DE1932164A1 - Legierungsverfahren - Google Patents
LegierungsverfahrenInfo
- Publication number
- DE1932164A1 DE1932164A1 DE19691932164 DE1932164A DE1932164A1 DE 1932164 A1 DE1932164 A1 DE 1932164A1 DE 19691932164 DE19691932164 DE 19691932164 DE 1932164 A DE1932164 A DE 1932164A DE 1932164 A1 DE1932164 A1 DE 1932164A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- metal
- substrate
- reaction
- alloy
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 57
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 32
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 16
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical group [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 70
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229940024548 aluminum oxide Drugs 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- -1 e.g. Chemical compound 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/293—Organic, e.g. plastic
-
- 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
- H01L21/04—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
- H01L21/24—Alloying of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, with a semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
- H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
Böblingen, 20. Mai 1969 mö-hl
Anmelder in:
International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10504
Amtl. Aktenzeichen:
Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin:
Docket YO 967 138
Legierungs verfahren ' .
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einlegieren von Metall in Teilbereiche
eines Substrats, das mit einer bis auf diese Teilbereiche geschlossenen, zu dem Legierungsmetall reaktiven Passivierungsschicht bedeckt
ist. Das Verfahren kann insbesondere Anwendung finden bei der Herstellung
integrierter Schaltungen in FAD-Technik (post-alloy-diffus ion).
Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Einlegieren von Metall in Halbleiterkörper
bekanntgeworden. Diese Verfahren wurden insbesondere zur Kontaktierung von Halbleiterkörpern entwickelt. Bei der Entwicklung und
Anwendung dieser Verfahren wurde auch bereits festgestellt, daß das einzulegierende
Metall, z.B. Aluminium,· mit der das Halbleitersubstrat bedeckenden Passivierungsschicht, z.B. Siliziumdioxid, in unerwünschter
Weise reagieren kann. Durch die mit dieser schädlichen Reaktion verbundene Verunreinigung des Metalls werden dessen Eigenschaften, z.B. seine
gute elektrische Leitfähigkeit, erheblich verschlechtert und überdies das
darunterliegende Halbleitersubstrat nachteilig beeinflußt.
00 9 8 10/1209
Gemäß einer bekanntgewordenen Lösung wird die Reaktion zwischen dem
Aluminium und dem Siliziumdioxid zwar zugelassen, das sich bildende Oxid
wird jedoch in einem Ätzvorgang entfernt und unmittelbar daran anschließend
wird auf die Anordnung eine Schutzschicht aufgebracht. Das oben geschilderte
Problem wird durch dieses Verfahren jedoch nicht oder nur teilweise und unbefriedigend
gelöst.
Weiterhin ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem die genannte schädliche
Reaktion unmittelbar verhindert wird. Das geschieht durch Erhitzen der Anordnung
auf die eutektische Temperatur. Die Reaktion zwischen Aluminium und
Siliziumdioxid tritt bei der eutektischen Temperatur nicht auf, sie setzt aber
unmittelbar nach Überschreiten des Schmelzpunktes von Aluminium (6600C)
sehr stark ein. Demzufolge kann in Fällen, in denen der Schmelzpunkt des
Legierungsmetalls erreicht oder sogar überschritten werden muss, dieses
Reaktionsproblem nicht als genügend gelöst betrachtet werden. Die letztgenannten
Umstände treten jedoch auf, wenn man in einem im Anschluß an den
Legierungs Vorgang stattfindenden Diffus ions Vorgang (PAD -Technik) die gewünschten
Eigenschaften des so hergestellten Bauelemente festlegen will.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Einlegieren von
Metall in Teilbereiche eines Substrats anzugeben, bei dem eine schädliche
Reaktion zwischen dem Legierungsmetall und reaktiven Anteilen der das Substrat mit Ausnahme dieser Teilbereiche bedeckende Passivierungsschicht vermieden oder zumirfdest weitgehend vermindert wird. Auf die in der monolithischen
Halbleitertechnik häufig Vorkommenden Verhältnisse übertragen gilt es demnach, ein Metall, z.B. Aluminium, in bestimmte Bereiche eines Haibleitersubstrats,
z.B. Germanium oder Silizium, einzulegieren, ohne daß es
zwischen dem Metall und der angrenzenden Passivierungsschicht, z.B. Siliziumdioxid, zu einer schädlichen Reaktion kommt. Insbesondere sollen durch
das anzugebende Verfahren die Voraussetzungen für ein an das Einlegieren anschließendes
Nachdiffundieren (PAD-Technik) geschaffen werden.
00 98 10/1209
Docket YO 967 138
Docket YO 967 138
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst, indem vor dem Erhitzen des
in den Teilbereichen metallisierten Substrats über dieserFormation ein die
schädliche Reaktion zwischen dem Legierungsmetall und der Passivierungsschicht verhindernder Belag gebildet wird. Eine bevorzugte Form des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß zur Bildung des die schädliche Reaktion zwischen dem Legierungsmetall· und der Passivierungsschicht verhindernden
Belags zunächst eine Schicht aus einem organischen Stoff, vorzugsweise eine Fotolackschicht, aufgebracht wird, daß diese Schicht zunächst getrocknet
und anschließend mit einem Lösungsmittel behandelt wird derart, daß nach dem Abschälen dieser Schicht der gewünschte Belag zurückbleibt. Zum
Trocknen der Fotolackschicht wird diese vorzugsweise 5 Sekunden auf ungefähr 3000C erhitzt. Als Lösungsmittel für die derart getrocknete Fotolackschicht
kann Trichloräthylen Verwendung finden.
Eine weitere Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß da's
in den Teilbereichen metallisierte und mit dem reaktionsverhindernden Belag versehene Substrat zum Einlegieren des Metalls über dessen Schmelztemperatur erhitzt wird. Beim Einlegieren von Aluminium mit einer Schmelztemperatur
von 6600C in Germanium erweist sich eine Erhitzung auf 7000C als vorteilhaft.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzen des Substrats über die Schmelztemperatur
des Legierungsmetalls die Temperatur so weit gesenkt wird, daß ein" Teil der Schmelze rekristallisiert und daß diese Temperatur über eine
solche Zeit aufrechterhalten wird, daß eine kontrollierte Nachdiffusion in das
Substrat erfolgt. Vor der Kontaktierung der einlegierten Bereiche bzw. einer weiteren. Oberflächenbehandlung der Gesamtanordnung wird der Belag durch
Wärmebehandlung in oxidierender Atmosphäre wieder entfernt.
Schließlich sieht die Erfindung die vorteilhafte Anwendung des genannten Ver-
0098 10/1209
Docket YO 96? 138
fahrens bei der Herstellung flächenmäßig sehr kleiner Dotierungsgebiete, insbesondere
in Mehrfachemitter-Anordnungen, vor.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen einmal darin, daß für die
Bildung des reaktionshemmenden Belags die ohnehin zur Maskierung des Substrats
verwendeten Fotolacke verwendet werden können. Zum andern werden
1 die außerordentlich hohen Anforderungen an die Reinheit des Legierungsmate
rials im geschmolzenen Zustand, das ja nicht nur als Kontaktmaterial son dern
auch als Diffusionsquelle dient, voll.erfüllt. Besondere Vorteile bietet
die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens daher in all den Fällen, in
denen z. B. in einer sehr kleinen Basiszone mehrere äußerst kleine Emitterzonen
mit ihren Kontaktflächen gebildet werden sollen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einiger Ausführungsbeispiele unter ,-Zuhilfenahme
der Zeichnungen näher erläutert. ' >~
In den Figuren 1-4 sind Querschnitte durch das Substrat im Anschluß an verschiedene
Verfahrensschritte dargestellt, aus denen das Öffnen der Oxidschicht
sowie das Aufbringen und Abgrenzen der Metallisierung in den Öffnungen hervorgeht.
Die Figuren 4A und 4B verdeutlichen die zusätzlich nötigen Verfahrensschritte
für den Fall, daß das zu Anfang aufgebrachte Material KTFR oder KMER (Kodak-Fotolack)
ist.
In den Figuren 5-7 sind die an Figur 4 anschließenden Verfahrensschritte für
den Fall dargestellt, daß die erste und zweite Fotolackschicht nicht KTFR oder KMERist.
Das beschriebene Verfahren weist aus besonderen Gründen große Vorteile bei
der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen auf. Es erlaubt die Ver~.
Docket YO 967 138 0098-10/1209
wendung von Materialien, die folgende erwünschte Eigenschaften aufweisen:
gute Leitfähigkeit, gutes Haften der benutzten Oxidschicht auf dem Halbleiterkörper,
gute Haftung zwischen der Metallisierung .und der Oxidschicht und
schließlich gute elektrische Eigenschaften für den Fall, daß Aluminium in den
Halbleiterkörper einlegiert wird. Diese Eigenschaften werden z.Zt. yonkeiner anderen Kombination von Materialien erreicht oder sogar übertroffen und zwar
trotz.der Tatsache, daß zwischen dem Legierungsmaterial (Aluminium) und
der Oxidschutzschicht (SK^) tatsächlich ein Reaktionsproblem besteht. Durch
das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch gerade dieses Reaktionsproblem
gelöst, so daß diese Kombination von Materialien für die Herstellung von integrierten
Schaltungen weit attraktiver geworden ist.
Das in Figur 1 im Querschnitt dargestellte Halbleitersubstrat 1 ist mit einer
Oxidschicht 2, z.B. SiO^j bedeckt. Auf die Oxidschicht 2 ist eine Fotolackschicht 3, vorzugsweise aus Positiv-Fotolack, mit einer Öffnung 4 darin aufgetragen. Dazu kann irgendein in der Fotolrfficgfaphie bekannter und in reicher
Auswahl im Handel erhältlicher Fotolack Verwendung finden. Ein Positiv-Fotolack
besitzt die Eigenschaft, daß die nicht dem Licht ausgesetzten Stellen
nach der Entwicklung übrigbleiben, während die belichteten Stellen auflösbar
sind. Entsprechend arbeitet ein Negativ-Fotoresist genau umgekehrt. Das Aufbringen
und Trocknen der Schicht 3 geschieht nach bekannten Verfahrensschritten.
Nach der Maskierung und Belichtung der Schicht 3 wird diese entwickelt und der zu der Öffnung 4 gehörige Teil der Schicht aus dieser herausgelöst.
Das.an dieser Stelle unmaskierte S1O2 wird mit einem.geeigneten Ätzmittel,
z. B. gepufferter Flußsäure, abgetragen, so daß sich die Öffnung bis
auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 erstreckt.
Wie in Figur 2 dargestellt, wird anschließend auf die Oberfläche der Fotolackschicht 3 und in die Öffnung 4 eine Metallschicht 5, vorzugsweise aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung, niedergeschlagen. Die Verfahrensschritte zum Niederschlagen von Metall, z.B. durch Aufdampfen oder Aufstäuben
0098 10/TTO^ ~~ -^- ' -
Docket YO 967 138
sind allgemein bekannt. In gleicher Weise wie die Schicht 3 wird auf die Metallschicht
5 anschließend eine zweite Fotolackschicht 6 aufgebracht. Diese Schicht 6 wird so maskiert, belichtet und entwickelt, daß nur der in Figur 3 gezeigte
Teil 7 übrigbleibt. Da der entwickelte Fotolack von dem Ätzmittel nicht ange=.
griffen wird, dient die Teilfläche 7 als Maske, wenn die Schicht 5 aus Alumi- nium
oder einer Aluminiumlegierung mit einem geeigneten Ätzmittel behandelt wird. Als Ätzmittel können HNO3 und H3PO4 Verwendung finden. In Figur 4 ist
die nach dem Ätzvorgäng übrigbleibende Metallschicht 8 dargestellt, die mit
der von der Fotolacks ehicht 6 übriggebliebenen Teilfläche 7 bedeckt ist.
In weiteren Verfahrens schritten werden der Bereich 7 und die Schicht 3 durch
Behandlung mit einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Aceton, völlig entfernt. -Wie
in Figur 5 dargestellt ist,- wird anschließend erfindungsgemäß eine Fotolackschicht
aufgebracht, die die Oberfläche der S1O2-Schicht 2 und der Metallisierungsschicht
8 völlig bedeckt. Die Schicht 9 besteht vorzugsweise aus KMER oder KTFR. Das mit der Fotolackschicht 9 beschichtete Halbleitersubstrat I1 wird anschließend eine zeitlang bei einer solchen Temperatur aufgeheizt, daß der Fotolack trocknet, aber nicht so lang, daß er verbrennt oder
verkohlt. Die Hitze sollte über eine solche Zeitspanne einwirken, daß sich in
dem nachfolgenden Schritt die Fotolackschicht glatt abschält und sich nicht
etwa viele durchlöcherte Blasen bilden, nämlich Stellen, die an der Oxidschicht
festkleben. Ist nämlich die Lackschicht infolge der Hitzeeinwirkung angekohlt,
haftet sie derart fest an der Schicht 2, daß ihre Ablösung praktisch unmöglich
ist. Am günstigsten hat sich eine Aufheizung auf 30O0C über etwa 5 Sekunden
erwiesen.
Unmittelbar nach Beendigung der Wärmebehandlung wird die Schicht 9 mit
Trichloräthylen oder anderen geeigneten Lösungsmitteln behandelt, so daß die Schicht 9 Blasen wirft und sich von der Schicht 2 und der Metallisierungsschicht 8 abschält. Dieser Vorgang ist in Figur 6 dargestellt. Man sieht deutlich, wie die Schicht 9 bereits Falten geworfen hat. Auf diese Weise schält
Docket YO 967 138 0098 10/1209
sich die Schicht 9 von der Oberfläche der Schicht 3 ab und wird dabei durch
das Lösungsmittel aufgelöst.
Nach Entfernung der Schicht 9 durch das Aufheizen und die Behandlung mit
einem Lösungsmittel bleibt auf der Oberfläche der Schicht 3 ein Belag zurück.
Dieser Belag kommt sowohl auf der Oberfläche als auch z. T. innerhalb der
SiO2-Schicht 3 zustande. In Figur 7 ist dieser Belag mit 10 bezeichnet. Weiterhin
sind in Figur 7 die Metallpille 8 und das Substrat 1 auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Metalls 8 erhitzt worden. Für den Fall der
Verwendung von Aluminium mit einem Schmelzpunkt von 6600C wird zweckmäßig
eine Temperatur von 700°C gewählt.
Genau bei dem letztgenannten Verfahrenssehritt würde man normalerweise
eine Reaktion zwischen dem Metall 8, hier Aluminium, und dem damit in
Berührung kommenden Teil der Schicht 3 erwarten. Entgegen dieser Erwartung findet jedoch keine oder zumindest eine nur sehr geringe derartige Reaktion
statt, d.h. der Belag 10 auf der Oberfläche der Schicht 3 wirkt bezüglich
der beiden Stoffe Aluminium und S1O2 als eine reaktionshemmende Schicht. Es
ist jedoch zu beachten, daß bei zu großer Schichtdicke des Belags diese in
anschließenden Verfahrensschritten nur sehr schlecht entfernt werden kann
und darüber hinaus eine schlechte Haftung der metallischen Leitungsverbindüngen
auf der Oxidschicht zur Folge hat.
Wie bereits oben erwähnt wurde, gibt es Fälle, in denen die Schmelztemperatur
des Metalls bzw. der Metallegierung benutzt werden muß. Wird nur eine
Legierung angestrebt, kann bei der durch die Legierungsbestandteile Metall/
Halbleiter definierten eutektischen Temperatur gearbeitet werden. Bei dieser
Temperatur wird eine Reaktion zwischen dem Metall und der SiOg-Schicht verhindert,
da diese Reaktion bei der eutektischen Temperatur, beispielsweise bei
Aluminium und-Siliziufti von 577°C, nicht auftritt. Ein Fall, bei dem die Temperatur
jedoch auf die Schmelztemperatur eines Metalls, z.B. Aluminium,-und
0098 10/1209
Docket YO 967 138
darüber hinaus angehoben werden muss, tritt bei der Diffusion im Anschluß an
den LegierungsVorgang auf. Dieses Diffusionsverfahren soll im folgenden mit
PAD (post-alloy-diffusion) bezeichnet werden. Die PAD-Technik wird bei der
Herstellung von integrierten Schaltkreisen benutzt, wenn extrem kleine Emitter
in extrem kleinen Basisgebieten realisiert werden sollen. -
Die endgültige Entfernung der Fotolackrestschicht bzw. des Belags kann durch
eine Wärmebehandlung in oxidierender Atmosphäre erfolgen. Um eine säubere Oberfläche für die weiteren Verfahrens schritte zu bekommen, kann beispielsweise
das Substrat 1 etwa 10 Minuten bei 4000C in Luft erhitzt werden. Diese
völlige Reinigung bzw. Entfernung des Belags ist jedoch nur in den Fällen
nötig, in denen eine gute Haftung einer eventuell nachfolgend aufzubringenden
Metallisierung auf der Oxidschicht notwendig ist.
Für die PAD-Technik haben sich als besonders günstig Aluminiumlegierungen
mit. Aluminium, Gallium und Antimon erwiesen. Während des Legierungsvorgangs wird die Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes für Aluminium gehalten,
dann um etwa 10°G abgesenkt und eine solche zeitlang auf dieser niedrigeren
Temperatur gehalten, daß ein schnell diffundierender Dotierungsstoff,
z. B. Antimon, die gewünschte Diffusionstiefe erreichen kann. Andere Temperaturwerte
unterhalb des Schmelzpunktes für Aluminium würden unvertretbar
lange Diffusionszeiten bedingen. Neben dem Vorteil, daß während des
Legierungs Vorgangs eine Reaktion zwischen dem Metall und dem Oxid verhindert
wird, verringert das erfindungsgemäße Verfahren damit auch die zum
Legieren benötigte Fläche und erlaubt somit, in besonderen und extrem kleinen
Bereichen zu legieren.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren war angenommen worden, daß für die
Fotolackschicht 3, z.B. in Figur 4, ein Positiv-Fotolack verwendet wurde. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenfalls Anwendung finden, wenn die
Schicht 3 aus HMER oder KTFR oder anderen ähnlichen Fotolacken besteht.
009010/12OS
Docket YO 967 138
Docket YO 967 138
In diesem Fall wird bei gleicher Nachbehandlung lediglich der Teilbereich 7 der
Lackschicht 6 entfernt, so daß sich der Querschnitt von Figur 4A ergibt. Jetzt wird das Substrat 1 zum Trocknen 5 Sekunden lang auf 5000C erhitzt und anschließend
mit Trichloräthylen behandelt, damit sich die Schicht 3 von der
SiC^-Schicht 2, wie in Figur 4D dargestellt, abschält. Die Oberfläche der
Schicht 2 wird dann nochmals mit einer Fotolackschicht 9, z.B. KTFR oder
KMFR beschichtet und anschließend getrocknet, so daß sich die Verhältnisse
von Figur 5 ergeben. Die daran anschließenden Verfahr ens schritte sind dieselben
wie die oben im Zusammenhang mit den Figuren 5-7 beschriebenen.
Die zuletzt beschriebene Version des erfindungsgemäßen Verfahrens weist
zwar einige Verfahrens schritte mehr auf, liefert jedoch dasselbe Ergebnis
und kommt dabei vorteilhafterweise mit nur einer Fotolackart aus.
Für das Substrat 1 wurde eingangs angenommen, daß es ein Halbleiterkörper
sei. Weit verbreitet als Halbleitermaterial sind Silizium, Germanium und Galliumarsenid. Für das Verfahren ist das Substratmaterial jedoch unkritisch,
es muss lediglich ein Stoff sein, in den ein Metall einlegiert werden kann. Für
das erfindungs gemäße Verfahren ist es lediglich wesentlich, daß der Legierungsvorgang bei oder oberhalb der Schmelztemperatur des Legierungsmetalls stattfindet
und zwar in Anwesenheit eines Oxids oder anderer Stoffe, die mit dem
Metall reagieren. In der oben beschriebenen speziellen Verfahrens version
wurde von der Affinität des Legierungsmetalls zu Sauerstoff ausgegangen. Darauf ist die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt, sondern sie läßt sich
mit Vorteil genauso anwenden·; wenn ein Metall in ein Substrat in Gegenwart
anderer mit dem Metall reagierender Stoffe, z..B. Schwefel oder Stickstoff, einlegiert werden soll.
Als Beispiele für andere Metalle, die mit einer SiOg-Schicht reagieren, seien
nur Titan, Magnesium und Zirkon genannt. Während bisher solche Metalle ausgewählt werden mußten, die mit Sicherheit nicht mit Sauerstoff oder anderen
00 98 10/1209 Docket YO 967 138
Stoffen reagierten, ist diese Auswahl nun erheblich größer geworden. Die bei
dem Legierungsvorgang des, Metalls in dem Substratkörper nach dem Abblättern
bzw. Abschälen der angetrockneten Fotolackschicht verbleibende Restschicht
bzw. Belag verhindert oder vermindert zumindest jede Reaktion des ■
zusätzlich anwesenden Stoffes mit dem Legierungsmetall. Schließlich ist
die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf SiO -Schichten
dt
' -
.
als Isolierschichten beschränkt. Jeder einen Überschuß an Sauerstoff enthaltende
Stoff wird zu einer Reaktion zwischen dem Metall und Sauerstoff führen.
So reagiert, z.B. pyrolytisches Aluminiumoxid mit Aluminium. Ebenfalls sind Reaktionen zu erwarten zwischen einem Metall bzw. einer Metallegierung und
einer Sauerstoff enthaltenden Mischisolierschicht, z.B. Aluminium und SiIiziumoxinitrid.
Allgemein kann gesagt werden, daß jedes einen Überschuß an Sauerstoff bzw. anderen zu Metall reaktiven Stoffen enthaltende Material, das
sich bei den Legierungstemperaturen nicht auflöst, mit dem Legierungsmaterial reagieren wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diese unerwünschte Reaktion verhindert bzw. weitgehend vermindert.
0098 10/1209
Docket YO 967 138
Docket YO 967 138
Claims (11)
1. Verfahren zum Einlegieren von Metall in Teilbereiche eines Substrats, das
mit einer bis auf diese Teilbereiche geschlossenen zu dem Legierungsmetall
reaktiven Pas s i vie rungs s chicht bedeckt ist, insbesondere zur Herstellung
integrierter Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erhitzen
des in den Teilbereichen (4) metallisierten Substrats (1) über dieser Formation
ein die schädliche Reaktion zwischen dem Legierungsmetall (8) und
der Passivierungsschicht (2) verhindernder Belag (10) gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Passivierungsschicht
(2) Anteile aus der Sauerstoff-, Schwefel- oder Stickstoff gruppe enthält.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Passivierungsschicht (2) aus Siliziumdioxid besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (I)-ein
Halbleitermaterial, vorzugsweise Germanium, Silizium oder Galliumarsenid,
ist. ■■""'.-
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Legierungsmetall
(8) ein Metall der Aluminium, Magnesium, Titan oder Zirkon enthältenden
Gruppen ist.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß zur
- Bildung des die schädliche Reaktion zwischen dem Legierungsmetall (8)
und der Passivierungsschicht (2) verhindernden Belags (10) zunächst eine
Schicht (9) aus einem organischen Stoff, vorzugsweise eine Fotolackschicht,
aufgebracht wird, daß diese Schicht (9) getrocknet und anschließend mit
0098 10/1209 ·
Docket YO 967 138
einem Lösungsmittel behandelt wird derart, daß nach dem Abschälen dieser
Schicht (Figuren 6, 4B) der gewünschte Belag (10) zurückbleibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotolackschicht
(9) etwa 5 Sekunden bei ungefähr 3000C getrocknet wird.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7 gekennzeichnet durch Trichloräthylen
als Lösungsmittel. .
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das in
den Teilbereichen metallisierte und mit dein reaktionsverhindernden Belag versehene Substrat zum Einlegieren des Metalls über dessen Schmelztemperatur
erhitzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzen
des Substrats über die Schmelztemperatur des Legierungsmetalls, die Temperatur soweit gesenkt wird, daß ein Teil der Schmelze rekristallisiert,
und daß diese Temperatur über eine solche Zeit aufrecht erhalten wird, daß eine kontrollierte Nachdiffusion in das Substrat erfolgt.
11. Verfahren mindestens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei der Herstellung flächenmäßig sehr kleiner Dotierungsgebiete, insbesondere in Mehrfachemitter-Anordnungen.
009810/1209
Docket YO 967 138
Docket YO 967 138
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US74500968A | 1968-07-15 | 1968-07-15 | |
US14094171A | 1971-05-06 | 1971-05-06 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1932164A1 true DE1932164A1 (de) | 1970-03-05 |
DE1932164B2 DE1932164B2 (de) | 1972-04-06 |
Family
ID=26838622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19691932164 Withdrawn DE1932164B2 (de) | 1968-07-15 | 1969-06-25 | Verfahren zum einlegieren von metall in teilbereiche eines insbesondere aus halbleitermaterial bestehenden substrats |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3668025A (de) |
BE (1) | BE736104A (de) |
CH (1) | CH522044A (de) |
DE (1) | DE1932164B2 (de) |
FR (1) | FR2014594B1 (de) |
GB (1) | GB1268572A (de) |
NL (1) | NL6910772A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2909445A1 (de) * | 1978-03-16 | 1979-09-20 | Chevron Res | Polykristallines duennschicht-photoelement und verfahren zu seiner herstellung |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3604986A (en) * | 1970-03-17 | 1971-09-14 | Bell Telephone Labor Inc | High frequency transistors with shallow emitters |
NL7401858A (nl) * | 1974-02-12 | 1975-08-14 | Philips Nv | Registratiedrager waarop informatie is aange- t in een optisch uitleesbare struktuur. |
US4908689A (en) * | 1986-05-06 | 1990-03-13 | International Business Machines Corporation | Organic solder barrier |
WO2016130722A1 (en) * | 2015-02-11 | 2016-08-18 | Invensense, Inc. | 3D INTEGRATION USING Al-Ge EUTECTIC BOND INTERCONNECT |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL128768C (de) * | 1960-12-09 | |||
NL132313C (de) * | 1964-12-17 | 1900-01-01 |
-
1969
- 1969-06-25 DE DE19691932164 patent/DE1932164B2/de not_active Withdrawn
- 1969-06-25 FR FR696921597A patent/FR2014594B1/fr not_active Expired
- 1969-06-30 CH CH996069A patent/CH522044A/de not_active IP Right Cessation
- 1969-07-10 GB GB34809/69A patent/GB1268572A/en not_active Expired
- 1969-07-14 NL NL6910772A patent/NL6910772A/xx not_active Application Discontinuation
- 1969-07-15 BE BE736104D patent/BE736104A/xx unknown
-
1971
- 1971-05-06 US US140941A patent/US3668025A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2909445A1 (de) * | 1978-03-16 | 1979-09-20 | Chevron Res | Polykristallines duennschicht-photoelement und verfahren zu seiner herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1932164B2 (de) | 1972-04-06 |
CH522044A (de) | 1972-04-30 |
NL6910772A (de) | 1970-01-19 |
FR2014594A1 (de) | 1970-04-17 |
FR2014594B1 (de) | 1974-02-22 |
BE736104A (de) | 1969-12-16 |
US3668025A (en) | 1972-06-06 |
GB1268572A (en) | 1972-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3490007C2 (de) | ||
DE2061699C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
DE1952578A1 (de) | Verfahren zur Herstellung metallischer Kontakte auf Halbleiterkoerpern | |
DE69317696T2 (de) | Polyimid-Verfahren zum Schutz integrierter Schaltungen | |
DE1540175A1 (de) | Elektrische Widerstaende und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE3803511C2 (de) | ||
DE2428373A1 (de) | Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung | |
DE1614306B2 (de) | Verfahren zur Herstellung elektrischer Anschlüsse auf einer Oberfläche eines elektronischen Bauelementes und durch Anwendung dieses Verfahrens hergestelltes Bauelement | |
DE2227344B2 (de) | Verfahren zum aetzen von oeffnungen in eine schicht aus organischem material | |
DE1932164A1 (de) | Legierungsverfahren | |
DE1764758A1 (de) | Verfahren zum Bilden von Anschlussleitungen an einen Koerper aus Halbleitermaterial | |
DE2602705A1 (de) | Elektronenroehre mit einer photokathode, photokathode fuer eine solche roehre und verfahren zur herstellung einer derartigen roehre | |
DE2012031A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von aus Chrom oder Molybdän bestehenden Kontaktmetallschichten in Halbleiterbauelementen | |
DE1932164C (de) | Verfahren zum Einlegieren von Metall in Teilbereiche eines insbesondere aus Halbleitermaterial bestehenden Substrats | |
DE3301666A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen kontaktmetallisierung | |
DE1546025A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Oxydschicht auf einem Halbleiterkoerper aus Germanium oder einer AIIIBV-Verbindung | |
DE2327878C3 (de) | Verfahren zum Ätzen von mit Elektroden versehenen Halbleiterscheiben für Halbleiterbauelemente | |
DE2012110A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Mehrlagenmetallisierung an elektrischen Bauelementen | |
DE1929084B2 (de) | Ätzlösung für ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes | |
DE1764937C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Isolationsschichten zwischen mehrschichtig übereinander angeordneten metallischen Leitungsverbindungen für eine Halbleiteranordnung | |
DE1186950C2 (de) | Verfahren zum entfernen von unerwuenschten metallen aus einem einen pn-uebergang aufweisenden silicium-halbleiterkoerper | |
DE1639051C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines ohmschen Kontakts an einem Silicium-Halbleiterkörper | |
EP0967296A2 (de) | Verfahren zum Beschichten eines Substrats | |
DE1544318C3 (de) | Verfahren zum Erzeugen dotierter Zonen in Halbleiterkörpern | |
DE2250989A1 (de) | Verfahren zur bildung einer anordnung monolithisch integrierter halbleiterbauelemente |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |