195362. lajstromszámú szabadalom • Eljárás integrált áramkörök fémhálózatának kialakítására
1 195 362 2 A találmány tárgya eljárás integrált áramköri fémhálózatok fotolitográfiás kialakítására, melynek során az ábrákat nedves kémiai maratással alakítjuk ki. Mint ismeretes, az integrált áramkörök több lépésben kerülnek kialakításra oly módon, hogy egymás fölé vékonyréteg ábrákat alakítunk ki. Az egymás fölött elhelyezkedő' ábrák kialakítása azonos eljárási lépésekkel történik: a vékonyréteg előkészítése, dehidratálás — a felületen kötött víz eltávolítása — fényérzékeny lakk felvitele, hőkezelés, maszkon keresztüli exponálás, ábra előhívása, ismételt hőkezelés, maratás, lakkréteg eltávolítása. Az ábrakialakítás kritikus pontja az ábramaratás, melynek alapvetően két fajtája ismeretes: a nedves kémiai eljárás és a száraz maratási módszer. Nedves kémiai maratást ismertet pl. buborékmemóriák esetére M.Takahasi, H.Níshida, T.Kasai, Y.Sugíta, INTERMAG Conf. Paper 26-8, Toronto (1974.). A nedves kémiai maratás kezdetén a vákuumtérben leválasztott fém vékonyrétegek nedvesíthetősége vizes oldatokkal szemben igen rossz, a nedvesítés! szög anyagonként változó, általában nagyobb, mint 60°. — Nedvesítési szög alatt azt értjük, hogy a felületre cseppentett meghatározott térfogatú folyadék határfelületének a tárgysíkkal való metszéspontjába húzott érintő mekkora szöget zár be a tárgysíkkal, minél laposabb a csepp, annál kisebb a nedvesítési szög. — A kémiai marás kezdetén a rétegeltávolítási sebesség kicsi, a rossz nedvesítés miatt az oldási reakció gátolt, csak egy-egy inhomogenitás környezetében indul el a marás, onnan terjed a marási front oldalirányba és a réteg belseje felé. A marás végpontja közelében is megmarad a marási frontnak ez az egyenetlensége, s a marás végpontja a minta felszíne mentén változik. Az áramköri mintázat készítése esetén két megoldás adódik ilyen esetben: vagy megnövelik a marási időt annyira, hogy a foltok is lemaródjanak, vagy a minimális marási időt alkalmazzák, s a minta kis területein foltokban vékony fémréteg maradványok maradnak. Az első megoldásnál bizonyos helyeken torzul a geometria, vagyis alámaródnak a minták, a második esetben foltok, zárlatok rontják a kihozatalt. A nedves eljárás hátrányai miatt dolgozták ki a száraz maratási eljárásokat: ionmarás, ilyen eljárást ismertet J.P.Krumme, H.Dinigen, IEEE transaction on Magn. Vol. MAG-9, 405 (1973) reaktív porlasztás, ilyen eljárást ismertet D.N.K. Wang, D.Maydan, H.J.Levinstein, Solid State Technology Vol. 24. No.ll. 122-26(1980) plazmamarás, ilyen eljárást ismertet K.Tokunaga, D.W.Hess, J.Electrochem. Soc. Vol. 127. No.4. 928—32 (1980) reaktív ionmaratás, ilyen megoldást ismertet Geraldine C.Schwartz, Paul M.Schaible, Solid State Technology Vol.24. No.l 1.85-91 (1980). összefoglaló cikket ismertet az összes száraz eljárásról H.W.Lehman R.Widmer, J.Vac. Sei. Technoi., 17/5 1177-83(1980). A száraz maratási eljárások a célnak megfelelnek, azonban komoly problémát jelent az, hogy rendkívül költségesek. A találmánnyal célunk egy olyan megoldás kialakítása, mely kiküszöböli a nedves kémiai maratás hátrányait,és alkalmassá teszi azt nagy ármétőjű szeleteken kis geometriai méretű ábrák készítésére. A találmányban megoldandó feladatot ennek megfelelően egy olyan eljárás kialakításában jelölhetjük meg, mely a fenti célkitűzést maradéktalanul megvalósítja. A találmány alapja az a felismerés, hogy a fémréteg felületét oxidálószer vizes oldatával kezelve egyenletesen nedvesíthető felületet kapunk. A találmány szerinti eljárás egy olyan ismert eljárás továbbfejlesztése integrált áramköri minták kialakítására, melynek során a fém vékonyréteg előkészítése után dehidratálunk, eltávolítjuk a felületen kötött vizet. A dehidratálás után a felületre fényérzékeny lakkot viszünk fel. A lakkal bevont felületet hőkezeljük, és utána maszkon keresztül exponálunk. Az áramköri ábrát előhívjuk és másodszor is hőkezelünk. Végül nedves kémiai módszerrel maratjuk az ábrát,és eltávolítjuk a lakkréteget. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az ábra előhívása és a második hőkezelés után a maratás előtt oxidálószer vizes oldatával kezeljük a felületet. A találmány értelmében célszerű, ha az oxidálószeres kezelést minimum hatvan másodpercig folytatjuk. Nevezetesen célszerű, ha az oxidálószeres kezelést maximum százhúsz másodpercig folytatjuk. Célszerű továbbá, ha az oxidálószer vizes oldataként króm VI trioxid 10 %-os vizes oldatát, vagy telített káliumpermanganát oldatot alkalmazunk. Az ismert eljárás során a fém vékonyréteggel bevont mintát levegő öblítéses kályhába helyezzük. 250°-on ezernyolcszáz másodpercig folytatjuk a dehidratálást. A mintát ezután szobahőmérsékletre hűtjük,és Waycoat HNR 120 típusú fotolakkot terítünk rá 4000 ford/60 másodperc fordulatszámú centrifugával. A lakkterítés utáni hőkezelést 85°-on végezzük ugyancsak levegőöblítéses kályhában ezernyolcszáz másodpercig. 35 mJ/cm3 exponáló energiát alkalmazunk az exponálásnál, majd Waycoat negatív előhívó oldatban 90 másodpercig végezzük az előhívást. Majd butilacetát oldószerben 15 másodpercig öblítjük. Ezt követően végezzük a második hőkezelést 120°-on ezernyolcszáz másodpercig. Szobahőmérsékletre való hűtés után végezzük el a nedves kénüai marást. Alumíniumszilícium réteg marásához 2 rész ioncserélt víz, 16 rész foszforsav, 1 rész ecetsav, 1 rész salétromsav és 3 rész 50 %-os kénsav elegyét alkalmazzuk. A találmány szerinti eljárás az ismerttől abban tér el, hogy az ábraelőhívás és hőkezelés után a mintát az oxidálószer vizes oldatába helyezzük. A kezelést előnyösen 60—120 másodpercig végezzük. Majd ezután vizes mosás és szárítás következik. Végül a már ismertetett módon fejezzük be a fotolitográfiás műveletet, vagyis az ábramarást és a lakkeltávolítást hatjuk végre. A találmány szerinti eljárás előnyeit az alábbiakban foglalhatjuk össze: az oxidálószer vizes oldatával 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
