RU2436183C1 - Method to metallise elements in products of electronic engineering - Google Patents
Method to metallise elements in products of electronic engineering Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436183C1 RU2436183C1 RU2010134084/28A RU2010134084A RU2436183C1 RU 2436183 C1 RU2436183 C1 RU 2436183C1 RU 2010134084/28 A RU2010134084/28 A RU 2010134084/28A RU 2010134084 A RU2010134084 A RU 2010134084A RU 2436183 C1 RU2436183 C1 RU 2436183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metallization
- coating
- sublayer
- layer
- topology
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем, в том числе монолитных полупроводниковых интегральных схем СВЧ.The invention relates to electronic equipment and can be used in the manufacture of discrete semiconductor devices and integrated circuits, including monolithic semiconductor integrated circuits microwave.
При разработке и изготовлении дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем (далее изделий электронной техники) электро- и теплопроводящие свойства металлизационного покрытия элементов изделия наряду с другими технологическими и конструкционными параметрами определяют электрические характеристики изделий электронной техники.In the development and manufacture of discrete semiconductor devices and integrated circuits (hereinafter referred to as electronic products), the electrical and heat-conducting properties of the metallization coating of product elements, along with other technological and structural parameters, determine the electrical characteristics of electronic products.
Известен способ металлизации элементов изделий электронной техники, называемый методом «взрыва», заключающийся в формировании на поверхности подложки с топологией элементов изделия топологии металлизационного покрытия посредством метода фотолитографии, нанесении металлизационного покрытия - металла или системы металлов, удалении защитной фоторезистивной маски в соответствующем растворителе [1, 2].A known method of metallization of elements of electronic products, called the "explosion" method, which consists in forming on the surface of the substrate with the topology of the elements of the product the topology of the metallization coating using the photolithography method, applying a metallization coating - a metal or metal system, removing the protective photoresist mask in an appropriate solvent [1, 2].
При этом при «взрыве» важно наличие разрывов в металлизационном покрытии, нанесенном непосредственно на поверхность подложки с топологией изделия и на поверхность защитной фоторезистивной маски, обусловленных различной толщиной их слоев, малой - металлизационного покрытия и достаточно большой - защитной фоторезистивной маски.In this case, during an “explosion”, it is important to have gaps in the metallization coating deposited directly on the surface of the substrate with the product topology and on the surface of the protective photoresist mask, due to the different thicknesses of their layers, a small metallization coating and a sufficiently large protective photoresist mask.
В противном случае «взрыв» не осуществляется.Otherwise, the "explosion" is not carried out.
Недостатки этого способа заключаются:The disadvantages of this method are:
во-первых, в низком качестве металлизационного покрытия и, соответственно, низкой надежности изделий электронной техники,firstly, in the low quality of the metallization coating and, accordingly, the low reliability of electronic products,
во-вторых, в низкой воспроизводимости метода «взрыва» и, соответственно, низком проценте выхода годных изделий электронной техники,secondly, in the low reproducibility of the "explosion" method and, accordingly, the low yield of suitable electronic products,
в-третьих, в ограничении металлизационного покрытия по толщине, не более 2 мкм, и тем самым низком качестве металлизационного покрытия и, соответственно, низкой надежности изделий электронной техники,thirdly, in limiting the metallization coating in thickness, not more than 2 microns, and thereby the low quality of the metallization coating and, accordingly, low reliability of electronic products,
в-четвертых, в том, что актуально во все времена - значительных потерях драгоценного металла - как правило, золота в процессе «взрыва», поскольку последний является одним из широко используемых материалов для металлизации изделий электронной техники.fourthly, in what is relevant at all times - significant losses of a precious metal - usually gold in the process of "explosion", since the latter is one of the widely used materials for metallization of electronic products.
Известен способ металлизации элементов изделий электронной техники, в котором с целью повышения адгезии металлизационного покрытия на поверхность подложки с топологией изделия дополнительно наносят - напыляют подслой из системы металлов хром-платина-золото с последующим нанесением основного слоя металлизационного покрытия электролитическим методом - слоя металла с хорошими электро- и теплопроводящими свойствами, как правило, золота, с повышенной заданной толщиной по всей упомянутой поверхности подложки, с последующим формированием заданной топологии металлизационного покрытия посредством метода фотолитографии, удаление - травление металлизационного покрытия через защитную фоторезистивную маску, удаление защитной фоторезистивной маски в соответствующем растворителе [3].There is a known method of metallization of elements of electronic products, in order to increase the adhesion of the metallization coating on the surface of the substrate with the product topology, they additionally apply - spray a sublayer of the chromium-platinum-gold metal system followed by applying the main layer of the metallization coating by the electrolytic method - a metal layer with good electro - and heat-conducting properties, as a rule, of gold, with an increased predetermined thickness over the entire mentioned surface of the substrate, with subsequent formation a given topology of the metallization coating by means of the photolithography method, removal - etching of the metallization coating through a protective photoresist mask, removal of the protective photoresist mask in an appropriate solvent [3].
Известен способ металлизации элементов изделий электронной техники, включающий, так же как и в предыдущем способе, напыление на поверхность подложки с топологией элементов изделия подслоя металлизационного покрытия в виде системы металлов, формирование заданной топологии металлизационного покрытия посредством метода фотолитографии, нанесение основного слоя металлизационного покрытия электролитическим методом - слоя металла с хорошими электро- и теплопроводящими свойствами, с повышенной заданной толщиной. Но в отличие от предыдущего нанесение основного слоя металлизационного покрытия осуществляют локально, удаление защитной фоторезистивной маски в соответствующем растворителе и удаление - травление части подслоя металла, расположенного вне топологии металлизационного покрытия [4 - прототип].A known method of metallization of elements of electronic products, including, as in the previous method, spraying on the surface of the substrate with the topology of the elements of the product sublayer metallization coating in the form of a system of metals, the formation of a given topology of the metallization coating using the photolithography method, applying the main layer of the metallization coating by electrolytic method - a metal layer with good electrical and heat-conducting properties, with an increased specified thickness. But unlike the previous one, the main layer of the metallization coating is applied locally, the protective photoresistive mask is removed in the appropriate solvent and the etched part of the metal sublayer located outside the metallization coating topology is removed [4 - prototype].
Данный способ, равно как и предыдущий, по сравнению с первым аналогом обеспечивают:This method, as well as the previous one, in comparison with the first analogue provides:
во-первых, благодаря нанесению упомянутого подслоя металлизационного покрытия высокую адгезию основного слоя металлизационного покрытия и, как следствие, повышение качества металлизационного покрытия и, соответственно, надежности изделий электронной техники,firstly, due to the application of the aforementioned metallization coating sublayer, high adhesion of the main layer of the metallization coating and, as a result, an increase in the quality of the metallization coating and, accordingly, the reliability of electronic products,
во-вторых, благодаря использованию электролитического метода нанесения основного слоя металлизационного покрытия и, соответственно, возможностей этого метода снятие ограничении по толщине основного слоя металлизационного покрытия и, как следствие, повышение качества металлизационного покрытия и, соответственно, надежности изделий электронной техники.secondly, due to the use of the electrolytic method of applying the main layer of the metallization coating and, accordingly, the possibilities of this method, the restriction on the thickness of the main layer of the metallization coating is removed and, as a result, the quality of the metallization coating and, accordingly, the reliability of electronic products are improved.
Недостаток этих способов заключается:The disadvantage of these methods is:
во-первых, в нарушении - изменении геометрических размеров металлизационного покрытия из-за бокового подтравливания и, как следствие, ухудшении электрических характеристик изделий электронной техники;firstly, in violation - a change in the geometric dimensions of the metallization coating due to lateral etching and, as a result, deterioration of the electrical characteristics of electronic products;
и что наряду с указанными выше преимуществами обусловлено использованием электролитического метода нанесения основного слоя металлизационного покрытия, режим которого, например кислая среда, нагрев до температуры 60-70°С (в случае использования позитивного фоторезиста), предъявляет наиболее жесткие требования к защитной фоторезистивной маске и который (упомянутый режим) приводит к увеличению плотности дефектов защитной фоторезистивной маски, обусловленных изначально процессами самого метода фотолитографии, таких как:and that along with the above advantages is due to the use of the electrolytic method of applying the main layer of a metallization coating, the mode of which, for example, acidic medium, heating to a temperature of 60-70 ° C (in the case of using a positive photoresist), makes the most stringent requirements for a protective photoresist mask and which (the mentioned mode) leads to an increase in the density of defects of the protective photoresistive mask, caused initially by the processes of the photolithography method itself, such as:
- сквозные отверстия, создающие каналы проводимости, так называемые «ложные» элементы схемы,- through holes creating conduction channels, the so-called "false" circuit elements,
- ореолы - зоны, окружающие свободную от защитной фоторезистивной маски область поверхности подложки, которые образуются в результате подтравливания защитной фоторезистивной маски в зоне контакта, и могущие привести при длительном электролитическом процессе к осаждению соответствующего осаждаемого металла и тем самым - к указанному выше нарушению геометрических размеров металлизационного покрытия и, как следствие, - ухудшение электрических характеристик изделий электронной техники.- halos - zones surrounding the surface area of the substrate that is free from the protective photoresistive mask, which are formed as a result of etching the protective photoresistive mask in the contact zone, and which can lead to a deposition of the corresponding deposited metal during a long electrolytic process and thereby to the above-mentioned violation of the geometric dimensions of the metallization coatings and, as a consequence, the deterioration of the electrical characteristics of electronic products.
Во-вторых, низкая адгезия фоторезистивной маски к металлу упомянутого подслоя металлизационного покрытия, результатом чего является:Secondly, the low adhesion of the photoresist mask to the metal of the said metallization coating sublayer, the result of which is:
- также нарушение геометрических размеров металлизационного покрытия из-за его подтравливания и, как следствие, - снижение его качества и, соответственно, снижение надежности и ухудшение электрических характеристик изделий электронной техники,- also a violation of the geometric dimensions of the metallization coating due to etching and, as a consequence, a decrease in its quality and, consequently, a decrease in reliability and a deterioration in the electrical characteristics of electronic products,
- повышенный процент брака и, соответственно, низкий выход годных изделий.- increased percentage of defects and, accordingly, low yield.
В-третьих, в значительных потерях золота при травлении. При этом в третьем аналоге более значительных потерях золота, чем в четвертом - прототипе.Thirdly, a significant loss of gold during etching. Moreover, the third analogue has more significant losses of gold than the fourth prototype.
Техническим результатом изобретения является повышение качества металлизационного покрытия и, соответственно, повышение надежности изделий электронной техники, улучшение электрических характеристик, повышение выхода годных.The technical result of the invention is to improve the quality of the metallization coating and, accordingly, to increase the reliability of electronic products, improve electrical characteristics, increase yield.
Указанный технический результат достигается заявленным способом металлизации элементов изделий электронной техники, включающим нанесение на одной из поверхностей подложки с активным слоем с предварительно сформированной на упомянутой поверхности топологии элементов соответствующего изделия подслоя металлизационного покрытия в виде системы металлов с заданной толщиной, обеспечивающего адгезию основного слоя металлизационного покрытия, формирование топологии - защитной фоторезистивной маски основного слоя металлизационного покрытия посредством метода фотолитографии, нанесение локально основного слоя металлизационного покрытия электролитическим методом - металла с хорошими электро- и теплопроводящими свойствами, с повышенной заданной толщиной, удаление защитной фоторезистивной маски, удаление части подслоя металлизационного покрытия, расположенного вне топологии основного слоя металлизационного покрытия.The specified technical result is achieved by the claimed method of metallization of the elements of electronic products, including applying on one of the surfaces of the substrate with an active layer with a top layer of a metallization coating preliminarily formed on the surface of the elements of the corresponding product in the form of a metal system with a given thickness that ensures adhesion of the main layer of the metallization coating, formation of topology - a protective photoresistive mask of the main layer of metallization coating using the method of photolithography, applying the locally main layer of a metallization coating by an electrolytic method - a metal with good electrical and heat-conducting properties, with a predetermined thickness, removing the protective photoresist mask, removing part of the metallization coating sublayer located outside the topology of the metallization coating main layer.
В котором:Wherein:
- нанесение подслоя металлизационного покрытия в виде системы металлов осуществляют общей толщиной, равной 0,1-0,5 мкм,- applying a sublayer of a metallization coating in the form of a system of metals is carried out with a total thickness equal to 0.1-0.5 microns,
- непосредственно на подслой металлизационного покрытия дополнительно наносят технологический слой из легкоокисляющегося металла толщиной, равной 0,1-0,5 мкм,- directly on the sublayer metallization coating additionally apply a technological layer of easily oxidized metal with a thickness of 0.1-0.5 microns,
- а формирование топологии металлизационного покрытия осуществляют на технологическом слое из легкоокисляющегося металла,- and the formation of the topology of the metallization coating is carried out on a technological layer of easily oxidized metal,
- а перед нанесением локально основного слоя металлизационного покрытия электролитическим методом осуществляют удаление части технологического слоя из легкоокисляющегося металла через упомянутую защитную фоторезистивную маску,- and before applying the locally main layer of the metallization coating by the electrolytic method, a part of the technological layer is removed from the easily oxidized metal through said protective photoresist mask,
- а удаление оставшейся части технологического слоя из легкоокисляющегося металла осуществляют перед удалением части подслоя металлизационного покрытия, расположенного вне топологии основного слоя металлизационного покрытия.- and the removal of the remaining part of the technological layer from an easily oxidized metal is carried out before removing part of the sublayer of the metallization coating located outside the topology of the main layer of the metallization coating.
Изделием электронный техники может быть дискретный полупроводниковый прибор, например полевой транзистор с барьером Шотки с балочными выводами, при этом после формирования - металлизации балочных выводов осуществляют удаление подложки с ее обратной стороны в местах расположения балочных выводов посредством метода фотолитографии.An electronic device can be a discrete semiconductor device, for example, a field effect transistor with a Schottky barrier with beam terminals, and after formation and metallization of the beam terminals, the substrate is removed from its reverse side at the locations of the beam terminals using the photolithography method.
Изделием электронной техники может быть интегральная схема с воздушными мостами, например полупроводниковая, или пленочная, или гибридная, при этом перед нанесением подслоя металлизационного покрытия дополнительно формируют топологию воздушных мостов посредством метода фотолитографии.An electronic technology product may be an integrated circuit with air bridges, for example, a semiconductor, or film, or hybrid, with the topology of the air bridges being additionally formed by applying a photolithography method before applying a metallization coating sublayer.
Подслой металлизационного покрытия нанесен в виде системы металлов, например титан-золото или хром-никель, при этом слой золота удаляют в две стадии: на первой - методом ионно-лучевого травления, на второй - химическим травлением, при соотношении удаляемой толщины золота 2/3 соответственно.The metallization coating sublayer is applied in the form of a system of metals, for example, titanium-gold or chromium-nickel, while the gold layer is removed in two stages: on the first, by ion beam etching, on the second, by chemical etching, with a ratio of the removed gold thickness of 2/3 respectively.
В качестве легкоокисляющего металла технологического слоя используют металлы из группы, например, алюминий, хром, титан.As an oxidizing metal of the technological layer, metals from the group are used, for example, aluminum, chromium, titanium.
Удаление оставшейся части технологического слоя из легкоокисляющегося металла и части подслоя металлизационного покрытия, расположенного вне топологии металлизационного покрытия, осуществляют известными методами, например химическим или плазмохимическим травлением или их сочетанием.Removal of the remaining part of the technological layer from an easily oxidized metal and part of a metallization coating sublayer located outside the metallization coating topology is carried out by known methods, for example, chemical or plasma-chemical etching or a combination thereof.
Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the invention.
Заявленный способ металлизации элементов изделий электронной техники - дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем обеспечивает совокупность его существенных признаков, а именно:The claimed method of metallization of elements of electronic products - discrete semiconductor devices and integrated circuits provides a combination of its essential features, namely:
Нанесение подслоя металлизационного покрытия в виде системы металлов общей толщиной, равной 0,1-0,5 мкм, как установлено экспериментально, является оптимальной толщиной, обеспечивающей высокую адгезию основного слоя металлизационного покрытия и, как следствие, повышение качества металлизационного покрытия и, соответственно, повышение надежности изделий электронной техники, улучшение электрических характеристик.The application of a metallization coating sublayer in the form of a system of metals with a total thickness of 0.1-0.5 μm, as established experimentally, is the optimal thickness, providing high adhesion of the main layer of the metallization coating and, as a result, improving the quality of the metallization coating and, accordingly, increasing reliability of electronic products, improving electrical characteristics.
Наличие технологического слоя из легкоокисляющегося металла указанной толщины и тем самым и в силу этого непременно наличие - присутствие на поверхности легкоокисляющегося металла - его соответствующего окисла.The presence of a technological layer of readily oxidizable metal of the indicated thickness, and thereby and by virtue of this, without fail the presence — presence on the surface of the readily oxidizable metal — of its corresponding oxide.
Это позволяет использовать технологический слой из легкоокисляющегося металла в качестве дополнительной защитной маски в совокупности с защитной фоторезистивной маской при электролитическом нанесении основного слоя металлизационного покрытия и тем самым:This allows you to use the technological layer of easily oxidized metal as an additional protective mask in conjunction with a protective photoresistive mask during electrolytic deposition of the main layer of a metallization coating and thereby:
во-первых, позволяет исключить боковое подтравливание последнего и тем самым позволяет исключить нарушение - изменение геометрических размеров металлизационного покрытия и, как следствие, улучшение электрических характеристик изделий электронной техники,firstly, it allows to exclude lateral etching of the latter and thereby eliminates the violation - changing the geometric dimensions of the metallization coating and, as a result, improving the electrical characteristics of electronic products,
во-вторых, позволяет минимизировать вероятность возникновения «ложных» элементов схем и, как следствие, повышение воспроизводимости и, соответственно, выхода годных и улучшение электрических характеристик изделий электронной техники,secondly, it allows to minimize the likelihood of the occurrence of "false" circuit elements and, as a result, increase reproducibility and, accordingly, yield and improve the electrical characteristics of electronic products,
в-третьих, обеспечивает исключение «отравления» электролита продуктами разрушения защитной фоторезистивной маски в его агрессивной среде (кислая среда, температура 60-70°С) и, как следствие, повышение качества металлизационного покрытия и, соответственно, повышение надежности изделий электронной техники, улучшение электрических характеристик.thirdly, it ensures the elimination of “poisoning” of the electrolyte by the products of destruction of the protective photoresistive mask in its aggressive environment (acidic environment, temperature 60-70 ° C) and, as a result, improving the quality of the metallization coating and, accordingly, improving the reliability of electronic products, improving electrical characteristics.
Более того, легкоокисляющийся металл технологического слоя выполняет одновременно, что немаловажно, две функции:Moreover, the easily oxidized metal of the technological layer performs simultaneously, which is important, two functions:
первая - как уже сказано выше (его приповерхностный окисел) - в качестве дополнительной защитной маски к защитной фоторезистивной маске при электролитическом нанесении основного слоя металлизационного покрытия,the first - as mentioned above (its surface oxide) - as an additional protective mask to the protective photoresistive mask during electrolytic deposition of the main layer of a metallization coating,
вторая - в качестве проводника, соединяющего локальные участки подслоя металлизационного покрытия.the second - as a conductor connecting the local sections of the metallization coating sublayer.
При этом вторая дополнительно к первой позволяет исключить боковое подтравливание подслоя металлизационного покрытия и тем самым исключить нарушение - изменение геометрических размеров металлизационного покрытия и, как следствие, улучшение электрических характеристик изделий электронной техники.In this case, the second, in addition to the first, eliminates lateral etching of the sublayer of the metallization coating and thereby eliminates the violation — a change in the geometric dimensions of the metallization coating and, as a result, an improvement in the electrical characteristics of electronic products.
Нанесение подслоя металлизационного покрытия в виде системы металлов общей толщиной, равно как и нанесение технологического слоя из легкоокисляющегося металла толщиной менее 0,1 мкм, недопустимо, а более 0,5 мкм нецелесообразно.Applying a sublayer of a metallization coating in the form of a system of metals with a total thickness, as well as applying a technological layer of an easily oxidized metal with a thickness of less than 0.1 microns, is unacceptable, and more than 0.5 microns is inappropriate.
В первом случае - в силу возможности нарушения их целостности и тем самым неспособности выполнения их основной функции, а во втором - не приводит к дальнейшему улучшению качества металлизационного покрытия, но создает дополнительные трудности (проблемы) при их удалении.In the first case - due to the possibility of violating their integrity and thereby the inability to perform their main function, and in the second - it does not lead to further improvement in the quality of the metallization coating, but creates additional difficulties (problems) when removing them.
Итак, заявленный способ металлизации изделий электронной техники в полной мере обеспечивает указанный технический результат, а именно повышение качества металлизационного покрытия и, соответственно, повышение надежности, улучшение электрических характеристик, повышение выхода годных.So, the claimed method of metallization of electronic products fully provides the specified technical result, namely, improving the quality of the metallization coating and, accordingly, improving reliability, improving electrical characteristics, increasing yield.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 дан разрез фрагмента полевого транзистора с барьером Шотки (ПТШ) с балочными выводами (частный случай реализации заявленного способа металлизации изделий электронной техники), где:Figure 1 shows a section of a fragment of a field-effect transistor with a Schottky barrier (PTSh) with beam terminals (a special case of the implementation of the claimed method of metallization of electronic products), where:
- поверхность подложки с активным слоем - 1,- surface of the substrate with the active layer is 1,
- топология элементов изделия - 2,- topology of product elements - 2,
- подслой металлизационного покрытия - 3,- sublayer metallization coatings - 3,
- топология - защитная фоторезистивная маска основного слоя металлизационного покрытия - 4,- topology - protective photoresistive mask of the main layer of a metallization coating - 4,
- основной слой металлизационного покрытия - 5,- the main layer of a metallization coating - 5,
- технологический слой из легкоокисляющегося металла - 6,- technological layer of easily oxidized metal - 6,
- балочные выводы - 7.- beam conclusions - 7.
На фиг.2 (а и б) дан разрез фрагмента топологии монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ и пленочной интегральной схемы, выполненной на сапфировой подложке соответственно (частные случаи реализации заявленного способа металлизации изделий электронной техники), где:Figure 2 (a and b) shows a section through a fragment of the topology of a monolithic semiconductor integrated circuit microwave and film integrated circuit made on a sapphire substrate, respectively (special cases of the implementation of the claimed method of metallization of electronic products), where:
- воздушные мосты - 8.- air bridges - 8.
На фиг.3 дана фотография упомянутого выше фрагмента полевого транзистора с барьером Шотки с балочными выводами, полученная на электронном растровом микроскопе, тип Leo 1525.Figure 3 shows a photograph of the aforementioned fragment of a field-effect transistor with a Schottky barrier with beam terminals, obtained using an electron raster microscope, type Leo 1525.
Примеры конкретного выполнения рассмотрены на примерах реализации частных случаев заявленного способа металлизации изделий электронной техники, а именно образцов:Examples of specific performance are considered on examples of the implementation of special cases of the claimed method of metallization of electronic products, namely, samples:
- полевого транзистора с барьером Шотки с балочными выводами (примеры 1-5),- field-effect transistor with a Schottky barrier with beam terminals (examples 1-5),
- монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ (примеры 7-11),- monolithic semiconductor integrated circuit microwave (examples 7-11),
- пленочной интегральной схемы, выполненной на сапфировой подложке (примеры 13-17).- film integrated circuit made on a sapphire substrate (examples 13-17).
Пример 1.Example 1
На лицевой поверхности полуизолирующей подложки арсенида галлия с активным слоем n-типа проводимости 1 толщиной 0,3 мкм и концентрацией легирующей примеси 3×1017 см3 сформирована топология элементов 2 ПТШ - из двух чередующихся пар электродов истока, стока, канала между ними с канавкой под электрод затвора в виде барьера Шотки.On the front surface of the semi-insulating GaAs substrate with an active layer of n-type conductivity and a thickness of 1 0.3 microns and a dopant concentration of 3 × 10 17 cm 3 formed MESFET topology elements 2 - of two alternating pairs of source electrodes, drain, a channel between the groove under the gate electrode in the form of a Schottky barrier.
Способ включает следующую последовательность технологических операций металлизации элементов ПТШ - балочных выводов, предусмотренных технологическим процессом его изготовления с использованием заявленного способа металлизации:The method includes the following sequence of technological operations of metallization of PTSh elements - beam outputs provided by the technological process of its manufacture using the claimed metallization method:
- наносят на поверхность упомянутой подложки 1 с предварительно сформированной на ней топологий элементов 2 ПТШ подслой металлизационного покрытия 3 в виде системы металлов титан-золото общей толщиной 0,3 (0,05 и 0,25 мкм соответственно) посредством напыления в вакууме на установке УРМЗ.279.011;- applied to the surface of the
- непосредственно на упомянутый подслой металлизационного покрытия 3 наносят технологический слой из легкоокисляющегося металла 6, например титана, толщиной, равной 0,3 мкм, посредством напыления в вакууме на установке УРМЗ.279.011;- a technological layer of easily
- формируют на технологическом слое из легкоокисляющегося металла - титане 6 топологию - защитную фоторезистивную маску 4 основного слоя металлизационного покрытия посредством метода фотолитографии с использованием позитивного фоторезиста, например SPR220(7);- form on the technological layer of easily oxidizable metal -
- удаляют часть технологического слоя из легкоокисляющегося металла - титана 6 через сформированную защитную фоторезистивную маску 4, например, плазмохимическим травлением с использованием установки NE860R при следующем режиме: мощность - 140 Вт, время - 10 минут, состав газа - качественный (элегаз (SF6), кислород (O2), гелий (Не)) и количественный, объем, ч. (60, 2, 5)×10-6 соответственно;- remove part of the technological layer from the easily oxidized metal -
- наносят локально основной слой металлизационного покрытия 5 - металла с хорошими электро- и теплопроводящими свойствами, например золото, с повышенной заданной толщиной, например, равной 6 мкм, электролитическим методом через сформированную защитную фоторезистивную маску 4 при следующем режиме: электролит - фосфатный на основе дицианоаурата калия, температура - 30°С, плотность тока - 1 мА/см2, время - 2 часа 30 мин;- locally apply the main layer of a
- удаляют защитную фоторезистивную маску 4, например, экспонированием с последующим проявлением в MF-24A;- remove the protective
- удаляют оставшуюся часть технологического слоя из легкоокисляющегося металла - титана 6, например, плазмохимическим травлением с использованием установки NE860R при указанном выше режиме;- remove the remaining part of the technological layer from an easily oxidized metal -
- удаляют часть упомянутого подслоя 3, расположенного вне топологии основного слоя металлизационного покрытия 5, при этом слой золота удаляют в две стадии, а именно:- remove part of the mentioned
на первой удаляют слой золота толщиной 0,18 мкм методом ионно-лучевого травления с использованием установки ионного травления, УРМЗ.279.029,on the first, a 0.18 micron thick gold layer is removed by ion beam etching using an ion etching unit, URMZ.279.029,
на второй удаляют оставшуюся часть слоя золота толщиной 0,07 мкм химическим травлением при следующем режиме: состав травителя - качественный (10% раствор тиосульфата натрия, 10% раствор тиомочевины, 10% раствор красной кровяной соли) и количественный, объем, ч. (1:1:1) соответственно,on the second, the remaining part of the gold layer 0.07 μm thick is removed by chemical etching in the following mode: the etchant composition is qualitative (10% sodium thiosulfate solution, 10% thiourea solution, 10% red blood salt solution) and quantitative, volume, hours (1 : 1: 1) respectively
затем удаляют слой титана плазмохимическим травлением с использованием установки NE860R при следующем режиме: мощность - 140 Вт, время травления - 3 мин, состав газа - качественный (элегаз (SF6), кислород (О2), гелий (Не)) и количественный, объем, ч. (60, 2, 5)×10-6 (м3) соответственно;then remove the titanium layer by plasma etching using NE860R installation at the following mode: Power - 140 W, etch time - 3 min, gas composition - quality (sulfur hexafluoride (SF 6) and oxygen (O 2), helium (He)) and quantitative volume, including (60, 2, 5) × 10 -6 (m 3 ), respectively;
- осуществляют удаление упомянутой подложки 1 с ее обратной стороны в местах расположения балочных выводов 8 с использованием метода фотолитографии и последующего травления.- carry out the removal of the
Примеры 2-5.Examples 2-5.
Аналогично примеру 1 изготовлены ПТШ, но при других технологических параметрах заявленного способа металлизации, указанных в формуле изобретения (примеры 2-3), а также за ее пределами (примеры 4-5), а также согласно способу-прототипу (пример 6).Analogously to example 1, PTSh were made, but with other technological parameters of the claimed metallization method specified in the claims (examples 2-3), as well as outside it (examples 4-5), and also according to the prototype method (example 6).
Примеры 7-11.Examples 7-11.
Аналогично примерам 1-5 изготовлены образцы монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ при технологических параметрах способа металлизации, указанных в формуле изобретения (примеры 7-9), за ее пределами (примеры 10-11) и согласно способу-прототипу (пример 12).Similarly to examples 1-5, samples were made of a monolithic semiconductor integrated circuit microwave at the technological parameters of the metallization method specified in the claims (examples 7-9), outside (examples 10-11) and according to the prototype method (example 12).
При этом:Wherein:
- полупроводниковая монолитная интегральная схема СВЧ выполнена также на лицевой поверхности полуизолирующей подложки арсенида галлия с активным слоем n-типа проводимости 1, толщиной 0,3 мкм и концентрацией легирующей примеси 3×1017 см3 и содержит следующие элементы, по меньшей мере, один ПТШ 2, по меньшей мере, два конденсатора 2 с разных сторон ПТШ, воздушные мосты 8;- a semiconductor monolithic microwave integrated circuit is also made on the front surface of a semi-insulating substrate of gallium arsenide with an active layer of n-
- перед нанесением подслоя металлизационного покрытия 3 дополнительно формируют на упомянутой поверхности подложки 1 с предварительно сформированной на ней топологией элементов 2 монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ топологию воздушных мостов 8 посредством метода фотолитографии;- before applying the sublayer of the
- металлизируют следующие элементы монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ - верхние обкладки конденсаторов 2, контактные площадки 2, воздушные мосты 8.- metallize the following elements of a monolithic semiconductor integrated circuit microwave - the upper plates of the
Примеры 13-17.Examples 13-17.
Аналогично примерам 1-5 изготовлены образцы пленочной интегральной схемы, выполненной на сапфировой подложке, при технологических параметрах способа металлизации, указанных в формуле изобретения (примеры 13-15), за ее пределами (примеры 16-17) и согласно способу-прототипу (пример 18).Similarly to examples 1-5, samples of a film integrated circuit made on a sapphire substrate were made with the technological parameters of the metallization method specified in the claims (examples 13-15), outside it (examples 16-17) and according to the prototype method (example 18 )
При этом металлизируют следующие элементы пленочной интегральной схемы - верхние обкладки конденсаторов 2, контактные площадки 2, линии передачи 2, индуктивные элементы 2, воздушные мосты 8.In this case, the following elements of the film integrated circuit are metallized - the upper plates of the
На изготовленных образцах полевого транзистора с барьером Шотки, монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ и гибридной интегральной схемы усилителя СВЧ, выполненной на образцах вышеуказанной пленочной интегральной схемы на сапфировой подложке:On manufactured samples of a field effect transistor with a Schottky barrier, a monolithic semiconductor integrated circuit microwave and a hybrid integrated circuit microwave amplifier, made on samples of the above film integrated circuit on a sapphire substrate:
- измерена выходная мощность СВЧ (ваттметр Я2М-66),- the microwave output power was measured (Y2M-66 wattmeter),
- определена надежность согласно ГОСТ РВ 20.57416-98,- reliability is determined according to GOST RV 20.57416-98,
- определен выход годных.- determined yield.
Данные сведены в таблицу.The data are tabulated.
Как видно из таблицы образцы полевого транзистора с барьером Шотки, монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ и гибридной интегральной схемы усилителя СВЧ, выполненного на образцах пленочной интегральной схемы на сапфировой подложке, в которых металлизационное покрытие, предусмотренное технологическим процессом их изготовления, выполнено согласно заявленному способу металлизации (примеры 1-3), (примеры 7-9), (примеры 13-15), соответственно имеют:As can be seen from the table, the samples of a field-effect transistor with a Schottky barrier, a monolithic semiconductor integrated circuit microwave and a hybrid integrated circuit of a microwave amplifier, made on the samples of a film integrated circuit on a sapphire substrate, in which the metallization coating provided for by the technological process of their manufacture is made according to the claimed metallization method ( examples 1-3), (examples 7-9), (examples 13-15), respectively, have:
- высокую выходную мощность примерно 2,0, 0,5 и 0,85 Вт соответственно при рабочей частоте 10 ГГц,- high output power of approximately 2.0, 0.5 and 0.85 W, respectively, at an operating frequency of 10 GHz,
- коэффициент усиления примерно 10,0, 16,0 и 15,0 дБ соответственно,- gain of approximately 10.0, 16.0 and 15.0 dB, respectively,
- высокую надежность, средняя наработка до отказа 107 час,- high reliability, average time to failure 10 7 hours,
- выход годных примерно 60, 40 и 60 процентов соответственно.- yield of approximately 60, 40 and 60 percent, respectively.
Аналогичные результаты имеют указанные образцы изделий электронной техники, но когда подслой металлизационного покрытия нанесен в виде системы металлов хром-никель, а технологический слой в виде хрома или алюминия. Данные не приведены в таблице в силу ее громоздкости.The indicated samples of electronic products have similar results, but when the sublayer of the metallization coating is applied in the form of a system of metals chromium-nickel, and the technological layer in the form of chromium or aluminum. The data are not shown in the table due to its bulkiness.
В отличие от образцов полевого транзистора с барьером Шотки (примеры 4-5), монолитной полупроводниковой интегральной схемы СВЧ (примеры 10-11) и гибридной интегральной схемы усилителя СВЧ, выполненного на образцах пленочной интегральной схемы на сапфировой подложке (примеры 16-17), в которых упомянутое металлизационное покрытие выполнено с технологическими параметрами, выходящими за пределы, указанные в формуле изобретения, а также согласно способу-прототипу (пример 6, 12, 18), которые имеют:Unlike samples of a field effect transistor with a Schottky barrier (examples 4-5), a monolithic semiconductor integrated circuit microwave (examples 10-11) and a hybrid integrated circuit microwave amplifier, made on the samples of a film integrated circuit on a sapphire substrate (examples 16-17), in which the mentioned metallization coating is made with technological parameters that go beyond the limits specified in the claims, as well as according to the prototype method (example 6, 12, 18), which have:
- выходную мощность (1,8-1,7), (0,45-0,4), (0,8-0,75) Вт соответственно при рабочей частоте 10 ГГц,- output power (1.8-1.7), (0.45-0.4), (0.8-0.75) W, respectively, at an operating frequency of 10 GHz,
- низкую надежность, средняя наработка до отказа 5×106 час,- low reliability, mean time between
- выход годных менее 40 процентов.- yield less than 40 percent.
Таким образом, предложенный способ металлизации элементов изделий электронной техники позволит по сравнению с прототипом:Thus, the proposed method of metallization of elements of electronic products will allow, in comparison with the prototype:
- значительно повысить качество металлизационного покрытия и, соответственно, надежность изделий электронной техники примерно в 2-5 раз,- significantly improve the quality of the metallization coating and, accordingly, the reliability of electronic products by about 2-5 times,
- улучшить электрические характеристики,- improve electrical performance,
- повысить выход годных примерно на 10-20 процентов.- increase yield by about 10-20 percent.
Источники информацииInformation sources
1. Caulton Martin. Subctrates, Materials and processes for microwave applications. «29th Electronic Components Conference», 1979, p. 126-131.1. Caulton Martin. Subctrates, Materials and processes for microwave applications. "29th Electronic Components Conference", 1979, p. 126-131.
2. Фомин А.В., Боченков Ю.И., Сорокопуд В.А. Технология, надежность, автоматизация производства БГИС и микросборок. Под. Ред. А.В.Фомина. М.: Радио и связь, 1981, с.114.2. Fomin A.V., Bochenkov Yu.I., Sorokopud V.A. Technology, reliability, automation of production of BGIS and microassemblies. Under. Ed. A.V. Fomina. M .: Radio and communication, 1981, p.114.
3. Higaka N., Takeuchi Y. and Shima T. Miniaturzed GaAs FET Amplifier Fujitsu Sci. Teeh. J., 1980, v.16, №2, p.77-94.3. Higaka N., Takeuchi Y. and Shima T. Miniaturzed GaAs FET Amplifier Fujitsu Sci. Teeh. J., 1980, v. 16, No. 2, p. 77-94.
4. Пеликанов Ю.В., Московский Ю.В. Полупроводниковые приборы с объемными выводами. Обзоры по электронной технике. Сер. «Полупроводниковые приборы», 1974, в.8 (220), ч.1.4. Pelikanov Yu.V., Moscow Yu.V. Semiconductor devices with volumetric outputs. Reviews on electronic technology. Ser. “Semiconductor devices”, 1974, p. 8 (220),
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010134084/28A RU2436183C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Method to metallise elements in products of electronic engineering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010134084/28A RU2436183C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Method to metallise elements in products of electronic engineering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2436183C1 true RU2436183C1 (en) | 2011-12-10 |
Family
ID=45405737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010134084/28A RU2436183C1 (en) | 2010-08-13 | 2010-08-13 | Method to metallise elements in products of electronic engineering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436183C1 (en) |
-
2010
- 2010-08-13 RU RU2010134084/28A patent/RU2436183C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Поликанов Ю.В., Московский Ю.В. Полупроводниковые приборы с объемными выводами. Обзоры по электронной технике. Сер. «Полупроводниковые приборы», 1974, в.8 (220), ч.1. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3386894A (en) | Formation of metallic contacts | |
| CN108666325A (en) | A kind of preparation method of TFT substrate, TFT substrate and display device | |
| CN105762112A (en) | Thin film transistor array substrate and preparation method thereof and display device | |
| CN103500738A (en) | Semiconductor device containing etching barrier layer as well as manufacturing method and application of semiconductor device | |
| CN107658345A (en) | Oxide thin film transistor and preparation method thereof, array base palte and display device | |
| CN107369715A (en) | A kind of manufacture method of thin film transistor (TFT) | |
| KR20200003143A (en) | OLED display panel and its manufacturing method | |
| US10340294B2 (en) | Method for manufacturing thin film transistor, and thin film transistor | |
| RU2669546C1 (en) | Method and equipment for manufacturing a substrate of thin film transistors | |
| RU2436183C1 (en) | Method to metallise elements in products of electronic engineering | |
| US9881945B2 (en) | Methods of manufacturing thin film transistor and array substrate | |
| CN104425623B (en) | Thin film transistor | |
| US3699010A (en) | Beam lead plating process | |
| JP2015070026A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
| CN110211874B (en) | Preparation method of thin film transistor and thin film transistor | |
| WO2019127793A1 (en) | Thin-film transistor and manufacturing method therefor | |
| US11411026B2 (en) | Method for manufacturing array substrate and array substrate | |
| Carillo et al. | Relevant energy scale in hybrid mesoscopic Josephson junctions | |
| JPH0496339A (en) | Wiring structure of filed-effect transistor | |
| TW498437B (en) | Semiconductor device manufacturing process | |
| CN106158693B (en) | Etching self-stopping technology realizes the system and method for the enhanced HEMT device of recessed grid | |
| CN109037329A (en) | Semiconductor devices and preparation method thereof | |
| JPH03165526A (en) | Manufacture of field effect transistor | |
| CN107516672A (en) | A kind of Schottky contacts system suitable for aluminum gallium nitride compound/GaN high electron mobility transistor | |
| KR100274748B1 (en) | Method for forming barrier metal film of semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |