Электролит для анодирования металлов Советский патент 1977 года по МПК C25D11/08 

(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ АНОДИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ

1

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности, к анодному окислению алюминия.

Известен электролит для анодирования алюминия, содержащий ортофосфорную кислоту 1 .

Данный электролит используют для ло- каиьного окисления алюминия в технологии изготовления полупроводниковых приборов. При этом алюминий наносят на поверхност полупроводников, например кремния, и диэлектрика, например окисла кремния, затем подвергают анодированию в указанном электролите.

Ввиду наличия различного рода и размера неровностей на поверхности пленки окисла кремния в углублениях ее остаются неокисленные участки алюминия. При большом числе таких неокисленных участков и достаточно близком их расположении возможно короткое замыкание при эксплуатации полупроводниковых приборов, например интегральных схем с окисной изоляцией.

Наиболее близким к изобретению по составу компонентов является электролит для анодирования металлов, например магния, содержащий ортофосфорную кислоту и бифторид аммония 2 .

Однако данный электролит предназначен для анодирования магния и недостаточно эффективен при анодировании алюминия.

Цель: изобретения-повышение сплошнос5ти диэлектрической пленки на поверхности алюминия.

Это достигается тем, что электролит дополнительно содержит лимоннокислый аммоний однозамещенный при следующем со- отнощении компонентов, г/л :

Ортофосфорная кислота (82-%ная)20-5 О

Лимоннокислый аммоний однозамещенный30-60 Бифторид аммония 0,008-0,015.

Электролит готовят при температуре 20 С путем последовательного введения лимоннокислого аммония, затем фосфорной кислоты и бифторида аммония при переме- щивании.

При формировании окисной пленки электролитическим анодированием на аноде имеют место одновременно два процесса: анодное (электрохимическое) пленкообразовани и химическое растворение образовавшейся окисной пленки в электролите. Очевидно, что эффективный рост анодной пленки возможен только тогда, когда первый процесс преобладает над вторым.

Было установлено, что в электролитах, содержащих ортофосфорную кислоту, растворение окисной пленки выше, чем скорость ее роста.

Для уменьшения скорости растворения окисной пленки в электролит вводили различные добавки, такие как кислоты (щавелевая, борная); щелочи (гидроокись аммония) , перекись водорода, а также соли (сернокислый, хлористый, фосфорнокислый однозамещенный и лимоннокислый однозаме- шенный аммоний).

Из анализа практических результатов установлено, что самой эффективной добавкой, снижающей агрессивность фосфорнокислого электролита, является добавка лимоннокислого аммония однозамещенного. Скорость растворения окисной пленки с введением указанной добавки в 3-3,5 раза ниже, чем в чистом растворе ортофосфорной кислоты. Было установлено, что осажденная пленка является менее пористой и не содержит неокисленных участков.

Присутствие в электролите бифторида аммония обеспечивает химическое стравливание выступов окисла кремния.

Совместное действие всех компонентов электролита обеспечивает полное окисление алюминия, нанесенного на рельефную поверхность пленки окисла кремния.

Процесс анодирования рекомендуют проводить при , температуре 18-25 С, силе тока 0,1-0,6 мА, напряжении 50-90 В и продожительности 10-40 мин.

Из данного электролита осаждают анодные пленки толщиной 2-3 мкм.

Состав электролита, г/л

Ортофосфорная кислота (82%-ная) Лимоннокислый аммоний одноз ам эщенный Бифторид аммония

Предлагаемый раствор применяют для селективного анодирования алюминия при изготовлении монолитных интегральных схем с окисной изоляцией и двухслойной металлизацией.

После вскрытия контактных окон в окисле кремния кремневые пластины с готовыми р-п переходами поступают на операцию напыления алюминия.

Напыляют пленку толщиной 2 мкм методом термического испарения в вакууме при 200 С с применением планетарного подложкодержателя. Затем проводят фотогравировку в первом слое алюминиевой металлизации, после чего осуществляют полное окисление алюминия в предлагаемом, растворе (примеры и экспериментальные данные представлены в таблицах 1 и 2).

Поспе снятия фоторезиста и промывки пластин производят напыление второго слоя алюминия толщиной 1-1,5 мкм с последующим анодированием в предлагаемом раствор Далее осуществляют фотогравировку межслойных контактов и контактов по второму слою металлизации.

После окончания процесса при визуальном контроле под микроскопом неокисленных участков на рельефе не обнаружено.

Замыкания между соседними токоведу- щими дорожками контролируют на тестовом многоэмиттерном транзисторе, причем зазор между дорожками составляет 5 мкм.

При испытании 50 пластин (замеры производили в 10 точках каждой пластины) неокисленных участков не обнаружено, число замыканий -1.

Предлагаемый электролит позволяет получать качестве шое диэлектрическое покрытие на алюминии, в частности, при изготовлении интегральных микросхем с диэлектрической изоляцией, что приводит к возможности создания высококачественных приборов с двухслойной металлизацией.

Таблица 1

35

50

45 0,01

60 0,015

Режим анодирования и экспериментальные данные

Удельное электросопротивление, ом/см Формула изобретения Электролит для анодирования металлов, содержащий ортофосфорную кислоту и бифторид аммония, отличающийся тем, что, с целью повышения сплощности 30 диэлектрической пленки на поверхности алюминия, он дополнительно содержит лимоннокислый аммоний однозамещенный при следующем соотношении компонентов, г/л: Ортофосфорная кисло-35 та (82%-«ая)20-50

Таблица 2

9

8-10

1 . 10 Лимоннокислый ам30-60моний однозамещенный 0,008-0,015. Бифторид аммония Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США № 3723258, кл. 204-15, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 120722, М. Кл.С 25 D 11/ЗО, 1968 (прототип).