СПОСОБ ФОТОЛИТОГРАФИИ Российский патент 1995 года по МПК H01L21/312 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при создании компонентов интегральных микросхем и межсоединений.

Известен способ фотолитографии [1] включающий нанесение на подложку пленки металла с коэффициентом объемного роста окисла больше единицы, например ванадия, его анодное окисление, формирование контактной маски путем селективного травления пленки металла, нанесение рабочей пленки и удаление контактной маски путем химического травления.

Недостатками данного способа являются ограниченный диапазон материалов рабочей пленки, инертных по отношению к химическому травителю, неполное удаление материала контактной маски при малых размерах, загрязнение поверхности изделий продуктами химического травителя и ограниченная разрешающая способность.

Известен способ фотолитографии (авт. св. N 1169458, 1985), включающий создание на подложке контактной маски, осаждение на нее пленки рабочего материала, удаление контактной маски травлением в селективном травителе с наложением ультразвуковых колебаний.

Недостатком данного способа является ограниченный диапазон материалов рабочей пленки, инертных по отношению к травителю для удаления контактной маски. При химическом травлении наблюдается загрязнение поверхности рабочего материала и искажение получаемого рельефа за счет дефектов переосаждения, ограниченная разрешающая способность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ фотолитографии [2] включающий нанесение на подложку слоя алюминия, слоя фоторезиста с последующим удалением части его для формирования требуемого рельефа, травление слоя алюминия, удаление слоя фоторезиста, анодирование слоя алюминия, повторное нанесение слоя алюминия, анодирование слоя алюминия и травление слоя окиси алюминия.

Недостатком данного способа является то, что проведение операции электролитического анодирования слоя алюминия после его травления приводит к необходимости подвода электрического потенциала к слою алюминия, что приводит к усложнению топологического рисунка формируемых тонкопленочных структур и, как следствие, функциональные возможности способа ограничены низкой степенью интеграции.

Целью изобретения является повышение функциональных возможностей способа за счет повышения интеграции.

Для этого на подложке формируют слой Al, частично анодируют его, формируют фоторезистивную маску, травят открытые участки Al₂O₃ и Al, электролитически анодируют Al, поверх фоторезистивной маски повторно наносят слой Al, удаляют фоторезистивную маску со слоями Al на ней и травят слой Al₂O₃.

Сущность данного изобретения заключается в том, что повторное электролитическое анодирование первой пленки Al проводят по ее торцу. Слой алюминия закрыт сверху слоем плотного Al₂O₃ и лежащим на нем фоторезистом. Частично анодирование Al позволяет значительно повысить адгезию ФР. Электролитическое окисление открытого торца пленки алюминия позволяет избежать необходимости применения дополнительных мер по подводу электрического потенциала и дает возможность с высокой степенью точности контролировать толщину образуемого окисла и, как следствие, ширину щели.

Существенными признаками, отличающими предлагаемое изобретение от прототипа, является то, что после нанесения слоя алюминия проводят его частичное анодирование, перед травлением травят слой Al₂O₃, повторное нанесение слоя алюминия проводят поверх фоторезистивной маски, фоторезистивную маску удаляют со слоями Al на ней.

Предлагаемый способ фотолитографии позволяет существенно повысить степень интеграции за счет исключения проблемы, связанной с подведением электрического потенциала к окисляемой алюминиевой пленке, что приводит к упрощению топологического рисунка формируемых тонкопленочных структур.

На фиг. 1-7 представлены различные этапы изготовления данного рельефа.

На подложку 1 (фиг. 1) осаждают слой Al 2 (фиг. 1) и проводят его частичное анодирование 3 (фиг. 1). Формируют необходимую фоторезистивную маску 4 (фиг. 2) и стравливают открытые участки Al₂O₃ 3 (фиг. 3) и Al 2 (фиг. 3). Проводят дополнительное торцевое анодирование открытых участков пленки Al 2 (фиг. 4). Осаждают пленку Al 6 (фиг. 5) поверх фоторезистивной части и открытых участков подложки. Удаляют ФР-маску 4 (фиг. 5) со слоями Al 6 (фиг. 5). На ней (фиг. 6) селективно вытравливают участки Al₂O₃ 5, 6 (фиг. 6). Таким образом получают рельеф с субмикронными размерами.

П р и м е р 1. На кремниевую подложку со слоем SiO₂ осаждают электронно-лучевым методом тонкую пленку алюминия толщиной 0,25 мкм. Проводят частичное анодирование Al в 0,1%-ном водном растворе лимонной кислоты при линейной развертке потенциала со скоростью 1 В/с до рабочего напряжения 35 В. При этом формируется слой Al₂O₃ толщиной 50,0 мм. Формируют фоторезистивную маску, стравливают открытые участки Al₂O₃ и Al под ними. Травитель для Al₂O₃ и Al: (H₃PO₄:H₂O=1:1, t^o=70^oC).

Проводят анодирование открытых торцов пленки Al в 0,1%-ном водном растворе лимонной кислоты при линейной развертке потенциала со скоростью 1 В/с до рабочего напряжения 150 В. При этом глубина анодирования составляет 200 нм. Затем осаждают пленку Al толщиной 0,2 мкм. Удаляют ФР-маску со слоями Al на ней. Селективно вытравливают участки Al₂O₃. Травитель для селективного травления Al₂O₃:(H₃PO₄:CrO₃:H₂O=35 г/л 20 г/л до 1 л, t^o=95^oC).

Минимальный размер линии на сформированном рельефе составляет 0,2 мкм.

П р и м е р 2. На кремниевую подложку со слоем SiO₂ осаждают электронно-лучевым методом тонкую пленку алюминия толщиной 0,25 мкм. Проводят частичное анодирование Al в 0,1%-ном водном растворе винной кислоты при линейной разверте потенциала со скоростью 1 В/с до рабочего напряжения 35 В. При этом формируется слой Al₂O₃ толщиной 50,0 нм. Формируют фоторезистивную маску, стравливают открытые участки Al₂O₃ и Al под ними. Травитель для Al₂O₃ и Al:(H₃PO₄:H₂O=1:1, t^o=70^oC).

Проводят анодирование открытых торцов пленки Al в 0,1%-ном водном растворе винной кислоты при линейной развертке потенциала со скоростью 1 В/с до рабочего напряжения 250 В. При этом глубина анодирования составляет ≈ 350 нм. Затем осаждают пленку Al толщиной 0,2 мкм. Удаляют ФР-маску со слоями алюминия на ней. Селективно вытравливают участки Al₂O₃. Травитель для селективного травления Al₂O₃:(H₃PO₄:CrO₃:H₂O=35 г/л 20 г/л до 1 л, t^o=95^oC).

Минимальный размер линии на сформированном рельефе составляет 0,35 мкм.

П р и м е р 3. На кремниевую подложку со слоем SiO₂ осаждают электронно-лучевым методом тонкую пленку алюминия толщиной 0,25 мкм. Проводят частичное анодирование Al в 0,5%-ном водном растворе винной кислоты при линейной развертке потенциала со скоростью 1 В/с до рабочего напряжения 35 В. При этом формируется слой Al₂O₃ толщиной 50,0 нм. Формируют фоторезистивную маску, стравливают открытые участки Al₂O₃ и Al под ними. Травитель для Al₂O₃ и Al:(H₃PO₄:H₂O=1:1, t^o=70^oC).

Проводят анодирование открытых торцов пленки Al в 0,5%-ном водном растворе винной кислоты при линейной развертки потенциала со скоростью 1 В/с до рабочего напряжения 100 В. При этом глубина анодирования составляет ≈ 150 нм. Затем осаждают пленку Al толщиной 0,2 мкм. Удаляют ФР-маску со слоями алюминия на ней. Селективно вытравливают участки Al₂O₃. Травитель для селективного травления Al₂O₃:(H₃PO₄:CrO₃:H₂O=35 г/л 20 г/л до 1 л, t^o=95^oC).

Минимальный размер линии при сформированном рельефе составляет 0,15 мкм.

Таким образом, предлагаемым способом были изготовлены рельефы пленки Al с упрощенной топологией рисунка для обеспечения подвода потенциала анодирования, что практически невозможно известным способом. При этом получены субмикронные рельефы конфигурации пленки алюминия, линейные размеры которых сравнимы с линейными размерами рабочих пленок, формируемых известным способом.

Использование: в микроэлектронике, при создании компонентов интегральных микросхем и межсоединений. Сущность изобретения: повторное электролитическое анодирование первой пленки алюминия проводят по ее торцу. Слой алюминия закрыт сверху слоем плотного оксида и лежащим на нем фоторезистом. Частичное анодирование алюминия позволяет значительно повысить адгезию фоторезиста. Электролитическое окисление открытого торца пленки алюминия позволяет избежать необходимости применения дополнительных мер по подводу электрического потенциала и дает возможность с высокой степенью точности контролировать толщину образуемого окисла, и, как следствие, ширину щели. 7 ил.

СПОСОБ ФОТОЛИТОГРАФИИ, включающий нанесение на подложку слоя алюминия, формирование на нем маски из фоторезиста, селективное травление алюминия, удаление маски, анодирование алюминия, повторное нанесение слоя алюминия и травление анодированного алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности процесса, после нанесения слоя алюминия проводят его поверхностное анодирование, перед селективным травлением алюминия удаляют участки анодированного слоя в окнах маски, а удаление маски из фоторезиста осуществляют после повторного нанесения слоя алюминия.