NL8004573A

NL8004573A - Werkwijze voor het vervaardigen van samengestelde voorwerpen.

Info

Publication number: NL8004573A
Application number: NL8004573A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1981-03-23
Also published as: JPS5650517A; DE3034980A1; GB2059679A; FR2466102A1

Description

**»

Werkwijze voor het vervaardigen van samengestelde voorwerpen.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van samengestelde voorwerpen voor geïntegreerde schakelingen. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op een werkwijze voor het vormen van 5 organen van een grote verscheidenheid van materialen en van geringe afmetingen op een grote verscheidenheid van substraten.

Bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding volgens een uitvoeringsvorm daarvan wordt een substraat voorzien van een oppervlak en bestaande uit een eerste materiaal 10 gevormd. Een eerste laag van een anorganisch etsbaar materiaal wordt gevormd op het oppervlak van het substraat. Een tweede laag van een etsbestendig materiaal met een verwijderd deel en een paar achtergebleven delen wordt gevormd op de eerste laag met naburige randen van het paar achtergebleven delen op een vooraf be-15 paalde onderlinge afstand. De eerste laag wordt geetst door het verwijderde deel van de tweede laag heen voor het vormen van een opening daarin voor het ontbloten van het oppervlak van het substraat. De wanden van de opening liggen onder de tweede laag en zijn gespatieerd van de naburige randen van de achtergebleven 20 delen van de tweede laag. Een tweede materiaal is uit damp afgezet door het verwijderde deel van de tweede laag en de opening heen op het substraat voor het vormen van het orgaan daarop. De achtergebleven delen van de tweede laag schermen de afzetting van het tweede materiaal op het substraat af. Aldus wordt de afstand van 25 het paar randen van het afgezette orgaan bepaald door de bovengenoemde vooraf bepaalde onderlinge afstand van de randen van de achtergebleven delen van de tweede laag.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in het volgende nader worden toegelicht.

30 Figuur 1 is een bovenaanzicht van een samen- 800 4 5 73 « mt· 2 gesteld voorwerp voorzien van een substraat van een eerste materiaal, waarop een orgaan van een tweede materiaal is gevormd volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Figuur 2 is een dwarsdoorsnede van het voor-5 werp van figuur 1 volgens de lijn 2-2 daarvan.

Figuren 3A tot 3E tonen dwarsdoorsneden van constructies, waarbij opvolgende stappen van een werkwijze voor het vervaardigen van het samengestelde voorwerp volgens de uitvinding zijn aangegeven.

10 Men ziet in figuur 1 een samengesteld voorwerp vervaardigd volgens de uitvinding. Het samengestelde voorwerp 10 omvat een substraat 11 van silicium met een oppervlak 12 waarop een geleidend orgaan 13 van platina is gevormd. Het lichaam 10 omvat ook een laag 14 van siliciumdioxyde gevormd op het oppervlak 15 12 van het substraat 11 bij et proces van het vormen van het voor werp 10 en wordt daarop vastgehouden als een passiveringselement van het samengestelde voorwerp. De laag 14 heeft een opening 15, waarin het geleidende orgaan 13 is gelegen, gespatieerd van de wanden 17 en 18 daarvan. Het geleidende orgaan kan een elektrode van 20 een Schottky-diode weergeven waarbij het halfgeleidersubstraat de andere elektrode is. Natuurlijk zal in zulk een geval het substraat 11 van monokristallijn halfgeleidersilicium zijn. De Schottky-diode kan de stuurelektrode vormen van een junctionveld-effecttransistor. Het geleidende orgaan 13 kan ook een geleidende 25 lijn vormen welke elementen van een geïntegreerde schakeling onderling verbindt. De laag 14 van siliciumdioxyde levert passivering en bescherming van het oppervlak 12 van het halfgeleidersubstraat.

De werkwijze voor het vervaardigen van de 30 samengestelde constructie of voorwerp volgens figuren 1 en 2 zal nu worden beschreven aan de hand van figuren 3A tot 3E„ Onderdelen van figuren 3A tot 3E identiek aan de elementen van figuren 1 en 2 zijn voorzien van dezelfde verwijzingscijfers. Een substraat 11 van siliciumhalfgeleidermateriaal van ongeveer 0,25 mm dik is 35 aangebracht met op een oppervlak 12 daarvan een laag 14 van een 800 4 5 73 3 eerste siliciumdioxyde met een dikte van ongeveer 5000 £. Een tweede laag 21 van een fotoresist van ongeveer 5000 R dik is aangebracht over de eerste laag 14 van siliciumdioxyde, zie figuur 3A. De tweede laag 21 heeft een patroon waarbij gebruik wordt 5 gemaakt van fotoresistmaskeertechnieken, bekend in de techniek, voor het vormen van een masker met een verwijderd deel 22 en een paar achtergebleven delen 23a en 23b, zie figuur 3B. Een rand 24a van het achtergebleven deel 23a is gespatieerd van de rand 24b van het achtergebleven deel 23b over een vooraf bepaalde afstand 10 25, welke zeer klein kan zijn, bijvoorbeeld minder dan 1 micron of 10.000 £. De laag 14 van siliciumdioxyde wordt vervolgens geëtst door het verwijderde deel 22 van de laag 21 van fotoresist heen door gébruik van een etsmiddel, waartegen de laag 21 bestand is, bijvoorbeeld gebufferd fluorwaterstofzuur, voor het vormen 15 van een opening 15 in de laag 14 van siliciumdioxyde, waardoor het oppervlak 12 van het substraat 11 wordt ontbloot, zie figuur 3C.

De wanden 17 en 18 van de opening 15 liggen respectievelijk onder achtergebleven delen 23a en 23b van de tweede laag 21„ De wand 17 is gespatieerd van de rand 24a van het achtergebleven deel 20 23a en de wand 18 is gespatieerd van de rand 24b van het achter gebleven deel 23b. Bij de volgende trap van het proces wordt het substraat 11, met de patroonvormige lagen 14 en 21 daarop, geplaatst in een geschikte spetterinrichting, bijvoorbeeld zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3o927.225, voor het 25 spetteren van platina vanuit een geschikte bron door het verwijderde deel 22 van de tweede laag 21 en de opening 15 van de eerste laag 14 heen op het siliciumsubstraat 11. De achtergebleven delen 23a en 23b van de resistlaag 21 schermen het afzetten van de pla-tinadeeltjes af en bepalen dus de grensranden 13a en 13b van 30 het afgezette orgaan 13, zie figuur 3D. Het orgaan 13 is het resultaat van het afzetten van platina uit een bron, gespatieerd over een betrekkelijk grote afstand in verband met de afmetingen van de opening 15 en essentieel op een lijn loodrecht daarop, zodat essentieel een gerichte bundel wordt gebruikt voor het vormen 35 van een stijle rand 13a op een lijn met de rand 24a van het achter- 800 4 5 73 4 gebleven deel 23a en een andere stijle rand 13b op een lijn met de rand 24b van het achtergebleven deel 23b. Aldus wordt de afstand 26 tussen de randen 13a en 13b bepaald door de afstand tussen de randen 24a en 24b van de patroonvormige resistlaag 21.

5 De dikte van het afgezette orgaan 13 hangt af van de blootstellings-tijd aan de afzettingsbundel van platinadeeltjes en is getekend als iets minder dan de dikte van de eerste laag 14. Het plaatsen van de platinabron dichter bij de opening, bijvoorbeeld op een afstand vegrelijkbaar met de afstand tussen de randen 24a en 24b, 10 zal zorgen voor een verplaatsing van de rand 13a buitenwaarts en ook een verandering in de dikte daarvan nabij de rand en overeenkomstig een verplaatsing van de rand 13b buitenwaarts en ook een verandering in dikte daarvan nabij de rand. Natuurlijk kan het uitspreiden van de randen van het orgaan 13 worden uitgébreid 15 voor het bedekken van een deel van de eerste laag 14 liggend over de wanden 17 en 18 daarvan indien gewenst, bijvoorbeeld voor passivering. Vervolgens wordt bij het proces de fotoresistlaag 21 verwijderd samen met het platina, afgezet daarop, door het oplossen daarvan in een geschikt fotoresist-middel of oplosmiddel zoals in 20 de techniek bekend, voor het verkrijgen van het samengestelde voorwerp volgens figuur 3E. Indien gewenst, kan de siliciumdioxyde-laag 14 worden verwijderd met een geschikt etsmiddel zoals bijvoorbeeld gebufferd fluorwaterstofzuur. Het resulterende voorwerp van figuur 3E kan verdere bewerking ondergaan afhankelijk van de 25 aardoor uit te voeren functie. Indien gewenst, kunnen andere metalen materialen zoals molybdeen en goud worden afgezet in opeenvolging op het orgaan 13 volgend op het afzetten van platina voor het vormen van een samengestelde metaaIconstructie. Andere geleidende materialen zoals aluminium kunnen overeenkomstig worden af-30 gezet. Ook kunnen andere niet-geleidende materialen evengoed overeenkomstig worden afgezet.

Hoewel de uitvinding is beschreven en getekend aan de hand van een samengesteld voorwerp, waarbij het substraat is gevormd uit silicium, kan het substraat bestaan uit andere ma-35 terialen zoals andere halfgeleiders en geleiders en isolatoren.

800 4 5 73 «e· * 5

Hoewel de eerste laag 14 is aangegeven te bestaan uit siliciumdioxyde , kunnen evengoed andere anorganische materialen zoals siliciumnitride worden gébruikt. Wanneer siliciumnitride wordt gébruikt als materiaal voor de eerste laag, kan het substraat 5 worden gevormd uit siliciumdioxyde.

Hoewel de tweede laag 21 is gevormd uit een organisch fotoresistmateriaal, kan een geschikt anorganisch materiaal worden gebruikt, bijvoorbeeld siliciumnitride of silicium. Wanneer de tweede laag van anorganisch materiaal is, zoals 10 silicium of siliciumnitride, kan het een patroonvorm krijgen door overdraagmaskeertechnieken, waarbij het achtergebleven deel wordt gemaskeerd door een geschikt gevormd masker en het verwijderbare deel daarvan wordt blootgesteld en geetst door een selectief ets-middel, dat de onderliggende eerste laag relatief onbeinvloed 15 achterlaat. Een werkwijze, waarbij silicium wordt gebruikt als een overdraagmasker, is beschreven in het Amerikaanse octroorschrift 3,772.102.

Wanneer het substraat 11 van silicium is, de eerste laag 14 van siliciumdioxyde is en de tweede laag 21 van 20 silicium is, zal een geschikt etsmiddel voor het etsen van de eerste laag gebufferd fluorwaterstofzuur zijn, dat selectief de eerste laag etst zonder beïnvloeding van de patroonvormige tweede laag. Na het afzetten van het orgaan 13 op het substraat 11 zal gebufferd fluorwaterstofzuur geschikt zijn voor het verwijderen 25 van de laag van siliciumdioxyde en de laag van silicium daarop.

Wanneer het substraat 11 van silicium is, de eerste laag 14 van siliciumdioxyde is en de tweede laag 21 van siliciumnitride is, zou een geschikt etsmiddel voor het etsen van de eerste laag gebufferd fluorwaterstofzuur zijn, dat selectief de eerste laag etst 30 zonder beïnvloeding van de patroonvormige tweede laag. Na het afzetten van het orgaan 13 op het substraat 11 zou warm fosfor-zuur de laag van siliciumnitride en het materiaal afgezet op deze laag verwijderen. Ook in het alternatieve geval zou gebufferd fluorwaterstofzuur de laag van siliciumdioxyde en de bovenliggende 35 lagen van materialen verwijderen.

80 0 4 5 73 6

Wanneer het substraat 11 van silicium is, de eerste laag 14 van siliciumnitride is en de tweede laag 21 van silicium is, zou een geschikt selectief etsmiddel voor het etsen van de eerste laag warm fosforzuur zijn. Na het afzetten van het 5 orgaan 13 op het substraat 11 zou warm fosforzuur geschikt zijn voor het verwijderen van de laag van siliciumnitride en de laag van silicium daarop. Wanneer het substraat 11 van silicium is, de eerste laag 14 van siliciumnitride is en de tweede laag 21 van siliciumdioxyde is, zou een geschikt selectief etsmiddel voor 10 het etsen van de eerste laag warm fosforzuur zijn. Na het afzetten van het orgaan 13 op het substraat 11 zou gebufferd fluorwaterstof-zuur de laag van siliciumdioxyde en het op deze laag afgezette materiaal verwijderen. In het alternatieve geval zou ook warm fosforzuur de laag van siliciumnitride en de daarop gelegen lagen 15 van materialen verwijderen.

Wanneer het substraat 11 van siliciumdioxyde is, de eerste laag 14 van siliciumnitride is en de tweede laag 21 van siliciumdioxyde, zou een geschikt etsmiddel voor het etsen van de eerste laag warm fosforzuur zijn. Na het afzetten van het 20 orgaan 13 op het substraat 11 zou warm fosforzuur de laag van siliciumnitride en de laag van siliciumdioxyde daarop verwijderen. Wanneer het substraat 11 van siliciumdioxyde is, de eerste laag 14 van siliciumnitride is en de tweede laag 21 van silicium is, zou een geschikt selectief etsmiddel voor het etsen van de eerste laag 25 warm fosforzuur zijn. Na het afzetten van het orgaan 13 op het substraat 11 zou geconcentreerd kaliumhydroxyde de laag van silicium en het op deze laag afgezette materiaal verwijderen. Ook in het alternatieve geval zou warm fosforzuur de laag van siliciumnitride en de daarboven gelegen lagen van materialen verwijderen.

30 Wanneer het substraat 11 van siliciumnitride is, de eerste laag 14 van siliciumdioxyde is en de tweede laag van siliciumnitride is, zou een geschikt etsmiddel voor het etsen van de eerste laag gebufferd fluorwaterstofzuur zijn. Na het afzetten van het orgaan 13 op het substraat 11 zou gebufferd fluorwater-35 stofzuur de laag van siliciumdioxyde en de laag van silicium- 800 4 5 73 7 nitride daarop verwijderen. Wanneer het substraat van silicium-nitride is, de eerste laag van siliciumdioxyde is en de tweede laag van silicium is, zou een geschikt selectief etsmiddel voor het etsen van de eerste laag gebufferd fluorwaterstofzuur zijn.

5 Na het afzetten van het orgaan 13 op het substraat 11 zou geconcentreerd kaliumhydroxyde de laag van silicium en het op deze laag afgezette materiaal verwijderen. Ook in het alternatieve geval zou gebufferd fluorwaterstofzuur de laag van siliciumdioxyde en de daarboven gelegen lagen van materialen verwijderen.

10 Natuurlijk zijn in elk van de bovenstaande voorbeelden de etsmiddelen, gebruikt voor het verwijderen van de eerste laag 14 en de tweede laag 21 nadat het orgaan 13 is afgezet op het substraat 11, zodanig, dat het afgezette orgaan 13 daartegen bestand is.

15 Het voordeel van het vormen van de eerste laag van een anorganisch materiaal, zoals siliciumdioxyde of siliciumnitride, samen met het vormen van een constructie, welke kan zijn vervat in het resulterende vervaardigde produkt, is dat het gemakkelijker selectief kan worden geetst zonder beïnvloeding 20 van de patroonvormige tweede laag. In het bijzonder indien laatstgenoemde wordt gevormd uit een organische fotoresist.

Wanneer de tweede laag evenals de eerste laag wordt gevormd uit een anorganisch materiaal zoals silicium, siliciumdioxyde of siliciumnitride, kunnen hogere afzettingstem-25 peraturen worden toegelaten en kan dus een verscheidenheid van afzettingsprocessen worden gebruikt voor het afzetten. Dit veroorlooft een grotere verscheidenheid van materialen om af te zetten onder een grotere verscheidenheid van omstandigheden, bijvoorbeeld met afzettingsbronnen met hoge temperatuur geplaatst 30 dichter bij de eerste en tweede lagen voor het verkrijgen van een gewenst afzettingspatroon.

800 45 73

Claims

1. Werkwijze voor het vormen op een oppervlak van een substraat van een eerste materiaal, van een orgaan van een tweede materiaal met een paar randen met een eerste voor- 5 af bepaalde onderlinge afstand, met het kenmerk, dat het substraat (11) wordt gevormd met het oppervlak (12), op dat oppervlak een eerste laag (14) van een anorganisch etsbaar materiaal wordt gevormd, op deze eerste laag een tweede laag (21) wordt gevormd van een etsbestendig materiaal met een verwijderd deel (22) en een 10 paar achtergebleven delen (23a, 23b) waarbij de naburige randen (24a, 24b) van dat paar achtergebleven delen een tweede vooraf bepaalde onderlinge afstand (25) heeft, de eerste laag wordt geëtst door het verwijderde deel van de tweede laag heen voor het vormen van een opening (15) in de eerste laag voor het ontbloten 15 van het oppervlak van het substraat waarbij de wanden (17, 18) van die opening zijn gelegen onder de tweede laag en zijn gespatieerd van de naburige randen van de achtergebleven delen daarvan, en het tweede materiaal uit damp wordt afgezet via het verwijderde deel van de tweede laag en de opening op het substraat voor het 20 vormen van het orgaan (13) op het substraat waarbij de achtergebleven delen van de tweede laag het afzetten van het tweede materiaal op het substraat afschermen waardoor de eerste vooraf bepaalde onderlinge afstand van het paar randen (13a, 13b) van het orgaan vooraf wordt bepaald door de tweede vooraf bepaalde on-25 derlinge afstand van de randen van de achtergebleven delen van de tweede laag.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het tweede materiaal een geleider is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, 30 met het kenmerk, dat het eerste materiaal een halfgeleider is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de halfgeleider silicium is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste anorganische materiaal silicium-35 dioxyde is. 800 4 5 73

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste anorganische materiaal silicium-nitride is. 7= Werkwijze volgens conclusie 1, 5 met het kenmerk/ dat de tweede laag bestaat uit een fotoresist-materiaal.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede laag wordt gevormd uit een tweede anorganisch materiaal0

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het eerste anorganische materiaal silicium-dioxyde is en het tweede anorganische materiaal siliciumnitride is.

10. Werkwijze volgens conclusie 8, 15 met het kenmerk/ dat het eerste anorganische materiaal siliciumnitride is en het tweede anorganische materiaal siliciumdioxyde is.

11. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het eerste anorganische materiaal silicium-20 dioxyde is en het tweede anorganische materiaal silicium is.

12. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het eerste anorganische materiaal siliciumnitride is en het tweede anorganische materiaal silicium is. 13o Werkwijze volgens conclusie 1, 25 met het kenmerk, dat de tweede laag en het daarop afgezette tweede materiaal worden verwijderd.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de eerste laag wordt verwijderd.

15. Voorwerp vervaardigd volgens of onder toe-30 passing van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies.

16. Werkwijze en voorwerp zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 800 45 73