DE2058554C3 - Verfahren zur Herstellung von Chrom-Halbleiterkontakten - Google Patents

Description

Flußsäure, 5 Teilen Ammoniumfluorid und 7 Teilen Wasser zu verwenden. Von diesen genannten Ätzmitteln wird die Chromschicht nicht angegriffen.

Die Aufbringung der Chromsrhicht erfolgt vorzugsweise durch Aufdampfen, und zwar bei einem Vakuum von etwa 10"» Torr. Für den angegebenen Verwendungszweck sind Schichtdicken von et.va 20 bis 100 nm und insbesondere eine Dicke um 50 nm bevorzugt. Die für die Durchführung des Verfahrens zu verwendende Isolatorschicht wird vorzugsweise durch Aufstäuben mit anschließendem Tempern aufgebracht, und zwar mit einer der Chromschicht entsprechenden Schichtdicke zwischen etwa 100 und 500 nm, vorzugsweise etwa 200 nm. Die für die Isolatorschicht im Einzelfall zu wählende Schichtdicke ist abhängig von der vorgegebenen Dicke der Chromschicht und ist so groß zu machen, daß sie ein mehrfaches, vorzugsweise wenigstens das 3 fache der Dicke der Chromschicht beträgt.

Das Verfahren geht davon aus. daß sich Chrom ganz besonders für die Herstellung von Metall-Halbleiterkontakten, insbesondere auf Α,,Β,-Verbindungen und darunter vorzugsweise auf Galliumarsenid, gut eignet. Bei Metall-Halbleiterkontakten — socenannten Schottky-Kontakten — kommt es darauf an, daß zwischen dem Halbleitermaterial und dem darauf aufgebrachten Metall keinerlei Zwischenschicht, z. B. Sauerstoffbelegung des Halbleiters, vorhanden ist. Solche Schichten wurden nämlich die quantenmechanischen Verhältnisse an einem derartigen Kontakt in ganz entscheidender Weise verändern. Gegenüber anderen Kontaktmetallen, die für Schottky-Kontakte bei einem Vakuum in der Größenordnung von 10~ⁿ Torr aufgebracht werden müssen, h3t die Verwendung von Chrom den Vorteil, daß man in diesem Fall schon mit einem Vakuum von etwa 10-^RTorr auskommt. Der wesentliche Grund für diese Besonderheit ist darin zu sehen, daß Chrom eine außerordentlich hohe Affinität insbesondere zu Sauerstoff hat und die bei einem Vakuum von 10~⁶ Torr auch nach dem Ausheizen stets noch vorhandene Belegung der Oberfläche des Halbleitermaterials von Chrom aufgenommen wird.

So vorteilh?ft Chrom für die Herstellung von Schottky-Kontakten ist, so schwierig lassen sich mit Chrom flächenhaft scharf begrenzte, insbesondere sehr kleinflächige bzw, streifenförmig eng benachbarte Kontakte herstellen. Metall-Halbleiterkontakte einer derartigen Struktur werden aber z. B. vorzugsweise in der Technik integrierter Schaltkreise benötigt. In dieser Technik werden beispielsweise Abstände zwischen den Kanten der Flächen zweier Metall-Halbleiterkontakte bis zur Größe von etwa 1 μίτι herab verlangt. Dies läßt erkennen, welche hohen Anforderungen bezüglich einer scharfen Begrenzung der Kontaktflächen gestellt werden.

Man erhält scharf begrenzte Flächen dieser Art mit einem fotolithografischen Ätzverfahren, bei dem in einer fotoempfindlichen Abdeckschicht ein Muster der in einer darunterliegenden Schicht gewünschten Struktur durch Belichtung und teilweise Auflösung hergestellt und daraufhin die nicht mehr abgedeckten Teilflächen der darunterliegenden Schicht abgeätzt werden. Diese üblicherweise angewandte Methode versagt aber, wenn solche Strukturen aus Chrom hergestellt werden sollen, da sich aufgedampftes Chrom nicht definiert ätzen läßt.

Nachdem es nicht gelang, Chromschichten mit ausreichender Genauigkeit und genügender Schärfe ihrer flächenmäßigen Begrenzung nach den bekannten Verfahren zu ätzen, wurde der Weg beschriften, die zu entfernenden Teile der Chromschicht von dem Halbleitermaterial abzuheben, indem man eine an diesen Stellen vor Aufbringung der Chromschicht aufgebrachte Zwischenschicht wegätzt. Es wurde festgestellt, daß Siliziumdioxid und Aluminiumoxid für eine derartige Zwischenschicht besonders gut geeignet sind, da sie mit Mitteln aufgelöst werden können, die Chrom nicht angreifen. Wesentlich für die Ausführung der Erfindung ist es, die Schichtdicke der Isolatorschicht im Verhältnis zur Schichtdicke des Chroms groß zu machen. Dann ist die später aufgebrachte Chromschicht an den Kanten des auf dem Halbleitermaterial verbliebenen Negativmusters aus dem Material der Isolatorschicht bei den für das Chrom vorgegebenen Schichtdicken so dünn, daß sie nicht mehr vollständig dicht ist und daß es dem Ätzmittel für die Isolatorschicht gelingt, an den Kanten in die Isolatorschicht einzudringen. Ist einmal das Ätzmittel an einer Stelle der Kante in das Material der Isolatorschicht eingedrungen, so geht die Entfernung des nach dem ersten Ätzprozeß verbliebenen Materials der Isolatorschicht und damit das Abheben der an diesen Stellen vorhandenen Chromschicht in diesem zweiten Ätzprozeß sehr rasch voran. Daß die Ränder der auf dem Halbleiter verbleibenden Chromschicht sehr scharf sind, ist eine Folge der geringen Dicke der Chromschicht. Bei den angegebenen, für Schottky-Kontakte vorgesehenen Dicken der Chromschicht, tritt es nicht ein, daß direkt auf dem Halbleiter aufliegende Flächenteile der Chromschicht mit abgehoben werden.

Ergänzende Erläuterungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner bevorzugten Weiterbildung geben die Figuren und deren Beschreibung.

In F ig. 1 ist mit 1 ein Teil eines Halbleiterkörpers, etwa einer Scheibe, bezeichnet, Auf der Oberfläche dieses Halbleiterkörpers befindet sich eine beispielsweise durch Aufstäuben und Tempern aufgebrachte, festhaftende Isolatorschicht 2 aus beispielsweise Aluminiumoxid. Um diese Schicht nach dem bevorzugten Fotoätzverfahren zu ätzen, wird auf diese Schicht 2 eine Schicht 3 aus fotoempfindlichem Ah decklack aufgebracht.

F i g. 2 zeigt den Halbleiterkörper 1 mit den darauf befindlichen Schichten nach Durchführung des ersten Ätzprozesses. Bei diesem Verfahrensschritt sind in die Schicht 2.an den Stellen, an denen die Schicht 3 nach der Belichtung weggelöst worden ist, Löcher geätzt worden. Der Schnitt ist so gelegt, daß er durch eine Reihe von Löchern hindurchgeht, so daß Schnittflächen 21 der Aluminiumoxidschichi zwischen den Löchern sichtbar bleiben.

Fig. 3 zeigt den Halbleiterkörper 1, nachdem die Abdeckschicht 3 entfernt und die erfindungsgemäße dünne Chromschicht 31 durch Aufdampfen aufgebracht worden ist. An den Stellen, an denen das Aluminiumoxid weggeätzt worden ist, entsteht der gewünschte unmittelbare Kontakt zwischen dem Halbleiterkörper und der Chromschicht.

F i g. 4 zeigt den Halbleiterkörper 1 mit den nach dem zweiten Ätzprozeß zurückgebliebenen Flächen 33 der Chromschicht 31. Überall dort, wo die Chromschicht 31 (siehe F i g. 3) das Aluminiumoxid überdeckte, d. h. nicht unmittelbar auf dem Halbleiterkörper auflag, ist die Chromschicht 31 infolge des

Herausätzens der Aluminiumoxidschicht 2, von der in der F i g. 3 nur noch die Schnitte 21 zu sehen sind, entfernt worden. Auf dem Halbleiterkörper 1 befinden sich in dem entsprechend F i g. 4 dargestellten Verfahrensstadium flächenmäßig scharf begrenzte Beschichtungen aus Chrom. In dem Fall, in dem, wie in F i g. 2 angedeutet, in die Aluminiumoxidschicht 2 räumlich voneinander getrennte Löcher eingeätzt worden sind, verbleiben auf dem Halbleiterkörper 1, wie F i g. 4 zeigt, voneinander isolierte Inseln 33 der ursprünglichen Chromschicht 31.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird, wie F i g. 5 zeigt, auf dem Halbleiterkörper 1 und die darauf befindlichen Chromschichten 33, eine Isolatorschicht 51 aus Siliziumdioxid aufgebracht. Siliziumdioxid eignet sich hierfür wegen seiner niedrigen Dielektrizitätskonstanten besonders.

F i g. 6 zeigt den Zustand, nachdem in die Schicht 51 Löcher hereingeätzt worden sind. Diese Löcher befinden sich an Stellen, an denen der Halbleiterkörper mit einer Chromschicht 33 bedeckt ist und sind in ihrer Fläche höchstens so groß, wie die Fläche der Chromschicht selbst und greifen über die Chromschicht nicht hinaus. Diese Löcher werden vorzugsweise nach dem Fotoätzverfahren hergestellt, indem auf die Schicht 51 eine nicht dargestellte Schicht aus Fotolack aufgebracht worden war, die nach Belichtung teilweise weggelöst worden ist, wodurch die Stellen der Schicht 51 für den Angriff eines Ätzmittels freigelegt worden sind, an denen die darunterliegende Chromschicht freigelegt werden soll.

Die Belichtung erfolgt unter Verwendung einer Maske, wobei deren Justierung mit Rücksicht darauf, daß die Löcher nur einen Teil der Fläche der Chromschichten zu erfassen brauchen, keine besondere Genauigkeit aufweisen muß.

F i g. 7 zeigt den Halbleiterkörper mit den Chromschichten 33 und der geätzten Siliziumdioxidschicht, in deren Löcher eine Beschichtung 71 mit Aluminium eingefügt ist. Dieses Aluminium gibt einen festen

ίο Kontakt auf der Chromschicht 33. Die Aluminiumschicht wird vorzugsweise mit Hilfe einer Maske, z. B. durch Aufdampfen, aufgebracht. Mit den gestrichelten Linien 72 ist angedeutet, daß der Halbleiterkörper 1 an diesen Stellen in einzelne Teile mit je einer oder mehreren wie vorangehend beschriebenen Metall-Halbleiterkontakten zerteilt wird.

Die Aluminiumschicht ist so dick gewählt, daß darauf ein Anschlußdraht nach dem Thcrmokompressions- oder nach dem Ultraschallbondung-Verfahren befestigt werden kann. Zahlenmäßig beträgl diese Dicke etwa 50 bis 150 nm.

F i g. 8 zeigt im Schnitt einen nach der Erfindung hergestellten Schottky-Barrier-Kontakt mit eineni Halbleiterkörper 11, der ein Teilstück des HaIbleiterkörpers 1 ist. Auf diesem Halbleiterkörper befinden sich die Chromschicht 33, die Siliziumdioxidschicht 51, die Aluminiumschicht 71 und ein durcl· Thermokompression oder Ultraschallbonding befestigter Zuleitungsdraht 81. Siliziumdioxid eignei sich wegen seiner niedrigen Dielektrizitätskonstanter an dieser Stelle besonders. Ein solcher Kontakt wire vorteilhaft als Diode verwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Die Erfindung bezieht sich auf ein wie im Ober-Patentansprüche: begriff des Anspruches! angegebenen Verfahrens zum Aufbringen von metallischen Kontakten auf der

1. Verfahren zum Aufbringen von metallischen Oberfläche eines Halbleiterkörpers.
Kontakten auf einer Oberfläche eines Halbleitei- 5 Aus der DT-OS 15 39 078 ist ein Ve*fahren zum körpers, wobei diese Oberfläche zuerst mit einer Herstellen von Metall-Halbleiterkontakten bekannt, ersten Isolatorschicht und diese Isolatorschicht bei. dem eine Siliziumoxidschicht auf die Oberfläche mit einer fotoempfindlichen Schicht überzogen eines Halbleiterkörpers aufgebracht wird, aus dieser wird, sodann die fotoempfindliche Schicht belieb,- Schicht in einem Ätzverfahren Flächenteile entspretet und entwickelt wird und an den von der foto- io chend den vorgegebenen Kontaktflächen herausgeempfindlichen Schicht befreiten Zonen Löcher in ätzt werden, und bei dem dann eine Chromschicht die Isolatorschicht geätzt werden, und daran an- aufgedampft wird, die sowohl die Siliziumoxidschicht schließend auf der so behandelten Oberfläche eine als auch die freigelegten Teile der Halbleiteroberzusammenhängende MetPllschicht aufgebracht fläche bedeckt. In einem zweiten Ätzprozeß wird die wird, die anschließend durch Entfernen einer un- 15 Chromschicht mit einem das Chrom angreifenden ter der Metallschicht befindlichen Schicht teil- Ätzmittel zum Teil wieder entfernt (S. 4, Abs. 2). Die weise mitabgehoben wird, so daß die Metall- Oxidschicht bleibt bei diesem zweiten Ätzprozeß auf Schicht auf den von der Isolatorschicht befreiten dei Halbleiteroberfläche erhalten.
Gebieten der Halbleiteroberfläche verbleibt, da- In der DT-AS 12 46 127 wird ein Verfahren bedurchgekennzeichnet, daß zum Aufbrin- 20 schriebet., bei dem zum Aufbringen von metallischen gen von flächenhaft scharf begrenzten, insbeson- Kontakten auf der Oberfläche eines Halbleiterkörpers dere kleinflächigen Metall-Halbleiterkontakten mittels Fototechnik in eine auf der Halbleiterober-(Schottky-Kontakten) mit Chrom im Anschluß an fläche aufgebrachte Oxidschicht ein der Kontaktdas Ätzen der Löcher in der Isolatorschicht (2) fläche entsprechendes henster geätzt wird; daran anfolgende weitere Verfahrensschritte durchgeführt 25 schließend wird eine Metallschicht ganzflächig sowerden: wohl auf die von der Oxidschicht befreite Kristall-

1. Ablösen der fotoempfindlichen Schicht (3), oberfläche als auch auf die mit der Fotolackschicht _ . „ . . ... , bedeckte angrenzende Oxidschicht aufgebracht. Da-

2. Aufbringen einer Chromschicht (31) auf die _{nach wird bei jenem} Verfahren die Fotolackschicht Isolatorschicht (2) und die von der Isolator- _{3<J und die darauf} befindliche Metallschicht mittels eines schicht befreiten Gebiete der Halbleiterober- _{den Fotolack} ablösenden Stoffs entfernt. Die Oxid-"^acne> schicht bleibt auch bei diesem Verfahren auf der

3. Entfernen der Isolatorschicht (2) von der Halbleiteroberfläche bestehen. Bei der Durchführung Oberfläche des Halbleiterkörpers durch Ät- dieses Verfahrens kann auf Grund der Tatsache, daß zen, wobei die auf der Isolatorschicht be- ₃₅ die Fotolackschicht bei der Bedampfung mit dem findlichen Teile der Chromschicht (31) mit- Kontaktmetall erwärmt wird, die Fotolackschicht abgehoben werden und voneinander isolierte _weich werden und fließen und dadurch zu ungenauen Inseln (33) der Chromschicht (31) auf der Strukturen führen. Bei zu Btarker Erwärmung kann Oberfläche des Halbleiterkörpers verbleiben, der Fotolack hart und schwer löslich werden, oder es

4. Aufbringen einer zweiten Isolatorschicht (Sl) 40 können durch Schrumpfung in ihm Risse auftreten, auf die Oberfläche des Halbleiterkörpersund so daß das Kontaktmetall außer an den vorgeauf die auf dieser Oberfläche befindlichen sehenen Flächen auch in solchen Rissen abgelagert Inseln (33) der Chromschicht, wird.

5. Ätzen von Löchern in die zweite Isolator- Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum schicht (51) im Bereich der Inseln (33) der « Aufbringen von metallischen Kontakten auf einer Chromschicht Oberfläche eines Halbleiterkörpers anzugeben, das

6. Aufbringen einer Aluminiumschicht (71) je- ^r Herstellung von flächenhaft scharf begrenzten, weils auf den von der zweiten Isolatorschicht insbesondere kleinflachigen, Metall-Halbleiterkontakbefreiten TeU einer Insel (33) der Chrom- |^en *f ^Chr°^m geeignet ist. Diese Metall-Halbleiterschicht ⁵° kontakte sollen nach bekannten technischen Verfahren, z. B. der Thermokompression oder des Ultra-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- schallbonding, mit Zuleitungsdrähten versehen werkennzeichnet, daß für die Isolatorschicht Alumi- den können.

niumoxid mit einer Dicke zwischen 100 und Diese Aufgabe wird bei einem wie im Oberbegriff

500 mm, vorzugsweise etwa 200 mm, aufgebracht 55 des Anspruches 1 angegebenen Verfahren erfindungs-

wird. gemäß nach der im Kennzeichen des Anspruches 1

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- angegebenen Weise gelöst.

kennzeichnet, daß für die Isolatorschicht Silizium- Als besonders vorteilhaft zur Ätzung des Siliziumdioxid verwendet wird. dioxids hat sich ein Ätzmittel aus einer Mischung

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 60 von 250 ml 40%iger Flußsäure, 300 g Aluminiumkennzeichnet, daß die Isolatorschicht durch Auf- fluorid und 250 ml Wasser erwiesen.

stäuben und nachfolgendes Tempern hergestellt Als besonders vorteilhaft zur Ätzung des Alumi-

wird. niumoxids hat sich Phosphorsäure in einer bevorzug-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ten Konzentration von 30% und stärker, insbesonbis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrom- 65 dere von 85°/o, sowie vorzugsweise mit Ammoniumschicht (31) durch Aufdampfen aufgebracht wird. fluorid gepufferter Flußsäure erwiesen. Günstig ist es

beispielsweise, gepufferte Flußsäure mit einem unge- ______ fähren Gewichtsverhältnis von 1 Teil 48%iger