DE2132109A1 - Verfahren zum Herstellen eines Musters in einem metallischen Film - Google Patents

Description

THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY 2132109 Dayton, Ohio (V.St.A.) Patentanmeldung Unser Az: Ij522/Germany

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES MUSTERS IN EINEM METALLISCHEN FILM

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen eines Musters in einen auf der Oberfläche eines Substrats befindlichen metallischen Film.

Es sind bereits zahlreiche Ätzverfahren bekannt, beispielsweise für die Herstellung integrierter elektronischer Schaltungen, bei denen üblicherweise die zu ätzende Oberfläche mit einer gegenüber der Ätzflüssigkeit resistenten Maske, die dem zu erzeugenden Muster entspricht, abgedeckt wird. Der metallische Film kann mittels eines beliebigen bekannten Verfahrens, beispielsweise durch Aufdampfen, auf dem Substrat abgelagert werden und kann je nach dem Verwendungszweck des fertigen Gegenstandes aus einem beliebigen Metall bestehen.

Bei bekannten Ätzverfahren wird das den Metallfilm tragende Substrat in ein Bad des Ätzmittels getaucht. Diese bekannten Verfahren besitzen den Nachteil, daß sich aufgrund von durch den Ätzvorgang auf der Oberfläche des Metallfilme entstehenden Gasblasen eine Verzögerung der chemischen Reaktion eintritt, wodurch sich ungleichmäßige Kanten des geätzten Mustere ergeben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Ätzverfahren zu schaffen, bei dem der genannte Nachteil vermieden wird.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Herstellen eine· Musters in einem metallischen Film auf der Oberfläche eines Substrats, bei dem der Film mit einer dem

28.6.1971 109887/1901

Muster entsprechenden, gegenüber dem Ätzmittel xesistenten Maske abgedeckt ist und die nicht abgedeckten Bereiche durch ein flüssiges Ätzmittel weggeätzt werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahl des Ätzmittels auf den abgedeckten Film gerichtet wird, während das den Film tragende Substrat mit einer Geschwindigkeit rotiert, die ausreicht, um die durch den Ätzvorgang auf dem metallischen Film entstehenden Gasblasen zu entfernen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig; 1 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles dieser Vorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Halbleitervorrichtung, die auf ihrer Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte elektrische Leiterbahnen trägt; und

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linien A-A in Fig. 3.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Halbleiterscheibe 10 gezeigt, beispielsweise eine Siliciurascfceibe des η-Typs, auf der durch Oxydation eine dünne Siliciumdioxyd-Isolationsschicht hergestellt wurde. Diese dient dazu, die Siliciumscheibe 10 von einem Leiter 25 zu isolieren. In der Siliciumdioxydschicht sind Fenster vorgesehen, um'einen Kontakt zwischen einem Aluminiumfilm 20, der beispielsweise durch Aufdampfen auf der Siliciumdioxydschicht aufgebracht ist, und den p-leitenden Bereichen 34 und 35 der Siliciumscheibe zu ermöglichen. Aus der Aluminiumschicht 2O wurden Leiterbahnen 26 und 27 gebildet, um die p-Xeitenden Bereiche 34 und 35 der Siliciumscheibe 10, die unterhalb der Fenster der Siliciumdioxydschicht liegen, zu kontaktieren. Der L®£tar

28.6.1971

109887/1901

wurde aus des Aluminiumfilm so gebildet, daß er in Kontakt mit dem isolierten Bereich zwischen den beiden p-leitenden Bereichen 34 und 35 als Gate-Elektrode wirkt.

Der Aluminiumfilm 20 wird auf der Siliciumdioxyd-Isolationssch icht 15 in der üblichen Weise durch Aufdampfen abgelagert und ist durch die in der Isolationsschicht 15 vorgesehenen Fenster mit den p-leitenden Bereichen 34 und 35 in Kontakt. Der Aluminiumfilm 20 besitzt vorzugsweise eine Dicke von etwa 10.000 8.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, ist auf dem Aluminiumfilm 20 eine etwa 10.000 Ä* dicke ätzmittelbeständige Maske 3O vorgesehen, um bestimmte ausgewählte Bereiche des Aluminiumfilms 20 vor einem Angreifen der Phosphorsäure zu schützen. Zur Herstellung der Maske 30 wird eine Photoresist-Lösung gleichmäßig über dem Aluminium-

20 film/abgelagert und getrocknet. Die trockene Photoresist- Lösung wird anschließend mit einer geeigneten Maske abgedeckt und etwa 10 Sekunden lang mit ultraviolettem Licht belichtet. Die belichteten Bereiche der Photoresist-Lösung werden mittels eines Lösungsmittels entfernt, so daß die Maske 30 mit dem gewünschten Huster auf dem Aluminiumfilm zurückbleibt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zum Ätzen des abgedeckten Aluminiumfilms. Ein mit Zähnen versehener drehbarer Behälter 40 wird durch einen Motor 52 über eine Welle 38 und ein Zahnrad 43 angetrieben. Die Zähne des Behälters 40 können durch eine Kurvenscheibe 41 aus dem Zahnrad 43 ausgerückt werden, um den Behälter 40 stillzusetzen. Die Umlaufgeschwindigkeit des Behälters 40 beträgt 2.000 Umdrehungen pro Minute. Diese Drehzahl reicht aus, um während des Xtzvorgangs die Wasserstoffbläschen von dem Aluminiumfilm 20 zu entfernen und die Phosphorsäure gleichmäßig über den Film zu verteilen.

Über den drehbaren Behältern 40 ist ein Vorratsbehälter 46 angeordnet, in dem sich konzentrierte Phosphorsäure 45 befindet. Die Phosphorsäure 45 wird mittels einer

28.6.1971

109887/1901

unter einem weiteren Vorratsbehälter 49 angeordneten Wärmequelle 47 auf etwa 60 ⁰C erwärmt. Eine Pumpe 48 pumpt die erwärmte Phosphorsäure 45 von dem Vorratsbehälter 49 in den Vorratsbehälter 46. Die warme Phosphorsäure fließt mit einer Geschwindigkeit von 100 ccm/Minute durch ein Rohr 54 auf das Zentrum der Aluminiumfolie unmittelbar unterhalb des Rohres 54 und breitet sich von dort horizontal über den Aluminiumfilm aus. Die überschüssige Säure gelangt von dem Gehäuse 43* wieder in den Vorratsbehälter 49. Der Behälter 40 dreht sich um das Rohr 54, das in den Behälter 40 hineinragt. Nachdem die Phosphorsäure 45 auf den Aluminiumfilm 20 fließt, wird dieser mit einer Geschwindigkeit von 2.000 Umdrehungen pro Minute gedreht. Sobald der Film 20 mit seiner Rotation beginnt, setzt der schnelle Ätzvorgang ein. Die Phosphorsäure 45 wird durch die Rotationsbewegung über die Oberfläche des Film geschleudert und nimmt dabei die Gasbläschen mit, die sich durch die Ätzwirkung der Phosphorsäure 45 entwickeln. Dadurch wird die ätzende Wirkung der Säure auf dem Aluminiumfilm 20 wesentlich beschleunigt. Die durch den Xtzvorgang gebildeten Aluminiumleiter 25, 26 und 27 haben gleichmäßigere Kanten als bei einem Xtzvorgang ohne die Rotationsbewegung. Außerdem erhalten die Aluminiumleiter 25, 26 und 27 durch die Rotationsbewegung eine gleichmäßigere Breite und Dicke.

Eine Lichtquelle 59 ist unter einem Winkel von 30 Grad zur Rotationsachse des Behälters 40 angeordnet, um eine Beobachtung des Films 20 durch eine Öffnung 44 des rotierenden Behälters 40 zu ermöglichen.

Es wurde festgestellt, daß die Wasserstofftröpfchen, die durch die Rotationsbewegung von dem Aluminiumfilm entfernt werden, bei ihrem Verbleiben auf der Oberfläche des Aluminiumfilms 20 die Ätzgeschwindigkeit um etwa 94% vermindern würden.

Die Geschwindigkeit des Xtzvorgangs an dem Aluminiumfilm 20 kann somit dadurch stark herabgesetzt werden, daß der Behälter 40 mit Hilfe der Kurvenscheibe 41 angehalten wird, wodurch sich an der Oberfläche des Filmes 20 schnell

28.6.1971

109887/1901

Gasbläschen ansammeln. Dadurch ist es möglich, während des Xtzvorganges den Fortschritt der Bildung der Leiter 25, 26 und 27 aus dem Aluminiumfilm 20 zu untersuchen und zu steuern.

Eine Drehzahl von 2.000 Umdrehungen pro Hinute hat sich als optimale Rotationsgeschwindigkeit für den Aluminiumfilm 20 herausgestellt. Wird der Film mit einer zu niedrigen Geschwindigkeit gedreht, dann werden die Wasserstoffbläschen nicht entfernt. Ist dagegen die Rotationsgeschwindigkeit zu hoch, dann breitet sich die schnellbewegende Phosphorsäure 45 ungleichmäßig, insbesondere streifenförmig, über die rotierende Oberfläche aus, wodurch sich ein ungleichmäßiger Materialabtrag ergibt. Bei einer geringen Ätzgeschwindigkeit, also beispielsweise bei stillstehendem Aluminiumfilm 20, ergibt sich aufgrund der langen Zeitdauer für die Bildung der Leiter ein Unterschnitt. Die für die Leiterbildung erforderliche Zeit bei rotierendem Film beträgt im allgemeinen etwa 4 Minuten, während die erforderliche Zeit bei Stillstand des Aluminiumfilms etwa 1 Stunde beträgt.

Die Menge des von dem abgedeckten Aluminiumfilm 20 reflektierten Lichtes wird dazu verwendet, den Fortschritt des Xtzvorganges festzustellen. Wird festgestellt, daß eine merkliche Verringerung der Menge des reflektierten Lichtes infolge des Entfernens des Aluminiums aus den die Leiter 25, 26 und 27 umgebenden Bereichen auftritt, dann wird die Rotationsbewegung der Siliciumscheibe 10 eingestellt. Außerdem wird der Phosphorsäurefluß eingestellt, und die gebildeten Aluminiumleiter werden mit Wasser gewaschen, um die zurückgebliebene Phosphorsäure zu entfernen.

Die für das Entfernen des Aluminiums zur Bildung der Aluminiumleiter 25, 26 und 27 erforderliche Zeit beträgt etwa 4 Minuten, wenn ein 10.000 8 dicker Aluminiumfilm 20 mit einer Geschwindigkeit von 2.000 Umdrehungen pro Minute gedreht wird.

Die Gate-Elektrode 25, die Source-Elektrode 26 und die Drain-Elektrode 27 werden auf der Siliciumscheibe 10 in der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Weise ausgebildet, so daß sie einen MOS-Transistor bilden.

28.6.1971

109887/1901

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Verfahren zum Herstellen eines Husters in einem metallischen Film auf der Oberfläche eines Substrats, bei dem der Film mit einer dem Huster entsprechenden,gegenüber dem Ätzmittel resistenten Haske abgedeckt ist und die nicht abgedeckten Bereiche durch ein flüssiges Ätzmittel weggeätzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahl des Ätzmittels auf den abgedeckten Film gerichet wird, während das den Film tragende Substrat mit einer Geschwindigkeit rotiert, die ausreicht, um die durch den Xtzvorgang auf dem metallischen Film entstehenden Gasblasen zu entfernen.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Film ein Aluminiusifilm und das Ätzmittel eine warme Phosphorsäure ist.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsgeechwindigkeit etwa 2.000 Umdrehungen pro Hinute beträgt.

   28.6.1971 109887/1901

   Leerseite