DE1772500A1 - Metallische Abdeckfilme zum AEtzen von Oxyden - Google Patents

Metallische Abdeckfilme zum AEtzen von Oxyden

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DE1772500A1 DE19681772500 DE1772500A DE1772500A1 DE 1772500 A1 DE1772500 A1 DE 1772500A1 DE 19681772500 DE19681772500 DE 19681772500 DE 1772500 A DE1772500 A DE 1772500A DE 1772500 A1 DE1772500 A1 DE 1772500A1
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Description

Metallische Abdeokfilme. aura Xtaen von Oxyden
Die Erfindung besieht eich auf di© Herstellung von Ätsmustern mit schrägen Rändern in festen Oberflächen und auf einen geätzten Gegenstand. Kurs zusammengefaßt beinhaltet die Erfindung das selektive Itaen von Mustern in Siliaiumdioxyd, indem Muster
aus Metallfilmen,.die.gegenüber dem Xtsmittel beständig sind, auf der Oberfläche des Silisjiumdioxydstüökea abgeschieden oder *-·■■■ gebildet werden. Diese Muster können dadurch gebildet werden, daß ein gleichförmiger Metallüberzug auf die gesamte Oberfläche aufgedampft wird, und bestimmte Teile des Films dann durch ein photolytisch.es Ätzverfahren entfernt werden, um das Muster oder die Maske zu bilden, oder aber die richtige Maske dee Metall» filmes kann direkt in ihrer endgültigen Form durch ein photo-
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lytisches Plattierungsv8?*fahren auf die Oberfläche aufgetragen werden. Die Verwendung dieser photolytischen Verfahren erlaubt die Bildung eines Ätzmusters mit schrägen Bändern, was mit dem Ätzen nach dem bekannten photografischen Maskenverfahren nicht möglich ist, und außerdem erreicht man besonders günstige Konfigurationen, und zwar besonders im Hinblick auf steuerbare Siliziumgleichrichter oder ähnliche Anwendungen.
Die Erfindung n*«i nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen üäher srläutert.
Fig. 1 ist einschemätischer Querschnitt eines !Teils eines Ätssüsustera in einer Siliziumdioxydachieht auf einem Siliziumplättchen , das auf übliche-Weise hergestellt worden ist, und die Fig. 2-7 zeigen die verschiedenen Verfahrensschritte bei der Durchführung das erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in einer geätzten Maske, die der in Fig. 1 gezeigten analog ist, wunschgemäß abgeschrägte Ränder erzeugt werden können.
Bei der Herstellung von Siliziumhalbleiterelementen, wie beispielsweise einem steuerbaren Siliziumgleiehriohter (SCR) ist es üblich, auf einer Oberfläche eines Flättchens aus reinem Silizium eine Schicht aus elektrisch isolierendem Siliziumdioxyd zu bilden und dann die Oxydsohicht an bestimmten Zonen durchauätzen. Hierfür wird das bereits erwähnte photografische Maskenverfahren angewendet. Fig. 1 ist eine etwas idealisiert« Darstellung und zeigt einen Querschnitt «ines geätzten Be-
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reiches j, in dein auf das Siliziumplättchen 1 eine Siliziumdioxydschicht 2 aufgetragen ist, aus der die.Zone 3 herausge- iit'st voraen ist V so daß die Oberfläche des Siliziuraplättchens frei liegt und eine Übergangszone M bildet. Die Ecken 5 und β der ungeätzten Oxydschicht neben der geätzten Zone sind derart dargestellt, &ls hätten sie eine scharfe, winklige Form. Die einzelnen Schichten sind übertrieben dick gezeichnet worden,
um die Darstellung zu erleichtern und auch die Ecken werden normalerweise nicht genau rechtwinklig ausgebildet sein, wie es bei 5 und 6 dargestellt ist. Trotsdem ist es durchaus wahrscheinlich, da.3 ähnlich rechtwinklige Formen entstehen. Es wäre aber für die Herstellung solcher Elemente günstig, wenn man reproduzierbar genau abgeschrägte Kanten erzeugen könnte, um die Durchschlagsfestigkeit solcher Siliziumhalbieitergleichrichfeer au erhöhen, indem die Feldstärken in den Übergangssonen vermindert werden.
Die angestrebte Abschrägung der Kanten kann zweckraä&iger&eiee wie. folgt ersielt werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird auf ein Siliziumplättchen 10 ein gut haftender Siliziumdioxydüberzug 11 mit einer passenden gleichmäßigen Dicke hergestellt. Auf die Oberfläche dieser Siliziumdioxydschicht wird eine gleichförmige Schicht 12 aus einem Metall aufgetragen, das gegenüber Ätsraitteln für Siliziumdioxyd,wie beispielsweise Fluorwasserstoff säure ,beständig ist. Als Metall kann beispielsweise Gold verwandet werden, das durch bekannte Aufdampfverfahren aufgetragen wird. Auf die Oberfläche der Schicht 12 wird ein Film
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gegossen* der ein Polymermateri&l mit einem photolytiseh seröefczbaren Ätzmittel für Gold enthält^ ι?*.ύ) &κ an anderer Stelle beschrieben worden ist«. Die ßoldob®rfläch® kann beispielsweise mit einer Lösung von O92 g N^N-Dibromdimethy!hydantoin in !5 ocra "Garboset No. 525" in Methanol überzogen werden. ("Carbpset No. 525" ist ©in wasserlösliches, warraehaHtoares Acrylharz, das von der Firma B.F. Goodrich Chemical Company hergestellt wird). Dieser Film wird anschließend 10 Minuten lang in einem Ofen bei 850C getrocknet» über diesen Film 13 wurde dann ein Transparent IH angeordnet, wie es in Fig» 2 geseigt isfcj das aus liohfcuMurehlSasigen Sonon 15,15* ©in©r lichtdurchlässigen Son® 16 und Zonen 17*17 zusammengesetzt i.3ts daren Lichtdurshlässigkeit von der Zone 16 ausgehend abnimmt, bis sie bei der Zone 17 lichtundurchlässig ist, um ©ich die Tatsache zunutae su machen» daß die Empfindlichkeit des Photoätaverfahrens von der sog, Grauköi!wirkung abhängig ißt.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, wird die photοIytisch reagierend© Schicht bestrahlt, wie es schematise** durch die Pfeile 20 dargestellt ist. Hierfür kann beispielsweise ©ine 500 Watt Wolfram-Glühfadenlampe benutzt werden. Die Bestrahlungsdauer hängt von der Dicke der Goldschicht aba wobei photolytisoh chemisch reagierende Zersetssungsprodukte in dem Film 13 gebildet werden, deren Konzentrationen der Intensität der Bestrahlung proportional sind. Durch diese Zersetzungsprodukte wird die Schicht 12 angegriffen und geätzt, und zwar mit einer Geschwindigkeit ,die der
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Konzentration äer Seraetzuiagsprodukt© proportional ist,, so daß in der Schicht ©in© geätzte 2one 25 mit der dargestellten Form, erzeugt wird. Das Transparent 1*1 wird nun entfernt,, und der Polymerfllstt 13 wird zusammen mit irgendwelchen Äterüekständen* die in der Zone 25 zurückgeblieben sind, aufgelöst. Das zurückbleibende Gold bildet eine säurebständige Maske für ein anschließendes ätzverfahren und ist durch die abgeschrägten Randformen ausgezeichnet wie sie bei 26,26 angedeutet sind.
Wie in Pig. 4 geneigt ist,, wird auf die Oberfläche ein Ätzmittel 3O3 beispielsweise eine Lösung von Fluorwasserstoff, aufgetragen» die die freie Öbe5?flache des Siliziumdioxyds angreift. Praktisch gleichseitig wird die verbleibende CDldschicht zur Anode eines elektrolytischen Abtragungskreises gemacht, der schematisch bei 31 angedeutet ist* und die Dicke der Goldschieht wird gleichmäßig vermindert, während der Ätzvorgang fortschreitet. Durch dieses Verfahren wird das Gold gleichförmig von allen freien Oberflächen abgetragen und folglich werden in der öffnung 35 auch die abgeschrägten Ränder 33,33 fortlaufend geätzt, wie es in den Figuren 5»6 und 7 dargestellt ist, um die .angestrebte Form zu erreichen.
Für Darstellungszwecke ist zwar bisher die Verwendung von QoId als Material für die Metallschicht beschrieben worden, es kann aber irgendein Metall verwendet werden, das photolytiech geätzt werden kann und das gegenüber dem Ätzmittel beständig ist, das > zur Xfcxung der Siliziuradioxydschioht verwendet wird. Derartige
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Metalle und entsprechende photolytische Ktamittel sind bereits an anderer Stelle vorgeschlagen worden.
Bisher ist ein photolytisch.es Ätzverfahren beschrieben worden, das eine metallische Maske mit abgeschrägten Händern erzeugt, wie sie bei 26,26 in Fig» 4 gezeigt sind. Man kann jedoch ein solches Muster mit einer Qoldmaske mit abgeschrägten Händern direkt auf der Oberfläche der Siliziumdioxydschicht abscheiden, wenn man das Siliziuraplättchen in eine flüssige Lösung eintaucht, die einen photolytisch reagierenden Stoff enthält, der das auf der Oberfläche der Siliziumdioxydschicht abzuscheidende Metall bei Belichtung abgibt. Die Oberfläche der Siliziumdioxydschicht wird durch ein Transparent hindurch belichtet, um das Bestrahlungsmuster auf die Grenzfläche zu projizieren, die zwischen der festen Siliziumdioxydschicht und der Flüssigkeit gebildet wird. Dabei wird nun nur auf den belichteten, nicht aber auf den unbelichteten Teilen der Siliziumdioxydschicht eine metallisehe Schicht aufgetragen, deren Dicke von der Belichtungsintensität und Belichtungsdauer abhängig ist. Hierbei wird ein "Graukeil" in der abgeschiedenen Metallschicht erzielt, die den Schattentönen in dem Transparent entspricht.
Es wäre also ein photografisches Negativ von dem bei 14 in Fig. 2 gezeigten Transparent erforderlich, d.h. ein solches Transparent, in dem die lichtdurchlässigen und die licht undurchlässigen Stellen in dem Muster vertauscht sind, und in dem der übergang des Qraukeiles umgekehrt gerichtet ist.
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Z\xv näheren Erläuterung sei gesagt* daß man bei Anwendung des obenerwähnten Photoplatfcierungsverf&hrens ®ine entsprechende Flüssigkeit derart herstellen kanna daß man ein© Osl molare Lösung von N-Chlorsuccinimid in Methanol mit einer darin enthaltenen Goldfolie unter der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht photolytiach reagieren läßt. Die Lösung ist bei Zimmerbeleuchtung gieiJiliöh. stabil. Das mit Siliziumdioxyd überzogene Plättchen wird in diese Lösung eingetaucht, und die Oberfläche aus Siliziumdioxyd wird durch ein entsprechendes Transparent hindurch, beispielsweise von einer 200 Watt Hochdruckxenonlampe so lange bestrahlt5 bis die angestrebte.Dicke der Goldschicht erreicht ist. Nachdem das Siliziumplättchera mit dem Goldmuster mit äen in den Figuren 3 und M gezeigten abgeschrägten Rändern aus der Phctoplattierungslösung herausgenommen worden ist, wird die Behandlung auf die gleiche Weise durchgeführt, wie es bereits in den Erläuterungen zu den Figuren 4~6 beschrieben worden ist, um die geätzten Muster in der Siliziumdioxydschioht 2u erzeugen* die die in Figur 7 geseigten abgeschrägten Ränder aufweisen.
Das Verfahren ist zwar bisher in der Weise beschrieben worden, daß die Metallschicht, elektrolytisch abgetragen wird, jedoch ist es für einen Durchschnittsfachmann durchaus einleuchtend, daß die Metallschicht gleichzeitig mit der Ätzung des Siliziumdioxyds auch auf chemischem Wege entfernt werden kann»
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Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    ■9» «» Mf! ·*· «1)1 ·»» «I IUH ** CtI MB t* «■» *M O·
    1} "Verfahren zum 'Atzen von Unterlagen, dadurch g e ~ ' kennzeichnet; , daß einelnicht-raetallisohe Unterlage mit- einer darüberllegen&en Metallschicht und einer Ätsraaeke hergestellt wird, durch die mindestens eine öffnung mit abgeschrägten Rändern hindurchführt t daß die in der Maskenöffnung freiliegende Oberfläche des Substrates mit einem Ätzmittel in Berührung gebracht wird, welches das Material des Substrates chemisch angreift und löst, sich aber gegenüber der Metallschicht relativ inert verhält, und daß die gesamte Metallschicht mit praktisch einheitlicher.Geschwindigkeit gleichseitig mit der Xtsung öes Substrates von allen mit dem Ätzmittel in Berührung stehenden Oberflächen entfernt wird c
    2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kenn > s ©lehnet, daß das Stsmittel eine elektrisch leitende Flüssigkeit ist, und daß das Metall elektrolytisch abgetragen wird.
    3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-metallische Unterlage weitgehend aus Siliziumdioxyd besteht.
    i\) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumdioxydunterlage aus einer Schicht besteht, die auf einen Grundkörper aufgetragen ist.
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    BAD ORfGINAL
    Verfahren nach Anspruch k, ά a d u %> e h g e fc β η η seichnet 9 daß der ÖruiidkÖrper aus elesisntaram Silisiuia besteht. a ... .--_ -·' ' ·:·.·
    6) Verfahren naoh Anspruch 1, dad u.r eh ge k e η η->; zeichnet s daß die Rändei» der öffnung ift.der Metallschicht von Seitenflächen begrenzt Worden, die in Richtung auf die Unterlage konvergent susaaanenlaufen. .
    T) Verfahren nach Anspriich 6S dadurch g β k e ß η seich net» daß die Metallschicht aus Gold und die Unterlag© aas Siliaiümdiöxyd bestehen.
    8) Verfahren nach Anspruch T9 dadurch gekenn-3 e i c h η et, daß die Unterlage auf die Oberfläche eines arundkörpers aufgetragen ist, der aus elementarem Silizium besteht.
    9) GeätztereGegenstands dadurch gekennaei ohne t , daß auf einer Oberfläche einer Unterlage eine praktisch gleichförmige Oxydachicht aufgetragen ist, und daß durch diese Qxydsehicht wenigstens eine öffnung hindurchführt, deren Seitenwände zumindest teilweise abgeschrägt sind.
    10) Geätzter Gegenstand nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet j daß die Unterlage aus Silizium be~ steht.
    10985371810 " 10 "
    11) Geät Jäter Gegenstand nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydschicht aus Siliziumdioxyd besfcehfc.
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DE19681772500 1967-05-29 1968-05-24 Metallische Abdeckfilme zum AEtzen von Oxyden Pending DE1772500A1 (de)

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