DD158289A1 - Aetzloesung zur selektiven strukturierung von halbleiteranordnungen - 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.

Description

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"'"Ätzlösung zur selektiven Strukturierung von Halbleiteranordnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

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.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

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.

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).

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.

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).

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.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Ätzlösung bereitzustellen, die vielseitig und technologisch günstig einsetzbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

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.

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 einen

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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.

Ausführungsbeispiel

! Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbei-

_f._; spiel näher erläutert werden.

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.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   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.
2. 2. Ätzlösung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß
   als oxydierende Säure HLiO-, im Gemisch mit HCl verwendet wird.