DE2015841C3

DE2015841C3 - Verfahren zur Herstellung einer strukturierten, vorzugsweise metallischen Schicht auf einem Grundkörper

Info

Publication number: DE2015841C3
Application number: DE2015841A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Dipl.-Phys. Dr. Murrmann; Dietrich Dipl.-Phys. Dr. Widmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-04-02
Filing date: 1970-04-02
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2015841A1; DE2015841B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer strukturierten, vorzugsweise metallischen Schicht auf einem Grundkörper aus halbleitendem oder isolierendem Material.

Bei einem bekannten Verfahren zur Bildung einer strukturierten Metallschicht auf einer Unterlage (Substrat) wird zunächst auf diese eine Metallschicht aufgedampft. Die Metallschicht kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. Aber auch andere Materialien, wie Titan, Kupfer, Molybdän oder Gold sind geeignet. Diese Metallschicht wird mit einer Schicht Fotolack versehen, der dann entsprechend den gewünschten Strukturen der Metallschicht belichtet wird. Nach dem Ablösen des belichteten Fotolacks werden die dadurch frei liegenden Teile der Metallschicht abgeätzt. Schließlich werden die restlichen Bereiche des Fotolacks abgelöst und entfernt.

Die auf diese Weise hergestellte Metallschicht enthält außer den gewünschten geätzten Strukturen möglicherweise noch kleine Löcher oder Poren. Diese unerwünschten Löcher haben ihre Ursachen in undichten Lackstellen beim Ätzen oder in Fehlern der Vorlagemaske beim Belichten der Lackschicht. Aber auch Primärlöcher in der zuerst aufgedampften Metallschicht, die von locker haftenden Partikeln auf dem Substrat vor dem Aufdampfen oder von Metallspritzern von der Aufdampfquelle herrühren können, führen zu derartigen Fehlern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, in einem einfachen Verfahren Schichten auf einem Grundkörper herzustellen, ohne daß diese Schichten unerwünschte Löcher aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das folgende Verfahren gelöst:

a) Aufbringen einer ersten, vorzugsweise metallischen Schicht auf den Grundkörper,

b) Aufbringen einer Maskierungsschicht auf die erste Schicht,

c) Entfernen von Teilen der Maskierungsschicht derart, daß die Maskierungsschicht die für die erste Schicht gewünschte Struktur aufweist,

d) Erwärmen der verbliebenen, strukturierten Maskierungsschicht derart, daß sich kleine unerwünschte, in der Maskierungsschicht vorhandene Poren oder Löcher schließen,

e) Entfernen der durch die in die Maskierungsschicht, entsprechend der gewünschten Struktur, eingebrachten öffnungen freigelegten ersten Schicht,

f) Entfernen der verbliebenen Maskierungsschicht. Durch das Erwärmen oder Ausheizen der verblie-

benen, strukturierten Maskierungsschicht wird erreicht, daß sich kleine unerwünschte öffnungen in der Maskierungsschicht schließen. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, daß sich die in die Maskicrungs-

schicht zu deren Strukturierung eingebrachten Löcher etwas verkleinern. Dies kann aber dadurch vermieden werden, daß diese Löcher zunächst etwas größer als gewünscht in die Maskierungsschicht eingebracht werden. Nach dem Erwärmen oder Ausheizen weisen sie dann die angestrebte Größe auf.

Die Erfindung erlaubt die Herstellung von auf einem Grundkörper angeordneten Metallschichten, weiche keine unerwünschten Löcher aufweisen. Das angegebene Verfahren besitzt darüber hinaus noch den Vorteil, daß es lediglich einen zusätzlichen Schritt erfordert, um zum Ziel dieser Erfindung zu gelangen. Dieser Schritt, der im Ausheizen der Maskierungsschicht besteht, läßt sich zudem schnell durchführen und ist leicht kontrollierbar.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird zur Lösung der oben gestellten Aufgabe das folgende Verfahren vorgeschlagen:

b) Aufbringen einer Maskierungsschicht auf die erste Schicht,

c) Entfernen von Teilen der Maskierung--ichicht derart, daß die Maskierungsschicht die für die erste Schicht gewünschte Struktur aufweist,

d) Entfernender dadurch freigelegten Bereiche der ersten Schicht,

e) Entfernender verbliebenen Maskierungsschicht,

f) erneutes Aufbringen einer weiteren Maskierungsschicht auf die erste Schicht und den durch die erste Schicht freigelegten Grundkörper,

g) Entfernen der weiteren Maskierungsschicht, derart, daß die verbleibende weitere Maskierungsschicht die gewünschten öffnungen durch die erste Schicht zum Grundkörper bedeckt,

h) Aufbringen einer zweiten, vorzugsweise metallischen Schicht auf die erste Schicht, die verbliebene Maskierungsschicht und den durch unerwünschte Offnungen in der ersten Schicht an die Oberfläche tretenden Grundkörper,
i) Entfernen der verbliebenen weiteren Maskierungsschicht, und der auf dieser vorhandenen Bereiche der zweiten Schicht.
Dieses Verfahren kann zur Erzielung genauer Metallschichten beispielsweise auch dann mit Vorteil angewendet werden, wenn die gesamte Anordnung eine Temperaturbehandlung nicht erlaubt 3der nicht wünschenswert erscheinen läßt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß als Maskierungsschicht eine etwa 1 μιη dicke fotoempfindliche Schicht verwendet wird.

Schließlich ist auch noch vorteilhaft, daß als erste und zweite Schicht Chromrchichten verwendet werden. Diese können in einfacher Weise bis zu einer Schichtdicke von etwa 0,1 μπι auf den Grundkörper aufgedampft oder aufgesputtert werden.

Die vorliegende Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft bei der S'licium-Planartechnologie anwenden. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Technologie sind fotolithografische Prozesse. Dabei wird ein lichtempfindlicher Lack durch eine hell/dunkelstrukturierte Maske an definierten Stellen belichtet und wegentwickelt. Der verbleibende Lack dient als Schutzmaske für die nachfolgenden Ätzprozesse. Wie eingangs schon erwähnt, werden dadurch Fehler der Maske auf die Siliciumscheibe übertragen. Besonders Bausteine, die einen gi oßen Flächenbedarf haben, wie beispielsweise Leistungstrqnsistoren oder integrierte Halbleiterschaltungen mit hohem Integrationsgrad erfordern möglichst fehlerfreie Masken für die nachfolgenden Diffusionsprozesse. Besonders als Masken dienende Chromschichten haben sich für feinstrukturierte Bauelemente als zweckmäßig erwiesen.

Die in dieser Erfindung angebenen Verfahren erlauben die Herstellung derartiger Masken ohne unerwünschte und schädliche Löcher. Darüber hinaus können die angegebener. Verfahren jedoch auch all-

gemein zur Herstellung von Schichten auf einem Grundkörper angewendet werden, wobei diese Schichten keine unerwünschten Löcher aufweisen. Insbesondere ist eine Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Bildung von Metallschichten auf HaIbleiter- oder Isolatormaterial vorteilhaft.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren. Es zeigen

Fig. 1 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel an Hand von Schnitten,

Fig ft his I I ein /weites Ausfühnmgsbeispiel an Hand von Schnitten.

In den Figuren werden sich entsprechende Teile mit

den gleichen Bezugszeichen versehen.

Im folgenden werden zunächst die den beiden Ausführungsbeispielen gemeinsamen Schritte erläutert: Auf eine Glas- oder Quarzplatte 1 wird eine etwa 0,1 μπι dicke Metallschicht 2 aus Chrom aufgedampft

j» oder gesputtert. Die Metallschicht 2 wirrt dann mit einer etwa 1 μπι dicken lichtempfindlichen Lackschicht 3 beschichtet (Fig. 1).

Diese Lackschicht 3 wird, wie in der Fig. 2 dargestelt. durch eine Maske 10 teilweise belichtet. Dabei

r, ist das Loch 4 in der Maske 10 erwünscht, während mit 5 ein in der Maske 10 vorhandenes, auf einem Fehler beruhendes Loch bezeichnet ist. Die belichteten Stellen der Lackschicht 3 werden abgelöst, so daß ein erwünschtes Loch 6 und ein unerwünschtes LtKh 7

4n entstehen. Würde nun die Metallschicht 2 geätzt werden, dann würde sie auch unter dem Loch 7 entfernt werden, so daß hier die gesamte Anordnung einen Fehler hätte.

Im folgenden wird zunächst das erste Ausführungs-

4-, betspiel erläutert:

Die Lackschicht 3 wird bei einer solchen Temperatur ausgeheizt, daß der Lack leicht zu fließen beginnt. Dabei bleiben die gewünschten Strukturen, wie das Loch 6, weitgehend erhalten. Kleine Löcher, wie das Loch 7, die auf Lackfehlern oder lokal belichteten Steilen beruhen, schließen sich dabei, so daß die in der Fig. 3 dargestellte Anordnung, die lediglich noch eine kleine Kerbe 8 an Stelle des Loches 7 aufweist, entsteht. Um zu vermeiden, daß das Loch 6 kleiner

γ, wir J al·, gewünscht, kann man es vor dem Ausheizen etwas größer ausbilden.

Die unter dem Loch 6 freiliegende Metallschicht 2 wird abgeätzt (Fig. 4). Schließlich wird die verbliebene Lackschicht 3 abgelöst (Fig. 5). Die auf diese

M) Weise erhaltene Anordnung weist nun die gewünschte Struktur auf: Lediglich unterhalb des ursprünglich erwünschten Loches 6 ist in der Metallschicht 2 ein Loch 16 entstanden.

Anhand der Fig. 6 bis 11 wird im folgenden das

zweite Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Ausgehend von de- in der Fig. 2 dargestellten Anordnung werden die durch die Löcher 6 und 7 freiliegenden Bereiche der Metallschicht 2 abgeätzt, so daß

in der Metallschicht 2 Löcher 16 und 17 entstehen. Das Loch 16 ist erwünscht, das Loch 17 unerwünscht (Fig. 6). Nach dem Ablösen der Lackschicht 3 (Fig. 7) wird die gesamte Anordnung erneut mit einer Lackschicht 13 versehen (Fig. 8).

Die Lackschicht 13 wird mit einer Maske 30 belichtet, die gegenüber der Maske 10 vertauschte Helligkeitswerte hat, das heißt, die Maske 30 ist ein »Negativ« der Maske 10. Die Möglichkeit, daß auch die Maske 30 den gleichen Fehler hat wie die Maske 10, ist praktisch ausgeschlossen. Nach dem Ablösen der belichteten Teile der Lackschicht 13 bleibt lediglich das Loch 16 mit der Lackschicht 13 bedeckt (Fig. 9).

Wie in der Fig. IO dargestellt, wird die Anordnung der Fig. 9 mit einer zweiten Metallschicht 20 au? Chrom bedampft. Die Metallschicht 20 ist ebenfalls 0.1 μπι dick, so daß die Lackschicht 13 auf jeden Fall dicker ist als die Metallschichten 2 und 20 zusammen. Durch die Metallschicht 20 wird das unerwünschte Loch 17 geschlossen.

Schließlich werden die restliche Lackschicht 13 und die auf ihr angeordneten Bereiche der Metallschicht 20 mittels Abhebetechnik entfernt (Fig. II).

Die nach diesem Verfahren erhaltene Anordnung weist die gewünschte Struktur auf. Der Grundkörper 1 tritt lediglich durch das Loch 16 an die Oberfläche, während das unerwünschte Loch 17 durch einer Teil der Metallschicht 20 geschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer strukturierten, vorzugsweise metallischen Schicht auf einem Grundkörper aus halbleitendem oder isolierendem Material, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Aufbringen einer ersten, vorzugsweise metallischen Schicht auf den Grundkörper, ">

b) Aufbringen einer Maskierungsschicht auf die erste Schicht,

e) Entfe« i£n der durch die in die Maskierungsschicht, entsprechend der gewünschten Struktur, eingebrachten Öffnungen freigelegten ersten Schicht,

f) Entfernen der verbliebenen Maskierungsschicht.

2. Verfahren zur Herstellung einer strukturierten, vorzugsweise metallischen Schicht auf einem Grundkörper aus halbleitendem oder isolierendem Material, gekennzeichnet durch folgende $0 Verfahrensschritte:

a) Aufbrirqen einer erste, vorzugsweise metallischen Schicht auf den Grundkörper,

b) Aufbringen einer Maskkrungsschicht auf die erste Schicht,

c) Entfernen von Teilen i.er Maskierungsschicht derart, daß die Maskierungsschicht die für die erste Schicht gewünschte Struktur aufweist,

d) Entfernen der dadurch freigelegten Bereiche der ersten Schicht,

e) Entfernen der verbliebenen Maskierungsschicht,

g) Entfernen der weiteren Maskierungsschicht derart, daß die verbleibende weitere Maskierungsschicht die gewünschten Öffnungen durch die erste Schicht zum Grundkörper bedeckt.

h) Aufbringen einer zweiten, vorzugsweise metallischen Schicht auf die erste Schicht, die verbliebene weitere Maskierungsschicht und den durch unerwünschte Öffnungen in der ersten Schicht an die Oberfläche tretenden Grundkörper,

i) Entfernen der verbliebenen weiteren Maskierungsschicht, und der auf dieser vorhandenen Bereiche der zweiten Schicht.

3. Verfahren rtäch Anspruch 1 öder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Maskierungsschicht eine etwa 1 μιπ dicke fotoempfindliche Schicht verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Schicht eine Chromschicht verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Chromschient bis zu einer Schichtdicke von etwa 0,1 μιη aufgedampft wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Metallschicht eine Chromschicht verwendet wird.