DE2137280C2 - Anwendung eines Verfahrens zum Xtzen einer Schicht aus Aluminium - Google Patents

Anwendung eines Verfahrens zum Xtzen einer Schicht aus Aluminium

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Paul 7800 Freiburg Syska
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    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen — insbesondere von planaren Silizium-Transistoren oder Festkörperschaltungen in Siliziumkörpern — werden gegenwärtig die Zonen durch Schichtstrukturen aus Aluminium kontaktiert, welche bei planaren Halbleiterbauelementen die Zonen durch Fenster in Oxidschichten kontaktieren.
Aus der britischen Patentschrift 453 042 ist ein Verfahren zum Ätzen einer Schicht aus Aluminium mit einer Ätzlösung bekannt, bei dem die Schicht während des Ätzens mit einem Metall kontaktiert wird, welches in der elektrochemischen Spannungsreihe positiver als Aluminium ist. Eine derartige elektrochemische Spannungsreihe ist beispielsweise dem »Lehrbuch der anorganischen Chemie« von Dr. Heinrich Re my (Leipzig, 1960), S. 42, zu entnehmen. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt die Kontaktierung der Schicht aus Aluminium, welche in Form einer Folie vorliegt, um den Ätzpiozeß im Hinblick auf eine Aufrauhung der Folienoberflächc beschleunigen zu können.
Die Erfindung betrifft eine Anwendung eines Verfahrens zum Atzen einer Schicht aus Aluminium mit einer Ätzlösung, bei dem die Schicht während des Ätzens mit einem Metall kontaktiert wird, welches in der elektrochemischen Spannungsreihe positiver als Aluminium ist. Durch die Erfindung soll dagegen keine Aufrauhung der Folienoberfläche aus Aluminium, sondern die Wasserstoffentwicklung bei der Ätzung einer Schichtstruktur aus Aluminium, welche Zonen in einer Halbleiterplatte kontaktiert, vermieden werden. Dieses Problem war bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1 289 713 bekannt. Es wurde beobachtet, daß diese Wasserstoffentwicklung häufig die Ursache von relativ großen Aluminiumflecken ist, welche Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leitbahnen der herzustellenden Schichtstruktur bringen. Diese Aluminiumnecken treten um so häufiger auf, je wärmer die chemische Ätzlösung ist.
Erfindungsgemäß erfolgt die Anwendung eines Verfahreiis zum Ätzen einer Schicht aus Aluminium mit einer Ätzlösung, bei dem die Schicht während des Ätzens mit einem Metall kontaktiert wird, welches in der elektrochemischen Spannungsreihe positiver als Aluminium ist, zum Herstellen einer Schichtstruktur aus Aluminium, welche Zonen in einer Halbleiterplatte kontaktiert, durch selektives Ätzen einer durch eine Ätzmaske bedeckten Schicht aus Aluminium unter Vermeidung einer Wasserstoffentwicklung.
Eine Anwendung nach der Erfindung hat gegenüber dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1 289 713 den Vorteil, daß auch in einer sauren und/ oder alkalifreien Lösung geätzt werden kann.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist also besonders im Hinblick auf die bekannte elektrochemische Spannungsreihe die Verwendung von Gold zum Kontaktieren der Schicht geeignet. Es ist besonders günstig, die mit der Schicht aus Aluminium versehene Halbleiterplatte beim Ätzen durch Halterungen aus Gold, beispielsweise durch Golddrahtbügel, beim Ätzangriff an einem Gerät zum Eintauchen der Platte in die Ätzlösung zu befestigen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der Zeichnung erläutert, in der die
Fig. 1 zur Veranschaulichung der durch die Erfindung zu behebenden Fleckenbildung dient und die
F i g. 2 eine besonders günstige Halterungsvorrichtung zum Eintauchen von einer mit einer Schicht aus Aluminium versehenen Halbleilerplatte in die Ät7-lösung zeigt.
Die F i g. 1 zeigt ausschnittsweise in Aufsicht ein Transistorelement einer monolithischen Festkörperschaltung in einer Halbleiterplatte 1, weiche mit einer isolierenden Oxidschicht, wie bei planaren Halbleiterbauelementen üblich, bedeckt ist. Die Fig. 1 veranschaulicht den Zustand nach dem Herausätzen der die Leitbahnen 2, 3 und 4 enthaltenden Schichtstruktur aus Aluminium ohne Anwendung der erfindungswesentlichen Maßnahmen. An den Stellen 5, 6 und 7 befinden sich Durchbrüche in der die Halbleiterplatte 1 bedeckenden Oxidschicht, durch welche die Emitterzone von der Leitbahn 3, die Basiszone von der Leitbahn 2 und die Kollektorzone von der Leitbahn 4 kontaktiert werden.
Zum Herstellen der die Leitbahnen 2, 3 und 4 enthaltenden Schichtstruktur aus Aluminium wird die Halbleiterplatte wie üblich nach Herstellen der zur Kontaktierung erforderlichen Durchbrüche in der Oxidschicht mit einer Schicht aus Aluminium bedeckt und darauf unter Anwendung, des photolithographischen Verfahrens eine Ätzmaske aus Photolack aufgebracht, welche die Teile der Schicht aus Aluminium zwischen den Leitbahnen 2, 3 und 4 freiläßt. Durch selektives chemisches Ätzen werden dann die Teile der Schicht aus Aluminium zwischen den Leitbahnen 2, 3 und 4 entfernt. Ausgangspunkt der Erfindung war die Feststellung häufig auftretender Kurzschlüsse, welche auf die Leitbahnen 2, 3 und 4 kurzschließende Aluminiumflecken 8 zurückgeführt wurden, welche in Fig. 1 der Zeichnung mit einer Schraf-
fur versehen sind. Es wurde ferner festgestellt, daß Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindie Aluminiumflecken 8 sich um so stärker bilden, je dung wurde nun die mit der Aluminiumschicht bewärmer die Ätzlösung war. deckte Halbleiterplatte nach dem Herstellen der Ätz-
Bei der Suche nach der Ursache des Auftretens maskierung mit Gold kontaktiert Dies erfolgte in
dieser Aluminiumflecken 8 wurden Wasserstoffbläs- 5 einem schematisch in der Fig. 2 dargestellten Korb
chen festgestellt, welche beim Ätzen entstehen und aus gegen Ätzangriff widerstandsfähigem Material. In
den weiteren Ätzangriff verhindern. Diese Wasser- diesem Korb werden die Halbleiterylatten, wovon
Stoffbläschen lassen sich nur teilweise durch Bewegen eine Halbleiterplatte 1 gezeichnet ist, durch GoId-
der die Halbleiterplatten haltenden Vorrichtung be- drahtbügel 10, welche aus einem Golddraht 11 gebil-
seitigen. io dei werden, gehalten und die Schichten aus AIu-
Die Bildung der Wasserstoffbläschen beruht auf minium auf den Halbleiterplatten gleichzeitig kon-
der negativen Aufladung der mit der Schicht aus taktiert. Es wurde in einer sauren Lösung geätzt.
Aluminium versehenen Halbleiterplatte beim Ätzen. Als gut geeignet erwies sich eine Ätzlösung, be-
Taucht man nämlich ein Metall, das gemäß seiner stehend aus
Stellung in der elektrochemischen Spannungsreihe ein 15 gQ mi jj ο (deionisiert)
negatives Potential hat, in eine Säure, dann löst sich 72OmIH PO (85%)
das Metall unter Wasserstoffentwicklung auf; d. h., 4OmIHNO* (65 %)
das Metall gibt Elektronen an die Wasserstoffionen ^q mj £jj (foOH (99 bis 100%)
ab, und die Metallionen gehen in Lösung gemäß der s
Reaktionsgleichung ao Durch das Verfahren der Erfindung konnte nicht
Ai 4- ι«+ — δι+ + + 11 η nur ^'e B'ldunß der Aluminiumflecken8 mit großer
Al + 3 H — Al + 3/2 H2. Zuverlässigkeit vermieden werden, sondern auch
Beim Verlassen der Metallionen und Übergang in noch die Ätzzeit in vorteilhafter Weise durch AnLösung bleiben die Elektronen an der Halbleiter- Wendung höherer Ätztemperaturen als vorher verplatte zurück. 25 kürzt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

2 280 Patentansprüche:
1. Anwendung eines Verfahrens zum Ätzen einer Schicht aus Aluminium mit einer Ätzlösung, bei dem die Schicht während des Ätzens mit S einem Metall kontaktiert wird, welches in der elektrochemischen Spannungsreihe positiver als Aluminium ist, zum Herstellen einer Schichtstruktur aus Aluminium, welche Zonen in einer Halbleiterplatte kontaktiert, durch selektives Ätzen einer durch eine Ätzmaske bedeckten Schicht aus Aluminium unter Vermeidung einer Wasserstoffentwicklung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht mit einer sauren Lösung geätzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht mit einer Lösung aus
80 ml H2O (deionisiert),
72OmIRjPO4 (85»/o),
4OmIHNO3 (65°/o),
40 ml CH..COOH (99 bis lOO'Vo),
geätzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Schicht aus Aluminium versehene Halbleiterplatte (1) beim Ätzen in einem Korb (9) aus gegen Ätzangriff widerstandsfähigem Material durch Golddrahtbügel (10) gehalten bzw. kontaktiert wird.
DE19712137280 1971-07-26 1971-07-26 Anwendung eines Verfahrens zum Xtzen einer Schicht aus Aluminium Expired DE2137280C2 (de)

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DE2137280B2 DE2137280B2 (de) 1972-10-05
DE2137280A1 DE2137280A1 (de) 1972-10-05
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DE3806287A1 (de) * 1988-02-27 1989-09-07 Asea Brown Boveri Aetzverfahren zur strukturierung einer mehrschicht-metallisierung

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DE2137280B2 (de) 1972-10-05
DE2137280A1 (de) 1972-10-05

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