DE3034980A1 - Verfahren zur herstellung von verbundkoerpern - Google Patents
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Description
-4- 3Q3498Q
GENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.
Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern für integrierte Schaltungen, insbesondere
zur Herstellung von Teilen einer großen Vielfalt von Materialien kleiner Abmessungen auf vielfältigen
Substraten.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß
einer Ausführungsform wird ein Substrat mit einer Oberfläche
und aus einem ersten Material bestehend vorgelegt. Eine erste Schicht eines anorganischen, ätzbaren Materials wird
auf der Substratoberfläche gebildet. Eine zweite Schicht eines ätzfesten Materials mit einem entfernten Teil und
einem Paar erhalten gebliebener Teile wird auf der ersten
Schicht mit beieinander liegenden Kanten des Paares erhalten gebliebener Teile mit vorbestimmtem Abstand gebildet.
Die erste Schicht wird durch den entfernten Teil der zweiten Schicht zur Bildung einer Öffnung unter Preilegung der
Oberfläche des Substrats geätzt. Die Wände der Öffnung liegen unter der zweiten Schicht und halten Abstand von den
benachbarten Kanten der erhalten gebliebenen Teile der zwei-
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ten Schicht. Ein zweites Material wird durch den entfernten Teil der zweiten Scnicht und die Öffnung aus der Dampfphase
auf dem Substrat abgeschieden, um darauf das Teil zu bilden. Die erhalten gebliebenen Teile der zweiten Schicht
schützen die Abscheidung des zweiten Materials auf dem Substrat. So wird der Abstand des Paares der Kanten des
abgeschiedenen Teils durch den vorerwähnten vorbestimmten Abstand der Kanten der erhalten gebliebenen Teile der zweiten
Schicht bestimmt.
Die Erfindung wird am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Figuren verstanden,
von diesen zeigt:
Fig. 1 eine Planansich'.: eines Verbundkörpers mit einem
Substrat aus einem ersten Material, auf dem ein Teil aus einem zweiten Material gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung gebildet ist,
Fig. 2 einen Querschnitt des Körpers der Fig. 1 entlang den Schnittlinien 2-2,
Fig. 3A bis 3E Querschnitte von Strukturen, die aufeinanderfolgende
Stufen eines Herstellungsverfahrens für den erfindungsgemäßen Verbundkörper darstellen.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß hergestellter Verbundkörper dargestellt. Der Verbundkörper 10 umfaßt ein Substrat
11 aus Silicium mit einer Oberfläche 12, auf der ein
leitfähiges Teil 13 aus Platin gebildet worden ist. Der Körper 10 weist auch eine Schicht 14 aus Siliciumdioxid
auf der Oberfläche 12 des Substrats 11 beim Vorgang der
Bildung des Körpers 10 avf und wird darauf als passivierendes Element des Verbundkörpers erhalten. Die Schicht 14
hat eine Öffnung 15, in der das leitfähige Teil 13 im Ab-
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stand von den Wänden 17 und 18 liegt. Das leitfähige Teil
13 kann eine Elektrode einer Schottky-Diode darstellen,
in der das Halbleitersubstrat die andere Elektrode ist. Natürlich wäre in einem solchen Falle das Substrat 11
aus einkristallinem Halbleiter-Silicium. Die Schottky-Diode könnte das Gate eines JFET (Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors)
bilden. Das leitfähige Teil 13 kann auch eine Leitung darstellen, die Elemente einer integrierten
Schaltung miteinander verbindet. Die Schicht 14 aus Siliciumdioxid liefert eine Passivierung und Schutz der
Oberfläche 12 des Halbleitersubstrats.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung der Verbundstruktur
oder des Körpers der Fig. 1 und 2 in Verbindung mit den Fig. 3A bis 3E beschrieben. Elemente der Fig. 3A
bis 3E, die mit den Elementen der Fig. 1 und 2 identisch sind, sind identisch bezeichnet. Ein Substrat 11 aus
Silicium-Halbleitermaterial von etwa 254 |j.m (10 mils) Dicke
ist auf einer Oberfläche 12 mit einer Schicht 14 eines ersten Siliciumdioxids etwa 500 nm (5000 A) dick vorgesehen.
Eine zweite Schicht 21 eines Photoresists von etwa 500 nm (5000 2) Dicke wird über der ersten Schicht 14 aus
Siliciumdioxid liegend vorgesehen, wie in Fig. 3A dargestellt. Die zweite Schicht 21 wird nach auf dem Fachgebiet
gut bekannten Photoresist-Maskierungstechniken bemustert, um eine Maske mit einem entfernten Teil 22 unc einem Paar
erhaltener Teile 23a und 23b zu liefern, wie in Fig. 3B dargestellt. Die Kante 24a des erhalten gebliebenen Teils
23a hält von der Kante 24b des erhalten gebliebenen Teils 23b einen vorbestimmten Abstand 25, der sehr klein sein
kann, z.B. unter 1 μΐη oder 1000 nm (10.000 A). Sodann
wird die Siliciumdioxid-Schicht 14 durch den entfernten
Teil 22 der Schicht des Photoresists 21 mit einem Ätzmit-
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tel geätzt, demgegenüber die Schicht 21 beständig ist, z.B.
gepufferte Flußsäure, um eine Öffnung 15 in der Siliciumdioxidschicht 14 unter Freilegung der Oberfläche 12 des
Substrats 11 zu bilden, wie in Fig. 3C dargestellt. Die
Wände 17 und 18 der Öffnung 15 liegen jeweils unter nicht
entfernten Teilen 23a und 23b der zweiten Schicht 21. Die Wand 17 hält von der Kante 24a des erhalten gebliebenen
Teils 23a und die Wand 13 von der Kante 24b des erhalten gebliebenen Teils 23b Abstand. Im nächsten Verfahrensschritt wird das Substrat 11 mit den bemusterten Schichten
14 und 21 darauf in eine geeignete Zerstäubungsvorrichtung
gebracht, z.B. wie in der US-PS 3 927 225 offenbart, um Platin einer geeigneten Quelle durch den entfernten Teil
der zweiten Schicht 21 und die Öffnung 15 der ersten Schicht
14 auf das Siliciumsubstrat 11 aufzustäuben. Die erhalten gebliebenen Teile 23a und 23b der Resist-Schicht 21 decken
gegen die Abscheidung der Platinteilchen ab und bestimmen so die begrenzenden Kanten 13a und 13b des abgeschiedenen
Teils 13, wie in Fig. 3D dargestellt. Das Teil 13 ist das Ergebnis der Abscheidung von Platin aus einer Quelle, in
relativ großem Abstand zu den Abmessungen der Öffnung 15 und im wesentlichen rechtwinklig dazu angeordnet, so daß
im wesentlichen ein Richtstrahl zur Bildung einer Steilkante 13a in einer Linie mit der Kante 24a des erhalten
gebliebenen Teils 23a und der anderen Steilkante 13b in
einer Linie mit der Kante 24b des erhalten gebliebenen Teils 23b verwendet werden kann. So wird der Abstand 26 der Kanten
13a und 13b durch den Abstand der Kanten 24a und 24b der bemusterten Resistschicht 21 bestimmt. Die Dicke des
abgeschiedenen Teils 13a hängt von der Zeit ab, für die dem abscheidenden Strahl von Platinteilchen ausgesetzt wird,
und ist als etwas geringer als die Dicke der ersten Schicht 14 dargestellt. Bringt man die Platinquelle näher an die
Öffnung, z.B. in einen Abstand, der mit dem Abstand zwischen den Kanten 24a und 24b vergleichbar ist, würde dies eine Ver-
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lagerung der Kante 13a nach außen und auch eine Änderung der Dicke nahe der Kante verursachen, ähnlich auch eine
Verlagerung der Kante 13b nach außen und auch eine Änderung
der Dicke nahe der Kante. Natürlich könnte das Ausbreiten der Kanten des Teils 13 ausgedehnt werden, um einen
Teil der ersten Schicht 14 zu bedecken, indem die Wände 17 und 18 von dieser überlagert würden, z.B. aus Gründen
der Passivierung. Sodann wird beim Verfahren die Photoresist-Schicht 21 zusammen mit dem darauf abgeschiedenen
Platin durch Auflösen in einem geeigneten Photoresist-Entferner
oder Lösungsmittel, wie sie dem Fachmann wohlbekannt sind, entfernt, um den in Fig. 3E dargestellten
Verbundkörper zu erhalten. Wenn gewünscht, kann die Siliciumdioxid-Schicht
14 in einem geeigneten Ätzmittel, wie z.B. gepufferter Flußsäure, entfernt werden. Der anfallende Körper
gemäß Fig. 3E würde weiterbearbeitet, in Abhängigkeit von der Funktion, die er ausüben soll. Wenn gewünscht,
könnten andere metallische Materialien, wie Molybdän und Gold, nach dem Teil 13 im Anschluß an die Platinabschexdung
abgeschieden werden, um eine Verbundmetallstruktur zu bilden. Andere leitfähige Materialien, wie Aluminium, könnten
ebenso abgeschieden werden. Auch andere nicht-leitfähige Materialien könnten ebenso abgeschieden werden.
Während die Erfindung in Verbindung mit einem Verbundkörper beschrieben und dargestellt worden ist, dessen Substrat aus
Silicium besteht, kann dieses aus anderen Materialien, andere Halbleiter eingeschlossen, und Leitern sowie Isolatoren
bestehen. Während die erste Schicht 14 als aus Siliciumdioxid bestehend dargestellt wurde, können andere anorganische
Materialien, wie Siliciumnitrid,ebenso eingesetzt werden.
Wenn Siliciumnitrid a~s Material der ersten Schicht verwendet wird, kann das Substrat aus Siliciumdioxid bestehen.
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Während die zweite Schicht 21 als aus einem organischen Photoresist-Material bestehend dargestellt ist, kann auch
ein geeignetes anorganisches Material verwendet werden, z.B. Siliciumnitrid oder Silicium. Wenn die zweite Schicht
ein anorganisches Materiel ist, wie Silicium oder Siliciumnitrid, kann es durch Übertragungsmaskierungstechniken
bemustert werden, wobei der erhalten bleibende Teil durch eine geeignet gebildete Maske maskiert und der entfernbare
Teil einem selektiven Ätzmittel ausgesetzt und damit geätzt wird, das die darunterliegende erste Schicht
verhältnismäßig unangetastet läßt. Ein Verfahren, bei dem Silicium als Transfermaske verwendet wird, ist in der
US-PS 3 772 102 beschrieben.
Wenn das Substrat 11 Silicium ist, die erste Schicht 14
Siliciumdioxid und die zweite Schicht 21 Silicium, wäre ein geeignetes Ätzmittel zum Ätzen der ersten Schicht gepufferte
Flußsäure, die die erste Schicht selektiv ätzt, ohne die bemusterte zweite Schicht zu beeinflussen. Nach der Abscheidung
des Teils 13 auf dem Substrat 11 wäre gepufferte
Flußsäure geeignet zum Entfernen der Siliciumdioxidschicht und der Siliciumschicht darauf. Wenn das Substrat 11
Silicium ist, die erste Schicht 14 Siliciumdioxid und die zweite Schicht 21 Siliciumnitrid, wäre ein geeignetes Ätzmittel
zum Ätzen der ersten Schicht gepufferte Flußsäure, die die erste Schicht selektiv ätzt, ohne die bemusterte
zweite Schicht zu beeinträchtigen. Nach der Abscheidung des Teils 13 auf dem Substrat 11 würde heiße Phosphorsäure die
Siliciumnitridschicht und das auf dieser Schicht abgeschiedene Material entfernen. Andererseits würde auch gepufferte
Flußsäure die Siliciumdioxidschicht und die darüberliegenden Materialschichten entfernen.
Wenn das Substrat 11 Silicium ist, die erste Schicht 14
Siliciumnitrid und die zweite Schicht 21 Silicium, wäre ein
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- ίο - 3034380
geeignetes selektives Ätzmittel zum Ätzen der ersten Schicht heiße Phosphorsäure. Nach dem Abscheiden des · "
Teils 13 auf dem Substrat 11 wäre heiße Phosphorsäure
zum Entfernen der Siliciumnitridschicht und der Siliciumschicht darauf geeignet. Wenn das Substrat 11 Silicium
ist, die erste Schicht 14 Siliciumnitrid und die zweite Schicht 21 Siliciumdioxid, wäre ein geeignetes selektives
Ätzmittel zum Ätzen der ersten Schicht heiße Phosphorsäure. Nach dem Abscheiden des Teils 13 auf dem Substrat
11 würde gepufferte Flußsäure die Siliciumdioxidschicht
und das auf dieser Schicht abgeschiedene Material entfernen. Andererseits würde auch heiße Phosphorsäure die Siliciumnitridschicht
und die darüberliegenden Materialschichten entfernen.
Wenn das Substrat 11 Siliciumdioxid, die erste Schicht 14 Siliciumnitrid und die zweite Schicht 21 Siliciumdioxid
ist, wäre ein geeignetes Ätzmittel zum Ätzen der ersten
Schicht heiße Phosphorsäure. Nach dem Abscheiden des Teils 13 auf dem Substrat 11 würde heiße Phosphorsäure die
Siliciumnitridschicht und die Siliciumdioxidschicht-darauf entfernen. Wenn das Substrat 11 Siliciumdioxid, die erste
Schicht 14 Siliciumnitrid und die zweite Schicht 21 Silicium ist, wäre ein geeignetes selektives Ätzmittel zum Ätzen
der ersten Schicht heiße Phosphorsäure. Nach dem Abscheiden des Teils 13 auf dem Substrat 11 würde konzentriertes
Kaliumhydroxid die Siliciumschicht und das auf dieser Schicht
abgeschiedene Material entfernen. Andererseits würde auch heiße Phosphorsäure die Siliciumnitridschicht und die
darüberliegenden Materialschichten entfernen.
Wenn das Substrat Siliciumnitrid, die erste Schicht Siliciumdioxid
und die zweite Schicht Siliciumnitrid ist, wäre ein
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geeignetes Ätzmittel zum fitzen der ersten Schicht gepufferte Flußsäure. Nach dem Abscheiden des Teils 13 auf dem Substrat
11 würde gepufferte Flußsäure die Siliciumdioxidschicht und die Siliciumnitridschicht darauf entfernen.
Wenn das Substrat Siliciumnitrid, die erste Schicht Siliciumdioxid und die zweite Schicht Silicium ist, wäre
ein selektives Ätzmittel zum Ätzen der ersten Schicht gepufferte Flußsäure. Nach der Abscheidung des Teils 13 auf
dem Substrat 11 würde konzentriertes Kaliumhydroxid die Siliciumschicht und das auf dieser Schicht abgeschiedene
Material entfernen. Andererseits würde auch gepufferte Flußsäure die Siliciumdioxidschicht und die darüberliegenden
Materialschichten entfernen.
Natürlich ist in jedem der obigen Beispiele das zum Entfernen der ersten Schicht 14 und der zweiten Schicht 21
nach dem Abscheiden des Teils 13 auf dem Substrat 11 verwendete Ätzmittel ein solches, demgegenüber das abgeschiedene
Teil 13 beständig ist.
Der Vorteil des Umstands, die erste Schicht aus einem anorganischen
Material vorzusehen, wie Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid, neben dem Umstand, eine Struktur vorzusehen,
die in das anfallende Fabrikat eingearbeitet werden kann, liegt darin, daß sie leichter selektiv geätzt werden kann,
ohne die bemusterte zweite Schicht zu beeinträchtigen, insbesondere,wenn letztere aus einem organischen Photoresist
besteht.
Wenn die zweite Schicht wie die erste Schicht aus einem anorganischen
Material besteht, wie Silicium, Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid, werden höhere Äbscheidungstemperaturen
ausgehalten, und somit kann eine Vielzahl von Abscheidungsverfahren
zum Abscheiden angewandt werden. Dies ermöglicht eine größere Vielfalt von unter einer größeren Breite von
Bedingungen abzuscheidenden Materialien, z.B., wenn
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Hochtemperaturabscheidungsquellen näher bei der ersten
und zweiten Schicht angeordnet, werden können, um ein gewünschtes
Abscheidungsmuster zu erzielen.
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eerse
it
Claims (14)
1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A.
Schenectady, N.Y./U.S.A.
Ansprüche
Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, wobei
auf einer Oberfläche (12) eines Substrats (11) aus einem ersten Material ein Teil aus einem zweiten Material
(13) mit einem Paar von Kanten (13a, 13b) eines
ersten vorbestimmten Abstands gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit der Oberfläche vorgelegt, auf der Oberfläche eine erste Schicht (14)
eines anorganischen, ätzbaren Materials gebildet, auf der ersten Schicht eine zweite Schicht (21) eines
ätzfesten Materials mit einem entfernten Teil (22) und einem Paar erhalten gebliebener Teile (23a, 23b) gebildet
wird, wobei die benachbarten Kanten (24a, 24b) des Paares erhalten gebliebener Teile einen zweiten vorbestimmten
Abstand (25) zueinander aufweisen, die erste Schicht durch den entfernten Teil der zweiten Schicht
zur Bildung einer öffnung (15) in der ersten Schicht unter
Freilegen der Oberfläche des Substrats geätzt wird, wobei die Wände (17, 18) der öffnung unter der zweiten
Schicht und von den benachbarten Kanten der erhalten gebliebenen Teile Abstand haltend liegen, daß dann das
zweite Material durch den entfernten Teil der zweiten Schicht und die Öffnung auf dem Substrat unter Ausbildung
des Teils auf dem Substrat aus der Dampfphase abgeschieden wird, wobei die erhalten gebliebenen Teile
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der zweiten Schicht gegen die Abscheidung des zweiten Materials auf dem Substrat schützen, wodurch der erste
vorbestimmte Abstand des Kantenpaares des Teils durch den zweiten vorbestimmten Abstand der Kanten der erhalten
gebliebenen Teile der zweiten Schicht vorbestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Material ein Leiter verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes Material ein Halbleiter verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiter Silicium verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes anorganisches Material Siliciumdioxid verwendet
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes anorganisches Material Siliciumnitrid verwendet
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Schicht ein Photoresist-Material verwendet
wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als zweite Schicht ein zweites anorganisches Material verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als erstes anorganisches Material Siliciumdioxid und als zweites anorganisches Material Siliciumnitrid verwendet
wird.
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10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als erstes anorganisches Material Siliciumnitrid und als zweites anorganisches Material Siliciumdioxid verwendet
wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als erstes anorganisches Material Siliciumdioxid und
als zweites anorganisches Material Silicium verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
als erstes anorganisches Material Siliciumnitrid und als zweites anorganisches Material Silicium verwendet
wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Schicht und das zweite darauf abgeschiedene Material entfernt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Schicht entfernt wird.
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