СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОЛИТОГРАФИЧЕСКОГО РИСУНКА В ПЛЕНКЕ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ НА РЕЛЬЕФНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВОЙ ПЛАСТИНЫ Российский патент 1998 года по МПК H01L21/312 

Описание патента на изобретение RU2111576C1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых микромеханических устройств, например датчиков механических параметров.

Известен способ фотолитографии по пленке двуокиси кремния, включающий нанесение фоторезиста, формирование рисунка в фоторезисте и травление двуокиси кремния в окнах фоторезиста (Пресс Ф.П. Фотолитографические методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микрсхем. - М.: Советское радио, 1978).

Недостатком данного способа при его применении на рельефной поверхности пластины является наличие разрывов фоторезиста после его нанесения и термообработки, приводящие к растраву пленки двуокиси кремния в местах разрывов фоторезиста.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является способ формирования рисунка в виде окон в кремнии в углублении рельефа пластины, предусматривающий создание на наклонных гранях и углах рельефа "стоп" - слоев из высоколегированного кремния (авт. св. N 1671066, кл. H 01 L 21/02).

Общими признаками предлагаемого технического решения и прототипа являются нанесение на рельефную поверхность пластины покрытия из позитивного фоторезиста, экспонирование светом через фотошаблон, проявление и термообработка фоторезиста.

Недостатком известного способа является отсутствие возможности формирования фотолитографического рисунка в пленке двуокиси кремния на рельефной кремниевой пластине.

В предлагаемом техническом решении достигается расширение технологических возможностей формирования фотолитографического рисунка на рельефной поверхности кремниевой пластины.

Согласно изобретению перед нанесением фоторезиста на рельефную поверхность пластины напыляют пленку металла толщиной до 2,0 мкм, после нанесения фоторезиста проводят его экспонирование через фотошаблон с негативным изображением формируемых окон рисунка, после проявления и термообработки фоторезиста электрохимическим наращиванием увеличивают толщину пленки металла в 3 - 10 раз в участках рельефа, непокрытых фоторезистом, удаляют фоторезист, стравливают по всей поверхности пластины металл на глубину, равную толщине первоначального напыления, открывая при этом в окнах пленку двуокиси кремния, стравливают пленку двуокиси кремния, а затем удаляют металл. В качестве металла, как вариант, используют медь.

На фиг. 1 изображена кремниевая пластина (1), покрытая пленкой двуокиси кремния (2) и имеющая рельеф в виде углублений (3) и выступов (4).

На фиг. 2 изображена пластина после напыления пленки металла толщиной (h1) до 2,0 мкм (5). При большей толщине пленки металла возможно ее отслоение. Данная толщина также достаточна для обеспечения прохождения тока по поверхности пластины при последующем электрохимическом наращивании металла.

На фиг. 3 изображена пластина после нанесения фоторезиста, его экспонирования через фотошаблон с негативным изображением формируемых окон рисунка, проявления и термообработки. На пластине сформированы островки фоторезиста (6), соответствующие участкам, в которых будет травиться пленка двуокиси кремния. Фоторезист находится только на планарных участках пластины, т. о. исключен разрыв фоторезистивного покрытия на рельефных участках пластины.

На фиг. 4 изображена пластина после электрохимического наращивания пленки металла в открытых от фоторезиста участках пластины (7). Наращивание толщины металла (h2) менее, чем в 3 раза от исходной толщины (h1) затруднит на последующей операции общего травления металл формирование защитного слоя металла, достаточного для травления SiO2 в окнах. Наращивание толщины металла (h2) более, чем в 10 раз от исходной толщины (h1) за счет бокового наращивания существенно исказит размеры окон и целесообразно экономически.

На фиг. 5 изображена пластина после удаления фоторезиста и стравливания по всей поверхности металла на толщину h3 = h2 - h1 до вскрытия в окнах (8) пленки SiO2 (2).

На фиг. 6 изображена пластина после стравливания пленки SiO2 в окнах до кремния (9).

На фиг. 7 изображена пластина со вскрытыми окнами (10) в пленке SiO2 (2).

Применение предложенного способа приведено на примере формирования фотолитографического рисунка в пленке двуокиси кремния на поверхности кремниевой пластины с ориентацией (100), имеющей рельеф в виде углублений на 20 мкм, сформированных методом анизотропного травления кремния с углом наклона боковых стенок 54o. Окна в SiO2 формируют на дне углублений. На поверхность пластины с углублениями, покрытую пленкой SiO2, методом магнетронного распыления напыляют пленку меди толщиной 1,0 мкм с адгезионным подслоем ванадия толщиной 0,1 мкм. Методом центрифугирования наносят фоторезист марки ФП-383. После сушки фоторезист экспонируют светом через фотошаблон, имеющий непрозрачные для света участки в местах будущих окон в SiO2. Проявляют фоторезист в растворе щелочи и термообрабатывают для задубливания. Наращивают в электролите (состава CuSO4 - 200 г, H2SO4 - 38 мл, CrO3 - 4 г; H2O до 1000 мл) при токе 1,0-1,4 А пленку меди до толщины 8,0 мкм. В участках, покрытых фоторезистом, наращивание меди не происходит. Удаляют фоторезист в диметилформамиде и травя медь (в растворе CrO3 - 450 г, H2SIO4 - 50 мл; H2O до 1000 мл) по всей поверхности пластины на толщину 1,5 мкм до ванадия в окнах и оставшейся толщины меди, равной 6,5 мкм, вне окон. Стравливают ванадий в окнах в растворе перекиси водорода и стравливают пленку SiO2 в растворе HF. Стравливают полностью пленки меди и ванадия в отмеченных растворах.

Преимуществом предлагаемого способа является реализация возможности формирования рисунков в пленке двуокиси кремния в рельефных участках кремниевой пластины с сохранением сплошности данной пленки на остальной поверхности пластины за счет исключения разрывов фоторезиста на боковых наклонных стенках рельефа.

Похожие патенты RU2111576C1

название год авторы номер документа
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕФОРМАЦИИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1992
  • Козин С.А.
  • Шамраков А.Л.
RU2077024C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЕФОРМАЦИИ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1998
  • Зеленцов Ю.А.
  • Козин С.А.
  • Шамраков А.Л.
RU2200300C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЛУБОКОПРОФИЛИРОВАННЫХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР 2014
  • Пауткин Валерий Евгеньевич
  • Козин Сергей Алексеевич
RU2572288C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1991
  • Козин С.А.
RU2012857C1
Способ изготовления профилированных кремниевых структур 2019
  • Пауткин Валерий Евгеньевич
  • Мишанин Александр Евгеньевич
  • Крайнова Ольга Михайловна
  • Лифанова Ания Зиннатулловна
RU2730104C1
ЕМКОСТНОЙ АКСЕЛЕРОМЕТР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1994
  • Козин С.А.
  • Колганов В.Н.
  • Малкин Ю.М.
  • Папко А.А.
RU2114489C1
Способ изготовления интегральных преобразователей 2018
  • Пауткин Валерий Евгеньевич
  • Мишанин Александр Евгеньевич
  • Крайнова Ксения Юрьевна
RU2698486C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ СГЛАЖЕННОГО РЕЛЬЕФА В ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ 1990
  • Лезгян Э.М.
  • Валеев А.С.
  • Железнов Ф.К.
  • Красников Г.Я.
  • Наливайко А.П.
  • Кузнецов В.О.
SU1766214A1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ СУХОГО ТРАВЛЕНИЯ ПЛЕНОК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ В ФОТОЛИТОГРАФИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ 2013
  • Гудымович Елена Никифоровна
RU2524344C1
Способ изготовления упругих элементов микромеханических датчиков 2016
  • Пауткин Валерий Евгеньевич
  • Мишанин Александр Евгеньевич
RU2648287C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 111 576 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОЛИТОГРАФИЧЕСКОГО РИСУНКА В ПЛЕНКЕ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ НА РЕЛЬЕФНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВОЙ ПЛАСТИНЫ

Использование: изобретение может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, например датчиков механических параметров. Сущность изобретения: при формировании фотолитографического рисунка в пленке двуокиси кремния на рельефной поверхности кремниевой пластины наносят позитивный фоторезист, экспонируют через фотошаблон, проявляют и термообрабатывают фоторезист, перед нанесением фоторезиста на пластину напыляют пленку меди толщиной до 2,0 мкм, после нанесения фоторезиста проводят его экспонирование через фотошаблон с негативным изображением формируемых окон рисунка, после проявления и термообработки фоторезиста электрохимическим наращиванием увеличивают толщину пленки меди в 3 - 10 раз, на участках рельефа, непокрытых фоторезистом, удаляют фоторезист, стравливают по всей поверхности пластины слой меди на глубину, равную толщине первоначального напыления, открывая при этом в окнах пленку двуокиси кремния, стравливают пленку двуокиси кремния, а затем удаляют металл. 7 ил.

Формула изобретения RU 2 111 576 C1

Способ формирования фотолитографического рисунка в пленке двуокиси кремния на рельефной поверхности кремниевой пластины, включающий нанесение слоя позитивного фоторезиста на рельефную подложку, его экспонирование, проявление, термообработку и травление двуокиси кремния и удаление фоторезистивного слоя, отличающийся тем, что перед нанесением слоя фоторезиста на рельефную поверхность подложки напыляют слой меди толщиной до 2 мкм, а экспонирование проводят через негативный фотошаблон, после чего электрохимически увеличивают слой меди в окнах фоторезистивной маски в 3 - 10 раз, а удаление фоторезистивного слоя проводят перед травлением медного слоя и двуокиси кремния, после чего удаляют медный слой.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2111576C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Пресс Ф.П
Фотолитографические методы в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем
- М.: Советсткое радио, 1978, с.78, 79
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
SU, авторское свидетельство, 1671066, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 111 576 C1

Авторы

Козин С.А.

Чистякова Т.Г.

Даты

1998-05-20Публикация

1993-09-16Подача