an den durch die lichtempfindliche Deckmasse nicht geschützten Stellen.
  • Anschließend entfernt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Decxmasse, trägt die zweite Schicht auf und erzeugt darauf ein Muster von Verbindungsstegen 4. Durch Ätzen in einer wäßrigen Lösung der Salpetersäure mit einem Verhältnis von 1 E 1 bei einer Temperatur von 20 0C und dann in einer wäßrigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhältnis von 1 : 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 oC entfernt man Vanadium und die untere Aluminiumschicht 6 an den durch die Schicht der lichtempfindliegen Deckmasse nicht geschützten Stellen. Nach der Entfernung der zweiten Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse ätzt man Vanadium in Königswasser bei einer Temperatur von 20 °C. Da Aluminium im Königswasser nicht geätzt wird, erweist sich die untere Aluminiumschicht 6 an den Stellen der Verbindungsstege als aufgedeckt.
  • Beispiel 4 Die Stromschienen 3 und die Kontaktflächen 5 werden in Form einer Dreischichten-Struktur aus den Schichten 6, 7 und 8 von Aluminium, Chrom und Gold mit einer entsprechenden Schichtdicke von 0,1; 0,5 und 0>8 Xum hergestellt Die Verbindungsstege 4 werden in Form einer Goldschicht ausgeführt.
  • Die Stromschienen, Kontaktflächen und Verbindungsstege werden wie folgt hergestellt: Auf die Oberfläche des Substrats 1 und #er Siliziumstreifen 2 mit den darin ausgebildeten Dioden 11 wird mitteis Vakuumbedarnpfung eine Dreischichten-Struktur "Aluminium-Chrom-Gold" aufgetragen.
  • Ansehließend trägt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse auf und erzeugt darauf ein Muster von Stromschienen 3 und Kontaktflächen 5. Durch Ätzen in Königswasser bei einer Temperatur von 20 0 entfernt man die Goldschicht 8 an den durch die lichtempfindliche Deckmasse nicht geschützten Stellen.
  • Dann entfernt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse, bringt die zweite Schicht auf und erzeugt darauf ein Muster von Verbindungsstegen 4.
  • Durch Ätzen in einer wäßrigen Lösung von Salzsäure mit einem Verhältnis von 1 D 1 oder 2 : 1 bei einer Temperatur von 20 OG in Anwesenheit eines Katalysators (z. B.
  • eines Aluminiumstäbchens bzw.-puders), dann in einer wäßrigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhältnis von 1 0 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 0C entfernt man Chrom und die untere Aluminiumschicht 6 an den durch die lichtempfindliche Deckmasse nicht geschützten Stellen. Nach der Entfernung der zweiten Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse ätzt man Chrom in einer wäßrigen Lösung von Salpetersäure mit einem Verhältnis von 1 : 1 oder 2 : 1 bei einer Temperatur von 20 CC in Anwesenheit eines Katalysators (eines Aluminiumstäbchens bzw. -puders). Da Aluminium in der Salzsäure nicht geätzt wird, erweist sich die untere Aluminiumschicht 6 an den Stellen der Verbindungsstege als aufgedeckt.
  • Die integrierten Schaltungen mit einem zweischichtigen Verbindungssteg (Fig. 3) werden wie folgt hergestellt: Beispiel 5 Die Stromschienen 3 und Kontaktflächen 5 werden in Form einer Dreischichten-Struktur 6, 7, 8 #Aluminium-Vanadium-Aluminium" mit einer entsprechenden Schichtdicke von 1,0; 0,2 und 0,2 /um und die Verbindungsstege 4 aus den Schichten 9, 10 von Aluminium und Vanadium hergestellt.
  • Die Stromschienen 3, Kontaktflächen 5 und Verbindungsstege 4 werden wie folgt hergestellt: Mit Hilfe der Vakuumbedampfung auf die Oberfläche des Substrats 1 und der Siliziuinstreifen 2 mit den Dioden 11 trägt man eine Dreischichten-Struktur 6, 7, 8 "Aluminium-Vanadium-Aluminium" auf. Dann bringt man eine licht empfindliche Deckmasse auf und erzeugt darauf ein Mutter von Stromschienen 3 und Kontaktflächen 5. Durch Ätzen in einer wäßrigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhältnis von 1 : 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 °C entfernt man die obere Aluminiumschicht 8 an den durch die lichtempfindliche Deckmasse nicht geschützten Stellen, wobei man die Vanadiumschicht 7 als eine ein Ätzen der unteren Aluminiumschicht 6 verhindernde Schutzschicht ausnutzt. Dann entfernt man die erste Schicht der lichtempfindlichen Deckmasse und bringt eine neue auf, auf der man ein Muster von Verbindungsstegen 4 erzeugt.
  • Durch Ätzen in einer wäßrigen Lösung der Salpetersäure mit einem Verhältnis von 1 X 1 bei einer Temperatur von 20 0C entfernt man Vanadium und anschließend in einer wäßrigen Lösung der orthophosphorigen Säure mit einem Verhältnis von 1 : 1 bei einer Temperatur von 50 bis 70 CC die untere Aluminiumschicht 6 an den durch die lichtempfindliche Schicht nicht geschützten Stellen.
  • So erweisen sich die Stromschienen 3 und Kontaktflächen 5 als drei- und die Verbindungsstege 4 als zweischichtig.
  • Bei den genannten Konstruktionen von Diodenmatrizen wird die Querschnittsfläche der Verbindungsstege 4 im wesentlichen durch die Dicke der unteren Aluminiumschicht 6 bestimmt und kann recht klein bei einer verhältnismäßig großen Breite der Verbindungsstege erhalten werden. Dies gestattet es, recht große Vielfache der Querschnittsflächen von Stromschienen und Verbindungsstegen bei einer hohen Reproduzierbarkeit von geometrischen Maßen der letzteren zu erhalten.

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Integrierte Schaltung, in der die Halbleiterbauelemente an die Stromschienen mit Hilfe von Verbindungsstegen und über den genannten Bauelementen liegenden Kontaktflächen angeschlossen sind, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stromschienen (3) und die Kontaktflächen (5) eine Dreischichten-Struktur darstellen, deren erste Schicht (6) aus einem einen ohm'schen Kontakt mit dem Halbleitermaterial (2) der Bauelemente (11) bildenden Metall, deren zweite Schicht (7) aus einem in einem das Metall der ersten Schicht (6) nicht angreifenden Ätzmittel auflösbaren Metall und deren dritte Schicht (8) aus einem in einem das Metall der zweiten Schicht (7) nicht angreifenden Ätzmittel auflösbaren Metall ausgeführt ist und es gestattet, eine Schweißverbindung des Metalls mit den elektrischen Anschlüssen der integrierten Schaltung herzustellen, während die Verbindungsstege (4) in Form einer Schicht (9) aus demselben Metall hergestellt sind, aus dem die erste Schicht (6) der Dreischichten-Struktur besteht.
  2. 2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (4) zusätzlich eine zweite Schicht (10) aus einem Metall aufweisen, aus dem die zweite Schicht (7) der Stromschienen (3) und der Kontaktflächen (5) besteht.
  3. 3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreischichten-Struktur in Form von Metallschichten (6, 7, 8) aus Aluminium-Vanadium-Aluminium in der genannten Reihenfolge ausgeftihrt ist.
  4. 4. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreischichten-Struktur in Form von Metallschichten (6, 7, 8) aus Aluminium-Molybdän-Aluminium in der genannten Reihenfolge ausgeführt ist.
  5. 5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreischichten-Struktur in Form von Metallschichten (6, 7, 8) aus Aluminium-Vanadium-Gold in der genannten Reihenfolge ausgeführt ist.
  6. 6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreischichten-Struktur in Form von Metallschichten (6, 7, 8) aus Aluminium-Chrom-Gold in der genannten Reihenfolge ausgeführt ist.
    L e e r s e i t e
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