Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок, страница 12

При ее нанесении не удается полностью избежать о р- зования пор и отверстий в очень тонких изолирующих слоях. Этн отверстия в изоляционном слое вызывают за- корачивание лежащих по обе стороны от него сверхпро- во ящих слоев. Кроме того, возникающие при термо- вдщ иклировании внутренние напряженна в я в изоляционных слоях приводят к шелушению и расслоению тонкопле- ночной структуры. В связи с этим пытались заменить кись кремния органическими полимерными плен- ками, в которых оба вида повреждений о у у Однако специфической особенностью полимерных пленок является их способность растекаться и проникать под края механических масок.

Кроме того, избыток паров органической жидкости загрязняет другие материалы, кже механические предназначенные для испарения, а та маски устройства, находящиеся в рабочем объеме ва- куумной камеры. Поскольку при использовании избирательного фото- травления подложка удаляется из вакуумной камеры аз . же после напыления очередного металлического слоя, то нанесение люоого изолируюше его слоя можно т, ает возможность производить в отдельной камере. то д использовать пр ~ еимущества полимерной изоляции с одно- временным нане сеиием металлических пленок высокой 59 з) згг) у 1 и) мт' чистоты. В качестве изоляционного слоя могут быть использованы и специальные сорта фоторезистов. Большим достоинством избирательного фототравления является также и то, что после напыления каждого металлического слоя подложка может быть проверена на отсутствие закорачивающих перемычек или разрывов в схемах.

д) е) Рпс. 1.1т. Последовательность изготовлении тонкопленочной Часто избирательное фототравлеине сочетается с использованием механических масок. Процесс изготовления тонкопленочных микросхем, при котором применяются оба метода, схематически показан на рис. 1-1?. На подложку нз боросиликатного стскла путем термического испарения в вакууме напыляется пленка меди толшиной около О,З мк (рпс.

1-17,а). Поверх пленки наносится фотозмульсия, которая высушивается в струе микросхемы при комбинированном процессе. сухого ~епло~о воздуха (рис. 1-17,6) и засвечивается ультрафиолетовым источником света через фотопозитив (рис.

1-17,н). Затем фотоэмульсия удаляется с незасвеченных участков подложки, обнажая слой чистой меди на тех участках, которые были закрыты фотопозитивом во время экспонирования (рис. 1-17,г). Последующее травление удаляет эти слои чистой меди, обнажая участки стеклянной подложки, предназначенные для напыления резистов н контактных площадок. Напыление иихрома производится путем термического испарения в вакууме (рис. 1-17,д). Нихром в виде пленки толщиной около 70 А осаждается как на обнаженных участках стеклянной подложки, так и на тех участках, которые покрыты слоем меди и фоторезиста.

Фотомаска с нанесенным на нее слоем нихрома удаляется травлением (рис. 1-17,е). После этого на подложке остается только пленка ннхрома, которая образует резисторы и контактные площадки. В подложке высверливают отверстие для микротранзистора (рис.

1-17,ж). Термическим испарением в вакууме через маску из медной фольги напыляется слой алюминия, который образует нижнюю обкладку тонкопленочного конденсатора (рис. 1-!7,з). Через другую маску поверх слоя алюминия напыляется слой моиоокпси кремния (рис. 1-17,и), а поверх слоя моноокиси кремния еще через одну маску напыляется верхний слой алюминия (рис. 1-17,к), чем завершается изготовление тонкопленочного конденсатора, Через маски из двух испарителсй напыляется нихром и золото (рис.

1-17,л), с помощью которых образуются соединительные шины и контактные площадки, К контактным площадкам припаивают навесные транзисторы (рис. 1-17ин), Изготовление тонкопленочных микросхем методом катодного распыления Одним из основных достоинств катодного распыления, давших ему широкое применение при изготовлении тонкопленочных микросхем, являетгя возможность получения пленок тугоплавких веществ и их соединений, которые практически почти невозможно получить путем термического испарения в вакууме.

Распыление этих веществ в среде аргона с добавлением кислорода, азота и углерода позволяет получить 62 соединения с самыми различными диэлектрическими, полупроводниковыми и металлическими свойствами. В среде инертного газа возможно получение достаточно чистых пленок тантала и электрическими.чарасстсрисгиками, близкими к характеристикам массивного материала. Этому способствует то, что инертный газ препятствует поглощению свеженапыленчой пленкой тантала различных газон, десорбирующпхся со стенок камеры и деталей, находящихся внутри нее. Процесс катодного распыления в отличие от термического испарения в вакууме идет при сравнительно низкой температуре испаряющегося материала. Катодное распыление широко используется для изготовления танталовых пленочных схем.

Прп этом резисторы, конденсаторы и соединительные проводники между элементами выполняются в виде единого рисунка из тантала. Отсутствие других материалов и связанное с этим упрощение технологического процесса, а также высокая стабильность тантала и его соединений обеспечивают высокую надежность микросхем на основе танталовых пленок. Тантал и некоторые его соединения можно подвергать анодированию, что позволяет получать окиспые диэлектрические слои для конденсаторов и защитные покрытия для резисторов, а также производить подгонку их номнна.пов, Равномерная растворимость в плавиковой кислоте тантала и ингрида тантала обусловливает большое разнообразие методов создания рисунков, которые приведены в табл, !-б.

Метод механической маски. При использовании этого метода применяются металлические маски, изготовленные из нержавеющей стали илн никеля, на которые напылеи титан. Для получеяня требуемого рисунка катодвым распылением необходима особо плотная посадка маски на подложку, поскольку при наличии щелн между маскои и подложкой диффузный поток атомов проннкает в щель и, осаждаясь на подложке, дает размытый рисунок деталей микроэле.

ментов. Это происходит из-за больших размеров источника распыления, а также в резулщате рассеяния некоторой часги распыляемыт атомов. Метод фототраалення Прн нспользонанни и е г о д а н с п ос редств е н н ого ф от отр а аления вначале вся подложка по. 'крывается танталом или ннтридом тантала, а затем тонким слоем фоточувствительной эмульсии.

После этого производится экспонирование эмульсии через негатив требуемого рисушса, т. с. экспонируются части, ограниченные площадью А !рис. !-!3). После смывания эмульсии с незасвеченной области Б нанесенная на подложку 63 х х с С с" х х х 3 Ф х а х х о х х » х 8» в» Х х х о х ай а х Ф Ю х х»х х »х а» Ох о еэ а Э ах йй 8 с» х х ххх и х х 8 х х й а» Х х я » » х 3 х с» с с й х з х Ф х х х ь ' х х Вх х х ах » ах* и о хх х х"- Ф "- х х 6».с. сй ь и М х з х Х х х я с х » х ххх »хх а8 хй х х х Д»а ~хй ,", э и ч с а Ф х х ° х х х х= и х х й с» », х; с»х х д Кх х з а.

с а 3 ххх Эс ха х \ ,Ь„ х й-з х х з х Д » а » х х х з й х я з » й х х Х а с » с а х х х О з х »$ о з с' »с х У о х с» » О х х х х пленка тантала плп ппсрпда тантала моясст быть стравлспа с этой области. Исгсользуемьсе для этой нели травитслн обычно содержат плавиковую кислоту. Поэтому, если тантал или витрид тантала непосредственно наносятся на сзекло, остеклованную керамик> и др>- гие подложки, подверженные воздействию плазиковой кислоты, то нри травлении часть подложки, а:сру.кающая рисунок пз тантала, может быть разрушена. Прсыоднтся внимательно следспь за про.

цсссом травления н сразу экс удалять подложку пз травителя после расгаорепня всего пенугкного материала. Разр>- с!юане под. а;,н мо. ,а' прелат ра,.ь, е . „ ссс Д 5 пользовать электрохвмнческое травление в смеси хлористого алюминия с метилозым спиртом, ою нако прн этом происходит сильное подгравлизанпе сапого рисунка, Применяя метод фототравления с использованием акис ного п о дс л о я, подложку покрывают слоем тантала толщиной от 100 до 500 А, когарый затем окнсляется на возд>хе при температуре 500 — 600»О до тех пор, пока не произойдет полное окисление.

Покрытый окисным слоем материал хорошо защищен ог разрушения н используется в качестве подложки, обрабатываемой описанным выше метолом фототравления. Рис. 1-18. Тап. Метод удаляемой маски. При использовании тазовый тонка. этого метода па ~подложку наносится пленка лег- пленочный река травящегося металла (меди илн алюминия).

звстор. Затем на этой пленке с помощью исбнрате,~ьнагсг фатслравления получают прорези, форма которьгс соатветстп>ег области А [ряс. 1-18). После э~ого на зшо поверхность подложки распыляют тантал и пагр>якают ес в травитель, который действует на нижний слой металла,(медь нлн алюмяннй). В результате растворения нижчего слоя металла освобождается лежащий паьерх него тантал. После травления тантал остается только на участке подложки, ограниченной областью А.