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 Halbleiteranordnung

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DE1112586B
DE1112586B DES65034A DES0065034A DE1112586B DE 1112586 B DE1112586 B DE 1112586B DE S65034 A DES65034 A DE S65034A DE S0065034 A DES0065034 A DE S0065034A DE 1112586 B DE1112586 B DE 1112586B
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Dipl-Phys Winfried Meer
Dipl-Chem Georg Rosenberger
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Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
S 65034 Vmc/21g
ANMELDETAG: 22. SEPTEMBER 1959
BEKANNTMACHUNG
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
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)

Patentansprüche:
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
DES65034A 1959-09-22 1959-09-22 Verfahren zum Herstellen der Elektroden einer Halbleiteranordnung und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiteranordnung Pending DE1112586B (de)

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DE (1) DE1112586B (de)
GB (1) GB921724A (de)
NL (1) NL255665A (de)

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