DE2164838C3 - Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten - Google Patents
Verfahren zum Aufbringen von planaren SchichtenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Verfahren sind bereits bekannt (DE-OS 20 26 321), jedoch wurde durch das bloße Überlagern
der beiden Vorgänge die gewünschte Schichtqualität nicht voll erreicht
Es ist auch allgemein bekannt, Isolierschichten oder
andere Schutzschichten mit Hilfe der Kathodenzerstäubung auf Isoliermaterialien oder Kietallschichten aufzubringen,
wie aus der DE-OS 16 90 685 hervorgeht.
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 aufgebrachten 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 Ätztiefe 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 die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten der
eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich eine wesentlich bessere Schichtqualität und eine planare
Oberfläche der aufgebrachten Schutzschichten erzielen läßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.
Dadurch ergeben sich vorteilhafterweise äußerst genaue planare Oberflächen der Schutzschicht Außerdem
ist für die Herstellung dieser planaren Oberflächen nur eine geringe Zeit erforderlich.
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Dünnschicht-Anordnung, bei der der durch Kathodenzerstäubung
aufgebrachte Isolationsfilm genau dem darunterliegenden Metallfilm in seiner räumlichen
Ausbildung folgt;
F i g. 2 eine ähnliche Anordnung wie in F i g. 1, nur mit dem Unterschied, daß hier die Wirkung einer zu starken
Abtragung durch Kathodenzerstäubung an den Ecken der Metalleiter gezeigt ist;
F i g. 3 eine ähnliche Anordnung wie in den F i g. 1 und 2, nur mit dem Unterschied, daß die Kanten des
Metalleiters scharf ausgebildet sind und die aufgebrachte Schutzschicht im wesentlichen den Konturen des
Metalifilms folgt;
Fig.4 die Anordnung nach Fig.3 mit teilweiser
abgeätzter Schutzschicht;
F i g. 5 die Anordnung nach F i g. 4 nach dem völligen
Abätzen der Erhebung über dem Metalleiter mit Hilfe des Kathoden-Ätzverfahrens;
F i g. 6 eine ähnliche Anordnung wie in F i g. 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 F i g. 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 Anordnung 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 F i g. 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 F i g. 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 F i g. 4 ist die Anordnung nach F i g. 3 dargestellt, nachdem sie schon
eine bestimmte Dauer dem Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß unterzogen wurde.
Dieser Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß wird so lange fortgesetzt, bis die Siliciumdioxydschicbt 52 glatt
bzw. planar ist, wie es in F i g. 5 dargestellt ist
Bei der Ausführung des Abtragungsprozesses kann zunächst die Siliciumdioxydschicht auf das Substrat
aufgebracht werden und danach können in einem weiteren Prozeß die Erhebungen mit Hilfe des
Kathodenzerstäubungs-Ätzverfahrens abgeätzt werden.
Alternativ dazu ist es auch möglich, diese beiden ·ο
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 er- is
höht 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-Oberfläche
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 40prozentigen wäßrigen Ammoniumcloridlösung und
einem Teil konzentrierter Hydrofluorsäure bestehende Ätzlösung verwendet werden. Die Ätzrate für diese
Lösung beträgt ca. 1000 A pro Minute. Da ein derartig
chemischer Ätzprozeß hinreichend bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet
Nach dem chemischen Ätzprozeß bleiben auf der Siüciumdioxydschicht-Oberfläche Ze, Teils 78 und 80
stehen, die entweder anschließend Offer während des
chemischen Ätzprozesses mit Hilfe der Kathodenzerstäubung abgeätzt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentansprüche;1. Verfahren zum Aufbringen von planaren Schichten, insbesondere von Schutzschichten oder Isolierschichten auf metallische Leiter von mikrominiaturisierten Schaltkreisen mit Hilfe bekannter Kathodenzerstäubungsverfahren, bei dem zum Aufbringen der Schutz- bzw. Isolierschicht dem erforderlichen Kathodenzerstäubungsnieder-schlagsprozeß ein Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß überlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß dann einsetzt, wenn die niedergeschlagene Dicke der Schutz- bzw. Isolierschicht (52) in etwa der Dicke eines auf einem Substrat (56) angeordneten Metalleiters (54) entsprichtZ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß ein chemischer Ätzprozeß zeitlich überlagert ist.3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der chemische Ätzprozeß beendet ist, bevor der Kathodenzerstäubungs-Ätzprozeß einsetzt
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