190413. lajstromszámú szabadalom • Eljárás CR-AU kettősréteg-alakzatok kialakítására maratással
1 190413 2 A találmány eljárás Cr-Au kettősréteg-alakzatok kialakítására maratószer alkalmazásával. A félvezető technológiában igen gyakran alkalmaznak két vagy több egymáson lévő fémréteget tartalmazó szerkezeteket. Ezek alkalmazásának célja többek között különféle átmenetek (pl. ohmos és Schottky kontaktusok) kialakítása, s egyben a felülethez való jó tapadás biztosítása is. így pl. előszeretettel alkalmaznak vékony Cr (néhányszor 10 nm) és Au (néhányszor 100 nm) rétegeket elsősorban AmBv-hordozón, pl. GaAs-en, de Si hordozón is. A Cr a félvezető anyag oxidjaival reagálva biztosítja egyrészt a rétegek jó tapadását, másrészt a körülmények helyes megválasztása mellett, pl. GaAs stb. esetén jó Schottky átmenet kialakítását is. A Cr-ra felvitt Au réteg pedig az eszközök szerelhetőségét teszi lehetővé. Az eszközök kialakításához szükséges a Cr-Au kettősréteg részleges, de tökéletes eltávolítása. Ez a legegyszerűbben maratással biztosítható úgy, hogy a minta felületén azokat a területeket, ahol a kialakított Cr-Au réteget meg kívánják hagyni, valamilyen módon, pl. fotoreziszt lakkal megvédik a marószer hatásától. Az ismeretes eljárásoknál a kettős Cr-Au fémréteg eltávolítása két lépésben történik. Először az Au réteget maratják le, majd más marószerrel a Cr réteget. Az Au réteg eltávolítására ismeretes a KJ- os jódoldat, amely kis alámarást és reprodukálható maratási sebességet biztosit a különféle alakzatok kialakítása során. Az Au eltávolítására ismeretes továbbá a 3 816 317. lajstromszámú amerikai szabadalmi leírásból egy olyan oldat, amellyel Ti-Pd-Au összetett rétegnél a legfelső Au réteg jól eltávolítható anélkül, hogy a Pd-t az oldat megtámadná. Ez a lúgos oldat ferricianid sót és cianid sót tartalmaz, és vele olyan struktúrákat tudtak előállítani, ahol kb. 10 pm-es vonalak között körülbelül 10 pm-es közök voltak. A Cr eltávolítására ismert oldószer a sósav. A maratásnál problémát jelent, hogy a Cr igen gyorsan passzíválódik, így nála elektronegatívabb fémek, mint pl. Al, Zn hozzáérintése (lokális galvánelem képzés) útján kell ismét oldódásra képessé tenni. Ez azonban nem biztosít homogén maratási sebességet még kis minta, pl. I cm2 felület esetén sem. Hasonló, bár kisebb mértékű a passziválódás, ha a Cr réteg eltávolítására az ugyancsak ismert, lúgos K3[Fe(CN)ö] oldatot használjuk. Egyik Cr maratószer esetén sem lehetséges maradványmentes felületet kialakítani, másrészről a kimaratott Cr-Au alakzat nem lesz lépcsőmentes, azaz határozott kontúrú. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy a Cr nehéz kezelhetősége (gyors passziválódása) miatt a Cr-Au kettősréteget egyet-, len lépésben kell maratni, amikor is a maratás során szabaddá váló Cr felületnek nincs ideje és módja passziválódni. Ez ideig azonban nem volt ismeretes olyan maratószer, amivel mind az Au, mind pedig a Cr, mind pedig az ezekből felépített Cr-Au kettősréteg jól maratható: Kísérleteink során meglepetéssel tapasztaltuk, hogy az említett ferri-cianid és cianid sót tartalmazó lúgos maratószer nemcsak Au hanem a Cr eltávolítására is igen alkalmas, sőt mi több, a Cr-mal szemben is az Au-hoz hasonló marási sajátságokat mutatja, igy Cr-Au kettősrétegek egylépéses marására is igen jól alkalmazható. Ez annál is inkább meglepőnek tűnik, mivel egyrészt az említett amerikai szabadalmi leírás szerint az ilyen maratószer a Pd-t egyáltalán nem támadja meg, s így várható lett volna, hogy az a Cr számára sem megfelelő, másrészt a króm eltávolítására már önmagában használt kálium-ferri-cianid oldat - mint említettük - nem eredményez egyenletes marási felületet. A találmányi szerinti maratási eljárás kidolgozásánál az is feladat volt, hogy a Cr-Au kettősrétegben igen finom struktúrákat alakítsunk ki, amelyek mérete közel 1 pm. Kísérleteink során úgy találtuk, hogy a fent említett ferri-cianidot és cianidot tartalmazó lúgos maratószer akkor alkalmas ilyen finom struktúrák éles kontúrú előállítására, ha a maratószerbe nedvesítőszerként alkoholt keverünk. A találmány tehát eljárás Cr-Au kettősréteg alakzatok kialakítására maratással, amelynek során hordozón lévő Cr-Au kettősrétegre védőréteget viszünk fel, majd a védőréteget részlegesen eltávolítjuk, s ezután maratunk oly módon, hogy a szabaddá vált kettősréteget a hordozóról egyetlen oldási művelettel 40-90 °C hőmérsékleten olyan, 8-nál nagyobb pH-jú oldattal távolítjuk el, amely nedvesítőszerként 0,1-1 mól 1-4 szénatomos alkoholt és 0,01-1 mól/1 kálium-, nátrium- és/vagy ammónium-ferri-cianidot valamint 0,01-07 mól/1 kálium-, nátrium- és/vagy ammónium-cianidot tartalmaz. A találmány szerinti eljárásnál nedvesítőszerként előnyösen i-propil-alkoholt vagy propil-alkoholt vagy etil-alkoholt vagy ezek elegyét alkalmazzuk. Az oldat lúgosságának biztosítására kálium-, nátrium és/vagy ammónium-hidroxidot használunk. A találmány szerinti alkalmazott lúgos maratóelegyekhez a ferri-cianid oldatot kálium-, nátriumés/vagy ammonium sójából készítjük el. A ferricanid koncentrációja változhat 0,01 mól/l-től 1 mól/l-ig, ahol a felső határt a só oldékonysága szabja meg. Az alsó határt az Au és Cr maródási sebessége korlátozza csupán. A cianid koncentrációja korlátozott a 0,01-07 mól/1 tartományban. 0,01 mól/1 koncentráció alatt a maratószer nem tartalmaz elegendő cianid iont az Au marásához, így ennek oldódása elhanyagolható, praktikusan maratóelegyként nem használható. Lúgos legalább 8 pH-jú elegyet szabad csak használni, mivel eme érték alatt HCN gáz szabadul fel, amelynek kis mennyisége is mérgező hatású. Az alkoholos nedvesítőszer, pl. i-propil-alkohol koncentrációja változhat 0,1 és 1 mól/1 tartományban. Az alkoholos nedvesítőszer lehetővé teszi finom struktúrájú, néhány mikronos alakzatok kialakítását, feltehetően azért, mert a rétegek oldódását egyenletessé, homogénné teszi a kimarandó minta teljes felületén. A nedvesitőszer koncentrációjának felső határt szab a maratóelegyben lévő összszárazanyagtartalom koncentrációjának tartása, és a maratásnál 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
