DE2416029A1

DE2416029A1 - Verfahren zur herstellung keilfoermiger vertiefungen oder flaechen mit kleinem neigungswinkel in einer festkoerperoberflaeche

Info

Publication number: DE2416029A1
Application number: DE2416029A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr Rer Nat Krimmel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1974-04-02
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1975-10-23

Description

Verfahren zur Herstellung keilförmiger Vertieflmgen oder Flächen mit kleinem Neigungswinkel in einer Festkörperoberfläche.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem in FestkörS peroberflächen keilförmige Vertiefungen oder Flächen mit kleinem Neigungswinkel hergestellt werden können.
In der Halbleitertechnologie ist es häufig nützlich, Oberflächen von Festkörpern keilförmig zu vertiefen. So läßt sich bekanntlich die Durchbruchspannung eines Thyristors durch solche geneigte Oberflächenbereiche im Halbleiter beeinflussen.
Als Verfahren zur Herstelliing solcher Oberflächenneigungen sind Schrägschleifen und chemisches Ätzen bekannt. Weiterhin können durch Beschuß mit einem Elektronenstrahl oder Laserstrahl aus der Festkörperoberfläche kleine Bereiche gezieft herausgedampft werden, so daß in der Oberfläche Vertiefungen entstehen Beim Ätzverfahren bereitet das Einstellen eines genauen, insbesondere kleinen Neigungswinkels ß von etwa 10 Schwierigkeiten. Beim Schleifverfahren wird das Gitter des Rest körpers mechanisch stark beansprucht; es treten dabei Störungen des Gitters auf, die weit in den Festkörper hineinreichen und nur unvollkommen ausgeheilt werden können. Bei Beschuß mit einem Elektronenstrahl tritt ebenso wie bei Beschuß mit einem Laserstrahl an der Auftreffstelle des Strahles eine sehr hohe Temperatur auf, die in nicht kontrollierbarer Weise die Eigenschaften des Festkörpers in der Umgebung der Auftreffstelle verändert, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Vertiefungen in Festkörperoberflächen an-2,umgehen, das diese Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flächen und/oder Vertiefungen mittels Oberflächenzerstäubung durch ein schräg auf die Festkörperoberfläche auftreffendes Strahlenbündel energetischer atomarer und/oder molekularer, elektrisch geladener und/oder neutraler Teilchen erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren nützt die Tatsache aus, daß bei Bestrahlung der Oberfläche eines Objekts mit Teilchen mit hinreichender Energie (Ionen- oder auch Neutralteilchen) die Oberfläche an der Auftreffstelle der Teilchen abgetra.-gen (zerstäubt) wird. Die Zerstäubungsrate ist eine komplivierte Funktion der Teilchenenergie, der Teilchenmasse, der Masse der Atome oder Moleküle, des Objekts und des Bestrat LungswinkelslzC. Die Zerstäubungsrate steigt mit flacher werdendem Bestrahlungswinkel « an.
Ein scharf begrenztes, parallel verlaufendes Bündel 3 energiereicher Teilchen läflt sich durch elektrisch beschleuuigte Ionen mit den Mitteln der Ionenoptik, wie z.B. elektrischen und/oder magnetischen Linsen, herstellen, bei Verwendung von Neutralteilchen durch Neutralisieren eines so erzeugten lonenstrahles. Die Neutralisation eines Ionenstrahles kann mit thermischen Elektronen erreicht werden. In beiden Fällen kann die Bündelung auch durch Verwendung von Linsensysterben hergestellt werden. Einem Merkmal der Erfindung gemäß läßt man ein solches Strahlenbündel energetischer Teilchen unter einem genau vorbestimmten Winkel « auf die Festkörperoberfläche 1 auftreffen, die dabei im Bereich der Auftreffstelle zerstäubt wird. Auf diese Weise sind keilförmige Vertiefungen in der Festkörpberoberfläche mit Keilwinkelneigungen ß von 1° und mit einer Genauigkeit von + 0,10 herstellbar. Der Keilwinkel ß und der Einfallswinkel d sind nicht notwendigerweise gleich. Störungen, die bei Anwendung dieses Verfahrens im Festkörper auftreten, sind gering; sie lassen sich zudem schon bei Temperaturen von 500°C gut ausheilen.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung wird während des Zerstäubungsvorganges der Auftreffwinkel und/ oder die Auftreffstelle des Teilchenstrahlbündels verändert, was durch Ablenkung und/oder Verschiebung des Teilchenstrahles geschehen kann. Dieser Vorgang kann insbesondere auch von einem Rechner gesteuert werden. Mit diesem Verfahren lassen sich Vertiefungen mit zu- oder auch abnehmendem Neigungswinkel erzeugen; ferner kann, wenn dieser Vorgang rechnergesteuert ist, auf einfache Weise eine auf der Oberfläche rasterförmig verteilte Anordnung solcher Vertiefungen erzeugt werden. Hierbei ist es von Vorteil, den Teilchenstrahl so scharf zu bündeln, daß sein Querschnitt kleiner ist als die mittlere Fläche einer einzelnen, im Raster angeordneten Vertiefung.
In einer weiteren Fortbildung der Erfindung werden zur Biindelung des Teilehenstrahles mit dem Objekt fest verbundene Blenden verwendet, die dadurch erzeugt werden, daß auf der Festkörperoberfläche eine Ma skierungsachicht 4 aufgebracht wird, die ihrerseits mit einer Struktur versehen ist/wird.
Struktur in diesem Sinne sind Öffnungen, Vertiefungen und Erhebungen dieser Maskierungsschicht. Die Struktur dieser Maskierungsschiciit läßt sich mit den bekannten Ätz- und Schleifverfahren erzeugen. Wird eine solche Maskierungsschicht zur Begrenzung eines Teilchenstrahles verwendet, so ist zu berückslcbtigen, daß diese ihrerseits von den auftreffenden Teilchen zerstäubt wird und deshalb ihre Form verändert. Diese Änderung läßt sich jedoch berechnen und kann bei der Bestimmung der im Festkörper erzeugten Vertiefungen berücksichtigt werden. Das Verfahren nach dieser weitergeführten Erfindung ermöglicht es, besonders kleinflächige und genau lokalisierte Vertiefungen in der Festkörperoberfläche zu erzeugen.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung des Verfahrens besteht darin, mit ihm in auf Halbleiteroberflächen befindlichen Deckschichten ein Dickenprofil zu erzeugen. Solche Deckschichten mit sich entlang der Halbleiteroberfläche ändernder Dicke werden benötigt, um in Halbleiterkörpern laterale Dotierstoffgradienten zu erzeugen. Der Dotierstoff wird dabei durch die Deckschicht hindurch in den Halbleiter gebracht.
Bei den bekannten Verfahren zur Dotierung eines Festkörpers mit Diffusion oder Ionenimplantation hängt dann die Zahl der je Zeiteinheit in den Festkörper eindringenden Dotierstoffteilchen von der jeweiligen Dicke der Deckschicht ab. Da für dieses Dotierungsverfahren häufig Deckschichten mit geringen Dickenänderungen und/oder rasterförmiger Dickenverteilung gewünscht werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung solcher Deckschichten besonders geeignet.
6 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Petentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung keilförmiger Flächen oder Vertiefungen mit kleinem Neigungswinkel in einer Festkörperoberfläche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Flächen undloder die Vertiefungen (2) mittels Oberflächenzerstäubung durch ein schräg auf die Festkörperoberfläche (1) auftreffendes Strahlenbündel (3) energetischer atomarer und/oder molekularer, elektrisch geladener und/oder neutraler Teilchen erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß der Einfallswinkel und/oder die Auftreffstelle des Teilchenstrahlbüiidels während des Zerstäubungsvorganges verändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , daß die Veränderung des Einfallswinkels und/oder der Auftreffstelle des Teilchenstrahibündels von einem Rechner gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g ek e n n z e- i c h n e t , daß das Teilchenstrahlbündel so scharf gebündelt ist, daß seine Querschnittsfläche kleiner ist als die Fläche der zu erzeugenden Vertiefung.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ek # n n z e i c h n e t , daß zur Ausblendung des Teilchenstrahles auf die mit der Vertiefung zu versehende Oberfläche eine Maskierungsschicht (4) aufgebracht wird, die mit einer Struktur versehen ist.
6. Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung eines Dickenprofils in auf Halbleiteroberflächen befindlichen Deckschichten.

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