Способ изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах. Целью изобретения является повышение процента выхода годных резонаторов за счет повышения адгезии фоторезиста к поверхности подложки. При обработке поверхности пьезоэлектрической подложки проводят ионно-химическое травление на глубину 80 - 120 нм, при этом используют в качестве газа-травителя фреон CF₄, а фоторезист наносят не более, чем через 2 ч после обработки поверхности травителем. 1 табл.

Изобретение относится к микросхемотехнике, а именно к способам изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Одна из основных технологических трудностей изготовления резонатора связана с недостаточно высокой адгезией фоторезиста к поверхности подложки. Эта трудность является общей для всей микроэлектронной технологии, но в частном случае изготовления резонаторов на ПАВ она еще крайне усугубляется обстоятельством, связанным со специфическими особенностями топологии резонатора, которая содержит большое число (около 103) элементов (штырей ВШП и канавок отражательной решетки ОР), представляющих собой узкие длинные полоски. Ширина полосок у резонаторов на центральную частоту порядка 1 ГГц и выше составляет 1 мкм и менее, а отношение длины к ширине (100-1000): 1. Такие полоски при недостаточной адгезии фоторезиста легко отделяются от материала подложки в процессе проявления, что приводит к браку структуры уже на самой ранней стадии изготовления. Этот недостаток проявляется все сильнее с ростом частоты резонатора, т. е. с уменьшением ширины полосок, так что изготовление резонаторов на частоты свыше 0,5 ГГц без принятия специальных мер по повышению адгезии резиста к подложке становится попросту невозможным. В микроэлектронной технологии известны разные методы обработки поверхности для повышения адгезии резиста. Но одни из них, такие как УФ и ИК-облучение поверхности, являются при изготовлении резонаторов недостаточно эффективными, другие, как, например, высокотемпературный отжиг в атмосфере кислорода, принципиально неприемлемыми в связи с тем, что пьезокварц при температуре около 570^оС претерпевает фазовый переход. Наиболее близким к изобретению является способ изготовления резонаторов на ПАВ, включающий обработку поверхности пьезоэлектрической подложки, нанесение фоторезиста, формирование рисунка ВШП и ОР и формирование металлизации. Обработка поверхности согласно этому способу заключается в нанесении пленки титана толщиной около 5 нм. Недостаток этого способа состоит в том, что адгезия резиста является все еще недостаточной для обеспечения приемлемого выхода годных резонаторов на частоты порядка 1 ГГц и выше. Целью изобретения является повышение выхода годных резонаторов за счет повышения адгезии фоторезиста и поверхности подложки. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления резонаторов на ПАВ, включающем обработку поверхности пьезоэлектрической подложки, нанесение фоторезиста, формирование рисунка ВШП и ОР и формирование металлизации, обработку поверхности проводят путем ионно-химического травления на глубину 80-120 нм при использовании в качестве газа-травителя фреона СF₄, а нанесение фоторезиста проводят не более, чем через 2 ч, после обработки поверхности. Предложенный способ создает существенно более высокую по сравнению с известными способами плотность активных центров на поверхности пьезоэлектрика, обеспечивающих повышенную адгезионную связь с фоторезистом. При малых глубинах травления (до 80 нм) эффект повышения адгезии выражен не очень заметно и не всегда воспроизводим. Травление на глубину свыше 120 нм не вызывает дальнейшего улучшения адгезии и нецелесообразно по технологическим соображениям. Стабильность создаваемых активных центров не высока, поэтому при нахождении обрабатываемой подложки в обычных атмосферных условиях свыше 2 ч эффект обработки заметно падает и результаты становятся невоспроизводимыми. П р и м е р. Изготавливали по предлагаемому способу резонаторы на центральную частоту свыше 1,5 ГГц с периодом структуры (суммарный размер светлого и темного на фотошаблоне) 1,0 мкм. Шаблон был изготовлен на установке электронно-лучевого экспонирования ZBA-10. Использование топологии со столь малыми размерами (ширина полосы резиста 0,5 мкм и расстояние между полосами тоже 0,5 мкм), находящимися на пределе технических возможностей контактной фотолитографии, было вызвано стремлением получить более заметное различие между разными способами улучшения адгезии и точнее выявить зависимость адгезии от режимов обработки, поскольку с уменьшением размеров элементов проявление недостаточной адгезии усиливается. Пластины пьезокварца размером 30х20х0,5 мм отмывались в азотной кислоте, перекисно-аммиачной смеси и деионизованной воде. Затем 6 пластин перед нанесением фоторезиста подвергали ионно-химическому травлению с CF₄. Глубина травления для разных пластин составляла 60-150 нм. После извлечения из камеры установки проводили нанесение фоторезиста ФП4-04 на центрифуге. Время пребывания пластин на воздухе между травлением и нанесением фоторезиста составляло 1-3 ч для разных пластин. Затем проводили экспонирование топологии рисунка путем контактной фотолитографии. После проявления в растворе едкого калия с добавками пластины контролировались под микроскопом. При это оценивалось качество адгезии фоторезиста. Критерием качества являлось отсутствие на проявленной картине дефектов в виде искажений рисунка из-за отслаивания полосок фоторезиста от поверхности подложки. Качество адгезии оценивали по количеству бездефектных структур на пластине (всего на одной пластине было 54 структуры). В таблице приведены данные по количеству бездефектных структур в зависимости от режимов обработки. Там же для сравнения приведены результаты, полученные с использованием способа-прототипа и способа, в котором применяется бомбардировка ионами нейтральных элементов. После этого проводилось ионно-химическое травление канавок в материале подложки глубиной около 35 нм в области ВШП и ОР. Затем напыляли слой металла (алюминий с 1% кремния) толщиной также 35 нм из магнетронного источника, после чего проводили взрывное удаление фоторезиста. С помощью второй фотолитографии вскрывали области ОР и удаляли металлизацию из канавок ОР. Затем проводили третью фотолитографию для допыления металла на контактные площадки до толщины порядка 300 нм. Пластины разрезали на отдельные кристаллы, которые после финишной отмывки и разбраковки по внешнему виду монтировали в корпуса. Проводили измерение всех параметров резонатора и определяли процент выхода годных по каждой пластине. Полученные результаты также представлены в таблице. Приведенные данные подтверждают, что при использовании предложенного способа в заявленных режимах качество адгезии и процент выхода были существенно выше, в то время как при выходе параметров процесса за рамки заявленных интервалов не достигалось такого улучшения. Аналогичные результаты были получены нами при использовании в качестве материала подложки LiNbO₃ и GaAs и фоторезистов ФП-383 и ФПРН-7. (56) Введение в фотолитографию. /Под ред. В. П. Лаврищева, М. : Энергия, 1977, с. 131. Речицкий В. И. Акустоэлектронные радиокомпоненты. М. : Радио и связь, 1987, с. 173.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗОНАТОРОВ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ , включающий обpаботку повеpхности пьезоэлектpической подложки, нанесение фотоpезиста, фоpмиpование pисунка встpечно-штыpевых пpеобpазователей и отpажательных pешеток и фоpмиpование металлизации, отличающийся тем, что, с целью повышения пpоцента выхода годных pезонатоpов, за счет повышения адгезии фотоpезиста к повеpхности подложки, обpаботку повеpхности пьезоэлектpической подложки пpоводят путем ионно-химического тpавления на глубину 80 - 120 нм, пpи этом используют в качестве газа - тpавителя фpеон CF₄, а фотоpезист наносят не более чем чеpез 2 ч после обpаботки повеpхности тpавителем.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 11-2002

Извещение опубликовано: 20.04.2002        

---