DE2636351C2

DE2636351C2 - Verfahren zum Herstellen einer strukturierten Schicht auf einem Substrat

Info

Publication number: DE2636351C2
Application number: DE2636351A
Authority: DE
Inventors: Reiner Ing.(grad.) 8000 München Sigusch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-12
Filing date: 1976-08-12
Publication date: 1984-01-26
Also published as: DE2636351A1

Abstract

Zum Aufbringen von feinstrukturierten Schichten auf Substraten, z.B. Halbleitersubstraten, wird heute vielfach die Abhebetechnik eingesetzt. Nach dieser Technik wird auf das Substrat zunaechst eine Hilfsschicht aus einem loesbaren Material aufgebracht, und diese Hilfsschicht wird mit einer zu der gewuenschten feinen Struktur komplementaeren Struktur versehen. Nach dem Aufbringen dieser Hilfsschicht ist nach bekanntem Verfahren eine zweite Hilfsschicht notwendig. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass zur Herstellung der Unteraetzungsstruktur zwei Hilfsschichten bzw. ein fotolithografischer Schritt und ein Aetzschritt zusaetzlich erforderlich sind. Aufgabe der Erfindung ist es, fuer die Abhebetechnik Massnahmen anzugeben, durch die die Verwendung einer zweiten Hilfsschicht erspart wird, und durch die gleichzeitig ermoeglicht wird, auch feinstrukturierte Schichten mit groesserer Schichtdicke herzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurcubstrat und/oder das Fenster zumindest waehrend des Belichtung

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer strukturierten Schicht auf einem Substrat, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Ein solches Verfahren ist aus dem »Journal of the Electrochemical Society« Bd. 118, No. 5, Mai 1971, Seite 821 bis 825 bekannt. Dieses Verfahren verwendet • das sogenannte Abhebeprinzip. Nach ihm wird auf das Substrat zunächst eine Hilfsschieht aus einem lösbaren Material aufgebracht und dieser Hilfsschieht eine zu der gewünschten feinen Struktur komplementäre Struktur gegeben. Dies geschieht beispielsweise durch das Weglösen von Bereichen dieser Hilfsschieht. Sodann werden die verbleibenden Bereiche dieser Hilfsschieht und die freigelegten Bereiche des Substrats mit dem Material der zu strukturierenden Schicht in der vorgesehenen Schichtdicke bedeckt. Danach werden mit einem Lösungsmittel die verbliebenen Bereiche der Hilfsschieht abgelöst, und dabei wird das sich auf diesen Bereichen befindliche Material miiabgehoben. Damit das Lösungsmittel an der Hilfsschichi angreifen kann, darf das Material für die /u strukturierende Schicht nicht in einer solchen Schichtdicke aufgebracht werden. daß die auf der Hilfsschicln befindlichen Teile dieser Schicht mit dem auf dem Substrat befindlichen Teilen beim Aufbringen zusammenwachsen und somit eine für das Lösungsmittel undurchdringliche Oberflache entsteht.

ίο Um zu erreichen, daß das auf die Hilfsschieht und auf das Substrat aufgebrachte Material nicht zusammenwächst und um weiter zu ermöglichen, daß das Lösungsmittel nach dem Aufbringen dieses Materials gut an die Hilfsschieht herankommt und dort angreifen kann, ist aus dein »Journal of Vacuum Science Technology«, Band 11, Nr. I. Jan./Febr. 1974, Seite 458 bis 460 bekannt, diese Hilfsschieht mit einer weiteren Hilfsschieht zu überdecken, sodann dieser /weiten Hilfsschieht eine zu der vorgesehenen Struktur komplementäre Struktur zu geben und dazu sie in einzelnen Bereichen abzulösen, und sodann die von der zweiten u₄

- iHilfsschicht freigelegten Teile der ersten Hilfsschieht abzuätzen. Dabei tritt eine Unterätzung der zweiten ι Hilfsschieht auf. Sodann wird nach diesem Verfahren das Material der zu strukturierenden Schicht auf die zweite Hilfsschieht und auf die freiliegenden Bereiche des Substrates aufgedampft. Da infolge der Unterät- * • zung die zweite Hilfsschieht über die erste Hilfsschieht hinausragt, reißt das aufgedampfte Material an den Unterätzungsgebieten ab, wodurch das Eindringen des Lösungsmittels ermöglicht wird; die Unterätzungsge- _;biete dienen gleichzeitig als Kanal zum Ausbreiten des Lösungsmittels. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß zur Herstellung der Hinterschneidung zwei Hilfsschichten bzw. ein fotolithografiseher Schritt und ein

Ätzschritt zusätzlich erforderlich sind. ;

Ein weiteres Verfahren, bei dem eine aus zwei ί

Teilschichten zusammengesetzte Hilfsschieht verwen- ;; det wird, ist aus der FR-OS 22 54 881 bekannt. Diese -i beiden Schichten aus einer organischen polymeren ί Verbindung enthalten diese Verbindung mit unter- ·■'"' schiedlichen Molekulargewichten; sie werden aus ,1 Lösungen mit unterschiedlichen Lösungsmittelanteilen . ~, aufgebracht und werden nacheinander ausgeheizt. Nach der Bestrahlung mit Elektronenstrahl ergibt sich ein ^v''_: unterschiedliches Lösungsverhalten der bestrahlten Bereiche der beiden Schichten in Methylisobutylketon. Außerdem findet beim Herauslösen der bestrahlten Bereiche eine Dickenabnahme der Doppelschicht auch in den unbestrahlten Bereichen statt. So wird ebenfalls eine Unterätzung erhalten. Der Nachteil bei diesem Verfahren ist, wie bei dem oben zuvor beschriebenen : bekannten Verfahren, eine aufwendige Arbeitsweise.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abhebe-Verfahren anzugeben, bei dem die Verwendung einer zweiten Hilfsschieht oder einer Doppelhilfsschicht entfallen und trotzdem eine Hinterschneidung erhalten werden kann. | Außerdem soll die Herstellung feinstrukturierter Schichten mit größerer Schichtdicke ermöglicht werden

eo als bei bekannten Verfahren.

Diese Aufgabe wird bei einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Verfahren erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Verfahrensweisen gelöst

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß anstelle der aus dem »Journal of Vacuum Science and Technology« Bd. 11,1974, Seiten 458 bis 460, bekannten

Unierili/ung bei Anwendung von zwei Hilfsschichten auch eine UnteriU/.ung bei Anwendung einer einzigen Hillsschichl erhalten werden kann, wenn die seillichen Bigren/ungsfläehen dieser Hilfssehichi so verlaufen, daß Überhüngc gebildet werden.

Besondere Ausgestallungen des Verfahren· nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 3 bis 5 angegeben.

Durch die Verwendung eines positiven Photolacks ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft, da bei bekannten Verfahren gewöhnlich bei Belichtung eines positiven Photolacks und nachfolgendem Ablösen das Profil der restlichen Begrenzungsfläche des positiven Phniolacks umgekehrt verläuft, als es nach dem crlindungsge.näßen Verfahren erreicht wird. Dies ergib! sich daraus, daß bei der Belichtung der Ph'jtolackschicht in Oberflächennähe aufgrund von Beugungs- und Interferen/erscheinungen mehr Licht einfällt und absorbiert wird ;>ls in den tieferen Teilen, so ■ ddli d!so die oberflachennahen Teile der Photolack^lschichi^:stärkerj belichtet, werden'als;die"/ tiefer liegenden ^r Teile! "Dies'führt bei den bekannten Verfahren in der Regel beim Herauslösen der belichteten Bereiche des positiven Phoiolacks zu seitlichen Begrenzungsflächen mit positivem Neigungswinkel.

' Im folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 6 das Verfahren nach der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher'erläutert.

Als Beispiel diene das Aufbringen einer feinstrukluiierten Aluminiumschicht 4 auf einem Silizium Halbleitersubstrat 1. Dazu wird auf das Siliziumsubstrat 1 als Hilfsschicht 2 eine Schicht aus einem positiven - Photolack, beispielsweise einem Phenolformaldehydharz mit einer als Sensibilisator beigemengten Diazoverbindung, mit einer Schichtdicke von 1 μηι aufgebracht (Fig. 1), Im Anschluß daian wird diese Photolackschichl 2 für etwa 30 min bei einer Temperatur von 65°C vorgebacken, um Lösungsmittelreste in der Phololiiekschichl zu beseitigen. Um nun in dieser Photokieksehicht 2 eine Teilschichi 3 (wie in Fig 4 abgebildet) zu erzeugen, deren Löslichkeit kleiner als die der darunterlegenden Teilschicht 9 ist, wird, vgl. Fig. 2, das mit der Photolaekschicht versehene Siliziümsubstrat 1 zum Beispiel in eine wäßrige Lösung 5 von Salpetersäure, in der Zusammensetzung 600 Teile konzentrierte HNOj und 250 ml Wasser, getaucht. Die Zeit, in der die Halbleiterscheibe in dem Salpetersäurebad verweilt, beträgt etwa 5 bis 10 s. Anstelle der Behandlung mit Salpetersäure kann die Oberflüche der Photolackschicht 2 stark erhitzt werden, zum Beispiel für 2 min auf eine Temperatur von 150" C.

Sodann wird, wie in Fig. 3 gezeigt, diese mit den

Γ) Teilschichten 3 und 9 versehene Phololackschicht 2 durch eine Maske 10 mit ultraviolettem Licht 11 belichtet. Im Anschluß daran wird die Photolackschicht 2 entwickelt, d. h. es werden die belichteten Bereiche herausgelöst. Fs entsteht dann die in F i g. 4 wiedergegebene Anordnung aus dem Halbleitersubstrat 1 mit der

;·| ghotolacltschicht 2, die jetzt überhängende seitliche "Begrenzungsflächen 6 hat.

Anschließend wird, wie in Fig.5 dargestellt, zur Abscheidung der danach zu strukturierenden Schicht 4 die erhaltene Anordnung mit Aluminium bedampft, wobei auf der freiliegenden Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 und auf den verbliebenen Bereichen der Photolackschicht 2 mit den Teilschichten 3, 9 eine Aluminiumschicht 4 mit einer vorgesehenen Schichtdikke von etwa 1 μιη abgeschieden wird. Sodann wird mit einem Lösungsmittel die Photolackschicht 2 abgelöst, wobei gleichzeitig auch die auf der Photolackschicht 2 befindlichen Teile i4 der Aluminiumschicht 4 mitabgelöst werden. Auf dem Siliziumsubstrat 1 verbleibt dann, wie aus F i g. 6 ersichtlich, die gewünschte Struktur der Aluminiumschicht 4. Das Ablösen der Photoiackschicht 2 kann beispielsweise mit Azeton in einem Ultraschallbad erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zum Herstellen einer strukturierten Schicht auf einem Substrat {!), bei dem auf das Substrat (S) eine Schicht (2) aus einem positiven Photolack aufgebracht wird, diese Photolackschicht (2) in einem der vorgesehenen Struktur gleichen Muster (10) belichtet und in den belichteten Bereichen herausgelöst wird, dann die zu strukturierende Schicht (4) auf die unbelichteten Bereiche der Photolackschicht (2) und auf die freigelegten Bereiche des Substrats (1) aufgebracht wird und anschließend die unbelichteten Bereiche der Photolackschicht (2) abgelöst werden, wobei das auf ihnen befindliche Material (4, 14) der zu strukturierenden Schicht (4) mit abgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Substrat (t) aufgebrachte PhotolackschicH (2) vor dem Belichten von ihrer Oberfläche her in eine beim Heijuslösen der belichteten Bereiche schwerer lösliche Tcilschicht (3) übergeführt wird.
2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Substrat (1) aufgebrachte Photolackschicht (2) belichtet, in den belichteten Bereichen zunächst angelöst, dann von ihrer Oberfläche her in eine beim Herauslösen der belichteten Bereiche schwerer lösliche Teilschicht (3) übergeführt und danach in den belichteten Bereichen zu Ende herausgelöst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwerer lösliche Teilschicht (3) durch Behandeln des mit der Photolackschicht (2) versehenen Substrats (I) in einer Säurelösung (5), vorzugsweise in einer verdünnten Salpetersäurelösung, erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwerer lösliche Teilschicht (3) durch Elektronen- oder lonenbestrahlen des mit der Photolackschicht (2) versehenen Substrats (t) erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schwerer lösliche Teilschicht (3) durch kurzzeitiges Aufheizen des mit der Photolackschicht (2) versehenen Substrats (1) auf eine Temperatur oberhalb von 130⁰C erzeugt wird.