157663. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető eszközök fém kontaktusainak kialakítására
157663 A fémezési folyamatot megelőző fotolitográfiai eljárások, az ennek során elengedhetetlen kémiai kezelés, a fémezéssel kapcsolatos hőhatások stb. azt eredményezhetik, ihogy a kész eszköz elektromos tulajdonságai lényegesen 5 rosszabbak lesznek a fémezés előtti állapotnál. A romlás oka, hogy a felületet borító szigetelőréteg, különösen a Si02 , hajlamos arra, hogy a különböző technológiai folyamatok során benne pozitív töltés keletkezzen, melynek jelen- 10 léte a p-n átmenetek záró tulajdonságait vagy a MOS tranzisztorok nyitófészültségét, valamint az eSiZközök stabilitását károsan befolyásolja. Különösen fellép ez a jelenség ha a fémezésre alumíniumot alkalmaznak. Az alumínium egyéb- 15 ként kedvező, mert vákuumgőzölése egyszerű, az aranyibuzal hozzá 'terrnokompresszióvail jól köthető, jól tapad a S,i02 -hoz és ohmos kontaktust ad a Si anyaggal is. Hátránya, hogy már párszáz C°-«n kémiailag reagál a Si.02 -dal és 20 ezért a fentemlített pozitív töltés képződés már aránylag alacsony hőmérsékleten megindul az alumíniumánál borított oxidban. A fotolitográfiai és kémiai kezelés során a 25 Si02 felületére jutó különböző anyagok is előidéznek pozitív (töltésit az oxidban, különösen magasabb hőfqkan. Mivel a technológiai lépéseit, a fémgőzölés,' szerelés stB'. általában 400 C° körüli hőkezeléssel történnek, általában fel- 3 Q lép a nem kívánatos jelenség. Az alumínium hátrányait kiküszöbölő eljárást ismertet a 3 290 570 USA szabadalmi leírás, amelynél a fémezéáhez a passzíváié ré- 35 legre a kontaktus ablakok kinyitása után molibdént majd aranyat vagy alumíniumot gőzölnek fel. A molibdén réteg védi a sziliciiumot az arany ill., alumínium beötvöződésétől a kontaktuslhélyeken és védi a felületét borító szigetelőt 40 az alumínium káros hatásaitól. Ezen eljárás hátránya, hogy a kontaktusok nincsenek beötvözve és ezért megbizhátóságuk rosszabb, mrlüiit az általunk ismertetendő eljárás szerinti beötvözhető alumínium kontaktusoké. Ugyan- 45 csak hátránya, hogy a mahlbdémrétegeit csak az eszköz készítés utolsó fázisában viszi fel és így a félvezető felületét borító szigetelő réteget az ablakniyitás során kémiai hátasaktól semmi sem védi. 50 Az ismertetett hátrányokat a találmány szerinti eljárás kiküszöböli oly módon, hogy a félvezető eszköz felületát borító szigetelő réteg egész felületét, az eszközhöz szükséges p-n át- 55 menetéket kialakító utolsó oxidálás vagy oxid kezelési folyamat után, Mo réteggel vonjuk be, ezután a fém-szilioium érintkezésihez szükséges kontaktus ablakok helyén a Mo réteget fotoliitográfiaíi eijiárással eltávolítjuk, majd az 60 ilyen módon kialakított kontaktus ablakok helyén lyukas Mo réteget mint maszkot felhasználva maratjuk ki a szigetelő rétegből a kontaktus ablakokat, majd az egész felületre Al réteget viszünk fel és a kettős rétegből fotoli- g5 tográfiai úton alakítjuk ki a fémezés végső alakját. Az 1000 Ä vastag Mo réteg nem reagál a Si02~al és még 600 C°-on melegítve sem keletkezik számcbtevő pozitív töltés. Az elektromoa kontaktusokat a Mo fölé párologtatott kb. 5000 Ä vastagabb Al réteg biztosítja. Az Al réteg beötvözhető a kontaktus ablakokba a felületet borító réteg károsodása nélkül. A találmány szerinti eljánással készített beötvözött Al fémezés jó elektromos kontaktust biztosít anélkül, hogy a felületiét borító réteg töltése megváltozna, ami különösen a nagyáramú, nagyfrekvenciás és nagyfeszültségű tranzisztoroknál fontos tényező. A Mo—Al kettős fémezési eljárás egy példakáppeni kiviteliéként egy MOS tranzisztor előállítási fémezési részlegét ismeirtetjük: Hagyományos planár technológiával alakítjuk ki a 2 ábra szerinti struktúrát, amelynél az 1 n-típusú Si .alapanyagon a 2 p-típusú "szigetek vannak diffúzióval kiképezve. A kristály felületét a 3 Si02 réteg fedi, amely a 2 p-típusú szigetek fölött kb. 1000 A vastag. Az oxid kialakítása után a Si szeletet vákuumgőzölő térbe helyezzük és + 10 C° pontossággal melegítjük, majd MO réteggel vonjuk be kb. 1000 A vastagságban. Gőzölés után a szeletet kiemeljük és fotoreziszt lakkal vonjuk be. A fotogravirozási művelet után 75 'térifogatrész CC foszforsav — 15 tfr. ecetsav — 3 itfr. CC HNOs — 5 tfr. HoO marószerrel eltávolítjuk a kívánt helyről a Mo-t. Ezután HF maróval eltávolítjuk a SiiOo réteget is a Mo-nel nem fedett helyekről, majd desztillált vizes öblítéssel leoldjuk a marószer maradékát. Aoatonos forralással ultrahang keverés mellett leoldjuk a reziszt lakkot a Mo felülietéről, majd a lakk moirodványokat ledörzsöljük. Aeetonos öblítés után szoibahőfokon szárítjuk. Tetszőleges vákuum rendszerben 10~4 Torr nyomás mellett 10'-ig 400 C°-on melegítjük a szeletat, majd 200 C° alá lehűtve felgőzöljük a 3000—Ö0O0 A vastag alumínium-réteget. A műveletek elvégzése után a 3. ábrán látható szerkezet alakul ki. Az 1 n típusú Si alapanyagban foglal helyeit a 2 p típusú sziget. A 3 Siiliciumdioxid réteg felett helyezkedik el a 17 moiibdéin-ráiteg a 18 a szerkezelt teljes felületét borító alumínium-réteg amely a 2 szigetekkel közvetlenül érintkezik. A szokásos fotogravirozási technikával kialakítjuk a kívánt fémezés alakzat negatívját, •majd a fent ismertetett maró folyadékkal & nem kívánt ífémet eltávolítjuk. A marószertől mentes vizes mosással, azt követő alkoholos szárítással szabadítjuk mag a szeletet. A folyamat eredményekén a 4. ábrán látható szerkezet alakul ki: A 17 Mo réteg fölött a ,1.8 Al réteg helyezkedik el, amely a 2 p-típusú szigetekkel közvetlenül érintkezik. A fémek külső felületét 19 löiioreziszt lakk borítja. 2
