DE4321686C2 - Verfahren zur Herstellung einer Maske für ein Molekularstrahl-Epitaxie-Verfahren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Maske für ein Molekularstrahl-Epitaxie-Verfahren

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Maske nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 5.
Die Erfindung findet Verwendung bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verschiedenster Struktur.
Aus der US 4 883 770 ist ein Herstellungsverfahren einer Schichtenfolge durch Molekularstrahl-Epitaxie bekannt, bei dem während des Schichtabscheideprozesses verschiedene Dotierstoffquellen verwendet werden und durch definierte geometrische Anordnung von Substrat und Maske, sowie durch geradlinige Ausbreitung der Molekularstrahlen der Quellen ein Halbleiterkörper auf dem Substrat erzeugt wird, der lateral und vertikal scharf begrenzte Dotiergebiete enthält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer geeigneten Maske für derartige Molekularstrahl-Epitaxie-Verfahren anzugeben, mit der die Herstellung von Halbleiterbauelementen erheblich vereinfacht wird und mit der die Möglichkeiten der Bauelementstrukturierung erweitert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 5 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung der Quel­ len, der Maske und des Substrats.
In Fig. 2 ist ein Bipolar-Transistor dargestellt, der mit der erfindungsgemäß hergestellten Maske hergestellt ist.
Fig. 3 zeigt die Verfahrensschritte zur Herstellung der Maske.
Gemäß Fig. 1 ist eine Maske 1 vor einem zu beschichtenden Substrat 2 positioniert. Der Abstand a beträgt im Ausführungsbeispiel 100 µm. Substrat 2 und Maske 1 werden in die Substrathalterung ei­ ner Molekularstrahl-Epitaxie (MBE)-Anlage eingelegt. In der MBE-Anlage sind eine Si-Quelle und drei weitere Dotierstoffquellen 3, 4, 5 in verschiedenen Positionen angebracht. Der Abstand zwischen den Quellen und der Maske beträgt etwa 40 cm.
Die Maske ist derart strukturiert, daß durch die Fenster der Maske die Dotierstoffe der einzelnen Quellen während des Schichtwachstums in verschiedenen Gebieten der Schich­ tenfolge abgeschieden werden und dadurch mit der Schichtabscheidung gleichzeitig die Strukturierung der Halbleiterschichtenfolge durchgeführt wird. Es entstehen auf dem Substrat 2 vertikal wie lateral scharf begrenzte Dotiergebiete, z. B. für einen Bipolar-Transistor wie in Fig. 2 dargestellt. Durch die Quellen A und B werden die n und p Bereiche des Bipolar-Transistors mit den Dotierstoffen Antimon und Bor hergestellt. Dies wird durch eine räumlich und zeitlich unterschiedliche Zugabe der Dotier­ stoffe während der Si-Abscheidung erreicht.
Für das Epitaxie-Verfahren ist eine ge­ eignet geformte Maske erforderlich, die eine geometrische Struktur aufweist, die für die jeweilige Bauelementstruk­ turierung geeignet ist. Zur Herstellung der Maske wird ein Substrat S ganzseitig mit einem ersten Material A beschichtet (Fig. 3a). Das Substrat besteht im Ausführungsbeispiel aus Si mit einer Dicke von 500 µm. Das Material A besteht aus SiO₂ oder Si₃N₄ mit einer Schichtdicke von 1 µm.
Auf die Vorderseite des beschichteten Substrates wird eine Schicht aus einem zweiten Material B aufgebracht, im Ausführungsbeispiel aus poly-Si mit einer Schicht­ dicke von 10 µm. Anschließend wird nochmals eine ganzsei­ tige Beschichtung mit dem ersten Material A durchgeführt (Fig. 3b).
Mit einer ersten Lackmaske L wird nun die Rückseite des beschichteten Substrates strukturiert und die Schicht mit einem Trockenätz-Verfahren entfernt (Fig. 3c).
Weiterhin wird ein rückseitiges Fenster freigeätzt. Die Schicht aus dem ersten Material A wirkt dabei als Ätzstop-Schicht (Fig. 3d).
Die Vorderseite des beschichteten Substrates wird mit ei­ ner zweiten Lackmaske lateral derart strukturiert, daß die Schichten A und B teilweise mit einem Trockenätz-Verfahren entfernt werden können. Anschließend wird die Lackmaske entfernt und es ist damit eine Maske mit einer für ein be­ stimmtes Halbleiterbauelement geometrischen Struktur fer­ tiggestellt (Fig. 3e). Diese Maske wird wie oben beschrie­ ben zusammen mit dem Substrat 2 in eine MBE-Vorrichtung eingelegt.
Eine für das Epitaxie-Verfahren geeignete Maske ist auch dadurch herstellbar, daß auf einem Si-Sub­ strat eine spannungskompensierte Ge- und B-dotierte Si- Schicht aufgebracht wird. Eine derartige Schicht bei einer Maske für die Röntgenlithographie ist in der EP 0 167 948 A2 beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispie­ len angegebenen Materialien beschränkt, sondern es sind alle Halbleitermaterialien verwendbar, die für die Her­ stellung von Halbleiterbauelementen geeignet sind.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer Maske (1) für ein Molekularstrahl-Epitaxie (MBE)-Verfahren, bei dem in einem Schichtabscheideprozeß mit verschiedenen Dotierstoffquellen (3, 4, 5) gearbeitet wird, die in verschiedenen Positionen angebracht werden und durch zeitlich unterschiedliche Zugabe von Dotierstoffen während der Schichtabscheidung, die gewünschten Bauelementstrukturen hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein Substrat (S) ganzseitig mit einem ersten Material (A) beschichtet wird,
  • - daß auf der Vorderseite des beschichteten Substrates eine Schicht aus einem zweiten Material (B) aufgebracht wird und anschließend nochmals eine ganzseitige Beschichtung mit dem ersten Material (A) durchgeführt wird,
  • - daß mittels einer ersten Lackmaske (L) das beschichtete Substrat rückseitig derart strukturiert wird, daß anschließend ein Fenster freigeätzt wird, wobei die Ätze am ersten Material (A) stoppt,
  • - daß mit einer zweiten Lackmaske die Vorderseite des beschichteten Substrates derart strukturiert wird, daß die Schichten aus dem ersten und zweiten Material (A, B) teilweise entfernt werden und eine geometrische Struktur für ein entsprechendes Halbleiterbauelement hergestellt wird, und
  • - daß anschließend die Lackmaske entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem ersten Material (A) aus SiO₂ oder Si₃N₄ mit einer Schichtdicke von etwa 1 µm hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Material (B) poly-Si mit einer Schichtdicke von etwa 10 µm verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Si-Substrat verwendet wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer Maske für ein Molekularstrahl-Epitaxie(MBE)-Verfahren, bei dem in einem Schichtabscheideprozeß mit verschiedenen Dotierstoffquellen gearbeitet wird, die in verschiedenen Positionen angebracht werden, und durch zeitlich unterschiedliche Zugabe von Dotierstoffen während der Schichtabscheidung die gewünschten Bauelementstrukturen hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß auf einem Si-Substrat (S) eine spannungskompensierte Ge- und B-dotierte Si-Schicht abgeschieden wird,
  • - daß mittels einer ersten Lackmaske das beschichtete Substrat rückseitig derart strukturiert wird, daß anschließend ein Fenster freigeätzt wird, wobei die Ätze an der Ge- und B-dotierte Si-Schicht stoppt,
  • - daß mit einer zweiten Lackmaske die Vorderseite des beschichteten Substrats derart strukturiert wird, daß die Ge- und B-dotierte Si-Schicht teilweise entfernt wird und eine geometrische Struktur für ein entsprechendes Halbleiterbauelement hergestellt wird, und
  • - daß anschließend die Lackmaske entfernt wird.
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