Способ селективного электролитического осаждения металла

Способ селективного электролитического осаждения металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.;рк.,;,. ф

У ° Ф я@% т =„t, r„„

=; ;М г

О П И С А Н И Е пп 5I5828

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик, (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.07.74 (21) 2046924( (51) Ч. Кл е С 23В 5, 54

H 05К 3 18 с присоединением заявки ¹

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров CCCP и „елает наваре .".ää Опубликовано 30.05.76. Бюллетень № 20 (53) УДК 621.396.6.181. .48 (088.8) и открытий

Дата опубликования описания 22.07.76 (72) Авторы изобретения

В. А. Мальцев, Ю. Н. Бузников и Л. Н. Линник (71) Заявитель (54) СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО

ОСА)КДЕН ИЯ МЕТАЛЛА

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении вакуумных интегральных схем, з которых необходимо обеспечить различную толщину отдельных элементов этого микрорельефа. Такая необходимость возникает для создания опорных столбиков закрепления навесного катода активных вакуумных микроэлементов. Задавая различную толщину осажденного слоя, можно регулировать расстояние от навесного катода до несущей подложки, что необходимо для получения требуемых электронных параметров.

Известен способ селективного электролитического осаждения металла преимущественно при изготовлении рельефа заданной конфигурации интегральных схем, включающий металлизацию диэлектрической подложки, формирование в слое металлизации рельефа в виде отдельных микроучастков, например, методом фотолитографии с последующим осаждением металла íà микроучастках.

Однако известный способ не позволяет изготозить пленочный микрорельеф наперед заданной высоты и пространственной формы.

Это связано с тем, что без введения дополнительных операций и измерения порядка общих операций изготовление микрорельефа произвольной конфигурации невозможно.

С целью повышения точности получения рельефа сложной пространственной формы в едином цикле осаждения, после формирования в слое металлизации рельефа в виде отде IhHhIx микроучастков, подключают источник тока к микроучастку в зоне наибольшей высоты получаемого рельефа, опускают подложку в электролит, осаждают на зыбранном микроучастке слой металла толщиной, равной разности высот рельефа на данном микроучастке и на соседнем микроучастке и обеспечивающей замыкание осажденного металла с соседним микроучастком, после чего проверяют одновременное осаждение металла на замкнутых микроучастках до заданной толщины, обеспечивающей последовательное замыкание осажденного металла с соответствующим соседним микроучастком до полного получения рельефа заданной конфигурации.

Причем при ос",æäåíèè металла на электро20 лит накладывают ультразвуковое и магнитное поля.

На фиг. 1 показано боковое разрастание осажденного слоя; на фиг. 2 — тонкопленочный микрорельеф на подложке; на фиг. 3—

25 измененный тонкопленочный микрорельеф с защищенным покрытием; на фиг. 4 — система с тонкопленочных микроучастков при нар а щивапии сложного микрорельефа; на фиг.

5 — наращивание слосв сложного микрорелье30 фа.

515828

На сапфировую подложку сначала закуумным термическим испарением наносят адгезионный подслой титана, оптимальная тола щина которого составляет 300 — 500А. Сверху на титан наносят контактный слой никеля с с толщиной, лежащей в пределах 2000 — 2500А, для оптимального наращивания тонкопленочного рельефа. Методами фотолитографии и химического травления вырезают на подложке тонкопленочный микрорельеф определенной конфигурации, в том числе и в виде отдельных микроучастков.

Подключают источник тока к микроучастку в зоне наибольшей высоты наращиваемого микрорельефа, опуска!от изготовленную композицию в электролит и производят электролитическое осаждение никеля на тонкопленочный микрорельеф на подложке, при этом наблюдается увеличение линейных размеров элемептоз микрорельефа за счет бокового разрастания Осажденного слоя (см. фиг. 1).

Показаны участок тонкопленочного микрорельефа 1, Оса>«денный слой в1еталла 2, диэлектрическая подложка 3, элементы 4, 5, 6, на которые осяжда!От металл, контактная площадка 7, токопроводящая дорожка 8, покрытая фоторезистом, разрывы 9 в токопроводящих доро>к«ах, часть 10 токопроводящих доро>Не« со снятым фоторезистом, проводящие тонкопленочные микроучастки 11, разрывы 12, микроучаст«и 13 — 16, слои 17 — 20 микроучастков.

Боковое разрастание осажденного слоя зависит от состава и режима работы электролита, Hàliримср для медного серHокпслого электролита увеличение линейных ра.меров на одну сторону оставляет 83 — 88% от толщины ocaH(;,eííoão слоя.

Это II!. eíèå предлагается использог,зть

ДЛЯ ООССПСЧ С!11!Я ВОЗМОЛ(НОСТИ ВЫР ЯЩИВа il!i осажденного слоя металла различной толщины па элемента., тонкопленочного микрорельефа, нанесенного на диэлектрическуio подложку, з едином цикле электролитического осаждения за счет автоматического подключения элементов.

Пусть на элемент 4 (C». фиг. 2), например, HeooI

30 мкм, на элемент 6 — слой 10 мкм. Если на контактную площадку 7 подать потенциал и провести электролитическое оса>кдение металла, то на всех элементах получится одинаковая толщина слоя. В едином цикле осаждения в данном случае невозможно получить на элементах слои металла различной толщины, но различную толщину полу !ить Возможно, если применить эффект последовательноГО ПОДКЛIОЧЕНИЯ НЯРЯЩИваЕМЫХ Э 1ЕМЕНТОВ ilP:I использовании увеличения линейных размеров за счет бокового разрастания. Пер!.Оначальный тоHкопленочный микрорельеф при

ЭТОЛ! ИЗМЕНЯIОТ В ЦЕПИ ТОКОВЕДУ Щ11 < ДОРОН«« создают методом (ротолптографии разрывы.

Например, если тонкопленочный микрорельеф создается из тонких пл: гок титана и никеля, то используется для проведения фотолитографии фоторезист ФП-383 11 удаление пленок проводится химически в травителе следующего состава:

HF: Н $04 . Н!" 10з=2: 1: 1

Ширина разрывов в токоведущих дорожках выбирается в зависимости от соотношения толщин осажденных слоев на элементах, а также в зависимости от состава и режима работы электролита. Например, при оса>кдении меди из медного сернокислого электролита состава: медь сернокислая CIISO4.2Í20—

250 г/л; серная кислота Н $04 — 50 г/л, температуре электролита 20 —:25 С; плотности тока осаждения 3 — 5 А/дм с применением реверсивного тока при соотношении tI, . 1„=

=5: 1, при наложении ультразвукозых колебаний на ванну, ширину разрывов 9 выбирают соответственно: первый разрыв 9—

24 мкм, второй 9 — 16 мкм при указанном соотношении наращиваемых толщин (см. фиг.

3). Для изоляции токоведущих дорожек от осаждения наносится защитный диэлектрический слой, напри мер слой фоторезиста ФП-383, в котором открываются окна над элементами и на границах разрывов.

На контактную площадку 7 подается потенпиал и производится осаждение слоя метал;I3 г. э.,сктролитической вап1;е с применением

Очистки и циркуляции электро. ига и вращением катода со скоростью 150 — 180 об/мин.

13 э.".СС:;с!1тc 4 Ii 1=3, !СВОИ, б -.:;:.;3 HIIIP.H K 3TOму элементу, границе разрыва 9 происходит осаждение металла. Остальные элементы 5

6 Э,.ектрически отсоединены и осаждение !

1= них не производится. 33 счет бокового разрастания осажденного слоя на границе р;:рыва 9 ширина разрыва сокращается и !! 1!! Дост!!>«е:1ип толщины oca»

На следующем этапе происходит осаждение ня элементах 4 и 5 и на левой границе

Вгорого разрыва 9 (см. фиг. 3). При достижении на элементе 4 толщины слоя 50 мкм, а на элементе 5 — 20 мкм подключается следующий элемент 6 и происходит осаждение

Hа все элементы одновременно. При достижении определенной толщины осаждение прекряща!От и получают на элементах различающиеся указанные толщины осажденных слоев. Т" êèì образом, выбирая электролиты и создавая необходимые разрывы можно получать в едином цик. е осаждения необходи,i! 1О; ОЛЩ1!П1 ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТОНКОПЛЕнo -:HÎÃÎ микpope.Tüeôa.

П1ри.,!сиен!!е эффекта бокового разрастания поззоляст получать осяждснные слои заданного .ронзвольного профиля по толщине. На ди.-. е«трпческо!! под.:о>кке создается система . ро:;О, :I ;I.х. Тонкопленочных микроучастков

515828

11, разъединенных друг от друга разрывами

12 необходимой ширины ем. фиг. 4). Число микроучастков 11 выбирают в зависимости от необходимой точности воспроизведения заданного микрорельефа. Например, если погрешность воспроизведения элемента размером 100 мкм микрорельефа не должна превышать 200 мкм, то число микроучастков 11, минимально необходимое для воспроизведения элемента с указанной погрешностью, должно быть не менее пяти.

Расстояние 12 между микроучастками 13—

16 (см. фиг. 4 и 5) необходимо обеспечить в оайоне этих микроучастков как описывалось

l яыше. Например, если разница высот микрорельефа над микроучастками 13 и 14 должна составлять 30 мкм, то расстояние между микроучастками 13 и 14 должно равняться

24 мкм, а при разнице высот над микроучастками 14 и 15 в 20 мкм, расстояние между этими микроучастками должны быть равным 16 мкм.

Затем подключают источник тока к микроучастку 13 (см. фиг. 5) в зоне наибольшей высоты наращиваемого микрорельефа, опускают изготовленную композицию в электролит и наращивают .на выбранном микроучастке слой 17 толщины, на которую должен возвышаться рельеф на данном участке по сравнению с соседним микроучастком. Далее замыкают нарощенный слой с близлежащим контактным микроучастком 14 за счет бокового разрастания нарощенного слоя.

При этом накладывают на электролит ультразвуковое поле, подбирая его амплитуду и частоту, перемешивают электролит и перемещают периодически подложк . в электролите для получения более плавных переходов поверхностей от одного микроучастка рельефа к другому. Наращивают на подсоединенном (-ных) микроучастке (-ках) слой 18 толщины, на которую должен возвышаться рельеф на данном (-ных) микроучастке по сравнению с соседними микроучастками. Производят последовательные замыкания и наращивания слоев 19 и 20 и на следующих микроучастках 15 и 16 (как описано выше) до полного наращивания заданного микрорельефа. При подключении очередных микроучастков происходит наращивание рельефа на ранее подключенных микроучастках.

Если необходимо нарастить рельеф с несколькими выступающими возвышенностями, то необходимо последовательно подключать к наращиванию микроучастки, соответствующие этим возвышенностям, не дожидаясь, когда микроучастки замкнутся за счет бокового разрастания. Такое подключение к наращиванию микроучастков, соответствующих

BbIcT) ïàtoùèì возвышенностям, можно осуществлять путем подведения к ним токоведущих дорожек с разрывами. Величина разрыла должна при этом быть такой, чтобы за время заращивания разрыва на мпкроучастке с возвышенностью наибольшей высоты был нарощен слой толщины, на которую должна превышать вершина этой возвышенности вершину второй по высоте возвышенности и т. д.

Для повышения точности выращивания рельефа наперед заданной высоты и пространственной формы можно применить воздействие на ионы в электролите магнитного поля.

Для этого формируют ионный луч, включая магнитное поле, направляют вектор напряженности магнитного поля вдоль электролитических силовых линий в электролите, величину магнитного поля выбирают в зависимости cò pÿçìåðoâ нар".ùèâàåìû у.астков. В области микроучастков, в которой необходимо сгл",äèòü неровности наращиваемого рельефа, сканируют ионным лучом, периодически изменяя направление вектора и зеличину напряженности магнитного поля.

Данный способ позволяет изготовить рельеф заданной сложной гространственной формы с помощью электролптического осаждения, существенно повысить точность изготовления рельефа и практически с наперед заданной точностью изготовить рельеф сложной rrpocTpai1cTBe

Формула изобретения

1. Способ селсхтпзпого электролитического осаждения металла преимущественно при изготовлении рельефа заданной конфигурации интегральных схем, включающий металлизацию диэлектрической подложки, формирование в слое металлизации рельефа в видс отдельных микроучастков, например, методом фотолитографии, с последующим осаждением металла на микроучастках, о т л н ч а ю щ и йс я те;I, что, с целью повышения точности получения рельефа сложной пространственной формы в едином цикле осаждения, после формирования в слое металлизацпи рельефа в виде отдельных микроучастков, подключают источник тока к мпкроучастку в зоне наибольшей высоты получаемого рельефа, опускают подложку в электролит, осаждают на выбранном микроучастке слой металла толщиной, равной разности высот рельефа на данном микроучастке и на соседнем микроучастке и обеспечивающей замыкание соседним микроучастком, после чего проводят одновременное осаждение металла на замкнутых микроучастках до заданной толщины, обеспечивающей последовательное замыкание осажденного металла с соответстзующим соседним миироучастком, до полного получения рельефа заданной конфигурации.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при осаждении металла на электролит накладывают ультразвуковое и магнитное поля.

515828

Фг/г. 1

В Ц

Q 12

Составитель Т. Богдалова

Техред А. Камышникова Корректор Е. Рожкова

Редактор Блохина

Заказ 2075/19 Изд. № 1435 Тираж 1058 Подписно

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

77

Щг. Ф