DE2007693B2 - Verfahren zum lokalen abaetzen einer auf einem halbleiterkoerper aufgebrachten siliciumnitridschicht - Google Patents
Verfahren zum lokalen abaetzen einer auf einem halbleiterkoerper aufgebrachten siliciumnitridschichtInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lokalen Abätzen einer auf einem Halbleiterkörper aufgebrachten
Siliciumnitridschicht, bei dem die Siliciumnitridschicht mit einer Schicht aus Photolack abgedeckt, dann
die Photolackschicht durch Belichten und Entwickeln in eine Photolackmaske übergeführt und dann die
Photolackmaske auf der Siliciumnitridschicht erhitzt wird, bei dem dann unter Verwendung der Photolackmaske
als Ätzmaske und unter Verwendung eines Phosphatgruppen enthaltenden flüssigen Ätzmittels die
von der Photolackmaske nicht bedeckten Stellen der Siliciumnitridschicht bei erhöhter Temperatur abgeätzt
werden.
Ein solches Verfahren ist aus der DT-OS 19 34 743 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird zur
Erzeugung der Photolackmaske die aufgebrachte Photolackschicht zunächst bei 90 bis 95° C vorgetrocknet
und nach dem Entwickeln und dem Wässern bei einer Temperatur von 250° C getrocknet und zur Ätzung
der Siliciumnitridschicht als Ätzmittel geschmolzenes Ammoniumhydrogenphosphat verwendet, das auf einer
Temperatur von 2100C gehalten wird.
Andererseits war durch die US-PS 34 79 237 ein Verfahren zum lokalen Abätzen einer auf einem
Halbleiterkörper aufgebrachten Siliciumnitridschicht bekannt, bei welchem auf die Siliciumnitridschicht
zunächst eine Schicht aus S1O2 pyrolytisch abgeschieden
und auf dieser erst die Photolackmaske erzeugt wird. Zunächst wird in die SiC^-Schicht unter Verwendung
der Photolackmaske als Ätzmaske und verdünnter Flußsäure als Ätzmittel ein gewünschtes Muster
eingeätzt Dann wird unter Verwendung der erhaltenen SiO2-Maske als Ätzmaske und heißer konzentrierter
Phosphorsäure als Ätzmittel dieses Muster in der Siliciumnitridschicht erzeugt. Das Verfahren beruht auf
der Erfahrung, daß das SiO2 im Gegensatz zu dem Siliciumnitrid von heißer konzentrierter Phosphorsäure
nicht angegriffen wird und deshalb als Ätzmaske bei Verwendung dieses Ätzmittels geeignet ist.
Durch die NL-OS 68 09 330 war schließlich ein Verfahren zum Eindiffundieren von Dotierungsstoff aus
der Gasphase in eine lokal mit einer Siliciumnitridschicht maskierte Halbleiteroberfläche bekannt, bei
dem bei erhöhter Temperatur eine Siiiciumnitridsehicht auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht und die
Siliciumnitridschicht mit Ausnahme der Stellen der gewünschten Diffusionsfenster mit einer Abdeckung aus
eingebranntem Photolack versehen wird, die freiliegenden Stellen der Siliciumnitridschicht durch Einwirkung
von nascierendem Sauerstoff zu Siliciumoxid oxidiert werden, dann die oxidierten Stellen der Siliciumnitridschicht
durch Einwirken eines die Siliciumnitridschicht selbst nicht angreifenden Ätzmittels entfernt werden
und schließlich in die dadurch freigelegte Halbleiteroberfläche der Dotierungsstoff eindiffundiert wird.
Dabei erfolgt das Einbrennen der Photolackmaske bei etwa 25O0C, z.B. unter Verwendung einer Heizplatte.
Als Ätzmittel wird gepufferte, wäßrige Flußsäure verwendet.
Zweifellos ist ein solches Verfahren umständlich, wenn der nascierende Sauerstoff mit einer anodischen
Oxidation erzeugt wird, weil nach der Erzeugung der Siliciumnitridschicht und Photolackmaske eine Kontaktierung
des Halbleiterkörpers notwendig und das Erzeugen einer entsprechenden Stromstärke dann
schwierig ist, wenn zwischen den zu ätzenden Stellen der Siliciumnitridschicht in dem Halbleiterkörper
bereits pn-Übergänge vorhanden sind.
Auch eine aus S1O2 bestehende Hilfsätzmaske, die zu
ihrei Herstellung einer eigenen Photolack-Ätztechnik bedarf, bedingt einen nicht unbeträchtlichen zeitlichen
und technischen Mehraufwand. Dementsprechend ist ein Verfahren, wie es in der DT-OS 19 34 743
beschrieben ist, vorzuziehen. Allerdings ist konzentrierte Phosphorsäure als Ätzmittel für Siliciumnitrid
günstiger als die dort angegebene Schmelze aus Ammoniumhydrophosphat, die erfahrungsgemäß
schlechter als Phosphorsäure benetzt und außerdem bei höheren Temperaturen instabil wird. Es wäre deshalb
wünschenswert, wenn eine Photolackmaske zur Verfugung stünde, die bei Verwendung von heißer konzentrierter
Phosphorsäure nicht beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, für ein Verfahren zum lokalen Abätzen einer auf einem
Halbleiterkörper aufgebrachten Siliciumnitridschicht die Herstellung einer Photolackmaske anzugeben, die
das örtliche Abätzen der Siliciumnitridschicht mit heißer konzentrierter Phosphorsäure ermöglicht.
Die Erfindung, die diese Aufgabe löst, besteht darin, daß die nach dem Entwickeln vorliegende und aus einem
Diazotypielack bestehende Photolackmaske einer Temperaturbehandlung im Bereich von 100 bis 2000C
unterworfen wird, die mit einer Temperatur von 1500C beginnt und in Stufen erfolgt, und daß dann die von der
Photolackmaske unbedeckten Stellen der Siliciumnitridschicht mit konzentrierter Phosphorsäure von 15O0C
abgeätzt werden.
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Dieses Verfahren ermöglicht es, die Dauer der Ätzung der Siliciumnitridschicht mit konzentrierter
heißer Phosphorsäurelösung mit 150° C über eine
Stunde auszudehnen, ohne daß die Haftung der Photolack-Ätzmaske auf der Siliciumnitridschicht nachteilig
verringert wird. Im Vergleich zu dem aus der DT-OS 19 34 743 bekannten Verfahren wird eine
bessere Benetzung der in den Fenstern der Ätzmaske freiliegenden Siliciumnitridschicht erreicht. Es findet
außerdem keine störende N H3-Entwicklung statt
Bevorzugt ist vorgesehen, daß die Temperaturbehandlung zunächst 15 Minuten bei 150° C und in einer
weiteren Stufe 15 Minuten bei 200°C vorgenommen wird. Durch diese Maßnahme — zuerst Anbacken des
Diazotypie-Photolacks bei einer mittleren Temperatur, dann Einbrennen des Diazotypie-Photolacks bei einer
höheren Temperatur — wird sicher vermieden, daß der Diazotypielack auf der Siliciumnitridschicht bei der
Anwendung der höheren Temperatur zum Fließen kommt.
Eine Behandlungstemperatur für rotempfindliche Photolacke ist in »IBM Technical Disclosure Bulletin«,
Bd. 11 (1969)Nr. U (April)Seite 1526,mit 1000C vorder
Belichtung und mit 150°C (3 Minuten) nach der Belichtung und vor dem Entwickeln angegeben. Dabei
handelt es sich aber nicht um einen Diazotypie-Photolack.
Das Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden:
Die mit der Siliciumnitridschicht bedeckten Halbleiterscheiben werden 15 Minuten bei 8000C im
Stickstoff- oder Argonstrom ausgeheizt und sofort mit dem eine Viskosität von 40 cS aufweisenden Diazotypie-Photolack
bedeckt. (Für Geometrien kleiner als 5 μΐη wird Diazotypielack einer Viskosität von 25 cS
verwendet). Dann wird die Anordnung 30 Sekunden mit 4000 UpM geschleudert und 30 Minuten bei 80 bis 90° C
getrocknet Nun erfolgt die Belichtung und die Entwicklung nach bekannten Verfahren. Nach dem
Spülen und dem Trocknen wird die Temperaturbehandlung auf einer geregelten Heizplatte, nämlich Erhitzen
zuerst 15 Minuten bei 150°C und dann 15 Minuten bei 200° C, durchgeführt.
Die auf diese Weise behandelten Halbleiterscheiben können ohne weiteres ois zu 90 Minuten in konzentrierter
Phosphorsäure von 150° C behandelt werden, ohne daß ein störendes, d.h. weiter als 0,5μηι reichendes
Unterätzen der Diazotypie-Photolackmaske auftritt. Dabei ist zu bermerken, daß im allgemeinen Ätzzeiten
nur bis 30 oder 40 Minuten maximal benötigt werden.
Durch die hohe Einbrenntemperatur verliert der Diazotypielack seine Acetonlöslichkeit Er muß deshalb
durch eine etwa 5 Minuten dauernde Behandlung in einem schwach siedenden Gemisch aus Dichlorbenzol,
Phenol, Ferchloräthylen und einem Netzmittel, beispielsweise Dodecylbenzolsulfosäure, abgelöst werden.
Anschließend folgt ein kurzes Nachspülen in Trichloräthylen und Aceton oder MethanoL
Claims (3)
1. Verfahren zum lokalen Abätzen einer auf einem Halbleiterkörper aufgebrachten Siliciumnitridschicht,
bei dem die Siliciumnitridschicht mit einer Schicht aus Photolack abgedeckt, dann die Photolackschicht
durch Belichten und Entwickeln in eine Photolackmaske übergeführt und dann die Photolackmaske
auf der Siliciumnitridschicht erhitzt wird, bei dem dann unter Verwendung der Photolackmaske
als Ätzmaske und unter Verwendung eines Phosphatgruppen enthaltenden flüssigen Ätzmittels
die von der Photolackmaske nicht bedeckten Stellen der Siliciumnitridschicht bei erhöhter Temperatur
abgeätzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Entwickeln vorliegende und
aus einem Diazotypielack bestehende Photolackmaske einer Temperaturbehandlung im Bereich von
100 bis 2000C unterworfen wird, die mit einer Temperatur von 1500C beginnt und in Stufen erfolgt,
und daß dann die von der Photolackmaske unbedeckten Stellen der Siliciumnitridschicht mit
konzentrierter Phosphorsäure von 15O0C abgeätzt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturbehandlung zunächst
15 Minuten bei 150°C und in einer weiteren Stufe 15
Minuten bei 2000C vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem lokalen Abätzen der
Siliciumnitridschicht die Photolackmaske durch fünf Minuten langes Behandeln in einer schwach
siedenden Mischung von Dichlorbenzol, Phenol, Perchloräthylen und einem Netzmittel entfernt wird.
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