CS196194B1 - Způsob anodické oxidace ventilových kovů nebo jejich sloučenin či slitin za přítomnosti neanodizovatelných kovů nebo jejich sloučenin či slitin - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu anodické oxidace ventilových kovů nebo jejich sloučenin či slitin za přítomnosti neanodizovatelných kovů nebo jejich sloučenin či slitin, přir· čemž k vymezení anodicky oxidovaných ploch je použ.ito masky z elektricky izolujícího materiálu, například fotorezistu a anodická oxidace se provádí v elektrolytickém roztoku.

Zpracování ventilových kovů, například tantalu, hliníku, hafnía a některých jejich sloučenin, například nitridu tantalu, nebo slitin, například tantal-hliník, anodickou oxidací za nepřítomnosti neanodizovatelných kovů, je známým a technicky zvládnutým postupem. Anodická oxidace se provádí tak,, že se předmět nebo nosná podložka s vrstvou ventilového kovu ponoří do vhodného elektrolytického roztoku, například 0,01% vodného roztoku kyseliny orthof osf orečné, a zapojí . jako anoda do obvodu stejnosměrného elektrického zdroje, který poskytuje elektrický náboj potřebný k proběhnutí příslušné elektrochemické reakce. Touto reakcí se povrchové vrstvy ventilového kovu postupně převádějí na vrstvu příslušného oxidu, který má charakter izolantu. Plocha, na kterou je žá-. doučí provést anodickou oxidaci, se přitom vymezuje vhodným způsobem, nejčastěji maskou z tenké vrstvy elektricky izolujícího materiálu, kterou lze s vysokou přesností zhotovit fotografickým postupem běžným v technologii selektivního leptání polovodičových a tenkovrstvých struktur. Při vytváření tenkovrstvých odporových sítí a struktur je důležité, aby bylo možno realizovat shora uvedený proces anodické oxidace ventilových kovů nebo jejich sloučenin či slitin i za.situace, kdy je část jejich plochy pokryta jiným kovem, který anodické .oxidaci nepodléhá, například zlatém. V takovém případě bylo az dosud nutné zajistit při anodické oxidaci styk elektrolytického roztoku pouze s oblastmi ventilového kovu, protože stykem dosud používaných elektrolytických roztoků s neanodizovatelným kovem, například v nepatrné poruše f otorezis tové masky., dojde ke zkratování proudového zdroje a proces anodické oxidace neprobíhá. Problém aplikace elektrolytického roztoku na požadovanou plochu byl postupně řešen různými způsoby. Podle jednoho takového způsobu se anodická oxidace ventilového kovu v uvedené plošné struktuře prováděla za použití fotorezistové masky potřebné topologie. Na nosné podložce byla nanesena vrstva ventilového kovu a ta byla z části pokryta vrstvou neanodizovatelného kovu, maskovaného před stykem s elektrolytickým roztokem fotorezistovou maskou. Anodicky byla oxidována jen část celkové plochy ventilového kovu, zatímco malou část této plochy, která je dána přesahem fotorezistové masky, nebylo možno anodicky oxidovat, protože maska musí chránit neanodizovatelný kov z obou stran přístupných elektrolytickému roztoku.' Při tomto způsobu je požadováno, zejména z hlediska praktické využitelnosti procesu, například při vytváření tenkovrstvých odporových struktur, aby poměr anodizované a neanodizo· váné plochy ventilového kovu byl co možná největší. Použije-li se tenké vrstvy fotorezistu, například od 1 do 5 /wn, je sice možno připravit masku s velkou přesností a s malým přesahem, a výhodou využitelnou u jemných a složitých plošných struktur, ale je obtížné současně dosáhnout, aby byla bez poruch. Přitom i jediná porucha /způsobená například prachovou Částicí, trhlinkou, bublinkou nebo podobně/ nad neanodizovatelným kovem má za následek, že anodickou oxidaci nelze provést. Pravděpodobnost výskytu· takovéto katastrofické poruchy roste s velikostí plochy neanodizovatelného kovu ve zpracovávané plošné struktuře. Použije-li se na druhé straně silnější vrstvy rezistu, nanášené například podle'jednoho z nejnovějších známých řešení v tlouštice 25 až 30 ^m technikou stříkání, je tím sice odstraněna nevýhoda poruchovosti masky, ale pouze za cenu horší přesnosti a rozlišovací schopnosti a většího přesahu masky, Čímž * vzniká tím významnější omezení její použitelnosti, čím jemnější a složitější plošné struktury, k nimž celkový vývoj mikroelektronických prvků a obvodů všeobecně směřuje, je třeba zpracovávat. Jiné možné nebo používané způsoby řešení, jako.je použití tukové nebo lakové masky nanesené sítotiskem, nebo použití kombinace fotorezistové a tukové masky podle USA patentu 3 718 563 n^bo použití suchých fóliových rezistů nanášených laminováním, například typu Riston fy DuPont USA, trpí stejným nedostatkem, 'nebot u všech se dosahuje snížení poruchovosti masky zvýšením její tlouštky na úkor rozměrové a hranové přesnosti a rozlišovací schopnosti. Přitom bývá proces zhotovení masky složitější, delší nebo obtížněji kontrolovatelný; něž je tomu u jednoduché fo — torezistové masky a vyžaduje navíc použití speciálního zařízení. Jiným řešením je postup, při němž se využívá kombinace masky z fotorezistu a jiného ventilového kovu, než je kov zpracovávaný, popřípadě masky z takového kovu samotného podle pďtentu Velké Británie 1 068 257. Takový postup je poměrně přesný a spolehlivý, klade však značné nároky na kvalitu maskující kovové vrstvy a je zdlouhavý a složitý /nanesení vrstvy kovu ve vakuovém cyklu a opětné sejmutí tohoto kovu, popřípadě jeho oxidu, selektivním leptáním po provedení anodické oxidace/ a tedy nákladný. Přitom je omezen nutností použít k anodické oxidaci elektrolytického- roztoku, který nerozpouští anodický oxid maskujícího kovu. Poněkud odlišným řešením je další způsob, kdy je elektrolytický roztok aplikován na anodizovanou plochu pomocí vhodného hydrofilního gelu, například želatiny, polyvinylalkoholu a podobné. Tímto způsobem však není možno dosáhnout přesnosti ani jedné z výše uvedených metod, čímž je jeho použití omezeno jen na zvláštní případy anodické oxidace, jako je například dostavováni tenkovrstvých odporů na hodnotu a podobně.

Nedostatky současného stavu techniky jsou odstraněny vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že ventilový kov se maskuje elektricky izolující maskou o tlouštce 0,8 až 2G^ni) s výhodou 1 až 5 přičemž poměr ploch anodizovatelného a neanodizovatelného kovu vystavených působení elektrolytického roztoku je minimálně 10:1 a anodizuje se v elektrolytickém roztoku, který se skládá ze směsi 0,1 až 40 hmotnostních Z vody a 99,9 až 60

Claims (2)

Způsob anodické oxidace ventilových kovů nebo jejich sloučenin či slitin za přítomnosti neanodizovatelných kovů nebo jejich sloučenin či slitin, vyznačený tím, že ventilový kov se maskuje elektricky izolující maskou o tlouštce 0,8 až 20 s výhodou

1 až 5 přičemž poměr ploch anodizova— telného a neanodizovatelného kovu vystavených působení elektrolytického roztoku je hmotnostních Z složky zvyšující viskozitu směsi, s výhodou glycerinu nebo polyetylenglykolu, a elektrolytu v množství 0,05 hmotnostních Z až do .množství odpovídajícího nasy-* cení shora uvedené směsi.

Výhodou vynálezu je, že umožňuje realizaci přesnějších a složitějších anodizovaných plošných struktur s vyšší výtěžností, než bylo možné dosud známými používanými metodami, a to jednoduchým a hospodárným způsobem, založeným na využití běžně používaného zařízení a surovin.

Elektrolytický roztok podle vynálezu způsobuje, že proces anodické oxidace vrntilového kovu probíhá i tehdy, jsou-li ve fotorezistové masce nad neanodizovatelným kovem přítomny poruchy, něhot je v takovém případě bráněno tomu, aby poruchovým místem protekl elektrický proud o velikosti, která by stačila ke zkratování zdroje. Přitom je celková maximální velikost plochy takových poruch omezena desetiprocentním podílem celkové plochy zpracovávané plošné struktury, která je dostatečná k tomu, aby byl proces anodické oxidace, prováděný tímto postupem, naprosto spolehlivý. Možností použít foto·; rezistové masky v tenké tlouštce je dána vysoká přesnost topologie masky, přičemž přesah může být nulový, čímž je dáno, že lze celou plochu ventilového kovu anodizovat.

Vynález bude blíže popsán a vysvětlen na třech případech možného provedení.

V prvém příkladu konkrétního provedení se keramická podložka s vytvořenou plošnou strukturou nitridu tantalu a zlata opatřila fotorezistovou maskou ze svetlocitlivého roztoku SCR 3-2 o tlouštce 3 ^m a .přesahu vůči plochám zlata 50^m. Maska se vytvořila tak, že se podložka polila po celé ploše roztokem SCR 3-2, odstředila při rychlosti otáčení 2 500/min, vysušila za 20 minut při 80 °C a exponovala přes fotomasku příslušné topologie. Neexponované části

SCR 3-2 se vymyly ve vývojce pro SCR 3-2· za dobu 2 minut. Potom se podložka ponořila do lázně elektrolytického roztoku o složení 1 hmotnostní procento vinanu amonného v 90Z roztoku glycerinu, zapojila se jako anoda do obvodu stejnosměrného zdroje konstantního proudu a byla provedena anodická oxidace nitridu tantalu na napětí 100 V při proudové hustotě 1 mA · cm

2. Po ukončení anodické oxidace se podložka zbavila zbytků elektrolytického roztoku oplachem v destilované vodě. Dále se fotorezistová maska odstranila nahohtnáním v trichloretylénu a sejmula se tamponováním.

V druhém příkladě se postupovalo stejně jako v předešlém případě, s tím rozdílem, že k anodické oxidaci bylo použito elektrolytického roztoku o složení 1 hmotnostní X vinanu amonného v 70Z roztoku polyetylenglykolu o molekulové hmotnosti 1 500, přičemž poměr ploch nitridu tantalu a zlata vystavených působení elektrolytického roztoku byl 20:1.

V třetím příkladě se postupovalo stejně jako v prvém s tím rozdílem, že místo vi— nanu amonného bylo jako elektrolytu použito kyseliny orthofosforečné o stejné koncentraci .

VYNÁLEZU minimálně 10:1 a anodizuje se v elektrolytickém roztoku, který se skládá ze směsi 0,1 až 40 hmotnostních Z vody a 99,9 až 60 hmotnostních Z složky zvyšujíeí viskozir tu směsi, s výhodou glycerinu' nebo polyetylénglykolu, a elektrolytu v množství 0,05 hmotnostních Z až do množství odpovídajícího nasycení shora uvedené směsi.

Srmograha. «. p. xfreci 7. Mort