DE2739847C2 - Verfahren zum selektiven Ätzen einer Schicht aus einem gehärteten Polyimideinheiten enthaltenden hochpolymeren Stoff - Google Patents

Verfahren zum selektiven Ätzen einer Schicht aus einem gehärteten Polyimideinheiten enthaltenden hochpolymeren Stoff

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selektiven Ätzen einer Schicht aus einem gehärteten Polyimideinheiten enthaltenden hochpolymeren Stoff nach dem Überbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-AS 17 64 977 ist ein derartiges Verfahren zum selektiven Ätzen einer Schicht aus einem gehärteten Polyimideinheiten enthaltenden hochpolymeren Stoff bekannt, die auf einer Schicht eines Halbleiterkörpers angeordnet ist, um in dieser Schicht Fenster zu öffnen, in denen Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers dann freiliegen, mittels einer Ätzlösung und unter Verwendung einer Maskierungsschicht. Bei dem bekannten Verfahren wird mindestens ein Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer teilweise ausgehärteten Schutzschicht aus Polyimidharz überzogen, wobei mindestens eine bis zu der Oberfläche des Halbleiterkörpers reichende Öffnung in der Schutzschicht ausgebildet wird und wobei anschließend die Schutzschicht ausgehärtet wird. Hierbei lassen sich die Öffnungen in der Schutzschicht mittels der üblichen Photomaskierungstechnik einbringen, da das nur teilweise ausgehärtete Harz auf bestimmte Ätzmittel anspricht, während das vollständig ausgehärtete Harz die für die Schutzschi i:ht erstrebte Widerstandsfähigkeit zeigt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das bekannte Verfahren nicht bei allen Schutzschichten, die Polymere mit Polyimideinheiten aufweisen, verwendet werden kann.
Aus der US-PS 39 62 004 ist ein Verfahren zur Bildung von Mustern in einer Schicht aus gehärtetem organischcm Material auf einem Substrat unter Verwendung eines Photolacks bekannt, wobei zur Verbesserung der Haltung zwischen dem Photolack und dem organischen Material eine Siliziumdioxidschicht und eine Grundierschicht vorgesehen ist. Das verwendete organische Material ist ein Silikonharz, das nur geringwertige Hafteigenschäften hat.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Verfahren in der Weise zu verbessern, daß in der Schicht aus dem gehärtetem hochpolymeren Stoff ein Muster mit hoher Ausrichtungs- und Abmessungsgenauigkeit in einfacher und rascher Weise geätzt werden kann, dessen Kanten im wesentlichen nicht unterschnitten sind, wobei das gebildete Muster besonders fest mit dem Halbleiterkörper verbunden bleibt.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 erreicht. .
Dabei wird ein spezielles Siloxan-Polyimid-Copolymer als Schutzschicht verwendet. Dieses Copolymer weist gegenüber den bekannten Schutzschichtmaterialien überlegene elektrische und mechanische Eigenschaften auf. Insbesondere gewährleistet das verwendete Copolymer eine ausgezeichnete Haftung mit dem Halbleiterkörper, wobei die Verwendung von zusätzlichen haftungsvermittelnden Zwischenschichten vermieden werden kann. Dies ist auch vorteilhaft bei der eigentlichen Ätzbehandlung, bei der zwischen dem Ccpolymeren und der Schicht aus Photolack keine haftungsfördernde Schicht erforderlich ist.
Die vorgesehene Schicht aus Titan schützt lediglich das Siloxan-Polyimid-Copolymer vor einem Angriff durch die Phenol enthaltende Ätzlösung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können daher in die Schutzschicht mit einem relativ einfachen und wirtschaftlichen Verfahren gewünschte Muster geätzt werden, ohne daß die gute Haftung zwischen der Schutzschicht und dem Halbleiterkörper beeinträchtigt wird.
Nach dem beanspruchten Verfahren wird eine Schicht aus gehärtetem Siloxan-Polyimid-Copolymeren auf der Oberlläche eines Körpers angeordnet. Vorzugsweise besteht der Körper aus Halbleitermaterial. Die Schicht hat eine Dicke von 1 bis 10 um. Eine Schicht aus Titan, vorzugsweise mit einer Schichtdicke in der Größenordnung
von 100 nm. wird auf die Schicht aus dem Copolymer aufgebracht. Auf der Schicht aus Titan wird eine Schicht aus positivem Photolack aufgebracht.
Die Schicht aus Photolack wird zum Öffnen eines oder mehrerer Fenster behandelt. In den geöffneten Fenstern sind ausgewählte Oberflächenbereiche der Schicht aus Titan freigelegt. Das freigelegte Titan wird dann bei Zimmertemperatur für eine ausreichende Zeit in Fluorborsäure geätzt, um in der Schicht aus Titan Fenster zu öffnen. Die Fenster in der Schicht aus Titan sind mit denen in der Schicht aus Photolack ausgerichtet und in diesen Fenstern in der Schicht aus Titan sind dann ausgewählte Oberflächenbereiche der Schicht aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer freigelegt. Die Schicht aus Photolack wird dann mit Hilfe von Aceton entfernt.
Das Copolymer wird dann in einer phenolhaltigen Lösung geätzt. Das chemische Ätzen erfolgt, bis in der Schicht aus dem Copolymer Fenster geöffnet sind, in denen Oberflächenbereiche des Körpers freigelegt sind. Der so behandelte Körper wird in ein gerührtes Acetonbad getaucht, in Isopropanol gespült und schleudergetrocknet.
In der Zeichnung sind in den Figuren 1 bis 7 Schnittansichten, eines Halbleiterkörpers gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt sind.
Das durch selektives Ätzen mit einem Muster versehene gehärtete Siloxan-Poly imid-Copoly mer ist das Reaktionsprodukt eines siliziumfreien organischen Diamins, eines organischen Tetracarbonsäuredianhydrids und eines Polysiloxandiamins, das ein Polymervorläufer ist, der in einem geeigneten organischen Lösungsmittel löslich ist. Beim Härten ergibt es ein Copolymer mit wiederkehrenden Struktureinheiten der folgenden Formel:
Q-N
Il c
Il ο
R" \
Il c
* N
Il ο
N-
(H)
mit 15 bis 40 Molprozent und vorzugsweise 25 bis 35 Molprozent interkondensierter Struktureinheiten der folgenden Formel:
■Ν
O
H 		O
π		 R' ϊ R'
Il
C		 Il
C		 I
\ / \ -Si-R
R" Ν —R — -Si-O- I
/ \ / χ R'
C
Μ 		C
Μ
I!
O		 Il
0		 R' )
(ΠΙ)
worin R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest, R' ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, R" ein vierwertiger organischer Rest, Q ein zweiwertiger siliziumfreier organischer Rest ist, der der Rest eines organischen Diamins ist, χ eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 und m und π ganze Zahlen größer als 1 und vorzugsweise 10 bis 10 000 oder mehr sind.
Die obengenannten Blockcopolymere werden hergestellt durch Umsetzung einer Mischung der Bestandteile in den richtigen molaren Proportionen, die ein Diaminsiloxan der allgemeinen Formel:
R' \ R'
I
Si- -O I
Si—R—NH2
ι
R' J , R'
NH2-R-
eine siliziumfreie Diaminoverbindung der Formel:
NH2-Q-NH2 und ein Tetracarbonsäuredianhydrid der Formel:
(Q
OV)
Il c
Il ο
R"
\
Il
Il ο
(V)
10
umfaßt, worin R, R', R", Q und χ die obengenannten Bedeutungen haben.
Es kann aber auch mit vergleichbarer Effektivität eine Polysiloxan-Imid-Zusammensetzung verwendet wer- is den, indem man ein Foiyimid, das nur aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel II, mit einem Polyimid, das nur aus wiederkehrenden Struktureinheiten der Formel III besteht vermengt, wobei man das Polyimid der Formel III in einem solchen molaren Anteil einsetzt, daß die Struktureinheiten des letzteren im Bereich von 5 bis 50 Molprozent der genannten Einheiten ausmachen, basierend auf der gesamtmolaren Konzentration der Einheiten der Formel III und der Einheiten der Formel II.
Das verwendete Siloxan-Polyimid-Copolymer besteht im wesentlichen aus den in den Formeln II und III vorhandenen Imido-Strukturen. Die tatsächlichen Vorläufermaterialien, die sich aus der Umsetzung des Diaminosiloxans, des siliziumfreien organischen Diamins und des Tetracarbonsäuredianhydrids ergeben, liegen jedoch anfänglich in Form einer Polyamicsäure-Struktur vor, die aus Struktureinheiten der folgenden Formeln zusammengesetzt ist:
—-Q-Ν —C
Il η
C-N-
R'
HOOC
Si-O
COOH
R'
-Si—R—Ν — C — R" — C—N-
R' HOOC COOH
worin R, R', R", Q, χ, m und η die obengenannten Bedeutungen haben.
Die Diaminosiloxane der Formel I schließen Verbindungen mit den folgenden Formeln ein:
CH3
CH3
H2N-(CHj)3-Si —O—Si—(CH2J3-NH2
CH3
CH3
CH3 CH3
H2N-(CHj)4-Si—O—Si—(CHj)4-NH2
CH3
C6H5
CH3 C6H5
H2N-(CH2)J-Si-O-Si-(CH2)J-NH2 C6H5 CeH5
(VII)
25
30
35
40
45
50
55
60
65
CH3 ^
H2N-(CH2),--Si—O
CH3
CH3
-Si—(CH2),—NH2
3 CH3
CH3 CH3
H2N-<O>-Si-O-Si-^n>-NH2
CH3 CH3
CH3 CH3 H2N-(CH2V-Si —Ο—Si—(CH2),-NH,
CH2CH2CN CH2CH2CN
H2N- CH2CH(CH3)- Si O Si-CH(CH3)CH2-NH2
CH3 CH3
U Die Diamine der Formel IV sind bekannt und in großer Masse kommerziell erhältliche Materialien. Beispiele für solche Diamine sind die folgenden:
m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, 4,4'-Diaminodiphenylpropan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Methylendianilin, Benzidin, 4,4'-Diaminodiphenylsulfid,
4,4'-Diaminodiphenylsulfon, 4,4'-Diaminodiphenyläther, 1,5-Diaminonaphthalin, 3,3 '-Dimethylbenzidin, 3,3 '-Dimethoxybenzidin, 2,4-Bis08-amino-t-butyl)toluol,
Bis(p-j8-amino-t-butylphenyl)äther, Bis(p-j3-methyl-o-aminopentyl)benzol, 1,3-Diamino-4-isopropy lbenzol, 1,2-Bis(3-aminopropoxy)äthan, m-Xylylendiamin, p-Xylylendiamin, Bis(4-aminocyclohexyl)methan, Decamethylendiamin, 3-Methylheptamethylendiamin, 4,4-L)ime»hyiheptamethyiendiamin, 2,11-Dodecandiamin, 2,2-Diinethylpropylendiamm, Octamethylendiamin, 3-Methoxyhexamethylendiamin, 2,5-Dimethylhexamethylendiamin,
2,5-Dimethylheptamethylendiamin, 3-Methylheptamethylendiamin, 5-Methylnonamethylendiamin, 1,4-Cyclohexandiamin, 1,12-Octadecandiamin, Bis(3-aminopropyl)sulfid, N-Methyl-bis(3-aminopropyl)amin, Hexamethylendiamin, Heptamethylendiamin, Nonamethylendiamin
sowie deren Mischungen. Die vorstehenden Diamine sind lediglich beispielsweise angegeben und sind daher nicht als allein verwendbar anzusehen. Andere nicht genannte Diamine sind dem Fachmann geläufig.
Die Tclracarbonsäuredianhydride der Formel V können weiter in der Weise definiert werden, daß R" ein vierwertiger Rest ist, z. B. ein Rest, der abgeleitet ist von einer aromatischen Gruppe mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen oder der eine aromatische Gruppe mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen enthält, wobei die aromatische Gruppe durch eine benzoide Ungesättigheit charakterisiert ist, in der jede der 4 Carbonylgruppen des Dianhydrids an ein separates Kohlenstoffatom in dem vierwertigen Rest gebunden ist, wobei die Carbonylgruppen in Paaren vorliegen, in denen die Gruppen jedes Paares an benachbarte Kohlenstoffatome des R"-Restes oder an Kohlenstoffatome in dem R"-Rest gebunden sind, die nicht mehr als ein Kohlenstoffatom entfernt sind, wobei folgende 5- oder ogliedrige Ringe entstehen:
O O
20
C —Ο
ι		 C
I
/-
O
H 		O
H
Il
c—ο—
C 		Il
C
c—
oder
O O
Il Il
c—o—c
Il
C = C-C
/ I V
Beispiele der brauchbaren Dianhydride sind die folgenden:
Pyromellitsäuredianhydrid (PMDA),
2,3,6,7-NaphthaIin-tetracarbonsäuredianhydrid,
B^VM'-Diphenyl-tetracarbonsäuredianhydrid,
1,2,5,6-Naphthalin-tetracarbonsäuredianhydrid,
2,2',3,3 '-Diphenyl-tetracarbonsäuredianhydrid,
2,2-Bis(3,4-dicarboxyphenyl)propandianhydrid,
Bis(3,4-dicarboxyphenyi)sulfondianhydrid,
2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]propandianhydrid (BPA-dianhydrid),
2,2-Bis[4-(2,3-dicarbuxyphenoxy)phenyljpropandianhydrid, Benzoephenon-tetracarbonsäureilianhydrid (BPDA),
Perylen-l,2,7,8-tetracarbonsäure(iianhydrid,
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)ätherdi;mhydrid, und
Bis(3,4-dicarboxyphenyl)methani',ianhydrid,
50
sowie aliphatische Anhydride wie Cyclopentan-tetracarbonsäuredianhydrid, Cyclohexan-tetracarbonsäuredianhydrid und Butan-tetracarbonsäuredianhydrid. Die Einbeziehung anderer Anhydride, wie Trimellitsäureanhydrid, urn Ainsd-iinid-Siloxan-PoIymere zu erhalten, ist nicht ausgeschlossen.
Das Aufbringen der Block-Copolymeren oder von Mischungen der Polymeren in einem geeigneten Lösungsmittel, wie N-Methylpyrrolidon, N,N-Dimethylacetamid, Ν,Ν-Dimethylformamid, allein oder kombiniert mit S5 Nicht-Lösungsmitteln auf das Substratmaterial kann auf übliche Weise erfolgen, etwa durch Eintauchen, Aufsprühen, Anstreichen und Aufschleudem. Die Block-Copolymere oder die Mischungen der Polymeren können in einer anfänglichen Heizstufe bei Temperaturen von etwa 75 bis 125°C für eine ausreichende Zeit und häufig unter Vakuum getrocknet werden, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die Polyamicsäure wird dann durch Erhitzen auf Temperaturen von etwa 150 bis 3000C für eine ausreichende Zeit in das Siloxan-Polyimid-Copolymer umgewandelt und abschließend gehärtet
Ein bevorzugter Härtungszyklus für Materialien der obigen allgemeinen Formel ist der folgende:
(a) 15 bis 30 Minuten auf 135 bis 1500C in trockenem Stickstoff,
(b) 15 bis 60 Minuten auf 185°C ± 100C in trockenem Stickstoff,
(c) 1 bis 3 Stunden bei etwa 225°C im Vakuum.
Man kann jedoch das Überzugsmaterial auch in anderen Atmosphären härten, wie Luft, um die kommerzielle Anwendung zu erleichtern.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung für einen Halbleiterkörper näher beschrieben. Ein Körper 10 aus Halbleitermaterial mit η-Leitfähigkeit und gegenüberliegenden Oberflächen 12 und 14 wird zur Bild?.iag von Regionen 16 und 18 mit P- bzw. N-Leitfähigkeit behandelt An den aneinanderstoßenden Oberflächen der Region 16 mit dem Körper 10 bzw. der Regionen 16 und 18 haben sich die P-N-Über-
gänge 20 bzw. 22 gebildet. Die äußeren Teile der P-N-Übergänge 20 bzw. 22 sind an der Oberfläche 12 freigelegt
Das Material des Körpers 10 kann Silizium, Siliziumcarbid, Germanium, Galliumarsenid, eine Verbindung
eines Elementes der Gruppe III und eines Elementes der Gruppe V oder eine Verbindung eines Elementes der Gruppe Π und eines Elementes der Gruppe VI des Periodensystems sein. Für die folgende Beschreibung wird davon ausgegangen, daß der Körper aus Silizium besteht
ίο An der Region 16 wird ein elektrischer Kontakt 24 so ausgebildet, daß ein Ohm'scher Kontakt entsteht An der Region 18 wird ein Ohm'scher Kontakt 26 angebracht Eine Schicht 28 aus dem gehärteten Siloxan-Polyimid-Copolymer wird auf die Oberfläche 12 sowie die Kontakte 24 und 26 aufgebracht Obwoh! die Dicke der Schicht 28 in der Größenordnung von 10 μπα oder mehr betragen kann, wird eine Dicke von 1 bis 5 μπη bevorzugt Eine Schicht 30 aus Titan wird auf die Schicht 28 aus gehärtetem Siloxan-Polyimid-Copolymer aufgedampft Eine Dicke von 50 bis 300 nm hat sich für die Schicht 30 als geeignet zur Bildung einer Maske für das selektive chemische Ätzen des Materials der Schicht 28 erwiesen. Vorzugsweise hat die Schicht 30 eine Dicke in der Größenordnung von 100 nm.
Unter Anwendung photolithographischer Techniken wird eine Schicht 32 aus Photolack auf die Schicht 30 aus |j
Titan aufgebracht. Der Photolack ist ein positives Material, wie das kommerziell von der Firma Tokyo Ohka %
America, Inc. erhältliche OFPR-2. Der Photolack wird vorgehärtet durch 15 minütiges Lufttrocknen hei Zim- "*
mertemperatur, gefolgt von einem Erhitzen für etwa 30 Minuten auf 900C in Stickstoff. Eine nicht dargestellte geeignete Maske wird auf die Photolackschicht 32 richtig ausgerichtet aufgelegt, damit die in der Schicht 28 aus Siloxan-Polyimid-Copolymer zu öffnenden Fenster richtig mit Bezug auf die Kontakte 24 und 26 und einem ausgewählten Oberflächenbereich der Schicht 12 ausgerichtet sind. Die maskierte Schicht 32 aus positivem Photolack wird für die richtige Zeitdauer einer UV-Strahlung ausgesetzt Die gelichtete Schicht 32 wird dann entwickelt. Wenn erwünscht, kann die entwickelte belichtete Schicht 32 durch 30minütiges Erhitzen auf 14O0C nachgehärtet werden, um ihre Haftung an der Titanschicht zu fördern. In jedem Falle entfernt das Entwickeln der belichteten Schicht 32 nicht.fixiertes Photolackmaterial aus den Fensterbereichen 34,36 und 38 der Schicht 32. Der Rest des Materials der Schicht 32 ist fixiert.
Die Fenster 34,36 und 38 legen ausgewählte Oberflächenbereiche der Schicht 30 aus Titan frei. Die Struktur ist
in Figur 2 gezeigt. ;:
Die freigelegten ausgewählten Oberflächenbereiche der Schicht 30 aus Titan werden selektiv mittels Fluorborsäurelösung bei Raumtemperatur geätzt. Das Ätzen des Titans, das in den Fenstern 34,36 und 38 freigelegt ist, mit Fluorborsäure wird fortgesetzt, bis in der Titanschicht 30 Fenster 40,42 und 44 gebildet sind, die ausgewählte Oberflächenbereiche der Schicht 30 aus Siloxan-Polyimid-Copolymer freilegen. Für eine Dicke der Titanschicht 30 in der Größenordnung von 100 nm ist eine Ätzzeit von etwa 30 bis etwa 60 Sekunden erforderlich. Der behandelte Körper wird danach in Wasser gespült und durch Schleudern getrocknet.
Der »fixierte« Photolack der Schicht 32 wird durch Einbringen des behandelten Körpers in ein Acetonbad für eine ausreichende Zeit entfernt. Danach wird der Körper mit Isopropanol gespült und durch Schleudern gctrocknet. Die erhaltene Struktur ist in Figur 3 gezeigt.
Die freigelegten Oberflächenbereiche der Schicht 28 werden dann in einer Phenol enthaltenden Lösung selektiv geätzt. Eine kommerziell erhältliche Lösung ist als »A-20 Stripping Solution« bekannt. Sie wird durch die B & A Division der Allied Chemical hergestellt und normalerweise zum Entfernen negativen Photolackmatc- '·
rials benutzt. Das Ätzen wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 bis 800C für eine ausreichende Zeit ausgeführt, um die Fenster 46,48 und 50 in der Schicht 28 zu öffnen. Für eine Dicke der Schicht 28 von etwa 1,5 bis
2 μΐη ist eine Ätzzeit von 2 Minuten bei 6O0C ausreichend, um die genannten Fenster zu öffnen und selektive t
Oberflächenbereiche der Oberfläche 12 und der Kontakte 26 und 24 freizulegen. ],
Nach Abschluß des Ätzens der Schicht 28 wird der Körper 10 in ein gerührtes Acetonbad für eine ausrci- ;.
chende Zeit eingetaucht, um alle Spuren der Ätzlösuug zu entfernen. Um die besten Ergebnisse zu ei zielen wird
vorzugsweise Ultraschall angewendet. Eine Ultraschallrührung für etwa 15 Sekunden reicht aus, das Ätzen zu beenden und die Oberflächen zu reinigen. Der behandelte Körper wird für etwa 1 Minute in Isopropanol gespült und getrocknet, vorzugsweise durch Schleudern. Die erhaltene Struktur ist in Figur 4 gezeigt.
Es wird sorgfältig vermieden, den behandelten Körper direkt von der Ätzlösung zu einem Spülen mit Wasser mit anschließendem Trocknen zu überführen. Sollte dies versehentlich geschehen, dann bildet sich ein filmartiger trüber Rest auf den freigelegten Oberflächen der Schicht 28 und den Wänden der Fenster 46,48 und 50. Ein Ultraschallrühren in Wasser oder Aceton entfernt diesen Film nicht.
Das Spülen mit Aceton unmittelbar nach dem Ätzen schließt die Möglichkeit der Bildung des trüben Films nicht aus. Ein vollständiges Entfernen des Films ist jedoch durch Ultraschallrühren in Aceton möglich. Es wird angenommen, daß der trübe Film aus einem organischen Reaktionsprodukt besteht. Die Anwesenheit dieses trüben Filmes ist nachteilig, da er das Herstellen Ohm'scher Kontakte in den freigelegten Kontaktbereichen beeinträchtigen kann.
Teilweise kann man unter Weglassung der separaten Stufe des Entfemens des »fixierten« Photolackmaterials der Schicht 32 mit Aceton den Photolack gleichzeitig mit dem selektiven chemischen Ätzen der Schicht 28 aus Siloxan-Polyimid-Copolymer mittels der »A-20 Stripping Solution« entfernen.
Die Titanmaske bzw. Schicht 30 aus Titan wird bei Zimmertemperatur in Fluorborsäure entfernt, wobei 30 bis 60 Sekunden erforderlich sind, um eine Schicht 30 mit einer Dicke von etwa 100 nm zu entfernen. Danach wird der behandelte Körper in Wasser gespült und getrocknet, vorzugsweise durch Schleudern. Die dabei erhaltene Struktur ist in Figur 5 gezeigt.
Der Körper 10 kann im nachfolgenden wie erforderlich weiterbehandelt werden. So kann z. B., wie in Figur 6 gezeigt, eine Schicht 52 aus elektrischem Kontaktmetall, wie Aluminium, in dem Fenster 46 aufgebracht werden, um einen Kontakt mit dem darin freigelegten Oberflächenbereich des Körpers 10 herzustellen. Das dargestellte Ergebnis wird durch die üblichen photolithographischen Techniken, gefolgt von einem selektiven Ätzen, erreicht. Weiter können elektrische Leitungen 54 und 56 an den entsprechenden Kontakten 26 und 24 befestigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren greift zu keiner Zeit die freigelegte Oberfläche der Aiuminiumkontakte 24 und 26 an.
Soll eine Schicht aus Aluminium auf die Oberfläche der Schicht 28 aus Siloxan-Polyimid-Copolymer und in irgendwelchen der Fenster 46,48 und 50 aufgebracht werden, dann sollten die Wände der Fenster 46,48 und 50 abgeschrägt werden.
Dieses Abschrägen der Seitenwände der Fenster 46,48 und 50 erreicht man durch Erhitzen der in Figur 5 gezeigten Struktur auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Siloxan-Polyimid-Copolymeren. Ein 5 bis 10 Minuten dauerndes Erhitzen in Stickstoff auf eine Temperatur im Bereich von 400 bis 4500C wird zum Abschrägen der Kanten von einer Neigung von ursprünglich 70 bis 80° zu einer Neigung von 50 bis 60° l S führen. Dieses Erhitzen vor dem Aufbringen des Aluminiums hat den weiteren Vorteil, daß das Verdichten und das plastische Fließen der Schicht 28 im wesentlichen vollständig erfolgt, bevor das Metall aufgebracht wird. Das nachfolgende Erhitzen der Struktur der Figur 6, um die Kontakt-Ohmigkeit zu verstärken, führt daher nicht zu Beschädigungen der Metallisierung aufgrund einer Bewegung des darunterliegenden Materials.
Der behandelte Körper 10 der Figur 6 ist in Figur 7 mit dem Kontakt 52 aus Aluminium gezeigt, der an dem freigelegten Teil der Oberfläche 12 ausgebildet ist.
In einem konkreten Ausfuhrungsbeispiel wurden mehrere Scheiben aus Silizium-Halbleitermaterial, deren jede einen Durchmesser von etwa 5 cm hatte, unter Bildung vieler Elemente in jeder Scheibe bearbeitet. Aluminium wurde auf die vorbestimmten Oberflächenbereiche der Elemente aufgebracht.
Eine Polymervorläuferlösung wurde gebildet durch Umsetzen von Benzophenontetracarbonsäuredianhydrid mit Methylendianilin und Bis(<5-aminopropyl)tetramethyldisiloxan, wobei die beiden letztgenannten Diaminmaterialien im molaren Verhältnis von 70 :30 eingesetzt wurden. Die Umsetzung führte man bei einer Temperatur von weniger als SO0C aus, wobei ausreichend gereinigte und getrocknete Materialien benutzt wurden, um die Bildung eines Polymers mit einem großen Molekulargewicht zu begünstigen. Eine Lösung des Polymervorläufers in Form der Polyamicsäure, gelöst in N-Methyl-2-pyrrolidon mit 25 Gew.-% Feststoffgehalt wurde auf die Oberfläche der Elemente aufgebracht. Man brachte etwa 7 bis 10 Tropfen der Vorläuferlösung auf die Oberfläche der Scheiben und somit die Elemente auf. Die Scheiben wurden für 20 Sekunden mit etwa 2000 bis etwa 3000 Umdrehungen pro Minute geschleudert. Die überzogenen Scheiben härtete man für etwa 30 Minuten bei 135°C ± 5°C in Stickstoff, für 30 Minuten bei 185 ± 5°C in Stickstoff und für etwa 2 Stunden bei 225°C in einem Vakuum von etwa 73,66 cm Hg. Die Schicht aus Copolymermaterial hatte nach dem Härten eine Dicke von etwa 1,5 bis 2 |im.
Durch Aufdampfen aus einer Titanquelle wurde in einem Elektronenstidhl verdampfer eine Schicht aus Titan mit einer Dicke von etwa 100 nm aufgedampft. Eine Schicht aus positivem Photolack brachte man auf die Titanschicht auf und behandelte sie zur Öffnung der Fenster.
Die freigelegten Teile der Titanschicht in den Fenstern des Photolackes wurden für etwa 30 bis 60 Sekunden bei Zimmertemperatur in Fluorborsäure geätzt. Die behandelten Scheiben wusch man in entionisiertem Wasser und trocknete sie durch Schleudern. Das Photolackmaterial wurde durch Eintauchen in Aceton entfernt und die Scheiben danach in Isopropanol gespült und trockengeschleudert.
Unter Verwendung der vorgenannten phenolhaltigen A-20 Stripp-Lösung wurde das in den Fenstern der Titanmaske freigelegte Copolymer für etwa 2 Minuten bei einer Temperatur von 60 ± I0C geätzt. Danach tauchte man die behandelten Scheiben in ein mittels Ultraschall gerührtes Acetonbad für etwa 15 Sekunden ein. Man spülte die Scheiben in Isopropanol und trocknete sie durch Schleudern. Die Titanmaske wurde während 30 bis 60 Sekunden in Fluorborsäure bei Zimmertemperatur entfernt. Danach spülte man die Scheiben in entionisiertem Wasser und trocknete sie durch Schleudern.
Die erhaltenen Scheiben wurden untersucht. Die freigelegten Aluminiutnkontaktoberflächen waren durch die Ätzmaterialien des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht angegriffen worden. Die Fenster waren gut abgegrenzt und wiesen stabile Abmessungen auf. Die Kanten des Copolymers waren nicht sichtbar unterschnitten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
'

Claims (12)

  1. Patentansprüche:
    Ϋ;Verfahren zum^elektiven Ätzen; einer Schicht aus einem gehärteten Polyimideinheiten enthaltenden hochpolymeren Stoff, die auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers angeordnet ist, um in dieser Schicht Fenster zu öffnen, in denen Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers dann freiliegen, mittels einer Ätzlösung und unter Verwendung einer Maskerungsschicht, ge k$η nze i chη e t du r c h die folgenden Schritte:
    a) Aufbringen und Aushärten einer Schicht (28) aus einem Siloxan-Polyimid-Copolymer auf einen Halbleiterkörper (10), das aus einem Reaktionsprodukt aus einem siliziumfreien organischen Diamin, einem organischen Tetracarbonsäuredianhydrid und einem Diasninosiloxan der Formel I
    (R'
    NH,
    I I
    —R—rSi—O Si—R—
    R'
    -NH,
    R'
    besteht, und das nach dem Härten wiederkehrende Struktureinheiten der Formel II O O
    —-Q—N
    Il Il c c
    R" N-
    /R'
    I     O- R'
    ι     R-     -Si—
    I     I —Si—
    ι     ,R' I
    χ R'
    C C
    Il Il ο ο
    mit S bis 40 Molprozent interkondensierter Struktureinheiten der Formel III O O
    Il Il c c
    -N R" N-R-
    aufweist, worin
    R ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest,
    R' ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest,
    R" ein vierwertiger organischer Rest,
    Q ein zweiwertiger siliziumfreier organischer Rest ist, der der Rest eines organischen Diamins ist,
    χ eine ganze Zahl von 1 bis 4 und
    m und η ganze Zahlen größer als 1 sind,
    b) Aufbringen einer Schicht (30) aus Titan auf die Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer,
    c) Aufbringen einer Schicht (32) aus positivem Photolack auf die Schicht aus Titan,
    d) Öffnen von Fenstern (34,36,38) in der Schicht (32) aus positivem PhotolacSc, in denen dann Oberflächenbereiche der Schicht (30) aus Titan freiliegen,
    e) selektives Ätzen der freigelegten Oberflächenbereiche der Schicht (30) aus Titan mittels einer Fluorborsäurelösung, um in dieser Schicht Fenster (40,42,44) zu öffnen, die mit den Fenstern (34,36,38) in der Schicht (32) aus positivem Photolack ausgerichtet sind und Oberflächenbereiche der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer freilegen, und
    selektives Ätzen der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer mit einer Phenol enthaltenden Lösung und unter Verwendung der Schicht (30) aus Titan als Maskierungsschicht, um Fenster (46,48, 50) in der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer zu öffnen, die mit den Fenstern (40,42,44) in der Schicht (30) aus Titan ausgerichtet sind, und Oberflächenbereiche des Halbleiterkörpers freilegen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dem Schritt (0 folgenden Schritt (g) der Halbleiterkörper (10) in einem Acetonbad gespült wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt zwischen dem Ätzen der Schicht (30) aus Titan (Schritt e) und dem Ätzen der Schicht (28) aus dem Silqxan-Polyimid-Copolymer {Schritt 1) die Schicht (32) aus positivem Photolack von der Schicht (30) aus Titan epijernt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen der Schicht (30) aus Titan bei Zimmertemperatur ausgeführt wird. .'·■■■
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Acetonbad durch Ultraschall gerührt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Schritt nach dem Ätzen der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer (Scfeitt 0 die Maskierungsschicht (30) aus Titan von der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimiri-Copolymer mittels Fluorborsäurelösung entfernt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (30) aus Titan mit einer Dicke in der Größenordnung von 100 nm aufgebracht wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer mit einer Dicke von 1 bis 10 μτη aufgebracht wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzen der Schicht (28) aus dem Siloxan-Poiysmid-Copolymer bei einer Temperatur von 600C ausgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Siloxan-Polyimid-Polymer verwendet wird, das das Reaktionsprodukt von Benzophenon-tetracarbonsäuredianhydrid mit Methylendianilin und Bis(d-aminopropyl)tetramethyl-disiloxiin ist
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Molprozentgehalt der interkondensierten Struktureinheiten im Bereich von 25 bis 35 liegt.
  12. 12. Verfahren nach Arspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (32) aus positivem Photolack mittels der Ätzlösung zum Ätzen der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer gleichzeitig mit dem Ätzen der Schicht (28) aus dem Siloxan-Polyimid-Copolymer von der Maskierungsschicht (30) aus Titan entfernt wird. '
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