DE2640511B2 - Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Ätzen einer Aluminiumschicht - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum selektiven Ätzen einer AluminiumschichtInfo
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Description
55
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selektiven Ätzen einer Aluminiumhicht
auf einem Festkörpersubstrat als Träger mit Hilfe einer Glimmentladung in einer ein reaktionsfähiges
Gas enthaltenden Atmosphäre, «>
Manche Halbleiterbearbeitungsprozesse enthalten das Aufbringen einer Metallschicht, insbesondere aus
Aluminium, auf einer Halbleiteroberfläche, wonach sich ein Ätzprozeß mit einer selektiven Entfernung des
Metalls anschließt, um eine Elektrode oder ein Leitermuster herzustellen. Dieser Ätzprozeß wird
normalerweise durch Maskierung der Metallschicht mit einem Photolack und anschließendes Eintauchen des
maskierten Werkstücks in ein Russiges Ätzmittel durchgeführt Obwohl breit angewendet, leiden derartige
Ätzprozesse unter dem NachteiL daß sich während des Ätzprozesses Gasblasen auf der Metalloberfläche
bilden, was eine örtliche Henmnmg der Ätzung zur
Folge hat. Flüssige Ätzmittel neigen, zur Unterätzung
der Metallschicht, wodurch der Querschnitt der Leitbahn vermindert wird.
Aus der DE-OS 15 42 589 ist ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere von Oxidbelägen, von der Oberfläche
eines Schichtträgers mit Hilfe eines einer Glimmentladung ausgesetzten reaktionsfähigen Gases bekannt.
Dieses Gas kann unter anderem ein fluorierter oder chlorierter Kohlenwasserstoff, z.B. Trichloräthylen,
sein.
Femer geht aus »SCP and Solid State Technology«,
Dezember 1967, Sehen 33 bis 38, die Möglichkeit hervor. Aluminium mit Hilfe der Ionenätztechnik
abzutragen. Die dabei erzielten Ätzraten sind verhältnismäßiggering.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die oben genannten Nachteile sowie deren Auswirkung auf
ein Mindestmaß zu bringen oder zu überwinden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Glimmentladung in einer Atmosphäre durchgeführt
wird, in der neben Tetrachlorkohlenstoff noch bis zu 15 Vol.% Ammoniak enthalten ist.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens zum selektiven Ätzen siner Aluminiumschicht auf einem
Festkörpersubstrat als Träger nach der Erfindung ist vorgesehen, eine Aluminiumschicht auf einem Halbleitersubstrat
mit einer Photolackmaskierung selektiv zu maskieren und die Maskierung nach dem Ätzvorgang
abzuziehen, so daß ein fertiges Halbleitersubstrat als Träger eines Aluminium-Leitbahnenmusters erhalten
wird.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist zur Halterung eines mit Aluminium beschichteten
Halbleitersubstrats während der Plasmaätzung des Aluminiums eine Auflage vorgesehen, welche eine
horizontal angeordnete elektrisch leitende Grundplatte aufweist, die mit Masse verbunden werden kann, ferner
Mittel zur Kühlung der Grundplatte auf Umgebungstemperatur, eine auf der genannten Grundplatte
befestigte dielektrische Platte und eine zweite auf der dielektrischen Platte montierte Grundplatte, so daß
diese mit der dielektrischen Platte und der Grundplatte eine Kondensatorkombination bildet
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, deren F i g. 1
schematich einen Teil einer Glimmentladung- oder Plasma-Ätzvorrichtung bedeutet und deren F i g. 2 eine
Teilquerschnittsansicht der in der Vorrichtung der F i g. 1 verwendeten Auflage zeigt.
Die Plasmaätzvorrichtung enthält nach der Zeichnung eine auf einer geerdeten elektrisch leitenden Platte
12 über einen Dichtring 13 aus Gummi oder Kunststoff befestigte Glocke 11. Die Glocke 11 wird über das
Auslaßrohr 14 evakuiert und über den Einlaß IS mit Tetrachlorkohlenstoffdampf beschickt. Über die Ringelektrode
17, welche um die Abrundung der Glocke 11 gelegt ist, wird Hochfrequenzleistung des Generators 16
angelegt, der bei einer Nennfrequenz von 1 MHz betrieben wird.
Auf die Auflage 19, welche auf einem elektrisch leitenden und geerdeten Ständer 20 montiert ist, werden
zu ätzende mit Aluminium beschichtete Halbleiterplat-
ten 18, beispielsweise aus Silicium angeordnet Die Auflage 19 wird aus einer elektrisch leitenden
Grundplatte 21 gefertigt, auf der eine Borsilikatglasplatte
22, vorzugsweise mit einer Dicke von 6 mm, und eine zweite elektrisch leitende Platte 23 montiert sind, so daß
eine Kondensatorenanordnung gebildet wird. Die elektrisch leitenden Platten 21 und 23 können
vorteilhafterweise aus rostfreiem Stahl hergestellt werden. Auch Lann von Vorteil sein, ein EinlaBrohr 26
für Tetrachlorkohlenstoffdampf vorzusehen, so daß der
durch die elektrisch leitende Platte 12 geführte Einlaß 15 fortgelassen werden kann. Diese Auflagenkonstruktion
verhindert die Bildung von polymeren Fasern auf den Werkstücken während des Ätzprozesses.
Die mit Aluminium beschichteten Halbleiterplatten
18 werden zum Ätzen durch örtliches Maskieren mittels eine Photolacks vorbereitet und auf der oberen zweiten
Platte 23 der Auflage 19 angeordnet Die Glocke wird evakuiert und wieder mit Tetrachlorkohlenstoffdampf
mit einem Druck zwischen 4 und 40 Pa gefüllt. Dann wird der Hochfrequenzgenerator eingeschaltet, um die
Glimmentladung um die Auflage anzufachen und aufrechtzuerhalten. Die freiliegenden Teile des Aluminiums
werden vom Plasma im wesentlichen ohne Unterätzung mit einer Geschwindigkeit von
2—3 · KPnm/min geätzt
Nach Beendigung der Ätzung wird der Generator
ausgeschaltet, die Glocke 11 evakuiert und wieder mit trockener Luft oder Stickstoff gefüllt. Die Halbleiterplatten 18 werden entfernt und sind nach Abstreifen des
Maskierungsmaterials aus Photolack zur weiteren Bearbeitung, beispielsweise zur Verkapselung oder zur
Befestigung von einzelnen Elementen, bereit
Bei Verwendung von reinem Tetrachlorkohlenstoff zeigen die bearbeiteten Werkstücke manchmal Oberflächenbeschädigungen,
sobald sie der Luft ausgesetzt werden. Es wird angenommen, daß während des
Ätzprozesses auf der Photolackoberfläche Chlorverbindungen entstehen, die in Berührung mit feuchter Luft
Chlorwasserstoff freisetzen, der dann die durch das Ätzen freigelegten Flächen angreift Diese Reaktion
wird durch die Anwesenheit von Ammoniak verhindert
Der ÄtiprozeB kann auch zur örtlichen Entfernung
von Aluminiumschichten von and-,- >;n Materialien als
Silicium verwendet werden. Das Alumirium kann daher
beispielsweise auf mit Quarz oder Siliciumnitrid beschichtetem Silicium oder auf Lithiumniobat auf
Quarz abgeschieden werden.
Claims (9)
- Patentansprüche:L Verfahren zum selektiven Atzen einer Aluminiumschicht auf einem Festkörpersubstrat als Träger, mit Hilfe einer Glimmentladung in einer ein s reaktionsfähiges Gas enthaltenden Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die Glimmentladung in einer Atmosphäre durchgeführt wird, in der neben Tetrachlorkohlenstoff noch bis zu 15 VoL% Ammoniak enthalten ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht auf einem Halbleitersubstrat mit einer Photolackmaskierung selektiv maskiert wird, die nach der Ätzung abgezogen wird, so daß ein fertiges Halbleitersubstrat als Träger eines Aluminium-Leitbahnenmusters erhalten wird
- 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tetrachlorkohlenstoffatmospääre bei einem Druck zwischen 4 und 40 Pa gehalten wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmaätzprozeß bei einem maskierten Substrat durchgeführt wird, das auf einer gleichstrommäßig isolierten Platte aus elektrisch leitendem Material innerhalb ,des Plasmas angeordnet wird, und daß die Platte kapazitiv mit Masse gekoppelt wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Halb-Ieitersubstrau. aus Silicium.
- 6. Verfahren nach einem d-r Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminium mit einerGeschwindigkeitvon2 · IC* bis 3 · K^nm/min geätzt wird.
- 7. Auflage für ein mit Aluminium beschichtetes Halbleitersubstrat während der Plasmaätzung bei einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine horizontal angeordnete, elektrisch leitende Grundplatte (21), welche mit Masse verbunden werden kann, eine auf der Grundplatte (21) befestigte Platt?. (22) aus Isoliermaterial und eine auf dieser Platte angebrachte zweite elektrisch leitende Platte (23), wobei die drei Platten eine Kondensatorenanordnung bilden.
- 8. Auflage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (22) aus Borsilikatglas besteht.
- 9. Auflage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Platten so (21,23) aus rostfreiem Stahl bestehen.
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