DE1197723B

DE1197723B - Verfahren zur Herstellung von Masken fuer die Massenherstellung von Halbleiter-bauelementen

Info

Publication number: DE1197723B
Application number: DEJ19533A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Reinhard Dahlberg
Original assignee: ELEKTRONIK MBH; TDK Micronas GmbH
Current assignee: ELEKTRONIK MBH; TDK Micronas GmbH
Priority date: 1961-03-04
Filing date: 1961-03-04
Publication date: 1965-07-29

Description

Verfahren zur Herstellung von Masken für die Massenherstellung von Halbleiterbauelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Masken für die Massenherstellung von Halbleiterbauelementen, bei dem in ein Metallblech, z. B. aus Molybdän, durch ein flüssiges oder gasförmiges Ätzmittel Löcher eingeätzt werden.
Halbleiteranordnungen für Hochfrequenzzwecke weisen gewöhnlich derart kleine Abmessungen auf, daß es aus wirtschaftlichen Gründen nicht vertretbar ist, die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung der Halbleiteranordnung für jedes Bauelement gesondert durchzuführen. Es sind daher Massenherstellungsverfahren entwickelt worden, die es ermöglichen. jeden Verfahrensschritt gleichzeitig für zahlreiche Halbleiteranordnungen durchzuführen. Man verwendet zu diesem Zweck z. B. Masken, die entsprechend der gewünschten Form und Größe jeder einzelnen Halbleiteranordnung unterteilt sind und auf eine größere Halbleiterscheibe aufgelegt werden können, so daß mit Hilfe der Masken an den dafür vorgesehenen Stellen der Halbleiteranordnungen die gewünschte Behandlung, z. B. durch Einwirkung eines Ätzmittels oder durch Aufdampfen einer Metall- oder Legierungsschicht, wirksam werden kann.
Die Masken kann man auf mechanischem Wege durch geeignete Stanzwerkzeuge herstellen. Wegen der geringen Abmessungen der zu bearbeitenden Halbleiteranordnungen muß die Maske jedoch außerordentlich genau gearbeitet sein, so daß die Herstellung derartiger Stanzwerkzeuge auf große Schwierigkeiten stößt. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung der Masken besteht darin, daß man die gewünschten Löcher in den Masken durch Einwirkung eines Ätzmittels herstellt, indem man zuvor die Teile der Maske, die stehen bleiben sollen, durch ein gegenüber dem Ätzmittel beständiges Wachs abgdeekt hat. Bei diesem Verfahren wird jedoch die Genauigkeit der Masken dadurch beeinträchtigt, daß das Ätzmittel das Material des Maskenbleches nicht nur senkrecht in seiner Einwirkungsrichtung angreift, sondern auch auf die seitlichen Teile einwirkt, so daß gegebenenfalls die abgedeckten Teile von unten her angegriffen und die vorgesehene Abmessung der Löcher nicht eingehalten werden kann.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von maßgenauen Masken für die Massenherstellung von Halbleiterbauelementen, bei dem in ein Metallblech, z. B. aus Molybdän, durch ein Ätzmittel Löcher eingeätzt werden. Sie vermeidet die Nachteile, die die üblichen Ätzverfahren beeinträchtigen, indem erfindungsgemäß die Teile des Metallbleches, die von dem Ätzmittel nicht angegriffen werden sollen, auf einander gegenüberliegenden Stellen der beiden Oberflächen des Metallbleches durch ein ätzbeständiges Mittel abgedeckt und die freien Teile des Metallbleches durch kurzzeitige Einwirkung eines Ätzmittels bis zu einer geringen Tiefe von etwa 5 K, angeätzt werden, dann die Ätzung unterbrochen wird, hierauf die eine Oberfläche des Metallbleches, auf der es auf die Maßhaltigkeit der ausgeätzten Stellen ankommt, vollkommen mit einer ätzbeständigen Schicht überzogen und anschließend nur von der anderen Seite des Metallbleches aus, auf der es auf die Maßhaltigkeit nicht ankommt, bis zum Durchbruch zur ersteren Seite weitergeätzt wird.
Das Verfahren wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Die F i g. 1 bis 4 sind Querschnitte durch einen Maskenabschnitt und geben die einzelnen Verfahrensschritte wieder. In der Zeichnung sind aus Gründen der Anschaulichkeit die einzelnen Teile nicht maßstabsgetreu, sondern stark vergrößert dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Teil des Maskenbleches 1 im Querschnitt mit den Abdeckflecken 2 aus einem ätzbeständigen Mittel.
Die zwischen den Abdeckflecken 2 befindlichen Stellen 3 der Maske sollen von dem Ätzmittel angegriffen werden und stellen die spätere Abmessung der Löcher dar. Als Maskenblech eignet sich z. B. Molybdän.
Die Abdeckung der Oberfläche des Bleches kann mit Hilfe der photolithographischen Technik erreicht werden. Die beiden Oberflächen werden mit einem lichtempfindlichen Lack überzogen und dann durch eine geeignete Vorlage so belichtet, daß nach dem Entwickeln an den Stellen, an denen die Löcher eingeätzt werden sollen, der Photolack herausgelöst worden ist. Die beiden Oberflächen werden so abgedeckt und belichtet, daß sich die stehengebliebenen Teile des Photolackes an den beiden Oberflächen genau einander gegenüberliegen.
Das Maskenblech 1 mit den Abdeckflecken 2 wird dann in ein geeignetes Ätzmittel, z. B. Salpetersäure, gegeben, das auf die freien Stellen des Bleches einwirkt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung hat sich die Verwendung eines gasförmigen Ätzmittels in einigen Fällen als zweckmäßig erwiesen. Gemäß der Erfindung läßt man das Ätzmittel nur so lange einwirken, bis eine Schicht von etwa 5 #t des Maskenbleches abgetragen ist. Dieser Schritt ist in F i g. 2 dargestellt. Das Maskenblech weist auf beiden Seiten an den freien Stellen Vertiefungen von etwa 5 1, auf. wegen der kurzen Einwirkungszeit des Ätzmittels und der geringen Tiefe sind .die Ränder der Vertiefungen praktisch . senkrecht ausgebildet, da das Ätzmittel noch nicht genügend Zeit hatte, abweichend von der bevorzugten Richtung nach unten und oben auch seitlich einzuwirken. Die Abmessung der Vertiefungen wird zweckmäßig durch Kontrolle der Einwirkungsdauer des Ätzmittels bei konstanter Temperatur empirisch ermittelt.
Um die Einwirkung des Ätzmittels schnell zu unterbrechen, wird die Maske aus dem Ätzbad in destilliertes oder deionisiertes Wasser getaucht und somit das Ätzmittel von den Oberflächen entfernt. Anschließend wird die eine Oberfläche mit den angeätzten Vertiefungen vollständig mit einem ätzbeständigen Wachs 6 (F i g. 3) überzogen. Man kann dazu z. B. Pizein verwenden.
Die so vorbereitete Maske wird wiederum der Einwirkung eines Ätzmittels ausgesetzt, das nunmehr nur noch von der anderen nicht mit dem ätzbeständigen Wachs 6 bedeckten Seite her angreifen kann. Man läßt das Ätzmittel so lange einwirken, bis die Verbindung mit der gegenüberliegenden Seite hergestellt ist. Dieser Zeitpunkt kann ebenfalls durch Kontrolle der Ätzdauer oder auch durch visuelle Beobachtung bestimmt werden. Man kann mit bloßem Auge beobachten, wenn die andere Seite erreicht ist, da sich das Wachs 6 von dem umgebenden Metall gut abhebt.
In F i g. 3 ist dargestellt, wie das Ätzmittel das Maskenblech von der unteren Oberfläche aus angreift und dabei die durch den Photolack 2 abgedeckten Teile an der unteren Oberfläche des Bleches teilweise unterläuft, so daß der ursprünglich festgelegte Lochdurchmesser der Maske überschritten wird. Das gleiche würde an der anderen Oberfläche geschehen, wenn an dieser Stelle das Ätzmittel ebenfalls einwirken könnte. Wenn man den Ätzvorgang unterbrich%--sobald,die Verbindung mit der abgedeckten Seite hergestellt ist, so erhält man nach Entfernen der Abdeckschichten 2 und 6 eine Maske, deren Löcher im Querschnitt denen der F i g. 4 entsprechen. Auf der unteren Oberfläche sind die Löcher vergrößert und auch unregelmäßig ausgebildet. Auf der oberen Oberfläche ist die Begrenzung der Löcher jedoch durch die in dem ersten Ätzprozeß entstandenen Vertiefungen bestimmt. Diese weisen praktisch senkrechte Wände bis zu einer Tiefe von 5 R, auf. Man hat damit eine Folie vorliegen, an deren einer Oberfläche die Löcher den genau vorgeschriebenen Durchmesser aufweisen. Für die Verwendung der Maske zum Abdecken einer Halbleiterscheibe ist es aber vollkommen ausreichend, wenn eine Seite der Maske die gewünschten Abmessungen genau aufweist.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von maßgenauen Masken für die Massenherstellung von Halbleiterbauelementen, bei dem in ein Metallblech, z. B. aus Molybdän, durch ein Ätzmittel Löcher eingeätzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Metallbleches (1), die von dem Ätzmittel nicht angegriffen werden sollen, auf einander gegenüberliegenden Stellen der beiden Oberflächen des Metallbleches durch ein ätzbeständiges Mittel (2) abgedeckt und die freien Teile (3) des Metallbleches durch kurzzeitige Einwirkung des Ätzmittels bis zu einer geringen. Tiefe von etwa 5 #L angeätzt werden, dann die Ätzung unterbrochen wird, hierauf die eine Oberfläche des Metallbleches, auf der es auf die Maßhaltigkeit der ausgeätzten Stellen ankommt, vollkommen mit einer ätzbeständigen Schicht (6) überzogen und anschließend nur von der anderen Seite des Metallbleches aus, auf der es auf die Maßhaltigkeit nicht ankommt, bis zum Durchbruch zur ersten Seite weitergeätzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gasförmiges Ätzmittel verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der kurzzeitigen Einwirkung des Ätzmittels auf die beiden. Oberflächen des Metallbleches mit destilliertem oder deionisiertem Wasser gespült wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Einwirkungsdauer des Ätzmittels bei konstanter Temperatur bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen der Abdeckflecken (2) das Metallblech (1) mit einer Schicht eines lichtempfindlichen Lackes überzogen, der Lack durch eine geeignete Vorlage belichtet und anschließend entwickelt wird und nach dem Entwickeln an den Stellen, die von dem Ätzmittel angegriffen werden sollen, der Lack herausgelöst wird.