DE2922900A1 - Schichtbildende loesung - Google Patents
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Description
- Schichtbildende Lösung
- Die Erfindung betrifft eine schichtbildende Lösung zur Herstellung wenigstens einer dotierten oder undotierten Oxidschicht auf einem Substrat durch Hydrolyse einer Silizium- oder Zinn- oder Titanverbindung in der Lösung oder durch Hydrolyse während des Aufbringens auf das Substrat.
- Solche Oxidschichten werden üblicherweise durch Aufschleudern der Lösung auf das Substrat, beispielsweise auf eine Halbleiteroberfläche, hergestellt. Diese Technik wird als spin-on-Technik bezeichnet, weshalb die damit; hergestellten Schichten auch spin-on-Schichten genannt werden.
- Es sind bereits eine Reihe von schichtbildenden Lösungen sowie Verfahren zur Herstellung solcher Schichten bekannt.
- In der DE-AS 20 13 576 wird#z.B. ein Verfahren beschrieben, bei dem für die Schichtherstellung eine Acetatverbindung des Siliziums verwendet wird. Diese Verbindung wird auf eine Halbleiterscheibe aufgebracht und durch Wärmebehandlung in Kieselsäure umgesetzt.
- Ein weiteres Verfahren ist aus der DE-OS 22 62 021 bekannt.
- Die Grundsubstanz ist hier ein alkoholisches Kieselsol aus dem unter Zugabe von Phosphorsäure als Dotierstoff die Dotierlösung hergestellt wird.
- Aus der DE-OS 23 40 111 ist weiterhin ein flüssiges Dotiermittel insbesondere für Halbleiter bekannt, das als wesentliche Bestandteile Äthanol, Wasser, Glycerin Äthylacetat, Tetraäthylorthosilicat und mindestens ein Dotiermittel enthält.
- Ein weiteres flüssiges Dotierungsmittel ist aus der DE-OS 24 47 204 bekannt. Hierbei wird ein Kieselsäureester in einem Lösungsmittel gelöst und mit einer sauren Lösung des Dotierstoffs in Wasser umgesetzt. Das Lösungsmittel für den Kieselsäureester dient zugleich als Lösungsvermittler mit der wässrigen Phase.
- Allen hier verwendeten Lösungen haftet jedoch der Nachteil an, daß die damit hergestellten Schichten von ihrer Unterlage abplatzen, wenn zuvor die aufgeschleuderten Schichten in feuchter Luft gelagert wurden.
- Bei allen bekannten Lösungen treten in den aufgeschleuderten Schichten Streifen auf, die teilweise mit dem bloßen Auge sichtbar, zumindest aber im Mikroskop mit monochromatischem Licht zu erkennen sind. Die Streifen laufen immer von der Mitte zum Rand. Dieses Phänomen wird in der Photolacktechnik mit "striations" oder "sunburst" bezeichnet und ist beispielsweise in dem Bericht I?H. Binder, R. So wusch und D. Widmann, The influence of stiations in AZ 1350 H photoresist films on the generation of small geometries, Colloque international sur la microlithographie, Paris 21-24 juin 77 (Imprimerie E. M F. 887-85-83)" näher beschrieben. Das Auftreten der Streifen deutet auf Dickenunterschiede in der Schicht hin oder auf optische Dickeunterschiede d.h. auf verschiedenartige Zusammensetzung der Schicht. Gedeutet wird diese Erscheinung dadurch, daß während des Aufschleuderns das leichtflüchtige Lösungsmittel verdampft und damit die Schichtoberfläche verhärtet.
- Die schwerflüchtigen Anteile werden bei Aufschleudern von Kanälen durch die Zentrifugalkraft nach außen getrieben und erzeugen dadurch Ungleinhmäßigkeiten in der Schichtdicke.
- Diese ungleichmäßige Schittdicke kann zu mannigfachen Störungen führen.
- Beispielsweise wird die Schicht entlang der Streifen dicker und kann mitunter die kritische Schichtdicke überschreiten, bei der noch keine Risse und Abplatzen auftreten. Dies kann vor allem dann auftreten, wenn Stufen in der Scheibenoberfläche überwunden werden sollen.
- Soll diese Schicht geätzt werden, so kann die ungleichmäßige Schichtdicke zu Unterschieden in der Ätzung und damit zu einer verschieden großen Unterätzung führen. Das bedeutet, daß die Ätzkante ausgebuchtet und wellig wird.
- Auch bereits beim Belichten des Lacks können schon Fehler erzeugt werden. Wird die Belichtung im Projektionsverfahren durchgeführt, so muß monochromatisches Licht verwendet werden. Dadurch entstehen an der dünnen spin-on-Schicht Interferenzen. Das reflektierte Litt schwankt daher mit der Dicke der Schicht, also führen Streifen zu Reflexionsunterschieden. Das an der Scheibenoberfläche reflektierte Licht trägt aber auch zu einem Teil zur Belichtung des Fotolacks bei. Auf diese Weise kommen Belichtungsschwankungen zustande. die zu Lackfehlern führen können.
- Dient schließlich die Schicht als Diffusionsquelle und ist dabei die Wirksamkeit der Quelle von der Dicke der Schicht abhängig, so muß die unterschiedliche Schichtdicke in den Streifen zu Dotierungsschwankungen im Halbleiter führen.
- Dies ist aber im höchsten Grade unerwünscht.
- Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine schichtbildende Lösung anzugeben, bei deren Verwendung die Ausbildung von Kanälen verhindert und die Herstellung optisch gleichmäßiger Schichten ermöglicht wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die schichtbildende Lösung wenigstens ein Siliconöl enthält.
- Diese Problemlösung ist in sofern überrachend, da Siliconöle als hydrophobe Flüssigkeiten bekannt sind, während z.B, in vielen üblichen schichtbildenden Lösungen Silanolgruppen als hydrophile Substanz vorliegen, sodaß Unverträglichkeit zu erwarten ist. Außerdem überlegt sich der Fachmann, daß das schwerflüchtige Siliconöl z.B. beim Aufschleudervorgang als Tröpfchen auf der Schicht zurückbleiben wird. Die Zugabe von Siliconöl wird also bei den bekannten schichtbildenden Lösungen auf Schwierigkeiten stoßen, weil Löslichkeitsprobleme vorliegen.
- Bei der Herstellung einer schichtbildenden Lösung beispielsweise unter Verwendung eines Orthoäthylkieselsäureesters, der zusammen mit einer sauren, wässrigen Phase mit oder ohne Dotierstoff in einem Lösungsvermittler aufgelöst ist, wird dieses Problem dadurch behoben, daß ein Lösungsvermittler verwendet wird, der Kieselsäureester und Wasser gleich gut löst, sodaß eine homogene Phase entsteht.
- Diesem Gemisch wird als weitere Komponente Siliconöl zugegeben. Am besten bewährt haben sich Siliconöle, welche unter der Bezeichnung Baysilonöle A insbesondere Polydimethylsiloxan oder Siliconöle der AK-Reihe der Firma Wacker oder Siliconöle der Firma Merok, Art. Nr. 7742 auf dem Markt erhältlich sind.
- Prinzipiell ist der Zusatz von Siliconöl zu allen bekannten schichtbildenden Lösungen möglich, sofern die Lösung des Öls gewährleistet ist. Dies ist jedoch bei wässrigen Lösungen von Methanol oder Nethylglycol beispielsweise nicht der Fall.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung karn dies durch die Verwendung von Aceton oder Tetrahydrofuran als Lösungsvermittler erreicht werden.
- Die zugegebene Menge an Siliconöl kann. unter 1% des Gesamtvolumens liegen. Meist wird der Siliconölzusatz durch die LöClichkeit beschränkt. Aber es sind auch bereits kleinere Bergen wirksam. Als Anwendungsbeispiel wird die Zusammensetzung einer Lösung angegeben, die völlig streifenfreie Schichten liefert.
- Komponente 1 7,5 Vol.-Teile Kieselsäureester 20 Vol.-Teile Aceton 1 Vol.-Teil Polypropylenglycol 0,2 Vol.-Teile Siliconöl und Komponente 2 4 Vol.-Teile Wasser 1 Vol.-Teil konz. Salpetersäure Läßt man bei unveränderter Zusammensetzung das Siliconöl weg, so ergeben sich sofort wieder die oben erwähnten Streifen bzw. Kanäle. In dem genannten Anwendungsbeispiel wird zwar nur eine schichtbildende Lösung ohne Dotierstoff angegeben, jedoch besteht kein Unterschied in der Wirksamkeit des Siliconöls, wenn die Lösung und damit auch die Schicht zusätzlich einen Dotierstoff enthält.
- Die Beschreibung erfolgte im wesentlichen am Beispiel einer Siliziumverbindung als schichtbildender Komponente. Der Zusatz von Siliconöl ist Jedoch auch bei anderen schichtbildenden Lösungen möglich und trägt zu der Verbesserung bei. Solche schichtbildenden Komponenten können z.B. aus Zinn- oder Titanverbindungen bestehen.
Claims (6)
- Patentansprüche 1. Schichtbildende Lösung zur Herstellung wenigstens einer dotierten oder undotierten Oxidschicht auf einem Substrat durch Hydrolyse einer Silizium- oder Zinn- oder Titanverbindung in der Lösung oder durch Hydrolyse während des AuSbringens auf das Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung wenigstens ein Siliconöl enthält.
- 2. Schichtbildende Lösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Siliconöl ein Polydimethylsiloxan vorgesehen ist.
- 3. SSddhtbDdende Lösung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumverbindung ein Orthoäthylkieselsäureester ist, der zusammen mit einer sauren, wässrigen Phase mit oder ohne Dotierstoff in einem Lösungsvermittler aufgelöst ist.
- 4. Schichtbildende Lösung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsvermittler Aceton oder Tetrahydrofuran vorgesehen ist.
- 5. Schichtbildende Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Siliconöls in der Lösung 0,1 - 1% beträgt.
- 6. Schichtbildende Lösung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung zur Herstellung wenigstens einer dotierten oder undotierten Oxidschicht auf einem Halbleitersubstrat verwendet wird.
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Cited By (2)
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| EP0280085A1 (de) | 1987-02-13 | 1988-08-31 | Hoechst Aktiengesellschaft | Beschichtungslösung und Verfahren zur Erzeugung glasartiger Schichten |
| WO1999035312A1 (en) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Lionel Vayssieres | Process for producing nanostructured metal oxide thin films on substrates, substrates and films thereof |
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1979
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