DE19803490A1 - Maschenelektrode sowie Abscheidevorrichtung und Abscheideverfahren unter Verwendung der Maschenelektrode - Google Patents
Maschenelektrode sowie Abscheidevorrichtung und Abscheideverfahren unter Verwendung der MaschenelektrodeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheidevor
richtung und ein Abscheideverfahren zur Bildung einer
gleichförmig abgeschiedenen Schicht auf einem Halbleiter
substrat.
Fig. 7A zeigt eine Vorrichtung zum Abscheiden einer
Schicht mit der Vorderseite nach oben nach dem Stand der
Technik, bei welcher die Oberfläche eines Wafers 101 mit
der Vorderseite nach oben beschichtet wird, und Fig. 7B
zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Verschluß- bzw. Ver
siegelungsteils des Wafers 101. Entsprechend der Zeichnung
bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Gefäß zum Bearbeiten des Wa
fers, Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Abscheidelösungsdüse,
Bezugszeichen 2a bezeichnet Löcher einer Ablaufplatte, Be
zugszeichen 3 bezeichnet ein Abscheidelösungseinspeiserohr,
Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Abscheidelösungsabflußrohr,
Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Ablaufrohr, Bezugszeichen 6
bezeichnet einen Abscheidebehälter, Bezugszeichen 7 be
zeichnet eine Abscheidelösung, Bezugszeichen 8 bezeichnet
ein oberes Teil des Gefäßes zur Verarbeitung des Wafers,
Bezugszeichen 9 bezeichnet ein unteres Teil des Gefäßes zur
Verarbeitung des Wafers, Bezugszeichen 10 bezeichnet einen
Kathodenkontakt, Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Verschluß- bzw.
Versiegelungsmaterial, Bezugszeichen 12 bezeichnet ei
ne Vorrichtung zum Freisetzen bzw. Ablassen einer Stick
stoffgaseinspritzung, Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Ma
schenelektrode, Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Zusatzver
schluß- bzw. Zusatzversiegelungsmaterial und Bezugszeichen
101 bezeichnet einen Wafer.
Bei der oben beschriebenen Abscheidevorrichtung fließt
die Abscheidelösung 7, welche durch das Abscheidelösungs
einspeiserohr 3 zugeführt wird, durch das Abscheidelösungs
abflußrohr 4 ab und zirkuliert während der Periode des Ab
scheideverfahrens. Eine bestimmte Spannung wird an die Ma
schenanode 14 und den Wafer 101 über den Kathodenkontakt 10
angelegt, um dadurch eine Abscheidung auf der Oberfläche
des Wafers 101 zu bilden. Da bei einer derartigen Vorrich
tung zum Abscheiden mit der Vorderseite nach oben die Ober
fläche des Wafers nach oben angeordnet wird, kann ein Ab
scheiden von Luftblasen auf der Waferoberfläche verhindert
werden, und es kann eine abgeschiedene Schicht einer besse
ren Qualität im Vergleich mit dem Abscheideverfahren mit
der Vorderseite nach unten erzielt werden, bei welchem der
Wafer mit der Vorderseite nach unten angeordnet wird.
Fig. 8 zeigt eine Verteilung einer Abscheideschicht
dicke über die Oberfläche eines 4''-Wafers, auf welcher Au
in der obigen Abscheidevorrichtung mit einer Stromdichte
von 5 mA/cm2 über eine Abscheidezeit von 15 Minuten abge
schieden wurde, wobei eine Entfernung von dem Waferrand
entlang der Abzissenachse und eine Abscheideschichtdicke
entlang der Achse der Ordinate dargestellt sind. Aus Fig. 8
ist ersichtlich, daß die Abscheideschichtdicke eine W-Form-
Verteilung aufweist, welche eine Spitze in der Mitte des
Wafers aufweist und in Richtung auf den Rand zu ansteigt.
Bei einer Untersuchung der Ursache einer derartigen
Verteilung der Abscheideschichtdicke wurde herausgefunden,
daß die Verteilung der Schichtdicke durch die Verteilung
der Größe transportierter Ionen des Abscheidemetalls stark
beeinflußt wird, welche durch die Verteilung der Fließge
schwindigkeit der Abscheidelösung und die Verteilung des
elektrischen Felds in der Waferoberfläche bestimmt wird. Da
insbesondere bei der oben beschriebenen Abscheidevorrich
tung in der Mitte des Wafers, welche direkt unter dem Ab
scheidelösungseinspeisungsrohr 3 lokalisiert ist, die
Fließgeschwindigkeit der Abscheidelösung am größten ist und
dementsprechend die Menge der transportierten Ionen des Ab
scheidemetalls am größten ist, wird eine Abscheidung mit
der größten Dicke in der Mitte gebildet, während das elek
trische Feld an dem Rand konzentriert ist, was dazu führt,
daß die Abscheidung mit der zweitgrößten Dicke entlang dem
Rand des Wafers gebildet wird.
Demgegenüber kann ein derartiges Verfahren verwendet
werden, wenn die Fließgeschwindigkeit der durch das Ab
scheidelösungseinspeiserohr 3 zugeführten Abscheidelösung 7
kleiner gemacht wird, wodurch die Verteilung der Fließge
schwindigkeit der Abscheidelösung auf der Waferoberfläche
reduziert wird. Wenn jedoch ein derartiges Verfahren ver
wendet wird, wird die Abscheidelösung 7 lokal auf der Wa
feroberfläche träge, was zu einer geringeren Qualität der
Abscheidung führt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ab
scheidevorrichtung und ein Abscheideverfahren zu schaffen,
bei welchen die Gleichförmigkeit der Abscheideschichtdicke
ohne Änderung der Fließgeschwindigkeit der Zufuhr der Ab
scheidelösung verbessert wird.
Entsprechend intensiver Untersuchungen der Erfinder
wurde herausgefunden, daß die Ungleichmäßigkeit der Ab
scheideschichtdicke infolge der Fließgeschwindigkeitsver
teilung der Abscheidelösung abgeschwächt werden kann und
eine gleichförmige Verteilung der Abscheideschichtdicke
über der Waferoberfläche durch Vorsehen einer Öffnung in
der Mitte einer Maschenanode einer Abscheidevorrichtung er
reicht werden kann, um dadurch eine derartige Verteilung
der elektrischen Felddichte zwischen der Maschenanode und
dem Wafer zu erzielen, welche an dem mittleren Teil der Wa
fer kleiner als in dem Teil entlang dem Rand ist, wodurch
die vorliegende Erfindung fertiggestellt wird.
Dementsprechend wird bei der vorliegenden Erfindung ei
ne Anode gegenüber einem Wafer installiert, auf welchem ei
ne Abscheideschicht aufzutragen ist, zum Erzeugen einer be
stimmten elektrischen Feldverteilung über der Waferoberflä
che, wobei die Anode als Maschenelektrode ausgebildet wird,
die zum Einspeisen einer Abscheidelösung geeignet ist und
in der Mitte eine Öffnung aufweist.
Da die Maschenanode eine Öffnung in der Mitte aufweist,
kann eine derartige Verteilung einer elektrischen Feld
dichte, welche in dem mittleren Teil des Wafers kleiner als
in dem Teil entlang dem Rand ist, unter Verwendung der Ma
schenelektrode als Anode erzielt werden, um zwischen der
Elektrode und dem Wafer ein elektrisches Feld zu erzeugen.
Somit kann die Fließgeschwindigkeit der Abscheidelösung
in dem mittleren Teil des Wafers kleiner als in dem Teil
entlang dem Rand gemacht werden, wodurch es ermöglicht
wird, die Ungleichmäßigkeit der Abscheideschichtdicke in
folge der Verteilung der Fließgeschwindigkeit der Abschei
delösung abzuschwächen, was bei dem Stand der Technik eine
Schwierigkeit darstellt, wodurch die Gleichförmigkeit der
Abscheideschichtdicke über der Waferoberfläche verbessert
wird.
Die Maschenanode kann entweder als Elektrode, die durch
Weben eines fadenähnlichen Materials wie in Fig. 2A darge
stellt hergestellt wird, oder als Elektrode ausgebildet
sein, welche durch Stanzen von Löchern in eine Schicht wie
in Fig. 2B dargestellt hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls eine Ab
scheidevorrichtung bereit, welche einen Abscheidetank, in
dem ein Wafer derart plaziert wird, daß die Abscheideober
fläche oben liegt, eine Abscheidelösungseinspeiseeinrich
tung zum Veranlassen, daß die von oben auf die Abscheide
oberfläche des Wafers in der Mitte davon eingespeiste Ab
scheidelösung von der Mitte der Abscheideoberfläche des Wa
fers auf den Rand zu fließt, und eine Maschenanode auf
weist, welche einem Wafer gegenüberliegend zum Erzeugen ei
ner Verteilung eines elektrischen Felds unter Verwendung
der Wafer als Kathode installiert wird, wobei eine Öffnung
in der Mitte der Maschenelektrode gebildet ist, um eine
Verteilung der elektrischen Felddichte zu erzielen, welche
in dem mittleren Teil der Wafer kleiner als in dem Teil
entlang dem Rand ist.
Da die Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung
die Maschenanode verwendet, welche eine Öffnung in der
Mitte aufweist, kann eine derartige Verteilung der elektri
schen Felddichte erzielt werden, die-in dem mittleren Teil
der Wafer kleiner als in dem Teil entlang dem Rand ist, und
als Ergebnis kann eine Ungleichmäßigkeit der Abscheide
schichtdicke infolge der Verteilung der Fließgeschwindig
keit der Abscheidelösung abgeschwächt werden, d. h. ein An
steigen der Abscheideschichtdicke an dem mittleren Teil des
Wafers infolge der Verteilung der Fließgeschwindigkeit der
Abscheidelösung kann durch Verringern der elektrischen
Felddichte in dem mittleren Teil des Wafers unterdrückt
werden, wodurch es ermöglicht wird, die Gleichförmigkeit
der Abscheideschichtdicke über der Waferoberfläche zu ver
bessern.
Die Maschenanode ist eine kreisförmige Elektrode, wel
che einen Durchmesser etwa gleich dem Durchmesser des Wa
fers aufweist, und die Öffnung der Maschenanode ist vor
zugsweise eine kreisförmige Öffnung mit einem Durchmesser
von 40 bis 80% des Durchmessers des Wafers.
Zur Verbesserung der Gleichförmigkeit der Abscheide
schichtdicke wird vorzugsweise die Maschenanode verwendet,
welche dieselbe Kreisform wie der Wafer besitzt und eben
falls eine kreisförmige Öffnung eines Durchmessers von 40
bis 80% des Durchmessers des Wafers aufweist.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls
ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Wafers
mit den Schritten bereitgestellt: Veranlassen, daß die der
Abscheideoberfläche zugeführte Abscheidelösung von der
Mitte der Abscheideoberfläche des Wafers auf den Rand zu
fließt, Erzeugen eines elektrischen Felds zwischen dem Wa
fer und der Maschenanode, welche gegenüber dem Wafer ange
ordnet ist, und Erzeugen einer derartigen Verteilung des
elektrischen Felds, so daß die Ungleichmäßigkeit der Ab
scheideschichtdicke, die entlang des Flusses der Abschei
delösung hervorgerufen wird, unter Verwendung der Maschen
elektrode mit der Öffnung an dem mittleren Teil davon abge
schwächt wird.
Unter Verwendung eines derartigen Verfahrens kann eine
gleichförmige Abscheideschicht erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls einen Wafer
für Halbleiterbauelemente bereit, welche mit einer durch
das obige Verfahren abgeschiedenen Abscheideschicht verse
hen ist, wobei die Verteilung der Abscheideschichtdicke auf
dem Wafer etwa 10% und insbesondere 5% beträgt.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be
schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1A zeigt eine Querschnittsansicht einer Abscheide
vorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1B zeigt eine partielle Querschnittsansicht der
Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2A und 2B zeigen Draufsichten auf die Maschen
anode der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 stellt eine Beziehung zwischen dem Durchmesser
der in der Maschenanode gebildeten Öffnung und der Gleich
förmigkeit der Abscheideschichtdicke dar, wenn die Abschei
devorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 4 stellt eine Verteilung der Dicke der unter Ver
wendung der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung
gebildeten Abscheidung dar.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verfahrens
zur Herstellung von Halbleiterbauelementen unter Verwendung
der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf das mit der Abscheide
schicht versehenen Halbleiterbauelement, welche durch das
Verfahren der vorliegenden Erfindung abgeschieden wird.
Fig. 7A zeigt eine Querschnittsansicht der Abscheide
vorrichtung nach dem Stand der Technik.
Fig. 7B zeigt eine partielle Querschnittsansicht der
Abscheidevorrichtung nach dem Stand der Technik.
Fig. 8 zeigt eine Verteilung der Dicke der unter Ver
wendung der Abscheidevorrichtung nach dem Stand der Technik
gebildeten Abscheidung.
Fig. 1 stellt eine Abscheidevorrichtung einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei zu
dem Bezugszeichen von Fig. 6 identische Bezugszeichen ent
sprechende Komponenten bezeichnen.
Bei dem Abscheideverfahren der vorliegenden Erfindung
werden zuerst ein oberes Teil 8 eines Waferbearbeitungsbe
hälters und ein unteres Teil 9 des Waferbearbeitungsbehäl
ters voneinander getrennt, wobei ein Wafer 101 an das unte
re Teil des Waferbearbeitungsbehälters beispielsweise durch
eine Roboter-Übertragungseinrichtung plaziert wird, so daß
die Abscheideoberfläche oben liegt, und das untere Teil 9
des Waferbearbeitungsbehälters bewegt sich nach oben oder
das obere Teil des Waferbearbeitungsbehälters bewegt sich
nach unten, um den Wafer 101 und einen in einem Verschluß- bzw.
Versiegelungsmaterial 11 enthaltenen Kathodenkontakt
10 (siehe Fig. 7B) miteinander in Kontakt zu bringen, und
ein Verbindungspunkt zwischen dem oberen Teil 8 des Wafer
bearbeitungsbehälters und des unteren Teils 9 des Waferbe
arbeitungsbehälters wird durch die Versiegelungsmaterialien
11, 16 verschlossen.
Danach wird eine Abscheidelösung 7 durch ein Abschei
delösungseinspeiserohr 3 zugeführt, welches über der Mitte
des Wafers 101 installiert ist, um den Waferbearbeitungsbe
hälter 1 zu füllen, während die Abscheidelösung 7 durch die
Löcher einer Ablaufplatte 2a und der Maschenelektrode 14
auf den Wafer 101 fließt und von der Mitte auf den Rand des
Wafers 101 fließt, um gegebenenfalls durch ein über dem
Rand angeordnetes Abscheidelösungsabflußrohr 4 abzufließen
und zu zirkulieren.
Als Abscheidelösung 7 wird üblicherweise eine Au-Ab
scheidelösung, welche Natriumgoldsulfit oder Kaliumgoldzya
nid als Hauptkomponente enthält, verwendet, während die
Temperatur der Abscheidelösung üblicherweise auf etwa 50
bis 70°C festgelegt wird.
Wenn eine derartige Abscheidelösung 7 zirkuliert, wird
die Fließgeschwindigkeit der Abscheidelösung 7 über der Wa
feroberfläche an der Mitte des Wafers 101 maximal und ver
ringert sich in Richtung auf den Rand zu mit einer konzen
trischen Verteilung. Daher sind Ionen des Abscheidemetalls,
welche transportiert werden, in dem mittleren Teil des Wa
fers 101 konzentriert, und wenn die in Fig. 6 dargestellte
Abscheidevorrichtung nach dem Stand der Technik verwendet
wird, wird die Abscheideschicht in dem mittleren Teil des
Wafers dicker.
Andererseits ist bei der vorliegenden Erfindung wie in
Fig. 2A dargestellt eine kreisförmige Öffnung 14a bei
spielsweise in der Mitte der Maschenanode 14 installiert,
wodurch ein elektrisches Feld zwischen der Maschenanode 14
und dem Wafer 101 derart gebildet wird, daß die elektrische
Felddichte in dem mittleren Teil des Wafers 101 sich ver
ringert (d. h. die elektrischen Kraftlinien dünn verteilt
sind), während die Fließgeschwindigkeit der Abscheidelösung
so verbleibt, wie sie ist.
Fig. 2A stellt eine Maschenanode mit einer Öffnung 14a
dar, welche in der Mitte der gewobenen Maschenelektrode ei
ner mit Ti/Pt überzogenen Schicht vorgesehen ist, welche
durch eine Maschenanode ersetzt werden kann, die aus einem
Pt/Ta/Pt-Überzugsmaterial gebildet ist und eine Mehrzahl
von gestanzten Löchern und eine Öffnung 14'a aufweist, wel
che in der Mitte der Elektrode vorgesehen ist. Der Durch
messer der Maschenanode besitzt vorzugsweise denselben Be
trag wie der Durchmesser des zu überziehenden Wafers, und
bei dieser Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Ma
schenanode vorzugsweise etwa 120 mm, da angenommen wird, daß
ein 4-Zoll-Wafer Gegenstand der Abscheidung ist.
Die Verteilung des elektrischen Felds über dem Wafer
kann durch ein Verfahren gesteuert - werden, welches bei
spielsweise in dem japanischen Gebrauchsmuster Kokai Nr. 6-37354
offenbart ist, wobei eine Ablenkplatte zwischen der
Maschenanode 14 und dem Wafer 101 installiert wird, obwohl
bei einem derartigen Verfahren die Richtung des Flusses der
Abscheidelösung geändert wird, was im Gegensatz zu der Er
findung zu einer Verschlechterung der Gleichförmigkeit der
Verteilung der Dicke der Abscheidung führt.
Somit besitzt das elektrische Feld zwischen der Ma
schenanode 14 und dem Wafer 101 in dem mittleren Teil der
Wafer eine geringere elektrische Felddichte, so daß die Ab
scheidereaktion in dem mittleren Teil des Wafers 101 unter
drückt wird, und es wird ein Effekt des Verkleinerns bzw.
Verdünnens der Abscheidung in dem mittleren Teil des Wafers
101 erzielt.
Als Ergebnis schwächt eine derartige Verteilung der
elektrischen Felddichte die Ungleichmäßigkeit der Abschei
deschichtdicke infolge der Verteilung der Fließgeschwindig
keit der Abscheidelösung ab, insbesondere kann das Anstei
gen der Abscheideschichtdicke in dem mittleren Teil des Wa
fers infolge der Verteilung der Fließgeschwindigkeit der
Abscheidelösung durch Verringern der elektrischen Feld
dichte in einem derartigen Teil unterdrückt werden, wodurch
es ermöglicht wird, die Gleichförmigkeit der Abscheide
schichtdicke auf der Waferoberfläche zu verbessern.
Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen dem Öffnungsdurch
messer (dem Lochdurchmesser in der Anode) und dem gemesse
nen Wert der Dickengleichförmigkeit (3 σ/m:m mittlere Dicke
an 21 Punkten), wenn die Öffnung 14a der Maschenanode 14
eines Durchmessers von 123 mm geändert wird.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Schicht
dickengleichförmigkeit in dem Fall 60% beträgt, bei welchem
der Durchmesser des Anodenlochs den Wert 0 aufweist, näm
lich in dem Fall der herkömmlichen Struktur, bei welcher
keine Öffnung vorgesehen ist, die Schichtdickengleichför
migkeit auf 10% oder weniger durch Vorsehen einer Öffnung
verbessert wird, und es kann insbesondere dann, wenn der
Öffnungsdurchmesser 45 mm beträgt, eine äußerst gute
Gleichförmigkeit der Schichtdicke von etwa 5% erzielt wer
den.
Die in Fig. 3 dargestellten Ergebnisse und andere Er
gebnisse zeigen, daß die Öffnung der Maschenanode in dem
mittleren Teil der Elektrode vorzugsweise mit einem Durch
messer in einem Bereich von 40 bis 80% des Durchmessers der
Maschenanode gebildet wird, was nahezu gleich dem Durchmes
ser des Wafers ist.
Fig. 4 stellt eine Verteilung einer Abscheideschicht
dicke über der Oberfläche einer 4-Zoll-Wafer dar, welche
unter Verwendung der Maschenanode 14 beschichtet wird und
derart hergestellt wird, daß der Durchmesser der Anodenöff
nung 75% des Anodendurchmessers beträgt, wobei ein Abstand
von dem Waferrand entlang der Achse der Abszisse und eine
Abscheideschichtdicke entlang der Achse der Ordinate gra
phisch dargestellt sind. Die Abscheidebedingungen sind die
selben wie in dem in Fig. 8 dargestellten Fall: die Strom
dichte beträgt 5 mA/cm2, und die Abscheidezeit beträgt 12
Minuten.
Entsprechend einem Vergleich der Verteilung der unter
Verwendung der Maschenanode 14 der vorliegenden Erfindung
erlangten Abscheideschichtdicke und der Verteilung der un
ter Verwendung der in Fig. 8 dargestellten herkömmlichen
Maschenanode erlangten Abscheideschichtdicke ist ersicht
lich, daß die Schichtdicke in der Mitte auf etwa 4,5 µm ver
ringert wird, was nahe der mittleren Abscheideschichtdicke
in dem Fall von Fig. 4 ist, im Gegensatz zu 6 µm bei dem in
Fig. 8 dargestellten Fall, und das Verringern der Schicht
dicke an einer Position 15 mm nach innen von dem Rand der in
Fig. 8 überwachten Wafer wird in dem Fall von Fig. 4 aufge
hoben.
Dies liegt vermutlich daran, daß die elektrische Feld
dichte in der Nähe der Mitte des Wafers in dem Fall verrin
gert ist (die elektrischen Kraftlinien dünn verteilt sind),
wobei die Maschenanode der vorliegenden Erfindung verwendet
wird und eine Abscheidereaktion in dem mittleren Teil des
Wafers im Vergleich mit dem Stand der Technik unterdrückt
wird. Da ebenfalls die Abscheidereaktion in dem mittleren
Teil unterdrückt wird, werden Ionen des Abscheidemetalls,
welche bei der Abscheidereaktion in dem mittleren Teil bei
dem Stand der Technik verbraucht werden würden, durch den
Fluß der Abscheidelösung transportiert und entlang dem Rand
der Wafer eingespeist, und daher wird das Verringern der
Schichtdicke in einem Teil etwa 15 mm von dem Rand der Wafer
nach innen gerichtet, was entsprechend Fig. 8 beobachtet
wird, wahrscheinlich durch die Zufuhr von Ionen des Ab
scheidemetalls unterdrückt.
Fig. 5 stellt ein Verfahren zum Herstellen von Halblei
terbauelementen dar, bei welchem die mit der oben beschrie
benen Maschenanode versehene Abscheidevorrichtung verwendet
wird.
Zuerst wird eine Abscheidezuführungsschicht (eine lami
nierte Schicht aus beispielsweise Ti/Au, TiW/Au, Cr/Au,
usw.) 102 auf dem aus Si, GaAs oder dergleichen hergestell
ten Halbleiterwafer 101 wie in Fig. 5A dargestellt durch
Aufdampfung oder Zerstäubung gebildet.
Danach wird eine Fotoresiststruktur 103 durch Bildüber
tragung auf den Halbleiterwafer 101 wie in Fig. 5B darge
stellt gebildet, auf welchem die Abscheidezufuhrschicht 102
gebildet worden ist. Zu diesem Zeitpunkt verbleibt eine
Kontaktstruktur 103a dort, wo die Fotoresiststruktur 103
nicht gebildet worden ist, an einem oder mehreren Plätzen
entlang dem Rand des Wafers 101.
Dann wird der Wafer 101 auf dem unteren Teil 9 des Wa
ferbearbeitungsbehälters der Abscheidevorrichtung (vgl.
Fig. 1A) der vorliegenden Erfindung plaziert, während das
obere Teil 8 des Waferbearbeitungsgefäßes mit einem Versie
gelungs- bzw. Verschlußmaterial 11 wie einem O-Ring über
dem Wafer 101 plaziert wird und um den Wafer herum mit dem
Verschlußmaterial 11 verschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt
sind der Kathodenkontakt 10, welcher in dem Verschlußmate
rial 11 enthalten ist, und die Kontaktstruktur 103(a), wel
che um dem Halbleiterwafer 101 herum vorgesehen ist, elek
trisch miteinander verbunden (vgl. Fig. 1B).
Nun wird die Abscheidelösung 7 in den Waferbearbei
tungsbehälter 1 durch das Abscheidelösungseinspeiserohr 3
eingeführt. Die Abscheidelösung 7 wird aus dem über der
Mitte des Wafers 101 lokalisierten Abscheidelösungseinspei
serohr 3 durch Löcher 2a der Ablaufplatte und die Maschen
anode 14 dem Wafer 101 zugeführt, fließt danach über die
Oberfläche des Wafers 101 von dem mittleren Teil davon auf
den Rand zu und fließt durch das über dem Waferrand instal
lierte Abflußrohr 4 aus dem Waferbearbeitungsbehälter 1 her
aus und zirkuliert.
Danach wird ein elektrisches Feld mit einer Stromdichte
von mehreren Milliampere/cm2 bis zu mehreren zehn Milliam
pere/cm2 an die Maschenanode 14 und die Kathode, nämlich
die Zufuhrschicht 102 auf dem Wafer 101 beispielsweise bei
einer Konstantstromelektrolyse angelegt, wodurch eine Ab
scheidung auf der Oberfläche des Wafers 101 unter Verwen
dung der Fotoresiststruktur 103, die auf dem Wafer 101 als
Maske vorgesehen ist, durchgeführt wird.
Da bei der oben beschriebenen Abscheidevorrichtung
(Fig. 1A) die Elektrode mit einem Loch in der Mitte wie in
Fig. 2A und 2B dargestellt als Maschenanode 14 verwendet
wird, ist die elektrische Felddichte in dem mittleren Teil
des Wafers 1 kleiner als an dem Rand, wodurch es ermöglicht
wird, die Abscheideschicht 104 mit einer gleichförmigeren
Dicke als bei der Verwendung einer herkömmlichen Abscheide
vorrichtung (Fig. 6) zu bilden.
Als letztes wird der Wafer 101 wie in Fig. 5D darge
stellt aus dem Waferbearbeitungsbehälter herausgenommen,
und es werden, nachdem die Resiststruktur 103 durch eine
Behandlung mit einem organischen Lösungsmittel wie durch
Ablösen mit Sauerstoff oder dergleichen entfernt worden
ist, Teile von der Abscheidezufuhrschicht 102, an welchen
die Abscheideschicht 104 nicht gebildet ist, durch RIE oder
ein Ionenzerkleinerungsverfahren (ion milling process) ent
fernt, um die gewünschte Abscheidestruktur zu erlangen.
Das obige Herstellungsverfahren kann auf die Bildung
von Au-Anschlüssen auf einem Si-Wafer, einem GaAs-Wafer
oder dergleichen, einer Au-Abscheidung, einer Verdrahtung
oder einer Abscheidung einer Elektrode angewandt werden.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf das Halbleiterbauele
ment mit der Abscheideschicht, die durch das Verfahren der
vorliegenden Erfindung abgeschieden worden ist. Entspre
chend der Figur bezeichnet Bezugszeichen 21 eine Abscheide
schicht.
Im allgemeinen wird aus einer Wafer eine Mehrzahl von
Halbleiterbauelementen hergestellt. Unter Verwendung des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann bei dem Wafer
eine gute Gleichförmigkeit der Abscheideschicht (der Ver
teilung der Abscheideschichtdicke) von etwa 10% und insbe
sondere von 5% erzielt werden, so daß eine gute Gleichför
migkeit der Abscheideschicht zwischen den auf der Wafer ge
bildeten Halbleiterbauelementen erzielt werden kann.
Vorstehend wurde eine Maschenelektrode sowie eine Ab
scheidevorrichtung und ein Abscheideverfahren unter Verwen
dung der Maschenelektrode offenbart, wobei die Gleichför
migkeit der Abscheideschichtdicke ohne Ändern der Fließge
schwindigkeit bei der Zufuhr der Abscheidelösung verbessert
ist. Durch Vorsehen einer Öffnung in der Mitte einer Ma
schenanode einer Abscheidevorrichtung wird eine Verteilung
einer elektrischen Felddichte zwischen der Maschenanode und
einem Wafer derart erlangt, daß die elektrische Felddichte
in dem mittleren Teil des Wafers kleiner als in dem Teil
entlang dem Rand ist.
Claims (12)
1. Abscheidevorrichtung mit:
einem Abscheidebehälter, in welchen ein Wafer derart plaziert wird, daß die Abscheideoberfläche oben liegt,
einer Abscheidelösungseinspeiseeinrichtung zum Veran lassen, daß die auf die Abscheideoberfläche des Wafers in der Mitte davon aufgebrachte Abscheidelösung von der Mitte der Abscheideoberfläche des Wafers auf den Rand zu fließt, und
einer Anode, welche gegenüberliegend der Wafer instal liert ist, zum Erzeugen einer elektrischen Feldverteilung unter Verwendung der Wafer als Kathode,
wobei eine Öffnung in der Mitte der Anode gebildet ist, um eine Verteilung einer elektrischen Felddichte zu erzielen, die in dem mittleren Teil des Wafers geringer als in dem Teil entlang dem Rand ist.
einem Abscheidebehälter, in welchen ein Wafer derart plaziert wird, daß die Abscheideoberfläche oben liegt,
einer Abscheidelösungseinspeiseeinrichtung zum Veran lassen, daß die auf die Abscheideoberfläche des Wafers in der Mitte davon aufgebrachte Abscheidelösung von der Mitte der Abscheideoberfläche des Wafers auf den Rand zu fließt, und
einer Anode, welche gegenüberliegend der Wafer instal liert ist, zum Erzeugen einer elektrischen Feldverteilung unter Verwendung der Wafer als Kathode,
wobei eine Öffnung in der Mitte der Anode gebildet ist, um eine Verteilung einer elektrischen Felddichte zu erzielen, die in dem mittleren Teil des Wafers geringer als in dem Teil entlang dem Rand ist.
2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anode als kreisförmige Elektrode mit ei
nem Durchmesser etwa gleich dem Durchmesser des Wafers aus
gebildet ist.
3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Öffnung der Anode kreisförmig mit einem
Durchmesser von 40 bis 80% des Durchmessers des Wafers aus
gebildet ist.
4. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anode als Maschenelektrode ausgebildet
ist, durch welche die Abscheidelösung zugeführt werden
kann.
5. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Maschenelektrode von abgeschiedenen
Ti/Pt-Schichten umhüllt ist.
6. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anode als Plattenelektrode mit einer
Mehrzahl von Löchern ausgebildet ist, durch welche die Ab
scheidelösung zugeführt werden kann.
7. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Plattenelektrode aus einer mit Pt-Schich
ten überzogenen Ta-Platte gebildet ist.
8. Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines Wa
fers, mit den Schritten:
Veranlassen, daß die auf die Abscheideoberfläche des Wafers aufgebrachte Abscheidelösung von der Mitte der Ab scheideoberfläche des Wafers auf den Rand zu fließt,
Erzeugen eines elektrischen Felds zwischen dem Wafer und der Anode, welche gegenüber dem Wafer angeordnet ist, und
Erzeugen einer elektrischen Feldverteilung, welche die Ungleichförmigkeit der Abscheideschichtdicke, welche ent lang des Flusses der Abscheidelösung hervorgerufen wird, unter Verwendung der Anode mit der Öffnung an dem mittleren Teil davon abschwächt.
Veranlassen, daß die auf die Abscheideoberfläche des Wafers aufgebrachte Abscheidelösung von der Mitte der Ab scheideoberfläche des Wafers auf den Rand zu fließt,
Erzeugen eines elektrischen Felds zwischen dem Wafer und der Anode, welche gegenüber dem Wafer angeordnet ist, und
Erzeugen einer elektrischen Feldverteilung, welche die Ungleichförmigkeit der Abscheideschichtdicke, welche ent lang des Flusses der Abscheidelösung hervorgerufen wird, unter Verwendung der Anode mit der Öffnung an dem mittleren Teil davon abschwächt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anode als Maschenelektrode ausgebildet wird, durch wel
che Abscheidelösung zugeführt werden kann.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anode als Plattenelektrode mit einer Vielzahl von Lö
chern ausgebildet wird, durch welche die Abscheidelösung
zugeführt werden kann.
11. Wafer für Halbleiterbauelemente, welche mit einer durch
das Verfahren von Anspruch 8 abgeschiedenen Abscheide
schicht versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
teilung der Abscheideschichtdicke auf dem Wafer etwa 10%
beträgt.
12. Wafer für Halbleiterbauelemente, welche mit einer durch
das Verfahren von Anspruch 8 abgeschiedenen Abscheide
schicht versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
teilung der Abscheideschichtdicke auf dem Wafer etwa 5% be
trägt.
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