DE2061202A1

DE2061202A1 - Verfahren zur selbstjustierenden Abdeckung von Flaechenteilen auf der Oberflaeche eines Halbleiterkoerpers mit fotoempfindlichem Abdecklack

Info

Publication number: DE2061202A1
Application number: DE19702061202
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Phys Kniepkamp
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-12-11
Filing date: 1970-12-11
Publication date: 1972-06-22
Also published as: NL7117001A; IT943816B; US3816270A; LU64425A1; DE2061202C3; CA949230A; FR2117915B1; JPS5145475B1; GB1317697A; FR2117915A1; BE776538A; DE2061202B2

Description

Verfahren zur selbstjustierenden Abdeckung von Plächenteilen auf der Oberfläche eines Halbleiterkörpers mit fotoempfir.dlichem Abdecklack.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbstjustierenden Abdeckung von Flächenteilen einer Oberfläche, d.h. ein Maskierungsverfahren, eines Halbleiterkörpers, der auf dieser Fläche eine feine Struktur aus einer Metallisierung trägt, mit fotoempfindlichem lack.

Bekanntlich werden in der Technik der Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Schottky-Feldeffekttransistoren, feine Strukturen aus einer Metallbelegung auf der Oberfläche des Halbleiterkörper benötigt. Solche Strukturen werden auch als Halbleiterstrukturen bezeichnet. Erhebliche Schwierigkeiten ergeben 'sich, wenn die Strukturen so fein sind, daß die Abstände z.B. parallel verlaufender Leiterbahnen, die abgesehen von dem Umweg über das Halbleitermaterial miteinander galvanische Verbindung haben dürfen, weniger als 5 /um und insbesondere in der Größenordnung von 1 /um betragen. Es ist nicht ungewöhnlich, daß eine leitfähige Bahn mit der Breite von 1/um verlangt wird, wobei diese Bahn keinen direkten elektrischen Kontakt zu einer im Abstand von 1 /um aufgebrachten benachbarten metallischen Belegungen auf der Halbleiteroberfläche hat. Insbesondere ist es problematisch auf Halbleiterkörpern, insbesondere aus Galliumarsenid, Metall-Halbleiterkontakte (Schottky-Barrier-Kontakte) herzustellen, bei denen es darauf ankommt, daß zwischen der Metallbelegung und der Halbleiteroberfläche keinerlei Fremdechicht, auch keine Oxidschicht, vorhanden ist. Auf Gallium arsenid sind derartige Kontakte mit gutem Erfolg bisher unter Verwendung von Chrom hergestellt worden. Als schwierig erwies es sich jedoch, Chromschichten auf Halbleitermaterial in der Form wie oben angegebener feiner Strukturen definiert zu ätzen. Ver-

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fahren zur Ätzung derartiger Chromschiehten sind in den älteren Patentanmeldungen P 2 057 204.7 und P 2 058 554.0 beschrieben.

Eine weitere Schwierigkeit, deren Ursache im wesentlichen in dem Erfordernis sehr feiner Strukturen liegt, ist, daß derartige feine Strukturen, insbesondere aus Chrom, eine so dünne Schichtdicke haben, z.B. zwischen 50 und 100 im, daß der elektrische Ausbreitungswiderstand unzulässig hoch ist. Zwar läßt sich der elektrische Ausbreitungswiderstand durch eine Verdickung der auf dem Halbleitermaterial vorhandenen, feinstrukturierten Metallbelegung, etwa durch elektrolytisches Aufbringen von Gold, Kupfer oder Silber, ausreichend verkleinern. Dazu ist aber erforderlich, diejenigen Flächenteile der Oberfläche des Halbleiterkörpers, auf der sich die feine Struktur aus einer Metallisierung befindet, derart abzudecken, daß die Struktur selbst einwandfrei unbedeckt bleibt, so daß diese insbesondere durch galvanische Abscheidung verstärkt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren, das besondere Bedeutung bei feinen Strukturen hat, läßt sich auch bei weniger feinen Strukturen mit großem Vorteil anwenden.

Diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit der Struktur aus Metallisierung versehene Oberfläche ganzflächig mit einer Schicht aus fotoempfindljehern Abdecklack mit steiler Gradation bedeckt wird, anschließend die Schicht einer Belichtung ausgesetzt wird, wobei die Dauer und die Intensität und gegebenenfalls die Wellenlänge des Lichtes aufeinander abgestimmt so gewählt sind, daß die Einwirkung des Lichts bei seinem mehrfachen Durchgang durch die Schicht infolge des höheren ReflexionsVermögens der Oberfläche der Metallisierung für das Licht ausreicht, das Material der Schicht für die Praxis des fotolithografischen Verfahrens, d.h. durch den für den Abdecklack vorgesehenen fotochemischen Prozeß, auflösbar zu machen und die Einwirkung des Lichts bei im wesentlichen nur einfachem Durchgang durch die Schicht infolge der geringen Reflexion und des Eindringens des Lichts in das Halbleitermaterial noch nicht ausreicht, das Material der Schicht

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auflösbar zu machen. Das auflösbar gewordene Material wird anschließend entfernt. Je steiler die Gradation ist, um so größer i3t der für das Licht infrage kommende Intensitätsbereich.

Das Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteil bei feinen Strukturen, vorzugsweise aus Chrom oder einer Chromlegierung, auf A_vBj--Verbindungen, insbesondere auf Galliumarsenid, anwenden. Ein ähnlich gutes Ergebnis erreicht man auch bei der Anwendung des Verfahrens für feine Strukturen auf Silicium als Halbleitermaterial. Gerade die genannten Halbleitermaterialien haben für Strahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich kleiner als nm bis 450 nm ein relativ geringes Reflexions- und hohes Absorptionsvermögen. Andererseits ist diese Strahlung für den fotochimischen Prozeß im Abdecklack noch ausreichend kurzwellig.

Soll der Abdecklach aus irgendwelchen Gründen dagegen auf der Metallstruktur und nicht auf dem Halbleitermaterial stehen bleiben, ist Negativlack zu verwenden.

Die Metalle der feinen Strukturen, für die die Anwendung der Erfindung besonders vorteilhaft ist, haben in diesen Wellenlängenbereichen ein derart hohes Reflexionsvermögen, daß ein wesentlicher Teil der durch die Schicht des fotoempfindlichen Abdecklackes hindurchtretenden Lichtes, im Regelfall mehr als 70 bis 90 % durch die Schicht wieder zurückreflektiert wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird auf die Schicht des Abdecklackes vor der Belichtung eine weitere dünne Metallschicht aufgebracht. Die Dicke dieser Metallschicht ist so groß gewählt, daß sie für die zu verwendent Lichtstrahlung zu einem gewissen Grade reflektierend wirksam ist. Andererseits ist diese weitere Metallschicht wiederum so dünn gehalten, daß noch ein gewisser Betrag des auf den Halbleiterkörper eingestrahlten Lichtes durch sie hindurchtritt. Wie hoch der Prozentsatz dieser hindurchtretenden Strahlung ist, ist im Grunde genommen weniger problematisch, da im Regelfall von außen ausreichende Strahlungsintensität aufgestrahlt werden kann. Die

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gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung erreichte vorteilhafte Wirkung besteht darin, daß von der durch diese weitere Schicht hindurch/betretene Lichtintensität, die an allen Orten gleich hoch ist, ein sehr erheblicher Anteil im Bereich der Metallisierung der feinen Struktur mehrfach durch die Schicht des Abdecklackes hindurchlritt und es an den nichtmetallbedeckten Oberflächenteilen des Halbleiterkörpers praktisch zu keiner wesentlichen Mehrfachreflexion kommt. Mit Rücksicht auf die gerinne ochichtdicke des Abdecklackes, die in der Größenordnung der V/ellenlän^e des Lichts liegt, empfiehlt es sich, m.i t nichtmonochromatischem, a.h. mit weißem Licht zu arbeiten, um nicht bei örtlich unterschiedlicher Schichtdicke infolge auftretender Interferenzeffekte eine örtlich unterschiedlich auflösbare Schicht zu bekommen.

Die gemäß dieser Weiterbildung vorgesehene dünne Metallschicht wird nach der Belichtung, z.B. gemeinsam mit dem auflösbar gewordenen Abdecklack, entfernt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Figur und der Beschreibung der Figuren hervor. Die Figur 1 zeigt im Schnitt einen mit 1 bezeichneten Halbleiterkörper, z.B. aus Galliumarsenid, oder Silicium, auf dem sich Bereiche 2 aus einer dünnen Metallschicht, z.B. aus Chrom, befinden. Diese Bereiche 2 sollen erfindung-sgemäß verstärkt werden. Figur 2 zeigt den Gegenstand nach Figur 1, nachdem er mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Schicht 3 aus fotoempfindlichem Abdecklack abgedeckt worden ist. Vorzugsweise ist gemäß der oben beschriebenen Weiterbildung auf der Schicht 3 eine weitere, teilweise lichtdurchlässige Metallschicht 4 aufgebracht. Die Schicht 3 hat eine Dicke insbesondere zwischen 150 und 200 mn. Die Dicke der Schicht 4 liegt in der Größenordnung von 20 mn. Durch die Belichtung der Schicht 3 mit einer erfindungsgemäß bemessenen Intensität, wird die Schicht in den Bereichen, in denen das Licht infolge der Reflexion mehrfach durch die Schicht hindurchgeht auflösbar gemacht. Figur 3 zeigt den Halbleiterkörper 1 mit der darauf befindlichen Metallstruktur mit den Bereichen 2 und den dazwischenliegenden Ab-

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deckungen 31 nach Auflösung des lösbaren Teils der üohicht 5. Die Abdeckungen 31 sind derart, daß die Bereiche 2 nunmehr ohne Schwierigkeiten insbesondere galvanisch verstärkt werden K-irmcri, und dabei auf dem Halbleitermaterial selbst nichts abgeschieden wird. In Figur 3 ist eine derartige Belegung mit 5 bezeichnet dargestellt. Diese Belegung kann je nach Aufgabenstellung aur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit und/oder zum Schutz der Struktur vorgesehen sein. Abhängig von dieser AufgabenstelJung ist das jeweilige Material, im Regelfall Metall der Belegungen ti gewählt.

Der durch die Belichtung für die bisherigen fotolithografischen Verfahrensschritte unauflösbare Abdecklack (31) wird schließlich durch bekannte Maßnahmen entfernt.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abdeckung der Flächentedle auf der Halbleiteroberfläche zwischen den Metallstrukturen von selbst justiert was wegen der Feinheit der Strukturen besonders vorteilhaft ist.

5 Patentansprüche

Figuren

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur selbstjustierenden Abdeckung von Flächenteilen einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers, der auf dieser Fläche eine feine Struktur aus einer Metallisierung trägt, wobei die abzudeckenden Flächenteile von der Metallisierung freigelassene Flächenteile freigelassene Flächenteile dieser Oberfläche sind, dadurch gekennzeich net, daß die mit der Struktur aus Metallisierung versehene Fläche des Halbleiterkörpers ganzflächig mit einer Schicht aus fotoempfindlichem Abdecklack mit steäLer Gradation bedeckt wird, anschließend die Schicht einer Belichtung ausgesetzt wird, wobei die Dauer und Intensität und gegebenenfalls die Wellenlänge des Lichtes aufeinander abgestimmt so gewählt sind, daß die Einwirkung de» Lichtes bei seinem mehrfachen Durchgang durch die Schicht infolge des höheren Reflexionsvermögens des Lichtes an der Oberfläche der Metallisierung ausreicht, das Material der Schicht für die Praxis eines fotolithografischen Verfahrens auflösbar zu machen und die Einwirkung des Lichtes bei im wesentlichen nur einfachem Durchgang durch die Schicht infolge der geringen Reflexion und des Eindringens des Lichtes in das Halbleitermaterial an den Stellen, an denen die Oberfläche frei von einer Metallisierung ist, noch nicht ausreicht, das Material der Schicht auflösbar zu machen und anschließend das auflösbar gewordene Material entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß auf die Schicht aus Abdecklack gani;-flächig eine weitere Metallschicht aufgebracht wird, deren Dicke so groß gewählt ist, daß sie einerseits noch einen Anteil der später aufgestrahlten Lichtintensität hindurchläi31 und andererseits für die infolge Reflexion an dem Metall der Struktur durch die Schicht des Abdecklacks zurücklaufende Lichtstrahlung ihrerseits reflektierend wirkt.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die weitere Metallschicht in einem Arbeitsgang mit dem auflösbar gewordenen Abdecklack entfernt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2 oder 3,dadurch ge kennzeichnet, daß anschließend die vom Abdecklack freigelegte Metallstruktur durch Aufbringen weiterer Metallisierung verstärkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h ge*, e i: v. zeichnet , daß die Metallstruktur galvanisch ve.· stärkt wird.

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