Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок, страница 13

Поскольку для растворения меда и алюминия попользуются слабые травители, то подложка нс разрушается. Описанным методом пол>чаются четкие и резкие края рисунка, так как здесь яспользуегся очень тонкая свободная маска, которая почти без зазора прилегает к подложке. Метод анодного травления. При с о ч е т а н и и а н а д н о г о травления с использованием фоторсзнста для полу. чсння требуемого рнсушса нспольз>ется фоторезист, наносимый ня пленку тансала.

Однако после проявления фоторезнста вместо раствора травителя прнмепяегся аподное травление в электролите для полного окисления всего тантала на незащищенных местах. Прп этом требуется, чтобы пленка тантала имела минямальны1г разброс по точщнне, так мак в противном слу'сае возникает опасность появлсяпя островков нсокпсленного тантала. Прп сочетании анодного травления с защитой а псом и н и ем на подложку распыляется тантал, а на него — слой алюминия.

Затем с помощью избирательного фототравления алюминий удаляется с площади Б (рис. 1-18). После этого подложку погр>жают в электролит, годный для анодпровання как тантала, так и алюминия. Процесс анодирования ведут до тех пор, пока весь тантал в псзащпщенньж алсаьссснием местах не будет окислен. Алюмн- 5 — 26! 65 ш1евая плгцкй цайосптсп такой точгцппы, ~тог«1а слой ялажппцш в процессе айодкровапкя ке мог окпслп1ься ка всю глубппу. Остав. шяйся после аяодяроааккя алюмякяй удаляется слабым травителем, я под пям обнажается тантал, покрывающий площадь А. Метод защиты окислом, В осаове метода лежит свойство окпсп тшпала пс подвергаться возлействпю трапптслсй, прпмеяяемых для обработкп таяталовьж .пленок.

Г!рп пспользопаппп этого метода и 1 подложку распыляется слой тапткла яссколько болыпсй, чем ощшпо толппппш 1!а тантал паяосптсп слой алюлн1ппя. Затем с по- Ряс. 1г20, Устройство длп электролптцческого аподпро. валяя. 1 — коала кк«; 3 — слой тантала; 3— скчй оккслк т«ага«« т«,Оь; 4— ««щкткый слав от ккадкйок««кк; б — ««тол; б — ксточккк ккпйкж " ккк, 7 — ««ж«мы ллк «ад«люк«кяк к к«мерку лысому мосту. Рпс 1-19. Форма тайталового токкоплекошого резпсгора прп малом отпошейпп длйяы к ширине.

1 — кьлложка; 1 — кл~омкн Ш; б — т«кт«ъ 4 — «ыкал мошып пзбпратсльяого фотоъравлейпя удаля1От алючияпй С ПлОщадк А. После этого образец аподпруют в комбинированном электролите прп кебольшоы напряжекяи и удаляют алюминий слабым травлевкем. Следующей опсрацяей является травлепяе а плавкковой ккслоте. Окясел тавтала ва поверхности А защищает ее от воздейсгвяя травктеля, в результате чего па этой поверхяастп получаетсп рпсупок пз ацодяроваппого тантала. Лпалогпчяып процесс можно привести, пспользуя прп аподпроваппп фогорсзпст плп другое чзшптпос покрытие.

Метод создаяяя рясуяков с малым отяошекяем длины к ширине. Обычно рсзксгоры имеют форл!у аллейка Грос. 1-!8), у которой атношспйе длпяы к шпрппс много болшпе едпппцы. Одкако в отдельных случаях бывает яеобходямо изготовить рсзпсторы, у которых откошспкс длины к шйрпке близко к едпаяце ялп даже меньше единицы. Трудпость язготовленяя таккт резисторов заклго1зется в том, что повертпостпос сопротпвлеппс плепок тзятала плп кктрпда тзвтала велкко Гболыпе 5 ож/квадрат), поэтому отношение длппы к шярцпе даже у резистора сопратпвлеяпсм 1 олг будет равно всего лишь 0,2. Для создаппя резисторов с малым отйошскяем длины к шарипе рпсукок получают ве йа тантале, а па ал1омпнкевом подслое, проводимость которого па несколько порядков выше проводимости таятала и который закорачявает участкй резястквяого слоя (ркс. 1-!9).

Такйе резясторы допускают зкзчктельяое увеличение рассеяваемой мощкостк, поскольку выделяемое тепло распределяется по большой площядп. 66 Метод злектролятяческого аяодяроваяяя яркыс~я для сздшшя пзолпрующпх окпсаых плевок, используемых прп пзготовлекяк танталовых плепочкых конденсаторов к резисторов. Е1а ряс. 1-20 показано устройство для электролкткческого аподяровакпя. Оао состоит кз элсктроткмяческой ванны, каполиепяой электролитом, в который погружен нерастворимый катод. Лкодом является такталовая пленка, аа которой постепенно нарастает слой окисла.

Если температура ванны поддержявается постояцкой, то толщина плеккц пропорциональна капряжепкю окисления яа входных зажимах вапкы. Для тантала толщина пленки окисла после часовой выдержки в электролите прп комнатной температуре составляет !б Л ка 1 а напряжения окисления. Плеяк~ окисла имеют аморфную структуру, оки вепорксты, стойкк к хпмяческому воздействшо к ястпракпю. Толщяка пленки однородна по всей площади. Поскольку рост плевок окясла пдет прк больпшх элекърпческкх полях, то пленки окисла могу~ выдерживать большие папряжелпя в том случае, если оця пспользуюгся в качестве дпэлектркческпх слоев для танталовых конденсаторов. Кроме того, аяодяый окксел, представляющяй собой сплошной стсклообразцык материал, хорошо защищает тавталовые резисторы от коррозии.

Изготовление тонкопленочных конденсаторов методом плазменного анодирования Для осуществленяя плазмекпого зяодпровакйя кспользустся процесс оккслеяпя поверхности металлической плеякк в плазме электрического разряда постоянного тока. Для этой цели между пленкой алюминия, получспвой методом тсрыпческого яспарсяпя я вакууыс, и катодом создают постоянную разность потенциалов прп давлеяпя около 5 !О-' мж рт. сг. В результате между катодом и пленкой алюмпякя гечет ток и поверхяогть алюминия окпслястся, причем скорость образоваякя слоя зависит от капряжецяя яа электродах, я по мере нарастания слоя окисла ток постепенно умекьшается. После того как слой окпся алюмйпкя достигнет нужной толщины, рабочий объем установки откачквается к яа слой окиси алюлшакя путем термического яспареякя алюминия вавосктся вторая обкладка кояденсатора.

В отличие ог технологии взготовлевкя танталовых коядейсаторов, когда требуется разгерметизация рабочего объема вакуумаой усгаковкп, метод плазменного акодпровтвкя позволяет прополкть весь тсхколошшескяй процесс получения тонкопленочных кондевсаторов без разгерыетязацкк рабочего объема вакуумной установки. Этим обеспечквается высокая чистота полученных пленок, поскольку до минимума свяжается апасяость кх загрязпеяпя и упрощается процесс изготовления конденсаторов. Конденсаторы с дяэлектркком пз окиси злюыякпя обладают лучшпын электряческимп свойствамй по сравнению с кокдейсаторамп, кспользующпмп в качестве дкэлектркка моноокпсь кремния, поскольку последняя имеет отпосктельно высокяй тангенс угла дяэлектркческпх потерь, низкую электрк 1ескую прочность и ке совсем одкородкый состав.

Кроме того, в отличие от алюлшппсвых кокденсаторов с электротятп1ескп«1 ацодпроваяпеы алюминиевые копдексаторы с плазмепкым акодпровапкеы псполярвы. 5* 67 Изготовление активных элементов для тонкопленочных микросхем Напыление материалов в вакууме находит все более широкое применение при изготовлении полупроводниковых активных элементов. Одной из разновидностей активных элементов, в технологии изготовления которых нашло широкое применение напыление метал.чов в вакууме, являются меза-транзисторы, или транзисторы с диффузионной базой.

В качестве исходного материала для их изготовления часто служат тонкие германиевые пластинки, обладающие проводимостью типа р. С одной стороны пластинки методом диффузии создастся тонкий слой германна типа а и образуется базовый диффузионный р-и переход. После этого пластинку германия помещают в вакуумную камеру, где через маску методом теневого напыления на диффузионный слой германия типа л наносят две полоски металла: одну из алюминия )акцептор), а друг ю из олова или сплава золото — сурьма, даюцшх пеу выпрямляющий контакт к германию типа и.

Перед нанесением этих электродов поверхность пластины для лучшей адгезии к ней металлических пленок очищают прогревом в вакууме. Размеры металических полосок 0,025 0,50 мм, расстояние между полосками 0,025 мм, толщина пленок составляет 1000 — 3000 А. ~После напыления пластины помешаются в печь, где происходит вплавлепие металлических полосок в пластину германия.

Выпрямляюпгий алюминиевый контакт играет роль эмиттсра, а золотой невыпрямляющнй контакт — роль базы. Коллекторным переходом служит диффузионный переход, контакт с дырочной областью которого осуществляется с помошью сплавного индиевого электрода. Стравливанием электронного слоя германия вокруг электродов эмиттера и базы получают коллекторпый переход малого диаметра (0,15 — 0,20 лк), чем достигают значительного повышения частотных свойств триодов Меза-транзисторы имеют предельные частоты усиления по току до 500 Мгц. Маски, через которые производится напыление, могут содержать по нескольку сотен полосок. Таким образом, после резки одной пластины получается несколько сотен транзисторов.

68 Второй разновидностью полупроводниковых прибо. ров, при изготовлении которых широко используется метод папы.чепия в вакууме, являются планарные транзи. сторы н диады. В качестве исходного материала для их изготовления чаще всего используют пластинки кремния. В процессе изготовления планарпых диодов н транзисторов напыление металлов в вакууме используется только для создания контактов с электродами базы амиттера и коллектора, Особенно широко метод напыления используется при изготовлении планарных диодных и триодных матриц. При этом для получения необходимой конфигурации контактов используются методы фотолитографии. Наряду с этим в последнее время проводятся широкие исследования по получению пленочных диодов и триодов методом напыления в вакууме.