Раствор для травления алюминия

 

РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ . А ЛЮМ ИНИЯ Л содержащий ортофосфораую киспоту, азотную кисгюту, уксусную кйопоту , сахарозу, смачивающее вещество СВ-.1017 и вояу, о тпичающнйс я Ггем, что, с аепью повышения скороо ти травпенвя при сохранении свойств аащитюй маски, он аопопнитепьво содержит меоь сертокиспую при спедующем соотношеншЕ ингредиентов, мас.%: ортофосфорная 78,140-86,322 киспота 7О%-ная азотная киопота 2,787-3,956 1ОО%-кая уксусная кнспота 3,387-3,966 Сахароза 1.О36-1,9бв Смачивающее Е шество СВ-1017 0,002-0,030 Медь сернсжиспая 0,540-5,937 Вода Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЯЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) gag С- 23 Р 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

78,140-86,322

3,387-3,966

1,036-1, 966

0,002-О,ОЗО

0,540-5,937

Оста пыюе а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21 ) 341 9844/22-02 (22) 07.04.82 (46) 30.11.83. Бюп. % 44 (72) И.А. Сарапинас, А.А. Аупас, О. И. Кершупис, Ю. IO. КпимашаускасКазимерас (53) 621.794.42 (088.8) (56) 1. Патент Японии % 55-125277, an. С 23 Р 3/02, опубник. 1980.

2. Патент CIA No 3700508, кп. С 23 Р 1/02, опубпик. 1972.

{ 54K(57) РАСТЕОР llllSI ТРАВЛЕНИЯ .

АЛЮМ ИНИЯ,, содержащий ортофосфорную киспоту, азотную киспоту, уксусную киспоту, сахарозу, смачивающее вещество

CB-1017 и воду, о т и и ч а ю щ и йс я Гтем, .что, с пепью повышения скорос» ти травпения при сохранении свойств защитной маски, он допопнитепьно содержит медь сернокиспую при спедукяцем соотношении ингредиентов, мас.%:

85% ная ортофосфорная киспота

70%-ная азотная кислота 2,787-3,956

100%-ная уксусная киспота

Сахароза

Смачивакнпее вещество

СВ-1 01 7

Медь сернокиспая

Вопа

1057578

Изобретение:относится к травлению металлов химическими средствами.

Известен раствор дпя блестящего травления алюминиевых сплавов, содержащий ортофосфорную и азотную кисцоть1, соединения тривэина, сернокиспую медь и фосфат алюминия (l), Однако данный раствор не может быть применен дпя прецизионного, травления изза своей агрессивности (раствор йврушает маскирующие свойства защитной маски), плохой воспроизводитепьности результа- . тов вследствие нестабильности своего состава (при 110©С происходит интенсивное испарение воды и упетучивание .

HÌ0 )Кроме того, раствор обладает очень высокой скоростью травления, что .Bessбежно способствует неравномерным боковым подтраввм под маской -. 4,0 мкм.

Наиболее близким к, IlpeIIIIaraeMoMy по технической сущности и достигаемому эффекту является раствор дпя травления алюминия, содержащий, вес.%: ортофос форная кислота 84,629, азотная кислота

4,393, уксусная кисцотв 3,266, сахароза 1,400, смачивающее вещество .. (CB l0l7) 0,090, вода остальное. Ин- тервал рабочих температур 55 - 90 С 2).

Однако известный раствор характеризу ется низкой скоросгью травления 0»120,19 мкм/мин при 60 С. и сильным газовыдепением, что вызывве1 неоднородность процесса рвстваренйя по вытравпиваемым участкам алюминия - остаются непротравпенные участки.,Вытравпивание оставшихся участков апюиинйя вызывает уменьшение поперечного сечения токо-: ведущих межсоедипений.

Цепь изобретения - повышение скорооти травления 11ри сохранении свойств защитной маски.

Укаэанная цепь достигается тем, что раствор для травления вцюмииия, coaep жащий ортофосфорную кислоту, азотную кислоту, уксусную кислоту» с&хвроэу» смачивающее вещество CB-1017 H воду, дополнительно соцержит. медь сериокиспую при спедукйцем comHOBIBHHH иигре

: диентов„мас.%:

85%-ная ортофоо форная кислота 78,14086,322

70%-ная азотная кислота 2,787 3,956

100%-нвя уксусная кислота 3,387 4,966

Сахароза 1,036-1,966

Смачивающее, вещест= во СВ-1017 0,002 0,030

Медь, сернокиспая 0,540-5,937

Вода Оста i riHoe

В предлагаемом растворе Cu не только ускоряют процесс растворения

5 апкв1иния, но главное, блокируют гаэовыделение, отсутствие газовыделения (Н ) явл11ется» основой, ItpeIIBSHQHBol травления. Находящийся в растворе углеводород (сахароза) является комппексо1о образоватецем. Он с ионами меди образует сложные:комплексы, из которых в процессе травления на более отрицательной поверхности (АО ) выделяется медь ,вместо водорода.

IS Раствор дпя травпенйя впюминия готовят смешением " компойвйтов цо их. полного растворения и испоцыуют в широком интервале температур 40-90 С.

О

Пример 1. При соотношении ин20 гредиентов в растворе,мас.%: ортофосфо ная кислота 86,322, азотная кислота

2,787, уксусная кислота 3,966, сахароза

l,036, смачивающее вещество СВ-1017

0,002, вода 5,347, медь сернокиспвя

25 0,540 скорость травления составляет

0,5-0,6 мкм/мин, подтрав под фоторе= зистом 0»9-1,3 .мщу, газовыдепение сред иве. Уменьшение концентрации азотной кислоты увеличивает подтрав под фоторе3Q зистом, а скорость травления падает. Стадия окисления затруднена. При уменьшении концентрации уксусной киспогы недостаточен отвод продуктов реакции, скорость 1 травления низкая. При уменьшении кон3S центрации сахарозы подтравы под маской возрастают. При уменьшении «онцеитрации смачивающего вещества травление алюминияя неравномерное, раствор с трудом смывается. При уменьшении концентрации меди ,Е сернокиспой скорость травления меньше

0,1 мкмlмин, гаэовыдепение сильное. Пример 2. При соотношении ин-. гредиентов s рвстворе мас.%: ортофосфор» ная квлютв 78,140, азотная кислота

4 3.956, уксусная кислота 3,387, сахароза 1,966, смачивающее вещество 0,030, Эодв 6,584, медь сернокисцая 5,937 скорость травления составляет 0,70,9 мкмlмии, поцтрав поц фоторезистом

0„8-1,0. мкм, гвзовыдепение незначительное. При увеличении концентрации азот» ной кислоты усиливается окисление маскирующего споя и впкмииия, в цодтрав под маской увепичнвается. При увеличении концентрации уксусной кисцоты возрастает скорость отвода продуктов реакции (Ва;рушвется адгеэия пленки). При увеличении концентрации сахаровы в растворе образуется черно-коричневый осадок, а с

1057675 4

0,8-1,0 мкм, скорость травпения 0,60,7 мкмlмнн, В растворе рассматривают зависимость скорости травления апюминия от концентрации меци и от температуры.

Зависимость скорости травпения апюминия от концентрации меди сернокиспой прн разных температурах приведена в табп. 1.

Табпица 1

0

0":

Боцьшое

То же

0,03

0,12

1,92

60

40

0,09

0,36

0,540

0,540

0,540

90

4,60

0,13

Среднее

То же

3,100

0,60

3,1 00

3,100

4,70

0,18

0,96

3,18

4О

5,937

5,937

5,937

Незначнтепьное

То же

90 увеличением концентрации смачиваю пего вещества раствор пенится.

П р и и е р 3. При соотношении ингредиентов в растворе, мас.%: ортофосфор» ная киспота 81,738, азотная кнспота 5

4,156, уксусная кислота 3,087, сахароза

1,306, смачивакяцее вешество 0,027, воца 5,837, медь сернокиспая 3,749 подтрав под фоторезистом не превышает мас % CU . О4 5Н О прототип.

Как видно из табн. 1 скорость травпения апюминия высокая 0,09-4,70 мкмlмин.

40, Процесс травления по периметру поц пожки проходит равномерно и сопровождается средним газовыдепением, Выаепяюаийся водород без затруднений отдэпяется or поверхности в виде мапеньких 5 пузырьков, что обеспечивает высокую,. однородность процесса травпения.

Оптиманьным температурным переходом явпяется интервал 40-90 С. При температуре щаке 40ОС скорость растворения апюминия мапая, применение таких температур неэкономично, выше 90 С скорость травпеиия высокая, появпяются трудности, подбора оптимапьного времени травmensa, Щвисходит сипьное испарение рас- 55, творя. Оптимальным интервапом концентрации меди сернокиспой явпяется интервап 0,540-5,937 вес.%. При coaepaaaw меньшем 0,540 вес.% меди сернокиспой в растворе скорость травпения впюминия низкая, газовыцепение бопьшое, 5,937 вес.% меди сернокиспой — это максимапьно рао.творимое количество при 60ОС в растворе.

При введении ионов меди в состав киспотного раствора взаимное попожение метаппа и водорода в ряду напряжения меняется по сравнению с водным раствором. При этом потенциапы выдепения меди и водорода практически не отпичаются. Воцород начинает выцепяться совместно с медью, поэтому копичество водорода уменьшается, а его пузырьки нзмепьчаются. Это непосредственно обпегчает процесс травпения, скорость которого возрастает. Нераздепенных участков не набпюдается, химическое растворение апюминия по всей поверхности проходит равномерно, за короткое время травпения

1057575

Сравнение технических характеристик прототипа и изобретения приведено в табл. 2.

Таблица 2

Показатели для раствора

Свойства

Известного е

Предлагаемого

Скорость травления, мкм/мин

0,12 - 0,19

0,09 — 4,70

Уход размеров при тра вне нии, MKM

1 -1,3

0,8 - 1

Пузырьки хорошо смачивают по-Поверхность алюминия плохо сма верхность алюминия, затруднен чивается водородом, травитепь цоступ.травитепя, травление легко поступает в реакционную неравномерное зону, травление равномерное

8 одо род

Действие на защитную Ухуцшает защитные свойства маску реэистивной пленки

Влияние не наблюдается = короткое время,травления (1 5-2 мин) незначительное газовыцепение, равномерность процесса

Снимается за 3-5 с, окисцяется резистивная маска

Отсутствует

Удаление меди

Таким образом, травление алюминия в прецпагаемом растворе позволяет повысить скорость травления при сохранении свойств защитной маски, т.е. положительные свой». ства предпагаемого раствора позволяют t за короткое время произвести с высокой точностью заданный маской топопогичес» кий рисунск, Это делает процесс травпения высокопроизводитепьным и высококачественным, что необходимо при произвоцстве ИС и БИС

Составитель А. Бордачева

Редактор В. Ковач Техред.М.Костик Корректор Г. Огар

Заказ 9528/33 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., n. 4/5

Фи наи ППП Патент", г. Ужгород, ун. Проектная, 4 не нарушаются маЖкирующие свойства фо торез иста. Снятие резистивной Удаляется за 15 мин маски

Технико-sкoнoмнчeскиe показатепи ., предлагаемого раствора: раствор позволяет проводить покапьное, травление алюминия (скорость;травпениФ цри 60 С со,став ят 0,6-0,9 мкм/ми4; травпение сопровождается незначитепьHbM газовы- 49 депением; в местах, свободных от маскиРовйщйя, шириной 5 мкм неразделенных участков не наблюдается,но кроме того, вво-, дится дополнительная опе радия снятия меди в азотной кислоте поспе травления алюминия.

Удаляется за 10 мин (окислеиный фоторезист растворяется в диметилформамице с более высокой скоростью)