DE2622790A1 - Verfahren und anordnung zur kantenaetzung fuer die herstellung schmaler oeffnungen zu materialoberflaechen - Google Patents
Verfahren und anordnung zur kantenaetzung fuer die herstellung schmaler oeffnungen zu materialoberflaechenInfo
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Description
Fairchild Camera and Instrument ο c τ>
τ ο λ
Corporation L D ZI / y U
464 Ellis Street
Mountain View, California 94040 F 7608
Mountain View, California 94040 F 7608
Verfahren und Anordnung zur Kantenätzung für die Herstellung schmaler Öffnungen zu Materialoberflächen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Anordnungen für die Herstellung schmaler Öffnungen zu Materialoberflächen,
und sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und Anordnungen, welche in zweckmäßiger Weise verwendet werden können
für die Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungsanordnungen mit feinen geometrischen Mustern. Auch bezieht sich die
Erfindung auf ein Verfahren und Anordnungen zum Herstellen von Halbleiteranordnungen, insbesondere solchen Anordnungen, bei
denen zwischen Elektroden schmale Zwischenräume vorhanden sind.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung schmaler isolierender Zwischenräume in Silizium oder polykrosballinem
Silizium unter Anwendung zur Zeit zur Verfügung stehender Halbleiter-Herstellungsverfahren. Das Verfahren gemäß
der Erfindung kann auch angewandt werden für die Darstellung neuartiger Halbleiterbauarten, um kleinere Zellen mit näher beieinander
liegenden Bauelementen zu erhalten, so daß höhere Ausbeuten und ein verbessertes Betriebsverhalten erreicht werden.
Bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen bwz. Halbleiterbauelementen
werden gewöhnlich Komponenten verschiedener Art auf einem Substrat ausgebildet, indem zuerst eine einheitliche
Schicht aus Halbleitermaterial, beispielsweise aus Silizium oder polykristallinem Silizium, über dem Substrat hergestellt
wird. Anschließend wird mit Hilfe verschiedener Verfahrensschritte
die Schicht aus Halbleitermaterial in mehrere Komponenten aufgeteilt, welche gewöhnlich die Punktion von Elektroden haben.
Zwischen den Komponenten ausgebildete isolierende Zwischenräume sollen vorzugsweise so eng wie möglich sein. Bei Anwendung
üblicher fotolithographischer Verfahren ist jedoch für die
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Fairchild Camera and Instrument Z D Z Z/S U
Corporation
464 Ellis Street
Mountain View, California, 94040 F 7608
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minimale Breite der isolierenden Zwischenräume, welche zwischen den Komponenten oder Elektroden in dem Siliziummaterial erreicht
werden kann, eine räumliche Grenze gegeben.
Techniken zum Herstellen schmaler Öffnungen zu Materialoberflächen
sind bekannt. Eine sehr bekannte Technik, welche in der Halbleiterindustrie in weitem umfang angewandt wird, besteht
darin, daß eine Fotoresistschicht auf der Materialoberfläche ausgebildet wird, Teile des Fotoresist selektiv mit ultraviolettem
Licht belichtet werden und dann das belichtete Fotoresist entwickelt wird. Die Weite bzw. Breite von Öffnungen, welche
unter Verwendung dieser Technik hergestellt sind, ist begrenzt durch Diffraktions- und Reflexionseffekte bei den Wellenlängen
der Strahlung, die zur Belichtung des Fotoresist verwendet wird. Schmalere Öffnungen können hergestellt werden durch ähnliche
Verfahren, bei denen andersartige Fotoresist_materialien und Strahlungen kürzerer Wellenlängen, beispielsweise Elektronenstrahlung
oder Röntgenstrahlen, verwendet werden. Eine eingehende Diskussion der Grenzen konventioneller Fotolithographie
findet sich in den"IEEE Transactions on Electron Devices", Ausgabe Juli 1975.
Eine andere Technik, welche zum Herstellen einer schmalen Emitteröffnung
in einem Halbleiterbauelement verwendet wird, ist in einem Aufsatz beschrieben, welcher unter der Bezeichnung
11A New Sub-Micron Emitter Formation with Reduced Base Resistance
for Ultra High-Speed Devices" von H. Kamioka u.a. im Dezember 1974 der International Electron Devices Meeting in Washington,
D.G. vorgelegt wurde und veröffentlicht ist ab Seite 279 des "Technical Digest" dieses Kongresses. Bei der von Kamioka u.a.
beschriebenen Technik wird eine drei Mikrometer Breite sandwichartige Schichtung aus Siliziumnitrid, Siliziumdioxyd und Siliziumnitrid
ausgebildet, welche über der gewünschten Stelle der Emitteröffnung auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats
609850/1109
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zentriert ist. Die Sandwich-Schicht aus Siliziumdioxyd wird dann
seitlich einwärts von beiden Seiten geätzt, so daß mit den beiden Nitridschichten eine Struktur mit einem "Doppel-TH-Querschnitt
entsteht. Der vertikale Steg aus dem restlichen Sili— ziumdioxyd bildet einen maskierenden Schutz eines darunter befindlichen
Bandes (dessen Breite mit 0,5 Mikrometer angegeben wird) aus Siliziumnitria, während die freigelegten Teile aus
S-iliziumnitrid von beiden Seiten fortgeätzt werden. Der darüber
befindliche maskierende Siliziumdioxyd-Steg wird anschließend entfernt, und es wird eine Schicht aus Siliziumdioxyd auf der
freigelegten Oberfläche des S-iliziumsubstrats ausgebildet.
Das restliche Band aus Siliziumnitrid, welches sowohl die Breite als auch die Lage der schmalen Emitteröffnung definiert, wird
anschließend entfernt, wobei ein Teil der Oberfläche des Siliziumsubstrats freigelegt wird.
Die selektive seitliche Ätzung einer einen kleinen Bereich begrenzenden
lateralen Kante auf einer benachbarten, darüberliegenden Materialschicht zum Freilegen eines größeren Bereichs des
darunterliegenden Materials ist in der US-PS 3 783 047 (M.M. Paffen
u.a.) vom 1. Jan. 1974 beschrieben, welche die Bezeichnung hat "Method of Manufacturing a Semiconductor Device and Semiconductor
Device Manufactered by Using Such a Method"o Das von Paffen u.a.
angegebene Verfahren wird verwendet zum Herstellen eines Halbleiterbauelements, welches eine schmale Zone mit einer ersten
gewählten Gruppe elektrischer Eigenschaften und eine größere Zone mit einer anderen Gruppe elektrischer Eigenschaften aufweist.
Die Anwendung einer selektiven seitlichen Ätzung ist von CN. Berglund u.a. in einer Schrift "Undercut Isolation - A
Technic for Closely Spaced and Self-Aligned Metalization Patterns for MOS Integrated Circuits" beschrieben. Diese Schrift erschien
im September 1973, und sie beginnt auf Seite 1255 des Bandes 120,
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Nr. 9 des "Journal of the Electrochemical Society". CN. Berglund
u.a. nutzen den "Schatteneffekt" eines hinterschnittenen Bereichs,
welcher in eine Zweischicht-Isolator-Sandvfch-Anordnung geätzt ist.
Wegen der Maskenwirkung einer hinterschnittenen Kante wird ein dünner Metallfilm, welcher unter einem geeigneten Winkel zur Kante
aufgedampft ist, an den hinterschndtibenen Kanten diskontinuierlich
sein, und man erhält dann elektrisch isolierte Metallisierungsmuster auf verschiedenen vertikalen Niveaus, zwischen denen
vernachlässigbare seitliche Abstände vorhanden sind. Berglund u.a. geben ein Beispiel für die Anwendung dieser Technik durch
die Beschreibung der Bauart einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung (Charge-Coupled-Device - CCD).
Obwohl lithographische Verfahren bei Anwendung von Elektronenstrahlung
und Röntgenstrahlung benutzt werden können, um schmale Öffnungen herzustellen, welche die Herstellung kleinerer
Halbleiterelemente und höherer Chip-Dichten ermöglichen, als es bisher bei Benutzung weniger fortschrittlicher Methoden der Fall
war, so haben diese Verfahren doch auch viele Nachteile· Die zur Durchführung der Elektronenstrahl-Technik erforderliche Einrichtung
ist gegenwärtig nicht nur sehr teuer, sondern bei Anwendung dieser Technik werden gegenwärtig auch verlängerte Fotoresist-Belichtungszeiten
benötigt, welche für die Massenherstellung ungeeignet sind. Optimierte Einrichtungen, wie sie zur Ausführung
der Röntgenstrahl- Lithographie im Produktionsmaßstab benötigt werden, stehen gegenwärtig nicht zur Verfügung. Zusätzlich
zu den bekannten Vorsichtsmaßregeln und Einrichtungen, welche zur Verhütung von Unfällen und Schäden bei der Anwendung von
Röntgenstrahlen notwendig sind, erfordert diese Technik Masken von hoher Präzision, welche oft aus Schwermetall, ζβΒ. Gold,
hergestellt ^ind, und deren Geometrie so fein sind wie diejenigen,
die auf der Oberfläche des Materials herzustellen sindo
Masken dieser Art werden im allgemeinen mit der Elektronenstrahl—
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Technik hergestellt, und sie erfordern hohe Kosten und bereiten
in der Herstellung besondere Schwierigkeiten.
Die Breite der schmalen Öffnungen, welche mit der Doppelseiten-Ätzmethode
von Kamioka u.a. hergestellt werden kann, ist durch die Tatsache begrenzt, daß der Siliziumdioxyd-Steg hinreichend
breit sein muß, um die überhängende Schicht aus Siliziumnitrid zu halten. Obwohl außerdem die laterale Ätzgeschwindigkeit von
SiJ-iziumdioxyd in der Theorie gesteuert und überwacht werden
kann, so daß die Tiefe der Hinterschneidung eine Funktion der Ätzzeit wird, wird bei größerer Tiefe der Hinterschneidung zum
Erzeugen eines immer schmaleren Siliziumdioxyd-Steges die Schwierigkeit der Steuerung und Überwachung der Ätzgeschwindigkeit,
der Gleichmäßigkeit des Ätzvorganges und damit auch der Breite der auszubildenden Öffnung immer mehr zunehmen. Da außerdem der
Ätzvorgang gleichzeitig von zwei Seiten erfolgt, steigt die Ungewißheit über die Breite der auszubildenden Öffnung wegen der
kombinierten Unsicherheit der Lagen der konvergierenden Kanten im gegebenen Zeitpunkt.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung können im Gegensatz zu dem von Kamioka u.a. angegebenen Verfahren schmalere Offnungen
hergestellt werden, wobei die laterale Ätzzeit herabgesetzt und nicht erhöht wird und nur eine und nicht zwei laterale Kanten
eines maskierenden Materials geätzt werden, um die schmalen Öffnungen herzustellen. Die vorliegende Erfindung ist daher hinsichtlich
der Enge der herstellbaren Öffnungen nicht strukturell begrenzt wie die Technik von Kamioka u.a. Da vielmehr eine kürzere
Ätzzeit für eine schmalere auszubildende Öffnung benötigt wird, können die UngMchförmigkeiten in der Weite der auszubildenden
Öffnung aufgrund lokaler Ungleichmäßigkeiten der Ätzgeschwindigkeit herabgesetzt werden. Da außerdem bei Anwendung der
vorliegenden Erfindung eine schmale Öffnung an jeder Kante eines
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maskierenden Materials hergestellt wird, wird gegenüber der Technik
von Kamioka u.a. die Dichte schmaler öffnungen heraufgesetzt. Das Verfahren gemäß der Erfindung überwindet daher viele der
Schwierigkeiten und Probleme, die bei den bisher bekannten Verfahren zum Herstellen schmaler Öffnungen zu der Oberfläche eines
Materials auftraten. Dies wird erreicht durch ein neues Verfahren, welches für die Halbleiter-Industrie von besonderem Interesse
ist, da es unter Verwendung von Materialien und Verfahrensschritten ausgeführt werden kann, die in der Halbleiter-Industrie
üblich sind und von dem Halbleiter-Fachmann verstanden werden. Insofern besteht ein unmittelbarer Gegensatz zu den als mehr
oder weniger esoterisch zu bezeichnenden vorbekannten Verfahren der Elektronenstrahl- und Röntgen-Lithographie, welche zur
Herstellung ähnlicher schmaler Offnungen zu der Oberfläche eines Materials benutzt worden sind.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer schmalen
Öffnung zu der Oberfläche eines ersten Materials mit einer ersten Gruppe von Ätzeigenschaften vorgesehen, welches die folgenden
Schritte aufweist: Auf einem Teil der Oberfläche des ersten Materials wird eine ätzbare Maske ausgebildet, welche
eine erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante hat, die entlang einer gewählten Kante der auszubildenden schmalen
Öffnung angeordnet ist; es wird eine Schutzschicht aus einem zweiten Material mit einer zweiten Gruppe von Ätzeigenschaften
auf der freigelegten Oberfläche des ersten Materials ausgebildet, wobei die Schutzschicht eine zweite eine schmale Öffnung
bildende laterale Kante aufweist, welche an die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante angrenzt; die erste eine schmale
Öffnung bildende laterale Kante an der Maske wird zum Freilegen ungeschützter Bereiche des ersten Materials derart geätzt,
daß eine schmale Öffnung zur Oberfläche des ersten Materials hergestellt wird.
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Gemäß der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung vorgesehen, welches die folgenden Verfahrensschritte
aufweist: Ausbildung einer Schicht aus einem ersten Material über einem Siliziummaterial; Ausbildung einer Schicht
aus einem zweiten Material über dem ersten Material, wobei das erste und das zweite Material verschiedene Ätzgeschwindigkeiten
haben; Begrenzen von Bereichen auf dem zweiten zu ätzenden Material; Ätzen der begrenzten Bereiche des zweiten Materials zum
Freilegen von Bereichen des ersten Materials; Ätzen der freigelegten Bereiche des ersten Materials zum Freilegen von Bereichen
des Siliziummaterials; Ätzen freigelegter Kanten des zweiten Materials, um darin Kanten auszubilden, welche gegenüber den Kanten
aus erstem Material einen Abstand haben; Oxydieren der freigelegten Bereiche aus dem Siliziummaterial zum Ausbilden einer
Oxydschicht über dem Siliziummaterial; Ätzen frexgelegter Kanten des ersten Materials im wesentlichen gleich den im Abstand
liegenden Kanten des zweiten Materials zum Freilegen unoxydierter Bereiche des Siliziummaterials; Ätzen der freigelegten Bereiche
des Siliziummaterials, so daß das Siliziummaterial in getrennte Komponenten aufgeteilt wird, welche jeweils durch enge
Zwischenräume voneinander getrennt sind.
Erfindungsgemäß ist eine Anordnung zur Benutzung bei der Herstellung
von Halbleitereinrichtungen vorgesehen, welche die folgenden Merkmale aufweist: eine erste Schicht aus Siliziummaterial;
eine zweite Schicht aus einem ersten Material, welche über der ersten Schicht liegt und eine erste Ätzgeschwindigkeit besitzt;
eine dritte Schicht aus einem zweiten Material, welche iber der
zweiten Schicht angeordnet ist und eine zweite Ätzgeschwindigkeit hat, derart, daß bei einer Ätzung des ersten Materials eine
Ätzung des zweiten Materials im wesentlichen ausgeschlossen ist.
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Auch ist erfindungsgemäß eine Anordnung zur Anwendung bei der Herstellung einer schmalen Öffnung zu der Oberfläche aus einem
ersten Material mit einer ersten Gruppe von Ätzeigenschaften vorgesehen, welche folgende Merkmale hat: eine auf einem Teil der
Oberfläche aus erstem Material ausgebildete ätzbare Maske, welche eine erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante aufweist,
die entlang einer gewählten Kante der auszubildenden schmalen Öffnung angeordnet ist} eine Schutzschicht aus einem zweiten
Material, welches eine zweite Gruppe von Ätzeigenschaften besitzt und auf dem freigelegten Teil der Oberfläche des ersten Materials
ausgebildet istj die Schutzschicht hat eine zweite eine schmale
Öffnung bildende laterale Kante, welche an die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante angrenzt; die erste eine
schmale Öffnung bildende laterale Kante ist derart ätzbar, daß ungeschützte Bereiche des ersten Materials freigelegt werden
und dabei die schmale Öffnung zu der Oberfläche des ersten Materials ausgebildet wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und weitere Erfindungsmerkma-Ie
und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen bevorzugter Verfahren und Anordnungen beschrieben.
Für gleiche oder ähnliche Elemente werden dabei die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 bis 15 zeigen schematisch und vereinfacht Teil-Schnittansichten
der Ausgangsanordnung, der sich bei der Bearbeitung ergebenden Anordnungen und der abschließend erhaltenen Anordnung
bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 16 zeigt schematisch und vereinfacht eine Teil-Schnittansicht
einer dreiphasigen Ladungskopplungsanordnung.
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Fig. 17 zeigt schematisch und vereinfacht eine Teil-Schnittansicht
einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung mit vergrabenem Kanal und implantierter Sperre·
Fig. 18 zeigt schematisch und vereinfacht eine Teil-Schnittansicht
einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung mit vergrabenem Kanal und implantierter Sperre, wobei zwei überlappende
Elektrodenniveaus verwendet werden.
Figo 19a bis 19j zeigen schematisch und vereinfacht Teil-Schnittansichten
von Anordnungen, welche das Kantenätzverfahren gemäß
der Erfindung bei der Anwendung zur Herstellung einer Ladungskopplungsanordnung mit einer Ein-Niveau- Polysiliziumelektrode,
vergrabenem Kanal und implantierter Sperre erläutern, wobei die einzelnen Elektroden durch schmale Spalte getrennt sind.
Fig. 20a bis 20p zeigen schematisch und vereinfacht Teil-Schnittansichten
von Anordnungen, welche bei der Herstellung einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung mit vergrabenem Kanal
und implantierter Sperre verwendet werden, wobei zwei überlappende Elektrodenniveaus vorhanden sind, bei denen die schmalen
Spalte zwischen einzelnen Elektroden auf beiden Niveaus mit Hilfe des Kantenätzverfahrens gemäß der Erfindung hergestellt werden.
Fig. 21a bis 21j zeigen schematisch und vereinfacht Teil-Schnittansichten
von Anordnungen, bei denen die Kantenätztechnik gemäß der Erfindung zur Herstellung schmaler, lateral oxydierter Isolationsgebiete
in einer Polysiliziumschicht verwendet wird·
Fig. 22a bis 22g zeigen schematisch und vereinfacht Teil-Schnittansichten
von Anordnungen zur Unterteilung einer dünnen Silizium-Epitaxialschicht in elektrisch isolierte Taschen durch ein Gitter
aus oxydierten Isolationsgebieten aus epitaktischem Siliziummaterial, welches sich durch die epitaktische Schicht zu einem sich
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seitlich erstreckenden isolierenden pn-übergang erstreckt, wobei die Kantenätztechnik gemäß der Erfindung angewandt wird.
Fig. 23a bis 23 h zeigen schematisch und vereinfacht Teil-Schnittansichten
von Anordnungen, welche verwendet werden, um eine Metallisierungsschicht durch schmale Zwischenräume zu unterteilen,
wobei die Kantenätztechnik gemäß der Erfindung angewandt wird.
Fig. 24a zeigt eine Schnittansicht einer Ausgangsanordnung, von
der ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung ausgeht.
Fig. 24b zeigt eine Schnittansicht der Anordnung gemäß Fig. 24a nach dem Einätzen von Öffnungen in die beiden ersten Schichten.
Fig. 24c zeigt eine Schnittansicht der Anordnung gemäß Fig. 24b nach dem Fortätzen von Kanten einer Schicht.
Fig. 24d zeigt eine Schnittansicht der Anordnung gemäß Fig. 24c nach der Oxydation freigelegter Teile der Sliliziumschicht.
Fig. 24e zeigt eine Schnittansicht der Anordnung gemäß Fig. 24d nach dem Fortätzen von Kanten einer zweiten Schicht.
Fig. 24f zeigt eine Schnittansicht der Anordnung gemäß Fig. 24e nach dem Fortätzen freigelegter Teile der Siliziumschicht.
Fig. 24g zeigt eine Schnittansicht der verbleibenden Anordnung nach Entfernung der in den Fig. 24a bis 24f dargestellten oben
liegenden Schichten.
Fig. 24h zeigt eine Schnittansicht einer nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten bevorzugten Anordnung.
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Gemäß der Erfindung ist allgemein ein Verfahren und eine Anordnung
zum Herstellen einer schmalen Öffnung durch ein Material oder durch Materialien auf einer Oberfläche aus einem ersten
Material zu dieser Oberfläche vorgesehen. Zur Erläuterung dieses Verfahrens und der Anordnung sei zunächst Fig. 1 betrachtet,
welche eine Teil—Schnittdarstellung durch ein solches erstes Material 10 zeigt. Das erste Material 10 besitzt eine
erste Gruppe von Ätzeigenschaften und eine im wesentlichen ebene (planare) Oberfläche 12. Um eine schmale Öffnung zu der Oberfläche
12 des ersten Materials 10 an einer gewählten Stelle 14 auszubilden, wird eine ätzbare Maske 16 mit einem gewählten
Muster auf einem Teil der Oberfläche 12 aus erstem Material 10 entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ausgebildet. Die ätzbare
Maske 16 besitzt eine erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante 18. Die laterale Kante 18 ist in den verschiedenen
Figuren so dargestellt, daß sie im wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche 12 des ersten Materials 10 ist. Wenn jedoch in
dem vorliegenden Text auf eine "laterale Kante" Bezug genommen wird, kann eine solche Kante senkrecht oder aber auch in einem
Winkel zu der Oberfläche 12 angeordnet sein; auch kann eine solche "laterale Kante" gerade oder konkav oder konvex ausgebildet
sein, oder sie kann auch eine zusammengesetzte oder kombinierte Form haben.
Anschließend wird eine Schutzschicht aus einem zweiten Material 20, welches eine zweite Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist,
auf der freiliegenden Oberfläche 12 des ersten Materials 10 ausgebildet. Die Schutzschicht aus zweitem Material 20 besitzt eine
zweite eine schmale Öffnung bildende laterale Kante 22, welche nahe bei der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen
Kante 18 entsprechend der Darstellung der Fig. 3 angeordnet ist. Zuletzt wird die erste eine schmale Öffnung bildende laterale
Kante 18 an der ätzbaren Maske 16 um einen gewählten Abstand
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von der zweiten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante 22 fortgeätzt, so daß man eine eine schmale Öffnung bildende
laterale ^-ante 24 erhält und die gewünschte schmale Öffnung zu
der Oberfläche 12 auf dem ersten Material 10 an der gewählten Stelle 14 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 ausgebildet ist.
Bei der elementarsten Anordnung gemäß der Erfindung enthält die ätzbare Maske 16 eine einzige ein Gebiet definierende
Schicht 26 aus einem dritten Material, welches eine dritte Gruppe von Ätzeigenschaften hat. Wenn die erste eine schmale Öffnung
bildende laterale Kante 18 zurückgeätzt wird, um die laterale Kante 24 auszubilden, wird die obere Fläche der ätzbaren Maske
16 gleichzeitig fortgeätzt. Dies ist annehmbar, solange nach dem Ausbilden der gewünschten schmalen Öffnung an der gewählten
Stelle 14 eine hinreichende Menge der ätzbaren Maske 16 verbleibt, um denjenigen Teil der Oberfläche 12, welcher bedeckt bleiben
soll, zu schützen.
Um eine bessere Steuerung und Überwachung der lateralen Ätzung der ersten eine schmale Öffnung bildende lateralen Kante 18 zu
erreichen und die erforderliche Dicke der ein Gebiet definierenden Schicht 26 aus dem dritten Material herabzusetzen, kann eine
Schicht aus viertem Material 28 verwendet werden, welches eine vierte Gruppe von Ätzeigenschaften besitzt. Die Schicht aus viertem
Material 28 liegt flächengleich über der Schicht aus drittem Material 26 und haftet an deren oberer Fläche, wie in Fig.
dargestellt ist. Die Schicht aus viertem Material 28 besitzt eine
laterale Kante 30, welche über und entlang der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante 18 angeordnet ist. Die in
Fig. 5 dargestellte besondere Anordnung von Materialien kann durch verschiedene Techniken hergestellt werden, welche dem Fachmann
der Halbleiterherstellung bekannt sind. Beispielsweise können
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das dritte und vierte Material nacheinander aufgebracht werden, wobei eine Schattenmaske denjenigen Teil der Oberfläche 12 aus
erstem Material 10 schützt und bedeckt, auf dem ein beschichtetes Gebiet nicht gewünscht ist. 1Niach einem anderen Verfahren zur
Ausbildung der in Fig. 5 dargestellten Anordnung werden gleichförmige Schichten aus drittem und viertem Material auf der Oberfläche
12 des ersten Materials aufgebracht, und es folgen fotolithographische Verfahrensschritte zur Abgrenzung und Ätzung,
wie sie ebenfalls in der Halbleiterindustrie bekannt sind. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann dann die Schutzschicht aus zweitem
Material 20 auf den freigelegten Teilen der Oberfläche 12 ausgebildet werden, und die erste eine schmale Öffnung bildende
laterale Kante 18 wird selektiv fortgeätzt, um die laterale Kan-. te 24 zu bilden, welche die gewünschte schmale Öffnung zur Oberfläche
12 des ersten Materials 10 an der gewählten Stelle 14 entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 7 herstellt. Alternativ
kann die laterale Kante 30 an der Schicht aus viertem Material entsprechend der Darstellung in Fig. 5 selektiv geätzt werden,
um eine dritte eine schmale Öffnung bildende laterale Kante 36 entsprechend der Darstellung in den Fig. 8 und 9 zu bilden. Dabei
ist zu beachten, daß die selektive Ätzung der lateralen Kante 30 an der Schicht aus dem vierten Material 28 vor oder nach
der Ausbildung der Schutzschicht 20 auf der freigelegten Oberfläche 12 des ersten Materials 10 erfolgen kann. In beiden Fällen
erhält man die in Fig. 9 dargestellte Anordnung, und die freigelegten Teile der Schicht aus drittem Material 26 werden dann
fortgeätzt, und es wird die gewünschte schmale Öffnung zur Oberfläche 12 aus dem ersten Material 10 an der gewählten Stelle 14
gebildet, wie aus Fig. 10 hervorgeht.
Eine bessere Steuerung und Überwachung der seitlichen Ätzung der lateralen Kante 30 an der Schicht aus viertem Material 28 zur
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Ausbildung der dritten eine scnmale Öffnung bildenden lateralen
Kante 36 kann erreicht werden durch Verwendung einer ätzbaren Dreischichtmaske 16O Eine solche Dreischichtmaske ist in Fig. 11
dargestellt, wobei die dritte Schicht eine Schicht aus einem fünften Material 32 enthält, welches eine fünte Gruppe von Ätzeigenschaften
besitzt und auf der oberen Fläche des vierten Materials 28 deckungsgleich angeordnet ist und an ihm haftet. Die Schicht
aus fünftem Material 32 besitzt eine laterale Kante 34, welche sich über und entlang der lateralen Kante 30 an der Schicht aus
viertem Material 28 befindet. Die in Fig. 11 dargestellte ätzbare Dreischichtmaske 16 kann durch Techniken hergestellt werden,
welche denjenigen ähnlich sind, welche zur Ausbildung der in Fig. 5 dargestellten und oben beschriebenen Zweiscüchtmaske verwendet
wurden. Nach der Ausbildung der in Figo 11 dargestellten
Anordnung wird die laterale Kante 30 an der Schicht 28 aus viertem Material geätzt, so daß man die dritte eine schmale Öffnung
bildende kterale Kante 36 entsprechend der Darstellung in Fig.
12 erhält. Die Schicht aus fünftem Material 32 bedeckt die obere Fläche der Schicht aus viertem Material 28 als Schutzschicht
während wenigstens eines Teils des Ätzvorgangs. Anschließend wird
die Schutzschicht aus zweitem Material 20 auf der freigelegten Fläche 12 des ersten Materials 10 entsprechend der Darstellung
in Fig. 13 ausgebildet. Zuletzt werden die Teile der Schicht aus drittem Material 26, welche zwischen den zweiten und dritten eine
schmale Öffnung bildenden lateralen Kanten 22 bzw. 36 freiliegen, fortgeätzt, so daß die gewünschte schmale Öffnung zu der Oberfläche
12 des ersten Materials 10 an der gewählten Stelle 14 hergestellt wird, wie aus Fig. 14 erkennbar ist. Entsprechend der Darstellung
in Fig. 15 kann die Schutzschicht aus zweitem Material 20 alternativ auch auf der freigelegten Fläche 12 des ersten
Materials 10 ausgebildet werden, bevor die Kante 30 an der Schicht aus viertem Material 28 geätzt wird.
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Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung mit einer ätzbaren Maske 16 mit einer einzigen Schicht ausgeführt wird, werden die in den
Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellten Anordnungen nacheinander ausgebildet. Wenn eine ätzbare Maske 16 aus zwei Schichten verwendet
wird, um das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen, werden in ähnlicher Weise die in der Reihenfolge der Fig. 1, 5, 6 und
oder in der Reihenfolge der Fig. 1, 5, 8, 9 und 10 oder in der Reihenfolge der Fig„ 1, 5, 6, 9 und 10 dargestellten Anordnungen
nacheinander ausgebildet. Wenn eine ätzbare Maske 16 aus drei Schichten verwendet wird, werden in entsprechender Weise die in
der Reihenfolge der Fig. 1, 11, 12, 13 und 14 oder in der Reihenfolge der Fig. 1, 11, 15, 13 und 14 dargestellten Anordnungen
nacheinander ausgebildet. Dabei ist auch zu beachten, daß bei einem gewählten Ätzschritt die physikalischen oder chemischen
Vorgänge zur Ätzung eines freigelegten Teils eines gewählten Materials zum Ausbilden der gewünschten Anordnungen der Materialien
auch zur Ätzung freigelegter Teile anderer Materialien führen können. Die verschiedenen Stärken und Ätzeigenschaften
aller Materialien müssen jedoch so beschaffen sein, daß, wenn die schmale Öffnung zu der Oberfläche 12 des ersten Materials 10
an der gewählten Stelle 14 freigelegt wird, ein gewisser Teil der Schutzschicht aus zweitem Material 20 und ein gewisser Teil
der das Gebiet definierenden Schicht aus drittem Material 26.
in solchen Bereichen verbleibt, bei denen keine Öffnungen herzustellen sind.
Die Fig. 1 bis 15 sind absichtlich in schematischer und vereinfachter
Form dargestellt, insbesondere ohne Schnitt-Schraffierungen, welche bestimmte Materialien andeuten könnten. Die Darstellung
dieser Figuren ist so gewählt, um die allgemeine Konzeption des Verfahrens und der Anordnung gemäß der Erfindung
besser hervorzuheben. Bestimmte Beispiele von Teilen praktisch verwendbarer, manufakturierbarer Gegenstände, bei denen das
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Verfahren und die Anordnung gemäß der Erfindung unter Verwendung bestimmter gewählter Materialien realisiert wird, werden
nachfolgend dargestellt und beschrieben. Informationen über Einzelheiten bestimmter Verfahrensschritte, welche bei den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen erwähnt werden oder erforderlich sind, kann der fachkundige Leser den zahlreichen Patentschriften,
sonstigen Schriften und Bücher der Halbleitertechnik
entnehmen. Insbesondere wird Bezug genommen auf das Buch von A.S. Groveι PHYSICS AND TECHNOLOGY OF SEMICONDUCTOR DEVICES,
Verlag John Wiley and Sons, Inc., N.Y., N.Y. 1967, und das Buch
von L.I. Maissel and R. Glang, HANDBOOK OF THIN FILM TECHNOLOGY,
Verlag McGraw-Hill Book Co., N.Y., N.Y. 1970.
Es wird zunächst eine Ladungskopplungsanordnung beschrieben. Das Grundkonzept der ladungsgekoppelten Halbleiteranordnungen
ist von W.S. Boyle und G.E. Schmith in einem Aufsatz veröffentlicht
worden, welcher am 19. Apr. 1970 im Bell System Technical Journal unter der Bezeichnung "Charge-Coupled Semiconductor
Devices", S. 587, erschienen ist. Einrichtungen dieser Art bestehen aus einer Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur, in welcher
Minoritätsträger in "räumlich definierten Verarmungsgebieten11
(spatially defined depletion regions), auch als Potentialtopfe"
(potential wells) bezeichnet, an der Oberfläche des Halbleitermaterials gespeichert werden. Einrichtungen dieser Art können
nicht nur mit Vorteil als Schieberegister und Verzögerungs__linien
verwendet werden, sondern sie bieten auch Vorteile als Abbildungseinrichtungen, deren Dyianikumfang und/oder Empfindlichkeitseigenschaften
von den physikalischen Merkmalen der Metall-Isolator-Halbleiter-Struktur abhängig sind.
Ein Verfahren zum Herstellen der erwähnten räumlich definierten Verarmungsgebiete mit den entsprechenden Eigenschaften wurde
zuerst beschrieben von Amelio u.a. in einem Aufsatz "Experimental
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Verification of the Charge Coupled Device Concept", veröffentlicht
am 19. 04. 1970 im Bell System Technical Journal, Seite 593O
Eine Ladungskopplungsanordnung (charge coupled device - CCD),
wie sie dort beschrieben ist, enthält eine Reihe von Metall-Oxyd-Halbleiter-Kondensatoren
(Metal- Oxide-Semiconductor= MOS), welche durch nichtleitende Zwischenräume entsprechend der Darstellung
in Fig. 16 voneinander getrennt sind. Die dort dargestellte Anordnung enthält ein monokristallines Silizium-Halbleitersubstrat
50 vom ρ Leitfähigkeitstyp. Auf der oberen Fläche des Substrats 50 ist eine isolierende Schicht 52 aus Siliziumdioxyd
ausgebildet, und mehrere Aluminiumelektroden 54 befinden,
sich in Längsrichtung auf der Schicht52; sie sind durch Abstände mit einer gewählten Spaltweite 56 voneinander getrennt. Diese
ersten CCD-Anordnungen waren dreiphasig. Bei einer solchen Anordnung sind die Potentialtöpfe definiert durch die seitlichen
Grenzen der Elektroden 54. Eine Ladungsverschiebung entlang der Anordnung erfolgt dadurch, daß verschiedene gewählte Takt-Spannungssignale
0^, $2 und $3 an jeden der drei Elektrodensätze angelegt
werden, welche durch die dargestellten elektrischen Verbindungen jeder dritten Elektrode gebildet sind. Bei diesen
ersten Anordnungen betrug die erwähnte Spalt__weite 56 3 Mikrometer.
Anschließende Untersuchungen zeigten, daß diese Art von Halbleiteranordnungen die Nachteile eines geringen Übertragungswirkungsgrads und unstabiler Betriebseigenschaften hatten, und
zwar aufgrund des unkontrollierten Oberflächenpotentials in dem Gebiet der Zwischenräume zwischen den leitenden Elektroden.
Eine weitere Ladungskopplungsanordnung (CCD) ist in Fig. 17
dargestellt} sie ist zweiphasig, und sie besitzt einen vergrabenen Kanal sowie eine implantierte Sperrenanordnung. Bei dieser
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Bauart befindet sich ein vergrabenes Kanalgebiet 58 vom η Leitfähigkeitstyp
in der Oberfläche des Substrats 50. Sperrgebiete 60 vom η Leitfähigkeitstyp sind in der Oberfläche des Substrats
periodisch angeordnetj sie definieren die seitlichen Grenzen
der Potentialtopfe. Diese Sperrgebiete haben auch die Funktion,
das Fließen der Signalladung in einer Richtung zu bewirken. Das vergrabene Kanalgebiet 58 und die Sperrgebiete 60 können mit
Hilfe bekannter lonenimplantationstechniken ausgebildet werden. In der in Fig. 17 dargestellten Anordnung wird Ladung von links
nach rechts weitergegeben, indem zwei gewählte Takt-Spannungssignale 0^. und 0p an die beiden dargestellten Gruppen abwechselnd
angeordneter Elektroden angelegt werden. Untersuchungen zeigten, daß der verhältnismäßig geringe Übertragungswirkungsgrad
dieses Anordnungstyps auf Ungenauigkeiten in der Ausrichtung
der implantierten Sperrgebiete 60 gegenüber den entsprechenden Elektroden 54 und auch auf das unkontrollierte Oberflächenpotential
in den Zwischenräumen zwischen den Elektroden 54 zurückzuführen ist. Fig. 17 zeigt die gewünschte Ausrichtung zwischen
den Elektroden 54 und den Sperrgebieten 60 für die Ladungsweitergabe von links nach rechts.
Eine Teillösung des Problems des unkontrollierten Oberflächenpotentials
kann man dadurch erreichen, daß das Halbleitergebiet unter dem Zwischenraum zwischen den Elektroden 54 hochleitfähig
4 gemacht wird. Solche Anordnungen wurden auch als C D-Anordnungen
bezeichnet (Conductively Coupled Charge Coupled Devices). Diese Lösung hat den Hauptnachteil, daß nur eine sehr geringe Ladung
in den hochleitfähigen Gebieten gespeichert wird, und sie ist daher wenig geeignet für Anwendungen bei Anordnungn mit hoher
Dichte. Eine günstigere Lösung des Problems des unkontrollierten Oberflächenpotentials erhält man dadurch, daß der Zwischenraum
zwischen den Elektroden so eng wie möglich gemacht wird. Wenn die Spaltweite 56 auf Submikrometer-Abmessungen herabgesetzt
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wurde, konnte festgestellt werden, daß bei üblichen Parametern der Anordnung die Wirkungen benachbarter Elektroden das Spaltpotential
in wirksamer Weise steuerten, obwohl die Oberfläche des Spalts selbst nicht von einer Elektrode bedeckt ist. Obwohl
die Verwendung von Zwischenräumen mit Submikrometer-Abmessungen
eine mögliche Lösung ist, war die Herstellung von Anordnungen mit derart geringen geometrischen Abmessungen auf einer planaren
Oberfläche bisher aus wirtschaftlichen Gründen für die Industrie der Festkörperelektronik nicht annehmbar. Es ist zwar möglich,
die erwähnten schmalen Spaltweiten durch Verwendung der Elektronenstrahls,
thographie, der Röntgenstrahllithographie oder mit Hilfe der Schrägbedampfungstechnik (shadowing techniques) herzustellen,
jedoch haben diese Methoden den Nachteil, daß sie Einrichtungen und Verfahren erfordern, welche nicht allgemein
angewendet werden bzw. in der Industrie der Festkörperelektronik nicht in hinreichendem Ausmaß zur Verfügung stehen.
Es sind verschiedene Bauarten vorgeschlagen worden, um sicherzustellen,
daß die Sperrgebiete 60 in einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung mit vergrabenem Kanal und implantierter
Sperre gegenüber den entsprechenden Elektroden 54 ausgerichtet sind. Unter den zur Verfügung stehenden Konstruktionen ist die
in Fig. 18 dargestellte Anordnung am weitesten verbreitet; hier werden zwei einander überlappende Niveaus von Elektroden 64 und
70 verwendet. Die Elektroden bestehen aus polykristallinen! Silizium,
welches mit geeigneten Störstoffen hoch dotiert ist, damit es leitfähig ist. Um die in Fig. 18 dargestellte Anordnung auszubilden,
werden n-Störstoffe unter Verwendung der Ionen-Implantationstechnik
in die obere Fläche des Substrats 50 eingeführt, so daß das Gebiet 58 des vergrabenen Kanals ausgebildet wird.
Dann läßt man eine Isolierschicht aus Siliziumdioxyd 52 auf der
oberen Fläche des Substrats 50 thermisch aufwachsen. Anschließend
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wird eine zusätzliche Isolierschicht 62 aus Siliziumnitrid auf der oberen Fläche der Isolierschicht 52 ausgebildet. Dann wird
in der dargestellten Weise die erste Schicht aus Polysilizium-Elektroden
64 auf der oberen Fläche der isolierenden Silizium- " nitridschicht 62 ausgebildet, und man läßt eine isolierende
Schicht aus Siliziumdioxyd 68 auf den freigelegten Oberflächen da: Polysilizium-Elektroden 64 thermisch aufwachsen, wobei ein
erstes Niveau von Zwischenräumen 66 zwischen den Elektroden entsteht. Das erste Niveau der Elektroden 64 wird während der
Ionen-Implantation der p-Störstoffe als Maske verwendet, und es
werden die n—Sperrgebiete 60 gebildet, welche unter dem ersten
Niveau der Zwischenräume' 66 zwischen den Elektroden ausgerichtet sind. Das zweite Niveau dotierter Polysilizium-Elektroden
wird dann überlappend ausgebildet, und die Elektroden sind astsprechend
der Darstellung in der Zeichnung in den Zwischenräumen 66 zwischen den Elektroden 64 des ersten Niveaus angeordnet.
Dann läßt man eine Isolierschicht aus Siliziumdioyd 72 auf
den freigelegten Oberflächen des zweiten Niveaus der Elektroden 70 thermisch aufwachsen. Anschließend werden benachbarte Elektroden
des ersten und zweiten Niveaus in der dargestellten Weise elektrisch verbunden, so daß eine Reihe zusammengesetzter Elektroden
gebildet wird, welche abwechselnd an einem Paar gewählter Taktspannungssignale 0^ und f5p liegen.
Die in Fig. 18 dargestellte Bauart einer Ladungskopplungsanordnung
hat wenigstens drei Nachteile, der erste Nachteil ist, daß das zweite Niveau mit den Leitern 70 notwendigerweise einen Teil
des ersten Niveaus mit den Leitern 64 überlappt. In optischen Abbildungseinrichtungen, bei denen das Bild durch die Leiterschichten
weitergegeben wird, setzt diese Überlappung die optische Empfindlichkeit herab. Zweitens ist die minimale Länge einer
Einrichtung mit der angegebenen Struktur begrenzt durch die er-
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forderliche Ausrichtungstoleranz für die Einhaltung der Überlappaung
der Kanten der beiden Elektrodenniveaus 64 und 70 und auch durch die Mindestabmessung des Zwischenraums 66 zwischen den
Elektroden des ersten Niveaus, welche kommerziell darstellbar ist. Bei der gegenwärtigen Technologie ist beispielsweise eine
minimale Ausrichtungstoleranz von 2 Mikrometer für jede Seite des zweiten Niveaus der Elektroden 70 im allgemeinen erforderlich,
und ein Zwischenraum 66 von 3 Mikrometer zwischen den Elektroden des ersten Niveaus stellt die gebräuchliche Mindestweite
dar, welche kommerziell herstellbar ist. Die Mindest-Zellenabmessung,
die gegenwärtig erreichbar ist, beträgt daher 20 Mikrometer, wobei eine "Zelle" in der zweiphasigen Anordnung
zwei Sperrgebiete 60 und zwei Potentialtopf-Gebiete zwischen den Sperrgebieten enthält. Ein dritter Nachteil der in Fig.
dargestellten Ladungskopplungsanordnung mit zwei Niseaus ist, daß jede der Elektroden 70 des zweiten Niveaus CSperrelektroden)
eine externe Verbindung zu der mit ihnen zusammenwirkenden benachbarten Elektrode 64 (Potentialtopf-Elektrode) des ersten
Niveaus aufweisen müssen. Diese elektrische Verbindung wird gewöhnlich auf einem anderen Teil der Anordnung hergestellt,
und sie erfordert im allgemeinen mehr Platz als es bei solchen Anordnungen erforderlich wäre, bei denen die Sperrelektrode und
die Potentialtopf-Elektrode integriert ausgebildet sind.
Eine eingehendere Diskussion der Ladungskopplungsanordnungen enthält ein Aufsatz "Charge-Coupled Devices" von G.F. Amilio,
veröffentlicht in "Scientific American", Febr. 1974, Seite
Nachfolgend werden zwei Beispiele für Ladungskopplungsanordnungen dargestellt und beschrieben, welche beide die Kantenätztechnik
gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Kantenätztechnik verwendet
zur Herstellung einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung mit
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implantierter Sperre und mit einem einzigen Elektrodenniveauj
der Nachteil eines weiten Zwischenraums zwischen Elektroden und der Nachteil möglicherweise ungenau ausgerichteter implantierter
Sperrgebiete sind dort behoben. Es wird gezeigt werden, daß durch die Eliminierung von Teilen dieses Verfahrens eine zweiphasige
Anordnung mit vergrabenem Kanal, implantierter Sperre und einem einzigen Elektrodenniveau hergestellt werden kann, bei der die
Sperrelektrode von der Potentialtopf-Elektrode durch einen schmalen Zwischenraum getrennt ist. Es wird auch gezeigt werden,
daß durch Eliminierung weiterer Teile des Verfahrens eine mehrphasige Ladungskopplungsanordnung mit einem einzigen Elektrodenniveau
hergestellt werden kann, bei der die Elektroden durch schmale Zwischenräume voneinander entfernt sind.
Anhand des zweiten Ausführungsbeispiels wird ein Verfahren beschrieben,
bei dem die Kantenätztechnik gemäß der Erfindung verwendet
wird, um eine zweiphasige Ladungskopplungsanordnung mit implantierter Sperre herzustellen, welche ein erstes und ein
zweites Elektrodenniveau hat.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die Zwischenräume zwischen den Elektroden sowohl des ersten als auch des zweiten
Niveaus unter Verwendung der Kantenätztechnik gemäß der Erfindung
hergestellt. Es wird gezeigt werden, daß durch die Eliminierung bestimmter Teile dieses Verfahrens eine mehrphasige Ladungskopplungsanordnung
hergestellt werden kann, welche zwei Elektrodenniveaus aufweist.
Anhand von Fig. 19 wird das erste Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 19a zeigt in Schnittdarstellung ein Substrat 100, welches als Ausgangsmaterial verwendet wird. Das Substrat 100
enthält ein Halbleiterplättchen aus monokristallinem Silizium
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mit einer Stärke von etwa 500 Mikrometer (obwohl auch andere Stärken erforderlichenfalls verwendet werden können), welches
bordotiert ist und etwa 5 χ 10 Störstoffatome je Kubikzentimeter
enthält und daher die ρ Leitfähigkeit besitzt. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein Silizium-Halbleitersubstrat verwendet
wird, ist es für den Fachmann erkennbar, daß auch andere Halbleitermaterialien zur Herstellung einer Ladungskopplungsanordnung
verwendet werden können. Auch sei darauf hingewiesen, daß die in dem Text beschriebenen und in den Figuren dargestellten
Gebiete bestimmter Leitfäügfceitstypen erforderlichenfalls
auch die entgegengesetzte Leitfähigkeit haben können, um eine Ladungskopplungsanordnung darzustellen, bei der die dort verwendeten
Ladungspakete Minoritätsträger entgegengesetzten Typs enthalten.
Auf dem Oberflächenteil des Halbleitersubstrats 100 wird ein n- Gebiet 102 ausgebildet, wobei Arsen oderPhosphor als η Dotierung
für dieses Gebiet verwendet wird. Anordnungen, bei denen diese η Schicht vorhanden ist, werden in der Literatur auch
als Ladungskopplungsanordnungen mit "vergrabenem Kanal" bezeichnet.
Die Wirkungsweise und Aufgabe eines vergrabenen Kanalgebiets, wie im vorliegenden Fall das Gebiet 102, ist in einer
Schrift von CK. Kim, J.M. Early und G.F. Amelio "Buried Channel
Charge-Coupled Devices" beschrieben; die Schrift ist erschienen in den "Proceeding of the Northeast Electron. Res. Eng. Meet.
(NEREM)", Boston, Mass., 1. - 3. Nov. 1972.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das η -Gebiet 102 eine Stärke
von etwa 0,5 Mikrometer und eine Phosphor-Störstoffdotierung
16
von etwa 3 κ 10 Atomen je Kubikzentimeter.
von etwa 3 κ 10 Atomen je Kubikzentimeter.
Anschließend wird das Substrat 100 beschichtet mit einer für die Arbeitsweise einer Ladungskopplungsanordnung geeigneten Isolier-
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schicht. Bei dem vorliegenden Beispiel enthält die Isolierschicht eine Zweischicht-Struktur aus Siliziumnitrid 106 über Sliliziumdioxyd
104. Die Schicht aus Siliziumdioxyd 104 ist aufgewachsen auf der oberen Fläche des Substrats 100 unter Anwendung bekannter
thermischer Oxydationsverfahren, und ihre Stärke beträgt
etwa 800 Angström. Die darüber befindliche Schicht aus Siliziumnitrid
106 ist auf der oberen Fläche der Schicht 104 unter Anwendung bekannter chemischer Bedampfungsverfahren erzeugt und
hat eine Stärke von etwa 900 Angström.
Anschließend wird eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material
108 (welche dann unter Anwendung der KantenStztechnik gemäß der Erfindung zur Ausbildung mehrerer Einzelelektroden
unterteilt wird) auf der oberen Fläche der Schicht aus Siliziumnitrid 106 ausgebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die Schicht 108 aus polykristallinem Silizium unter Anwendung bekannter chemischer Bedampfungsverfahren gebildet. Die
Schicht 108 ist hochdotiert mit geeigneten Storstoffen, um sie
leitfähig zu machen; ihre Stärke beträgt etwa 4000 Angström.
Daraufhin wird eine Schicht 110 aus Siliziumnitrid mit einer Stärke von etwa 400 Angström auf der oberen Fläche der dotierten
polykristallinen Siliziumschicht 108 ausgebildet.
Dann wird eine 7500 Angström starke Schicht 112 aus Siliziumdioxyd
auf der oberen Fläche der Siliziumnitridschicht 110 erzeugt. Die Siliziumdioxydschicht 112 wird durch bekannte chemische
Bedampfungsverfahren aufgebracht, und sie wird nachfolgend auch als "Vapox"-Schicht bezeichnet, um sie von thermisch ausgewachsenem
Siliziumdioxyd zu unterscheiden, dem vielfach die Bezeichnung "Thermox" zugeordnet ist.
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Als nächster Verfahrensschritt wird eine 1000 Angström starke
Schicht 114 aus Siliziumnitrid auf der oberen Fläche der SiIiziumdioxydschicht
112 ausgebildet. Die Schicht aus Siliziumnitrid 114 ist entsprechend der Darstellung in Fig. 19a mit zwei
Öffnungen 116 und 118 versehen, durch die gewählte Teile der Vapox-Schicht 112 freigelegt sind. Die Öffnungen 116 und 118
in der Siliziumnitridschicht 114 sind durch fotolithographische Begrenzungs- und Ätzverfahren ausgebildet, wie sie in der Halbleitertechnik
üblich sind. Bei dem vorliegenden Beispiel haben diese Öffnungen eine Weite von etwa 5 Mikrometer, und ihre Mittelpunkte
sind etwa 15 Mikrometer voneinander entfernt.
Wie Fig. 19b zeigt, werden Teile der Vapox-Schicht 112 und der Siliziumnitridschicht 110, welche unter den Öffnungen 116
und 118 liegen und gegenüber diesen Öffnungen ausgerichtet sind, entfernt. Die freigelegten Teile der Vapoxschicht 112 werden
fortgeätzt mit einer gepufferten Flußsäurelösung. Obwohl auch andere Ätzmittel mit Erfolg verwendet werden können, wird als
bevorzugtes Ausführungsbeispiel die folgende Lösung zum Ätzen von Siliziumdioxy angegeben: 473 ml 49 %ige Flußsäure (Elektronik-Qualität)
und 2832 ml 40 %iges wässriges Fluorammonium. Bei
Raumtemperatur (22 0C) ätzt diese Lösung etwa 25 Angström pro
Sekunde aus dem Dampf niedergeschlagenes Siliziumdioxyd (Vapox) und etwa 17 Angström je Sekunde thermisch gewachsenes Siliziumdioxyd
(Thermox). Es ist dem Fachmann bekannt, daß diese als Normalwerte angegebenen Ätzgeschwindigkeiten von einer Reihe von
Faktoren beeinflußt werden. Zu diesen Faktoren gehören auch die Störstoffniveaus in dem zu ätzenden Material und die Geometrie
und Lage des freigelegten Materials. Wenn beispielsweise ein Ätzmittel zur Entfernung von Material an einer Stelle verwendet
wird, in der der Fluß des Ätzmittels gehemmt ist, können lokale Verarmungserscheinungen des Ätzmittels und lokale Sättigungen
der Lösung mit entferntem Material auftreten, so daß die
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Ätzgeschwindigkeit an der Stelle des verringerten Fließens etwas verlangsamt istc Die anschließend freigelegten Teile der
Siliziumnitridschicht 110 werden mit heißer Phosphorsäure fortgeätzt. Wenn 85 %ige Phosphorsäure (Elektronik-Qualität) bei
155 C verwendet wird, wird das Siliziumnitrid mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Angström je Minute geätzt. Dabei ist darauf
zu achten, daß vollständig durch die freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht 110 hindurchgeätzt wird, ohne daß die stärkere
Siliziumnitridschicht 114 vollständig geätzt wird. Als Ergebnis der Ätzung durch die Siliziumdioxydschicht 112 erhält man
laterale Kanten 120, 122, 124 und 126. In gleicher Weise werden bei der Ätzung durch die Siliziumnitridschicht 110 laterale Kanten
128, 130, 132 und 134 gebildet.
Durch Anwendung der bekannten Ionenimplantationstechnik werden anschließend n- Gebiete 136 und 138 in dem η Gebiet 102 ausgebildet,
und zwar sind diese Gebiete gegenüber den Öffnungen und 118 ausgerichtet^ und sie liegen unter diesen Öffnungen. Die
verbleibenden Gebiete der Schichten 114, 112 und 110 dienen zur schützenden Maskierung solcher Teile des η Gebiets 102, welche
von dem Ionenimplantat unbeeinflußt bleiben sollen. Da bei diesem Ionenimplantationsschritt n- Gebiete in dem vorhandenen η Gebiet
102 gebildet werden sollen, werden Bor- (oder andere geeignete p) Ionen verwendet, um die gewählten Teile des η Gebiets 102 in
n- implantierte Sperrgebiete 136 und 138 umzuwandeln.
Wie aus Fig. 19c hervorgeht, werden die freigelegten lateralen Kanten 120, 122, 124 und 126 auf der Schicht 112 aus Siliziumdioxyd
um einen gewählten Abstand geätzt, so daß in der dargestellten Weise neue laterale Kanten 140, 142, 144 und 146 entstehen.
Bei dem vorliegenden Beispiel beträgt der Abstand zwischen den lateralen Kanten 120, 122, 124 und 126 und den neuen
lateralen Kanten 140, 142, 144 und 146 etwa 0,5 Mikrometer.
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Als nächstes werden entsprechend der Darstellung in Fig. 19d die freigelegten Teile der elektrisch leitfähgien Schicht 108
aus hochdotiertem polykristallinen Silizium thermisch oxydiert, so daß in der dargestellten Weise Schutzschichten 148 und 150
entstehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wachsen diese Schichten aus Siliziumdioxyd 148 und 150 bis zu einer Stärke
von etwa 1500 Angström auf. Die Schichten 148 und 150 haben laterale
Kanten 152, 154, 156 und 158, welche an die lateralen Kanten 128 und 130 bzw. 132 und 134 angrenzen. In diesem Zusammenhang
ist zu berücksichtigen, daß Siliziumoxyde in dem Fachmann bekannter Weise derart thermisch aufwachsen können, daß sich
Oxyde nicht in nennenswertem Umfang auf Siliziumnitrid ausbilden. Dementsprechend verhindert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Aufwachsen der Thermox-Schichten 148 und 150 nicht
die selektive Ätzung solcher Teile der Schicht 110 aus Siliziumnitrid, welche zwischen den lateralen Kanten 152, 154, 156 und
158 an den Schichten 148 und 150 und den lateralen Kanten 140, 142, 144 und 146 an der Schicht 112 freigelegt sind.
Entsprechend Figo 19e wird nun durch bekannte Auftragungsverfahren,
fotolithographische Begrenzungs- und Ätzprozesse in ähnlicher Weise wie bereits oben beschrieben eine Seite der Öffnungen
116 und 118 in der dargestellten Weise mit einer Schutzabdeckung versehen. Bei dem vorliegenden Beispiel enthält die
Schutzabdeckung eine 400 Angström dicke Schicht 160 aus Siliziumnitrid,
welche mit einer 2000 Angström dicken Vapox-Schicht bedeckt ist.
Anschließend werden entsprechend der Darstellung in Fig. 19f die freigelegten lateralen Kanten 128 und 132 an der Schicht
aus Siliziumnitrid geätzt, so daß neue laterale Kanten 164 bzw. 166 entstehen., Durch die Ausbildung dieser neuen lateralen Kanten
werden schmale Öffnungen 168 und 170 zu der Oberfläche der
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Schicht 108 aus hochdotiertem polykristallinen Silizium gebildet. Obwohl bei diesem Ätzschritt in der dargestellten Weise ein Teil
der Schichten 114 und 160 geätzt werden, bleiben ausreichende Teile der Schicht 160 zurück, um die lateralen Kanten 130 bis
134 vor dem Ätzen zu schützen. Die schmalen Öffnungen 168 und 170 sind begrenzt durch die lateralen Kantenpaare 164 und 152
bzw. 166 und 156. Die Weiten der schmalen Öffnungen 168 und können gesteuert und überwacht werden durch die Lage der lateralen
Kanten 140 und 144 und durch den Typ, die Konzentration und die Temperatur des für die Ätzung des Siliziumnitrids verwendeten
Mittels sowie durch die Ätzzeit. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind, wie bereits erwähnt, die lateralen Kanten
140 und 144 an der Vapox-Schicht 112 durch Ätzen etwa 0,5 Mikrometer seitlich versetzt worden.
Wie in Fig. 19g dargestellt ist, werden dann die freigelegten Teile der elektrisch leitfähigen Schicht 108 aus polykristallinem
Silizium, welche unter den schmalen Öffnungen 168 und 170 liegen, fortgeätzt, und es werden dadurch Teile der Isolierschicht
106 aus Siliziumnitrid freigelegt. Durch diesen Ätzvorgang entsteht eine Vielzahl von Elektroden 176, welche aus den restlichen
Teilen der elektrisch leitfähigen Schicht 108 aus hochdotiertem polykristallinen Silizium gebildet sind; sie sind gegenüber
ähnlichen benachbarten Elektroden durch Zwischenräume 172 und zwischen den Elektroden elektrisch isoliert. Die freigelegten
Teile auspolykristallxnem Silizium können entweder mit Hilfe bekannter flüssiger chemischer Ätzmittel oder aber durch Plasmaätzung
entfernt werden. Obwohl auch andere Ätzmittel mit Erfolg verwendet werden können, sei als bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eine gut brauchbare Lösung zur Ätzung von polykristallinem Silizium angegeben; sie enthält, auf das Volumen bezogen: 50 Teile 70 %ige
Salpetersäure (Elektronik-Qualität), 1 Teil 49 %ige Flußsäure (Elektronik-Qualität) und 20 Teile entionisiertes Wasser. Bei
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Raumtemperatur (22 C) ätzt diese Lösung polykristallines Silizium mit einer Geschwindigkeit von etwa 80 Angström pro Sekunde.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Weite der Zwischenräume 172 und 174 zwischen den Elektroden etwa 5 Mikrometer.
Wie bereits oben beschrieben, sind in einer zweiphaslgen Ladungskopplungsanordnung Elektroden 176 alternierend elektrisch
verbundene Diese elektrischen Verbindungen können durch geeignete Bemusterung und Ätzung der Schicht 108 oder aber durch
anschließendes Herstellen der gewünschten Verbindungen dargestellt werden.
Danach werden die übrigen Teile der Schichten 162, 160, 114, 112 und 110 zusammen mit den thermisch oxydierten Gebieten 148 und '
150 entfernt, und man erhält die in Fig. 19h dargestellte Anordnung.
Aus Fig. 19h ist erkennbar, daß ein Teil der Isolierschicht 106 aus Siliziumnitrid, welcher sich unterhalb der Zwischenräume 172
und 174 zwischen den Elektroden befindet, entfernt ist. Diese Entfernung eines Teiles der Schicht 106 ist eine natürliche Folge
der Entfernung der Siliziumnitridschichten 160, 114 und 110. Die Stärken der verschiedenen Schichten aus Siliziumnitrid sind
so gewählt, daß die partielle Ätzung der Schicht 106 die Arbeitsweise der Ladungskopplungsanordnung nicht nachteilig beeinflußt.
Aus Fig. 191 ist erkennbar, daß die Zwischenräume 172 und 174
zwischen den Elektroden als Fenster verwendet werden, durch die n-Störstoffatome eingeführt werden, um elektrisch leitfähige n+
Gebiete 178 und 180 in dem η Gebiet 102 zu bilden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden bekannte Ionenimplantationstechniken verwendet, um Phosphor-Störstoffatome durch die isolierenden
Schichten 106 und 104 einzuführen, während die restlichen Teile der Schicht 108 aus polykristallinem Silizium als
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schützende Maske dienen. Es sei erwähnt, daß zur Ausbildung der n+ Gebiete 178 und 180 auch Diffusionsvorgänge üblicher Art verwendet
werden können.
Fig. 19j zeigt, daß eine passivierende Schicht 182 aufgebracht wird, um die Oberfläche der Elektroden 176 und die Zwischenräume
172 und 174 zwischen den Elektroden zu versiegeln. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die passivierende Schicht
eine Siliziumdioxyd-iThermojd-Schicht von etwa 2000 Angström
Stärke, welche auf den freigelegten Oberflächen der Schicht 108 aufgewachsen ist, und es erfolgt anschließend eine Vapox-Aufdampfung
von etwa 5000 Angström Stärke.
Die in Fig. 19j dargestellte fertige Anordnung, welche nach dem
obigen Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist, ist eine Lad.jungskopplungsanordnung mit Elektroden eines einzigen Niveaus,
vergrabenem Kanal und implantierter Sperre. Bei dieser Anordnung sind die Elektroden im wesentlichen planar und durch schmale
Zwischenräume voneinander getrennt. Der Teil des vergrabenen Kanalgebiets unterhalb der schmalen Zwischenräume ist hochleitfähig.
Außerdem sind jede Sperrelektrode und die ihr zugeordnete Potentialtopf-Elektrode aus einem einzigen Stück leitfähigen
Materials gebildet. Schließlich sind die implantierten Sperrgebiete im wesentlichen ausgerichtet gegenüber den ihnen zugeordneten
Elektroden.
Im Rahmen fachmännischer Kenntnis auf dem Gebiet der Konstruktion und Herstellung von Ladungskopplungsanordnungen können durch
Fortlassen verschiedener Teile der beschriebenen Bearbeitungsschritte Anordnungen mit erheblich anderen Eigenschaften hergestellt
werden, als diejenigen, die mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens hergestellt wurden. Insbesondere kann der Verfahrensschritt zur Herstellung der hochdotierten n+ Gebiete 178 und 180
entfallen, und man erhält dann eine zweiphaisge Ladungskopplungs-
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anordnung mit implantierten Sperren, bei der die Beeinflussung des Potentials unterhalb der Zwischenräume 172 und 174 zwischen
den Elektroden allein durch die minimierten Abmessungen dieser Zwischenräume erfolgt. Auch können die Verfahrensschritte zur
Ausbildung der Siliziumnitridschicht 160 und der Vapox-Schicht 162, weche in der in Fig. 19e dargestellten Weise eine Seite der
Öffnungen 116 und 118 schützen und bedecken, entfallen. Diese Einsparung von Verfahrensschritten führt zur Herstellung einer
Ladungskopplungsanordnung, bei der die Sperrelektroden durch
schmale Zwischenräume von den Potentialtopf-Elektroden getrennt sind. Bei einer solchen Anordnung erhält man eine zweiphasige
Arbeitsweise durch elektrische Verbindung benachbarter Sperr- und Potentialtopf-Elektroden. Diese Verbindung kann als Teil der
Anordnung permanent sein. Alternativ können jedoch die Elektroden auch selektiv verbindbar sein, so daß man die Anordnung veranlassen
kann, den Ladungstransport nach links oder rechts vorzunehmen,
abhängig von der Ordnung der Verbindung der Sperr- und Potentialtopf-Elektroden. Die Eliminierung des Verfahrensschritts
zur Ausbildung des vergrabenennKanalgebiets 102 führt zur Darstellung
einer Ladungskopplungsanordnung mit Oberflächenkanal. Außerdem führt die Eliminierung der Verfahrensschritte zur Ausbildung
der implantierten n- Sperrgebiete 136 und 138 zur Herstellung einer mehrphasigen Ladungskopplungsanordnung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 19g ist zu beachten, daß es nicht erforderlich
ist, die freigelegten Teile der polykristallinen Siliziumschicht 108 zur Ausbildung elektrisch isolierender Zwischenräume
172 und 174 zwischen den Elektroden vollständig zu ätzen. Bei dem obigen Beispiel, bei dem die elektrisch leitfähige Schicht
108 aus hochdotiertem polykristallinen Silizium eine Stärke von ungefähr 4000 Angström hatte, wandelt die Ätzung von nur 3000
Angström dieser Schicht bei nachfolgendem thermischen Aufwachsen
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einer Passivierungsschicht 182 aus Thermox mit einer Stärke von etwa 2000 Angström das gesamte ungeätzte polykristalline Silizium
in den Zwischenräumen 172 und 174 zwischen den Elektroden in nicht leitfähiges Siliziumidoxyd um. Dieses nicht leitfähige
Material dient zur elektrischen Isolierung der benachbarten Elektroden.
Eine wirksamere Beeinflussung des Potentials in denjenigen Halbleitergebieten,
welche fluchtend unterhalb der schmalen Zwischen räume 172 und 174 zwischen den Elektroden liegen, kann man erreichen
durch Auftragen einer Schicht eines elektrisch leitfähigen Materials (rieht dargestellt) auf der oberen Fläche der Passivierungsschicht
182 aus Siliziumdioxyd. Eine solche Schicht aus elektrisch leitfähigem Material kann eine elektrostatische Vorspannung
erhalten, um eine absolute Beeinflussung des Potentials in Gebieten zu erhalten, welche unterhalb der Zwischenräume 172
und 174 zwischen den Elektroden liegen. Die Anwendung einer solchen überlagernden leitfähigen Schicht beeinträchtigt nicht die
Planarität der Oberfläche der Ladungskopplungsanordnung. Wenn die Ladungskopplungsanordnung nicht als Abbildungseinrichtung
verwendet werden soll, brauchen die restlichen Teile der Schichten 162, 160, 114, 112, 110, 148 und 150 (Fig. 19g) nicht entfernt
zu werden, da diese Schichten die elektrischen Betriebseigenschaften von Anordnungen, welche nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergesM.lt sind, nicht im nachteiligen Sinne beeinflussen.
Anhand der Fig. 20 wird das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben.
Fig. 20a zeigt in Teil-Schnittansicht ein Substrat 200, welches bei dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel als Ausgangsmaterial
verwendet wird. Das Substrat 200 enthält ein HaIbleiterplättchen aus monokristallinem Silizium von etwa 500 Mikro-
14 meter Stärke, welche eine Bordotierung mit etwa 5 χ 10 Stör-
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stoffatomen pro Kubikzentimeter erhalten hat und daher die ρ
Leitfähigkeit besitzt. Obgleich bei diesem Beispiel ein Silizium-Halbleitersubstrat
von etwa 500 Mikrometer Stärke verwendet wird, liegt es im Rahmen fachmännischer Kenntnis, daß auch andere Halbleitermaterialien
von geeigneter Stärke verwendbar sind, in denen Ladungskopplungsanordnungen ausgebildet werden können. Auch ist
zu erwähnen, daß die im Text beschriebenen und in den Figuren dieses Beispiels dargestellten Gebiete bestimmter Leitfähigkeitstypen erforderlichenfalls die entgegengesetzte Leitfähigkeit haben
können, um eine Ladungskopplungsanordnung mit überlappendem Gatter von minimaler Geometrie darzustellen, deren Ladungspatebe
Minoritätsträger vom entgegengesetzten Typ enthalten«
Aus einem Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats 200 wird durch Verwendung von Arsen oder Phosphr als η Dotierung ein η
Gebiet 202 ausgebildet. Anordnungen, bei denen eine solche η Schicht Verwendung findet, werden in der Literatur als Ladungskopplungsanordnungen
mit "vergrabenem Kanal" (Buried Channel) bezeichnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das
η Gebiet 202 eine Stärke von etwa 0,5 Mikrometer uru eine Phosphor-
Störstoffdotierung von etwa 3 χ 10 Atomen pro Kubikzentimeter.
Anschließend wird das Substrat 200 mit einer geeigneten Isolierschicht
versehen, um die Arbeit als Ladungskopplungsanordnung zu ermöglichen. Bei dem vorliegenden Beispiel enthält die Isolierschicht
eine Zweischicht-Struktur aus Siliziumnitrid 206 über Siliziumdioxyd 204. Die Schicht aus Siliziumdioxyd 204 ist
auf der oberen Fläche des Substrats 200 unter Anwendung bekannter thermischer Oxydationstechniken aufgewachsen, und sie hat eine
Stärke von etwa 800 Angström. Die darüber befindliche Schicht aus Siliziumnitrid 206 ist auf der oberen Fläche der Schicht 204
unter Anwendung ebenfalls bekannter chemischer Aufdampftechniken
hergestellt, und sie hat eine Stärke von etwa 900 Angström.
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Anschließend wird eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material
208 (welches anschließend noch unterteilt werden wird durch die Anwendung der Kantenätztechnik gemäß der Erfindung,
um mehrere einzelne Elektroden des ersten Niveaus auszubilden, welche auch als Potentialtopfelektroden bezeichnet werden) auf der
oberen Fläche der Schicht aus Siliziumnitrid 206 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schicht 208 aus polykristallinem
Silizium hergestellt, welches mit Phosphorstörstoffen hochdotiert ist, um es leitfähig zu machen; es hat eine Stärke
von etwa 4000 Angström.
Dann wird eine Schicht 210 aus Siliziumnitrid mit einer Stärke von etwa 400 Angström auf der oberen Fläche der dotierten polykristallinen
Siliziumschicht 208 ausgebildet, und es folgt die Herstellung einer 7500 Angström starken Schicht 212 aus Siliziumdioxyd
auf der oberen Fläche der Schicht aus Siliziumnitrid 210. Die Schicht aus Siliziumdioxyd 212 (Vapox) wird durch bekannte
chemische Aufdampftechniken aufgebracht.
Als nächster Verfahrensschritt wird eine 1000 Angström starke
Schicht 214 aus Siliziumnitrid auf der oberen Fläche der Siliziumdioxydschicht 212 hergestellt. Die Schicht aus Siliziumnitrid
214 ist entsprechend der Darstellung in Fig. 20a mit zwei öffnungen 216 und 218 versehen, welche gewählte Teile der Vapox schicht
212 freilegen. Die Öffnungen 216 und 218 der Schicht aus Siliziumnitrid 214 sind ausgebildet durch fotolithographische
Begrenzungs- und Ätztechniken, wie sie in der Halbleitertechnik üblich sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die
Öffnungen eine Breite von etwa 3 Mikrometer, und ihre Mittelpunkte haben einen Abstand von etwa 10 Mikrometer voneinander.
Aus Fig. 20b erkennt man, daß Teile der Vapo2c-Schicht 212 und
der Siliziumnitrid-Schicht 210, welche fluchtend unterhalb der
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Öffnungen 216 und 218 liegen, entfernt worden sindo Die freigelegten
Teile der Vapox-Schicht 212 werden mit einer gepuffCen Flußsäurelösung fortgeätzt. Die nun freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht
210 werden mit heißer Phosphorsäure fortgeätzt. Die Stärken der Schichten 214 und 210 sind so gewählt, daß es
möglich ist, vollständig durch die freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht 210 hindurchzuätzen, ohne daß die stärkere
Siliziumnitridschicht 214 vollständig geätzt wird. Als Ergebnis der Ätzung durch die Siliziumdioxydschicht 212 erhält man lateral
:e Kanten 220, 222, 224 und 226. In gleicher Weise führt eine Ätzung durch die Siliziumnitridschicht 210 zur Ausbildung lateraler
Kanten 228, 230, 232 und 234.
Im Zusammenhang mit Fig. 20c ist erkennbar, daß die freigelegten lateralen Kanten 220, 222, 224 und 226 an der Schicht 212 aus
Siliziumdioxyd (Vapox) um eine gewählte Strecke derart geätzt worden sind, daß in der dargestellten Weise neue laterale Kanten
240, 242, 244 und 246 gebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen den lateralen Kanten 220,
222, 224 und 226 und den neuen lateralen Kanten 240, 242, 244 und 246 etwa 2,0 Mikrometer.
Anschließend werden entsprechend der Darstellung in Fig. 2Od die freigelegten Teile der elektrisch leitfähigen Schicht 208
aus hochdotiertem polykristallinen Silizium thermisch oxydiert, so daß Schutzschichten 248 und 250 entstehen. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wachsen diese Schichten aus Siliziumdioxyd 248 und 250 bis zu einer Stärke von etwa 1500 Angström auf.
Die Schichten 248 und 250 haben laterale Kanten 252, 254, 256 und 258, welche an die lateralen Kanten 228.und 230 bzw. die lateralen
Kanten 232 und 234 anstoßen. Wie bereits oben erwähnt wurde, schließt das Aufwachsen der Thermox-Schichten 248 und 250
nicht die selektive Ätzung solcher Teile der Schicht 210 als SiIi-
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ziumnitrid aus, welche zwischen den lateralen Kanten 252, 254, 256 und 258 an den Schichten 248 und 250 bzw. den lateralen Kanten
240, 242, 244 und 246 an der Schicht 212 freigelegt sind.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 2Oe werden daraufhin die freigelegten lateralen Kanten 228, 230, 232 und 234 an der
Schicht 210 aus Siliziuranitrid geätzt, so daß neue laterale Kanten
260, 262, 264 und 266 entstehen. Durch die Ausbildung dieser neuen lateralen Kanten werden schmale öffnungen 268, 270,
272 und 274 zu der Oberfläche der Schicht 208 aus hochdotiertem polykristallinen Silizium abgegrenzt. Die schmale Öffnung 268
ist in der dargestellten-Weise durch ein Paar lateraler Kanten
260 und 252 abgegrenzt. Die anderen gleichzeitig ausgebildeten schmalen Öffnungen sind in gleicher Weise begrenzt. Die Weite
dieser schmalen Öffnungen kann beeinflußt werden durch die Lage der lateralen Kanten 240, 242, 244 und 246 und durch den Typ,
die Konzentration und die Temperatur des verwendeten Siliziumnitridätzmittels sowie die Ätzzeit. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind, wie erwähnt, die lateralen Kanten 240, 242, 244 und 246 an der Schicht 212 aus Vapox durch Ätzen um eine Strecke von
etwa 2,0 Mikrometer seitlich versetzt worden.
Daraufhin werden entsprechend der Darstellung in Fig. 2Of die freigelegten Teile der elektrisch leitfähigen Schicht 208 aus
hochdotiertem polykristalli η en Silizium, welche unterhalb der schmalen Öffnungen 268, 270, 272 und 274 liegen, fortgeätzt,
so daß Teile der Isolierschicht 206 aus Siliziumnitrid freigelegt werden. Durch diesen Ätzvorgang werden mehrere auf einem
ersten Niveau liegende Potentialtopf-Elektroden 276 hergestellt, welche aus den restlichen Teilen der elektrisch leitfähigen
Schicht 208 aus hochdotiertem polykristallinen Silizium bestehen und gegenüber gleichen benachbarten Elektroden durch eine Anzahl
von Zwischenräumen 278 zwischen den Elektroden des ersten Niveaus
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isoliert sind. Dabei ist zu beachten, daß die freigelegten Teile der Schicht 208 aus polykristallinen! Silizium mit Hilfe
bekannter chemischer Ätzverfahren oder Plasmaätzung entfernt werden können. Bei dem vorliegenden Beispiel beträgt die Breite
der gebildeten Zwischenräume 278 zwischen den Elektroden ungefähr 2,0 Mikrometer.
Anschließend werden die restlichen Teile der Schichten 214, 212 und 210 zusammen mit den Schichten 248 und 250 entfernt, so daß
im wesentlichen eine Anordnung gebildet ist, wie sie in Fig. 20g dargestellt ist. Diese Figur zeigt Teile der Isolierschicht 206
aus Siliziumnitrid, welche fluchtend unterhalb der entfernten Zwischenräume 278 des ersten Niveaus liegen. Die Entfernung von .
Teilen der Schicht 206 ist eine natürliche Folge der Entfernung der Siliziumnitridschichten 214 und 210. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind die Stärken der verschiedenen Schichten aus Siliziumnitrid so gewählt, daß durch die Entfernung der
Schichten 214, 212 und 210 zusammen mit den Schichten 248 und die Schicht 206 aus den Zwischenraumgebieten zwischen den Elektroden
nicht vollständig entfernt wird. Wie aus Fig. 20h hervorgeht, wird eine passivierende Schicht 280 in der dargestellten
Weise auf den freigelegten Teilen der Potentialtopf-Elektroden 276 des ersten Niveaus ausgebildet. Bei dem vorliegenden Beispiel
enthält die passivierende Schicht 280 vorzugsweise etwa 3000 Angström
starkes thermisch .aufgewachsenes Siliziumdioxyd (Thermox).
Die passivierende Schicht 280 wächst derart auf, daß die freigelegten Teile der Schicht 206 aus Siliziumnitrid nicht in nennenswertem
Umfang oxydiert werden.
Anschließend werden mit Hilfe bekannter Implantationstechniken mehrere n- Gebiete 282 in dem η Gebiet 202 ausgebildet, welche
sich fluchtend unterhalb der Zwischenräume 278 zwischen den Elektroden des ersten Niveaus befinden. Die Elektroden 276 des
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ersten Niseaus zusammen mit der jeder Elektrode zugeordneten Thermox-Schicht
bewirken eine schützende Maskierung solcher Teile des η Gebietes 202, daß sie nicht von der Wirkung der Ionenimplantation
betroffen werden. Da dieser Verfahrensschritt der Ionenimplantation zur Ausbildung von n- Gebieten in dem vorhandenen
η Gebiet 202 benutzt wird, werden Borionen (oder Ionen eines anderen gewünschten ρ Leitfähigkeitstyps) verwendet, um
die gewählten Teile des η Gebiets 202 in implantierte Sperrgebiete von n— Leitfähigkeitstyp umzuwandeln.
Wie aus Fig. 2Oi hervorgeht, wird anschließend eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material 308 in der dargestellten Weise
in den Zwischenräumen 278 zwischen den Elektroden des ersten Niveaus und auf der Oberfläche der isolierenden Thermox-Schicht
280 ausgebildet. (Die Schicht 308 wird anschließend mit Hilfe der Kantenätztechnik gemäß der Erfindung unterteilt werden, so daß
mehrere einzelne Sperrgebietelektroden des zweiten Niveaus gebildet werden). Bei diesem Beispiel wird die Schicht 308 mit
Hilfe bekannter Aufdampftechniken aus polykristallinem Silizium
hergestellt, welches mit Hilfe geeigneter Störstoffe hoch dotiert ist, damit es leitfähig wird; die Stärke beträgt etwa
4000 Angström.
Als nächster Schritt wird eine Schicht 310 aus Siliziumnitrid mit einer Stärke von etwa 400 Angström auf der oberen Fläche
der hoch dotierten, elektrisch leitfähigen polykristallinen Siliziumschicht 308 hergestellt. Daraufhin wird eine 7500 Angström
starke Schicht 312 aus Siliziumdioxyd auf der oberen Fläche der Schicht aus Siliziumnitrid 310 gebildet. Die Siliziumdioxydschicht
312 wird mit Hilfe bekannter chemischer Aufdampftechniken aufgebracht.
Dann wird eine Schicht aus Siliziumnitrid 314 mit einer Stärke von etwa 1000 Angström auf der oberen Fläche der Vapox-Schicht
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hergestellt. Die Schicht aus Siliziumnitrid 314 weist entsprechend
der Darstellung in Fig. 20i zwei Öffnungen 316 und 318 auf, welche gewählte Teile der darunter befindlichen Vapox -Schicht
312 freilassen. Die Öffnungen 316 und 318 in der Siliziumnitridschicht 314 sind durch fotolithographische Begrenzungs- und Ätzverfahren
gebildet, wie sie in der Halbleitertechnik üblich sind. Diese Öffnungen sind zentriert über jedem zweiten Zwischenraum
278 zwischen Elektroden des ersten Niveaus. Ihre Breite beträgt etwa 4 Mikrometer, und ihre Mittelpunkte haben einen Abstand von
etwa 10 Mikrometer.
Fig. 2Oj zeigt, daß Teile der Vapox-Schicht 312 und der Siliziumnitridschicht
310, welche unterhalb der Öffnungen 316 und 318 liegen, entfernt sind. Die freigelegten Teile der Vapox-Schicht
312 sind mit einer gepufferten Flußsäurelösung geätzt. Die anschließend freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht 310
wurden mit heißer Phosphorsäure fortgeätzt. Dabei ist darauf zu achen, daß man vollständig durch die freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht
310 hindurchätzt, ohne die stärkere Siliziumnitridschicht 314 vollständig zu ätzen. Als Ergebnis der Ätzung
durch die Siliziumdioxydschicht 312 sind laterale Kanten 320, 322, 324 und 326 gebildet. In gleicher Weise werden durch Ätzung
durch die Siliziumnitridschicht 310 laterale Kanten 328, 330, 332 und 334 gebildet.
Entpsrechend der Darstellung in Fig. 20k werden die freigelegten lateralen Kanten 320, 322, 324 und 326 an der Schicht 312 aus
Siliziumdioxyd (Vapox) um einen gewählten Abstand geätzt, so daß neue laterale Kanten 340, 342, 344 und 346 wie in der Zeichnung
dargestellt gebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand zwischen den lateralen Kanten 320, 322, 324
und 326 und den neuen lateralen Kanten 340, 342, 344 und 346 etwa 1 Mikrometer.
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Anschließend werden entsprechend der Darstellung in Fig. 201 die freigelegten Teile der elektrisch leitfähigen Schicht 308
aus hoch dotiertem polykristallinen Silizium thermisch oxydiert, so daß sich in der dargestellten Weise Schutzschichten 348 und
350 ergeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wachsen diese Schichten aus Siliziumdioxyd 348 und 350 bis zu einer Stärke von ungefähr
1500 Angström auf. Die Schichten 348 und 350 haben laterale Kanten 352, 354, 356 und 358, welche an die lateralen Kanten
328, 330 bzw. die lateralen Kanten 332 und 334 anstoßen. Wie bereits erwähnt, schließt das Aufwachsen der Thermox-Schichten
348 und 350 nicht die Ätzung derjenigen Teile der Siliziumnitridschicht
310 aus, welche zwischen den lateralen Kanten 352, 354, 356 und 358 an den Schichten 348 und 350 und den lateralen Kanten
340, 342, 344 und 346 an der Vapox-Schicht 312 freigelegt sind.
Wie in Fig. 20m dargestellt ist, werden die freigelegten lateralen
Kanten 328, 330, 332 und 334 auf der Siliziumnitridschicht 310 derart geätzt, daß neue laterale Kanten 360, 362, 364 und
366 gebildet werden. Durch die Ausbildung dieser neuen lateralen Kanten werden schmale Öffnungen 368, 370, 372 und 374 zu
der Oberfläche der Schicht 308 aus hoch dotiertem und elektrisch leitfähigem polykristallinen Silizium gebildet. Die schmale Öffnung
368 ist in der dargestellten Weise begrenzt durch ein Paar lateraler Kanten 360 und 352. Die anderen gleichzeitig ausgebildeten
schmalen Öffnungen sind in entsprechender Weise begrenzt. Die Abmessungen dieser schmalen Öffnungen können beeinflußt werden
durch die räumliche Lage der lateralen Kanten 340, 342, 344 und 346 und durch den Typ, die Konzentration und die Temperatur
des verwendeten Siliziumnitridätzmittels sowie durch die Zeito Wie erwähnt, wurden die lateralen Kanten 340, 342, 344 und 346
an der Vapox-Schicht 312 durch Ätzung um einen gewählten Abstand von etwa 1 Mikrometer seitlich versetzt.
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Anschließend werden, wie in Fig. 2On gezeigt ist, die freigelegten
Teile der elektrisch leitfähigen Schicht 308 aus hoch dotiertem polykristallinen Silizium, welche unter den schmales! Öffnungen
368, 370, 372 und 374 liegen, fortgeätzt, und es werden Teile der Isolierschicht 280 aus Siliziumdioxyd freigelegt.
Durch diesen Ätzvorgang werden mehrere Sperrelektroden 376 des zweiten Niveaus gebildet aus stehengebliebenen Teilen der elektrisch
leitfähigen Schicht 308 aus hochdotiertem polykristallinen Silizium, welche gegenüber ähnlichen benachbarten Elektroden durch
Spalte 378 zwischen den Elektroden des zweiten Niveaus isoliert sind. Wiederum können die freigelegten Teile der Schicht 308
aus polykristallinem Silizium mit bekannten flüssigen chemischen Ätzmitteln oder durch Plasmaätzung entfernt werden. Bei diesem
Beispiel betragen die Breiten der erhaltenen Zwischenräume 378 zwischen den Elektroden des zweiten Niveaus etwa 1 Mikrometer.
Dann werden die restlichen Teile der Schichten 314, 312 und 310 zusammen mit den Schichten 348 und 350 entfernt, und man erhält
eine Struktur, welche im wesentlichen der Darstellung in Fig. 2Oo entspricht. Diese Figur zeigt, daß ein Teil der passivierenden
Thermox-Schicht 280 unterhalb der Zwischenräume 378 zwischen den Elektroden des zweiten Niveaus entfernt ist. Die Entfernung
eines Teils der Schicht 280 ist eine natürliche Folge der Entfernung der Siliziumdioxydschicht 312 zusammen mit den Schichten
348 und 350. Die Entfernung eines Teils oder der gesamten Vapox;-Passivierungsschicht
280 unterhalb der Zwischenräume 378 zwischen den Elektroden des zweiten Niveaus ist nicht kritisch, da sie
bei dem abschließenden Verfahrensschritt wieder aufwachsen wird.
Wie in Fig. 20p dargestellt ist, wird zuletzt eine passivierende Schicht 380 ausgebildet, um die freigelegten Oberflächen der
Elektroden 376 des zweiten Niveaus und die freigelegten Teile der Elektroden 276 des ersten Niveaus unter den Zwischenräumen
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der Elektroden 378 des zweiten Niveaus zu versiegeln. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die passivierende Schicht 380 Siliziumdioxyd
(Thermox) von etwa 2000 Angström, welches auf allen freigelegten polykristallinen Siliziumoberflächen aufwächst,
gefolgt von einem Aufdampfen von Vapox mit etwa 5000 Angström Stärke.
Die ersten und zweiten Elektrodenniveaus 276 und 376 werden elektrisch so verbunden, wie es bereits im Zusammenhang mit der
Wirkungsweise einer zweiphasigen Ladungskopplungsanordnung beschrieben wurdeο Es liegt im Rahmen der Kenntnis des Fachmanns
der Ladungskopplungsanordnungen und ihrer Herstellung, daß ein Fortlassen verschiedener Teile der anhand dieses Ausführungsbeispiels
beschriebenen Verfahrensschritte möglich ist und zu Anordnungen führt, welche wesentlich andere Eigenschaften haben
können als diejenigen, die durch das beschriebene Verfahren erreicht werden. Insbesondere führt ein Fortlassen des Verfahrensschritts zur Ausbildung eines vergrabenen η Kanalgebiets 202
zu einer Ladungskopplungsanordnung mit Oberflächenkanal. Auch führt das Fortlassen der Verfahrensschritte zur Ausbildung des
implantierten n— Sperrgebiets 282 zur Herstellung einer mehrphasigen Ladungskopplungsanordnung. Darüber hinaus können erforderlichenfalls
übliche fotolithographische Begrenzungs- und Ätzvorgange benutzt werden, um die ersten oder zweiten Zwischenräume
278 bzw. 378 zwischen den Elektroden des ersten bzw. zweiten Niveaus herzustellen, wobei der verbleibende Zwischenraum mit Hilfe der
Kantenätztechnik gemäß der Erfindung hergestellt wird.
Bei Halbleiteranordnungen sind viele Möglichkeiten bekannt, um eine laterale elektrische Isolation für mehrere Gebiete aus leitfähigem
Material darzustellen. Eine dieser Möglichkeiten ist die Verwendung in geeigneter Weise an Vorspannung liegender pn-Übergänge,
wie es in der US-PS 3 117 260 (Noyce) vom 7. 1. 1964 be-
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schrieben ist. Auch können Kombinationen von pn-Übergängen und Zonen aus eigenleitenden und störstellenleitenden Halbleitermaterialien
verwendet werden, wie sie in US-PS 3 150 299 (Noyce) vom 22. 9. 1974 beschrieben sind. In der US-PS 3 391 023 (Frescura)
vom 2. 7. 1968 ist eine Technik der dielektrischen Isolation beschrieben. Eine Mesa-Atzung zur Herstellung lateraler Isolation
ist in US-PS 3 489 961 (Frescura u.a.) vom 13. 1. 1970 behandelt. Tucker und Berry beschreiben in US-PS 3 736 193 vom 29. 5. 1973
die Verwendung selektiv dotierten polykristallinen Siliziums zur Darstellung von Isolationsinseln aus Einkristallsilizium,
in denen Schaltelemente ausgebildet werden können. US-PS 3 648 (D.-L. Peltzer) vom 7. 3. 1972 lehrt, wie eine dünne, auf einem
Siliziumsubstrat ausgebildete Silizium-Epitaxialschicht durch ein Gitter aus oxydierten Gebieten des epitaktischen Siliziummaterials,
welches sich durch die Epitaxialschicht zu einem seitlich gelagerten pn—Übergang erstreckt, in elektrisch isolierte
Taschen unterteilt wird.
Bei der kommerziellen Anwendung vieler der erwähnten Isolationstechniken ist es erforderlich, Öffnungen zur Oberfläche eines
Halbleitermaterials auszubilden, welche entweder als Ätzöffnungen oder Diffusionsöffnungen verwendet werden sollen. Bei jeder
dieser Ioslationstechniken ist es im Grundsatz möglich, Öffnungen mit Submikrometer-Geometrie zu verwenden, um auf diese Weise
die Gesamtabmessungen der hergestellten Anordnungen herabzusetzen. Aus den obigen Gründen war es in der Praxis jedoch bis jetzt
nicht möglich, eine solche Isolationstechnik kleinster Abmessungen in wirtschaftlicher Weise anzuwenden.
Die Vorteile, die man durch Verringerung der seitlichen Ausdehnung
von Isolationsgebieten und dementsprechend durch Verringerung der Abmessungen der Elemente bei der Herstellung integrierter
Schaltungen erreichen kann, sind beträchtlich. Erstens hängen
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die Kosten der Bearbeitung eines einzelnen Halbleiterplättchens nur in geringem Umfang von der Zahl der Elemente ab, welche das
Halbleiterplättchen enthält. Die Kosten je Element können daher dadurch verringert werden, daß die einzelnen Elemente geringere
Abmessungen erhalten und dementsprechend mehr Elemente je Halbleiterplättchen vorhanden sind. Zweitens nimmt die Ausbeute
(Zahl verwendbarer Elemente auf einem Halbleiterplättchen) bei Halbleiterplättchen mit zunehmenden Elementabmessungen in starkem
Umfang ab. Die Ursache dieser Abnahme sind vor allem Defekte, welche sowohl in den Halbleiterplättchen vorhanden sind, als
auch durch die Bearbeitungs- und Fotomaskierungsschritte bedingt
sind. Da nun die Kosten je Element unmittelbar von der Ausbeute abhängen, strebt man an, die Elementabmessungen zu minimieren,
um die Ausbeute zu maximiereno Drittens besteht kein Zweifel
darüber, daß bei den gegenwärtig angewandten Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltungen die Elementabmessungen aus
praktischen Gründen begrenzt sind. Obwohl diese Grenze im Zuge des Fortschritts der Halbleitertechnologie sich ausdehnt, hat
diese Entwicklung nicht Schritt gehalten mit der Nachfrage nach Elementen, welche die Darstellung komplexerer Schaltungsfunktionen
auf einer einzelnen Struktur ermöglichen. Eine Verringerung der Dimensionen der lateralen Isolation kann dazu beitragen, dieses
Raumproblem dadurch zu lösen, daß mehr aktive Fläche auf einem Element von gegebener Ausdehnung zur Verfugung steht, wobei die
Flexibilität des Entwurfs erhöht und komplexere Schaltungsfunktionen innerhalb der nach der gegenwärtigen Technologie zur Verfügung
stehenden Elementabmessungen erreicht werden können.
Nachfolgend werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben,
welche die Anwendbarkeit und die Vorteile der Kantenätztechnik gemäß der Erfindung bei der Herstellung schmaler lateraler
Isolationsbereiche aus Siliziumdioxyd in Halbleiteranordnungen zeigen. Gemäß Ausführungsbeispiel 3 wird eine laterale Iso-
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lation einer Polysiliziumschicht durch das thermische Aufwachsen
von Siliziumdioxyd unter mehreren schmalen Öffnungen in einer darüber angeordneten Schicht hergestellt. Ausführungsbeispiel 4
zeigt die Zweckmäßigkeit der Kantenätztechnik gemäß der Erfindung
bei der Unterteilung einer dünnen Silizium-Epitaxialschicht, welche auf einem Einkristall-Siliziumsubstrat ausgebildet ist,
um Halbleiteranordnungen herzustellen, wie sie beispielsweise Peltzer in der genannten US-Patentschrift beschrieben hat.
In Fig. 21a ist ein Substrat 400 in Teilschnitt-Darstellung erkennbar,
welches bei dem Ausführungsbeispiel 3 als Ausgangsmaterial dient. Das Substrat 400 enthält ein Halbleiterplättchen
aus einkristallinem Silizium von etwa 500 Mikrometer Stärke. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel ein Silizium-Halberleitersubstrat
verwendet wird, liegt es im Bereich fachmännischen Handelns, auch andere Werkstoffe mit anderen Stärken zu verwenden.
Das Halbleitersubstrat 400 kann nach Wahl entweder die ρ oder die η LeitfäÜgkeit besitzen, abhängig von der Art der zur
Dotierung verwendeten Störstoffatome.
Anschließend wird eine Schicht aus Isoliermaterial 402 auf der oberen Fläche des Substrats 400 ausgebildet. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist eine Isolierschicht mit einer Stärke von etwa 1200 Angström aus thermisch aufgewachsenem Siliziumdioxyd
(Thermox) vorgesehen. Dann wird eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material 404 auf der oberen Fläche der Thermoxschicht
402 ausgebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schicht 404 unter Verwendung bekannter Aufdampfverfahren aus
polykristallinem Silizium hergestellt, welches mit geeigneten Störstoffen hoch dotiert ist, so daß es leitfähig ist? die Stärke
beträgt etwa 3000 Angström. Danach werden schmale Oxydgebiete, welche sich von der oberen Fläche dieser Polysiliziumschicht zu
3er oberen Fläche der Thermoxschicht 402 erstrecken, hergestellt
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werden, um die Schicht 404 in lateral isolierte Gebiete zu unterteilen·
Nunmehr läßt man eine dünne Thermoxschicht 406 auf der oberen
Fläche der Schicht 404 aus dotiertem polykristallinen Silizium aufwachsen. Diese Schicht hat eine Stärke von etwa 500 Angström.
Danach bildet man eine Schicht 408 aus Siliziumnitrid mit einer Stärke von etwa 1500 Angström auf der oberen Fläche der dünnen
Thermoxschicht 406 aus.
Mit Hilfe bekannter chemischer Aufdampfverfahren wird eine
3000 Angström starke Schicht 410 aus Polysilizium auf der oberen
Fläche der Schicht 408 angeordnet. Da diese Polysilizium-r
schicht anschließend vollständig entfernt wird, ist es nicht erforderlich, daß sie elektrisch leitfähig wird, und sie wird
daher nicht mit Störstoffatomen dotiert.
Daraufhin stellt man eine Schicht 412 aus Siliziumnitrid mit einer Stärke von etwa 1000 Angström auf der oberen Fläche der
undotierten polykristallinen Siliziumschicht 410 her.
Zur Vervollständigung der in Fig. 21a dargestellten Ausgangsanordnung
wird eine 2000 Angstrom starke Schicht aus Siliziumdioxyd 414 mit Hilfe bekannter chemischer Aufdampfverfahren auf
die obere Fläche der Siliziumnitridschicht 412 aufgebracht, Da
in der dotierten Polysxliziumschicht 404 an mehreren Stellen 416, 418, 420 und 422 schmale Oxyd-Isolationsgebiete thermisch aufwachsen
sollen, wird die Vapoxschicht 414 in der dargestellten Weise mit Öffnungen 424 und 426 versehen. Diese Öffnungen werden
durch fotolxthographxsche Begrenzungs- und Ätzverfahren ausgebildet, wie sie in der Halbleitertechnik bekannt sind.
Die Öffnung 424 hat zwei laterale Kanten 428 und 430. Ebenso hat die Öffnung 426 zwei laterale Kanten 432 und 434. Diese
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lateralen Kanten liegen jeweils fluchtend über bzw. entlang einer gewählten Kante eines auszubildenden schmalen lateralen
Oxyd-Isolationsgebietes, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben
wird.
Fig. 21b zeigt, daß die freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht
412 fluchtend unterhalb der Öffnungen 424 und 426 liegen; sie werden mit heißer Phosphorsäure fortgeätzt. Diese Ätzung
der Siliziumnitridschicht 412 führt, wie aus der Figur erkennbar ist, zur Ausbildung lateraler Kanten 436, 438, 440 und 442.
Gemäß der Darstellung in Fig. 21c werden nun die freigelegten Teile der Schicht 410 aus undotiertem polykristallinen Silizium
thermisch oxydiert, so daß Schutzschichten 444 und 446 entstehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel läßt man diese Thermox-Schutzschichten
bis zu einer Stärke von etwa 1500 Angström aufwachsen. Die Schichten 444 und 446 haben laterale Kanten 448, 450, 452
und 454, welche an den entsprechenden lateralen Kanten 436, 438, 440 und 442 anliegen. Wiederum schließt das Aufwachsen der
Thermoxschichten 444 und 446 die selektive Ätzung der freigelegten
lateralen Kanten 436, 438, 440 und 442 auf der Siliziumnitridschicht 412 nicht aus.
Gemäß der Darstellung in Fig. 21d werden die freigelegten lateralen
Kanten 436, 438, 440 und 442 der Sclicht 412 aus Siliziumnitrid geätzt, so daß neue laterale Kanten 456, 458, 460 und
462 gebildet sind. Durch die Ausbildung dieser neuen lateralen Kanten werden schmale Öffnungen zu der Oberfläche der Schicht
410 aus undotiertem polykristallinen Silizium an den Stellen 416, 418, 420 und 422 definiert. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
ist die schmale Öffnung an der Stelle 416 begrenzt durch die neu: ausgebildete laterale Kante 456 an der Schicht 412 aus
Siliziumnitrid und die laterale Kante 448 an der Thermox-Schutz-
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schicht 444. Die anderen gleichzeitig ausgebildeten schmalen Öffnungen sind in entsprechender Weise begrenzt. Die Breite dieser
schmalen Öffnungen ist eine Funktion des Grades, bis zu dem die StLiziumnitridschicht 412 seitlich geätzt ist. Bei dem vorliegenden
Ausführungsfaeispisl sind die Öffnungen etwa 0,5 Mikrometer
breit.
Wie Fig. 21e zeigt, werden anschließend die freigelegten Teile der undotierten Polysiliziumschicht 410, welche fluchtend unterhalb
der schmalen Öffnungen an den Stellen 416, 418, 420 und 422 angeordnet sind, fortgeätzt. Dann werden die restlichen
Teile der Vapoxschicht 414 und der Schicht aus Siliziumnitrid 412 zusammen mit den Thermox-Schutzschichten 444 und 446 entfernt,
und man erhält im wesentlichen die in Fig. 21f dargestellte Anordnung. Diese Figur zeigt, daß ein Teil der Siliziumnitridschicht
408 unterhalb der schmalen öffnungen 416, 418, 420 und 422 entfernt ist. Die Entfernung eines Teils der Schicht
408 ergibt sich als natürliche Folge der Entfernung der Siliziumnitridschicht 412. Das Entfernen dieses Teils der Schicht 408
hat jedoch keine nachteiligen Auswirkungen auf die sich ergebende erfindungsgemäß hergestellte endgültige Anordnung.
Fig. 21g zeigt, daß die stehengebliebenen Teile der freigelegten Siliziumnitridschicht 408, welche fluchtend unterhalb der
schmalen Öffnungen an den Stellen 416, 418, 420 und 422 liegen, fortgeätzt sind. Nach Ausbildung der schmalen Öffnungen in der
Schicht 408 aus Siliziumnitrid an den Stellen 416, 418, 420 und 422 werden die restlichen Teile der Schicht 410 aus undotiertem
polykristallinen Silizium entfernt. Das zur Entfernung der restlichen Teile der Schicht 410 verwendete Ätzmittel ätzt nicht
die Schicht 404 aus elektrisch leitfähigem, hoch dotierten polykristallinen Silizium, und zwar aufgrund des Vorhandenseins der
dünnen Schicht 406 aus Thermox. Daraufhin werden, wie in Fig. 21h
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gezeigt ist, die freigelegten Teile de- dünnen Schicht 406
aus Thermox, welche unterhalb der schmalen Öffnungen in ner
Schicht 408 aus Siliziumnitrid an den Stellen 416, 418, 420 und 422 liegen, fortgeätzt. Diese Ätzung legt Teile der* elektrisch
leitfähigen Schicht 404 aus hoch dotiertem polykristallinen Silizium frei. Dabei gilt die Faustregel, daß das thermische
Aufwachsen einer Einheit des Siliziumdioxyds auf einer Siliziumoberfläche etwa 0,45 Einheiten Siliziummaterial verbraucht.
Daher werden etwa 1Ö00 Angstrom der freigelegtem überfläche der
hoch dotierten Poiysilizii.3mschic.ht 404 entsprechend der Darstellung
in Fig. 21h fortgeätzt. Diese partielle Ätzung der Polysiliziumschicht
hat den Zweck, eine mehr planare Oberfläche der auszubildenden endgültigen Anordnung zu erreichen, wie
nachfolgend noch beschrieben werden wird.
Anschließend werden die freigelegten Idle der elektrisch leitfähigen,
hoch dotierten Poiysilisiunüchicht 404 thermisch oxydiert,
und es bilden sich Isolationsgebiete 464, 466, 468 und 470 an den Stellen 416, 418, 420 und 422, wie in Fig. 2Ii dargestellt
ist. Durch diesen Verfahrensscnritt werden gewählte Teile 472, 474 und 476 der Schicht 4G4 abgeteilt und seitlich
elektrisch isoliert.
Schließlich werden die restlichen Teile der Siliziumnitridschicht 408 und der dünnen Thermoxschicht 406 entfernt, und man
erhält die Anordnung, wie sie im wesentlichen in Fig. 21j dargestellt
ist. Da. in einem vorangegangenen Verfahrensschritt ein Teil der Schicht 404 partiell geätzt wurde und die dünne Thermoxschicht
406 durch Ätzung entfernt iat, ragen die Oxydisolationsgebiete
464, 466, 468 und 470 nur in geringem Maße über die Oberfläche der Schicht 404 hinaus, so daß diese Oberfläche im
wesentlichen planar ist.
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Der Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleiteranordnungen
erkennt, daß ein Fortlassen verschiedener Teile der beschriebenen Verfahrensschritte die Möglichkeit eröffnet, Anordnungen
zu erhalten, die von der oben beschriebenen Anordnung verschieden sind. Insbesondere kann der Verfahrensschritt
der partiellen Ätzung der freigelegten Oberfläche der Schicht 404 (Fig. 21h) fortfallen, und es bildet sich dann eine Stufe
von etwa 3000 Angstrom in der fertigen Anordnung. Die Höhe dieser Stufe beeinträchtigt die Verwendbarkeit dieser Struktur
für die meisten Anwendungsfälle nicht.
Das vierte Ausführungsbeispiel lateraler Isolation in minimierter Geometrie gemäß der Erfindung zeigt insbesondere die spezielle
Anwendbarkeit der Kantenätztechnik bei dem Gegenstand
der US-PS 3 648 125 "Method of Fabricating Integrated Circuits with Oxidized Isolation and the Resulting Structure" (Douglas
L. Peltzer) vom 7. März 1972. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird eine dünne, auf einem Siliziumsubstrat angeordnete Sili—
sium-Epitaxialschicht in elektrisch isolierte Taschen durch
ein Gitter aus oxydierten Gebieten epitaktischen Siliziummaterials (nachfolgend auch als "oxydierte Isolationsgebiete" bezeichnet)
unterteilt. Diese Gebiete werden durch die Epitaxialschicht hindurch zu einem sich seitlich erstreckenden isolierenden
pn—Übergang (nachfolgend auch als "isolierender pn-übergang
bezeichnet) oxydiert.
In Fig. 22a ist ein Substrat 500 in Teilschnitt-Darstellung gezeigt;
dieses Substrat dient bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als AusgangsmäErial. Das Substrat 500 enthält ein Halblei
terplättchen aus monokristallinem Silizium, welches mit etwa
Ί4
5 χ 10 Störstoffatomen Bor je Kubikzentimeter dotiert ist und daher die ρ Leitfähigkeit hat. Dann wird eine dünne epitaktische Siliziumschicht 504 von ungefähr 1,25 Mikrometer Stärke auf der oberen Fläche des Substrats 500 ausgebildet. Bei dem vorliegenden
5 χ 10 Störstoffatomen Bor je Kubikzentimeter dotiert ist und daher die ρ Leitfähigkeit hat. Dann wird eine dünne epitaktische Siliziumschicht 504 von ungefähr 1,25 Mikrometer Stärke auf der oberen Fläche des Substrats 500 ausgebildet. Bei dem vorliegenden
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Beispiel ist die epitaktische Schicht dotiert mit etwa 3 χ 10
Phosphor-Störstoffatomen je Kubikzentimenter, und sie besitzt
daher die η Leitfähigkeit. Die metallurgische Grenzfläche zwischen der epitaktischen Siliziumschicht 504 und dem darunter
befindlichen Siliziumsubstrat 500 ist durch eine Linie 502 angedeutet. Gewöhnlich ist der isolierende pn-übergang, den man
erhält, räumlich nicht gleich der metallurgischen Grenzfläche 502. Die Lage des isolierenden pn-Übergangs richtet sich vielmehr
während der Ausbildung der epitaktischen Schicht nach den Störstoffkonzentrationen, den Diffusionskonstanten und den Verfahrensparametern.
Ihre endgültige Lage wird auch beeinflußt von der anschließenden Bearbeitung des Substrats. Zur Erleichterung
der vorliegenden Beschreibung sei jedoch angenommen, daß der isolierende pn-übergang die gleiche Lage hat wie die metallurgische
Grenzfläche 502. Dabei sei auch darauf hingewiesen, daß das Substrat 500 den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben
kann, wenn der Leitfähigkeitstyp der dünnen epitaktischen Siliziumschicht ebenfalls entgegengesetzt ist.
Anschließend wird eine maskierende Schicht 506 aus Siliziumnitrid auf der oberen Fläche der epitaktischen Schicht 504
ausgebildet. Die Ausbildungder Schicht 506 erfolgt unter Anwendung bekannter chemischer Vakuumaufdampfverfahren5 die Schichtdicke
beträgt etwa 1000 Angström.
Nunmehr wird eine Schicht 508 aus Aluminiumoxyd auf der oberen Fläche der Schicht 506 ausgebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
erfolgt die Ausbildung der Aluminiumoxydschicht
unter Verwendung bekannter Hochfrequenz-Zerstäubungsverfahren; die Schichtdicke beträgt etwa 2000 Angström.
Zur Vervollständigung der in Fig. 22a dargestellten Ausgangsan-.ordnung
wird mit Hilfe bekannter chemischer Aufdampftechniken
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auf der oberen Fläche der Schicht 508 aus Aluminiumoxyd eine 400 Angström starke Schicht 510 aus Siliziumnitrid aufgebracht.
Da schmale oxydierte Isolationsgebiete in der dünnen epitaktischen Siliziumschicht 504 thermisch aufwachsen sollen, welche
sich durch den isolierenden pn-übergang an mehreren Stellen 512, 514, 516 und 518 nach unten erstrecken sollen, wird die
Nitridschicht 510 in der dargestellten Weise mit Öffnungen 520 und 522 versehen. Diese Öffnungen werden gebildet durch fotolithographische
Begrenzungs- und Ätztechniken, wie sie in der Halbleitertechnik üblich sind. Die Öffnung 520 besitzt zwei
laterale Kanten 524 und 526. In entsprechender Weise ist der Öffnung 522 ein Paar lateraler Kanten 528 und 530 zugeordnet.
Diese lateralen Kanten liegen über und an einer gewählten Kante eines auszubildenden schmalen oxydierten Isolationsgebiets, wie
in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert wird.
Der freigelegte Teil der Aluminiumoxydschicht 508, welcher
fluchtend unterhalb der Öffnungen 520 und 522 liegt, wird entsprechend der Darstellung in Fig. 22b fortgeätzt. Obwohl auch
andere Ätzmittel zufriedenstellende Ergebnisse liefern können, hat ein für Aluminiumoxyd bevorzugtes Ätzmittel folgende Volumenzusammensetzung:
3 Teile 49 %ige Flußsäure (Elektronik-Qualität), 2 Teile 70%ige Salpetersäure (Elektronik-Qualität) und
60 Teile entionisiertes Wasser. Bei Raumtemperatur (22 C) ätzt diese Lösung Aluminiumoxyd mit einer Geschwindigkeit von
etwa 5-10 Angström pro Sekunde. Diese Ätzung der Aluminiumoxydschicht
508 führt entsprechend der Darstellung in der Zeichnung zur Ausbildung lateraler Kanten 532, 534, 536 und 538.
Wie in Fig. 22c gezeigt ist, wächst anschließend eine dünne Schicht 540 aus Siliziumdioxyd (Thermox) thermisch auf den freigelegten
Oberflächenteilen der Siliziumnitridschicht 510 auf. Zugleich werden die freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht
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506, welche fluchtend unterhalb der Öffnungen 520 und 522 liegen,
thermisch oxydiert, so daß Schutzschichten 542 urai 544
entstehen. Bei dem vorliegenden Avisführungsbeispiel hoben die
Schichten aus thermisch aufgewachsenem Siliziumdioxyd 540, 542 und 544 eine Stärke von etwa 100 Angström. Es wurde bereits im
Zusammenhang mit vorangegangenen Ausführungsbeispxelen darauf
hingewiesen, daß die Stärke von 100 Angström des auf der Siliziumnitridschicht
540 erzeugten Siliziumdioxyds vernachlässigbar ist im Vergleich zu dem Wert des Siliziumoxyd, welches durch
das gleiche Verfahren auf polykrl3tall:lnem Silicium (vorzugsweise
8000 Angström) erzeugt wird* D'.s- Stärke dieser dünnen
Schicht ist jedoch ausreichend, utr. die Siliziumnitrid schicht
540 bei der gegebenen Anwendung zu schützen.
Die Schichten 542 und 544 haben laterale Kanten 546, 548, 550 und 552, welche an die lateralen Kanten 532, 534, 536 und 538
angrenzen. Dabei ist von Bedeutung, daß die charakteristischen Eigenschaften von Aluminiumoxyd sich nicht wesentlich unter den
Verfahrensbedingungen ändern, welche erforderlich sind, um Siliziumoxyd auf der Oberfläche des Siliziumnitrid auszubilden. Dementsprechend
verhindert bei diesem Ausführungsbeispiel das Aufwachsen der schützenden xhermoxschiehien 542 und 544 nicht die
selektive Ätzung der freigelegten lateralen Kanten 532, 534, 536 und 538 aus der Schicht 508 aus Aluminiumoxyd.
Entsprechend der Darstellung in Fig. 2£d werden die freigelegten
lateralen Kanten 532, 534, 536 und 538 an der Schicht aus Aluminiumoxyd geätzt, so daß neue laterale Kanten 554, 556,
558 und 560 entstehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die lateralen Kantor 532, 534, 536 und 538
mit heißer Phosphorsäure geätzt werden. Da diese Lösung a.uch Siliziumnitrid ätzt (aber mit geringerer Ätzgeschwindigkeit),
zeigt Fig. 22d, daß die freigelegten Kanten der Siliziumnitrid-
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schichten 506 und 510 auch geätzt sind. Durch die Ausbildung der neuen lateralen Kanten 554, 556, 558 und 560 v/erden neue schmale
öffnungen zu den Schichten 506 des Siliziumnitrid an den Stellen 512, 514, 516 und 518 gebildet. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
ist die schmale Öffnung an der Stelle 512 durch die neu gebildete laterale Kante 554 an der Schicht 508 aus Aluminiumoxyd
und die laterale Kante 546 an der Schutzschicht 542 aus Thermox begrenzt. Die anderen gleichzeitig gebildeteten schmalen
Öffnungen sind in entsprechender Weise begrenzt. Die Breite dieser schmalen Öffnungen ist eine Funlction des Grades, mit dem
c.ie Schicht 508 aus Aluroiniumoxyd seitlich geätzt v/ird. Bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die schmalen Öffnungen eine Weite von etwa 1,5 Mikrometer.
Wie in Fig. 22e gezeigt ist, werden die freigelegten Teile der Siliziumnitridschicht 506, welche fluchtend unterhalb der schmalen
Öffnungen an den Stellen 512, 514, 516 und 518 liegen, durch Plasmaätzung entfernt.
Als Näherungsregel kann davon ausgegangen werden, daß das thermische
Aufwachsen von einer Einheit Silisiumdioxyd auf einer Siliziumfläche etwa 0,45 Einheiten des Siliziummaterials verbraucht.
Um daher eine bessere Planarität der Oberfläche der abschließend z-u erhaltenden Anordnung sicherzustellen, werden etwa 0,7 Mikrometer
der dünnen epitaktischen Siliziumschicht 504, welche fluchtend unterhalb der schmalen Öffnungen in der Schicht 506 aus
Siliziumnitrid liegt, an den Stellen 512, 514, 516 und 518 fortgeätzt. Anscnließend werden die freigelegten Teile der dünnen
epitaktischen Siliziumschicht 504 thermisch oxydiert, um oxydierte Isolationsgebiete 562, 564, 566 und 568 an den Stellen
512, 514, 516 und 518 entsprechend der Darstellung in Fig. 22f auszubilden. Dabei ist zu beachten, daß die oxydierten Isolationsgebiete
562, 564, 566 und 568 sich in Abwärtsrichtung hinter den isolierenden pn-übergang erstrecken, von dem zur Verein-
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fachung der Beschreibung angenommen ist, daß er die gleiche Lage hat wie die metallurgische Grenzfläche 502. Durch diesen Verfahrensschritt
werden Taschen aus epitaktischem Siliziummaterial 570, 572 und 574 abgeteilt und seitlich elektrisch isoliert*
Jede dieser Taschen aus epitaktischem Silizium ist isoliert durch einen Teil des isolierenden pn-Übergangs und Teile der
oxydierten Isolationsgebiete. Dabei kann jede dieser Taschen aktive Bauelemente, passive Bauelemente oder Bauelemente beider
Arten enthalten. Auch können unterkreuzende Gebiet niedrigen Widerstandes in dem Substrat ausgebildet werden, um Gebiete zu
verbinden, die durch wenigstens ein oxydierendes Isolationsgebiet getrennt sind.
Schließlich werden die restlichen Teile der Thermoxschichten 540, 542 und 544 zusammen mit der Aluminiumoxydschicht 508 und
den Siliziumnitridschichten 510 und 506 entfernt, und man erhält im wesentlichen die in Fig. 22g dargestellte Anordnung.
Die oberen Flächen der dünnen epitaktischen Siliziumschicht und der oxydierten Isolationsgebiete 562, 564, 566 und 568 liegen
im wesentlichen in einer einheitlichen Fläche, sind also coplanar, so daß unerwünschte Ungleichförmigkeiten in der Höhe
oder "Stufen" auf das geringstmögliche Maß beschränkt sind.
Im Zusammenhang mit dem nachfolgend zu beschreibenden fünften Ausführungsbeispiel ist zu beachten, daß es bei der Herstellung
integrierter Schaltungsanordnungen erforderlich ist, Zwischenverbindungen
zwischen verschiedenen Einzel-Schaltungselementen herzustellen.
Derartige Verbindungen werden im allgemeinen unter Verwendung einer Metallisationsschicht hergestellt. Diese Schicht
kann beispielsweise Gold, Aluminium oder polykr±stallines Silizium
enthalten. Bei nach dem gegenwäiügen Stande der Technik hergestellten
Halbleiteranordnungen wird ein erheblicher Teil des für solche Metallisierungsmuster erforderlichen Platzes.verbraucht
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durch den Abstand zwischen Metalleitungen. Bei vielen Anwendungen ist es im Grundsatz möglich, daß zwischen diesen Metallverbindungsleitungen
Abstände von etwa 1 Mikrometer vorhanden sein können, ohne daß die Arbeitsweise der Anordnung im nachteiligen
Sinne beeinflußt wird. In der Praxis war es jedoch bisher noch nicht möglich, solche minimalen Zwischenräume in der Metallisierung
in wirtschaftlich tragbarer Weise darzustellen. Der Grund hierfür sind die Schwierigkeiten der Herstellung solcher schmalen
Öffnungen in der Metallisierungsschicht. Wie oben erwähnt, ist es möglich, schmale Öffnungen unter Anwendung der Elektronenstrahllithographie,
der Röntgenstrahllithographie oder mit Hilfe von Schrägbedampfungstechniken (Schattentechniken) herzustellen.
Wie jedoch ebenfalls bereits eingehender ausgeführt, haben Methoden dieser Art den Nachteil, daß sie Einrichtungen und Verfahren
erfordern, die nicht allgemein verwendet werden bzw. nicht in ausreichendem Umfang in der Industrie der Festkörperelektronik
zur Verfügung stehen.
Die Vorteile, die sich bei einer Verringerung der Abstände zwischen
Metallisierungsleitungen und der entsprechenden Verringerung der allgemeinen Abmessungen der Elemente bei der Herstellung
integrierter Schaltungen ergeben, sind beträchtlich. Erstens hängen die Kosten der Bearbeitung eines einzelnen HaIbleiterplättchens
nur in geringen Maße von der Zahl der Halbleiterbauelemente ab,welche das Haltleitplättchen enthält. Daher
können die Kosten je Bauelement reduziert werden, indem die Bauelemente kleiner ausgebildet werden, so daß mehr Bauelemente
je Halbleiterplättchen vorhanden sind. Zweitens nimmt die Ausbeute (Zahl brauchbarer Elemente auf einem Halbleiterplättchen)
bei einem Halbleiterplättchen stark mit zunehmenden Abmessungen der Bauelemente ab. Diese Abnahme ergibt sich in erster Linie
aus Defekten, welche sowohl in den Halbleiterplättchen vorhanden sind, als auch durch Fehler, die durch Bearbeitungs- und Foto-
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maskierungs-Verfahrensschritte verursacht werden. Da die Kosten je Element unmittelbar von der Ausbeute abhängig sind, ist es
erwünscht , die Elementabmessungen zu minimieren, um die Ausbeute
zu maximieren. Drittens ist es klar, daß bei den gegenwärtigen Techniken der Herstellung integrierter Schaltungsanordnungen
praktische Grenzen hinsichtlich der Elementabmessungen bestehen. Obwohl diese Grenzen mit zunehmender Weiterentwicklung
der Technik sich ausdehnen, kann die Ausdehnung nicht Schritt halten mit der Nachfrage nach Elementen, welche die Darstellung
komplexerer Schaltungsfunktionen auf einer einzelnen Struktur
ermöglichen. Eine Verringerung des Abstandes, welcher zwischen Metallisierungsleitungen erforderlich ist, ermöglicht eine engere
Packung aktiver Schaltungskomponenten, so daß sich eine größere Flexibilität beim Entwurf ergibt, und es können komplexere
Schaltungsfunktionen innerhalb der durch den gegenwärtigen Stand der Technik hinsichtlich der Abmessungen des Bauelementes bedingten
Grenzen erreicht werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Erzeugen schmaler Zwischenräume in einer Metallisierungsschicht
beschrieben, bei der die Kantenätztechnik gemäß der Erfindung
angewandt wird. Diese schmalen Zwischenräume stellen die elektrische Isolierung der erhaltenen Metallisierungsleitungen gegeneinander
dar. Zusätzlich zu den vielen Vorteilen, die sich aus den geringeren Abmessungen bei vorhandenen integrierten Schaltungen
ergeben, sind auch andere Anwendungen einer Minimierung der Zwischenräume in der Metallisierungsstruktur möglich. Beispielsweise
ist bei Anwendungen in integrierten Hochfrequenzschaltungsanordnungen eine wesentliche Überlegung beim Entwurf die Verringerung
der elektrischen Kopplung zwischen benachbarten Metallisierungsleitungen.
Bei Verwendung der schmalen Metallisierungszwischenräume, welche bei Anwendung der Kantenätztechnik gemäß
der Erfindung hergestellt werden können, ist es möglich, eine
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Metall-Masseplatte zwischen aktiven Metallisierungsleitungen darzustellen, ohne mehr Platz zu beanspruchen, als er für den
Zwischenraum zwischen den Metalleitern bei üblichen Bauelementen erforderlich ist.
Obwohl sich dieses Ausführungsbeispiel auf die Herstellung integrierter
Halbleiterschaltungsanordnungen bezieht, kann die Erfindung im Rahmen fachmännischen Handelns auch auf anderen
Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Verfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden zur
Bemusterung gedruckter Schaltungsplatten mit höherer Packungsdichte, als sie nach dem gegenwärtigen Stande der Technik erreichbar
ist.
In Fig. 23a ist ein Halbleiterkörper 600 im Teilschnitt dargestellt,
welcher bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Ausgangsmaterial dient. Der Halbleiterkörper 600 enthält ein
Halbleiterplättchen aus einkristallinem Silizium, auf dem alle
diejenigen Verfahrensschritte ausgeführt worden sind, welche erforderlich sind, um eine brauchbare integrierte Halbleiterschaltungsanordnung
darzustellen, bis zu dem Verfahrensschritt der Herstellung von Metallverbindungen zwischen einzelnen Schaltungskomponenten.
Ein großer Teil der oberen Fläche des Halbleiterkörpers 600 ist daher bedeckt mit einer Isolierschicht aus
Siliziumdioxyd, welche mehrere Fenster aufweist, durch welche
elektrische Verbindungen zu gewählten darunter befindlichen einzelnen Schaltungskomponenten hergestellt werden können. Diese
elektrische Verbindung wird dadurch hergestellt, daß eine elektrisch leitende Schicht 602 auf der oberen Fläche des Halbleiterkörpers
600 ausgebildet ist und an ihr haftet. Bei dem vorliegenden Beispiel enthält die Schicht 602 Gold mit einer Stärke von
etwa 8000 Angström, welches unter Anwendung bekannter Aufdampfverfahren
aufgebracht ist.
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Wie in Fig, 23b dargestellt ist, wird dann eine Schicht 612 mit einem Polyamidlack, z.B. Pyre M.L. (Warenzeichen der
E.I. Du Pont De Nemours and Company) auf der oberen Fläche der Goldschicht 602 hergestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Polyimidschicht 612 eine Stärke von etwa
1 Mikrometer., Ein besonderer Vorteil der Verwendung dieses Materials für die Schicht 612 ist, daß sie aufgebracht und verwendung
sfertig gemacht werden kann, ohne daß Temperaturen über etwa 250 C benötigt werden.
Anschließend werden mehrere Masken 614 und 616 auf der oberen Fläche der Polyimidschicht 612 hergestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
werden die Masken 614 und 616 gebildet aus einer 0,75 Mikrometer starken Schicht aus Fotoresist, welche mit
Hilfe des Verfahrens der Fotolithographie abgegrenzt und anschliessend
geätzt ist. Die Fotoresistmaske 614 weist zwei laterale Kanten 618 und 620 auf. In entsprechender Weise ist der Maäce
ein Paar lateraler Kanten 622 und 624 zugeordnet. Diese lateralen Kanten liegen jeweils über und entlang einer gewählten Kante
eines auszubildenden schmalen Zwischenraums in der darunter befindlichen Goldschicht 602 an den Stellen 604, 606, 608 und
610, wie es in der nachfolgenden Beschreibung noch näher erläutert werden wird.
Entsprechend der Darstellung in Figo 23c werden die freigelegten
Teile der Polyimid-Lackschicht 612 mit Hydrazin fortgeätzt, und es werden Teile der Goldschicht 602 freigelegt. Dieser Ätzvorgang
führt zur Ausbildung lateraler Kanten 630, 632, 634 und 636 entlang, und unter den lateralen Kanten 618, 620, 622 und
624 an den Fotoresistmasken 614 und 616.
Wie in Fig. 23d erkennbar ist, wird draufhin eine dünne Nickelschicht
638 elektrolytisch auf die freigelegten Teile der GoId-
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schicht 602 aufgebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Nickelschicht eine Stärke von etwa 3000 Angström. Alternativ
kann die Nickelschicht auch durch Vakuumaufdampfen aufgebracht werden, wie es in der Halbleitertechnik üblich ist. In diesem
Fall ist es von Bedeutung, daß die Nickelschicht 638 über der Stufe zwischen den freigelegten Oberflächenteilen der Gold schicht
602 und den oberen Flächen der Maskengebiete 614 und 616 unterbrochen ist. Die Nickelschicht 638 hat laterale Kanten
640 , 642, 644 und 646, welche an die lateralen Kanten 630, 632, 634 und 636 an dem restlichen Teil der Polyimidschicht 612 anstoßen.
Entsprechend der Darstellung in Fig.23e werden die freigelegten lateralen Kanten 630, 632, 634 und 636 der Schicht 612 aus
Polyimidlack geätzt, so daß neue laterale Kanten 648, 650, 652 und 654 entstehen. Durch die Ausbildung dieser neuen lateralen
Kanten werden schmale Öffnungen zu der Oberfläche der Goldschicht 602 an den Stellen 604, 606, 608 und 610 definiert.
"ian erkennt in Fig. 23e, daß die schmale Öffnung an der Stelle
504 begrenzt ist durch die neu ausgebildete laterale Kante 648 an der Schicht 612 aus Polyimidladc und der lateralen Kante
an der Nickelschicht 638. Die anderen gleichzeitig ausgebildeten schmalen öffnungen sind in entsprechender Weise begrenzt.
Die Breite der schmalen öffnungen ist eine Funktion des Grades, bis cu dem die Schicht 612 aus Poiyimidlack seitlich geätzt wird,
Sei diesem Ausführungsbeispiel haben die schmalen Öffnungen eine Breite von etwa 2,0 Mikrometer.
¥ie Figo 23f ssigt, werden die freigelegten Teile der GoIdachicht
6G2, welche fluchtend unterhalb der schmalen Öffnungen
an den Stellen S04, 606; SOS und 610 liegen., mit einer Cyanid-Atzlcsuncj
antferntj so daß mehrere einzelne elektrische Leiter
556 gebildet >;erdenr welche durch schmale Zwischenräume begrenzt
sind. 3ei diesem Ausführungsbeispiel haben die schmalen Zwischenräume
eine Breite von sXwx, % M s>
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Anschließend wird der restliche Teil der Polyimid-Lackschicht 612 zusammen mit den Fotoresistmasken 614 und 616 entfernt,
so daß man im wesentlichen die in Fig. 23g dargestellte Anordnung erhält. Falls erforderlich, kann auch die Nickelschicht
entfernt werden, so daß man im wesentlichen die in Fig. 23h dargestellte Anordnung erhält. Diese fertigen Anordnungen enthalten
eine Vielzahl einzelner elektrischer Leiter, welche durch schmale Zwischenräume voneinander getrennt sind.
Aus der Beschreibung der obigen Ausführungsbeispiele geht hervor, daß im Rahmen fachmänischen Handelns viele Änderungen, Anpassungen
und Modifikationen der Erfindung sowohl hinsichtlich des angewendeten Verfahrens als auch hinsichtlich der Ausbildung
möglich sind.
Als weiteres Ausführungsbeisp.lel zeigt Fig. 24a ein Substrat
oder Halblexterplattchen 720, welches als Ausgangsmaterial für die Herstellung der fertigen Anordnung gemäß der Erfindung verwendet
wird. Wenn für das Substrat 720 Silizium verwendet wird, kann es eine Siliziumscheibe von ρ oder η Leitfähigkeit aufweisen,
abhängig von der Art der Dotierung des Substrats. Obwohl hier eine bevorzugte Ausführungsform unter Verwendung eines
Siliziumsubstrats beschrieben wird, liegt es im Rahmen fachmännischen Ermessens, für das Substrat 720 auch andere geeignete
Werkstoffe zu wählen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine erste Isolierschicht 722, welche z.B. Siliziumdioxyd enthalten
kann, mit Hilfe bekannter thermischer Oxydationsverfahren auf dem Substrat ausgebildet. Vorzugsweise hat die thermisch aufgewachsene
Schicht 722 eine Stärke von 2000 Angström. Über der ersten Isolierschicht 722 wird eine zweite Isolierschicht 724
ausgebildet. Die zweite Isolierschicht 724 kann beispielsweise
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Siliziumnitrid enthalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel·, bei dem die erste Isolierschicht 722 eine Stärke von 2000 Angström
hat, hat die Siliziumnitridschicht 724 eine Stärke von 400 Angström.
Dabei ist zu beachten, daß auch andere Materialien, welche ähnliche Eigenschaften wie Siliziumnitrid haben, verwendet
werden können, beispielsweise Aluminiumoxyd.
Anschließend wird eine Siliziumschicht 726 über der zweiten Isolierschicht 724 ausgebildet. Die Siliziumschicht 726 kann
beispielsweise polykristallines Silizium enthalten, und sie kann mit geeigneten Störstoffen dotiert sein, durch die das Siliziummaterial
leitfähig wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die dotierte polykristalline Siliziumschicht 726 eine Stärke
von etwa 4000 Angström.
Das Substrat 720 (und entsprechend die Isolierschichten 722 und 724) können durch ein anderes geeignetes Material ersetzt werden,
z.B. bei Verwendung von Saphir als Substratmaterial. Wenn ein Substrat dieser Art verwendet würde, so würde die Silizium—
schicht 726 unmittelbar auf dem Saphir auszubilden sein.
Dann wird eine weitere Schicht 728, welche beispielsweise aus Siliziumnitrid bestehen kann, über der Siliziumschicht 726 ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Siliziumnitridschicht 728 eine Stärke von etwa 400 Angström. Eine
Schicht 730 aus einem weiteren Material, beispielsweise einem aus der Dampfphase aufgebrachten Oxyd (Vapox), wird über der
Siliziumnitridschicht 728 hergestellt.
Bei der Wahl der Materialien für die Schichten 728 und 730 ist so vorzugehen, daß die Schichten verschiedene Ätzgeschwindigkeiten
haben. Das bedeutet, daß das Ätzmittel, welches zum Ätzen der Schicht 730 verwendet wird, nur denjenigen Materialtyp ätzen
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darf, welcher für die Schicht 730 verwendet wird, und das Material,
welches für die Schicht 728 verwendet wird, nur in einem minimalen Umfang angreift. In gleicher Weise darf das Ätzmittel,
welches zur Ätzung der Schicht 728 verwendet wird, das für die Schicht 730 verwendete Material nur in minimalem Umfang angreifen.
Anschließend wird eine maskierende Schicht 732 auf die Schicht
730 mit Hilfe üblicher und bekannter Verfahren aufgebracht. Die maskierende Schicht kann beispielsweise Fotoresist enthalten,
und sie wird durch Anwendung üblicher fotolithographischer Maskierungs-
und Ätzverfahren entwickelt, um ein Muster von Öffnungen 734, 736 usw. abzugrenzen. Die Öffnungen in der maskierenden
Schicht 732 werden anschließend zur Begrenzung der Kanten von Komponenten verwendet, die in der Siliziumschicht 726 auszubilden
sind.
Die maskierende Schicht 732 kann beispielsweise auch Siliziumnitrid
oder eine zweite Schicht aus der Dampfphase aufgebrachten Oxydmaterials enthalten. Wenn Siliziumnitrid als maskierende
Schicht 732 verwendet wird, und bei dem Ausführungsbeispiel, bei dem die Siliziumnitridschicht 728 eine Stärke von 400 Angström
hat, wird die maskierende Schicht 732 aus Siliziumnitrid vorzugsweise eine Stärke von 1000 Angström haben.
Anschließend werden Teile der Schicht 730 und der Siliziumnitridschicht
728 entfernt, wie Fig. 24b zeigt. Vorzugsweise erfolgt dies durch Ätzung mit einem bei Vapox anzuwendenden Ätzmittel,
wenn für die Schicht 732 Vapox verwendet wird, und ein anderes geeignetes Ätzmittel für die Anwendung bei Siliziumnitridmaterial.
Ein für Vapox geeignetes Ätzmittel kann beispielsweise Puffer-Flußsäure enthalten; heiße Phosphorsäure kommt für
das Siliziumnitridmaterial in Betracht. Nach dem Ätzen der Schicht 730 und anschließendem Ätzen der Silisiumnitridschicht 728 sind
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Kanten 737 bis 740 freigelegt? ebenfalls sind Kanten 741 bis
der Siliziumnitridschicht 728 freigelegt. Wenn die Siliziumnitridschicht 728 eine Stärke von 400 Angström hat und die maskierende
Schicht 732 aus Siliziumnitrid mit einer Stärke von 1000 Angström besteht, muß darauf geachtet werden, daß alle freigelegten
Teile der Schicht 728 geätzt werden, ohne daß die stärkere maskierende Schicht 732 vollständig fortgeätzt wird.
Entsprechend Fig. 24c wird die Schicht 730 erneut geätzt, und
zwar an den Kanten 737 bis 740 (Fig. 24b), so daß diese Kanten zurückverlegt werden und neue Kanten 745 bis 748 gebildet werden. Dabei ist zu beachten, daß bei diesem Verfahrensschritt
ein kleiner Teil der Oberfläche der Schicht 728 freigelegt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Kanten 737 bis 740 (Fig. 24b) und den Kanten 745 bis 748 (Fig. 24c) etwa 0,5 Mikrometer.
zwar an den Kanten 737 bis 740 (Fig. 24b), so daß diese Kanten zurückverlegt werden und neue Kanten 745 bis 748 gebildet werden. Dabei ist zu beachten, daß bei diesem Verfahrensschritt
ein kleiner Teil der Oberfläche der Schicht 728 freigelegt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Kanten 737 bis 740 (Fig. 24b) und den Kanten 745 bis 748 (Fig. 24c) etwa 0,5 Mikrometer.
Wie aus Fig. 24d hervorgeht, werden nun die freigelegten Teile der polykristallinen Siliziumschicht 726 oxydiert, so daß Oxydschichten
750 und 751 gebildet sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Oxydschichten 750 und 751 eine Stärke
von etwa 1500 Angström. Dabei ist zu beachten, daß es nach dem Verfahrensschritt der thermischen Oxydation zur Ausbildung der Schichten 750 und 751 erforderlich ist, daß die Kanten 741 bis 744 der Schicht 728 geätzt werden können und dabei die Oxydschichten 750 und 751 erhalten bleiben. Auch ist zu beachten, daß
thermisch aufgewachsene Oxyde auf Siliziumnitrid nicht in nennenswertem Umfang ausgebildet v/erden. Demtentsprechend haben die
Oxydschichten 750 und 751 keine Auswirkung auf die Ätzbarkeit
der Kanten 741 bis 744 der Schicht 728, wenn für diese Schicht Siliziumnitrid verwendet wird.
von etwa 1500 Angström. Dabei ist zu beachten, daß es nach dem Verfahrensschritt der thermischen Oxydation zur Ausbildung der Schichten 750 und 751 erforderlich ist, daß die Kanten 741 bis 744 der Schicht 728 geätzt werden können und dabei die Oxydschichten 750 und 751 erhalten bleiben. Auch ist zu beachten, daß
thermisch aufgewachsene Oxyde auf Siliziumnitrid nicht in nennenswertem Umfang ausgebildet v/erden. Demtentsprechend haben die
Oxydschichten 750 und 751 keine Auswirkung auf die Ätzbarkeit
der Kanten 741 bis 744 der Schicht 728, wenn für diese Schicht Siliziumnitrid verwendet wird.
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Fig. 24e zeigt, daß die Schicht 728 zu der Siliziumschicht 726 heruntergeätzt wird. Durch diesen Ätzvorgang werden Bereiche
752 bis 755 der Oberfläche der Siliziumschicht 726 freigelegt. Die Breite der Bereiche 752 bis 755 ist im wesentlichen gleich
der Tiefe der zurückgesetzten Kanten der Schicht 730 (Kanten 745 bis 748, Fig. 24c). Bei einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt diese Breite etwa 0,5 Mikrometer.
Wie Fig. 24f zeigt, werden die freigelegten Bereiche 752 bis 755 (Fig. 24e) zu der Schicht 724 heruntergeätzt, und es werden
dadurch öffnungen 756 bis 759 in der Siliziumschicht 726 gebildet. Bei diesem Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist erkennbar, daß die Siliziumschicht 726 in getrennte Segmente oder Komponenten unterteilt ist, von denen jede als unabhängige
Komponente in einer Halbleiteranordnung verwendet werden kann.
Anschließend v/erden die maskierende Schicht 732, die Schicht 730, die Schicht 728 und die Oxydschichten 750 und 751 entfernt,
und es wird dadurch die in Fig. 24g dargestellte Anordnung hergestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Öffnungen
756 bis 759 in der Siliziumschicht 726 eine Breite von etwa 1 Mikrometer.
Bei der in Fig. 24h dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die freigelegte Siliziumschicht 726 (welche
jetzt in eine Vielzahl von Komponenten aufgeteilt ist) mit einer Oxydschicht 760 bedeckt. Auch bei dieser bevorzugten Auiührungsform
ist zu beachten, daß die Oxydschicht 760 nicht in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Segmenten der Schicht 726
ausgebildet ist. Der Grund hierfür ist, daß das für die Schicht 724 verwendete Material so beschaffen ist, daß thermisch aufgewachsene
Oxyde sich nicht auf ihr bilden. Die Schicht 724 besteht daher vorzugsweise aus Siliziumnitrid, wie es bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel der Fall ist, oder aber bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform aus Saphir.
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Claims (13)
- Fairchild Camera and InstrumentCorporation464'Ellis StreetMountain View, California 94040 P 7608Ansprüches '\ ί 1.) Verfahren zum Herstellen einer schmalen Öffnung zu einer Oberfläche aus einem ersten Material mit einer ersten Gruppe von Ätzeigenschaften, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:a) auf einem Teil der Oberfläche des ersten Materials wird eine Ätzmaske ausgebildet, welche eine erste eine schmale öffnung bildende laterale Kante aufweist, die entlang einer gewählten Kante der auszubildenden schmalen Öffnung angeordnet ist;b) auf der freigelegten Oberfläche des ersten Materials wird eine Schutzschicht aus einem zweiten Material ausgebildet, welches eine zweite Gruppe von Ätzeigenschaften hat, wobei die Schutzschicht eine zweite eine schmale öffnung bildende laterale Kante besitzt, die an die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante angrenzt;c) die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante an der Maske wird geätzt, um ungeschützte Bereiche des ersten Materials freizulegen, so daß eine schmale Öffnung zu der Oberfläche des ersten Materials gebildet wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine ein Gebiet definierende Schicht aus einem dritten Material mit einer dritten Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche auf der Oberfläche aus erstem Material ausgebildet ist, wobei die ein Gebiet definierende Schicht die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante besitzt.609850/1109Fairchild Camera and Instrument Ib Az. I O\JCorporation464 Ellis StreetMountain View, California 94040 F 7608- 67 -
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine Schicht aus einem vierten Material mit einer vierten Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche fluchtend über der oberen Fläche der Schicht aus drittem Material angeordnet ist, so daß die obere Fläche der Schicht aus drittem Ma— terial während eines Teils der Ätzung der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante geschützt ist.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Kante an der Schicht aus viertem Material, welche über und entlang der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante angeordnet ist, geätzt wird, um eine dritte eine schmale Öffnung bildende laterale Kante auszubilden, welche gegenüber der ersten eine schmale öffnung bildend0^ lateralen Kante seitlich um einen gewählten Abstand versetzt ist, so daß der Teil der Schicht aus drittem Material, welcher fortzuätzen ist, um die schmale Öffnung zu bilden, zwischen der ersten und der dritten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante freigelegt ist.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine Schicht aus fünftem Material mit einer fünften Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche fluchtend über der oberen Fläche der Schicht aus viertem Material angeordnet ist, so daß die obere Fläche der Schicht aus viertem Material während eines Teils der Ätzung der lateralen Kante an der Schicht aus viertem Material zur Ausbildung der dritten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante geschützt ist.609850/1109Fair child Camera and Instrument 26 22790Corporation464 Ellis StreetMountain View, California 94040 F 7608- 68 -
- 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die laterale Kante an der Schicht aus viertem Material, welche über und entlang der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante angeordnet ist, geätzt wird, so daß eine dritte eine schmale öffnung bildende laterale Kante hergestellt vird, welche um einen gewählten Abstand gegenüber der ersten eine schmale öffnung bildenden lateralen Kante seitlich versetzt ist, so daß der Teil der Schicht aus drittem Material, welcher fortgeätzt werden soll, um die schmale Öffnung zu bilden, zwischen der ersten und der dritten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante freigelegt ist.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine Schicht aus fünftem Material mit einer fünften Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche fluchtend über der oberen Fläche der Schicht aus viertem Material angeordnet ist und während eines Teils der Ätzung der lateralen Kante an der Schicht aus viertem Material zur Ausbildung der dritten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante geschützt ist.
- 8. Anordnung zur Verwendung bei der Herstellung einer schmalen Öffnung zu einer Oberfläche eines Materials mit einer ersten Gruppe von Ätzeigenschaften, dadurch gekennzeichnet,a) daß auf einem Teil der Oberfläche des ersten Materials eine Ätzmaske ausgebildet ist, welche eine erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante aufweist, die entlang einer gewählten Kante der auszubildenden schmalen Öffnung angeordnet ist, undb) daß eine Schutzschicht aus einem zweiten Material mit einer zweiten Gruppe von Ätzeigenschaften auf den freigelegten Teilen der Oberfläche des ersten Materials angeordnet ist und eine zweite eine schmale Öffnung bildende laterale Kante aufweist, welche an die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante angrenzt,609850/1109Fairchild Camera and Instrument 2622790Corporation464 Ellis StreetMountain View, California 94040 F 7608- 69 -so daß die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante geätzt werden kann zum Freilegen ungeschützter Bereiche des ersten Materials, um die schmale Öffnung zur Oberfläche des ersten Materials zu bilden.
- 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine ein Gebiet definierende Schicht aus einem dritten Material mit einer dritten Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche auf der Oberfläche des ersten Materials angeordnet ist, wobei die ein Gebiet definierende Schicht die erste eine schmale Öffnung bildende laterale Kante besitzt.
- 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine Schicht aus viertem Material mit einer vierten Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche fluchtend über der oberen Fläche der Schicht aus drittem Material angeordnet ist, so daß die obere Fläche der Schicht aus drittem Material während eines Teils der Ätzung der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante geschützt ist.
- 11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine Schicht aus einem vierten Material mit einer vierten Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, und daß eine dritte eine schmale Öffnung bildende laterale Kante auf der oberen Fläche der Schicht aus drittem Material angeordnet ist und an ihr haftet, wobei die dritte eine schmale Öffnung bildende laterale Kante um einen gewählten Abstand gegenüber der ersten eine schmale Öffnung bildenden lateralen Kante seitlich versetzt ist, so daß der Teil der Schicht aus drittem Material, welcher zur Ausbildung der schmalen Öffnung fortzuätzen ist, zwischen der ersten und der dritten eine schmale Öffnung bildenden late— ralen Kante freigelegt ist.G09850/110 3Fairchild Camera and InstrumeiiLCorporation464 Ellis StreetMountain View, California 94040 P 7608- 70 -
- 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaske eine Schicht aus fünftem Material mit einer fünften Gruppe von Ätzeigenschaften aufweist, welche über der Oberfläche der Schicht aus viertem Material fluchtend angeordnet ist und an ihr haftet.
- 13. Verfahren zur Herstellung von Metallisierungsmustern in kleinster Geometrie, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallschicht auf einer Oberfläche eines geeigneten Substrats ausgebildet und die Metallschicht in mehrere einzelne Teile unter Anwendung der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 aufgeteilt wird.808850/1109Leerseite
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