DE4143116A1 - Verfahren zur fertigung von metallelektroden in halbleiterbaugruppen - Google Patents
Verfahren zur fertigung von metallelektroden in halbleiterbaugruppenInfo
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Description
Die vorgestellte Erfindung erstreckt sich auf eine Methode zur Herstellung von Metallelektroden
in Halbleiterbaugruppen.
Mit zunehmender Packungsdichte in Halbleiterbaugruppen sind Halbleiterbaugruppen mehr
und mehr miniaturisiert worden und haben an Gewicht verloren. Bei Halbleiterbaugruppen ist das
Verhältnis der vertikalen Reduktion allerdings geringer als das der horizontalen und die 'step
coverage′ zwischen den einzelnen Schichten der Halbleiterbaugruppe ist der entscheidende Faktor
im Hinblick auf Effizienz und Zuverlässigkeit der Halbleitergruppe.
Insbesondere bei Dünnschichttransistoren, wie sie in Flachdisplays Verwendung finden, wurde
eine Methode untersucht, mit der sich verhindern läßt, daß Metallelektroden auf einem Glassubstrat
'differential step' bilden.
Im allgemeinen ist ein Metallprozeß einer der letzten Schritte bei der Fertigung von Halbleiterbaugruppen,
aber wenn es sich um Dünnschichttransistoren in 'reverse staggered' Ausführung
handelt, ist der Metallprozeß der erste Schritt bei der Herstellung von Gateelektroden auf einem
isolierenden Substrat.
In der in den Abb. 1A und 1B detailliert dargestellten Ausführung des alten Stands
der Technik, wird mit einem Sputter- oder chemischen Aufdampfverfahren (im folgenden CVD-
Verfahren) eine Metallschicht aus Chrom (Cr) oder einem ähnlichen Metall auf einem Glassubstrat
gebildet. Anschließend wird dann durch Naßätzen die gewünschte Struktur angelegt, sodaß eine
Gateelektrode (2) entsteht. Anschließend wird eine Isolierschicht (3) angelegt, die beispielsweise in
einem CVD-Verfahren aus Siliziumnitrid gebildet werden kann. Die oben beschriebenen, konventionellen
Prozesse bieten Probleme insofern, als sich die 'Step coverage' in aufeinanderfolgend
angelegten Schichten durch den 'differential Step' verschlechtert, sodaß eine zufriedenstellende
Baugruppe nicht hergestellt werden kann.
Würde durch partielle anodische Oxidation der Gateelektrode eine Isolierschicht (4) gebildet,
wie in Abb. 2B gezeigt, so würde durch das Anlegen dieser vierten Schicht die 'Step Coverage'
beim Anlegen einer weiteren Schicht mit dem CVD-Verfahren verschlechtert, wodurch
Probleme durch geringere Effizienz und Zuverlässigkeit entstehen. Die oben genannten Probleme
werden bei Dünnschichttransistoren als schwerwiegend betrachtet und müssen gelöst werden.
Ein Ziel der vorgestellten Erfindung besteht darin, eine Methode zur Fertigung von Metallelektroden
in Halbleiterbaugruppen zu nennen, die es ermöglicht, den 'Differential Step' zwischen
einer Oxidschicht, Nitridschicht und einem Glassubstrat und einer Metallisierungsschicht zu
beseitigen.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt die vorgestellte Erfindung die folgenden Fertigungsschritte:
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten, anodisierten Metallschicht auf dem Substrat; und
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und Bilden einer planen Oberfläche durch anodische Oxidation, damit andere Bereiche als die erste und zweite Metallstruktur zu einem Isolator werden und in vertikaler Richtung die gleiche Höhe wie die Substratoberfläche aufweisen.
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten, anodisierten Metallschicht auf dem Substrat; und
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und Bilden einer planen Oberfläche durch anodische Oxidation, damit andere Bereiche als die erste und zweite Metallstruktur zu einem Isolator werden und in vertikaler Richtung die gleiche Höhe wie die Substratoberfläche aufweisen.
Darüber hinaus wird in einer zweiten bevorzugten Ausführung der Erfindung mit den
folgenden weitergehenden Fertigungsschichten gearbeitet:
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten Metallschicht auf dem Substrat, die durch Anodisierung auf eine zweite bestimmte Dicke gebracht wird, durch anodische Oxidation;
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und anodisches Oxidieren der nicht von der Maske bedeckten Bereiche der zweiten Metallstruktur; und
Anodisches Oxidieren des Teiles der zweiten Metallschicht, der nach dem Entfernen der Maske nicht anodisiert ist.
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten Metallschicht auf dem Substrat, die durch Anodisierung auf eine zweite bestimmte Dicke gebracht wird, durch anodische Oxidation;
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und anodisches Oxidieren der nicht von der Maske bedeckten Bereiche der zweiten Metallstruktur; und
Anodisches Oxidieren des Teiles der zweiten Metallschicht, der nach dem Entfernen der Maske nicht anodisiert ist.
In einer dritten, bevorzugten Ausführung umfaßt die vorgestellte Erfindung noch ein Metallisierungsverfahren,
das sich in die folgenden Schritte gliedert:
Erzeugen einer ersten anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen und Strukturieren einer zweiten, nicht anodisierten Metallschicht mit zweiter, vorbestimmter Stärke, die als Maske auf der ersten Metallschicht wirkt;
Ablagern einer dritten Metallschicht, die durch Anodisieren auf eine dritte, vorbestimmte Dicke gebracht werden kann; und
Bilden einer abgeflachten Oberfläche auf dem gesamten Substrat.
Erzeugen einer ersten anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen und Strukturieren einer zweiten, nicht anodisierten Metallschicht mit zweiter, vorbestimmter Stärke, die als Maske auf der ersten Metallschicht wirkt;
Ablagern einer dritten Metallschicht, die durch Anodisieren auf eine dritte, vorbestimmte Dicke gebracht werden kann; und
Bilden einer abgeflachten Oberfläche auf dem gesamten Substrat.
In einer vierten, bevorzugten Ausführung umfaßt die vorgestellte Erfindung noch ein Verfahren,
das sich in die folgenden Schritte gliedert:
Nacheinander Anlegen einer ersten und zweiten Metallschicht und einer lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Substrat und Strukturieren der lichtempfindlichen Schicht.
Diagnoles Ätzen der zweiten Metallschicht mit der strukturierten, lichtempfindlichen Schicht;
Entfernen der lichtempfindlichen Schicht nach dem Anodisieren der belichteten ersten Metallschicht, wobei die Struktur der lichtempfindlichen Schicht und die zweite Metallschicht als Maske benutzt werden.
Nacheinander Anlegen einer ersten und zweiten Metallschicht und einer lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Substrat und Strukturieren der lichtempfindlichen Schicht.
Diagnoles Ätzen der zweiten Metallschicht mit der strukturierten, lichtempfindlichen Schicht;
Entfernen der lichtempfindlichen Schicht nach dem Anodisieren der belichteten ersten Metallschicht, wobei die Struktur der lichtempfindlichen Schicht und die zweite Metallschicht als Maske benutzt werden.
In den Abb. 1A und 1B ist die konventionelle Ausführung skizzenhaft dargestellt.
In den Abb. 2A bis 2D sind die aufeinanderfolgenden Fertigungsschritte der ersten
und zweiten Ausführung gemäß der vorgestellten Erfindung skizzenhaft dargestellt.
In den Abb. 3A bis 3B ist die erste und zweite Ausführung der vorgestellten Erfindung
skizzenhaft dargestellt.
In den Abb. 4A bis 4D sind die aufeinanderfolgenden Fertigungsschritte der dritten
Ausführung gemäß der vorgestellten Erfindung skizzenhaft dargestellt.
In den Abb. 5A bis 5C sind die Fertigungsschritte einer vierten Ausführung gemäß
der vorgestellten Erfindung skizzenhaft dargestellt.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführung der vorgestellten Erfindung detailliert beschrieben.
In den Abb. 2A bis 2D sind die aufeinanderfolgenden Fertigungsschritte der ersten
und zweiten Ausführung gemäß der vorgestellten Erfindung dargestellt.
Wie in Abb. 2A gezeigt, wird eine Metallschicht (11) mit einer Dicke D₁ auf einem
Halbleitersubstrat oder einem isolierenden Substrat (10) aus Glas mit einem Sputterverfahren
angelegt und anschließend in einem Ätzverfahren mit einer Struktur versehen, damit sich die
vorgeschriebene oder vorbestimmte Breite ergibt. Für die erste Beschichtung kann ein Oxid- oder
Nitridfilm, aber auch Glas- oder ein Metallwerkstoff wie Kupfer (Cu) oder Chrom (Cr) verwendet
werden, weil diese von der anodischen Oxidation nicht beeinflußt werden. Die Dicke dieser
Metallschicht wird mit D₁ bezeichnet.
Anschließend wird, wie in Abb. 2B gezeigt, eine zweite Metallschicht (12) auf dem
Substrat angelegt, auf dem die erste Metallschicht (11) gebildet wurde. Anschließend wird eine
Photowiderstandsschicht (13) so strukturiert, daß sie mit der ersten Metallschicht (11) strukturiert
ist. Der Photowiderstand wird in dem Bereich angeordnet, wo 'differential step' entsteht. Erforderlichenfalls
kann eine weitere Schicht, beispielsweise aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid, anstelle der
Photowiderstandsschicht verwendet werden.
In diesem Fall wird für die zweite Metallschicht (12) ein für anodische Oxidation geeigneter
Werkstoff der Al- oder Ta-Gruppe verwendet. Die Dicke dieser Beschichtung wird in der Zeichnung
mit D₁ bezeichnet.
Wie allgemein bekannt ist, handelt es sich bei anodischer Oxidation um ein Verfahren, mit
dem eine Oxidschicht auf einer Elektrode erzeugt wird und bei dem die Elektrode in einer elektrolytischen
Kammer als Anode eingesetzt wird. Die Halbleiterbaugruppe aus Abb. 2B wird
in eine Elektrodenkammer gebracht und die anodische Oxidation durchgeführt, indem eine gegebene
Spannung mit geeigneter Stromstärke über einen gegebenen Zeitraum angelegt wird, sodaß die
gesamte zweite Metallschicht anodisch oxidiert und zu einer Oxidschicht wird.
Die Photowiderstandsschicht (13) wirkt in der vorliegenden Ausführung als Maske und macht
es möglich, daß auch Bereiche anodisiert werden, bei denen es sich nicht um die erste Metallschicht
(11) und die zweite (12) handelt. Wird die in Abb. 2B dargestellte Struktur anodisiert,
entstehen abgeflachte Isolierschichten (14), wie in Abb. 2C gezeigt. Wenn das Änderungsverhältnis
der Dicke bei der anodischen Oxidation als proportionale Konstante "A" bezeichnet wird,
so wird die Dicke der anodisierten Schicht zu Ad₂. Wird in dieser Ausführung beispielsweise mit
Aluminium gearbeitet, beträgt das Änderungsverhältnis der Dicke "A" ungefähr 1,4 - ein experimentell
ermittelter Wert. Die Dicke der anodisierten Beschichtung Ad₂ kann mit der bei der anodischen
Oxidation angelegten Spannung gesteuert werden (siehe US-Patent Nr. 44 69 568).
Der Zusammenhang zwischen d₁, d₂ und A ist durch die folgenden Formeln definiert:
Ad₂ = d₁ + d₂
∴ d₁ = (A-1) d₂
∴ d₁ = (A-1) d₂
Werden also d₁, d₂ und A so eingestellt, daß die obige Bedingung erfüllt ist, so erzielt man
eine abgeflachte Schicht wie in Abb. 2C dargestellt.
In der Zwischenschicht kann man auf der zweiten Metallschicht durch anodische Oxidation eine
abgeflachte Schicht erzeugen. In diesem Fall wird die anodische Oxidation, wie in Abb. 2C
gezeigt, in der in Abb. 2C dargestellten Weise durchgeführt, damit die Bereiche ohne Maske
dicker werden als die durch anodische Oxidation mit einer Maske versehenen Bereiche.
Anschließend wird, wie in Abb. 2D gezeigt, eine abgeflachte Isolierschicht (15) gebildet,
wenn der mit der Maske versehene Bereich in gleicher Weise anodisiert wird, wie in Abb. 2B.
Wenn die Dicke des anodisierten Bereiches der zweiten Metallschicht (12) als d₃ bezeichnet
wird, so wird die Dicke der anodisierten Schicht zu Ad₃. In diesem Fall ist der Zusammenhang
zwischen d₁, d₂, d₃ und A durch die folgenden Formeln gegeben:
Ad₂ = d₁ + (d₂-d₃) + Ad₃
∴d₁ = (A-1) d₂- (A-1) d₃= (A-1) (d₂-d₃)
∴d₁ = (A-1) d₂- (A-1) d₃= (A-1) (d₂-d₃)
Werden also d₁, d₂, d₃ und A so eingestellt, daß die obige Bedingung erfüllt ist, so erzielt man
eine abgeflachte Schicht wie in Abb. 2D dargestellt.
Die Dicke der strukturierten zweiten Metallschicht (12) beträgt d₂-d₃ und der nicht anodisierte
Bereich der zweiten Metallschicht bildet zusammen mit der ersten Metallschicht (11) eine
Elektrode und läßt sich in einem Dünnschichttransistor für Flüssiganzeigen als Gateelektrode
einsetzen.
Die Resultate und Strukturen der obigen Ausführung sind in Abb. 3A bzw. 3B dargestellt.
Die hier angewendete Ausführung stützt sich auf das Beispiel eines Dünnschichttransistor
in 'reverse staggered' Ausführung. Dies kann auf den Fall angewendet werden, daß erstmals eine
Source/Drainelektrode auf einem Substrat gebildet wird. In diesem Fall werden auf der enstandenen
und in dem mit der vorgestellten Erfindung beschriebenen Verfahren flach angelegten Oberfläche
eine Halbleiterschicht und eine Isolierschicht flach aufgebracht und darauf eine Gateelektrode
gebildet, wobei keine Probleme mit der 'step coverage' der solchermaßen, nacheinander gebildeten
Schichten auftreten können.
Wenn zwei Elektrodenleitungen, d. h. Leitungen einer Gateelektrode und einer Source/Drainelektrode
einander kreuzen und zwischen den beiden Elektroden liegt eine Isolierschicht, besteht ein
Vorteil der vorgestellten Erfindung darin, daß es nicht zum Kontakt kommt und sich kein 'step' im
Bereich der Kreuzung bildet, wodurch das Auftreten von Kurzschlüssen zwischen den Elektroden
aufgrund von 'step coverage' verhindert wird.
Außerdem ist eine anodische Oxidschicht transparent und kann in einer Flüssigkristallanzeige
eingesetzt werden. Mit der vorgestellten Erfindung lassen sich Produkte hoher Qualität erzeugen.
Nachfolgend wird nun eine dritte, bevorzugte Ausführung der vorgestellten Erfindung zur
Fertigung von Metallelektroden in Halbleiterbaugruppen anhand der Abb. 4A bis 4D
detailliert beschrieben.
Die Abb. 4A bis 4D stellen die dritte Ausführung der aufeinanderfolgenden Fertigungsschritte
gemäß der vorgestellten Erfindung dar.
Zuerst wird eine erste Metallschicht (20) von einer Dicke D₁₁ durch Sputtern auf einem
Halbleiter oder Isoliersubstrat (10) aus Glas angelegt. Siehe Abb. 4A. Für die anodische
Oxidation können auch Metallwerkstoffe der Al oder Ta-Gruppe verwendet werden.
Nachfolgend wird eine zweite Metallschicht (21) auf dem Substrat mit der ersten Metallschicht
(20) so angelegt, daß eine Struktur für eine Gateelektrode wie in Abb. 4B entsteht. Als
Werkstoff für die zweite Metallschicht (21) dürfen hier nicht anodisierte Metalle wie Kupfer oder
Chrom verwendet werden. Die Dicke dieser Schicht wird mit"d₁₂" bezeichnet.
Damit aus der zweiten Metallschicht (21) eine vergrabene Schicht wird, die bei der anodischen
Oxidation als Maske wirken kann, wird gemäß Darstellung in Abb. 4C einer Metallschicht
(22) aus dem gleichen Werkstoff wie in der ersten Schicht (20) oder einem äquivalenten
Metall auf der gesamten Oberfläche in einer Dicke d₁₁ so aufgetragen, daß sich auf dem Teil der
Gateelektrode eine dritte Metallschicht (22) bildet. Wie aus der Abbildung hervorgeht, ist die zweite
Metallschicht 21 so angeordnet, daß sie zwischen der ersten und dritten Metallschicht begraben ist.
Unter Bezugnahme auf Abb. 4D wird nun das Substrat aus Abb. 4C in eine Elektrolysekammer
gelegt und über einen gegebenen Zeitraum anodisiert. Hierbei wird eine Spannung
mit geeigneter Stromstärke angelegt, sodaß gewährleistet ist, daß die abgelagerten Metallschichten
vollständig anodisiert werden und Oxidschichten bilden.
Bei anodischer Oxidation kann eine Metallstruktur durch eine eigene Maskenschicht geschützt
werden, was in dieser Ausführung der Erfindung von der als Maske eingesetzten, vergrabenen
Metallschicht gewährleistet wird, und deshalb kann der Bereich außerhalb der zweiten Metallschicht
(21) und die strukturierte erste Metallschicht (20) zu einer Oxidschicht (24) werden.
Wichtig ist hierbei, daß mit der vorgestellten Erfindung eine abgeflachte Oberfläche gebildet
werden kann und daß das Verhältnis der Metallschichtdicken in der folgenden Weise definiert ist,
sodaß sich, wie in Abb. 4D gezeigt, abgeflachte Oberflächen bilden.
Nach der anodischen Oxidation ist die folgende Formel durch das Änderungsverhältnis der
Dicke der ersten Metallschicht (20) und der dritten Metallschicht (22) durch A₁₁ bzw. A₂₂ und durch
die Dicke des anodisierten Bereiches der dritten Metallschicht (22) d₁₃ definiert. Weil sich die
Dicke der vergrabenen, zweiten Metallschicht (21) nicht ändert, wird die Dicke des Bereiches, wo
sich die vergrabene Schicht befindet, zu d₁₁ + d₁₂ + A₂₂d₃ und die Dicke der Restfläche wird zu
A₁₁d₁₁ + A₂₂d₁₃. Aus diesem Grund erzielt man die folgende Formel zwischen den Dicken, woraus
sich ein Konstruktion ohne 'differential step' zwischen den Schichten:
d₁₁ + d₁₂ + A₂₂d₃ = A₁₃d₁₁ + A₂₂d₁₃
∴d₁₂ = (A₁₁-2)d₁₁
∴d₁₂ = (A₁₁-2)d₁₁
Nach dieser Bedingung gilt, daß, wenn die zweite Metallschicht gebildet wird, deren Dicke
(A₁₁-1) mal so groß ist, wie die Dicke der ersten Metallschicht "d₁₁", sodaß sich im Endresultat
eine abgeflachte Oberfläche wie in Abb. 4D einstellt.
Wie auch in der ersten und zweiten Ausführung ist auch die hiermit eingesetzte Ausführungsform
der Erfindung ein Beispiel für die Herstellung eines Dünnschichttransistors vom Typ 'reverse
staggered' und sie kann in Fällen angewendet werden, wo erstmals die Source/Drainelektroden auf
einem Substrat gebildet werden. In diesem Fall ist eine Halbleiter- und eine Isolatorschicht flach auf
einer flachen Halbleiterschicht gemäß der vorgestellten Erfindung angeordnet und eine Gateelektrode
wird darauf gebildet, sodaß es nicht zur 'step coverage' nacheinander angelegter Schichten
kommt.
Ein Vorteil einer Architektur nach der vorgestellten Erfindung wurde schon für die vorstehenden
Ausführungen genannt.
Eine andere, die vierte bevorzugte Ausführung der vorgestellten Erfindung soll nun in Anlehnung
an die Abb. 5A bis 5C detailliert beschrieben werden.
Die Abb. 5A bis 5C zeigen eine vierte Ausführung aufeinanderfolgender Fertigungsstufen
gemäß der vorgestellten Erfindung.
In den Abb. 5A bis 5C ist gezeigt, wie eine erste Metallschicht (30), eine zweite
Metallschicht (31) und eine Struktur mit lichtempfindlicher Beschichtung nacheinander auf einem
gegebenen Substrat gebildet werden. Hier können als Substrat (10) Isolatoren wie Oxid- und/oder
Nitridschichten, BPSG (Bor-Phosphor-Silikat-Glas), PSG (Phosphor-Silikat-Glas) und USG (undotiertes
Silikat-Glas) und Glasisolatoren eingesetzt werden. Die oben genannte erste und zweite
Metallschicht (30 und 31) wird durch ein physikalisches Ablagerungsverfahren oder eine chemische
Aufdampfverfahren gebildet. Die erste Metallschicht 30 besteht aus Werkstoffen, die für
anodische Oxidation geeignet sind, und beispielsweise der Al- oder Ta-Gruppe entstammen. Die
zweite Metallschicht (31) besteht aus Werkstoffen, die nicht anodisiert sind und beispielsweise der
Cu-, Au-, Cr- oder W-Gruppe entstammen.
Wie aus Abb. 5B hervorgeht, wird die freiliegende zweite Metallschicht (31) durch
Trocken- oder Naßätzen entfernt. Die verbleibende zweite Metallschicht (31) wird diagonal geätzt,
damit der 'differential step' sinkt, der zwischen der Isolierschicht (33) und der zweiten Metallschicht
(31) beim anodischen Oxidieren entstanden ist.
In Abb. 5C erkennt man, daß die oben genannte Struktur aus einer lichtempfindlichen
Beschichtung (32) und die diagonal geätzte zweite Metallschicht (31) als Maske benutzt werden.
Die erste Metallschicht (30) wird mit einem bekannten Verfahren anodisch oxidiert und anschließend
die Isolierschichten 33 gebildet.
An dieser Stelle darf die erste Metallschicht unterhalb der zweiten Metallschicht (31) nicht
anodisiert werden.
Aus diesem Grund wird die Gateelektrode (34) aus der ersten Metallschicht (30) gebildet,
damit die zweite Metallschicht (31) nicht oxidiert wird. Danach wird die Struktur der Photowiderstandsschicht
(32) beseitigt. Im Verlauf der anodischen Oxidation wird die erste Metallschicht (30)
in die Isolierschicht (33) oxidiert und ihre Größe oder Dicke nimmt vertikal zu. Wenn die vertikale
Größe der ersten und zweiten Metallschicht 30 und 31 unter Berücksichtigung der vertikalen
Zunahme richtig eingestellt würde, ließe sich der 'differential step' zwischen der Gateelektrode (34)
und der Isolierschicht (33) minimieren.
Wäre die erste Metallschicht beispielsweise aus Al aufgebaut, so würde das Aluminium durch
die anodische Oxidation zu Al₂O₃ oxidiert und die vertikale Größe nähme um den Faktor 1,4 zu.
Das Änderungsverhältnis der Dicke A durch anodische Oxidation beträgt also ungefähr 1,4.
Lägen die vertikalen Größen der ersten Metallschicht (30) und der zweiten Metallschicht (31) im
Verhältnis 1 bis 1,4, so ließe sich der 'differential step' zwischen der Isolierschicht 33 und der
zweiten Metallschicht (31) bei der anodischen Oxidation vermeiden.
Bei Metallisierungsvorgängen gemäß der vorgelegten Erfindung, werden die erste und die
zweite Metallschicht gebildet. Nachdem die zweite Schicht diagonal geätzt wird, wird durch
anodische Oxidation der ersten Schicht eine mit Isolierschichten bedeckte Metallisierungsschicht
gebildet. Hierdurch verschwindet der 'differential step' zwischen dem Substrat und der Metallisierungsschicht
und die 'step coverage' wird zunehmen während späterer Prozesse bei der Entstehung
einer Halbleiterschicht, einer Metallisierungsschicht oder Isolierungsschicht, wodurch die
Zuverlässigkeit und Effizienz der Halbleiterbaugruppe gesteigert wird.
Man sollte sich darüber im klaren sein, daß die beschriebenen Spezialverfahren nur illustrativen
Charakter haben und die bevorzugten Ausführungen der Erfindung beschreiben sollen. Unabhängig
hiervon sind natürlich im Rahmen der allgemeinen Prinzipien der Erfindung Abweichungen
davon möglich.
Claims (18)
1. Ein Verfahren zur Fertigung von Metallelektroden in Halbleiterbaugruppen, das sich in
die folgenden Schritte gliedert:
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten, anodisierten Metallschicht auf dem Substrat; und
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und Bilden einer planen Oberfläche durch anodische Oxidation, damit andere Bereiche als die erste und zweite Metallstruktur zu einem Isolator werden und in vertikaler Richtung die gleiche Höhe wie die Substratoberfläche aufweisen.
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten, anodisierten Metallschicht auf dem Substrat; und
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und Bilden einer planen Oberfläche durch anodische Oxidation, damit andere Bereiche als die erste und zweite Metallstruktur zu einem Isolator werden und in vertikaler Richtung die gleiche Höhe wie die Substratoberfläche aufweisen.
2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Dicken der ersten und zweiten Metallschicht
als d, bzw. d₂ und das Änderungsverhältnis der Dicke der zweiten Metallschicht als A
bezeichnet werden und die Dicke der zweiten Metallschicht der Formel
entspricht.
3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Metallschicht aus der Cu- oder
Cr-Gruppe und die zweite anodisierte Metallschicht aus der Al- oder Ta-Gruppe entstammt.
4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Substrat, bei dem das Substrat aus einem Dünnschichttransistor
der Bauart 'reverse staggered' besteht und bei der Fertigung einer Halbleiterbaugruppe mit einer
Metallstruktur mit 'differential step' zum Abflachen 'angewendet wird'.
5. Ein Verfahren zur Fertigung von Metallelektroden in Halbleiterbaugruppen, das sich in
die folgenden Schritte gliedert:
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten Metallschicht auf dem Substrat, die durch Anodisierung auf eine zweite, vorbestimmte Dicke gebracht wird, durch anodische Oxidation;
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und anodisches Oxidieren der nicht von der Maske bedeckten Bereiche der zweiten Metallstruktur; und
anodisches Oxidieren des Teiles der zweiten Metallschicht, der nach dem Entfernen der Maske nicht anodisiert ist.
Erzeugen und Strukturieren einer ersten, nicht anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen einer zweiten Metallschicht auf dem Substrat, die durch Anodisierung auf eine zweite, vorbestimmte Dicke gebracht wird, durch anodische Oxidation;
Erzeugen einer der ersten Metallschicht entsprechenden Maske auf der zweiten Metallschicht und anodisches Oxidieren der nicht von der Maske bedeckten Bereiche der zweiten Metallstruktur; und
anodisches Oxidieren des Teiles der zweiten Metallschicht, der nach dem Entfernen der Maske nicht anodisiert ist.
6. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem die Dicken der ersten, zweiten und der
anodisierten, zweiten Metallschicht beim zweiten anodischen Oxidieren als d₁, d₂ bzw. d₃ und die
Änderung des Dickenverhältnisses durch das Anodisieren der zweiten Metallschicht als A bezeichnet
werden und die Dicke d₁ der ersten Metallschicht so eingestellt wird, daß die folgende Bedingung
erfüllt wird: d₁ = (A-1) (d₂-d₃).
7. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem die erste, nicht anodisierte Metallschicht aus
Cu oder Cr und die zweite, anodisierte Metallschicht aus der Al- oder Ta-Gruppe entstammt.
8. Ein Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der genannte Prozeß auf einen beliebigen
Dünnschichttransistor der Bauart 'reverse staggered' oder 'staggered' und bei der Fertigung von
Halbleiterbaugruppen mit einer Metallstruktur mit 'differential step' zum Abflachen angewendet
wird.
9. Ein Verfahren zur Fertigung von Metallelektroden in Halbleiterbaugruppen, das sich in
die folgenden Schritte gliedert:
Erzeugen einer ersten anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen und Strukturieren einer zweiten, nicht anodisierten Metallschicht mit zweiter, vorbestimmter Stärke, die als Maske auf der ersten Metallschicht wirkt;
Ablagern einer dritten Metallschicht, die durch Anodisieren auf eine dritte, vorbestimmte Dicke gebracht werden kann; und
Bilden einer abgeflachten Oberfläche auf dem gesamten Substrat.
Erzeugen einer ersten anodisierten Metallschicht mit erster, vorbestimmter Stärke auf dem Substrat;
Erzeugen und Strukturieren einer zweiten, nicht anodisierten Metallschicht mit zweiter, vorbestimmter Stärke, die als Maske auf der ersten Metallschicht wirkt;
Ablagern einer dritten Metallschicht, die durch Anodisieren auf eine dritte, vorbestimmte Dicke gebracht werden kann; und
Bilden einer abgeflachten Oberfläche auf dem gesamten Substrat.
10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Dicke der dritten Metallschicht mit der
der ersten Metallschicht übereinstimmt.
11. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Dicken der ersten und zweiten Metallschicht
als d₁ bzw. d₂ und das Änderungsverhältnis der Dicke der ersten Metallschicht als A
bezeichnet werden und die Dicke d₂ der zweiten Metallschicht der Formel d₂ = (A-1) d₁
entspricht.
12. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die erste, nicht anodisierte Metallschicht aus
Cu oder Cr und die zweite, anodisierte Metallschicht aus der Al- oder Ta-Gruppe entstammt.
13. Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der genannte Prozeß auf einen beliebigen
Dünnschichttransistor der Bauart 'reverse staggered' oder 'staggered' und bei der Fertigung von
Halbleiterbaugruppen mit einer Metallstruktur mit 'differential step' zum Abflachen angewendet
wird.
14. Ein Verfahren zur Fertigung von Metallelektroden in Halbleiterbaugruppen, das sich in
die folgenden Schritte gliedert:
Nacheinander Anlegen einer ersten und zweiten Metallschicht und einer lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Substrat und Strukturieren der lichtempfindlichen Schicht.
Diagonales Ätzen der zweiten Metallschicht mit der strukturierten, lichtempfindlichen Schicht;
Entfernen der lichtempfindlichen Schicht nach dem Anodisieren der belichteten ersten Metallschicht, wobei die Struktur der lichtempfindlichen Schicht und die zweite Metallschicht als Maske benutzt werden.
Nacheinander Anlegen einer ersten und zweiten Metallschicht und einer lichtempfindlichen Beschichtung auf dem Substrat und Strukturieren der lichtempfindlichen Schicht.
Diagonales Ätzen der zweiten Metallschicht mit der strukturierten, lichtempfindlichen Schicht;
Entfernen der lichtempfindlichen Schicht nach dem Anodisieren der belichteten ersten Metallschicht, wobei die Struktur der lichtempfindlichen Schicht und die zweite Metallschicht als Maske benutzt werden.
15. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem das Substrat aus einer Oxidschicht,
einer Nitridschicht oder einem Glasisolator besteht.
16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die erste Metallschicht aus der Al- oder Ta-Gruppe entstammt.
17. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die zweite Metallschicht aus der Cu-,
Au-, Cr- oder W-Gruppe entstammt.
18. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem eine Diagonalätzung im Naß- oder
Trockenverfahren durchgeführt wird.
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