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Maskierung von hochenergetischer Bestrahlung oder Implantation mittels dicker Metallschichten

IP.com Disclosure Number: IPCOM000009996D
Original Publication Date: 2002-Nov-25
Included in the Prior Art Database: 2002-Nov-25
Document File: 2 page(s) / 622K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Fuer hochenergetische Bestrahlungen bzw. Implantationen von Halbleiter-Wafern waere es wuen-schenswert, relativ dicke, metallische Masken zu verwenden, wobei es fuer bestimmte Anwendungen ausserdem erforderlich ist, dass sich diese Maske relativ fein strukturieren laesst. Es wird vorgeschlagen, eine derartige Maske dadurch zu realisieren, dass auf einem moeglichst duennen Traegersubstrat, das z.B. aus Silizium, Wolfram oder Aluminium bestehen kann, z.B. mittels des so genannten Electroplating-Verfahrens lokal dicke Metallschichten abgeschieden werden. Als Metall kommen hierfuer z.B. Kupfer, Zinn, Blei, Nickel, Gold, Silber, Wolfram, etc. in Frage. Alternativ kann die Maske ohne Traegersubstrat direkt auf dem zu bestrahlenden Wafer aufgebracht werden. Ein hierfuer typischer Prozessablauf fuer eine Kupfer-Maske und ein schematischer Querschnitt der sich ergebenden Bestrahlungsmaske sind in Abb. 1 dargestellt. Die fuer die Maskierung erforderliche Dicke ergibt sich aus der geforderten Eindringtiefe in die Halb-leiterscheibe der zu implantierenden Teilchen, wobei auch noch die Dicke des Traegersubstrats zu beruecksichtigen ist. Die Dicke der Schicht kann durch die Verwendung von Metallen hoeherer Dichte (wie z.B. Gold oder Molybdaen) noch reduzieren werden. Eine Uebersicht ueber die erforderlichen Mindestdicken der Metallmaske fuer verschiedene Metalle, um eine Maskierungswirkung bei einer 30 µm tiefen Implantation zu erzielen, laesst sich Abb. 2 entnehmen; der Einfluss des Traegersubstrats wurde hierbei vernachlaessigt. Durch geeignete Wahl der Dicke des Traegersubstrats laesst sich die Tiefenverteilung der implantierten Wasserstoffatome gezielt verbreitern, was eine Reduzierung der Zahl der lmplantationsschritte bei unterschiedlichen Energien, die mit dem Ziel einer moeglichst ho-mogenen Donatorverteilung in die Tiefe des Bauelementes durchgefuehrt werden, ermoeglicht. Dass sich solche Metallstrukturen mit steilen Flanken mittels der beschrieben Methode realisieren lassen, belegt Abb. 3, die eine Ansicht von strukturierten, ca. 40 µm dicken Kupferschichten zeigt. Die Tatsa-che, dass sich bei der Verwendung eines Metalls hoher Dichte ein Verhaeltnis von ca. 1 zu 3 be-zueglich der Eindringtiefen in die Metallschicht und in die Siliziumschicht einstellen laesst, bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, dass gegenueber einer Maske, die durch Aetzung in das Silizium er-zeugt wird, die Dicke der Metallmaske wesentlich geringer als die beim Silizium einzustellende Aetz-tiefe ist und sich somit steile Flanken leichter realisieren lassen. Will man auf die Traegerscheiben verzichten, ist es auch denkbar, diese als Maskierungsschicht wirk-samen strukturierten Metallschichten direkt auf die Halbleiterscheiben abzuscheiden und nach erfolg-ter Teilchenbestrahlung wieder abzuloesen. In diesem Fall kann man aufgrund des nicht erforderli-chen Traegersubstrats auch an eine Hochenergieimplantation schwererer Teilchen - wie z.B. Bor- denken. Eine unter der Maskierungsschicht angebrachte Opferschicht dient als Schutzschicht vor Kontaminationen durch die Maske. Die Schutzschicht kann aus SiO2, WTi oder anderen Materialien, die eine Barrierenwirkung gegenueber dem Maskierungsmaterial aufweisen, beschaffen sein.

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Maskierung von hochenergetischer Bestrahlung oder Implantation mittels dicker Metallschichten

Idea: Dr. Hans-Joachim Schulze, DE-Muenchen; Thomas Scherg, DE-Muenchen

Fuer hochenergetische Bestrahlungen bzw. Implantationen von Halbleiter-Wafern waere es wuen- schenswert, relativ dicke, metallische Masken zu verwenden, wobei es fuer bestimmte Anwendungen ausserdem erforderlich ist, dass sich diese Maske relativ fein strukturieren laesst.

Es wird vorgeschlagen, eine derartige Maske dadurch zu realisieren, dass auf einem moeglichst duennen Traegersubstrat, das z.B. aus Silizium, Wolfram oder Aluminium bestehen kann, z.B. mittels des so genannten Electroplating-Verfahrens lokal dicke Metallschichten abgeschieden werden. Als Metall kommen hierfuer z.B. Kupfer, Zinn, Blei, Nickel, Gold, Silber, Wolfram, etc. in Frage. Alternativ kann die Maske ohne Traegersubstrat direkt auf dem zu bestrahlenden Wafer aufgebracht werden. Ein hierfuer typischer Prozessablauf fuer eine Kupfer-Maske und ein schematischer Querschnitt der sich ergebenden Bestrahlungsmaske sind in Abb. 1 dargestellt.

Die fuer die Maskierung erforderliche Dicke ergibt sich aus der geforderten Eindringtiefe in die Halb- leiterscheibe der zu implantierenden Teilchen, wobei auch noch die Dicke des Traegersubstrats zu beruecksichtigen ist. Die Dicke der Schicht kann durch die Verwendung von Metallen hoeherer Dichte (wie z.B. Gold oder Molybdaen) noch reduzieren werden. Eine Uebersicht ueber die erforderlichen Mindestdicken der Metallmaske fuer verschiedene Metalle, um eine Maskierungswirkung bei einer 30 µm tiefen Implantation zu erzielen, laesst sich Abb. 2 entnehmen; der Einfluss des Traegersubstrats wurde hierbei vernachlaessigt. Durch geeignete Wahl der Dicke des Traegersubstra...