Данилин Б.С. - Вакуумное нанесение тонких плёнок (1051250), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Двустороннее нанесение фоторезиста в сочетании с двусторонним травлением и введение соответствующих поправок иа толп!ину линий при вычерчивании фотооригиналов повышает точность изготовления монометаллических масок, однако маски этого типа по точности изготовления уступают биметаллическим (двухслойным) маскам. Вместо металлической фольги в качестве основы маски может быть взята тонкая пластинка из фотоситалла. После облучения через фотошаблои те места фотоситалловой пластинки, на которые попал свет, приобретают большую скорость растворения в травителях, чем не- облученные.
В результате после обработки фотоситалловых пластин в травителях образуется маска, имеющая прорези и отверстия в облученных местах, При толщине маски б0 — -100,ик отклонение отверстий от заданных номиналов составляет 25 мк. Значительно ббльшей точностью обладакзт биметаллические маски. В качестве основы при изготовлении биметаллических масок используются медь и ее сплавы (латунь и бронза), а также специальные сорта стали. На основу после термообработки и очистки наносят тонкий слой фоторезиста и экспоиир)чот ее через негатив.
При этом та часть фоторезиста, иа которую попадает свет от специального источника, изменяет свои свойства и приобретает способность растворяться при проявлении. В процессе проявления растворимые участки пленки удаляются, а нерастворимые остаются, образуя копшо негатива. 'После этого пленку задубливают и подвергают термообработке, Обратную сторону основы покрывают тонким слоем лака, после чего производится электрохимическое никелирование той стороны основы, которая покрыта фоторезистом.
Фоторезист препятствует осаждению никеля нз те места, которые в даль- 43 нейшем будут подвергаться химическому травлению. После снятия задубленного фоторезнста и лака маски отжита|от в печи, вновь покрывают лаком, сушат, подвергают химическому травленшо, удаляют лак и осветляют. Разность между размерами элементов на негативе и ца биметаллической маске очень невелика (порядка нескольких микрон).
Такая высокая точность в основном связана с тем, что граница маски в данном случае образуется биметаллом, который не подвергается химическому травлению. Вместе с тем наличие плотной основы обеспечивает жесткость биметаллических масок. Помимо биметаллических масок, применяются также трехслойные (сэндвичевые) маски.
При этом фоторезистивное покрытие наносится с обеих сторон и экспонирование производится через два совмещенных фотооригинала, после чего наращивание никеля и его травление производится с двух сторон заготовки. Способ контактной маски отличается от способа свободной маски тем, что при его использовании маска изготовляется и существует только непосредственно на подложке и не может быть от нее отделена.
Существуют две разновидности способа контактной маски; однопленочная н двухпленочная. При использовании однопленочной контактной маски (рис. 1-13,а) сначала на подложке создают рельефный рисунок из фоторезиста. Затем на фоторезист напыляют требуемый материал, например хром, н подложку опускают в растворитель для фоторезиста.
Последний, растворяясь, увлекает за собой лежащую на ием металлическую пленку, которая остается только на тех местах, где она осаждалась непосредственно на подложку. Способ однопленочной контактной маски иногда называют «взрывной» нли «обратной» фотолитографией. 'При использовашш двухплсночной контактной маски (рнс. 1-13,6) па подложку наносят сплошной слой материала будущей контактной маски. Этим материалом может быть металл (медь, хром и др.), окисел металла, соль и др. На этот слон наносят фоторезист и проводят ел процесс фотопечати, в результате которого получаю р льефное изображение из фоторезиста. Это изображет ние закрывает те места осажденного на подложке материала, которые образуют саму контактную маску.
Те места осажденного материала, которые не покрыты фоторезнстом, удаляются обработкой в травителе нли рас- 44 творнтеле. После этого удиля2от оставшуюся часть фоторезнста и получают подложку с нанесенной на нее контактной маской. При напылении пленки следуюц1его, требуемого для работы микросхемы материала он осаждается как на открытые части подложки, так и на маску. 11ри опускании подложки в состав с травнтелем илн растворителем для материала контактной маски последний кром ,У „' Л гуо дно русл та ьооуоооезисот роом й ~ ~ЫФ ЫЙ по3лооуско Рпс. 1ЛЗ.
Последовательность изготовлении одиаилена пой бб и двухиленипиай (б) кои~нитных масок. У вЂ” сознание рисунка из фоторезиста, 2 — напыление хромз; 2 — полоски из храма после упалении фатарезиста; 4 — напыление хрома; 5 — созхапае рисунка из фоторезиста; 6 — травление храпа. растворяется и одновременно удаляется нанесенная на нем пленка материала микросхемы. Она остается лишь на тех местах, где осаждалась непосредственно на поверхность подложки.
При использовании метода химического травления на подложку наносят пленку рабочего материала микро. схемы. Затем наносят слой фоторезиста н проводят процесс получения защитного слоя. Травлением незащищенные места пленки удаляют, после чего на подложке получают готовый элемент пленочной микросхемы. Проводящие пленки.
Материалы, используемые для изготовления электрических контактов, должны удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать получение омических (невыпрямляющих) контактов с минимальным электрическим сопротивлением; напыляться при сравнительно низкой температуре; прочно сцеплять- 45 ся с материалом подложки в широком интервале темпе. ратур; допускать прнпайку выводов с малым количеством флюса или вообще без него; допускать многократное напыление из одного испарнтеля. Такие металлы, как марганец, алюминий и хром, легко образуют окислы и поэтому прочно сцепляются с подложкой, но не пригодны для контактов, так как плохо поддаются пайке бескислотными флюсами. Металы, хорошо поддающиеся пайке и имекпцне ма.
лую электропроводность (медь, серебро, золото), имеют плохую адгсзию к материалу подложки. Это вызвало необходимость использовать сплавы двухкомпонентного состава, один из компонентов которых образовывал бы прочную связь с подложкой, а другой удовлетворял бы требованиям в отношении пайки и электропроводности. Наиболее подходящим для изготовления контактов оказался сплав марганца с серебром (20оуо Мп и 80о/о Ад).
Ценными свойствами компонентов этого сплава является близость коэффициентов линейного расширения в широком интервале температур. При использовании этого сплава из-за разных скоростей испарения вначале испаряется марганец, хорошо сцепляюп!нйся с подложкой, а затем серебро, которое и образует проводящую пленку. Плохая адгезпя золота и серебра к стеклу преодолевается также путем напыления их на промежуточную металлическую пленку с хорошей адгезией, например из хрома или титана.
Низкооомные контакты с рядом материалов могут быть получены с помощью алюминия. Однако с золотом алюминий в присутствии свободного кремния образует механически непрочное соединение, известное под названием «пурпурной чумы». Эксперименты показывают, что пи один металл не обладает всеми свойствами, желательными для тонкопленочного соединения, и поэтому возникает необходимость использовать слоистые структуры типа «сэндвич». При этом желательно иметь пары, состоящие из тугоплавкого металла (для увеличения рабочей температуры и создания хорошего омического контакта) и низкоомного металла (для создания высоко- проводящих соединений в схемах и устойчивых контактов с золотой проволокой).
Тонкопленочные резисторы. Материал, используемый для получения резистивных пленок, дол!кен обеспеп1- 46 вать возможность получения широкого диапазона стабильных во времени сопротивлений, обладать низким температурным коэффициентом и высокой коррозиопной стойкостью. Материал должен образовывать при напылении тонкие, четкие линии с хорошей повторяемостью этих линий от образца к образцу, Свойства некоторых материалов, используемых для тонкопленочных резисторов, приведены в табл. 1-4. Таблица 1-4 темпервтурниа но ффнписнт сопротнвлевнн ~0', ерад Лн нинон поверхно' стоик сопротивлении, ом/нвадрапс Нвнненовснне пвтернвлн 250 250 100 500 500 Приведенные в таблице значения поверхностных сопротивлений и температурных коэффициентов сопротивления носят ориентировочный характер, так как они сильно меняются в зависимости от метода нанесения пленки и режима ее обработки.
Удельное сопротивление пленки зависит как от ее состава, так н от структуры, которая подвергается значительному изменению при термообработке. На рис. 1-14 показана зависимость удельного сопротивления слоя от толщины пленки, В той области, где сказывак!тся объемные свойства, сопротивление пленки равно: )х = р!'11, 47 Золото Платина , Палладий Титан Хром Ннхром Нитрид тантала Кремнии-хром Моноокись кремния-хрома Тантал (окись) . Рений . Углерод . Никель Окьсь олова.
Вольфрам Танталово-хромовый снликат Г!алладиово-серебряная глазурь ! 5 — 10 15 — 20 20 — 30 50 — 100 50 — 300 10 — 400 бо — боо 1Ов 104 !О' 104 1Π— 1О' 10 — 10' 1Π— 1О' ! 0 — 300 10 1Оа !Ов !О 10н — 10' 1О' †1 3 000 3 000 2 000 700 600 50 — 500 100 50 — 250 250 100 где р — удельпос сопротивление материала, из которого напылена пленка; й — толщина пленки. Свойства пленок при малых толщинах в значительной степени зависят от характера микронеровностей поверхности подложки. В зависимости от температуры плавления и рекристал- 10000 лизации могут наблюь всласть даться нарушения не- прерывности структуры лМгртности пленки.
В этом случае 00листь проводимость осущесть4ьемнь'х вляется за счет тупнельи со"ой сто наго эффекта и термоэюпссни между отдельными кристаллитами. Идеально было бы работать в области, где 01 сказываются объемные 1 1О 100 1000 свойства, поскольку 1 л и слиьила илслли, Я здесь легче регулироРис. 1-14. Зависимость удельного вать толщину пленки, сопротивлении гонкоолсноиного слоя а нарушения поверхноот толщины пленки. сти не имеют существенного значения. В связи с этим целесообразно использовать более тугоплавкие металлы, такие как вольфрам, молибден и др., ила тугоплавкие сплавы типа нихром. Нихром позволяет получать поверхностное сопротилвенпе в слое 100— 200 ам/квадрат прн толщинах, соответствующих области обьемных свойств.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
