RU198647U1 - MASK FOR ETCHING POLYIMIDE PROTECTIVE COATINGS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES - Google Patents
MASK FOR ETCHING POLYIMIDE PROTECTIVE COATINGS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES Download PDFInfo
- Publication number
- RU198647U1 RU198647U1 RU2020114108U RU2020114108U RU198647U1 RU 198647 U1 RU198647 U1 RU 198647U1 RU 2020114108 U RU2020114108 U RU 2020114108U RU 2020114108 U RU2020114108 U RU 2020114108U RU 198647 U1 RU198647 U1 RU 198647U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mask
- etching
- polyimide
- semiconductor devices
- aluminum
- Prior art date
Links
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 title claims abstract description 7
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000637 aluminium metallisation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электронной техники, а более конкретно - к конструкции масок для планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе кремния и карбида кремния с использованием процессов травления.Техническим результатом предлагаемой полезной модели является исключение влияния маски на процент выхода годных и уменьшение размеров элементов карбидокремниевых приборов.Указанный технический результат достигается тем, что маска для травления полиимидных защитных покрытий полупроводниковых приборов с алюминиевой металлизацией состоит из маскирующего материала на поверхности полиимидного покрытия и сформированных в маскирующем слое участков для травления, а маскирующий слой выполнен из слоя алюминия толщиной 0,20-0,30 мкм.The utility model relates to the field of electronic engineering, and more specifically to the design of masks for the planar technology of manufacturing semiconductor devices based on silicon and silicon carbide using etching processes. The technical result of the proposed utility model is the elimination of the effect of the mask on the yield percentage and reduction of the size of silicon carbide elements. The specified technical result is achieved by the fact that the mask for etching polyimide protective coatings of semiconductor devices with aluminum metallization consists of a masking material on the surface of the polyimide coating and areas for etching formed in the masking layer, and the masking layer is made of an aluminum layer 0.20-0 , 30 microns.
Description
Полезная модель относится к области электронной техники, а более конкретно - к конструкции масок для планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе кремния и карбида кремния с использованием процессов травления.The utility model relates to the field of electronic engineering, and more specifically to the design of masks for the planar technology of manufacturing semiconductor devices based on silicon and silicon carbide using etching processes.
Известны фоточувствительные полиимиды, способные полимеризоваться под действием УФ-света. Таким образом, в качестве маски используется само полиимидное защитное покрытие полупроводникового прибора с алюминиевой металлизацией контактной площадки (см. патент JP 4016340 B2).Known photosensitive polyimides capable of polymerization under the influence of UV light. Thus, the polyimide protective coating of the semiconductor device with aluminum metallization of the contact pad itself is used as a mask (see patent JP 4016340 B2).
Фоточувствительные полиимиды подходят для получения диэлектрических слоев и могут служить как защитный слой для кремниевых, арсенид-галиевых и карбидокремниевых приборов. Принцип экспонирования и проявления фоточувствительного полиимида такой же, как и у негативного фоторезиста. В областях расположения контактных площадок и линий скрайбирования фоточувствительный полиимид удаляется.Photosensitive polyimides are suitable for making dielectric layers and can serve as a protective layer for silicon, gallium arsenide and silicon carbide devices. The principle of exposure and development of the photosensitive polyimide is the same as that of the negative photoresist. In the areas where the contact pads and scribing lines are located, the photosensitive polyimide is removed.
Критическое значение напряженности поля карбида кремния имеет значение 2,20 МВ/см, а у кремния 0,3 МВ/см. Поэтому карбидокремниевые высоковольтные кристаллы имеют меньшие размеры по сравнению с кремниевыми.The critical value of the field strength of silicon carbide is 2.20 MV / cm, and for silicon, 0.3 MV / cm. Therefore, high-voltage silicon carbide crystals are smaller than silicon ones.
По причине малых размеров и большого значения напряженности поля высоковольтного кристалла пробой по воздуху из-за коронного разряда наступает раньше, чем лавинный пробой в структуре полупроводника. Для устранения пробоя по воздуху для карбидокремниевых кристаллов необходимо увеличивать толщину защитного полиимидного покрытия до 6-12 мкм.Due to the small size and high value of the field strength of the high-voltage crystal, breakdown in air due to corona discharge occurs earlier than avalanche breakdown in the semiconductor structure. To eliminate breakdown through air for silicon carbide crystals, it is necessary to increase the thickness of the protective polyimide coating to 6-12 microns.
Основными недостатками фоточувствительных полиимидов, применяемых в качестве маски являются: меньшая разрешающая способность по сравнению с позитивными фоторезистами, высокая стоимость, малый срок годности и сложные условия хранения.The main disadvantages of photosensitive polyimides used as masks are: lower resolution compared to positive photoresists, high cost, short shelf life, and difficult storage conditions.
Указанные недостатки частично устранены в маске для травления полиимидных защитных покрытий полупроводниковых приборов с алюминиевой металлизацией, которая состоит из фоторезиста на поверхности полиимидного покрытия и сформированных в маскирующем слое фоторезиста участков для травления (см. патент RU 169376 U1).These disadvantages are partially eliminated in the mask for etching polyimide protective coatings of semiconductor devices with aluminum metallization, which consists of a photoresist on the surface of the polyimide coating and areas for etching formed in the masking layer of the photoresist (see patent RU 169376 U1).
Так как скорость травления фоторезиста и полиимидных покрытий сопоставима, необходимо формировать толстый слой фоторезиста 6-12 мкм. Такой слой возможно сформировать только в несколько этапов нанесения с промежуточными сушками. В связи с послойным нанесением фоторезиста и большой толщиной слоя могут проявиться не все участки. Соответственно могут остаться участки фоторезиста в области травления полиимида. При травлении полиимида могут остаться островки невытравленного полиимида в области контактной площадки, что повышает процент брака.Since the etching rate of photoresist and polyimide coatings is comparable, it is necessary to form a thick layer of photoresist 6-12 μm. Such a layer can be formed only in several stages of application with intermediate drying. Due to the layer-by-layer application of the photoresist and the large layer thickness, not all areas may appear. Accordingly, regions of the photoresist may remain in the etching region of the polyimide. When polyimide is etched, islands of non-etched polyimide may remain in the area of the contact pad, which increases the scrap rate.
Также, при применении таких слоев фоторезиста минимальная ширина щели для анизотропного травления получается не менее 7 мкм, что ограничивает размеры вытравливаемых областей в полиимиде.Also, when using such layers of photoresist, the minimum slot width for anisotropic etching is at least 7 μm, which limits the size of the etched regions in polyimide.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является исключение влияния маски на процент выхода годных и уменьшение размеров элементов карбидокремниевых приборов.The technical result of the proposed utility model is the elimination of the effect of the mask on the yield percentage of suitable and reduction in the size of the elements of silicon carbide devices.
Указанный технический результат достигается тем, что маска для травления полиимидных защитных покрытий полупроводниковых приборов с алюминиевой металлизацией состоит из маскирующего материала на поверхности полиимидного покрытия и сформированных в маскирующем слое участков для травления, а маскирующий слой выполнен из слоя алюминия толщиной 0,20-0,30 мкм.The specified technical result is achieved in that the mask for etching polyimide protective coatings of semiconductor devices with aluminum metallization consists of a masking material on the surface of the polyimide coating and areas for etching formed in the mask layer, and the mask layer is made of an aluminum layer with a thickness of 0.20-0.30 μm.
В приведенной конструкции маски в качестве маскирующего материала используется слой алюминия, полученный путем магнетронного напыления.In the above design of the mask, an aluminum layer obtained by magnetron sputtering is used as a masking material.
Часть маски удаляется в областях, где необходимо вытравить полиимидное покрытие.Part of the mask is removed in areas where the polyimide coating needs to be etched.
Полиимидное покрытие удаляют с помощью плазменного травления. При толщине маски алюминия менее 0,20 мкм возможны значительные боковые подтравы полиимидного покрытия. При толщине алюминиевой маски более 0,30 мкм, при последующем удалении маски травлением, также травится открытая контактная площадка слоя алюминия, что приводит к ухудшению электрофизических свойств контактной площадки.The polyimide coating is removed by plasma etching. If the thickness of the aluminum mask is less than 0.20 microns, significant lateral undercut of the polyimide coating is possible. When the thickness of the aluminum mask is more than 0.30 microns, with the subsequent removal of the mask by etching, the open contact area of the aluminum layer is also etched, which leads to a deterioration in the electrophysical properties of the contact area.
Толщина маски в диапазоне 0,20-0,30 мкм оптимальна, так как при травлении зачищается поверхность контактной площадки от пленки окиси алюминия (Al2O3) без влияния на целостность контактной площадки.The thickness of the mask in the range of 0.20-0.30 microns is optimal, since during etching, the surface of the contact pad is cleaned from the film of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) without affecting the integrity of the contact pad.
Маскирующий слой из слоя алюминия позволяет анизотропно травить любые полиимидные покрытия с подбором необходимого режима. Также с помощью маски алюминия можно формировать окна для травления менее 1,5 мкм.A masking layer of an aluminum layer allows anisotropic etching of any polyimide coatings with the selection of the required mode. It is also possible to form etch windows smaller than 1.5 μm with an aluminum mask.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена тестовая структура на карбидокремниевой положке с маскирующим слоем из алюминия. На фиг. 2 тестовая структура с вытравленным участком полиимидного покрытия к алюминиевой металлизации и удаленным маскирующим слоем. Позициями на фиг. 1 и 2 обозначены:The essence of the proposed utility model is illustrated by the figures. FIG. 1 shows a test structure on a silicon carbide substrate with an aluminum masking layer. FIG. 2 test structure with an etched area of the polyimide coating to the aluminum metallization and the masking layer removed. The positions in FIG. 1 and 2 are indicated:
1 - тестовая структура;1 - test structure;
2 - алюминиевая металлизация контактной площадки;2 - aluminum metallization of the contact pad;
3 - полиимидное покрытие;3 - polyimide coating;
4 - маскирующий слой из алюминия.4 - masking layer made of aluminum.
Ниже описаны основные этапы изготовления предлагаемой маски на примере тестовой структуры на основе карбида кремния.The main stages of manufacturing the proposed mask are described below using the example of a test structure based on silicon carbide.
На тестовой структуре 1, состоящей из карбидокремниевой подложки методом магнетронного напыления в вакууме формируют алюминиевую металлизацию контактной площадки 2 толщиной 5 мкм. Затем формируют слой полиимидного покрытия 3 толщиной 8 мкм методом центрифугирования с последующей сушкой и полимеризацией.On the
Далее формируют маскирующий слой из алюминия 4 методом магнетронного напыления в вакууме толщиной 0,25 мкм. Затем проводят фотолитографию и формируют участок для травления полиимида под контактную площадку. Полиимид травят в кислородной плазме в течение 300 с. Затем удаляется маскирующий слой из алюминия жидкостным травлением (травитель для алюминия Н3РО4:HNO3:H3COOH:Н2О=73%:3,1%:3,3%:20,6%), формируя окно к металлизации контактной площадки.Next, a masking layer of
Таким образом, указанная маска применяется для изготовления высоковольтных приборов на напряжение до 1200 В на карбиде кремния и служит для формирования полиимидных защитных покрытий, защищающих прибор от пробоя по воздуху. Экспериментально подвержено, что данная конструкция маски повышает процент выхода годных на 10%.Thus, this mask is used for the manufacture of high-voltage devices for voltages up to 1200 V on silicon carbide and serves to form polyimide protective coatings that protect the device from breakdown through the air. It has been experimentally proven that this design of the mask increases the yield percentage by 10%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114108U RU198647U1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | MASK FOR ETCHING POLYIMIDE PROTECTIVE COATINGS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114108U RU198647U1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | MASK FOR ETCHING POLYIMIDE PROTECTIVE COATINGS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU198647U1 true RU198647U1 (en) | 2020-07-21 |
Family
ID=71740938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020114108U RU198647U1 (en) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | MASK FOR ETCHING POLYIMIDE PROTECTIVE COATINGS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU198647U1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349301A (en) * | 1999-04-01 | 2000-12-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
| US7808029B2 (en) * | 2006-04-26 | 2010-10-05 | Siliconix Technology C.V. | Mask structure for manufacture of trench type semiconductor device |
| RU165466U1 (en) * | 2016-05-30 | 2016-10-20 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | MESASTRUCTURE ETCHING MASK |
| RU169376U1 (en) * | 2016-10-26 | 2017-03-16 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | SECURITY COATING OF SEMICONDUCTOR SILICON BASED ON SILICON CARBIDE |
| RU2668635C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-10-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Method for manufacturing a gallium nitride power field-effect transistor |
| RU2696825C1 (en) * | 2018-12-14 | 2019-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Method of making ohmic contact to algan/gan |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020114108U patent/RU198647U1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000349301A (en) * | 1999-04-01 | 2000-12-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
| US7808029B2 (en) * | 2006-04-26 | 2010-10-05 | Siliconix Technology C.V. | Mask structure for manufacture of trench type semiconductor device |
| RU165466U1 (en) * | 2016-05-30 | 2016-10-20 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | MESASTRUCTURE ETCHING MASK |
| RU169376U1 (en) * | 2016-10-26 | 2017-03-16 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | SECURITY COATING OF SEMICONDUCTOR SILICON BASED ON SILICON CARBIDE |
| RU2668635C1 (en) * | 2017-12-26 | 2018-10-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Method for manufacturing a gallium nitride power field-effect transistor |
| RU2696825C1 (en) * | 2018-12-14 | 2019-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) | Method of making ohmic contact to algan/gan |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2019169740A1 (en) | Array substrate manufacturing method and array substrate | |
| CA1228180A (en) | Method of making a high performance small area, thin film transistor | |
| US7718345B2 (en) | Composite photoresist structure | |
| CN111128877B (en) | Preparation method of etching barrier type array substrate | |
| RU198647U1 (en) | MASK FOR ETCHING POLYIMIDE PROTECTIVE COATINGS FOR SEMICONDUCTOR DEVICES | |
| EP0940719A2 (en) | Photoresist film and method for forming a pattern thereof | |
| TWI765332B (en) | Micro semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
| CN110161809B (en) | Structure and method for improving adhesiveness of photoresist | |
| KR100603839B1 (en) | method for fabricating the array substrate for liquid crystal display device | |
| KR940012644A (en) | Manufacturing Method of Thin Film Transistor Array | |
| JPH02215134A (en) | Manufacture of thin film transistor | |
| KR950014945B1 (en) | Method of micropatterning semiconductor device | |
| US6309804B1 (en) | Reducing contamination induced scumming, for semiconductor device, by acid treatment | |
| US6372658B1 (en) | Reducing contamination induced scumming, for semiconductor device, by ashing | |
| JP5423073B2 (en) | Stencil mask and electron beam exposure method | |
| US5212117A (en) | Method of manufacturing a semiconductor device contact structure using lift | |
| KR20230029408A (en) | Processed Surface Protective Layer and Method for manufacturing silicon mask using same | |
| TW201642052A (en) | Patterned photoresist removal | |
| CN118112891A (en) | Method for realizing electron beam lithography of narrow lines on insulating substrate by using low voltage | |
| JPS593953A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| JPS6354726A (en) | Method of etching resist film | |
| JP2720469B2 (en) | Method for manufacturing thin film transistor | |
| CN108321186A (en) | Thin film transistor and its manufacturing method, array substrate and display device | |
| JPS61220428A (en) | Exposure device | |
| JPH0223955B2 (en) |