DD159386A1 - METHOD FOR STRUCTURING MOLYBDAEN LAYERS - Google Patents

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Sabine Blum
Andreas Bertz
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Sabine Blum
Andreas Bertz
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Das Verfahren zum Strukturieren von Molybdaen-Schichten ist anwendbar in der Halbleitertechnik. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung bestehen in der Entwicklung eines technologisch guenstigen Aetzverfahrens, das hohe Abbildungsgenauigkeit und gute Selektivitaet garantiert. Erfindungsgemaess werden auf ein Substrat, das mit einer Isolatorschicht bedeckt sein kann, Molybdaen und anschliessend eine Haftmaske aufgebracht. Die Haftmaske wird strukturiert, und die freiliegenden Molybdaen-Gebiete werden vorzugsweise in einem Sauerstoff-, Stickstoff- oder Luftplasma bei geeigneten Leistungen des Plasmas passiviert. Nach Entfernen der Haftmaske erfolgt in einem weiteren Plasmaprozess die Entfernung der Molybdaen-Schicht an den Stellen, die vorher mit der Haftmaske bedeckt waren, was dem "Reversal Etching" entspricht.The method of patterning molybdenum layers is applicable in semiconductor technology. The object and the object of the invention are the development of a technologically favorable etching process, which guarantees high imaging accuracy and good selectivity. According to the invention, molybdenum and then an adhesive mask are applied to a substrate which may be covered with an insulator layer. The adhesive mask is patterned and the exposed molybdenum areas are preferably passivated in an oxygen, nitrogen or air plasma with appropriate plasma performance. After removal of the adhesive mask in a further plasma process, the removal of the molybdenum layer at the locations that were previously covered with the adhesive mask, which corresponds to the "Reversal Etching".

Description

Verfahren zum Strukturieren von Molybdän-SchichtenMethod for structuring molybdenum layers

Anwendungsgebiet der Erfindung j Field of application of the invention j

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Strukturieren von Molybdän-Schichten mittels Gasplasmaätzung, wobei die Haupt-" anwendungsgebiete in der Halbleitertechnik liegen.The invention relates to a method for structuring molybdenum layers by means of gas plasma etching, the main fields of application being in semiconductor technology.

''Charakteristik der bekannten, technischen-Lösungen'' Characteristics of the known, technical solutions

Die zum Trockenätzen benutzten Verfahren des plasmachemischen Ätzens weisen neben ungenügender Selektivität auch den Nachteil &er Unterätzung eines als Haftmaske.aufgebrachten Fotolacks auf. Das tritt auch beim Verfahren nach A. Jacob (US-PS 3.951709) auf, bei dem eine mit einer Fotolackmaske versehene Molybdän-Schicht einem Halogen/Op-Gasplasma ausgesetzt wird. Die Kantenqualität der geätzten Strukturen ist nicht ausreichend, wenn der zur Herstellung der Haftmaske verwendete Fotolack auch nur geringfügig seine Gestalt ändert. Zur Überwindung dieses Problems wird durch T.."Yamazaki e.t.al..- (J.. Electrpchem. Soc: Solid State Science and Technology 126/1979, No. 10, 1794 - 1798) ein umgekehrtes Ätzverfahren angegeben, bei dem an den.zuvor mit Fotolack bedeckten . Flächen nach Abtrag des Lackes der Ätzangriff erfolgt. Bei diesem als "Reversal Etching" bezeichneten Verfahren werden nichtreflektierende Cr-Schablonen in einem CCl,/Op/Np-Plasma geätzt. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, daß scharfe Strukturkanten erzielt werden und ein einfaches Umstellen vom Negativ- auf Positivätzen möglich ist. Von Nachteil ist jedoch die speziell auf Cr- und CrO^-Schichten begrenzte Anwendbarkeitc . The processes of plasma-chemical etching used for dry etching have, in addition to insufficient selectivity, the disadvantage and undercutting of a photoresist applied as an adhesive mask. This also occurs in the method of A. Jacob (U.S. Patent 3,995,170), where a molybdenum layer provided with a photoresist mask is exposed to a halogen / gas plasma. The edge quality of the etched structures is not sufficient if the photoresist used to make the adhesive mask changes its shape even slightly. To overcome this problem, T .. "Yamazaki et al ..- (J .. Electrpchem., Soc: Solid State Science and Technology 126/1979, No. 10, 1794-1798), a reverse etching method is given, in which the. After the lacquer has been removed, the surface is subjected to etching attack.This process, referred to as "reversal etching", etches non-reflective Cr stencils in a CCl, / Op / Np plasma.The advantage of this process is that sharp structural edges are achieved and conversion from negative to positive etching is possible, but disadvantageous is the limited applicability to Cr and CrO 2 layers.

Die gleiche umgekehrte Strukturierung speziell von SiC^-Schichten auf Si-Substraten wird erstmals von Bersin und Reichelderfer (Solid State Technology 20/1977) Ho 4, 78 - 80) angegeben. Dabei erfolgt das Ätzen durch trockenen Fluorwasserstoff in der Gasphase, wobei der Einsatz von Plasmaprozessen zur Passivierung der mit Fotolack nicht bedeckten Gebiete zum Schutz vor Ätzangriff erforderlich wird. Nachteilig wirkt sich ebenfalls die-Beschränkung dieses Verfahrens auf die Schichtfolge SiOp-Si aus.The same reverse structuring specifically of SiC ^ layers on Si substrates is first reported by Bersin and Reichelderfer (Solid State Technology 20/1977) Ho 4, 78-80). In this case, the etching is carried out by dry hydrogen fluoride in the gas phase, whereby the use of plasma processes to passivate the photoresist uncovered areas to protect against etching attack is required. Another disadvantage is the limitation of this method on the layer sequence SiOp-Si.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines technologisch günstigen Ätzverfahrens zum Strukturieren von Molybdän-Schichten.The object of the invention is the development of a technologically favorable etching process for structuring molybdenum layers.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Molybdän-Strukturen mit hoher Abbildungsgenauigkeit und guter Selektivität gegenüber den unterliegenden Schichten zu ätzen.The object of the invention is to etch molybdenum structures with high imaging accuracy and good selectivity with respect to the underlying layers.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem auf ein Substrat, das mit einer Isolatorschicht bedeckt sein kann, Molybdän und anschließend eine Haftmaske aufgebracht werden. Die Haftmaske, die beispielsweise aus Fotolack besteht, wird strukturiert, und die freiliegenden Molybdän-Gebiete werden vorzugsweise in einem Sauerstoff-, Stickstoff- oder Luftplasma bei geeigneten Leistungen des Plasmas passiviert. Each sich anschließender Entfernung der Haftmaske, die vorzugsweise in einem Sauerstoff- oder Luftplasma oder geeignetem Lösungsmittel durchgeführt wird, erfolgt in einem weiteren Plasmaprozeß die Entfernung der Molybdän-Schicht an den Stellen, die vorher mit der Haftmaske bedeckt waren. Polglich ist ein "Reversal Etching" zu beobachten. Beim Ätzen der Molybdän-Schicht kommt ein Chlor-Sauerstoff-Gemisch mit einem Chloranteil von 5 bis 80 % zur Anwendung, lach erfolgtem Ätzen können die passivierten Molybdän-Gebiete wieder durch Tauchen in geeigneter Ätzlösung "repassiviert" werden, d.h. in den Ausgangszustand zurückversetzt werden. .According to the invention the object is achieved by molybdenum and then an adhesive mask are applied to a substrate that may be covered with an insulator layer. The adhesive mask, which consists for example of photoresist, is patterned, and the exposed molybdenum areas are preferably passivated in an oxygen, nitrogen or air plasma with suitable performances of the plasma. Each subsequent removal of the adhesive mask, which is preferably carried out in an oxygen or air plasma or suitable solvent, is carried out in a further plasma process, the removal of the molybdenum layer at the areas that were previously covered with the adhesive mask. Polglich is a "Reversal Etching" to observe. When etching the molybdenum layer, a chlorine-oxygen mixture is used with a chlorine content of 5 to 80 % , laughing after etching, the passivated molybdenum areas can be "repassivated" again by immersion in a suitable etching solution, ie returned to the initial state , ,

Es ist zweckmäßig und kostengünstig, die Plasmapassivierung, das anschließende Entfernen der Haftmaske und das Ätzen der IVIolybdän-Schicht nacheinander im gleichen Reaktor durchzuführen,It is expedient and cost-effective to carry out the plasma passivation, the subsequent removal of the adhesive mask and the etching of the IVIolybdenum layer successively in the same reactor,

wobei für Plasmaprozesse ausgelegte Rohr- und Pianarreaktoren benutzt werden. .wherein designed for plasma processes pipe and Pianarreaktoren be used. ,

Vorteilhaft ist der Einsatz von Isolatorschichten unter dem Molybdän, wie ßie in der Halbleitertechnik Verwendung finden, z. B. SiO2, SiJJ. oder AIpO,,, dadann beim A'tzen hohe Selektivitäten erreicht werden.Advantageous is the use of insulator layers under the molybdenum, as ßie find use in semiconductor technology, for. SiO 2 , SiJJ. or AIpO, then high selectivities can be achieved during etching.

Ausführungsbeispielembodiment

!Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert werden. Bs wird dargestellt in Figur 1 das'Schema des erfindungsgemäßen Ätzprozesses.In the following, the invention will be explained by way of example. Bs is shown in Figure 1 das'Schema the etching process according to the invention.

Bei der Darstellung des Prinzips des Ätzprozesses wird von einem Si-Substrat ls das mit einer AIgO..-Schicht 2 und einer Molybdän-Schicht 3 bedeckt ist, ausgegangen. Die Molybdän-Schicht 3 ist mit einer strukturierten Haftmaske 4, z. B. Fotolack AZ 1350 H, versehen (Fig. la).In the illustration of the principle of the etching process is s which is covered with a aigo ..- layer 2 and a molybdenum layer 3 of a Si substrate l, assumed. The molybdenum layer 3 is provided with a structured adhesive mask 4, z. B. Photo resist AZ 1350 H, provided (Fig. La).

Diese Schichtfolge wird zwecks Passivierung der freien Molybdän-Gebiete 6 einem Stickstoffplasma 5 ausgesetzt, wobei die Temperatur in diesem ÜTiederdruckplasma zur Sicherung einer hohen Abbildungsgenauigkeit 500 0K nicht übersteigen darf (Fig. Ib).This layer sequence is exposed to passivation of the free molybdenum areas 6 a nitrogen plasma 5 , wherein the temperature in this ÜTiederdruckplasma to ensure a high imaging accuracy must not exceed 500 0 K (Fig. Ib).

Nach erfolgter Passivierung der Molybdän-Gebiete 6 wird im gleichen Reaktor ein Sauerstoffplasma erzeugt, das zur Entfernung der Haftmaske 4 dient. Die im Sauerstoffplasma umgesetzte Leistung muß so bemessen sein, daß auf der unter dem Lack freiwerdenden Molybdän-Schicht 3 kein Passlvierungseffekt auftritt (Fig. Ic). Das Entfernen der Lackmaske kann auch in Aceton er-, folgen.After passivation of the molybdenum regions 6, an oxygen plasma is generated in the same reactor, which serves to remove the adhesive mask 4. The power converted in the oxygen plasma must be such that no passivation effect occurs on the molybdenum layer 3 released under the paint (FIG. 1c). Removal of the resist mask may also occur in acetone.

Anschließend wird ein Plasmaätzprozeß der Molybdän-Schicht an den Stellen durchgeführt, die vorher mit der Lackmaske 4 bedeckt waren, wobei ein Chlor-Sauerstoff-Gemisch mit einem Ghloranteil von 50 % zur Anwendung kommt (Fig. Id).Subsequently, a plasma etching process of the molybdenum layer is performed at the locations previously covered with the resist mask 4 using a chlorine-oxygen mixture having a chlorine content of 50 % (FIG. Id).

Die Passivierung der Molybdän-Gebiete 6 kann bei Bedarf wieder aufgehoben v/erden, indem die Oberfläche z. B. kurz in gepufferter Flußsäurelösung überätzt wird.The passivation of the molybdenum areas 6 can be reversed if necessary v / ground by the surface z. B. is briefly over-etched in buffered hydrofluoric acid solution.

Claims (7)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Verfahren zum Strukturieren von Molybdän-Schichten, dadurch1. A method for patterning molybdenum layers, characterized · gekennzeichnet j daß auf eine Molybdän-Schicht (3)·. eine Haft- maske (4) aufgebracht und strukturiert wird, anschließend eine Passivierung der freien Molybdän-Gebiete (6) in einem Plasma (5) erfolgt und nach dem Entfernen der Haftmaske (4) die Molybdän-Schicht-(3), die vorher mit der Haftmaske (4) bedeckt fer, in einem Plasma, vorzugsweise in einem Chlor-Sauerstoff -Plasma mit einem Chloranteil von 5-80 %f abgetragen wird. , .Characterized in that a molybdenum layer (3) ·. an adhesive mask (4) is applied and patterned, then a passivation of the free molybdenum areas (6) in a plasma (5) and after removing the adhesive mask (4) the molybdenum layer (3), the before covered with the adhesive mask (4) fer, in a plasma, preferably in a chlorine-oxygen plasma with a chlorine content of 5-80 % f is removed. ,. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Substrat (l) und Molybdänschicht (3) eine Isolatorschicht (2)2. The method according to item 1, characterized in that between the substrate (l) and molybdenum layer (3) an insulator layer (2) aufgebracht· wird« . ·  is applied · «. · 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Haftmaske (4) vorzugsweise eine Fotolackschicht verwendet wird. .3. The method according to item 1 and 2, characterized in that a photoresist layer is preferably used as the adhesive mask (4). , 4. Verfahren nach Punkt 1 Ms 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierung der nicht mit der Haftmaske (4) bedeckten Molybdän-Gebiete (6) vorzugsweise in einem Sauerstoff-, Stickstoff- oder Luftplasma (5) erfolgt.4. The method according to item 1 Ms 3 *, characterized in that the passivation of not with the adhesive mask (4) covered molybdenum areas (6) preferably in an oxygen, nitrogen or air plasma (5). 5« Verfahren nach Punkt 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen der Haftmaske (4) vorzugsweise in einem Sauerstoffoder Luftplasma oder in geeignetem Lösungsmittel er-" folgt.5 «method according to item 1 to 4», characterized in that the removal of the adhesive mask (4) preferably in an oxygen or air plasma or in suitable solvent "follows. 6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verfahrensschritte nacheinander ohne Unterbrechung in einem Reaktor durchgeführt werden. > 6. The method according to item 1 to 5, characterized in that all process steps are carried out successively without interruption in a reactor. > 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die passivierten Molybdän-Gebiete (6) durch eine chemische Oberflächenbehandlung, vorzugsweise mittels einer geeigneten Xtzlösungj nrepassiviertt? werden«7. The method according to item 1 to 6, characterized in that the passivated molybdenum areas (6) repassivated by a chemical surface treatment, preferably by means of a suitable Xtzlösungj n ? become" - Hierzu 1 Seite Zeichnungen -- See 1 page drawings -
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0127268A2 (en) * 1983-03-07 1984-12-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of reactive ion etching molybdenum and molybdenum silicide

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0127268A2 (en) * 1983-03-07 1984-12-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of reactive ion etching molybdenum and molybdenum silicide
EP0127268A3 (en) * 1983-03-07 1986-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of reactive ion etching molybdenum and molybdenum silicide

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