RU2398369C1 - Method for manufacturing of microcircuit boards with multi-level thin-film commutation - Google Patents
Method for manufacturing of microcircuit boards with multi-level thin-film commutation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2398369C1 RU2398369C1 RU2009131993/09A RU2009131993A RU2398369C1 RU 2398369 C1 RU2398369 C1 RU 2398369C1 RU 2009131993/09 A RU2009131993/09 A RU 2009131993/09A RU 2009131993 A RU2009131993 A RU 2009131993A RU 2398369 C1 RU2398369 C1 RU 2398369C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- copper
- level
- commutation
- film
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гибридной микроэлектроники и может быть использовано для создания микроплат с многоуровневой тонкопленочной коммутацией.The invention relates to the field of hybrid microelectronics and can be used to create microboards with multi-level thin-film switching.
Одной из основных проблем создания микроплат с многоуровневой коммутацией является получение надежного низкоомного контакта между уровнями.One of the main problems in creating multi-level switching microcircuit boards is to obtain reliable low-resistance contact between the levels.
Известен способ изготовления микроплат с многоуровневой коммутацией, в котором для получения надежного контакта используют способ формирования контактных столбиков путем облуживания медных площадок припоем ПОСМ-61. Способ включает в себя нанесение на подложку из стали структуры V-Cu-V-Al методом ионно-плазменного распыления (V - адгезионный подслой, Аl - защитная пленка, Cu -проводящая пленка первого уровня), формирование методом селективной фотолитографии проводников 1-го слоя с использованием позитивного фоторезиста ФП-383, а с помощью негативного фоторезиста ФН-11 защитной маски с окнами для переходных контактных столбиков, выполнение переходных окон к проводящей пленке 1-го слоя травлением нижележащих слоев Аl и V. Затем через переходные окна проводят предварительное облуживание медных контактных площадок в ванне припоем ПОСМ-61 при температуре 260±10°С. Затем методом термического испарения наносят диэлектрическую пленку моноокиси кремния и подложку вновь подвергают облуживанию, погружая ее в ванну с припоем ПОСМ-61. В результате расплавления столбиков из припоя происходит разрыв диэлектрика над столбиками и их наращивание. После чего напыляют V-Cu-V-Al для получения второго уровня металлизации с фотолитографическим формированием рисунка проводников второго уровня коммутации (а.с. №1358777, Н05К 3/46, 1996 г.).A known method of manufacturing microcards with multi-level switching, in which to obtain reliable contact using the method of forming contact columns by tinning copper pads solder POSM-61. The method includes applying a V-Cu-V-Al structure to a steel substrate by ion-plasma spraying (V is an adhesive sublayer, Al is a protective film, Cu is a first-level conductive film), formation of the 1st layer conductors by selective photolithography using a positive photoresist FP-383, and using a negative photoresist FN-11 a protective mask with windows for transition contact columns, making transition windows to the conductive film of the 1st layer by etching the underlying layers Al and V. Then, through the transition windows, Variable tinning of copper contact pads in the bath with POSM-61 solder at a temperature of 260 ± 10 ° С. Then, a dielectric film of silicon monoxide is applied by thermal evaporation and the substrate is again subjected to tinning, immersing it in a bath with POSM-61 solder. As a result of the melting of the columns from the solder, the dielectric ruptures over the columns and grows. After that, V-Cu-V-Al is sprayed to obtain a second metallization level with photolithographic formation of a pattern of conductors of the second switching level (AS No. 1358777,
Недостатками этого способа изготовления микроплат с многоуровневой коммутацией является сложность процесса и большая вероятность внесения дефектов при обработке припоем.The disadvantages of this method of manufacturing microcircuit with multilevel switching is the complexity of the process and the high probability of introducing defects when processing solder.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ, взятый в качестве прототипа, в котором для получения планарной структуры проводят гальваническое наращивание меди. Способ включает в себя последовательное вакуумное осаждение на керамическую подложку слоев ванадий-медь-ванадий и формирование нижнего уровня коммутации фотолитографией, нанесение технологического слоя ванадия и формирование в нем окон на участках межслойной изоляции, которую формируют нанесением слоя полиимида, вскрытие в нем окон для межслойных переходов и последующее удаление технологического слоя ванадия с помощью селективного травления, после чего производят последовательное вакуумное осаждение сплошных слоев ванадия и меди с гальваническим наращиванием слоя меди и последующее формирование рисунка проводников верхнего уровня коммутации с помощью фотолитографии (патент РФ №2040131, Н05К 3/46, опубликован в 1995 г.).Closest to the claimed method is a method taken as a prototype, in which to obtain a planar structure conduct galvanic build-up of copper. The method includes sequential vacuum deposition of vanadium-copper-vanadium layers on a ceramic substrate and the formation of a lower switching level by photolithography, applying a technological vanadium layer and forming windows in it at interlayer insulation sections, which is formed by applying a polyimide layer, opening windows for interlayer transitions in it and the subsequent removal of the technological layer of vanadium by selective etching, after which successive vacuum deposition of continuous layers of vanadium and copper is carried out with galvanic build-up of the copper layer and the subsequent formation of a pattern of conductors of the upper level of switching using photolithography (RF patent No. 2040131, Н05К 3/46, published in 1995).
Недостатком данного способа является низкая коммутационная способность, т.е. при всей сложности технологического процесса способ позволяет формировать только два коммутационных уровня.The disadvantage of this method is the low switching ability, i.e. for all the complexity of the technological process, the method allows to form only two switching levels.
Технический результат предлагаемого изобретения - расширение технологических возможностей и увеличение коммутационной способности микроплат с многоуровневой коммутацией.The technical result of the invention is the expansion of technological capabilities and increase the switching ability of microboards with multi-level switching.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления микроплат с многоуровневой тонкопленочной коммутацией, включающем формирование на подложке из керамики проводников первого уровня ванадий-медь-никель путем вакуумного напыления с последующим фотолитографическим травлением, нанесение изоляционного слоя, вскрытие в нем окон под межуровневые контакты, формирование межуровневой коммутации титан-медь-титан и проводников второго уровня титан-медь-титан, формирование конструктивной защиты, после вскрытия окон под межуровневые контакты стравливают пленку никеля и химически осаждают в окна тонкий слой олова на медь, после чего путем вакуумного напыления через магнитную маску с топологическим рисунком межуровневой коммутации осаждают пленки титан-медь-титан до получения планарной структуры.The technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing microboards with multilevel thin-film commutation, which includes forming vanadium-copper-nickel first-level conductors on a ceramic substrate by vacuum deposition followed by photolithographic etching, applying an insulating layer, opening windows under it for inter-level contacts, forming inter-level switching titanium-copper-titanium and second-level conductors titanium-copper-titanium, the formation of constructive protection, after opening the windows under the mezhurov evye vented nickel film contacts and chemically precipitated window thin tin layer on the copper, and then by vacuum deposition through a mask with a magnetic topological pattern switching interlayer deposited film of titanium-copper-titanium to obtain a planar structure.
На чертеже изображен предлагаемый технологический процесс, где введены следующие обозначения: 1 - подложка из керамики; 2 - вакуумная медь; 3 - вакуумный никель; 4 - вакуумный ванадий; 5 - химическое олово; 6 - вакуумный титан; 7 - межслойная изоляция (полиимидный лак); 8 - защитное покрытие.The drawing shows the proposed process, where the following notation is introduced: 1 - a substrate of ceramic; 2 - vacuum copper; 3 - vacuum nickel; 4 - vacuum vanadium; 5 - chemical tin; 6 - vacuum titanium; 7 - interlayer insulation (polyimide varnish); 8 - a protective coating.
Предлагаемый способ изготовления микроплат с многоуровневой коммутацией содержит следующие операции:The proposed method for the manufacture of microcircuit with multilevel switching contains the following operations:
1. Очистка подложки из керамики типа «Поликор» (чертеж,а).1. Cleaning the substrate of ceramic type "Polikor" (drawing, a).
2. Напыление сплошной пленки ванадий-медь-никель толщиной 1,0-3,0 мкм методом вакуумного напыления (чертеж,б).2. The deposition of a continuous film of vanadium-copper-nickel with a thickness of 1.0-3.0 μm by vacuum deposition (drawing, b).
3. Формирование топологии проводников первого уровня методом фотолитографии (чертеж,в).3. The formation of the topology of conductors of the first level by the method of photolithography (drawing, c).
4. Нанесение изоляционного слоя (например, полиимидного лака АД-9103) толщиной (6,0-7,0) мкм методом центрифугирования (чертеж,г).4. Application of an insulating layer (for example, AD-9103 polyimide varnish) with a thickness (6.0-7.0) microns by centrifugation (drawing, g).
5. Сушка изоляционного слоя ступенчато: при температуре 60°С в течение 10 мин, при температуре 80°С в течение 10 мин, при температуре 100°С в течение 10 мин, при температуре 120°С в течение 30 мин.5. Drying of the insulating layer in steps: at a temperature of 60 ° C for 10 min, at a temperature of 80 ° C for 10 min, at a temperature of 100 ° C for 10 min, at a temperature of 120 ° C for 30 min.
6. Имидизация изоляционного слоя в вакуумной установке при температуре 320°С.6. Imidization of the insulating layer in a vacuum installation at a temperature of 320 ° C.
7. Вскрытие окон в изоляционном слое методом фотолитографии (чертеж, д).7. Opening windows in the insulating layer by photolithography (drawing, d).
8. Травление пленки никеля в контактных окнах (чертеж,е).8. Etching of the nickel film in the contact windows (drawing, e).
9. Химическое осаждение олова в контактные окна (чертеж,ж).9. Chemical deposition of tin in contact windows (drawing, g).
10. Напыление межуровневой коммутации титан-медь-титан толщиной (5-6) мкм через магнитную маску (чертеж,з).10. Spraying inter-level switching titanium-copper-titanium with a thickness of (5-6) microns through a magnetic mask (drawing, h).
11. Напыление проводников второго уровня титан-медь-титан толщиной (3,0-4,5) мкм через магнитную маску (чертеж,и).11. Spraying of conductors of the second level titanium-copper-titanium with a thickness of (3.0-4.5) microns through a magnetic mask (drawing, and).
12. При формировании проводников следующего уровня операции 4-11 повторить.12. When forming the conductors of the next level of operation 4-11, repeat.
13. Формирование конструктивной защиты (чертеж,к).13. Formation of structural protection (drawing, k).
14. Контроль электрофизических параметров.14. Control of electrophysical parameters.
В предлагаемом способе формируются сплошные изоляционные слои, что расширяет возможности проектирования сложных микроплат с многоуровневой коммутацией, соединение проводников разных уровней осуществляется через вскрытые контактные окна, а для получения надежных контактов и обеспечения планарности рельефа контактные окна заполняются металлом. Для заполнения контактных окон металлом, в отличие от прототипа, в котором используется гальваническое наращивание меди, применяется «сухой» метод заполнения окон металлом - метод вакуумного осаждения пленок титан-медь-титан через магнитные маски. Использование магнитных масок для формирования структур позволяет повысить надежность межуровневых контактов, так как исключаются такие дефекты, как невымываемые вкрапления травителя, получаемые при использовании жидкостных методов. Совмещение магнитных масок с рисунком подложки проводится с помощью специального приспособления с микровинтами, позволяющего осуществить точное совмещение и плотное прижатие маски к подложке за счет магнитных сил. Точность совмещения составляет ±10 мкм. Перед напылением для исключения окисных пленок стравливают в контактных окнах пленку никеля и химически высаживают олово толщиной 1 мкм. Проводники второго и следующих уровней формируются также напылением через магнитные маски.In the proposed method, continuous insulating layers are formed, which expands the possibilities of designing complex microcircuits with multilevel switching, the connection of conductors of different levels is carried out through open contact windows, and to obtain reliable contacts and ensure planarity of the relief, contact windows are filled with metal. To fill the contact windows with metal, unlike the prototype, which uses galvanic build-up of copper, the "dry" method of filling windows with metal is used - the method of vacuum deposition of titanium-copper-titanium films through magnetic masks. The use of magnetic masks for the formation of structures makes it possible to increase the reliability of inter-level contacts, since defects such as indelible etches of an etchant obtained using liquid methods are excluded. The combination of magnetic masks with the substrate pattern is carried out using a special device with microscrews, which allows precise matching and tight pressing of the mask to the substrate due to magnetic forces. The alignment accuracy is ± 10 μm. Before sputtering, to eliminate oxide films, nickel films are etched in the contact windows and tin 1 μm thick is chemically planted. The conductors of the second and next levels are also formed by sputtering through magnetic masks.
Предлагаемый способ позволил изготовить микроплаты с 4 уровнями коммутации, которые имеют следующие характеристики:The proposed method made it possible to manufacture microboards with 4 switching levels, which have the following characteristics:
- удельное поверхностное сопротивление проводников - 0,02 Ом/□.- specific surface resistance of conductors - 0.02 Ohm / □.
- переходное сопротивление - 0,07 Ом,- transition resistance - 0.07 Ohm,
- сопротивление изоляции - более 100 МОм.- insulation resistance - more than 100 megohms.
- напряжение пробоя - более 100 В.- breakdown voltage - more than 100 V.
Способ изготовления микроплат с многоуровневой тонкопленочной коммутацией реализуется при изготовлении микроузлов памяти повышенной информационной емкости по гибридной технологии.A method of manufacturing microboards with multi-level thin-film switching is implemented in the manufacture of micro-memory nodes of high information capacity using hybrid technology.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131993/09A RU2398369C1 (en) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | Method for manufacturing of microcircuit boards with multi-level thin-film commutation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009131993/09A RU2398369C1 (en) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | Method for manufacturing of microcircuit boards with multi-level thin-film commutation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2398369C1 true RU2398369C1 (en) | 2010-08-27 |
Family
ID=42798912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009131993/09A RU2398369C1 (en) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | Method for manufacturing of microcircuit boards with multi-level thin-film commutation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2398369C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474004C1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-01-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method to manufacture multi-level thin-film microcircuit chips |
| RU2697814C1 (en) * | 2018-07-13 | 2019-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of making microplates with transition metallized holes |
-
2009
- 2009-08-24 RU RU2009131993/09A patent/RU2398369C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2474004C1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-01-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method to manufacture multi-level thin-film microcircuit chips |
| RU2697814C1 (en) * | 2018-07-13 | 2019-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of making microplates with transition metallized holes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5436504A (en) | Interconnect structures having tantalum/tantalum oxide layers | |
| KR100780986B1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US4770897A (en) | Multilayer interconnection system for multichip high performance semiconductor packaging | |
| US11537016B2 (en) | Method of manufacturing array substrate, and array substrate | |
| JP2010505259A (en) | Formation of through-wafer electrical interconnects and other structures using dielectric thin films | |
| CN100556795C (en) | The preparation method of radio-frequency micro-machinery series contact type switch | |
| US7541275B2 (en) | Method for manufacturing an interconnect | |
| WO2015050477A1 (en) | Method for manufacturing a double-sided printed circuit board | |
| RU2398369C1 (en) | Method for manufacturing of microcircuit boards with multi-level thin-film commutation | |
| US20200248329A1 (en) | NEUTRAL pH COPPER PLATING SOLUTION FOR UNDERCUT REDUCTION | |
| US9941858B2 (en) | Electricoacoustic component with structured conductor and dielectric layer | |
| JP3255112B2 (en) | Wiring board with built-in resistor and method of manufacturing the same | |
| JPH03244126A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| US11917751B2 (en) | Multilayer wiring board and method of producing the same | |
| RU2230391C2 (en) | Process of manufacture of self-aligned built-in copper metallization of in tegrated circuits | |
| JP2013089831A (en) | Wiring structure and method for manufacturing the same | |
| US20100246090A1 (en) | Thin film capacitor | |
| RU2474004C1 (en) | Method to manufacture multi-level thin-film microcircuit chips | |
| JPH04290249A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
| RU2040131C1 (en) | Process of manufacture of thin-film microcircuits | |
| RU2459314C1 (en) | Method of making thin-film multilevel boards for multichip modules, hybrid integrated circuits and chip assemblies | |
| CN101140899A (en) | Method for making metallic conducting wire with wet method | |
| KR100987106B1 (en) | Method of manufacturing multi-layer circuit board using selective plating by forming middle-layer | |
| RU2717264C1 (en) | Method of using platinum metallization in system of redistribution of contact pads of crystals of integrated microcircuits and semiconductor devices | |
| KR100324020B1 (en) | Metal wiring formation method of semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190514 |