DE2636351A1

DE2636351A1 - Verfahren zur herstellung einer mit feinen strukturen versehenen schicht auf einem substrat

Info

Publication number: DE2636351A1
Application number: DE19762636351
Authority: DE
Inventors: Reiner Ing Grad Sigusch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-12
Filing date: 1976-08-12
Publication date: 1978-02-16
Also published as: DE2636351C2

Description

Verfahren zur Herstellung einer mit feinen Strukturen versehenen
Schicht auf einem Substrat.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mit feinen Strukturen versehenen Schicht auf einem Substrat, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher bezeichnet ist.
Zum Aufbringen von feinstrukturierten Schichten auf Substraten, z.B. Halbleitersubstraten, wird heute vielfach die Abhebetechnik eingesetzt. Nach dieser Technik wird auf das Substrat zunächst eine Hilfsschicht aus einem lösbaren Material aufgebracht, und diese Hilfsschioht wird mit einer zu der gesnulschien feinen Strui# tur komplementären Struktur versehen. Dies geschieht beispielsweise durch teilweises Weglösen dieser Hilfsschicht, Sodann werden die vfrbleibenden Teile dieser Hilfsschicht und die freigelegten Teile des Substrates mit dem Material der gewünschten Schicht in der vorgesehenen Schichtdicke bedeckt. Danach werden mit einem Lösungsmittel die verbliebenen Teile der Hilfsschicht abgelöst und dabei das sich auf diesen Teilen befindliche Material mitabgehoben. Damit das Lösungsmittel an der Hilfsschicht angreifen kann, darf das Material für die vorgesehene Schicht nicht in solcher Stärke aufgebracht werden, daß die auf der Hilfsschicht befindlichen Teile dieser Schicht mit den auf dem Substrat befindlichen Teilen zusammenwachsen und somit eine für das Lösungsmittel undurchdringliche Oberfläche entsteht. Um zu erreichen, daß das auf die Hilfsschicht und auf das Substrat aufgebrachte Material nicht zusammenwächst und um weiter zu ermöglichen, daß das Lösungsmittel nach dem Aufbringen dieses Materials gut an die Hilfsschicht herankommt und dort angreifen kann, ist aus 'JournO of Vac.Scionce&Tec}mology", Bd.11 (1974), S.558 ff. bekannt, diese erste Hilfsschicht mit einer weiteren zweiten Hilfsschiclt zu überdecken, sodann die zweite Hilfsschicht mit einer zu der vorgesehenen Struktur komplementären Struktur zu versehen und dabei teilweise abzulösen, und sodann die von der zweiten Hilfsschicht befreiten Teile der ersten Hilfaschicht abzuätzen. Dabei tritt eine Unterätzung der zweiten Hilfsschicht auf. Sodann wird das Material nach diesem Verfahren auf die zweite Hilfsschicht und auf die freien Teile des Substrates aufgedampft. Da infolge der Unterätzung die zweite Hilfsschicht über die erste Hilfsw schicht hinausragt, reißt das aufgedampfte Material an den Unterätzungagebieten ab, wodurch das Eindringen des Lösungsmittels ermöglicht wird; die Unterätzungagebiete dienen gleichzeitig als Kanal zum Ausbreiten des Lösungsmittels.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß zur Herstellung der Unterätzungsstruktur zwei Hilfsschichten bzw. ein fotolithogrefischer Schritt und ein Ätzschritt zusätzlich erforderlich sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, für die Abhebetechnik Maßnahmen anzugeben, durch die die Verwendung einer zweiten Hilfsschicht erspart Wi und durch die gleichzeitig ermöglicht wird, auch feinstrukturierte Schichten mit größerer Schichtdicke herzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Verfahren erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise gelöst.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß anstelle der aus Journ, of Vac. Science and Technology, Bd.11, 1974, S.458 ff.
bekannten Unterätzungsatruktur aus zwei Hilfsschichten auch eine einzelne Hilfsschicht ausreichen kann, wenn die seitlichen Begrenzungsflächen dieser Hilfsschicht so verlaufen, daß Überhänge gebildet werden. Derartige Überhänge lassen sich bei der Erzeugung der zur gewünschten Struktur koplementren Struktur in der Hilfsschicht gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß die Hilfsschicht an ihrer Oberfläche weniger stark löslich ist als in den tiefer liegenden Teilen. Dies bewirkt, daß die Hilfsschicht im Oberflächenbereich langsamer gelöst wird als in den tiefer liegenden Teilen, so daß die in der Hilfsschicht erzeugtenkomplementär#Struktur##nan ihrer Oberfläche breiter sind als im Kontaktbereich mit der Substratoberfläche. Die in der Hilfsschicht ausgebildeten Strukturen besitzen damit einen Überhang (negativen Flankenwinkel).
Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben. Insbesondere bei der Verwendung von Fotolack als Hilfsschicht stehen mehrere, in den Unteransprüchen angegebene Möglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Fotolackschicht in einer Teilschicht für das verwendete Lösungsmittel weniger schnell löslich gemacht werden kann. Gerade bei der Verwendung von Positiv-Fotolack ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders wirkungsvoll, da gewöhnlich bei Belichtung von Positiv-Fotolack und nachfolgandejr ablösen das Eantenprozil der stehenbleibenden Teile umgekehrt verläuft, als es nach der Erfindung erreicht wird. Dies ergibt sich daraus, daß bei der Belichtung des Fotolacks in Oberflächennähe aufgrund von Beugungs- und Interferenzerscheinungen mehr Licht einfällt und absorbiert wird als in den tieferen Teilen, so daß also die Oberflächenbereiche der Fotolackschicht normalerweise stärker belichtet werden als die tiefer liegenden Bereiche der Fotolackschicht. Dies führt normalerweise beim Entwickeln des Positiv-Fotolackes zu seitlichen Begrenzungsflächen mit positivem Neigungswinkel.
Im folgenden wird beschrieben und anhand der Figuren näher erläutert, wie das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
Fig.1 zeigen schematisch, wie das Verfahren durchgeführt bis 6 wird.
Als Beispiel diene das Aufbringen einer feinstrukturierten Aluminiumschicht auf einem Silizium-Halbleitersubstrat. Dazu wird auf das Siliziumsubstrat 1 als Hilfsschicht 2 eine Fotolaclcschicht, z.B. eine Schicht aus einem Fotolack, beispielsweise einem Phenolformaldehydharz mit einer als Sensibilisator beigemengten Diazoverbindung, mit einer Dicke von 1/um aufgebracht.
Im Anschluß daran wird diese Fotolackschicht für etwa 30 min bei einer Temperatur von 65°C vorgebacken, um Lösungamittelreste in der Fotolackschicht zu beseitigen. Um nun in dieser Fotolackschicht 2 eine Teilachicht 3 zu erzeugen, deren Löslichkeit kleiner als die der darunterliegenden Gebiete ist, wird das mit der Fotolackschicht versehene Siliziumsubstrat z.B. in eine wässerige Lösung 5 von Salptersäure, in der Zusammensetzung 600 Teile konzentrierte SI03 und 250 ml Wasser, getaucht. Die Zeit, in der die Halbleiterscheibe in dem Salptersäurebad verweilt, beträgt etwa 5 bis 10 sec (Fig.2). Anstelle der Behandlung mit Salpetersäure karin die Oberfläche der Fotolackschicht stark erhitzt werden, s.B. für 2 min auf eine Temperatur von 150°C.
Sodann wird die nun mit der Teilachicht 3 versehene Fotolackschicht 2 durch eine j#aske 10 mit ultraviolettem Licht 11 belichtet. Im Anschluß daran wird die Fotolackschicht entwickelt. Es entsteht dann die in Fig.4 wiedergegebene Struktur aus dem flalbleitersubstrat 1 mit der Fotolackschicht 2, die jetzt überhängende Flanken 6 hat. Sodann wird zur Abscheidung der zweiten Schicht 4 die von der entwickelten Fotolackschicht gebildete Struktur mit Aluminium bedanipft, so daß auf der Substrstoberfläche und auf den verbliebenen Teilen der Fotolackschicht eine Aluminiumschicht 4 mit der vorgesehenen Schichtdicke von etwa 1µm abgeschieden wird (Fig.5). Sodann wird mit einem Lösungsmittel die Fotolackschicht 2 weggelöst, so daß gleichzeitig auch die auf der Fotolackschicht befindlichen Teile 14 der Aluminiumschicht 4 mitabgelöst werden. Auf dem Substrat 1 verbleibt dann die gewünschte Aluminiumschicht 4. Das Ablösen der Fotolackschicht 2 kann beispielsweise mit Azeton in einem Ultraschallbad erfolgen.
10 Patentanspriiche 6 Figuren L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e J1. Verfahren zur Herstellung einer mit feinen Strukturen versehenen Schicht auf einem Substrat, bei dem auf das Substrat eine Hilfsschicht aus lösbarem Material aufgebracht wird, bei dem diese Hilfaschicht in einzelnen Teilbereichen entsprechend der Struktur wieder entfernt wird, und bei dem eine zweite Schicht auf die Hilfsschicht und auf die freigelegten Gebiete des Substrates aufgebracht wird, und bei dem sodann die Hilfssehicht abgelöst wird, wobei die sich auf dieser Hilfsschicht befindlichen Anteile der zweiten Schicht mitabgehoben werden, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als Hilfsschicht (2) eine Schicht verwendet wird, deren Löslichkeit für das zum Ablösen verwendete Lösungsmittel in einer an ihrer Oberfläche (8) angrenzenden Tilschicht (3) geringer ist als in den darunterliegenden Bereichen (9) dieser Hilfsschicht (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß als Hilfsschicht (2) eine Schicht verwendet wird, bei der die LöslicbJ#eit von der Oberfläche (8) Sul das Su1sstrat (1) hin zunimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Herstellung der Tejischicht (3) mit geringerer Löslichkeit zunächst die Hilfsschicht (2) aufgebracht wird und dann die Oberfläche (8) der Hilfsschicht (23 mit einem Mittel behandelt wird, das deren Löslichkeit verringert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß auf das Substrat (1) als Hilfsschicht (2) eine Fotolackschicht aus positivem Fotolack aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Fotolackschicht (2) vor dem Entwickeln an ihrer Oberfläche (8) mit einem mittel behandelt wird, das ihre Löslichkeit herabsetzt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Fotolackschicht (2) nach den Belichten zunächst anentwickelt wird, daß ihre Oberfläche (8) nach dem Anentwickeln mit einem Mittel behandelt wird, das ihre Löso lichkeit herabsetzt, und daß danach die Fotolackschicht zuende entwickelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Oberfläche (8) der Fotolackschicht mit einer sauren Flüssigkeit behandelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Oberfläche (8) der Fotolackschicht (2) mit einer alkalischen Flüssigkeit behandelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Verringerung der Löslichkeit die Oberfläche (8) der Fotolackschicht (2) einem Elektronen- oder Ionenstrahl ausgesetzt wird.
10.Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zur Erzeugung der Teilschicht (3) mit geringerer Löslichkeit die Oberfläche (8) der Fotolackschicht (2) kurzzeitig auf eine Temperatur oberhalb von 150°C erhitzt wird.