DE1614358B2 - Verfahren zum herstellen einer aetzmaske fuer die aetzbehandlung von halbleiterkoerpern - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer aetzmaske fuer die aetzbehandlung von halbleiterkoerpernInfo
- Publication number
- DE1614358B2 DE1614358B2 DE19671614358 DE1614358A DE1614358B2 DE 1614358 B2 DE1614358 B2 DE 1614358B2 DE 19671614358 DE19671614358 DE 19671614358 DE 1614358 A DE1614358 A DE 1614358A DE 1614358 B2 DE1614358 B2 DE 1614358B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- insulating layer
- layer
- silicon
- etching
- semiconductor body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims description 32
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 claims description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000011814 protection agent Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
- H01L21/3081—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
- H01L21/3083—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
- H01L21/3085—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by their behaviour during the process, e.g. soluble masks, redeposited masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Weting (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Ätzmaske für die Ätzbehandlung
von Halbleiterkörpern aus kristallinem Material, wobei auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers zwei
Schichten mit unterschiedlicher Löslichkeitsgeschwindigkeit aufgebracht werden. ·
Aus der französischen Patentschrift 1373 468 ist
ein Verfahren zur Herstellung einer durchbrochenen Maske, die als Aufdampfmaske od. dgl. verwendet
werden kann, bekannt, bei dem eine mehrschichtige Folie verwendet wird, welche eine erste Schicht, die
in einem ersten Ätzmitel verhältnismäßig leicht löslich und in einem zweiten Ätzmittel praktisch unlöslich
ist, sowie eine zweite Schicht, die in dem zweiten Ätzmittel relativ leicht löslich und in dem ersten Ätzmittel
praktisch unlöslich ist, enthält. Diese Schichtstruktur wird mit einer üblichen Ätzmaske aus Photolack versehen
und es werden dann zuerst die erste Schicht mit dem ersten Ätzmitel und dann die zweite Schicht
mit dem zweiten Ätzmittel durchgeätzt.
Es sind ferner Verfahren zur Herstellung von HaIbleiterbauelementen
bekannt, bei denen ein Halbleiterkörper, z.B. aus Silicium, mit einem Isolierbelag,
z.B. aus Siliciumoxid od.dgl., versehen wird, um die Oberflächen des zu behandelnden Halbleiterkörpers
zu schützen oder mit einer Abdeckmaske zu versehen.
ίο Die anschließende Behandlung kann dann darin bestehen,
daß Teile des Körpers weggeätzt, Dotierungsstoffe in Teile des Körpers eindiffundiert oder Metalle
auf freiliegende Teile des Körpers aufgebracht werden.
Es ist z. B. aus der Zeitschrift »SCP and Solid State Technology« Band 9 (1966), S. 19 bis 24 bekannt,
als Isolierbelag ein Oxid zu verwenden, das durch thermisches Aufwachsen auf dem Halbleiterkörper
gebildet ist. Unter thermischem Aufwachsen versteht man eine Verfahrensweise, bei welcher der erhitzte
Halbleiterkörper, beispielsweise aus Silicium, mit einem Strom eines Gases wie Sauerstoff behandelt
wird, so daß der Sauerstoff mit dem Silicium reagiert und dadurch allmählich eine Oberflächenschicht von
Siliciumoxid auf den Siliciumkörper aufwächst. Der Ausdruck »Siliciumoxid« umfaßt dabei sowohl Siliciummonoxid
als auch Siliciumdioxid. Die genaue Zusammensetzung solcher thermischen Oxidschichten
steht nicht fest, und es kann sein, daß die Schichten aus einem Gemisch des Monoxids und des Dioxids
bestehen.
Ein bei dieser thermischen Aufwachsmethode auftretendes Problem liegt darin, daß, wenn nach dem
Anbringen eines ersten Isolierbelages auf dem HaIbleiterscheibchen
durch thermisches Aufwachsen einer Oxidschicht und dem anschließenden Einätzen eines
bestimmten Musters in diese Oxidschicht nach dem üblichen Lichtdruckmaskier- und Ätzverfahren auf
diesen ersten Belag ein zweiter Isolierbelag thermisch aufgewachsen wird, wie es häufig zwecks Verringerung
der Kapazität im fertigen Bauelement erwünscht ist, die Geometrie des ursprünglichen Musters stark
verzerrt wird. Diese Verzerrung bring herstellungstechnische Probleme mit sich. Wenn beispielsweise
eine thermisch aufgewachsene Oxidschicht anschließend mit einem lichtempfindlichen Ätzschutzmittel
als Maske abgedeckt wird, so daß ein bestimmtes Muster von feinen Linien unmaskiert bleibt, wird beim
anschließenden Wegätzen der unmaskierten Teile der Oxidschicht ein Feinlinienmuster mit bestimmter
Geometrie auf der Halbleiteroberfläche freigelegt. Solche Feinlinienmuster sind erwünscht, um eine hohe
Packungsdichte diskreter Bauelemente auf der Oberfläche eines einzelnen Halbleiterkörpers, beispielsweise
in integrierten Schaltungen, zu erhalten. Nachdem jedoch die zweite oxidische Isolierschicht
thermisch aufgewachsen ist, bleiben beim anschließenden Wegätzen wegen der Nachteile des thermischen
Aufwachsverfahrens, namentlich wegen der niedrigen Ätzgeschwindigkeit der gebildeten Oxidschicht,
die geometrischen Feinlinieneigenschaften (d. h. Form und Abmessungen) des ursprünglichen
Musters nicht erhalten. Wenn beispielsweise die in die erste Isolierschicht eingeätzen Feinlinien ursprünglich
eine Breite von 5,1 μτη haben und dann auf der ersten
Schicht eine zweite Isolierschicht gebildet wird, kann es geschehen, daß wegen der dem Ätzvorgang anhaftenden
Schwierigkeiten diese Breite sich auf ungefähr
7,6 bis 10,2 μηι vergößert. Dieser Vorgang, durch den
die vorbestimmte Breite der ursprünglich in einem Isolierbelag gebildeten Feinlinien zerstört wird, ist als
»Unterätzen« bekannt und stellt ein ernstes Problem bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen und
integrierten Schaltungen dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Schwierigkeiten zu
vermeiden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der einen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eine erste Isolierschicht
gebildet wird; daß in diese erste Isolierschicht unter Anwendung der Photoätztechnik ein Muster
von Öffnungen hergestellt wird; daß auf der ersten Isolierschicht und den freigelegten Teilen der Oberfläche
eine zweite Isolierschicht, die beim Ätzen mindestens zweimal so schnell abgetragen wird wie die
erste Isolierschicht, gebildet wird; und daß in dieser zweiten Isolierschicht das gleiche Muster von Öffnungen
wie in der ersten Isolierschicht hergestellt wird, ohne daß dabei die Geometrie der Öffnungen
in der ersten Isolierschicht nennenswert verändert wird.
Durch dieses Verfahren läßt sich das unter Ätzen weitestgehend vermeiden und Muster mit sehr feinen
Linien herstellen.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Der Erfindungsgedanke wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 bis 4 Querschnitte eines Halbleiterkörpers unter Veranschaulichung aufeinanderfolgender Schritte
des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 5 einen Querschnitt eines Halbleiterkörpers, der gemäß dem Stand der Technik behandelt ist.
Der zu behandelnde Halbleiterkörper 10 (Fig. 1) besteht in diesem Falle aus Silicium. Auf die eine
Oberfläche 11 des Halbleiterkörpers wird ein erster Isolierbelag 12 mit verhältnismäßig niedriger Ätzgeschwindigkeit
aufgebracht. (»Ätzgeschwindigkeit« soll hier diejenige Geschwindigkeit bedeuten, mit der
das betreffende Material beim Ätzen abgetragen wird.) Der Belag 12 kann beispielsweise aus einer
thermisch aufgewachsenen Siliciumoxidschicht bestehen, die durch Erhitzen des Körpers 10 in einer
oxydierenden Atmosphäre wie Luft, Sauerstoff oder Wasserdampf gebildet ist. Zweckmäßigerweise hat
der Belag 12 eine Dicke von ungefähr 0,1 μπι.
Mit Hilfe des üblichen Lichtdruckverfahrens wird im ersten Isolierbelag 12 ein aus einer Anzahl von
feinen Linien oder Fenstern 14 (Fig. 2) bestehendes Muster gebildet. Durch diese Fenster 14 werden Teile
der Oberfläche 11 freigelegt. Die Breite der Feinlinien
oder Fenster 14 ist zweckmäßigerweise nicht größer als 10,2 μηι und kann sogar nur den zehnten Teil
hiervon, nämlich 1,02 μίτι betragen. Der Abstand zwischen
den einzelnen Feinlinien oder Fenstern 14 kann so klein wie die Breite der Fenster 14 selbst oder auch
größer sein. Auf diese Weise werden zwischen den benachbarten Linien oder Fenstern 14 jeweils Streifen
16 des Belages 12 gebildet.
Über dem ersten Isolierbelag 12 und den freigelegten Teilen der Oberfläche 11 wird nun ein zweiter
Isolierbelag 18 (Fig. 3) mit einer hohen Ätzgeschwindigkeit gebildet. Und zwar ist die Ätzgeschwindigkeit
des zweites Belages 18 mindestens zweimal so groß wie die des ersten Belages 12. Außerdem ist
der zweite Belag 18 erheblich dicker als der erste Belag 12. Der Belag 18 kann beispielsweise aus aufgedampftem
Siliciumoxid bestehen. Er kann dadurch gebildet werden, daß man den Halbleiterkörper 10
in einer Atmosphäre aus Silan und Sauerstoff erhitzt. Diese beiden Gase reagieren entsprechend der folgenden
Gleichung:
SiH4+ 2 O2
SiO2+ 2 H2O
Die so auf ein Substrat aufgedampfte Siliciumoxidschicht 18 wird beim Ätzen ungefähr vier- bis
sechsmal schneller abgetragen als eine thermisch aufgewachsene Siliciumoxidschicht wie die Schicht 12.
Wenn beispielsweise als Ätzmittel eine Lösung aus 5 Gewichtsprozent Ammoniumfluorid, 18 Gewichtsprozent
Fluorwasserstoff und 77 Gewichtsprozent Wasser verwendet wird und das Ätzen bei Zimmer^
temperatur erfolgt, so wird in diesem Falle der thermisehe
Oxidbelag 12 mit der Geschwindigkeit von ungefähr 0,12 μηι pro Minute, dagegen der pyrolytische
Oxidbelag 18 mit der Geschwindigkeit von ungefähr 0,65 μΐη pro Minute weggeätzt. Es ist also bei
Verwendung des oben genannten Ätzmittels der erste Belag 12 in einer Minute, dagegen der zehnmal dikkere
Belag 18 in eineinhalb Minuten durchgeätzt.
Die aufgedampfte Siliciumoxidschicht 18 wird bei einer Temperatur gebildet, die erheblich niedriger ist
als die für das thermische Aufwachsen der Siliciumoxidschicht 12 erforderliche Temperatur und die
daher wenig Einfluß hat auf die Eigenschaften der pn-Übergänge und Dotierungsstoffverteilungen, die
gegebenenfalls zuvor gebildet worden sind. Die aufgedampfte zweite Isolierschicht 18 kann erheblich
dicker als die erste Isolierschicht 12 gemacht werden. Vorzugsweise ist die zweite Isolierschicht mehr als
zweimal so dick wie die erste Isolierschicht 12. Im vorliegenden Falle hat die zweite Isolierschicht 18 eine
Dicke von ungefähr 1,0 μπι, d.h. sie ist ungefähr zehnmal so dick wie die erste Isolierschicht 12.
Der zweite Isolierbelag 18 wird in geeigneter Weise, beispielsweise nach dem üblichen Lichtdruckverfahren,
mit einer Maske abgedeckt, um das gleiche Feinlinienmuster wie bei der vorherigen Herstellung
der Fenster 14 freizulegen. Der unmaskierte Teil des Belages 18 wird nun weggeätzt, so daß die Fenster
14 in sowohl dem ersten Belag 12 als auch dem zweiten Belag 18 freigelegt werden (F ig. 4), ohne daß
dadurch die ursprüngliche Feinliniengeometrie der Fenster im ersten Belag beeinträchtigt wird. Nach
diesem zweiten Ätzschritt bleiben die stehengebliebenen
Teile 16 der Schicht 12 mit den stehengebliebenen Teilen 20 der Schicht 18 bedeckt. Da der zweite
Belag 18 mehr als zweimal so schnell weggeätzt wird <wie der erste Belag 12, werden die exponierten Teile
des zweiten Belages 18 durch das Ätzmittel vollständig abgetragen, ehe irgendein nennenswertes Unterätzen
oder Aufweiten der Fenster im ersten Belag stattfinden kann. Da das Ätzmittel seitwärts im
zweiten Belag 18 schneller angreift als im ersten Belag 12, sind die Fenster 14 im zweiten Belag 18 breiter
als im ersten Belag 12.
Die durch die Fenster 14 freigelegten Teile der
Oberfläche 11 können vor dem Metallisieren mit einem Ätzmittel oder einem Dotierungsstoff behandelt
werden, oder diese Behandlung kann an Stelle des Metallisierens erfolgen. Gewünschtenfalls können
die durch die Fenster 14 freigelegten Teile der Oberfläche 11 unbehandelt bleiben und dazu verwendet
werden, Inversionsschichten auf der Oberfläche 11 des Halbleiterkörpers 10 zu steuern.
Bei den Verfahrensweisen gemäß dem Stand der Technik, wo der zweite Belag 18 ungefähr die gleiche
Ätzgeschwindigkeit hat wie der erste Belag 12, werden beim Durchätzen des zweiten Belages 18 die
zuvor im ersten Belag 12 gebildeten feinen Fenster 14 gewöhnlich unterätzt oder erweitert. In Fig. 5 ist
diese Erweiterung oder Verbreiterung der ursprünglichen feinen Fenster 14 durch die gestrichelten Linien
22 angedeutet, die das Ausmaß des Ätzens für die Teile 16 des ersten Belages und die Teile 20 des
zweiten Belages für den Fall zeigen, daß beide Beläge ungefähr die gleiche Ätzgeschwindigkeit haben.
In Beispiel I bestanden die beiden Isolierbeläge aus verschiedenen Formen des gleichen Materials. Erfindungsgemäß
können für die beiden Beläge auch verschiedene Stoffe verwendet werden, vorausgesetzt,
daß der zweite Belag eine mindestens zweimal so große Ätzgeschwindigkeit hat wie der erste Belag.
Im vorliegenden Beispiel kann der Halbleiterkörper 10 (Fig. 1) aus einem beliebigen kristallinen
Halbleitermaterial wie Germanium, Silicium, Galliumarsenid od. dgl. bestehen. Ein erster Isolierbelag
12 aus einem Material mit langsamer Ätzgeschwindigkeit wie Titankarbid, Siliciumkarbid, Siliciumoxynitrid
oder Siliciumnitrid wird nach irgendeinem geeigneten Verfahren auf die eine Oberfläche 11 des
Körpers 10 aufgebracht. In diesem Falle besteht der Belag 12 aus Siliciumnitrid, das durch Erhitzen des
Halbleiterkörpers 10 in einer Atmosphäre aus Ammonium und Silan aufgebracht wird. Diese beiden
Gase reagieren entsprechend der folgenden Gleichung:
3 SiH4+ 4 NH3
SKN4+12 H,
Der so aufgebrachte Siliciumnitridbelag 12 kann ungefähr 0,05 μπι dick sein. Wird das Ätzmittel nach
Beispiel I bei Zimmertemperatur angewendet, so ist der Siliciumnitridbelag 12 in sechs Minuten durchgeätzt.
Mit Hilfe des üblichen Lichtdruckverfahrens wird nun im ersten Isolierbelag 12 ein Muster aus feinen
Fenstern 14 gebildet, so daß auf der Oberfläche 11 streifenförmige Teile 16 des ersten Belages zurückbleiben.
Die Breite der Fenster 14 ist zweckmäßigerweise nicht größer als 10,2 μηα und kann sogar bis
zu nur 1 μΐη betragen.
Nunmehr wird auf die Streifen 16 und die durch
ίο die Fenster 14 freigelegten Teile der Oberfläche 11
ein zweiter Isolierbelag 18 (Fig. 3) aufgebracht, dessen Ätzgeschwindigkeit mindestens zweimal so
groß wie die des ersten Belages 12 ist. Der zweite Isolierbelag 18 kann ein pyrolytischer Belag sein, der
aus den thermischen Zersetzungsprodukten von SiIoxanverbindungen besteht. Dieser Belag 18 kann also
bei einer Temperatur von nur 650° C aufgebracht und so dick wie gewünscht gemacht werden. Vorzugsweise
ist der zweite Belag 18 mindestens zweimal so dick wie der erste Belag 12. Andere Materialien mit hoher
Ätzgeschwindigkeit, die für den zweiten Isolierbelag 18 verwendet werden können, sind Siliciummonoxid,
Magnesiumhydroxid und Magnesiumoxid. Der zweite Isolierbelag 18 wird sodann mit einer Maske abgedeckt,
um das gleiche Feinlinienmuster, das zuvor beim Einätzen der Fenster 14 in den ersten Belag 12
freigelegt wurde, freizulegen. Die unmaskierten Teile des Belages 18 werden weggeätzt, wodurch die Fenster
14 in sowohl dem ersten Belag 12 als auch dem zweiten Belag 18 freigelegt werden (Fig. 4). Wie in
Beispiel I behalten die Fenster 14 im ersten Belag 12 ihre ursprüngliche Breite von nicht mehr als 10,2 μΐη,
während sie im zweiten Belag 18 breiter sind.
Die in Beispiel II genannten pyrolytischen Beläge mit hoher Ätzgeschwindigkeit können z.B. auch bei
niedrigeren Temperaturen, etwa bei nur 300° C, aufgebracht werden. Für den ersten Isolierbelag kann
man auch pyrolytische Beläge verwenden, die man in einer Atmosphäre wie Wasserdampf bei einer Temperatur
erhitzt, die ausreicht, um den Belag zu verdichten und das Material in ein solches mit langsamer
Ätzgeschwindigkeit überzuführen. Eine oder beide der Isolierschichten können eine Substanz enthalten,
die als Dotierungsstoff für Halbleiter wirkt. Auch andere Kombinationen von Isoliermaterialien können
für die beiden Beläge verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Ätzgeschwindigkeit des zweiten Belages
mindestens zweimal so groß ist wie die Ätzgeschwindigkeit des ersten Belages.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum Herstellen einer Ätzmaske für die Ätzbehandlung von Halbleiterkörpern aus
kristallinem Material, wobei auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers zwei Schichten mit unterschiedlicher
Löslichkeitsgeschwindigkeit aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers
eine erste Isolierschicht gebildet wird; daß in diese erste Isolierschicht unter Anwendung
der Photoätztechnik ein Muster von Öffnungen hergestellt wird; daß auf der ersten Isolierschicht
und den freigelegten Teilen der Oberfläche eine zweite Isolierschicht, die beim Ätzen mindestens
zweimal so schnell abgetragen wird wie die erste Isolierschicht, gebildet wird; und daß in dieser
zweiten Isolierschicht das gleiche Muster von.Öffnungen wie in der ersten Isolierschicht hergestellt
wird, ohne daß dabei die Geometrie der Öffnungen in der ersten Isolierschicht nennenswert
verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der ersten
Isolierschicht nicht breiter als 10,2 μίτι sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Isolierschicht mindestens
zweimal so dick wie die erste Isolierschicht ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
aus Silicium, die erste Isolierschicht aus thermisch aufgewachsenem Siliciumoxid und die
zweite Isolierschicht aus pyrolytisch aufgewachsenem Siliciumoxid bestehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Belag
aus Siliciumnitrid besteht.
6. Ätzmaske, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
erste Isolierschicht (12) aus Titankarbid, Siliciumkarbid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid oder
thermisch aufgewachsenem Siliciumoxid und der zweite Belag aus Siliciummonoxid, Magnesiumoxid,
Magnesiumhydroxid oder pyrolytisch aufgewachsenem Siliciumoxid bestehen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US53273166A | 1966-03-08 | 1966-03-08 | |
US55649766A | 1966-06-09 | 1966-06-09 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1614358A1 DE1614358A1 (de) | 1971-05-19 |
DE1614358B2 true DE1614358B2 (de) | 1973-04-05 |
DE1614358C3 DE1614358C3 (de) | 1974-08-22 |
Family
ID=27063931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671614358 Expired DE1614358C3 (de) | 1966-03-08 | 1967-03-01 | Verfahren zum Herstellen einer Ätzmaske für die Ätzbehandlung von Halbleiterkörpern |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
BR (2) | BR6787595D0 (de) |
DE (1) | DE1614358C3 (de) |
ES (2) | ES337635A1 (de) |
FR (1) | FR1516406A (de) |
GB (1) | GB1142405A (de) |
SE (1) | SE346659B (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2658304C2 (de) * | 1975-12-24 | 1984-12-20 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd., Kawasaki, Kanagawa | Halbleitervorrichtung |
GB1548520A (en) * | 1976-08-27 | 1979-07-18 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of manufacturing a semiconductor device |
US4161743A (en) * | 1977-03-28 | 1979-07-17 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Semiconductor device with silicon carbide-glass-silicon carbide passivating overcoat |
US9577045B2 (en) | 2014-08-04 | 2017-02-21 | Fairchild Semiconductor Corporation | Silicon carbide power bipolar devices with deep acceptor doping |
-
1967
- 1967-03-01 DE DE19671614358 patent/DE1614358C3/de not_active Expired
- 1967-03-03 FR FR97314A patent/FR1516406A/fr not_active Expired
- 1967-03-03 GB GB1030467A patent/GB1142405A/en not_active Expired
- 1967-03-06 ES ES337635A patent/ES337635A1/es not_active Expired
- 1967-03-07 BR BR18759567A patent/BR6787595D0/pt unknown
- 1967-03-07 SE SE310467A patent/SE346659B/xx unknown
- 1967-03-07 BR BR18759667A patent/BR6787596D0/pt unknown
-
1968
- 1968-01-16 ES ES349369A patent/ES349369A1/es not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES349369A1 (es) | 1969-09-16 |
DE1614358C3 (de) | 1974-08-22 |
DE1614358A1 (de) | 1971-05-19 |
BR6787596D0 (pt) | 1973-02-15 |
BR6787595D0 (pt) | 1973-01-11 |
SE346659B (de) | 1972-07-10 |
ES337635A1 (es) | 1968-06-16 |
GB1142405A (en) | 1969-02-05 |
FR1516406A (fr) | 1968-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3901114C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Gateelektrode | |
DE1614999B2 (de) | Verfahren zum herstellen einer maskierungsschicht aus dielektrischem material | |
DE2153103A1 (de) | Integrierte Schaltungsanordnung und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE3135815A1 (de) | "verfahren zur herstellung integrierter schaltungen" | |
DE1962018A1 (de) | Verfahren zum AEtzen zusammengesetzter Schichtkoerper | |
DE2641752A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines feldeffekttransistors | |
DE3434727C2 (de) | ||
DE2654979C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung | |
DE1614358C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Ätzmaske für die Ätzbehandlung von Halbleiterkörpern | |
DE1814029B2 (de) | Erzeugung einkristalliner und polykristalliner halbleiterbereiche auf einem inkristallinen halbleitersubstrat | |
DE1917995B2 (de) | Verfahren zur bildung eines isolierfilmes und danach hergestelltes halbleiterelement | |
DE1696607C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen aus Silicium und Stickstoff bestehenden Isolierschicht | |
DE2450230A1 (de) | Verfahren zur herstellung von feldeffekttransistoren | |
DE69025784T2 (de) | Nichtflüchtige Speicher-Halbleiteranordnung | |
DE3022726A1 (de) | Schichtanordnung zur passivierung, die ueber dem ort einer maske von selbst ausgerichtet ist, und verfahren zum erzeugen derselben | |
DE3313163A1 (de) | Halbleiteranordnung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2540301C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Leitermuster | |
DE2705902C3 (de) | Germanium enthaltender Siüciumnitrid-Film | |
DE3218974C2 (de) | ||
DE1614135C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines aus zwei übereinanderliegenden Siliciumdioxid-Schichten unterschiedlicher Ätzbarkeit in ein und demselben Ätzmittel bestehenden Ätzmaske hoher Genauigkeit | |
DE1764937C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Isolationsschichten zwischen mehrschichtig übereinander angeordneten metallischen Leitungsverbindungen für eine Halbleiteranordnung | |
DE3545239C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kontaktierungsbereichs auf einem strukturierten Halbleiterkörper | |
DE3814432A1 (de) | Duennschichtwiderstand und verfahren zu seiner herstellung | |
DE1564849C3 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf einem Halbleiterkörper | |
EP0024305B1 (de) | Verfahren zum Aufbringen von SiO2-Filmen mittels chemischen Niederschlagens aus der Dampfphase |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |