DE2007693B2 - Verfahren zum lokalen abaetzen einer auf einem halbleiterkoerper aufgebrachten siliciumnitridschicht - Google Patents

Verfahren zum lokalen abaetzen einer auf einem halbleiterkoerper aufgebrachten siliciumnitridschicht

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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)

Patentansprüche:
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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