Beschreibung
Anordnung und Verfahren zum rückseitigen Kontaktieren eines Halbleitersubstrats
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum rückseitigen Kontaktieren eines Halbleitersubstrats.
Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen werden Verfahrensschritte verwendet, die eine elektrische Kontaktierung zu dem zu bearbeitenden Substrat erfordern. Dies ist zum Beispiel bei elektrischen beziehungsweise elektrochemischen Prozeßschritten der Fall. Um sehr viele gleichartige Bauelemente parallel auf einem Halbleitersubstrat herstellen zu können, ist es erforderlich, daß das Substrat durch den Prozeßschritt gleichmäßig bearbeitet wird. Dies erfordert Kontaktierungs- verfahren, die einen bezüglich des Substrats möglichst homogenen elektrischen Kontakt herstellen. Falls kein homogener elektrischer Kontakt gewährleistet ist, so ergibt sich eine Variation des elektrischen Potentials über das Substrat, was sich in einer inhomogenen Prozeßführung bemerkbar machen kann und eine gleichmäßige Durchführung des Prozeßschrittes verhindert . Die Schwankung führt zu einer ungleichmäßigen galva- nischen Abscheidung bei einem negativen Substratpotential und zu einer ungleichmäßigen anodischen Auflösung bei einem positiven Substratpotential .
Bei der anodischen Auflösung des Substrats bilden sich zum Beispiel bei geeignet gewählter Dotierung und Elektrolytzusammensetzung bei einem niedrigen anodischen Potential Poren aus und bei einem hohen anodischen Potential elektropolierte Flächen. Dies stellt eine gravierende Abhängigkeit der gebildeten Halbleiterbauelemente von dem anliegenden Potential dar und kann die Bildung funktionierender Halbleiterbauelemente verhindern.
Die Bildung von Poren in Silizium ist zum Beispiel für die Herstellung von Grabenkondensatoren interessant, da durch die Porenbildung eine erhebliche Oberflächenvergrößerung und eine damit verbundene Kapazitätsvergrößerung realisiert werden kann. Als Poren sind sogenannte Mesoporen mit einem Porendurchmesser im Bereich von 2 bis 10 Nanometern (nm) besonders geeignet. Da - wie bereits oben erwähnt - die Bildung von Poren von dem elektrischen Potential abhängt, ist es von großer Bedeutung, dieses Potential möglichst gleichmäßig über das Substrat verteilt an das Substrat anzulegen.
Aus der Druckschrift WO 92/02948 AI ist beispielsweise die Kontaktierung der Waferrückseite mit Hilfe eines oder mehrerer Federkontakte bekannt. Auch hier tritt der Nachteil ein, daß jeweils nur lokal die gewünschten Potentiale erzeugt werden können und auf der Waferrückseite zu größeren Abständen von den Kontaktstellen hin Schwankungen des Potentials auftreten können. Außerdem ist dabei besonders nachteilhaft, daß Metall in Kontakt mit dem Wafer gebracht wird. Bei der Her- Stellung von integrierten Schaltungen mit sich stetig weiter verringernden Strukturgrößen sollte wenigstens im Frontend- Prozess ein Metallkontakt zum Wafer aus Gründen etwa der Par- tikelkontmination absplitternder Teilchen ausgeschlossen werden.
Ein bekanntes Verfahren, einen gleichmäßigen ganzflächigen rückseitigen Kontakt zu einem Halbleitersubstrat herzustellen, ist zum Beispiel in dem Patent US 5,209,833 gezeigt. Dabei wird ein Elektrolytkontakt zu der Substratrückseite her- gestellt, der eine sehr geringe Schwankung des Kontaktwiderstands zwischen Substrat und Elektrolyt gewährleistet .
Das Verfahren zur Bildung eines ganzflächigen Elektrolyt-Rückseitenkontakts ist allerdings prozeßtechnisch aufwendig.
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Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß die Isolationsschicht Siliziumnitrid oder Siliziumoxid umfaßt und mit einem Ätzmittel geätzt wird, das Flußsäure oder Salpetersäure umfaßt, wodurch die leitfähige Schicht freigelegt wird.
Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß die Isolationsschicht mittels eines Trockenätzprozesses entfernt wird, der eine auf das Substrat aufgebracht Ätzmaske verwendet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert .
In den Figuren zeigen:
Figur 1 die Draufsicht auf einen Grundkörper mit Dichtungsringen der zur Aufnahme eines Halbleitersubstrats geeignet ist;
Figur 2 einen Schnitt durch den in Figur 1 dargestellten Grundkδrper entlang der Schnittlinie II;
Figur 3 einen Schnitt durch den in Figur 1 dargestellten Grundkörper entlang der Schnittlinie III;
Figur 4 ein Substrat mit einer auf der Substratrückseite aufgebrachten leitfähigen Schicht.
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Nach dem Freiätzen der leitfähigen Schicht in dem ringförmigen Hohlraum 25 kann der Hohlraum 25 beispielsweise mit deionisiertem Wasser gereinigt und gespült werden, bevor der Elektrolyt eingefüllt wird. Nach Abschluß der elektrochemi- sehen Prozessierung der zweiten Hauptfläche 3 kann der Elektrolyt aus dem Hohlraum 25 entfernt werden, eine nachfolgende Spülung mit deionisiertem Wasser durchgeführt werden und anschließend eine Trocknung mit Stickstoff durchgeführt werden.
Die leitfähige Schicht 5 kann beispielsweise aus Metallen oder Suiziden gebildet werden. Als Metall ist beispielsweise Wolfram, als Silizid ist beispielsweise Wolframsilizid geeignet. Ebenso ist es möglich, die leitfähige Schicht aus Wolf- ramnitrid zu bilden. Die Barrierenschicht 4 kann beispiels- weise ebenfalls aus Wolframnitrid gebildet werden.
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
2 erste Hauptfläche 3 zweite Hauptfläche
4 Barrierenschicht
5 leitfähige Schicht
6 erste Isolationsschicht
7 zweite Isolationsschicht 8 weitere Schicht
9 Oberfläche
21 Grundkörper
22 Grundkörperoberfläche
23 erster Dichtungsring 24 zweiter Dichtungsring
25 Hohlraum
26 erste Öffnung
27 zweite Öffnung
28 Ko taktdraht 29 Elektrolyt
30 umschlossenes Gebiet
31 dritter Dichtungsring
32 vierter Dichtungsring
33 Gegenelektrode 34 Ätzbecher
35 Einlaß
36 Auslaß 37 Lager