DE4220158A1 - Verfahren zur selektiven Abscheidung von Aluminiumstrukturen aus der Gasphase - Google Patents
Verfahren zur selektiven Abscheidung von Aluminiumstrukturen aus der GasphaseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Abscheidung
von Aluminiumstrukturen aus der Gasphase. Eine selektive
Abscheidung von Aluminiumstrukturen definierter Breite und
Höhe ist z. B. dann erforderlich, wenn als Kontakte für MIS-
I-Solarzellen feine Aluminiumgitterstrukturen auf Silizium
aufzubringen sind. Die bisher hierfür angewandten Verfahren
(thermische Bedampfung durch Kontaktmasken und lokalisierte
photochemische Beschichtung durch Projektionsmasken) sind
aufwendig und erbringen zudem häufig keine zufriedenstellen
den Strukturen bezüglich Haftfestigkeit, Fertigungstoleran
zen der Strukturbreite und ausreichender Höhe.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein verbesser
tes Verfahren zur selektiven Abscheidung von Aluminiumstruk
turen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs
1 gelöst.
Die Erfinder versuchten bei der Lösung dieser Aufgabe zu
nächst, ein bekanntes katalytisches Abscheideverfahren aus
der Gasphase (kurz katalytische CVD) zu nutzen, wobei eine
Oberfläche räumlich selektiv nur dort mit einem Festkörper
beschichtet wird, wo zuvor ein geeigneter Katalysator auf ge
bracht wurde. Ein entsprechendes Zwei-Stufen-Verfahren ist
von O. Gottsleben, H.W. Roesky und M. Stuke in Advanced
Materials, 1991, Band 3, Heft Nr. 4, auf den Seiten 201 bis
202 beschrieben. Hier wird in einem ersten Verfahrens
schritt auf laserchemischem Weg aus einer metallorganischen
Oberflächenschicht lokal elementares Palladium abgeschieden,
die unverbrauchte metallorganische Schicht abgespült und auf
diese Weise eine dünne Palladiumoberflächenstruktur erzeugt.
Auf dieser Struktur wird in einem zweiten Verfahrensschritt
räumlich selektiv Aluminium in mehreren Mikrometern Höhe
durch thermische CVD aus Trimethylamin-Trihydroaluminium
katalytisch abgeschieden. Dabei scheint im Prozeß, nachdem
nach der Abscheidung von einigen Nanometern Schichtdicke das
Palladium bereits durch Aluminium bedeckt ist, die weitere
Abscheidung autokatalytisch abzulaufen.
Die Erfinder stellten nun fest, daß eine anfänglich örtlich
selektive katalytische Wirkung nicht durch ein typisches
Katalysatormaterial wie Palladium, Platin oder Gold hervor
gerufen werden muß, sondern daß statt dessen eine dünne
räumlich selektiv aufgebrachte Aluminium- oder Aluminium
oxidschicht eine nachfolgende Abscheidung von Aluminium aus
der Gasphase bereits derart begünstigt bzw. "katalysiert",
daß die Festkörperabscheidung an den auf dem Substrat durch
die anfängliche dünne Al-Schicht vorgegebenen Stellen er
folgt.
Die Möglichkeit einer solchen katalytischen Abscheidung mit
dem gleichen Festkörpermaterial in beiden Verfahrensschrit
ten erbringt für die elektronischen Eigenschaften der resul
tierenden Strukturen Substrat/Palladium/Aluminium bzw.
Substrat/Aluminium (wobei das Substrat aus einem Halbleiter
oder einem Halbleiter mit einer Isolatorschicht auf der
Oberfläche bestehen kann) deutliche Unterschiede. Z.B. im
Fall von herzustellenden Aluminiumkontakten bringt die
erfindungsgemäß hergestellte Struktur einen entscheidenden
Fortschritt und ermöglicht funktionsgerechte Al-Gitterstruk
turen für MIS-I-Solarzellen überhaupt. Jedoch ist es auch
für andere Anwendungsfälle von Vorteil, wenn direkt Alumini
um auf die Halbleiter- bzw. Isolatorschicht aufgebracht
wird.
Im Fall eines Halbleitersubstrats werden Schottky-Kontakte
der Art Halbleiter/Palladium bzw. Halbleiter/Aluminium
gebildet. Bei Vorliegen einer Isolatorschicht entstehen
Tunnelkontakte (MIS-Kontakte) der Art Halbleiter/Isolator/Palladium
bzw. Halbleiter/Isolator/Aluminium. Wegen der
stark unterschiedlichen Autrittsarbeiten von Aluminium mit
4,2 eV in der (III)-Ebene und Palladium mit 5,6 eV in der
(III)-Ebene weisen die gebildeten Schottky- und Tunnelkon
takte bei sonst identischen Halbleiter- bzw. Halbleiter- und
Isolatormaterialien erheblich voneinander abweichende elek
tronische Eigenschaften auf.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spiels erläutert, wobei die Figur das damit gewonnene
Schichtdickenprofil einer Aluminiumstruktur zeigt.
In einer ersten Prozeßstufe wurden Aluminiumpunkte von 2 mm
Durchmesser auf konventionelle Weise durch eine Maske auf
einen Siliziumwafer mit einer wenige Nanometer dicken Sili
ziumoxidschicht aufgedampft, wobei etwa 100 nm dicke kreis
runde Schichten entstanden. Es war sogar möglich, diese
Aluminium-Basisschichten bei der Überführung aus der Bedamp
fungsanlage in die CVD-Anlage der Umgebungsluft auszusetzen
und damit oberflächlich zu oxidieren, bevor in der zweiten
Prozeßstufe mittels CVD aus Trimethylamin-Trihydroaluminium
auf diesen Punkten Schichtdicken bis zu 25 µm abgeschieden
wurden. Infolgedessen ist es z. B. möglich, vorbereitete, im
ersten Verfahrensschritt selektiv beschichtete Substrate
ohne größeren Aufwand für eine spätere CVD-Strukturierung zu
lagern. Aus der Figur geht hervor, daß die Schichtkanten der
resultierenden selektiven Aluminiumstruktur steil und defi
niert sind. Dies bedeutet, daß auf diese Weise auch Struktu
ren mit einem kleinen Verhältnis Strukturbreite : Struktur
höhe hergestellt werden können. Auch die übrigen Eigenschaf
ten wie Haftung, elektrische Kontakteigenschaften usw. er
wiesen sich als zufriedenstellend.
Für den ersten Verfahrensschritt können alternativ neben
einer lokalen Laser-CVD und thermischer Bedampfung mit
Maskentechnik auch andersartige lokale Modifikationen (z. B.
Metallisierung) einer vorhandenen Substratschicht angewandt
werden. Die anfängliche dünne Schicht kann auch andere
Schichtdicken von mehr oder weniger als 100 nm haben.
Bei der folgenden katalytischen CVD kann auch aus anderen
Stoffzusammensetzungen wie Triethylamin-Trihydroaluminium
oder äquivalenten, thermisch leicht zersetzbaren Aluminium
verbindungen ohne direkte Aluminium-Kohlenstoff-Bedingungen
abgeschieden werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur selektiven Abscheidung von Aluminiumstruk
turen, in welchem
in einem ersten Verfahrensschritt auf einem Substrat Alu
minium lokal in dünnen Schichten aufgebracht wird und in
einem zweiten Verfahrensschritt Aluminium mittels Ab
scheidung aus der Gasphase selektiv auf den katalytisch
wirkenden Schichten bis auf eine gewünschte Strukturhöhe
abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dünnen selektiven Aluminiumschichten vor dem
zweiten Verfahrensschritt entweder vor Oxidation durch
Luftsauerstoff geschützt werden oder der Oxidation ausge
setzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die selektive Aufbringung dünner Aluminiumschichten
im ersten Schritt durch lokale laserunterstützte Be
schichtung aus der Gasphase, durch thermische Bedampfung
unter Einsatz von Masken oder durch Metallisierung er
folgt.
Priority Applications (1)
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| DE4220158A1 true DE4220158A1 (de) | 1993-12-23 |
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Country Status (1)
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