PL131145B2 - Method of manufacture of thin-layer resistive structures of very high resolution - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cienkowarstwowych struktur rezystywnych NiCrSi-Cu oraz NiCr-Cu o bardzo duzej rodzielczosci, obejmujacych zakres rezystancji od kilkudziesieciu kiloomów do pojedynczych omów, stosowany zwlaszcza przy wykonywaniu mik¬ roukladów elektronicznych.Wynalazek moze miec zastosowanie przy wykorzystaniu jednej z wymienionych warstw rezystywnych, jak tez przy stosowaniu NiCr jako warstwy adhezyjnej.Znany sposób wytwarzania tego typu struktur polega, kolejno na: naniesieniu w urzadzeniu prózniowym na podloze izolacyjne warstwy rezystywnej NiCrSi lub NiCr, starzeniu termicznym, w celu stabilizacji warstwy rezystywnej, naniesieniu w drugim procesie prózniowym warstw adhezyj¬ nej i przewodzacej (np. wanad i miedz) oraz przeprowadzeniu procesu fotolitograficznego. Przy wytwarzaniu struktur rezystwnych proces fotolitograficzny jest dwustopniowy.W pierwszym procesie fotolitograficznym, po nawirowaniu fotolakieru i naswietleniu przez fotomaske wzoru calego mikroukladu, wytrawia sie poza wzorem warstwy przewodzaca, adhe- zyjna i rezystywna. Do trawienia warstwy NiCrSi stosuje sie roztwór kwasu azotowego z dodat¬ kiem kwasu fluorowodorowego, natomiast do trawienia NiCr — wodny roztwór azotanu amonowo-cerowego z kwasem nadchlorawym lub wodny roztwór siarczanu ceru z kwasem azotowym.W drugim procesie fotolitograficznym, po ponownym nawirowaniu fotolakieru i naswietleniu wzoru drugiej fotomaski wytrawia sie warstwy przewodzaca i adhezyjna z rezystorów.Znany jest równiez sposób wytwarzania struktur NiCr — warstwa przewodzaca, w którym warstwy rezystywna, adhezyjna i przewodzaca nanosi sie wjednym procesie prózniowym, przepro¬ wadza podwójna fotolitografie, a nastepnie starzy warstwe rezystywna. W tym przypadku warstwa przewodzaca jest Au, która nie utlenia sie w trakcie starzenia warstwy rezystywnej.Wada przedstawionych sposobów jest niemozliwosc wykonania struktur o duzej rozdziel¬ czosci, spowodowanej tym, ze w pierwszym procesie fotolitograficznym, po wytrawieniu warstw przewodzacej i adhezyjnej, fotolakier zabezpiecza warstwe miedzi tylko od góry. Przy trawieniu warstwy rezystywnej, na skutek duzej aktywnosci roztworów trapiacych i dlugich czasów trawie¬ nia, nastepuje równiez podtrawianie bocznych scianek warstwy przewodzacej, co powoduje, ze2 131 145 linia brzegowa sciezek mikroukladu jest falista. Prowadzi to do zmniejszenia rozdzielczosci i uniemozliwa zwiekszenie upakowania mikroukladów.Niedogodne jest stosowanie bardzo róznorodnych roztworów trawiacych obie omawiane warstwy. Ponadto, w przypadku struktur NiCr — warstwa przewodzaca, niedogodnejest nanosze¬ nie obu warstw w dwóch procesach prózniowych lub stosowanie kosztownej warstwy Au.Istota wynalazku polega na tym, ze po wytrawieniu warstw przewodzacej i adhezyjnej, w pierwszym procesie fotolitograficznym i zmyciu fotolakieru, podloze z wzorem zanurza sie w roztworze wielosiarczku metali alkalicznych, na przyklad Na2Sx lub K2SX. Na powierzchni i bocznych sciankach sciezek miedzianych tworzy sie wówczas maskujaca ochronna warstwa CU2S, chroniaca te sciezki przed podtrawianiem w czasie trawienia warstwy rezystywnej. Warstwe rezystywna NiCrSi trawi sie w kwasie solnym z dodatkiem kwasu fluorowodorowego, a warstwe NiCr — w kwasie solnym. W przypadku warstwy rezystywnej NiCr, obie warstwy — rezystywna i przewodzaca, — nanosi sie w jednym procesie prózniowym, przy zastapieniu kosztownej warstwy Au warstwa Cu i wyeliminowaniu warstwy adhezyjnej. Przed starzeniem przewodzace miedziane sciezki struktury pokrywa sie lutowiem olowiowo-cynowym, w celu zabezpieczenia miedzi przed utlenianiem.Sposób wytwarzania cienkowarstwowych struktur wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze pozwala na zwiekszenie dokladnosci odwzorowania krawedzi, a tym samym na zwiekszenie upakowania elementów i dalsza miniaturyzacje mikroukladów, zmniejszenie asortymentu roztwo¬ rów trawiacych, zmniejszenie kosztów materialowych, skrócenie czasu nanoszenia i trawienia wielowarstwy rezystywno-przewodzacej NiCr-Cu.Wykonanie cienkowarstwowej struktury rezystywnej zilustrowano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schmatyczny uklad po wytrawieniu warstw przewodzacej i adhezyjnej wedlug znanego sposobu, gdzie: 1 — fotolakier; 2 — warstwa przewodzaca Cu i adhezyjnaV; 3 — warstwa rezystywna NiCrSi lub NiCr; 4 — podloze izolacyjne. Fig. 2 przedstawia schmatyczny przekrój ukladu, wykonanego wedlug wynalazku, po wytrawieniu warstwy przewodzacej i adhezyjnej oraz zmyciu fotolakieru, gdzie: 1 a — maskujaca ochronna warstwa CU2S; 2—warstwa przewodzaca Cu i adhezyjna V; 3 — warstwa rezystywna NiCrSi lub NiCr; 4 — podloze izolacyjne.Wynalazek jest przedstawiony w przykladach wykonania, przy czym w przykladzie I opisano sposób wytwarzania cienkowarstwowych struktur rezystwnych o bardzo duzej rodzielnosci z zastosowaniem warstwy rezystywnej NiCrSi; natomiast w przykladzie II opisano sposób wytwa¬ rzania struktur o bardzo duzej rozdzielnosci z zastosowaniem warstwy rezystywnej NiCr.Przyklad I. Na podloze izolacyjne nanosi sie metoda rozpylania warstwe NiCrSi, starzyja, a nastepnie, w drugim procesie prózniowym, nanosi warstwe adhezyjna V i przewodzaca Cu. Po nawirowaniu fotolakieru i naswietleniu przez fotomaske wzoru calego mikroukladu wytrawia sie warstwe Cu i V, po czym fotolakier zmywa, a podloze z wzorem zanurza w roztworze Na2Sx i przetrzymuje sie w nim do momentu zaczernienia powierzchni miedzi, powstania maskujacej ochronnej warstwy CU2S la. Nastepnie podloze zanurza sie w kwasie solnym z dodatkiem kwasu fluorowodorowego, gdzie nastepuje trawienie warstwy NiCrSi 3.W kwasie tym trawi sie równiez powoli CU2S la, niezawodnie chroniac miedz 2 od góry i boków przed podtrawieniem. Po calkowitym strawieniu sie siarczku miedziowego, proces trawie¬ nia warstwy rezystywnej NiCrSi 3 przyspiesza sie na tyle, ze w czasie jego calkowitego wytrawienia nie nastepuje juz naruszenie czystej miedzi.Linia brzegowa mikroukladu jast ostra. Wytrawienie warstwy miedzi z rezystorów odbywa sie w drugim procesie fotolitograficznym, po nawirowaniu fotolakieru i naswietleniu wzoru drugiej fotomaski.Przyklad II. Na podloze izolacyjne nanosi sie w jednym procesie prózniowym warstwe rezystywna NiCr i przewodzaca Cu, bez dodatkowej warstwy adhezyjnej. Po nawirowaniu fotola¬ kieru i naswietleniu przez fotomaske wzoru calego mikroukladu wytrawia sie warstwe Cu, zmywa fotolakier, a podloze zanurza sie w roztworze Na2Sx, jak w przykladzie I. Warstwe NiCr trawi sie w kwasie solnym. Odsloniecie rezystorów odbywa sie w drugim procesie fotolitograficznym.Proces starzenia rezystorów przeprowadza sie w temperaturze 423 K przez 48 godzin, po uprzednim pokryciu sciezek miedzianych lutowiem olowiowo-cynowym (60% Sn i 40% Pb).131145 3 Podany w przykladzie sposób zabezpieczania miedzi, w procesie trawienia warstwy NiCr. ma równiez zastosowanie w przypadku stosowania NiCr jako warstwy adhezyjnej.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania cienkowarstwowych struktur rezystywnych NiCrSi-Cu i NiCr-Cu o bardzo duzej rozdzielczosci polegajacy na tym, ze na podloze izolacjne nanosi sie warstwy rezy¬ stywna i przewodzaca, nastepnie poddaje dwustopniowej fotolitografii, znamienny tym, ze po wytrawieniu warstwy przewodzacej Cu w pierwszym procesie fotolitograficznym i zmyciu fotola- kieru (1) sciezki miedziane (2) pokrywa sie maskujaca ochronna warstwa CU2S (la) poprzez zanurzenie podloza ze wzorem w roztworze wielosiarczku metali alkalicznych, korzystnie w NaiS* lub K2SX, nastepnie trawi sie warstwy rezystywne NiCrSi i NiCr (3), wytrawia sie w drugim procesie fotolitograficznym warstwe Cu z rezystorów, po czym zabezpiecza sie przed utlenieniem w czasie starzenia sciezki miedziane (2) struktury NiCr-Cu, gdzie warstwy NiCr i Cu nanosi sie w jednym procesie prózniowym, zastepujac warstwe Au warstwa Cu bez dodatkowej warsty adhezyjnej. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwe rezystywna NiCrSi (3) trawi sie w kwasie solnym z dodatkiem kwasu fluorowdorowego. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwe rezystywna NiCr (3) trawi sie w kwasie solnym. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sciezki miedziane (2) struktury NiCr-Cu zabezpiecza sie przed utlenieniem w czasie starzenia lutem olowiowo-cynowym.131 145 Fig./ Fig. 2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Ora 100 zl PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania cienkowarstwowych struktur rezystywnych NiCrSi-Cu i NiCr-Cu o bardzo duzej rozdzielczosci polegajacy na tym, ze na podloze izolacjne nanosi sie warstwy rezy¬ stywna i przewodzaca, nastepnie poddaje dwustopniowej fotolitografii, znamienny tym, ze po wytrawieniu warstwy przewodzacej Cu w pierwszym procesie fotolitograficznym i zmyciu fotola- kieru (1) sciezki miedziane (2) pokrywa sie maskujaca ochronna warstwa CU2S (la) poprzez zanurzenie podloza ze wzorem w roztworze wielosiarczku metali alkalicznych, korzystnie w NaiS* lub K2SX, nastepnie trawi sie warstwy rezystywne NiCrSi i NiCr (3), wytrawia sie w drugim procesie fotolitograficznym warstwe Cu z rezystorów, po czym zabezpiecza sie przed utlenieniem w czasie starzenia sciezki miedziane (2) struktury NiCr-Cu, gdzie warstwy NiCr i Cu nanosi sie w jednym procesie prózniowym, zastepujac warstwe Au warstwa Cu bez dodatkowej warsty adhezyjnej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwe rezystywna NiCrSi (3) trawi sie w kwasie solnym z dodatkiem kwasu fluorowdorowego.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze warstwe rezystywna NiCr (3) trawi sie w kwasie solnym.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sciezki miedziane (2) struktury NiCr-Cu zabezpiecza sie przed utlenieniem w czasie starzenia lutem olowiowo-cynowym.131 145 Fig./ Fig. 2 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Ora 100 zl PL