DE2024822C3 - Verfahren zur Erzeugung von Masken für die Herstellung von Mikrobauelementen - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von Masken für die Herstellung von Mikrobauelementen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Masken fü'· die Herstellung von Mikrobauelementen, bei dem auf der Oberfläche eines Substrats eine Stoffschicht gebildet wird, die die Substratoberfläche gemäß einer vorgegebenen Gestalt nur teilweise abdeckt, und bei dem anschließend die chemische Zusammensetzung der Stoffschicht geändert wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 32 10 214 bekannt.
Bei diesem bekannten Verfahren wird ein leitfähiger Film aus einem leicht oxidierbaren Metall auf dem mit dem Umkehrmuster versehenen Substrat aufgebracht, dann stark erhitzt, so daß das oxidierbare Metall in Oxid übergeht, und dieses Oxid dann mit einem geeigneten Lösungsmittel gelöst, so daß das gewünschte Muster des leitfähigen Films erhalten wird. Bei diesem Verfahren ist die Genauigkeit des zu erzielenden Musters und die geringstmögliche Strichstärke durch den Einsatz der Fotogravurtechnologie begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Masken für exaktere und feinere Muster zu bilden, als sie mit Fotogravurtechnologie zu erhalten sind.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegeben.
Aus der US-PS 34 19 480 ist es bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen bekannt, eine Oxidschicht aus einem siliciumhaltigen Dotierstoff tür einen Leitfähigkeitstyp zu verwenden, der dem des Substrats entgegengesetzt ist. Es ist jedoch dieser Druckschrift kein Verfahren zu entnehmen, wonach unterschiedliche Verunreinigungen enthaltende Zonen so nah beieinander angeordnet werden können, daß die mit der Fotogravurtechnologie gegebene Grenze unterschritten wird. Aus der DE-OS 18 07 106 ist es bekannt, Oxide und Nitride für Maskierungsschichten bei der Halbleiterherstellung zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch vorteil-
•5 hafte Ausgestaltungen nach den Merkmalen der Unteransprüche für Einzelfälle noch verbessert bzw. besonderen Gegebenheiten angepaßt werden.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben, in welcher die gleichen oder äquivalente Elemente mit den gleichen Bezugsziffern und -zeichen versehen sind Es zeigen
Fig. l(a), l(b) und l(c) Schnittansichten, welche das Prinzip der einzelnen Verfahrensstufen zeigen;
Fig.2(a) und 2(b) ähnliche Schnittansichten, welche die Verfahrensstufen eines Ausführungsbeispiels zeigen und
F i g. 3(a) und 3(b) ähnliche Schnittansichten, welche die Verfahrensstufen eines weiteren Ausführungsbei-
spiels zeigen.
Im allgemeinen kann eine Dicke der Oxydschicht, Nitridschicht u. dgl. mit einer Genauigkeit bis zu 100 A und mit einer hohen Reproduzierbarkeit erzielt werden, wenn die Zeit, die Temperatur, die Lösung oder die Atmosphäre, die zur Anwendung bei der Oxydation oder Nitrierung bestimmt sind, und die Oxydationsspannung im Falle einer anodischen Oxydation usw. geregelt werden.
Eine feinere Abmessung wird im Vergleich zu der durch das Fotogravurverfahren begrenzten Abmessung erzielt, wenn die vorangehend beschriebenen Maßnahmen angewendet werden. Das heißt, es wird, wie in F i g. 1 gezeigt, (a) auf der Oberfläche eines zu bearbeitenden Stoffes 100 eine weitere Stoffschicht 200 von beliebiger Gestalt gebildet und (b) nachdem die chemische Zusammensetzung ihres an die freie Oberfläche angrenzenden Stoffschichtteils 201 geändert worden ist, (c) diese Stoffschicht durch eine Öffnung 202 entfernt, welche durch den Stoffschichtteil 201 gebohrt worden ist, dessen chemische Zusammensetzung geändert worden ist, worauf ein Teil 203 des Stoffschichtteils 201, der sich mit dem Stoff 100 in Kontakt befindet, als Fabrikationsmittel zur Bestimmung der Fabrikationsabmessung und Muster verwendet wird.
Zuerst sei die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für den Fall gegeben, bei welchem ein Muster mit einer feinen Abmessung verwendet wird, d h. es wird eine Aluminium-Dünnschicht 200Λ unter Vakuum auf die Oberfläche eines Halbleiters 100/4 aufgedampft, wie ir Fig. 2(a) gezeigt, worauf sie in eine beliebige Gestalt durch das Fotogravurverfahren geformt wird In diesem
Falle kann die Abmessung ausreichend größer als ein Mikron sein. Sodann wird, wie in F i g. 2(b) gezeigt, die Aluminium-
6S Dünnschicht teilweise durch anodische Oxydation oxydiert und ein Loch 202/4 in einen Teil der Oxydschicht 201/4 gebohrt, worauf beispielsweise eine wässerige Lösung von Chemikalien, wie NaOH,
verwendet wird, um das Aluminium 200A durch Auflösung zu entfernen, wobei die übrige Oxydschicht als Diffusionsmaske zur Durchführung der Störstoffdiffusion in den Halbleiter in der Atmosphäre des Verunreinigungsgases verwendet wird.
Die erhaltenen Halbleiterzonen 101A und 103A können mit einem Leitfähigkeitsiyp geformt werden, der von demjenigen des Schichtträgers lOOA verschieden ist, so daß, wenn diffundierte Zonen 10M und 103A auf beiden Seiten der Oxydschicht 201.4 als Kathode (Quelle) oder Anode (Abfluß) verwendet werden, es möglich ist, einen MOS-Transistor mit einem extrem kurzen Strompfad zu erhalten, und wenn die Zone 1OM als Emitter verwendet wird und die Zone 103A als Collector, kann er als seitlicher Transistor mit extrem kleiner Basisweite verwendet werden.
Der Abstand zwischen den Zonen 101A und 103A wird nur durch die Dicke der Oxydschicht 201A und durch die Strecke der Störstoffdiffusion bestimmt, so daß keine Beziehung zum Fotogravurverfahren besteht, weshalb eine kleine Abmessung und hohe Genauigkeit erreicht werden können.
In diesem Falle kann die auf dem Halbleiter zu bildende Stoffschicht nicht nur aus Aluminium bestehen, sondern es kann auch der Stoff von beliebiger Gestalt aus der Verbindung desselben als Diffusionsmaske verwendet werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei we.chem eine ausgezeichnete Genauigkeit erzielt werden kann, sei nun in Verbindung mit F i g. 3(a) und 3(b) beschrieben. Bei diesem Beispiel wird die Oxydschicht 201/4 auf der Oberfläche des Halbleiters, wie in Fig.3(a) gezeigt, durch das gleiche Verfahren wie bei dem Beispiel nach F i g. 2(a) und 2(b) gebildet und ferner eine Oxydschicht 300 aus einem Silicium enthaltenden Störstoff von einem Leitfähigkeitstyp, der dem des Schichtträgers 100/4 entgegengesetzt ist, auf diesem gebildet. Die Öffnung 202A wird durch die Oxydschichten 201A und 300 gebohrt, das Aluminium durch diese Bohrung entfernt und darauf Wärme zugeführt, um die Diffusion zu bewirken.
Nachfolgend wird eine Störstoffdiffusion vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie der des Schichtträgers durchgeführt ohne daß die Oxydschicht 300 entfernt wird, wenn sie dünn ist, oder nach dem Entfernen derselben, wenn sie dick ist, und zwar in der Atmosphäre des Verunreinigungsgases.
In diesem Falle wird die Diffusionslänge so gewählt, daß sie kürzer als die anfängliche Diffusionsstrecke wird, wie in F i g. 3(b) gezeigt Es sei angenommen, daß die erhaltenen Halbleiterzonen 101A, 102A und 103A als Teil hoher Störstoffkonzentration der Abfluß- bzw. Anodenzone, als Zone, in deren Oberfläche ein Strompfad geformt ist und als Quellen- oder Kathodenzone verwendet werden, so daß es möglich ist, einen MOS-Transistor zu erhalten, der einen kleinen Abflußwiderstand hat und für hohe Spannung geeignet ist In diesem Falle wird auf der Oberfläche des Halbleiters die Lage der Zone 102A, in welcher ein Strompfad gebildet wird, und der Zone 101A von hoher Störstoffkonzentration selbsttätig durch die Dicke der Oxydschicht 201A bestimmt Ferner wird die Strecke des kürzeren Teils an der Oberfläche der Zone 102A durch die Anwendung eines Doppeldiffusionsprozesses bestimmt bei welchem die Oxydschicht 201A als identische Diffusionsmaske verwendet wird, um dadurch einen sehr kurzen Strompfad mit ausgezeichneter Genauigkeit zu erhalten.
Aus den vorangehenden Ausführungsbeispielen ergibt sich, daß die Herstellung eines Musters von kleiner Abmessung möglich wird und eine Lageausrichtung von hoher Genauigkeit erzielt werden kann. Selbst wenn der Rand der Aluminium-Dünnschicht 200A, der durch Fotogravur gebildet wird, unregelmäßig und von geringer Genauigkeit ist ist die Breite des durch Verwendung der Oxydschicht zu erzielenden Musters an jedem Teil konstant so daß keine Gefahr besteht, daß die Zonen 101A und 103A in den F i g. 2(a) und 2(bj gekürzt werden. Die Stoffe, auf welche die Maske anwendbar ist, sind nicht nur Halbleiter, sondern auch Metall, z. B. Platin, und im letzteren Falle kann das Ätzen des Miniaturmusters des Platindünnfilms leicht unter Verwendung der Oxydschicht 201A*als Maske geschehen. Ferner kann die als Maske zu verwendende Schicht nicht nur die Oxydschicht sein, sondern es können auch verschiedene Arten von Schichten, beispielsweise eine Nitridschicht, vorgesehen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erzeugung von Masken für die Herstellung von Mikrobauelementen, bei dem auf der Oberfläche eines Substrats eine Stoffschicht gebildet wird, die die Substratoberfläche gemäß einer vorgegebenen Gestalt nur teilweise abdeckt, und bei dem anschließend die chemische Zusammensetzung der Stoffschicht geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nur in dem an die freie Oberfläche der Stoffschicht (200) und an das Substrat (MO) angrenzenden Teil der Stoffschicht (209) deren chemische Zusammensetzung verändert wird, daß in den Stoffschichtteil (201) mit veränderter chemischer Zusammensetzung mindestens ein Loch (202) gebohrt wird, daß durch dieses Loch (202) hindurch der in seiner Zusammensetzung chemisch unverändert gebliebene Teil der Stoffschicht (200) entfernt wind, und daß der das Substrat kontaktierende Teil (203) der in ihrer chemischen Zusammensetzung geänderten Stoffschicht (201) als Maske verwendet wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ändern der chemischen Zusammensetzung eines Teils der Stoffschicht eine Oxidschicht (300) aus einem siliciumhaltigen Dotierstoff von einem Leitfähigkeitstyp, der dem des Substrats entgegengesetzt ist, auf dem in seiner chemischen Zusammensetzung veränderten Stoffschichtteil gebildet wird, und daß nachfolgend zumindest «ine Öffnung sowohl in den in seiner chemischen Zusammensetzung veränderten Stoffschichtteil (.2OiA) als auch in die Oxidschicht (300) gebohrt wird.
3: Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffschicht zur Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung oxidiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffschicht zur Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung in ein Nitrid überführt wird.
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