CS216551B1 - Způsob odstranění vrstvy světlocltlivé masky z povrchu oxidovaných křemíkových součástek - Google Patents

Abstract

Způsobu odstranění vrstvy podle vynálezu lze použít při odstraňování podkladová oxidová vrstvy. Podstata spočívá v tom, že se na oxidovaná polovodičové součástky, pokryté světlocitlivou vrstvou, působí roztokem kyseliny fluorovodíková o koncentraci 20 až 60 % po dobu 5 až 60 minut. Tímto způsobem lze odstraňovat z povrchu křemíku téměř vřechny druhy světlocitlivých látek nebo pryskyřic. Tento způsob je určen především pro hromadnou výrobu speciálních polovodičových prvků se zaleptávanými strukturami

Description

Vynález se týlíá způsobu odstranění vrstvy světlocitlivá masky z povrchu oxidovaných křemíkových součástek po fotochemickém zpracování, u kterých ee provádí odstranění podkladové oxidové vrstvy.

Při výrobě polovodičových součástek jsou po difúzních operacích křemíkové desky oboustranně pokryty oxidovou vrstvou. Pro následující konečné operace pájení jednotlivých polovodičových součástek na základnu je nutné jednostranné odstranění této oxidové vrstvy ze zadní strany součástky. Členění jednotlivých součástek z kompaktní křemíkové desky se při výrobě některých prvků provádí chemickým rozleptáváním přes tlustou, chemicky velmi odolnou světlocitlivou masku, přičemž se funkční strana- systém polovodičové součástky s kovovou propojovací sítí a kontakty -kiyje proti poleptání maskovací látkou ε vysokou chemickou odolností proti agresivní směsi kyselin, např. voskem. Při této operaci členění se využívá i oxidové * vrstva zadní strany křemíkové desky, kVrá podstatně zlepšuje adhezi fotorezistu a snižuje podleptávání polovodičových součástek při velmi náročné operaci chemického členění křemíkové desky rozleptáváním. Proto se odstraňování této oxidové vrstvy ze zadní strany systémů provádí až po rozčlenění křemíkových desek na jednotlivé součástky. Tím se i tato operace stává individuální, velmi náročnou a pracnou. Pro toto jednostranné odleptání nežádoucí oxidové vrstvy ze zadní strany systémů se musí nejprve odstranit světlocitlivá maska, které zůstává na polovodičových součástkách po chemickém členění. Protože není znám selektivní způsob jedno_t stranného odstmanění světlocltlivé masky, aniž by došlo k naruření krycí vrstvy ze strany systémů, musí se nejprve odstranit i tato krycí vrstva, kterou bude nutno pro dalěí vlastní jednostranné odleptání oxidové vrstvy ze zadní strany systému znovu vytvořit, aby při tomto leptání nedořlo k poěkození jemné kovové propojovací sítě funkční strany systémů.

Opakované individuální maskování systémů malých a velmi tenkých polovodičových součástek je značně náročné, poněvadž zadní strana systémů, určená k odleptání oxidové vrstvy, nesmí být v obvodu znečiětěna maskovací látkou, jinak by v místě znečiřtění zůstaly neodleptané zbytky oxidů, které by bránily dobrému připájení polovodičové součástky na základnu. Po odleptání zadní oxidové vrstvy se musí opět provádět dokonalé rozpuětění maskovací vrstvy ze strany systému v několika lázních velmi čistých organických rozpouětědel. Celý sled operací je ve výrobní praxi následující: Po chemickém rozčlenění křemíkových desek ne jednotlivé součástky se nejprve odstraní krycí, např. voskové vrstva v organických rozpouštědlech, pak vrstva fotorezistu z opačné zadní strany systémů. Rozčleněné součástky se opět individuálně maskují ze strany systémů. Pak se provede jednostranné odleptání oxidové vrstvy ze zadní strany systémů a odstraní se vosková maska z funkční strany systémů. Tyto složité individuální operace mejí řadu komplikací a nevýhod, vyplývající z množství závažných protichůdných požadavků.

Tento pracný technologický postup se dosud používá, protože všechny známé způsoby odstraňování fotorezitu neumožňují jednostranné odstranění velmi odolné světlocltlivé vrstvy tak, aby po této operaci zůstala druhá strana systému kryta ochrannou vrstvou, chránící přívody, což by umožnilo přímou návaznost následující operace jednostranného odleptání oxidové vrstvy ze zadní strany systémů. Dalším velmi závažným problémem u tohoto způsobu chemického Členění systému je nelézt vhodný, dostatečně účinný ekonomický způsob odstranění chemicky velmi odolných tlustších vrstev fotorezitu, které tato metoda členění bezpodmínečně potřebuje, jinak by docházelo k nežádoucímu podleptávání světlocltlivé masky a tím i funkční části polovodičové součástky, což způsobuje jejich znehodnocení. Dokonalé odstranění světlocitlivé masky je pro následující operace zcela nezbytné. Způsob odstranění fotorezitu spolu s čistotou povrchu systémů po odleptání oxidové vrstvy značně ovlivňující kvalitu a výtěžnost vyráběných prvků.

Pro uváděnou technologii není možné použít běžně známé účinné způsoby odstraňování fotorezitu, používaní při výrobě polovodičových součástek z následujících důvodů: chemické rozpouštění svěólocitlivé vretvy v horké kyselině sírové nebo její směsi s oxidačními Činidly nebo inhibitory nelze použít v konečné fázi zpracování systémů, které jsou již opatřeny tenkou propojovací sítí hliníkových kontaktů, poněvadž ty se v uvedených směsích rozpouštějí.

Neagresivní způsob .spalování světlocitlivé masky v kyslíku při zvýšené teplotě nebo spalování v doutnavém výboji ionizoveného kyslíku lze používat jen pro odstraňování tenkých vrstev vysoce čistých fotorezlAů, které neobsahují nespalitelné látky. Tlustší vrstvy fotorezistu s obsahem nespalitelných látek se používají pro agresivní leptací směsi, nelze dobře odstraňovat uvedeným způsobem, poněvadž po nich zůstávají skvrny zapečených nespálených zbytků fotorezistu nebo anorganických nečistot - popílků.

Odstraňování světlocitlivé masky v organických rozpouštědlech nebo v jejich směsích, popř. s dalšími přísadami v tzv. odvrstvovaěích při zvýšených teplotách mají tu nevýhodu a její adheze se většinou jen naruší a zbytky fotorezistu se pak musí odstranit mechanickým stíráním pomocí tamponů nebo kartáčů, smočených v rozpouštědle, což způsobuje mechanické poškozování jemných kovových přívodů nebo i destrukci některých vyráběných polovodičových součástek. Tím se podstatně snižuje kvalita a výtěžnost vyráběných prvků. Mimo uvedené nedostatky a specifické využití mají tyto známé způsoby odstraňování světlocitlivé vrstvy i své specifické přednosti, pro které .jsou v polovodičové technologii dosud využívány. Avšak jednostranné odstraňování světlocitlivých vrstev při zpracování křemíkových desek nebo systémů tyto známé metody neumožňují. Pro uv-edené chemicky vysoce odolné vrstvy fotorezistu na systémech s kovovou propojovací sítí se většinou používá odvrstvovačů s následujícím individuálním mechanickým stíráním. Tento způsob např. při výrobě tenkých křemíkových m mbrén, používaných pro výrobu polovodičových tlakových čidel, způsobuje vysoký mechanický výmět.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob odstranění vrstvy fotocitlivé masky z povrchu oxidovaných křemíkových součástek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ne oxidované polovodičové součástky, pokryté avětlocitlivou vrstvou, se působí roztokem kyseliny fluorovodíkové o koncentraci 20 až 60 % po dobu 5 až 60 min., která prodifunduje avětlocitlivou vrstvou, naruší adhezi fotorezistu a po uvolnění světlocitlivé vrstvy a rozpuštění podkladové oxidové vrstvy se vrstva světlocitlivé masky odplaví omytím součástek proudem vysoce čisté deionizované vody, která se z povrchu součástí co nejdříve odstraní.

2působ podle vynález využívá účinku prodifundovaných fluorovodíkových iontů přes světlocitlivou vrstvu, které naruší adhezi fotorezistu.

Známé nežádoucí vlastnosti kyseliny fluorovodíkové se k odstraňování vrstev fotorezistu při zpracování polovodičových součástek dosud nevyužívalo. Fluorovodíkové ionty při delším působení kyseliny fluorovodíkové snadno prostupují fotorezistem, zcela naruší jeho adhezi ke kysličníkové vrstvě, která se ihned delším působením kyseliny fluorovodíkové zcela rozpustí.

Po zrušení adheze fotorezistu 1c podkladové oxidové vrstvě se světlocitlivé vrstva zcela uvolní a pak již nebrání v přístupu kyselině fluorovodíkové k dokonalému odleptání podkladové vretvy, načež ae zbytky uvolněných světlocitlivých obrazců odplavícmytím součáatek proudem deionizované vody, která ae z povrchu aoučáatek ihned odstraní, aby nezanechala pro následující operace nežádoucí odparky.

Uvedený postup výroby podle vynálezu umožňuje v jednom technologickém kroku provést dokonalé a hromadné odstranění světlocitlivé vretvy, např. u věéch rozčleněných polovodičových aoučáatek najednou, včetně odleptáni nežádoucí podkladové oxidové vrstvy. Při výrobě systémů, kde ae požaduje odleptání oxidové vrstvy jen z jedné atrany systémů, je nutné, aby druhá funkční strana systémů a kovovou propojovací sítí, které nemá být leptáním naruěena, byla kryta vrstvičkou materiálu, přes který fluorovodíkové ionty nedifundují. Pro tento účel lze a výhodou použít některých vosků, popřípadě jejich směsí s jinými látkami. Velkou předností tohoto nového způsobu odstraňování světlocitlivé vrstvy je možnost zpracování velkého počtu systémů nebo křemíkových desek společně v jednom zásobníku. Podstatné zvržení produktivity práce a enížení zmetkovitosti snižuje počet kritických technologických operací. Je možno vypustit složité individuální manipulace s malými a křehkými součástkami.

Způsob odstranění vrstvy světlocitlivé masky z povrchu oxidovanýoh křemíkových součástek podle vynálezu je vysvětlen na příkladu výroby polovodičových membrán snímačů tlaku. Na křemíkové destičce N-typu se termální oxidací vytvoří homogenní oboustranná oxidová vrstva, ve které se pomooí fotochemického maskování a leptání vytvoří sít otvorů pro vytvoření difúzních odporů. Pomocí fotochemického maskování a leptání se vytvoří kontaktovací otvory, které se propojí napařenou tenkou hliníkovou vrstvou* Ka oxidovanou zadní stranu křemíkové destičky se nanese vrstva fotorezistu, v němž se proti difúzním odporům ne funkční straně systémů vytvoří obrazce, které vymezí ploěky pro následující vytvoření membrán, vyráběných tlakových snímačů. Funkční strana systémů na destičce s hliníkovou propojovací sítí se pokryje směsí vosku a kalafuny. Chemickým nebo elektrochemickým způsobem se vyleptají otvory v křemíkové destičce, vymezující ploěky membrán na požadovanou tlouětku. Po vyleptání membrán a odstranění zbytků leptaoí směsi, omytí destičky v deionizované vodě se provede odstranění vretvy fotorezistu. Křemíková destička s obrazci světlocitlivé vrstvy na kysličníko-křemičitém podkladu, které je z druhé strany kryta vrstvou vosku, se uloží do roztoku kyseliny fluorovodíkové o koncentrsoi 40 % na dobu 20 minut. Za tuto dobu dojde k odstranění vřech obrazců světlocitlivé vrstvy a současně i k dokonalému odleptání podkladové oxidové vrstvy kysličníknkřemičitého skla. Křemíková destička se opláohne pod sprchou ultrafiltrované deionizované vody, načež se zbytky kepek vody odstraní z povrchu vyleptaných systémů prudkým ofoukéním destičky bezpraěným způsobem. Křemíková destička a vyleptanými membránami s odstraněnou světlocitlivou a oxidovou vrstvou je jeětě z opačné atrany pokryta vrstvou vosku, který chránil hliníkovou propojovací síť ze strany systému proti účinkům kyseliny při vyleptávání membrán. Tato vrstva vosku se z destičky odstraní některým běžně užívaným postupem, např. extrakcí trichloretylénu. Jednotlivá membrány se získají rozčleněním křemíkové destičky některým známým a dostupným způsobem, nspř. rýhováním, ultrazvukovým členěním, elektrojiskrovým obráběním, chemickým nebo elektrochemickým členěním apod. Tímto způsobem podle vynálezu lze dosáhnout vysoce čisté polovodičové součástky s vysokou výtěžností, které jsou.dokonale zbaveny zbytků světlocitlivé masky a z druhé strany systémů, která je určena pro připájení membrány na základnu, jsou zbaveny oxidová vrstvy, což je nezbytným předpokladem následujícího ůspěrného pájení.

Další aplikace jsou možné při výrobě polovodičových součástek, kde se provádí zaleptávání otvorů tvarovaných příkopů nebo mesa struktur bez kovových kontaktů, které jsou rozpustná v kyselině fluorovodíková pomocí světlocitlivé masky s následujícím odleptáním podkladových oxidů.

Tímto způsobem lze odstraňovat z povrchu křemíku téměř všechny druhy světlocitlivých vrstev založených na různých typech světlocitlivých látek nebo pryskyřic, např. syntetická nebo přírodní deriváty kaučuku, vysokomolekulární estery kyseliny skořicové, aromatické azidy apod. Tento způsob je určen především pro hromadnou výrobu speciálních polovodičových prvků se zaleptávanými strukturami. Aplikace způsobu odstranění vrstvy světlocitlivé masky z povrchu oxidovaných křemíkových součástek zvýší racionalizaci výrobního procesu, snížení pracnosti a snížení zmetkovitosti.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob odstranění vrstvy světlocitlivé masky z povrchu oxidovaných křemíkových součástek, vyznačený tím, že na oxidovaná křemíkové součástky, pokryté vrstvou světlocitlivé masky, se působí při teplotě místnosti roztokem kyseliny fluorovodíkové o koncentraci 20 až 60 % po dobu 5 až 60 minut, načež se uvolněná vrstva světlocitlivé masky odplaví omytím křemíkových součástek proudem vysoce čisté deionizované vody, které se z povrchu součástek co ne dříve odstraní.