Способ изготовления полупроводниковых приборов
()! ) ВflТ5
Ю авгур, A - Н 01 L 21/283 Гасу дарстаеиний ком нтет СССР яо делам мзебретеанй И ОТКРЫТИЯМ ОпУбликовано 050779, Бюллетень ¹ 25 I + опубликования 0< H|- НН 050779 (53) У,Ц,К 621. 382 (088 ..8, (72) Авторы изобретений Иностранцы Тис Сибольт те Велде и Дональд Роберт Волтерс (Нидерланды) Иностранная фирма H.Â.ÔHëèïñ, Глоэлампенфабрикен (Нидерланды) (7Ц Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Изобретение относится к электрон- ной технике, в частности к способам изготовления полупроводниковых приборов. Известен способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий формирование нижней проводящей схемы, нанесение диэлектрического слоя, вскрытие контактных окон в диэлектрическом слое и формирование верхней проводящей скал Й). Этот сПособ неприменим для изготовления полупроводниковых приборов с высокой плотностью монтажа, что связано с необходимостью допусков на фотолитограФию и вскрытия контактных окон в местах соединений. . Наиболее близким технйческим решением к предложенному является спо« соб изготовления полупроводниковых приборов, включающий формирование нижней и верхней проводящих схем, электрически соединенных в отдельных точках (2). Недостаток известного способа состоит в том, что слой между проводя« шими схемами дважды подвергают травлению для создания соединений и для удаления промежуточного слоя. Кроме того, известным способом невозможно изготавливать полупроводниковые приборы с высокой плотностью монтажа. Целью изобретения является упроще5 ние способа и повышение плотности монтажа. Поставленная цель достигается тем, что после создания нижней проводящей схемы создают промежуточный слой из 10 электропроводного материала, подходящего для селективного вытравливания по отношению к материалам нижней и верхней проводящих схем, и имеющего хорошую адгезию с укаэанными матери-! Ь алами, после чего наносят верхйюю проводящую схему: Затем промежуточный слой подвергают селективному травлению, при котором верхнюю проводящую схему используют как маску для трав20 ления, причем промежуточный слой в местах пересечения полностью удаляют внтравливанием, а в местах соединения удаляют частично. Верхние проводящие схемы в местах 25 соединений снабжают расширениями, ширина их равна, по крайней мере, двойной ширине проводящих дорожек верхней проводящей схемы. .Для создания промежуточного слоя 80,используют никель, одну из. про673206 водящих схем выполняют из алюминия, а другую, двухслойную, из золота (один слой), и металла (другой слой) платиновой или титановой группы. Подходящим материалом для создания промежуточного слоя является никель (Ni), поскольку его можно селективно вытравливать по отношению к золоту, платине и титану, используемым для изготовления проводящих схем. Никель также образует хорошую адгезию с укаэанными материалами. 10 Кроме того, никель можно вытравить быстрее из промежуточного слоя когда он образует короткозамкнутую связь с благорбдным металлом. На фиг. 1, а, б,. в, г,показан полупроводниковый прибор в процессе изготовления, разрез A-A; на фиг. 2, а и б, — то же, разрез Б-Б; на фиг . 3 — часть полупроводникового прибора с проводящей схемой, вид сверху; на фиг. 4 — часть модифицированного полупроводниКового прибора, поперечный разрез. Прибор содержит ряд элементов, например транзисторы, резисторы, конденсаторы. Подложка 1 изготовляется из кремния или другого полупроводникового материала. ЭлеМенты схемы располагаются вблизи поверхности 2, которую обычно пассивируют изоляционным слоем, например слоем окиси кремния (не показан). Пассивирующий слой или слои могут иметь отверстия. Для соединения элементов схемы и подсоедийения их к внешним выводам питания полупроводниковый прибор име- 35 ет на поверхнбсти проводящую схему. Проводящие дорожки 3-6 нижнего уровня показаны на фиг. 1, а, б, в. Предполагается, что зоны схемы уже сформированы в полупроводниковой 40 подложке 1 при помощи диффузии через маску или внедрения соответствующих примесей и что поверхность 2 имеет пассивирующий слой или слои со сформированными в них отверстиями, Через эти отверстия дорожки 3-6 могут соединяться с различными зонами полупроводникового прибора. Проводящие дорожки можно получить распылением металла или напаиванием на поверхность 2 слоя проводящего материала и создания в нем проводящих дорожек при помощи фотолитографического травления. Проводящие дорожки могут быть выполнены, например, из алюминия тол- 55 щиной приблизительно 0,5 мкм. Проводящие дорожки могут быть двух-,трехслойными, например, из платины с титаном и/или золотом. Слои последовательно наносят один на другой иэвест- 60 ным способом. Иирйна дорожек приблизительно равна 7 мкм, а расстояние между дорожками может быть выбрано в соответствии со схемой., На с едующей стадии процесса (фиг. l,б) создается промежуточный слой 7, который наносится на всю поверхность 2 и покрывает проводящие дорожки 3-6 и пространство между дорожками. Для промежуточного слоя выбирают материал, который можно селективно вытравить по отношению к материалу или материалам, используемым для создания проводящих схем, верхней и нижней. Кроме того, материал промежуточного слоя должен быть электрически проводящим и способным к адгеэии с материалами верхней и нижней проводящих схем. Таким материалом является, например, никель. Толщина слоя никеля приблизительно 1 кмк. Основной слой никеля мажет быть выращен электролитическим путем на первом тонком слое никеля (например 100 Х), нанесенном выпариванием на поверхность 2 подложки l. На промежуточном слое 7 (фиг. l,в) затем образуют проводящие дорожки 8-10. Для этих дорожек можно выбрать тот же материал, что и для проводящих дорожек 3-6 нижней схемы. Дорожки 8-10 (см. Фиr.3) имеют расширения 11-13 в местах пересечения с дорожками 3-6. Эти расширения играют существенную роль во время травления, которому подвергают промежуточный слой 7, как показано на фиг. 2, а. В качестве реактива для травления используется, например, раствор, состоящий из 3 объемов концентрированной азотной кислоты и 7 объемов воды с t = 50 С, Этим раствором можно травить промежуточный слой 7 из никеля, при этом фактически не затрагиваются слои из алюминия, титана-золота или платинызолота проводящих схем. Перед процессом. травления нет необходимости проводить маскирование, которое осуществляется в тех случаях, когда слой должен быть удален локально. Согласно изобретению, проводящие дорожки 8-10 сами используются в качестве маски травления, причем жидкий травитель взаимодействует с промежуточным слоем 7 через пространство между дорожками 8-10 верхней проводящей схемы. Жидкий травитель воздействует на промежуточный слой 7 не только вертикально, но также и горизонтально ниже дорожек 8-10 (см. стрелки на фиг. 2, а). Процесс травления продолжается столько времени-, сколько необходимо для полного исчезновения промежуточного слоя 7, за исключением участков 14. При ширине дорожек 8-10 порядка 7 кмк и установленной степени травления травление продолжают, например, до тех пор, пока промежуточный слой 7 не протравится на 3 мкм. Поскольку промежуточный слой подвергают травлению с обеих сторон дорожек 8-10, то промежуточный слой 7 ниже дорожек шириной 7 мкм будет уда лен полностью, Затем области пересе673206 Формула изобретения чения 15 (фиг. 3) проводящих схем электрически изолируются друг от друга. Промежуточный слой под расширениями 11-13 удаляют частично, в результате ниже расширений, расположенных в местах электрического соединения 5 проводящих дорожек верхнего уровня с проводящими дорожками нижнего уровня, получают разделенные участки 14, промежуточного слоя, которые образуют соединения 16-18 между различными про- 0 водящими уровнями. При ширине проводящих дорожек 8-10 в области расширений, равной приблизительно двойной ширине этих дорожек в области пересечений, например, порядка 12 кмк, соединения 16-18 имеют ширину приблизительно 6 мкм. Необходимо отметить, что участки соединений 16-18 сформированы в саморегулирующемся режиме. Разделяющих этапов фотомаскирования не требуется. Кроме того, создание соединений 16-18 не является ограничивающим фактором для плотности расположения. Проводящие дорожки 8-10 можно разместить очень плотно. 25 Удаляя промежуточный слой, получают структуру, показанную на фиг. 1,г и 2,б. Проводящие дорожки 8-10 фактически отделены от проводящих дорожек нижней схемы в областях пересече- 30 ния 15. Короткие замыкания между проводящими уровнями, которые очень часто происходят в обычных многослойных системах монтажа и в которых проводящие уровни разделены изолирующ .-м 35 окисным слоем, на котором размещен верхний уровень, могут не происходить в данном случае. Переходы поддерживаются при помощи опор, образованных электрически проводящими соединениями 16-18, имеющими хорошую адгезию 40 с проводящими схемами различных уровней. В случае очень большого количества пересечений между двумя такими опорами длина переходов между указанными опорами (соединениями) может стать также очень большой. Для предотвращения провисания переходов между последовательными соединениями увеличивают число проводя- 50 щих дорожек нижнего уровня, которые размещены между соединениями 16, 17 и пересекают дорожку 8 верхнего уровня. Для предотвращения провисаний дорожки 8 между соединенйями дорожка 55 8 имеет также дополнительное расши- рение 19 между дорожками нижнего уровня. Кроме того, во время травления промежуточного слоя ниже расширения 19 между верхним и нижним проводящими уровнями также образуют опоры. Основание опоры,20 непосредственно опирается на поверхность подложки 1, в то время как соединения 16-18 — на. проводящую дорожку нижнего уровня. Проводящие дорожки верхнего уровня, имеющие ра .лирения в области пересечений с дорожками нижнего уровня, можно выполнить С сужениями, чтобы при травлении полностью удалить промежуточный слой, сохранив exî в других участках. В теХ местах, где и" амежуточный слой должен быть удален полностью, например в области пересечений, проводящие дорожки могут иметь отверстия для удаления промежуточного слоя как с обеих сторон проводящих дорожек так и через указанные отверстия и только частично в области соединений, в то же время проводящие дорожки верхнего уровня мо=ут иметь везде одну и ту же ширину. Кроме создания дополнительных огор, провисание проводящих дорожек верхнего уровня можно также предотвратить внедрением ниже укаэанных дорожек соответственного лака или синтетической резины после вытравления промежуточного слоя. Можно также до создания промежуточного слоя выше проводящих дорожек нижнего уровня в местах пересечения сформировать изолирующий слой, например,из окиси кремния, который не закроет дорожки нижнего уровня в области пересечений. Таким образом может быть получена структура, в которой проводящие дорожки нижнего уровня отделены от дорожек верхнего уров ня в местах пересечений изолирующим слоем и промежуточным пространством. В таком случае от провисания дорожек верхнего уровня не пронсходит коротких замыканий. 1. Способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий формиро« вание нижней и верхней проводящих схем, .электрически соединенных в отдельных точках, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения способа и повышения плотности монтажа, после создания нижней проводящей схемы создают промежуточный слой из электропроводного материала, подходящего для селективного вытравливания по отношению к материалам нижней и верхней проводящих схем и имеющего хорошую адгезию к указанным материалам, после чего наносят, верхнюю проводящую схему, затем промежуточный слой подвергают селективному травлению, при котором верхнюю проводящую схему используют как маску для травления, а промежуточный слой в местах пересечения проводящих схем полностью удаляют вытравливанием, а в местах соединения - удаляют частично. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что верхние проводящие схемы в местах соединений имеют. расширения. 673206 -» 3. Способ по и. 2, о т л и ч а ю шийся тем, что ширина расширений равна, по крайней мере, двойной шйрийе"проводящих дорожек верхней проводящей схемы. 4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что для создания "промежуточного слоя используют никель. 5. Способ по пп. 1-3, о т л и -. ч а ю шийся тем, что одну из проводящих схем выполняют из алюми» ния. Г 6. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что другую проводя" щу»М" схему выполняют двухслойной, причем один слой - из золота, другой »из"металла, выбранного из группы платйны или титана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии Р 51-41516, кл. 99/5/ НО, 1976. 1О 2. "ВеЕТ Systema Techn1caI JournaI", of February, 1968, р.269. 673206 Фиг. s Составитель Техред М. Петко Корректор Е. Папп Редактор Т,Орловская Заказ 3777/57 Тираж 922 Подписное IjHHHllH Государственного комитета СССР t по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 Филиал ППП Патент, r.Óærîðoä, ул,Проектная,4
