DE3215410A1 - Verfahren zum herstellen von oeffnungen mit hilfe einer maske in einer auf einer unterlage befindlichen schicht - Google Patents
Verfahren zum herstellen von oeffnungen mit hilfe einer maske in einer auf einer unterlage befindlichen schichtInfo
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Description
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- Verfahren zum Herstellen von Öffnungen mit Hilfe einer Maske
- in einer auf einer Unterlage befindlichen Schicht Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Öffnungen mit Hilfe einer Maske in einer auf einer Unterlage befindlichen Schicht, insbesondere in einer auf einem Halbleiterkörper angeordneten Schicht, wobei die Öffnungswandungen abgeschrägt sind.
- In der Halbleitertechnik bzw. in der Mikroelektronik müssen vielfach auf Unterlagen befindliche Schichten mit Strukturen extrem kleiner Abmessungen versehen werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn Diffusionsfenster, Implantationsöffnungen oder Kontaktierungsfenster in einer auf einem Haibleiterkörper befindlichen Passivierungsschicht erzeugt werden müssen. Auch bei der Mehrebenenverdrahtung für komplexe integrierte Schaltkreise müssen die übereinanderliegenden Ebenen durch Öffnungen in den dazwischen angeordneten Isolierschichten hergestellt werden. Extrem kleine Strukturen bzw. Öffnungen werden in der Regel durch Plasmaätzen hergestellt. Der Begriff "Plasmaätzen" beinhaltet auch das reaktive lonenätzen. Dies gilt insbesondere für Strukturen im 1 um Bereich. Beim Plasmaätzen bilden die Offnungskanten im Regelfall rechte Winkel, was bei der Kantenbelegung in nachfolgenden technologischen Arbeitsprozessen erhebliche Schwierigkeiten verursacht. So besteht die Gefahr, daß aufgedampfte Metallschichten im Kantenbereich der Öffnungen unterbrochen sind oder abbrechen. Man ist daher bemüht, einen abgeschrägten Verlauf der Offnungswandungen zu erzeugen, was beispielsweise durch isotropes chemisches Naßätzen möglich ist.
- Mit diesem chemischen Ätzprozeß läßt sich jedoch die Maßhaltigkeit der Strukturen nicht mehr mit der gewünschten Genauigkeit einhalten, was insbesondere bei extrem kleinen Strukturen im 1 um Bereich zu erheblichen Fehlern führt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ätzkantenabschrägung anzugeben, das bei Einhaltung der erforderlichen Maßhaltigkeit auf einfache Weise durchgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Öffnungen durch Plasmaätzen hergestellt werden, daß dabei eine Maskierungsschicht aus einem Material verwendet wird, das vom Ätzgas angegriffen wird, und daß die Maskierungsschicht so dick ist, daß sie beim Plasmaätzen der Öffnungen nicht vollständig abgetragen wird. Durch-dioses einstufige Ätzverfahren erhält man schräg verlaufende Ätzkanten in den herzustellenden Öffnungen, wobei der Abschrägungswinkel durch die Zusammensetzung des Ätzgases bestimmt werden kann. Um ein vollständiges Abätzen der Maskierungsschicht zu verhindern muß der Abschluß des Ätzvorganges in der zu ätzenden Schicht meßtechnisch bestimmt und diese Endpunktbestimmung zum Abbruch des Ätzvorganges verwendet werden. Die Maskierungsschicht besteht vorzugsweise aus Fotolack oder aus einem Metall, wie beispielsweise Titan, Gold, Wolfram oder Aluminium. Die zu ätzende Schicht kann aus Siliziumdioxyd, Siliziumnitrid, Aluminiumoxyd, polykristallinem Silizium, Polyimiden, Aluminium, Aluminium-Silizium oder aus Aluminium-Silizium-Kupfer bestehen.
- Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung wird nachstehend noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
- In der Figur 1 ist im Schnitt ein Halbleiterkörper 1 dargestellt der aus einkristallinem Germanium, Silizium, Gallium-Arsenid oder einem anderen Verbindungshalbleitermaterial bestehen kann. Auf dem Halbleiterkörper 1 befindet sich die zu strukturierende Schicht 2, die beispielsweise aus Siliziumdioxyd mit einer Schichtdicke von ca. 1 um besteht. Auf diese Siliziumdioxydschicht 2 wird eine Fotolackschicht 3 aufgebracht, die mit Hilfe des bekannten Belichtungs- und Entwicklungsprozesses mit Öffnungen 4 versehen wird. Die Fotolackschicht ist beispielsweise 1,4 - 1,6 um dick. Die Halbleiteranordnung gemäß der Figur 1 wird in eine Parallel-Plattenplasmaanlage eingebracht, wie sie beispielsweise in der Patentanmeldung P 3142333.7 beschrieben wird. Als Ätzgas wirkt auf die Oxydschicht in der >tzanlage beispielsweise ein Gasgemisch aus CP4 + °2 bzw.
- CHF + °2 ein, wobei der Sauerstoffanteil die Ätzrate des 2 otolacks bestimmt. Der Sauerstoffanteil beträgt beispielsweise 1 - 15 Vol. % vom Gesamtgasvolumen. In der Ätzanlage herrscht ein Druck von ca. 100 mTorr, so daß bei einer Leistung von ca. 120 W ein gerichtetes im wesentlichen anisotrop wirkendes Plasma auf die Oxydschicht einwirkt. Dieses Ätzgas greift die Fotolackschicht sowohl von der Oberfläche als auch an der Wandungsfläche der Öffnung 4 an, so daß der Querschnitt der Maskenöffnung bei abnehmender Schichtdicke der Lackmaske 3 größer wird. Dies ist in Figur 2 dargestellt.
- Während des Plasmaätzens in der Parallel-Plattenplasmaanlage verbleibt von der Fotolackschicht 3 nur noch am Ende des Ätzprozesses die Teilschicht 3a, während die Teilschicht 3b vom Ätzgas abgetragen wurde. Durch die stetige Erweiterung des Öffnungsquerschnittes während des Ätzvorganges haben die Kanten der Öffnung 5 in der Oxydschicht 2 trotz des anisotrop wirkenden, Plasmaätzens einen abgeschrägten Verlauf (6). Wenn beispielsweise der Sauerstoffanteil im Ätzgas so gewählt wird, daß von der ursprünglich 1,4 um dicken Fotolackschicht 3 1 um ab- getragen wird und zugleich der Öffnungsquerschnitt in der Fotolackmaske im gleichen Maße erweitert wird, so beträgt der Neigungswinkel der abgeschrägten Öffnungen wandungen 6 bei einer ca. 1 um dicken Oxydschicht 2 ca.
- 45".
- Das Ende des Ätzvorgangs wird durch eine Endpunktbestimmung festgestellt, um ein Anätzen der Halbleiterunterlage 1 und einen weiteren Abtrag der Fotolackschicht 3a zu vermeiden.
- Eine derartige Endpunktbestimmung, mit deren Hilfe der Ätzvorgang abgebrochen wird, ist in der Patentanmeldung P 3142333.7 beschrieben. Danach wird die Gleichspannung zwischen der Anode und der Kathode der Ätzvorrichtung während des Plasmaätzens gemessen. Durch eine feststellbare Gleichspannungsänderung kann die Beendigung des vorgesehenen Ätzprozesses ermittelt werden. Dies beruht darauf, daß beispielsweise beim Ätzen einer Siliziumdioxydschicht die Sauerstofferzeugung beim Erreichen der Siliziumunterlage beendet wird und der Sauerstoff-Partialdruck dadurch absinkt. Dieser Zustand und damit die Beendigung des Ätzprozesses läßt sich mittels einer Gleichspannungsmessung in der Plasmakammer feststellen, da sich bei einem plötzlichen Gasdruckabfail die Anodenspannung sprunghaft und merklich erhöht.
- Gemäß Figur 3 wird schließlich die Fotolackschicht 3a von der Oberfläche der Oxidschicht 2 wieder entfernt, so daß nunmehr weitere technologische Prozesse durchgeführt werden können. Beispielsweise wird in den Halbleiterkörper 1 eine Diffusionszone 7 durch die Öffnung 5 eingebracht. Diese Diffusionszone wird danach mit einem ohmschen Anschluß 8 versehen, der sich in Form einer Leitbahn 9 über die abgeschrägte Öffnungswandung auf die Oberfläche der Oxydschicht 2 erstreckt.
- Wenn die Maskierungsschicht aus Metall, beispielsweise aus Aluminium besteht, wird einem Ätzgas Chlor oder eine Chlor verbindung beigemischt. Das Ätzgas kann aus CC1F3 gemischt mit C12, BC13 oder POC13 bestehen. Das Chlor oder Chlorgas wird weniger als 50 Vol. % der Gesamtgasmenge ausmachen. Es wird beispielsweise eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1 um verwendet. Die zu ätzende Schicht besteht beispielsweise wiederum aus Siliziumdioxyd und wird in einer Zeit von ca. 8 - 10 min.
- bei einem Gasdruck von 100 mTorr und einer Leistung der Anlage von 120 W abgetragen. Auch hierbei entstehen in den Ätzöffnungen abgeschrägte Seitenwandungen während die Aluminiumschicht teilweise durch das Ätzgas abgetragen wird.
- Leerseite
Claims (8)
- Patentansprüche Verfahren zum Herstellen von Öffnungen mit Hilfe einer Maske in einer auf einer Unterlage befindlichen Schicht, insbesondere in einer auf einem Halbleiterkörper angeordneten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen durch Plasmaätzen hergestellt werden, daß dabei eine Maskierungsschicht (3) aus einem Material verwendet wird, das vom Ätzgas angegriffen wird, und daß die :4askierungsschicht so dick ist, daß sie beim Plasmaätzen der Öffnungen nicht vollständig abgetragen wird.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß des Ätzvorgangs meßtechnisch bestimmt und diese Endpunktbestimmung zum Abbruch des Ätzvorgangs verwendet wird.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maskierungsschicht (3) aus Photolack oder aus einem Metall verwendet wird.
- 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierungsschicht (3) aus Titan, Gold, Wolfram oder Aluminium besteht.
- b) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu ätzende Schicht (2) aus SiO2, Si3N4, A1203, poly-Kristallinem Silizium, Polyimiden, Aluminium, Aluminium-Silizium oder aus Aluninium-Siiizium-Kupfer besteht.
- 6) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Maskierungsschicht aus Photolack dem Ätzgas Sauerstoff beigemischt wird.
- 7) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Maskierungs schicht aus Metall dem Ätzgas Chlor bzw. Chlorverbindungen beigemischt werden.
- 8) Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Chlor- bzw. Sauerstoffanteil im Ätzgas die Ätzrate des Naskierungsmaterial und damit der Grad der Abschrägung der Öffnungswandungen in der zu ätzenden Schicht bestimmt wird.
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