Раствор для травления тонкопленочной структуры титан- алюминий

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >968098

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.04.81 (21) 3272431/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл.з

С 23 F 1/00

Гасударственный квмнтет

СССР (53) УДК 621.794..42 (088.8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень №39

Дата опубликования описания 28.10.82 яв денем нзевретеннй и вткрмтий (72) Авторы изобретения

С. Ф. Казанцев и Е. В. Калинина (71) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОЙ

СТРУКТУРЫ ТИТАН-АЛЮМИНИЙ го

Изобретение относится к химической обработке металлов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных гибридных микросборок, представляющих собой диэлектрическую подложку с нанесенными на нее слоями резистивного материала, коммутационной структуры титан-алюминий, и может быть использовано в производстве полупроводниковых микросхем.

Известны растворы химической обработки металлов и сплавов на основе титана, где основные компоненты — азотная кислота, кремнефтористоводородная кислота и плавиковая кислота (1) и (2).

Использование этих растворов в тонкопленочной технологии исключается вследствие наличия явления растравления как материалов резистивного слоя, так и материалов подложек, имеющих в своем составе кремний.

Недостатком раствора является высокое (до 500 г/л) содержание кремнефтористоводородной кислоты, которая по всему воздействию на кремний и кремнийсодержащие соединения превосходит плавиковую кислоту и способна растравливать резистивные слои на основе металлосилицидов. Кроме того, 2 для достижения приемлемой скорости травления необходим подогрев раствора до (50 — 60) С.

При массовом производстве микросборок это обстоятельство затрудняет автоматизацию процесса травления, вследствие нестабильной скорости травления структуры титан-алюминий для подложек, изготовленных в различных циклах напыления.

Известен также раствор для травления тонкопленочных покрытий на основе алюми1о ния, содержащий хромовый ангидрид, серную кислоту и дистиллированную воду (3).

Наиболее близким к предлагаемому является раствор (4) для избирательного травления алюминия на основе хромового ангидрида и фторида щелочного металла, содержащий, г/л:

Хромовый ангидрид 40 — 80

Фторид щелочного металла 5 — 15

Коллоид 0,1 — 5

Соль кадмия 20 — 40

Вода дистиллиро-. ваннами Остальное

При использовании этого раствора для травления тонкопленочной структуры титан-.

968098 его необходимым количеством дистиллированной воды (ОСЧ 25 — 6) .

Пример 2. Технология травления коммутационной структуры титан-алюминий.

Травление образцов, представляющих собой ситалловые подложки с напыленной коммутационной структурой титан-алюминий толщиной 0,4 — 0,45 мкм, осуществляют в серийно-выпускаемой установке травления

ПВХΠ— ПК вЂ” 60 — 2. На ситалловые подложки с напыленными слоями титана и алюминия методом фотолитографии наносят фоторезистивную маску технологического рисунка коммутационной разводки. Подложки устанавливают во фторопластовую кассету, которую помещают в реакционную камеру установки.

В реакционную камеру поступает раствор, приготовленный согласно примеру 1.

Травление осуществляют при 20+2 С в течение 0,9 — 1,0 мин. Скорость травления составляет — 0,4 мкм/мин. Окончание процесса травления, заключающееся в полном растворении пленок титана и алюминия в местах, не защищенных фоторезистивной маской, устанавливают визуально по измерению окраски. После окончания травления коммутационного слоя, раствор перекачивают в блок хранения и подачи реактива. После промывки в дистиллированной воде (ОСЧ

25 — 6) и сушки подложек осуществляют контроль качества травления с помощью микроскопа при увеличении 490 раз.

Данные травления по примеру 2 для граничных и средних значений концентраций компонентов, входящих в раствор, сведены в таблицу (изменение скорости и состояние качества травления структуры титаналюминий от содержания компонентов в растворе).

Скорость травления, HNO3 (NHq)> 5 i Гв мкм/мин

Содержание компонентов

РастПримечание вор

CrO3

0,22

300

3,0

0,36

4,0

350

0,4

400

5,0

0,41

405

5,3

0;41

410

5,5

0,41

415

5,7

0,41

420

100

6,0

0,38 ч80

120

7,0

0,38

140

8,0

500

0,36

160 600

10,0

10 алюминий на топологическом рисунке микросхем наблюдаются перетравы, неровности края элементов составляют более 5 мкм.

Вследствие большого содержания хромового ангидрида раствор имеет интенсивную окраску, что значительно затрудняет визуальный контроль за процессом травления тонкопленочной структуры.

Дополнительным фактором, исключающим применение раствора в тонкопленочной технологии, является подтравливание резистивного слоя подложки, содержащей кремний, что не обеспечивает селективности процесса травления.

Цель изобретения — улучшение качества травления тонкопленочной структуры титан-алюминий, обеспечение избирательности травления, возможности автоматизации процесса.

Эта цель достигается тем, что раствор, содержащий хромовый ангидрид и дистиллированную воду, дополнительно содержит азотную кислоту и кремнефтористый аммоний при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хромовый ангидрид 5 — 6

Азотная кислота 400 †4

Аммоний кремнефтористый 80 — 100

Дистиллированная йода До1л

Пример 1. Раствор для травления готовится путем растворения 90 г кремнефтористого аммония (NH4)z SiFg (ч) в 400 г дистиллированной воды (ОСЧ 25 — 6) с последующим добавлением 5,5 г хромового ангидрида Сг03 (ч.д.а). В полученный раствор, осторожно перемешивая его, приливают

410 г азотной кислоты HNO3 (ч.д.а). Далее объем раствора доводят до 1 л, разбавляя

Зо

Неравномерность травления вследствие низкой скорости

Скорость травления постоянна, травление равномерное, края элементов ровные, минимум дефектов

Скорость травления падает, вслед ствие пассивации.

Интенсивность окраски увеличивается. уменьшается растворимость

968098

Составитель В. Олейниченко

Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 7264 41 Тираж 1053 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 .

Филиал ППП <Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый раствор при указанном (пп. 3, 4, 5, 6 и 7) содержании компонентов обеспечивает травление коммутационной структуры титан-алюминий со скоростью

0,4 — 0,5 мкм/мин без подтравливания материалов нижележащих слоев резистивных материалов на основе металлосилицидов и ситалловой подложки.

Травление в предлагаемом растворе осуществляется без подогрева при 20+2 С, что обеспечивает большую стойкость фоторезистивной маски, вследствие чего уменьшается количество дефектов травления (перетравов, вырывов, проколов), улучшается равномерность травления.

Травление при комнатной температуре облегчает автоматизацию процесса, снижает затраты энергии, уменьшает испарение раствора, улучшает условия труда.

Выход годных микросхем после травления в предлагаемом растворе увеличивается на 18 — 20%. Экономический эффект от внедрения составит 5200 руб. на 1000 микросборок средней степени интеграции.

Формула изобретения

Раствор для травления тонкопленочной структуры титан-алюм ин и й, содержащий хромовый ангидрид и дистиллированную воду, отличающийся тем, что, с целью повышения качества травления и обеспечения избирательного травления с возможностью автоматизации процесса, он дополнительно содержит азотную кислоту и аммоний кремнефтористый при следующем соотно10 шении компонентов, г/л:

Хромовый ангидрид 5 — 6

Азотная кислота 400 †4

Аммоний кремнефтористый 80 — 100

Дистилли ованная

P вода До! л.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Патент США № 2711364, кл. 156 — 20, опублик. 1955.

20 2. Патент ФРГ № 1101899, кл. 48 d !/02, опублик. 1962.

3. РЖ «Хи мия», 1978, № 13, Л236П.

4. Авторское свидетельство СССР № 348645, кл. С 23 F 1/02, 1970.