DE1112586B - Verfahren zum Herstellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung und nach diesem Verfahren hergestellte HalbleiteranordnungInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
S 65034 Vmc/21g
ANMELDETAG: 22. SEPTEMBER 1959
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 10. AUGUST 1961
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 10. AUGUST 1961
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung, insbesondere
eines Transistors.
Bei Halbleiteranordnungen, die in der Hochfrequenztechnik Verwendung finden, ist es für die Wirkungsweise
wesentlich, das Aufdampfen des Elektrodenmetalls durch eine Maske durchzuführen, bei
der die geometrischen Abmessungen ihrer Öffnungen sehr gering sind. Da außerdem die Elektrodenabmessungen
auch genau vorgegeben sind und exakt eingehalten werden sollen, ist es praktisch unmöglich,
zum Herstellen derartiger Halbleiteranordnungen Masken zu verwenden, die durch mechanische Bearbeitungsmethoden
hergestellt sind.
Es sind zwar Verfahren bekannt, bei denen eine lichtempfindliche Schicht direkt auf den Halbleiterkörper
aufgebracht und zunächst nur an den Teilen der Oberfläche entfernt wird, an denen die Elektroden
auf den Halbleiterkörper aufgedampft werden. Dabei wird bei einem bekannten Verfahren auf einem lichtdurchlässigen
Schirm eine undurchsichtige Stelle erzeugt, die in ihrer Geometrie der gewünschten Geometrie
der Elektrode entspricht, dann auf optischem Wege ein verkleinertes Bild dieser undurchsichtigen
Stelle auf die lichtempfindliche Schicht projiziert und im Anschluß daran die lichtempfindliche Schicht an
dieser Stelle auf fotochemischem Wege entfernt. Die an dieser Stelle frei liegende Halbleiteroberfläche wird
nun mit dem Elektrodenmetall bedampft. Nach dem Aufdampfen des Elektrodenmetalls muß die lichtempfindliche
Schicht von den übrigen Teilen der Halbleiteroberfläche entfernt werden. Geschieht dies vor
dem Einlegieren, ζ. B. auf chemischem Wege, so müssen die dünnen Aufdampfflecken, um sie vor dem
Angriff des chemischen Mittels zu schützen, abgedeckt werden, wobei sie leicht verwischt werden
können. Die Gefahr des Verwischens ist auch beim Entfernen auf mechanischem Wege sehr groß. Entfernt
man die lichtempfindliche Schicht jedoch nicht, so brennt sie beim Einlegieren ab, und die verbleibenden
Kohlerückstände schaden der Halbleiteroberfläche.
Bei dem Verfahren zum Hestellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung wird daher erfindungsgemäß
zunächst eine Maske derart hergestellt, daß die Elektrodenform optisch auf eine mit Fotolack
überzogene metallische Unterlage projiziert wird, die unbelichteten Stellen des entwickelten Fotolacks
werden von der Unterlage abgelöst, auf diese Stellen wird eine Metallschicht aufgebracht und als Maske
abgezogen, diese Maske wird dann auf den Halbleiter- -körper aufgelegt, dann wird das Elektrodenmaterial
Verfahren zum Herstellen
der Elektroden einer Halbleiteranordnung
und nach diesem Verfahren hergestellte
Halbleiteranordnung
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Dipl.-Chem. Georg Rosenberger
und Dipl.-Phys. Winfried Meer, München,
sind als Erfinder genannt worden
durch diese Maske auf den Halbleiterkörper aufgedampft, und endlich werden die Elektroden in den
Halbleiterkörper einlegiert.
Zunächst soll nun auf das Herstellungsverfahren für diese Maske näher eingegangen werden.
Auf der mit Fotolack überzogenen Metalloberfläche der Unterlage wird zunächst auf optischem
Wege die Abbildung der Maskenöffnung erzeugt. Es ist so möglich, das Bild einer größeren und mechanisch
deshalb sehr genau bearbeitbaren Öffnung, deren Form der der Elektroden entspricht, in beliebig
verkleinertem Maßstabe auf die metallische Unterlage zu projizieren. Durch Ablösung des Fotolacks
an den unbelichteten Stellen der metallischen Unterlage entstehen so partielle Abdeckungen der Metalloberfläche
der Unterlage, die der gewählten Geometrie der projezierten Öffnung exakt als Negativ entsprechen.
Nun wird auf die vorher unbelichteten Stellen der metallischen Unterlage, die nun nicht mehr mit
Fotolack bedeckt sind, eine Metallschicht aufgebracht und dann der so aufgebrachte Überzug von der
metallischen Unterlage entfernt. Man erhält so ein Positiv der Maske, deren Öffnungen kongruent mit
dem Projektionsbild sind. Die Abmessungen der Öffnungen entsprechen genau den gewünschten Abmes-
sungen der Elektroden der herzustellenden Halbleiteranordnung. Die metallische Unterlage und die aufgebrachte
Metallschicht müssen entweder so gewählt
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sein, daß sich die Metallschicht, die dann die Maske bildet, von der metallischen Unterlage abziehen läßt,
oder, falls Metalle verwendet werden, bei denen dies
nicht der Fall ist, wird zwischen der metallischen Unterlage und der Maske eine das Abziehen der
Maske ermöglichende Schicht aufgebracht. Solche Zwischenschichten sind z. B. durch Behändem der
Metalloberflächen mit Chromsäurelösungen zu erzielen.
Es ist weiter günstig, beim Verfahren gemäß der Erfindung eine Maske zu verwenden, bei der nach
Ablösen des Fotolacks von den unbelichteten Teilen der Unterlage, aber vor Aufbringen der Metallschicht,
die Dicke der unbelichteten Teile der metallischen Unterlage verringert wird. Dies kann z. B. durch Eintauchen
in ein Ätzbad oder durch anodisches Abtragen erfolgen. Dadurch ist es möglich, die mechanische
Stabilität der Maske zu erhöhen.
Außerdem ist es zweckmäßig, die Metallschicht galvanisch aufzubringen.
Um die Maske genügend dick zu machen, ist es günstig, sie nach dem Abziehen galvanisch nachzuverstärken.
Im folgenden wird an Hand der Figuren ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel zum Herstellen
einer Maske, die zum Aufdampfen von Elektrodenmetall auf einen Halbleiterkörper verwendet wird,
und ein nach diesem Verfahren hergestellter Transistor beschrieben. In
Fig. 1 ist eine Anordnung zum Herstellen der Maske dargestellt;, in
Fig. 2 ist die metallische Unterlage nach dem anodischen Abätzen dargestellt; die
Fig. 3 zeigt die metallische Unterlage mit teilweise abgezogener Maske; in
Fig. 4 ist ein Transistor dargestellt, bei dem das Elektrodenmetall durch diese Maske auf den Halbleiterkörper
aufgedampft ist und die Elektroden in den Halbleiterkörper einlegiert sind.
Auf die metallische Unterlage 4 der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zum Herstellen der Maske
wird das Bild einer eine oder mehrere Öffnungen 16 und 17 aufweisenden Platte 3 in einem solchen Maßstab
projiziert, daß die Abbildungen 18 und 19 die gewünschten vorgegebenen geometrischen Abmessungen
der Elektroden aufweisen. Als metallische Unterlage 4 wird z. B. ein Molybdänblech verwendet, das
mit dem Fotolack 20 überzogen ist. Die Verkleinerung der Öffnungen 16 und 17, durch die das Licht
auf die metallische Unterlage fällt, wird durch ein durch die Linse 2 angedeutetes optisches System
durchgeführt. Nach dem Belichten werden in an sich bekannter Weise die Teile der Lackschicht so weggelöst,
daß ein Negativ der Maske entsteht, d. h., die Öffnungen in der Maske, die den gewünschten Elektrodenabmessungen
entsprechen, bleiben abgedeckt, während die unbelichteten und deshalb unabgedeckten
Teile den undurchlässigen Teilen der Maske entsprechen.
Die Fig. 2 zeigt die metallische Unterlage 4 nach dem anodischen Abtragen der unbelichteten Stellen.
Die metallischen Oberflächen, die den unbelichteten Teilen der metallischen Unterlage entsprechen, sind
in verdünnter Schwefelsäure derart anodisch abgeätzt worden, daß das unter den abgedeckten Flächenteilen
liegende Metall 5 und 6 zapfenartig stehenbleibt und durch den Fotolack 20 abgedeckt ist. Das
Negativ der Maske wird nun in destilliertem Wasser abgespült und dann auf die unabgedeckte Metalloberfläche
eine Metallschicht aus Nickel bis zur Auffüllung der durch die Ätzung hergestellten Vertiefungen
aufgebracht.
In Fig. 3 ist der metallische Nickelüberzug 7 dargestellt, der sich ohne Schwierigkeiten von der
Molybdänoberfläche abziehen läßt und die Öffnungen 8 und 9 der für die Elektroden gewünschten
Geometrie aufweist. Zur Erhöhung der mechanischen
ίο Stabilität läßt sich die Maske noch bis auf 50 μ galvanisch
nachverstärken.
In Fig. 4 ist ein Transistor dargestellt, bei dem die Elektroden nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
durch Aufdampfen von Metall durch eine Maske aufgebracht sind. Vorzugsweise für Transistoren der
Hochfrequenztechnik ist es notwendig, nur möglichst kleine und nahe beieinanderliegende Flächen des
Halbleiterkörpers mit Elektrodenmetall zu bedampfen. Dies kann erfindungsgemäß durch Aufdampfen durch
entsprechend dimensionierte und auf optischem Wege hergestellte Masken durchgeführt werden.
Der Halbleiterkörper 11 des in Fig. 4 dargestellten Transistors besteht z. B. aus p-leitendem Germanium.
12 ist die diffundierte- Basisschicht. Auf diese n-leitende
Schicht sind durch Aufdampfen durch die Maske zwei Metallflecken, von denen jeder etwa eine
Fläche von 1000 μ2 bedeckt und die etwa 10 μ voneinander entfernt sind, aufgebracht und in die
η-leitende Schicht 12 einlegiert. Die Emitterelektrode 15 besteht z.B. aus Aluminium und erzeugt eine
p-leitende Zone 13 in der n-Schicht 12. Die Basiselektrode 14 besteht z. B. aus Gold und kontaktiert
die Basisschicht 12 sperrfrei. Ebenso ist die Kollektorelektrode 10 sperrfrei auf den Halbleiterkörper 11
aufgebracht.
Es lassen sich auf diese Weise auch Elektroden mit rechteckigen Dimensionen in der Größe von etwa
20 · 50 μ mit exakter Geometrie herstellen.
Da es mit diesen Masken möglich ist, noch Flächen zu bedampfen, deren Abmessungen kleiner oder gleich
50 μ2 sind, ist ihre Verwendung auch überall dort möglich, wo auf mechanischem Wege nicht mehr herstellbare
Masken gebraucht werden.
Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines
Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Maske derart hergestellt wird, daß
die Elektrodenform optisch auf eine mit Fotolack überzogene metallische Unterlage projiziert wird,
daß die unbelichteten Stellen des entwickelten Fotolacks von der metallischen Unterlage abgelöst
werden, daß auf diese Stellen eine Metallschicht aufgebracht und als Maske abgezogen
wird, daß diese Maske dann auf den Halbleiterkörper aufgelegt wird, daß das Elektrodenmetall
durch diese Maske auf den Halbleiterkörper aufgedampft wird und daß die Elektroden in den
Halbleiterkörper einlegiert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der metallischen
Unterlage und der Maske eine das Abziehen der Maske ermöglichende Schicht aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der
Metallschicht die Dicke der unbelichteten Teile der metallischen Unterlage verringert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht galvanisch aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske
nach dem Abziehen galvanisch nachverstärkt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische
Unterlage aus Molybdän hergestellt wird.
7. Halbleiteranordnung, insbesondere Transistor, hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der nach dem obigen Verfahren hergestellten
Emitter- und Basiselektrode kleiner oder gleich 1000 μ2 sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 823 470, 971583;
französische Patentschrift Nr. 1185 444;
Elektronische Rundschau, 1955, Nr. 11, S. 389 bis 392;
Electronics, Bd. 31, 1958, Heft 7 vom 14. Februar, S, 142,143.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (5)
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DES65034A DE1112586B (de) | 1959-09-22 | 1959-09-22 | Verfahren zum Herstellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung |
CH1010660A CH455048A (de) | 1959-09-22 | 1960-09-07 | Verfahren zum Herstellen einer Maske für die Aufdampfung des Elektrodenmetalls auf einem Halbleiterkörper |
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GB3259260A GB921724A (en) | 1959-09-22 | 1960-09-22 | Photographically produced stencils and semi-conductor devices |
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Publications (1)
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DE1112586B true DE1112586B (de) | 1961-08-10 |
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GB (1) | GB921724A (de) |
NL (1) | NL255665A (de) |
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GB921724A (en) | 1963-03-20 |
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