Способ изготовления рисунка проводников

 

Использованйе: изобретение относится к области микроэлектроники и может найти применение в изготовлении коммутационных плат, пленарных конденсаторов, датчиков концентраций веществ в газовой фазе и т.п. Сущность изобретения: в процессе оксидирования слоя алюминия в нем создают градиент скорости оксидирования, направленный от токоподвода к противоположному от него краю, в результате чего исключается явление отсечки потенциала от каких бы то ни было участков анодируемого слоя. Этим самым обеспечивается ее полное превращение в оксид. Завершение процесса анодирования происходит у места токоподвода, независимо от размеров анодируемой пленки. Одним из способов создания градиента оксидирования является создание градиента температуры анодируемой пленки. Другим способом реализации градиента скорости анодирования может быть создание градиента плотности тока, также направленного от токоподвода к противоположному краю пленки. 1 табл,, 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«4 " Щй" ) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4938229/21 (22) 17.04.91 (46) 30,04.93, Бюл. No 16 (71) Ленинградское оптико-механическое обьединение им. В,И.Ленина (72) P,А.Мирзоев, А.В.Самулевич. Н.И.Степанова и M.È.Ñòûðîâ (56) Патент США N3774079,,кл. Н 01

11/00, 1973.

Отчет Н И Р N 7608343, Минск, 1977, с,69 — 101, Авторское свидетельство СССР

N1480748,,кл,,Н 05 К 3/00, 1987, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РИСУНКА

ПРОВОДНИКОВ (57)Использование: изобретение относится к области микроэлектроники и может найти применение в изготовлении коммутационных плат, планарных конденсаторов, датчиИзобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам сквозного оксидирования тонких металлических пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку. и может найти применение в изготовлении коммутационных плат, планарных конденсаторов, катушек индуктивности, датчиков концентраций веществ в газовой фазе (в частности датчиков влажности) путем полного или селективного превращения пленок металлов (в частности алюминия и его сплавов) в оксид методом анодного оксидирования.

Целью настоящего изобретения является упрощение способа и увеличение площа„„5U„„1812644 А1

csi)s Н 05 К 3/00 ков концентраций веществ в газовой фазе и т.п. Сущность изобретения: в процессе оксидирования слоя алюминия в нем создают градиент скорости оксидирования, направленный от токоподвода к противоположному от него краю, в результате чего исключается явление отсечки потенциала от каких бы то ни было участков анодируемого слоя. Этим самым обеспечивается ее полное превращение в оксид. Завершение процесса анодирования происходит у места токоподвода, независимо от размеров анодируемой пленки. Одним из способов создания градиента оксидирования является создание градиента температуры анодируемой пленки. Другим способом реализации градиента скорости анодирования может быть создание градиента плотности тока, также направленного от токоподвода к про- Б тивоположному краю пленки. 1 табл„2 ил.

awsah дей подвергаемых оксидированию пленок

awak при сохранении их качества. Кроме того, целью изобретения является повышение электрической стабильности и надежности О создаваемых структур и расширение возможности технологии за счет увеличения ф, числа пленочных слоев, Указанная цель достигается тем, что в процессе оксидирования создают градиент скоростй оксидирования, направленный от токоподвода к противоположному от него краю пленки, в результате чего исключается явление отсечки потенциала от каких бы то ни было участков анодируемой пленки.

1812644

Этим самым обеспечивается ее полное превращение в оксид. Завершение процесса анодирования происходит у места токоподвода, независимо от размеров анодируемой пленки, В данном случае отпадает необходимость формирования токоподводящего подслоя, в результате чего снижается число технологических операций, расширяются возможности технологии, повышается электрическая стабильность и надежность.создаваемых структур.

Создание градиента скорости оксидирования возможно различными путями. Одним из эффективных способов является создание градиента температуры анодируемой пленки, направленного от токоподвода.

В этом случае способ может быть реализован следующим образом. Диэлектрическая подложка с оксидируемой пленкой приводится в тепловой контакт с нагревателем и/или холодильником так, чтобы температура пленки у токоподвода была ниже, чем у

20 противоположного края, Анодирование может проводиться в широко применяемых электролитах. 25

Другой способ реализации градиента скорости анодирования — создание градиента плотности тока, также направленного от токоподвода к противоположному краю . пленки. Это достигается, например, приме- ЗО нением электрохимической ячейки (фиг.1), представляющей собой сосуд 1 с электролитом, в котором на расстоянии d от одной иэ стенок сосуда (или специальной перегородки) располагается анодируемая пленка 2 на 35 подложке 3. Величина параметра d может колебаться в пределах 0,3-3 мм в зависимости от электропроводности электролита. Катод должен располагаться около противоположного токоподводу края плен- 40 ки. При использовании такой конструКции удается достигнуть разности в величине плотности тока у токоподвода и у противоположного края в 20-60%, предложенный способ в обоих описан- 45 ных вариантах отличается от прототйпа новыми признаками, а именно, созданием градиента скорости оксидирования, на. правленного от токоподвода к противоположному краю пленки. Наличие новых 50 признаков свидетельствует о соответствии предложенного решения критерию "новизна". Авторам неизвестен способ сквозного оксидирования, который осуществляется с применением градиента скорости оксиди- 55 равания, что свидетельствует о соответствии предложенного решения критерию

"существенйые отличия", Раэличйые варианты применения предлагаемых способов создания градиента скорости оксидирования иллюстрируются приведенными ниже примерами. Поскольку все названные в качестве областей применения типы иэделий могут быть выполнены в виде нанесенных на диэлектрическую положку тонкопленочных систем алюминиевых проводников и разделяющего их диэлектрика, которым служит пористый оксид алюминия, примеры приведены для подобной системы, характеризуемой следующими параметрачисло слоев, содержащих проводники 2 толщина слоев, содержащих проводники,мкм 1 число слоев, разделяющих проводниковые слои 1 толщина разделяющего слоя, мкм 1 ширина проводников,мкм 10 .ширина зазоров между проводниками,мкм 10 длина зазора в каждом проводниковом слое, м 40

Рисунок проводников в каждом проводниковом слое представляет собой гребенчатый конденсатор размерами 4х4 мм (фиг.2), где 1 — алюминий, 2 — оксид алюминия. Направление ветвей.обкладок в первом и втором проводникавых слоях перпендикулярны друг другу; конденсаторы располагаются друг над другом.

Пример 1, Оксидирование проводилось в 10%-íîé фосфорной кислоте при постоянной плотности тока 2 мА/см, Процесс велся с градиентом температуры по поверхности пленки с минимальной температурой

150С у токоподвода и максимальной 25 С у противоположного края пленки. Подложка — ситалл, 60х48 мм, Пример 2. То же, 8 6%-ной фосфорной кислоте.

Пример 3. То >ке, в 3%-ной щавелевой кислоте.

Пример 4. То же, в 10%-ной фосфорной кислоте на подложке из анодированного алюминия размером 90х90 мм. Рисунок располо>кен в центре подложки.

Пример 5. Оксидирование в 10%-ной фосфорной кислоте с минимальной температурой у токоподвода 10 С, максимальной

25 C у противоположного края платы, Подложка — ситалл, 60х48 мм, fl р и м е р 6, ТО же,,с минимальной температурой 20 Си максимальной — ЗО С, Пример 7. То же с минимальной температурой 50С и максимальной 15 С при плотности тока 1 мА/см, 1812644

1. Существенно упрощается технологический процесс получения оксидных пленок или окисно-проводниковых структур из металлических пленок, нанесенных на диэлек5 трическую подложку. За счет исключения операций нанесения токоподводящего подслоя, его барьерного оксидирования при повышенном напряжении и термического доокисления сокращается время проведе10 ния и трудоемкость процесса.

2. Снимаются ограничения с величин площадей подвергаемых оксидированию пленок при сохранении качества анодного оксида, Способ позволяет анодировать

15 пленки площадью 90 х 90 мм и более.

Формула изобретения

Способ изготовления рисунка проводников, включающий формирование слоя алюминия на диэлектрической подложке, 20 его анодное оксидирование в соответствии с рисунком при создании градиента скорости оксидирования, направленного от токоподвода, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического про25 цесса и повышения его производительности, градиент скорости оксидирования создают путем формирования градиента температуры в слое алюминия или градиента плотности тока оксидирования, Результаты изнерений Лизлектринеских параиетров тестовых структур

2 (((f ) h примера

T. 1 пла ы 1 2

1 ) 2 3 4

2 3 4

2 ) j 4

1 3...).. !..

90 18 30

24 31 31 13

27 50 80

21 31 52

R ° 2 ..слой 55 40 4

ГОи, II слой 27 43 24

100

32 12

114 1

Зь 27 29 1О

41 24 Si 84

5 13 24

13О 125 150

13 19 27 40 14 17 18

105 115 !05 195 tjes 120 115

16 27 43 20

140 120 100 118

54

100

R Г,,ГОи 14 24 32

Овр ыт „, e t i S 130 140

18 36

110 125

Продолжение таблн!!!

Ьь примера 1 (2 (4

1 2 3 4

2 3 и платы

Т)

34 31

t0 24

1ь 61

20 9 ьы|, ? слой

ГОи, II слой

/! 48

15 12 4

14 2 3 5

16

77 ьь 54

57 60 31

22 32 18

15 21

18 6

5 11

11 11

160 150

R 7са ГО и

О,Ра0 в

8 16

12 12 7

100 110

145

125 150 140 115 115 120 130 115 100 100 120

Пример 8, Оксидирование в 107,-ной фосфорной кислоте при постоянной температуре электролита 20 С и постоянном направлении формовки 40 В. Подло>кка ситалл, 60х48 мм, При оксидировании создавался градиент плотности тока no поаерхности пленки. У токоподвода анодная плотность тока составляла 1,5 мА/см, у противоположного края пленки — 2 мА/см.

Пример 9. То же, на анодированной алюминиевой подло>кке размером 90х90 мм, плотность тока у токоподвода 1 мА/см, у противоположного края пленки 2 мА/см, Контроль качества селективного сквозного анодирования проводился измерением электрического сопротивления как одного (межэлементная изоляция RMy), так и разных (межслойная изоляция RM/

По сравнению с прототипом, предложенный способ обладает следующими преимуществами:

16 47 71 23 31 82 51 64

101 Ж44

Составитель В.Орешкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Шулла

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1581 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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