170687. lajstromszámú szabadalom • Eljárás éles rajzolatú ábrák kialakítására
5 170687 6 Porózus alapozó oxid univerzális alkalmazható bármilyen későbbi anodizációs technika mellett és általában ez ad optimális eredményt. Tömör alapozó oxidot csak akkor használhatunk, ha a fotóreziszt műveleteket követően már csak nagyon vékony, tömör oxidréteget kívánunk létrehozni. Az anodizált porózus alapozó oxidok kémiai eloxálás, kémiai marás, ill. különböző kémiai kezelések esetére is kiváló tapadási felületet biztosítanak a különféle fotolakkok részére. A korábbiak során tisztáztuk azokat a körülményeket, melyek optimális feltételeket biztosítanak Al felületek adott ábrák mentén történő szelektív anodizáláshoz. Kísérleteink alapján azonban bebizonyosodott, hogy az Al rétegek félvezető technikai, vagy vékonyréteg technikai anodizálása, ahol a fokozott miniatürizálási szempontok, a gyakran bonyolult formájú zárt alakzatok, melyeket többnyire szigetelő alapon kell kialakítani, és a megmaradó fémvezetékek közötti elektromos szigetelés előírásai az anodizáció speciális technikáját igénylik. A fentiekben említett módon a fotóreziszt lakk tapadását tökéletessé tehetjük, így az ismert „alámarás" jelensége kiküszöbölhető. A Si02 , üveg vagy más szigetelőalapon levő Al rétegek anodizálása során azonban az oxidáció előrehaladásával az ábrák alul kiszélesednek, és a fémes összeköttetések megszakadása után az ábrák széle erősen diffúz marad, valamint a szigetelő szubsztrátum felett apró Al zárványok maradnak. 1 y.m körüli Al rétegvastagságok esetén zárt mikroalakzatok szigetelő szubsztrátumon zárlatveszély nélkül anodizálással már ki sem alakíthatók. Találmányunk szerinti megoldásban a szigetelő, vagy területének egy részén szigetelő szubsztrátumra párologtatott fém, előnyösen Al vagy Ta rétegek alá rendkívül vékony rétegben olyan fémet viszünk fel, mely anodikus úton szintén oxidálható, anodizációs tulajdonságai azonban eltérőek a fölötte levő fémtől. Ez a feltétel eltérő anyagválasztás esetén önmagától teljesül. A két fémréteg anodizálására, ill. oxidálására szelektív, ill. egymással kompatibilis, egymást kiegészítő technikákat választunk. Amennyiben a felső fémréteg Al vagy Ta, alsó rétegként alkalmas pl. a titán, vanadium, tantál vagy alumínium, ill. ezek ötvözetének használata. Érdekes megjegyezni, hogy alkalmas választás esetén az alsó fémréteget (pl. titán) elegendő csak 50—100 Á rétegvastagságban felvinni, és ez már a felette levő, akár többszázszoros rétegvastagságú, pl. Al teljes átanodizálása folyamán is egyenletes áramvezetést, ezáltal homogén anodizációt biztosít az egész felületen. Ezáltal a használt fotóreziszt felbontóképességével közel azonos pontosságú, ill. azonos kontúr élességű fémábrák alakíthatók ki. Az Al anodizálásához ez esetben olyan elektrolitot választunk, melyben az alsó fémréteg nem, vagy csak részben oxidálódik, és az alsó fémréteget külön lépésben más elektrolitban anódosan és adott esetben termikusan oxidáljuk. Előnyös lehet az alsó fémréteg eloxálásához olyan elektrolitot választani, melyben az alsó fémréteg tömör oxiddá alakítható, és melyben ezalatt a felső fémréteg megmaradt területein is tömör oxid növeszthető. Ilyen hatású például a Ti—Al rendszer esetén az almasavas elektrolit. A találmány alkalmazására és részletesebb magyarázatára a következő kivitelezési példákat közöljük: 1. példa Feladat: 1,5 jxm vastag integrált áramköri alumínium fémező ábra kialakítására, ill. alumíniumoxid rétegbe 5 ágyazása. a) A fémezésre kerülő Si szeletekre kb. 100 Á vastag Ti réteget, majd 1,5 \j.m vastag Al réteget vákuumpárologtatunk. b) A fotóreziszt lakk felvitele előtt az Al réteg felüle-10 tén 400—800 Á vastag anódos porózus A12 0 3 réteget növesztünk nemionos jellegű nedvesítő szert is tartalmazó elektrolitban. A nemionos jellegű nedvesítőszer lehet pl. R—COO—(CH2 —CH 2 —0) n — CH 2 —CH 2 — —OH általános képletű acil-poliglikol-éter, ahol R egy 15 11 C atomos normál alkil gyök, n értéke pedig 200. A nedvesítő szer koncentrációja az anodizáló elektrolitokban (a későbbiek során is) 25 g/l. c) Mosás, szárítás után — pl. a kereskedelemben Shipley AZ 1350 néven ismert — lakkal a szokásos módon vé-20 gezzük a fotóreziszt műveletet. d) A szabad felületeken az említett nedvesítő szert is tartalmazó 3%-os kénsav oldatban anodizálunk szobahőmérsékleten 20 V-os feszültséggel, amíg az áram közel 0-ra csökken. Ezalatt az Al réteg teljes vastagságában 25 átoxidálódik. Az alsó Ti réteg ilyen körülmények között még zömében változatlan marad. e) Lakkeltávolítás. f) 2%-os vizes DL-almasavoldatban, mely a fenti 30 nedvesítő szert is tartalmazza, 1 percig 100 V-os feszültséggel anodizálunk. Eközben az alsó Ti réteg átoxidálódik, és a megmaradt Al vezetékábra felületén 1300 Á vastag, tömör Al2 O s réteg képződik. g) Hőkezelés 520 °C 15 perc N2 + 15 perc 0 2 -ben. 35 Az esetlegesen megmaradó Ti mikrozárványok az oxigénes hőkezelés hatására biztonsággal oxidálódnak. h) Szokásos fotóreziszt védelem után a termokompressziós helyeken 90 °C-os foszforsavas marással (kb. 15 mp) kontaktus ablakot nyitunk a tömör A12 0 3 réteg-40 ben. 2. példa 45 Feladat: hiperfrekvenciás planár tranzisztor fésűs elrendezésű fémező ábrájának kialakítása. Megoldás: a) A fémezésre kerülő Si szeletekre kb. 50 Á vastag Ti réteget, majd 8000 Á vastag Al réteget vákuumpárolog-50 tatunk. Az Al rétegben 1—3% Si lehet. b—-d) műveletek azonosak az 1. példa hasonló műveleteivel. e) Az 1. példa f) művelete szerint végzett almasav elektrolitos eloxálást az eredeti fotolakk meghagyása 55 mellett végezzük. így a Ti réteg oxidálásával egyidejűleg a megmaradt Al ábráknak csak a szélén növesztünk tömör alumíniumoxid réteget. f) Lakkeltávolítás g) Hőkezelés 520 °C 15 perc N2 + 15 perc 0 2 -ben. 60 h) Újabb fotóreziszt műveletekkel a termokompreszsziós helyekről eltávolítjuk az 500—800 Á vastag alapozó oxidot. A marást 20 g/l CrOs + 25 ml/l H 3 P0 4 vizes oldatában végezzük 95 °C-on 1 percig. Röviden összefoglalva találmányunk előnyei: ismételt 65 vákuumtechnikai vagy ismételt fotóreziszt művelet nél-3
