Способ селективного осаждения многослойных металлических покрытий для интегральных схем

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых интегральных схем. Сущность: способ включает химическую обработку пластины, нанесение на лицевую поверхность резиста, формирование с помощью литографии контактной маски, осаждение на вскрытый рисунок интегральной схемы многослойной композиции металлов из соответствующих водных растоворов, удаление маски. Основной слой, состоящий из аморфного сплава никель-палладий-фосфор, осаждают из никель-палладиевой ванны с концентрацией ионов палладия 0,12-0,12 г-ион/л при 75-85°С и рН 7,5-8,5, затем осаждают до требуемой толщины другой функциональный слой, например слой золота.

Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для изготовления полупроводниковых интегральных схем (ИС). Известен способ селективного (локального) осаждения металлических покрытий, например, на арсениде галлия. Однако этот способ не может быть использован при изготовлении ИС. Наиболее близок к предлагаемому способ изготовления омических контактов к арсениду галлия, включающий формирование методом фотолитографии фоторезистивной маски, осаждение через эту маску палладия толщиной 3-5 нм из раствора, содержащего хлористый палладий, гипофосфит натрия и полиэтиленгликоль, при следующем соотношении компонентов, г/л: хлористый палладий 0,005-0,01; гипофосфит натрия 0,003-0,008; полиэтиленгликоль 10,0-15,0. При этом осаждение из раствора ведут при 18-25^оС, рН 4,0-6,0 в течение 10-30 мин при непрерывном перемешивании раствора. Далее осаждают также селективно через ту же маску слой никеля, золота толщиной 0,25-0,30 мкм, никеля, затем удаляют фоторезистивную маску. Термообработку осуществляют после удаления фоторезистивной маски. Недостатки известного способа селективного осаждения многослойных металлических покрытий недостаточные стабильность палладиевого раствора во времени, адгезия к основе, малая скорость процесса и сильно выраженный питтинг при осаждении слоев никеля, что в совокупности исключает возможность формирования качественного рисунка ИС, особенно ее малых элементов, размером порядка микрона и меньше, при увеличении толщины слоев. Цель изобретения обеспечение качества металлизации рисунка ИС с минимальными размерами элементов порядка микрона и увеличение толщины слоев. Поставленная цель достигается тем, что первый слой многослойной композиции металлов выполнен из аморфного сплава никель-палладий-фосфор. Перед его осаждением обратную сторону пластин металлизируют, а осаждение ведут из никель-палладиевой ванны с концентрацией ионов палладия 0,02-0,12 г-ион/л при 75-85^оС и рН 7,5-8,5. П р и м е р. Структуру арсенида галлия в виде круглой пластины типа САГ-2БК обрабатывают в 45% -ном растворе плавиковой кислоты при температуре 45-50^оС, промывают под струей деионизованной воды, опускают в раствор соляной кислоты 1:1 и выдерживают 1 мин, вновь промывают деионизированной водой. После промывки и сушки над парами кипящего изопропилового спирта на центрифуге на лицевую сторону наносят тонкий слой фоторезиста ФП-РН-7. После сушки в инфракрасных лучах при 110-115^оС в течение 2-4 мин пластину быстро погружают в горячий раствор состава, г/л: хлористый никель 45, гипофосфит натрия 10, лимоннокислый натрий 80, хлористый аммоний 50, палладий 0,1. Процесс ведут при 80^оС, рН 8,0 в течение 3 мин. При этом инкубационный период длится 2 мин, а толщина аморфного слоя никель-палладий-фосфор за 1 мин "чистого" времени осаждения достигает 0,12 мкм. По истечении заданного времени пластину извлекают из ванны и промывают в деионизованной воде, опускают в холодный диметилфоpмамид, выдерживают до полного растворения маски, вновь промывают в горячем свежем растворителе. Финишную чистку и сушку производят в парах кипящего изопропилового спирта. Повторно аналогичным путем на лицевую сторону пластины наносят пленку фоторезиста, сушат. Далее пленку экспонируют через фотошаблон полевого транзистора (ПТШ) "под взрыв", пpоявляют общий рисунок ПТШ вскрывают окна под омические контакты и затвор. После тщательной промывки, сушки и дубления при 135-140^оС в течение 1-2 мин, декапирования в растворе соляной кислоты 1:1 в течение 5-6 мин и промывки пластину быстро погружают в горячий раствор приведенного состава. Процесс ведут при тех же режимах и в течение такого же времени, что и при первичной сплошной металлизации обратной стороны. Следят визуально за ходом процесса, контролируя время секундомером. Инкубационный период на обратной стороне длится 4-5 с, а на лицевой 20 с. По истечении 3 мин с момента погружения пластину быстро вынимают из ванны, промывают, сушат горячим чистым воздухом и опускают в раствор состава, г/л: дицианоаурат калия 3,0. гипофосфит натрия 10, лимонная кислота 80, хлористый аммоний 75, гидрат окиси калия 12. Процесс ведут при 80^оС в течение 5 мин. По известной скорости золочения в этом промежутке времени определяют толщину слоя. Она составляет в среднем 0,40 мкм. После окончания процесса золочения с пластины удаляют маску, производят прямой замер суммарной толщины слоев сплава никель-палладий-фосфор и золота на оптическом интерферометре типа МИИ-7 как с рисунка омических контактов, так и непосредственно с затвора. Общая толщина слоев на омических контактах 0,7 мкм, а на затворе 0,6 мкм. Исследование и контроль качества металлизации общего рисунка ПТШ и поверхности производят на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У.

Формула изобретения

СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ОСАЖДЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ на полупроводниковых пластинах из материалов группы A^III B^IV, включающий химическую чистку и обработку пластин, нанесение на лицевую поверхность фоторезиста, формирование путем фотолитографии контактной маски, последовательное осаждение на вскрытый рисунок интегральных схем многослойной композиции металлов из водного раствора, содержащего палладий, и слоя золота, удаление маски, отличающийся тем, что с целью обеспечения качества металлизации рисунка с минимальными размерами элементов порядка микрона и увеличения толщины слоев, первый слой многослойной композиции выполнен из аморфного сплава никель-палладий-фосфор, перед его осаждением обратную сторону пластин металлизируют, а осаждение ведут из никель-палладиевой ванны с концентрацией ионов палладия 0,02-0,12 г-ион/л при 75-85^oС и рН 7,5-8,5.