170687. lajstromszámú szabadalom • Eljárás éles rajzolatú ábrák kialakítására
3 170687 4 visznek fel és az ismert fotolitográfiai eljárásokkal a fotoreziszt réteget az AL2 0 3 -dá konvertálni kívánt területrészekről eltávolítják. A fennmaradt fotoreziszt ellenállóképességét hőkezeléssel javítják, majd a félvezető eszközt megfelelő elektrolitban anódnak kapcsolva a fedetlen Al mezőket Al2 0 3 -dá anodizálják. E találmányok alapvető újdonsága a galván szakirodalom eloxálási fejezeteihez képest az, hogy vékony Al rétegek teljes vastagságukban is egyenletesen átalakíthatók anodizációval és ezáltal, vagy a vezető rétegek részleges eloxálása útján, félvezető technikai alkalmazásokhoz is megfelelő dielektrikumhoz juthatnak. Finom rajzolatú mikroábrák kialakításának körülményeiről azonban semmit nem írnak. Fenti gondolatok egy megvalósítási módját ismerteti a 3.855.112 sz. USA szabadalmi leírás is, mely a fémábrák hagyományos kémiai marás útján történő kialakítása után csupán azok felületén javasolja vékony, tömör Al-oxid réteg anodikus növesztését a fémréteg védelme érdekében. Az egész felület passziválására azonban külön műveletben Si02 réteget választ le a felületre. A javasolt módokon végrehajtott eloxálás során a tiszta vagy kémiailag kezelt (pl. kémiailag oxidált) Al felületen a fejlődő oxigén buborékok miatt egyik fotoreziszt lakk sem tapad meg jól, a lakkréteg leválik, így hamarosan a teljes felület oxidálódni kezd, sőt előzetes kémiai oxidációs műveletek után anodizációval általában már nem is lehet az alumínium réteget egyenletesen oxidálni. Ismeretes, hogy az alkalmazott elektrolit jellegétől függően az eloxálás közben létrejövő Al2 O s réteg lehet erősen porózus vagy tömör. Amennyiben az elektrolit az anodizálás hőmérsékletén kis mértékben oldja a képződő alumíniumoxidot (pl. oxálsav, kénsav) porózus, nagy fajlagos felületű oxid bevonat képződik. Ez esetben az oxidvastagság növekedése adott áramsűrűség mellett az eloxálási időnek lineáris függvénye. Az eloxálási feszültség mindig az áramsűrűséggel arányos, de konstans értékre áll be. Ha az elektrolit a képződő alumíniumoxidot az eloxálás hőmérsékletén nem oldja (pl. citromsav, borkősav vagy bórsav vizes oldata, ammóniumborát etilénglikolos oldata stb.), akkor tömör oxidréteg keletkezik, melynek vastagsága az anodizáló feszültséggel arányos. Irodalmi adatok a legkülönbözőbb elektrolitokra nézve is közel azonos feszültség-vastagság összefüggést közölnek, nevezetesen a választott elektrolit függvényében 12—14 Á/V-os vastagságnövekedést. A rétegvastagság egyenletes növelése ez esetben csak áramgenerátoros meghajtással végezhető, miközben a feszültség egyenletesen növekszik. Az anódos alumíniumoxidnak a különböző elektrolitokban való oldhatósága azonban az elektrolit minőségén kívül nagymértékben függ a hőmérséklettől is. Előfordulhat, hogy ugyanabban az elektrolitban adott hőmérsékleten tömör, más, többnyire nagyobb hőmérsékleten porózus oxid jön létre, ismét más hőmérsékleten vagy más elektrolitban pedig anódos oldódás játszódik le. Az anódos oldódás az eloxálás határesete: az elektrolit ez esetben jól oldja az anódosan képződő alumíniumoxidot. Az alumíniumrétegek elektromos terhelhetőségének növelése, valamint a hozzá csatlakozó elektromos konttaktusok megbízhatóságának javítása érdekében az alumíniumrétegeket különböző adalékfémekkel szokás ötvözni. Az alumínium néhány százalékos, Ni, Ti, Cu, Si, Mg 5 vagy Zn szennyezése mellett az anodizálás általában még zavartalanul elvégezhető. A porózus és tömör oxidréteg kombinációja ésszerűen úgy képzelhető el, hogy a felületen lokális védelemmel helyenként porózus, máshol tömör rétegeket alakítanak 10 ki. Porózus oxidréteg alá tömör, vagy újabb porózus oxidréteg kialakítható, de a tömör oxidréteg alá egyenletességének megtartása mellett újabb porózus réteget már nem lehet létrehozni. A fotolakk rossz tapadásának problémáit egyes uta-15 lások szerint az anodizáció ismételt megszakításával, majd megfelelően pozícionált új fotoreziszt műveletsorral küszöbölik ki. Kézenfekvő feltételezés továbbá az alumínium rétegre felvinni olyan nem anodizálható fémréteget, (pl. Au) 20 melyen a kívánt ábra létrehozható és a nem takart felületek eloxálhatók. A szakirodalom azonban erre is csak tág utalásokat ad és a módszer egyébként is nehézkes, mert megnöveli a vákuumpárologtatási és a fotoreziszt ill. a kémiai műveletek számát. Az anodizálást az eddig 25 ismert eljárások szerint kivitelezve a mikroábrák kontúrja nem tökéletes, hanem szabálytalan alakú, csipkés. A szabálytalan kontúr különösen kis vezetéktávolságok esetén lokális rövidzárlatot eredményez, ill. a csúcsokon fellépő nagy térerősség az A120 3 réteg átütési szilárd-30 ságát meghaladó értéket vehet fel. Mindkét eset az eszköz tönkremeneteléhez vezet. A technika állásának további ismertetésétől eltekintünk. Nemcsak azért, mert eljárásunkkal csak tágabb értelemben véve függ össze, de azért is, mert az ismert 35 módszerek itt közölt és más hátrányai eljárásunkból hiányoznak. A találmányunkban javasolt eljárás a fent említett hiányosságokat kiküszöböli: egyszerű módon előállított, tökéletes, kinövelésektől, csúcsoktól, szabálytalansá-40 goktól mentes, éles vezetőkontúrokat eredményez, és lehetővé teszi a fotolakkal nem fedett területrészek homogén, zárványmentes anodizálását. Kísérleteink szerint a fotolakk tapadóképessége és a kontúrok tökéletessége lényegesen javul, ha a párolog-45 tátott Al réteget nem vonjuk be közvetlenül fotoreziszt réteggel, hanem a lakk felvitele előtt a párologtatott Al réteg teljes felületén nagyon vékony, anodizált porózus alumíniumoxid réteget hozunk létre. E módszer egyszerű megoldást nyújt olyan esetekben 50 is, amikor az Al réteget helyenként teljes vastagságban, a többi területrészen viszont csak egy vékony felületi rétegben akarjuk oxidálni. Lényeges még, hogy az alapozó oxidot létrehozó elekt-55 rolit és a fotoreziszt műveletek után alkalmazott anodizálható elektrolit (vagy elektrolitok) egyaránt nedvesítő szert is tartalmazzanak, mely célszerűen nem ionos jellegű. 60 Az alapozó oxidréteg vastagsága arányos az Al réteg később eloxálni kívánt maximális vastagságával, általában ennek 2—10%-a, előnyösen 4—8%. A nemionos jellegű nedvesítő szer polietilénglikol származék, lehetőleg alkil-, acil-, vagy alkil-fenil-poli-65 glikoléter. 2
