176861. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető eszköz előállítására
3 176861 • 4 szíteni, mint amennyire szükség lenne az integrált áramkör alkatrészeinek sűrítése szempontjából. Egy további hátrány, hogy külön fotolitografikus eljárásra van szükség a különböző vezető szintek közötti összeköttetést biztosító összekötő lyukaknak a szilíciumoxid-rétegben történő kialakításához. Többrétegű huzalozási rendszer gyártási eljárását ismerteti Lepselter a „Bell Systems Technical Journal” 1968. évi februári számának 269—271. oldalain. E szerint az eljárás szerint a legalsó szint vezető mintázatának az alaptestre történő felgőzölögtetése után egy közbenső, például rézből levő réteget visznek fel az alaptestre, valamint a legalsó vezető mintázatra. Azokon a részeken, ahol a legfelső szint vezető mintázatát a legalsó szint mintázatával össze kell kötni, nyílásokat maratnak a réz rétegbe egy első maszkon keresztül, majd ezután egy második maszkon keresztül a legfelső vezetőket elektromosan felvitt aranyrétegből alakítják ki. Ezt követően a réz réteget maratással eltávolítják, és így aranyból levő áthidalások alakulnak ki, amelyek a legalsó vezető rétegtől a kereszteződések helyén szabad térrel (levegővel) vannak elválasztva. Az aranyból levő áthidalások pilléreit az aranyréteg részei alkotják az átkötések helyén. Ily módon vezetékkereszteződések hozhatók létre anélkül, hogy a különböző vezetőszintek között rövidzárak jönnének létre. Mivel a levegő (vákuum) dielektromos állandója lényegesen kisebb, mint a szilíciumoxidé, az ilyen áthidalásokkal kialakított vezető mintázat szórt kapacitása általában viszonylag kicsi. Ebből a szempontból ilyen áthidalások nagyon előnyösnek bizonyulhatnak az egyrétegű huzalozási rendszerben is, melynél a vezető mintázat kis szórt kapacitással kell, hogy rendelkezzék, például az áramköri elemek térségében, amelyeket a félvezető testben alakítanak ki. Jóllehet, az eljárás meglehetősen bonyolult, és gyakran szükséges több eljárási lépés beiktatása, mint az ismertetett hagyományos eljárásoknál, mivel a közbenső réteget fokozatosan két maratásnak kell alávetni, nevezetesen egy maratási kezelésnek az összeköttetések helyén levő lyukak kialakításához, a legfelső vezető mintázat kialakításához, és a legfelső vezető mintázat kialakítása után a közbenső réteg eltávolításához. Ezen túlmenően, alapvetően nem lehetséges ebben az eljárásban a vezető sávokat egymáshoz olyan közel kialakítani, amint arra gyakran szükség van az integrált félvezető áramkör alkatrész-sűrűségének szempontjából. A találmány elé célul tűztük ki egy, a bevezetőben körülírt eljárás kidolgozását, amely viszonylag egyszerű, és amelynek foganatosításával nagyon nagy alkatrészsűrűség érhető el. A találmány többek között azon a felismerésen alapszik, hogy a legalsó és legfelső szintek vezető sávjai közötti összekötéseket a közbenső rétegből lehet kialakítani oly módon, hogy a közbenső réteget maszkolt maratásnak vetjük alá, amelynek során a legfelső szint vezető sávjai marató maszkként szolgálnak. A bevezetőben körülírt eljárást a találmány szerint az jellemzi, hogy az első mintázat kialakítása után egy közbenső réteget viszünk fel a teljes felületre, amely közbenső réteg a második mintázat vezető sávjaihoz jó adhéziós kötést biztosító, és annak anyagához képest szelektíven maratható, elektromosan vezető anyagból van, ezután a második mintázat vezető sávjait a közbenső rétegre felvisszük, majd a közbenső réteget szelektív maratásnak vetjük alá, amelynek során a második mintázat marató maszkként szolgál, és a második mintázat vezető sávjai alatt a közbenső réteget alámaratással teljesen eltávolítjuk, miközben a csatlakozások helyén a második mintázat vezető sávjai alatti közbenső réteget alámaratással csak részben távolítjuk el, miáltal az első mintázat két különálló részét a második mintázatnak legalább egy részével vezetően összekötjük. A találmány szerinti eljárás nagyon egyszerűen lehetővé teszi az említett áthidalások kialakítását a vezető mintázatban. Lényeges előnyei vannak egyrétegű huzalozási rendszerrel rendelkező eszközöknél, amelyekben a vezető sávok és a félvezető testben levő elemek közötti szórt kapacitásokat alacsony értéken kell tartani, amelynél az első mintázat említett részei, például félvezető zónákból álló áramköri elemekből, alakítható ki. A találmány azonban különleges fontossággal a többrétegű huzalozások különböző vezető szintjei közötti kereszteződéseknél bír. A találmány szerinti eljárást ebben a vonatkozásban az jellemzi, hogy a legalsó szinten történő vezető mintázat kialakítása után a félvezető test egész felületére egy közbenső réteget viszünk fel, amely a legalsó vezető szint vezető sávjait, valamint a vezető sávok közötti teret befedi, a közbenső réteg elektromosan vezető, valamint a legalsó és legfelső szintek vezető sávjai anyagához jó adhéziós kötést biztosító, és azokhoz képest szelektíven maratható anyagból van, ezután a legfelső szint vezető sávjait a közbenső rétegre felvisszük, majd a közbenső réteget szelektív maratásnak vetjük alá, amelynek során a legfelső szint vezető mintázata marató maszkként szolgál, és a közbenső réteget a legfelső vezető mintázat alól legalább a keresztezések helyén alámaratással teljesen eltávolítjuk, miközben a legfelső és legalsó vezető mintázat összekötési helyein a legfelső szint vezető sávjai alól a közbenső réteget alámaratással csak részben távolítjuk el, miáltal az első mintázat két különálló részét a második mintázatnak legalább egy részével vezetően összekötjük. Ennek következtében a közbenső réteget csak egyetlen maratási eljárásnak kell alávetni; nevezetesen a legfelső szint vezető sávjainak kialakítása után. A legfelső vezető szint kialakítása előtt tehát nincs szükség külön fotomaratásos eljárásra a közbenső rétegben a különböző szintek közötti összeköttetések helyén az összekötő lyukak kialakításához. A vezető szintek közötti összekötések a legalsó szint vezető sávjainak megfelelően alakulnak ki. Ennek eredményeképpen a vezető sávok közötti távolságok nagyon kicsire választhatók. Ez egy nagyon lényeges előny az áramkör alkatrész-sűrűsége szempontjából. A közbenső réteg anyagául különösen alkalmasnak bizonyult a nikkel. A vezető mintázatok kialakításához alumínium vagy aranynak platinával és/vagy titánnal alkotott kettős rétege alkalmas. Amint a későbbiekben az ábrák kapcsán részletesen is ismertetjük, a nikkel ezekhez az anyagokhoz képest szelektíven maratható. A nikkel egyben jó adhéziós kötést biztosít ezekkel az anyagokkal. Továbbá a nikkel általában a közbenső rétegből sokkal gyorsabban maratható ki, ha nemesfémmel rövidrezárt párt alkot. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a legfelső vezető szint kialakításához különböző geometriák jöhetnek számításba. Például a legfelső vezető szint sávjait a kereszteződések helyén el lehet vékonyítani, aminek eredményeképpen a közbenső réteg a kereszteződések helyén teljesen eltávolítható, míg egyéb részeken 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
