DD158289A1 - APPLICATION FOR THE SELECTIVE STRUCTURING OF SEMICONDUCTOR ARRANGEMENTS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aetzloesung zur selektiven Strukturierung von Halbleiteranordnungen und ist in der Halbleiterbauelementetechnik anwendbar. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung sind es, eine Aetzloesung bereitzustellen, die vielseitig und technologisch guenstig einsetzbar ist und die neben Si tief 3 N tief 4 und Al tief 2 O tief 3 auch Si beliebiger Orientierung und Dotierung isotrop und hochselektiv gegenueber SiO tief 2 aetzt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Phosphorsaeure Oxydationsmittel (z.B. HNO tief 3) zugesetzt werden, die den Si-Angriff wesentlich beschleunigen ohne das Aetzverhalten von Isolatoren (SiO tief 2, Si tief 3 N tief 4, Al tief 2 O tief 3) zu veraendern. Die Aetzloesung erlaubt es, Si-Substrate bzw. Si-Schichten ueber sehr duenne SiO tief 2-Masken zu strukturieren sowie Si tief 3 N tief 4 und/oder Al tief 2 O tief 3 gleichzeitig mit Si zu aetzen.The invention relates to a power solution for the selective structuring of semiconductor devices and is applicable in semiconductor device technology. The aim and the object of the invention are to provide a power solution which is versatile and technologically favorably applicable and which besides Si deep 3 N deep 4 and Al deep 2 O deep 3 also Si arbitrary orientation and doping isotropic and highly selective towards SiO 2 deep etched. According to the invention, the object is achieved by adding to the phosphoric acid oxidizing agent (eg HNO deep 3), which substantially accelerate the Si attack without the etching behavior of insulators (SiO 2 deep, Si deep 3 N deep 4, Al deep 2 O deep 3 ) to change. The etching solution makes it possible to structure Si substrates or Si layers over very thin SiO 2 masks and to sinter Si deep 3 N deep 4 and / or Al deep 2 O deep 3 simultaneously with Si.

Description

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"'"Ätzlösung zur selektiven Strukturierung von Halbleiteranordnungen "'" Etching solution for the selective structuring of semiconductor devices

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ätzlösung, mit deren Hilfe beschichtete Si-Substrate so behandelt werden können, daß zur Erzielung eines vorgegebenen Musters die Schicht und/oder das Si-Substrat selektiv zu einer Ätzmaske gelöst werden.The invention relates to an etching solution, with the aid of which coated Si substrates can be treated in such a way that the layer and / or the Si substrate are selectively dissolved to form a predetermined pattern in order to achieve a predetermined pattern.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der Halbleitertechnologie werden die geforderten Strukturen im allgemeinen durch Entfernen von Schicht- und/oder Substratmaterial mittels einer Ätzlösung unter Anwendung ätzbeständiger Haftmasken erzeugt. Dieses Verfahren setzt den selektiven Angriff der Ätzlösung voraus, d.h., es darf nur das zu entfernende Material, nicht aber die Ätzmaske gelöst werden.In semiconductor technology, the required structures are generally produced by removing layer and / or substrate material by means of an etching solution using etch-resistant adhesive masks. This method presupposes the selective attack of the etching solution, that is, only the material to be removed, but not the etching mask, may be released.

Häufig zu ätzende Materialien sind neben dem Halbleitermaterial Si die Isolatoren S1O2, Si-JI, und AIpO... Bekannte Si-Ätzlösungen sind Mischungen von Flußsäure mit Oxydationsmitteln. Wegen des Flußsäure-Gehaltes dieser Ätzer lösen sie prinzipiell neben Si auch mehr oder weniger schnell SiOp, wirken also nur bedingt selektiv zu einer Ätzmaske. Neben diesen sauren Ätzern sind KoH sowie verschiedene Amine als Si-Ätzer bekannt (Kendall, D.L., Ann.Rev. Material Sei. 1979, Vol. 9, 373-403).Frequently to be etched materials are in addition to the semiconductor material Si, the insulators S1O2, Si-JI, and AIpO ... Known Si etching solutions are mixtures of hydrofluoric acid with oxidants. Because of the hydrofluoric acid content of these etchers, in principle they also dissolve SiO.sub.2 more or less rapidly in addition to Si, and thus have only limited selectivity to an etching mask. In addition to these acid ethers, KoH and various amines are known as Si etchers (Kendall, D.L., Ann. Rev. Material Sci., 1979, Vol. 9, 373-403).

Diese Ätzer lösen zwar SiOp mit sehr geringer Rate, sind aber nicht universell einsetzbar, da sie streng anisotrop wirken und nicht für alle Dotierungen anwendbar sind. Hochtemperatur-SioN» und -AIpO^ werden von den bekannten Si-Ätzern nicht gelöst.Although these etchers dissolve SiO 2 at a very low rate, they are not universally applicable, since they have a strictly anisotropic effect and can not be applied to all dopants. High-temperature SioN »and -AIpO ^ are not solved by the known Si ethers.

Als Ätzlösung für Hochtemperatur-Si Jf. und -AIpO- wird Phosphorsäure bei Temperaturen > 433 K eingesetzt. Phosphorsäure löst Si-vN/ und AIpO^ mit relativ hoher Rate, greift aber Si und SiOg kaum an. So betragen z. B. die Ätzraten bei 453 K 0,3 nm/min für Si und 0,5 ... 1 nm/min für SiOp (van Gelder und Hauser, J. Electrochem. Soc. 114 (1967) 869).As an etching solution for high temperature Si Jf. and -AlpO- phosphoric acid is used at temperatures> 433 K. Phosphoric acid dissolves Si-vN / and AIpO ^ at a relatively high rate, but hardly attacks Si and SiOg. So z. For example, the etching rates at 453 K 0.3 nm / min for Si and 0.5 ... 1 nm / min for SiOp (van Gelder and Hauser, J. Electrochem Soc 114 (1967) 869).

Das Ätzverhalten von Phosphorsäure kann durch Zusätze variiert werden. Als solche Zusätze sind Uatriumsilikat zur Senkung des geringen SiOp-Angriffs von 0,5 ... 1 nm/min auf 0,01 nm/min (US-PS 4.092.211) und P₂O₅ ^zur Stabilisierung des Ätzverhaltens (DB-OS 2.425.684) bekannt.The etching behavior of phosphoric acid can be varied by additives. As such additives are sodium silicate for reducing the low SiO 2 attack from 0.5 ... 1 nm / min to 0.01 nm / min (US Patent 4,092,211) and P ₂ O ₅ ^to stabilize the etching behavior (DB- OS 2,425,684).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Ätzlösung bereitzustellen, die vielseitig und technologisch günstig einsetzbar ist.The object of the invention is to provide an etching solution which is versatile and can be used in a technologically favorable manner.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ätzlösung bereitzustellen, die neben Hochtemperatur-Si^N* und-AlpO^ auch Si beliebiger Orientierung und Dotierung isotrop und hochselektiv gegenüber SiOp ätzt.The object of the invention is to provide an etching solution which, in addition to high-temperature Si ^ N * and AlpO ^, also etches Si of any orientation and doping isotropically and highly selectively with respect to SiO 2.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Phosphorsäure ein Oxydationsmittel, z. B. Salpetersäure, zugesetzt wird. Dadurch wird die Ätzrate von Si in heißer Phosphorsäure sehr stark erhöht, während alle Ätzreaktionen, die keine Redoxreaktionen sind und auf reiner Säurewirkung beruhen (Ätzen von SiO₂» Si-Jtf, u. Al₂O-) nicht beeinflußt werden. Der Zusatz von 5 Vol% rauchender HKO-, bewirkt einenAccording to the invention the object is achieved in that the phosphoric acid is an oxidizing agent, for. For example, nitric acid is added. As a result, the etch rate of Si in hot phosphoric acid is greatly increased, while all etching reactions that are not redox reactions and based on pure acid action (etching of SiO ₂ Si-Jtf, and Al ₂ O-) are not affected. The addition of 5 vol% smoking HKO causes a

.₃. 229395 3, ₃ . 229395 3

starken Anstieg der Ätzrate. Besonders wirkungsvoll wird der HNO,-Zusatz bei der gleichzeitigen Zugabe von konzentrierter HCl und der Verwendung von Ätzbädern mit relativ hohem PpO^-Gehalt.strong increase in the etching rate. Particularly effective is the addition of HNO, with the simultaneous addition of concentrated HCl and the use of etching baths with a relatively high PpO ^ content.

Ausführungsbeispielembodiment

! Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbei-! The invention is based on an embodiment

_f._; spiel näher erläutert werden. _f . _; be explained in more detail.

Für ein Ätzbad mit 79 % ^2°5' ^^{as m}^ ^^e ^ Vo±% rauchender HNO- und konzentrierter HCl versetzt wird, steigt die Ätzrate von Si gegenüber reiner Phosphorsäure um drei Größenordnungen. Sie beträgt bei 453 K ca. 1/Um/min. Die Selektivität der Si-Ätzung gegenüber SiO₂ erreicht den ausgezeichneten Wert von ^ 1000. Die Ätzraten von Si^N. und Oo bleiben unverändert.For an etching bath with 79 % ^ 2 ° 5 '^ ^{as m} ^ ^ ^e ^ Vo ±% fuming HNO and concentrated HCl is added, the etching rate of Si over pure phosphoric acid increases by three orders of magnitude. It is about 1 / Um / min at 453 K. The selectivity of Si etching over SiO ₂ reaches the excellent value of 1000 1000. The etch rates of Si ^ N. and Oo remain unchanged.

Claims (2)

Erfindungsanspruchinvention claim 1, ützlösung zur selektiven Strukturierung von Halbleiteranordnungen auf der Basis von Phosphorsäure, dadurch
gekennzeichnet, daß der Phosphorsäure bis zu 5 % eines Oxydationsmittels, vorzugsweise oxydierende Saure, zugesetzt sind. 1, solution for the selective structuring of semiconductor devices based on phosphoric acid, characterized
in that up to 5% of an oxidizing agent, preferably oxidizing acid, is added to the phosphoric acid. 2. Ätzlösung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als oxydierende Säure HLiO-, im Gemisch mit HCl verwendet wird.2. etching solution according to item 1, characterized in that
as oxidizing acid HLiO-, used in admixture with HCl.