DE2164838A1 - Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten - Google Patents

Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten

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Description

Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von pl aiaren Schichten, insbesondere von Schutzschichten aus Isoliermaterialien auf metallische Leiter von mikrominiaturisierten Schaltkreisen.
Es ist allgemein bekannt, Isolierschichten oder andere Schutzschichten mit Hilfe der Kathodenzerstäubung auf Isoliermaterialien oder Metallschichten aufzubringen. Außerdem ist es bekannt, durch positives Ionenbombardement mit Hilfe der Kathodenzerstäubung dünne Schichten abzutragen.
Bei der Herstellung von mikrominiaturisierten Schaltkreisen treten beim Aufbringen von Schutzschichten auf die Metalleiter insofern größere Probleme auf, als die Schutzschichten im wesentlichen den aufgebrachten Leiterzügen in ihrer Form und in ihrer Oberflächenausdehnung folgen. Das heißt mit anderen Worten, daß dort Erhöhungen auftreten, wo metallische Leiter darunterliegen, und dort Vertiefungen auftreten, wo nur der Grundträger ohne aufgebrachte metallische Schicht darunterliegt. Das Ergebnis ist eine gewölbte und ungleichmäßige, d. h. nicht planare Oberfläche der aufge-
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brachten Schutzschicht, die sich nachteilig bei der weiteren Verarbeitung der Halbleiterplättchen in nachfolgenden Prozeßschritten auswirkt.
Man hat deshalb bisher versucht, diese Erhebungen durch chemisches Ätzen wegzubringen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die Ätz tiefe bei chemischen Ätzverfahren schlecht bestimmbar ist und somit sich beim chemischen Ätzen gewisse Vertiefungen nicht vermeiden lassen, so daß mit diesen chemischen Verfahren auch keine reinen planaren Oberflächen erzielt werden konnten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen von Schutz- oder Isolierschichten auf mit Metallleitern versehene Substrate zu schaffen, das eine planare Oberfläche der aufgebrachten Schutzschichten gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht in einem Verfahren, das dadurch charakterisiert ist, daß dem zum Aufbringen der Schutzbzw. Isolierschicht erforderlichen Kathodenzerstäubungs-Niederschlagsprozeß ein Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß überlagert ist, indem der Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß dann einsetzt, wenn die niedergeschlagene Dicke der Schutz- bzw. Isolierschicht in etwa der Dicke eines auf einem Substrat angeordneten Metalleiters entspricht .
Der Vorteil des Abtragens der Schutzschichten mit Hilfe der Kathodenzerstäubung besteht einmal darin, daß äußerst genaue planare Oberflächen der Schutzschicht erzeugt werden können und z. a. darin, daß für die Herstellung dieser planaren Oberflächen nur eine geringe Zeit erforderlich ist.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher beschrieben.
Es zeigen:
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Figo 1 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Dünn
schicht-Anordnung, bei der der durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Isolationsfilm genau dem darunterliegenden Metallfilm in seiner räumlichen Ausbildung folgt;
Fig. 2 eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 1, nur mit
dem Unterschied, daß hier die Wirkung einer zu starken Abtragung durch Kathodenzerstäubung an den Ecken der Metalleiter gezeigt ist?
Fig. 3 eine ähnliche Anordnung wie in den Fign. 1 und 2,
nur mit dem Unterschied, daß die Kanten des Metal leiter s scharf ausgebildet sind und die aufgebrachte Schutzschicht im wesentlichen den Konturen des Metallfilms folgt;
Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3 mit teilweiser abge
ätzter Schutzschicht;
Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 4 nach dem völligen Ab
ätzen der Erhebung über dem Metalleiter mit Hilfe des Kathoden-Ätzverfahrens;
Fig. 6 eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 3, nur mit
dem Unterschied, daß hier der Metalleiter besonders breit ausgebildet ist und
Fig. 7 die Anordnung nach Fig. 6 mit einem chemisch
ausgeätzten Teil in der Schutz- bzw. Isolationsschicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zeigt ein Substrat 56, das auf dem ein Metalleiter 54 aufgebracht ist. Die gesamte Anordnung ist mit einer Silicium-Dioxydschicht 52 mit Hilfe eines Kathodenzerstäubungsprozesses überzogen. Wie aus dieser Anord-
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ung zu ersehen ist, folgen die Konturen der aufgebrachten Siliciumdioxydschicht 52 im wesentlichen den Konturen des Metalleiters 54. Diese Konturen werden erreicht, wenn die aufgebrachte Siliciumdioxydschicht einen maximalen Schutz der darunterliegenden Metalleitung erzielen soll. An dieser Stelle soll erwähnt sein, daß das Ätzen mit Hilfe der Kathodenzerstäubung durch ein positives Ionenbombardement der Siliciumdioxydschicht während des Niederschiagens der Schicht erreicht wird.
In Fig. 2 ist eine Anordnung gezeigt, bei der während des Aufbringens des Filmes 52 ein relativ großes positives Ionenbombardement angewendet wurde. Die Ecken der Metalleiter 54 werden hier abgeätzt, bevor sie von der Siliciumdioxydschicht 52 überzogen sind. Die Regionen, die dabei an den Ecken des Metalleiters 54 abgetragen werden, sind mit 58 bezeichnet. Außerdem werden dabei die schrägen Kanten 60 der Siliciumdioxydschicht 52 abgetragen, während an den Stellen 62, 64 und 66 glatte, d. h. planare Schichten des Siliciumdioxydfilms niedergeschlagen werden.
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung soll nun in eine bekannte Kathodenzerstäubungsanlage eingebracht werden, um die Erhebung auf der Anordnung mit Hilfe des Kathodenzerstäubungsverfahrens abzuätzen und auf den glatten Flächen 62, 64 und 66 keine weiteren Schichten bzw. Teile abzulagern. Es erfolgt dann eine sehr schnelle Abätzung des Siliciumdioxydfilms 52 mit Hilfe des Kathodenzerstäubungsverfahrens an den hervorstehenden schrägen Flächen 60. In Fig. 4 ist die Anordnung nach Fig. 3 dargestellt, nachdem sie schon eine bestimmte Dauer dem Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß unterzogen wurde.
Dieser Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß wird so lange fortgesetzt, bis die Siliciumdioxydschicht 52 glatt bzw. planar ist, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.
Bei der Ausführung des Abtragungsprozesses kann zunächst die
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Siliciumdioxydschicht auf das Substrat aufgebracht werden und danach· können in einem weiteren Prozeß die Erhebungen mit Hilfe des Kathodenerstäubungs-Ätzverfahrens abgeätzt werden.
Alternativ dazu ist es auch möglich, diese beiden Prozeßschritte miteinander zu kombinieren. Die Kombination dieser beiden Prozeßschritte kann z. B. so erfolgen, daß nach Erreichen einer Dicke der Siliciumdioxydschicht von in etwa der Dicke des Metalleiters der Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß wesentlich erhöht wird, so daß die Niederschlagsrate auf den Flächen 62, 64 und 66 der Oberfläche der Siliciumdioxydschicht nach Null geht und die Abätzung der Erhebungen an den schrägen Flächen relativ schnell erfolgt.
Es kann nun in der Praxis vorkommen, daß die Metalleiter eine relativ große Breite aufweisen und die gesamte Dünnfilmanordnung relativ große Dimensionen aufweist. Bei einer solchen Anordnung würde die komplette Planarisation der Siliciumdioxydschicht-Oberflache unverhältnismäßig lang dauern, weshalb in einem solchen Falle dem Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß ein chemischer Ätzprozeß überlagert ist.
In Fig. 6 ist eine derartige Halbleiteranordnung gezeigt, die aus einem Substrat 74 besteht, auf das ein relativ breiter Metalleiter 72 niedergeschlagen ist. Die gesamte Anordnung wurde dann mit einer Siliciumdioxydschicht 70 überzogen. Um nun bei der Planarisierung des Siliciumdioxydfilms 70 Zeit einzusparen, wird diese Anordnung nach Fig. 6 zunächst einem chemischen Ätzbad ausgesetzt, das in die Siliciumdioxydschicht 70 eine Vertiefung einätzt von einer Größe, wie sie in Fig. 7 in der Region 76 dargestellt ist. Als Ätzmittel kann z. B. eine aus sieben Teilen einer 40 prozentigen wässrigen Ammoniumcloridlösung und einem Teil konzentrierter Hydrofluorsäure bestehende Ätzlösung verwendet werden. Die Ätzrate für diese Lösung beträgt ca. 1000 S pro Minute. Da ein derartig chemischer Ätzprozeß hinreichend bekannt ist/ wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
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Nach dem chemischen Ätzprozeß bleiben auf der Siliciumdioxydschicht-Oberflache die Teile 78 und 80 stehen, die entweder anschließend oder während des chemischen Ätzprozesses mit Hilfe der Kathodenzerstäubung abgeätzt werden.
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Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten, insbesondere von Schutzschichten oder Isolierschichten auf metallische Leiter von mikrominiaturisierten Schaltkreisen mit Hilfe bekannter Kathodenzerstäubungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß dem zum Aufbringen der Schutzbzw, Isolierschicht erforderlichen Kathodenzerstäubungs-Niederschlagsprozeß ein Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß überlagert ist, indem der Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß dann einsetzt, wenn die niedergeschlagene Dicke der Schutzbzw. Isolierschicht in etwa der Dicke eines auf einem Substrat angeordneten Metalleiters entspricht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß ein chemischer Ätzprozeß zeitlich überlagert ist.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der chemische Ätzprozeß beendet ist, bevor der Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß einsetzt.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der chemische Ätzprozeß während des Kathodenzerstäubungs-Ätzprozesses abläuft.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenzerstäubungs-Niederschlagprozeß für die Schutz- bzw. Isolierschicht (52) dann beendet wird, wenn in etwa die Stärke des zu bedeckenden Metallleiters (54) erreicht ist, wonach durch Umpolung des Kathodenzerstäubungssystems ein Bombardement von positiven Ionen einsetzt, um die hervorstehenden Erhebungen der Schutz- bzw. Isolierschicht (52) abzutragen und auf den
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    glatten Flächen (62, 64 und 66) kein Material (Siliciumdioxyd) niederzuschlagen.
    Docket FI 970 045 209830/0984
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