DD144190A1 - Verfahren zur strukturierung von aluminiumschichten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strukturierung von Aluminiumschichten, insbesondere Kontaktbahnen für Leistungsbauelemente; mit der Aufgabenstellung, bei Anwendung der Positivlack-Technologie und dem Ätzen in heißen Laugen die Folgen der Wasserstoffentwicklung und die damit verbundene Brückenbildung zwischen den Kontaktbahnen zu verhindern. Dieses Ziel wird erreicht durch die Anwendung einer Technologie, bei der durch Verwendung unterschiedlicher Ätzmittel in der Phase der Strukturbildung gleichzeitig die Lackschicht gelöst und die vorhandenen Alubrücken beseitigt werden. Als Ätzmittel wird Phosphorsäure und eine stark basische, alkalifreie Lösung verwendet.

Description

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Stahnsdorf, den 25- 5· 1979

Dr. Wilfried Lamm

153 Teltow, Elsterstr. 3b

Günther Eörstner

15 Potsdam, Joh.-R.-Becher-Str. 53

Harald Peter

1502 Potsdam-Babelsberg, Laplacering 43

Zustellungsbevollmächtigter:

VEB Halbleiterwerk.Prankfurt (Oder) Leitbetrieb im VEB Kombinat Mikroelektronik Zentrale Patentabteilung 1533 Stahnsdorf, Ruhlsdorfer Weg

Verfahren zur Strukturierung von Aluminiumschichten Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strukturierung von Aluminiumschichten, insbesondere für die Herstellung von Kontaktbahnen von Halbleiter-Leistungsbauelementen.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Herstellung von Kontaktbänken erfolgt durch mehrere technologische Schritte, die durch das Aufbringen der Aluminiumschicht, eine Lackabdeckung und den .folgenden fotolithografischen Prozeß gekennzeichnet sind·

Das Ätzen der Aluminiumstruktur mittels wäßriger Ätzlösungen ist auf Grund der besonderen Eigenschaften des Aluminiums problematisch· Hervorgerufen durch den amphoteren Charakter des Aluminiums bilden sich beim Ätzen in heißen Leugen und in nicht oxydierenden Mineralsäuren durch die einsetzende heftige Wasserstoffentwicklung Gasblasen· Diese Wasserstoffentwicklung führt dazu, daß der weitere Ätzangriff stellenweise verhindert wird. An diesen Gasblasenstellen bleiben ' brückenbildende Aluminiumreste zurück, die zu Kurzschlüssen und somit zum Ausschuß führen. Erfahrungsgemäß haben die durch Gasblasen verursachten Alu-Brücken eine Dicke von ^0,2 /Um und befinden sich bevorzugt an den Rändern der Lackstrukturen, die sich dicht gegenüber liegen.

.Es sind Verfahren zur Verhinderung dieser Gasblasenentwicklung bekannt. Diese Verfahren beruhen auf einer Variation der Atzmittelzusammensetzungen.

Hauptbestandteil der sauren Al-Ätzmittel ist gewöhnliche Phosphorsäure. Durch Oxydationsmittelzusätze soll die Wasserstoff bildung verhindert werden·

Aus der ÜS-PS 3 957 553 ist die Verwendung von Peroxiden, Persulfaten, Perboraten, Perjodaten, Chloraten und Perchloraten bekannt. Kaliumpermanganat und Kupfersulfat sind hierbei oxydierende Bestandteile einer Ätzlösung, die in der SU-PS 561 758 angegeben sind. Weiterhin wird die Verwendung von Salpetersäure und Kupfer-(II)-Salzen in der DE-OS 2231870, Salpetersäure, Natriumdichromat und. Natriumfluorid in der

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DE-OS 2 142 784 sowie Kupfernitrat in der DE-OS 2 244 015 als oxydierende Zusätze für saure Ätzmittel beschrieben·

Alkalische Ätzbäder, die in der Negativlacktechnologie angewendet werden, enthalten ebenfalls Oxydationsmittel sowie Chelatbildner· Derartige Ätzbäder sind beschrieben in der DE-AS 1 289 719 und der DE-OS 2431557.

Alle angeführten Ätzmittel haben den Nachteil, daß die zugesetzten Oxydationsmittel sehr schnell mit dem gebildeten Wasserstoff reagieren und demzufolge nach kurzer Zeit unwirksam werden. Dieser Mangel wirkt störend in einem kontinuierlich ablaufenden technologischen Prozeß. Eine Regenerierung derartiger Bäder, dargestellt im DD-WP 75 001 oder die Verwendung des Oxydationsmittels als Bodenträger DE-PS 61 905 sind ebenfalls aus technologischen Gründen nicht vorteilhaft« Von Nachteil ist ebenfalls, daß die basischen Ätzmittel unerwünschte Metallionen enthalten, die bekannterweise einen negativen Einfluß auf die elektrischen Parameter der Bauelemente ausüben.

Das zum Stand der Technik dazugehörende Plasmaätzverfahren stellt zwar gegenüber den dargestellten Verfahren einen Fortschritt dar, ist aber auf Grund der zu geringen Selektivität nur bis Al-Schichtdicken max. 2 /um anwendbar. Für das Gebiet der Leistungselektronik ist dieses Verfahren bei Aluminium-Schichtdicken > 2 /um nicht geeignet·

Ziel der Erfindung

Der nützliche Effekt der Efindung wird darin gesehen, durch Veränderung des Arbeitsschrittes "Strukturätzen" bei gleichzeitiger Senkung des Ausschusses einen kontinuierlichen technologischen Fertigungsablauf zu gewährleisten·

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine brückenlose Strukturisierung von Al-Schichten auf einer Dicke von 1 bis 8 /um nach der Positivlack-Technologie zu ermöglichen und gleichzeitig durch Veränderung des technologischen Ablaufs der Ätzung auf den sonst üblichen Arbeitsschritt des Lackablösens zu verzichten·

Ferner sollen ein Kontakt der Si-Scheibe mit AlksIi- und Schwermetallionen während des Ätzprozesses sowie Schwankungen der Leiterbahnbreiten und damit zwangsläufig verbundene Nachätzaeiten vermieden werden·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,-daß zwei sich in ihrer Wirkung ergänzende Lösungen zur Anwendung kommen· Hierbei ist Voraussetzung, daß die Dicke der Al-Schicht den gewünschten Endschichtdickenwert um 0,2 /um übersteigt· In bekannter Weise erfolgt, bis zur Erreichung der gewünschten Strukturmaße, eine Ätzung mit Phosphorsäure, unmittelbar danach eine weitere Ätzung mit einer stark basisch, aber alkalifreien Lösung· Diese zweite Lösung wirkt derart, daß zunächst der Positivfotolack entfernt und anschließend durch Abtragung der 0,2 /um Überstärke der Al-Schicht die als Nachteil beschriebenen Al-Brücken, hervorgerufen durch die Gasbläschen, beseitigt werden· Durch die Entfernung des Lackes in dieser technologischen Phase ist gewährleistet, daß die an den Lackkanten haftenden Hp-Bläschen aufgelöst und die Al-Reste für den Angriff des Ätzmittels freigelegt werden. Diese Verfahrensweise hat darüber hinaus den Vorteil, daß die Konturenschärfe der Struktur verbessert wird.

Als basische, alkalifreie Ätzmittel haben sich Tetraalkylammoniumhydroxidlösungen vorteilhaft erwiesen· Überraschenderweise reagieren diese organischen Ammoniakderivate im

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Gegensatz zu Ammoniaklösungen selbst so stark alkalisch, daß sie in ihrer Stärke mit Kalilauge verglichen werden können· Offenbar wird die Bindung zwischen dem -Stickstoff und dem Sauerstoff durch den induktiven Effekt der Methylgruppen so stark gelockert, daß daraus eine vollständige Dissoziation und somit die extrem starke Basizität resultiert· Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, die Vorteile der Positivlacktechnologie, ferner eine brückenfreie Al-Strukturierung sowie einen metallionenfreien Ätzvorgang und. die problemlose Potolackentfernung miteinander zu vereinigen·

Ausführungsbeispiel

Eine mit einer Al-Schicht versehene Halbleiterscheibe, deren Schichtdicke den gewünschten Endschichtdickenwert um 0,2 /um übersteigt, wird nach einem üblichen fotolithografischen Verfahrensschritt bei 70 ⁰C in Phosphorsäure bis zur Erreichung der gewünschten Strukturabmessungen geätzt. Nach einem Spül- und Trockenprozeß erfolgt eine Behandlung in einer 10%igen Tetraäthylammoniumhydridlösung, bei einer Temperatur von 45 C 5 min lang· Anschließend erfolgt eine Intensivspülung in entionisiertem Wasser und eine Trocknung.

Claims (3)

2134S0 Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Strukturierung von Aluminiumschichten unter Anwendung der Fotolithografie, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Al-Schicht die Endschichtdicke mindestens 2 /um überschritten, die Lackschicht in bekannter Weise aufgebracht und belichtet und die Struktur mit Phos-r phorsäure bei 30 - 90 ⁰C bis zur gewünschten Al-Schichtdicke geätzt, gespült, getrocknet wird und unmittelbar anschließend eine Abtragung der Lackschicht sowie der überdimensionierten Schicht mit einer stark basischen, alkalifreien Lösung bei maximal 60 ⁰C 5 min lang erfolgt.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als alkalifreie Base ein Tetraalkylammoniumhydroxid angewendet wird·

3· Verfahren nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkylsubstituenten Methyl-, Äthyl-* Propyl- und Butylgruppen verwendet werden·