Способ получения рельефа в диэлектрической подложке

 

Использование: в микроэлектронике для получения рельефа в диэлектрических и пьезоэлектрических подложках при изготовлении волноводов, микромеханических приборов, кварцевых резонаторов и т.п. Сущность изобретения: способ включает нанесение на подложку металлической пленки и формирование конфигурации защитной маски, травление подложки и удаление защитной маски. В качестве материала маски используют двухслойную пленку иттрий-медь, причем толщина нижнего слоя иттрия не менее 0,1 мкм, а толщина слоя меди не менее 1 мкм, между слоем иттрия и слоем меди формируют переходный слой из смеси этих металлов. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для получения рельефа в диэлектрических и пъезоэлектрических подложках при изготовлении волноводов, микромеханических приборов, кварцевых резонаторов и т.д.

Известен способ получения рельефа в диэлектрической подложке, включающий нанесение на подложку защитной пленки фоторезиста, формирование конфигурации защитной маски, травление подложки и удаление защитной маски [1] Однако данный способ характеризуется наличием локальных растрав в подложке под маской, возникающих из-за сквозных пор в защитном слое фоторезиста. Кроме того, при длительном травлении (в течение нескольких часов) пленки фоторезиста перестают маскировать поверхность подложки из-за отслаивания. Пленки фоторезиста также не выдерживают длительного воздействия растворов плавиковой кислоты, используемых при травлении подложек, содержащих в своем составе двуокись кремния.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и совокупности признаков является способ получения рельефа в диэлектрической подложке, включающий нанесение на подложку металлической пленки молибдена [2] формирование конфигурации защитной маски, травление подложки и удаление защитной маски.

Однако и данный способ не устраняет образование локальных растрав подложки под маской, возникающих из-за сквозных пор в защитной пленке молибдена. Пленки молибдена обладают низкой пластичностью и при релаксации механических напряжений (особенно при термообработках) в пленках возникают сквозные поры и микротрещины. В дальнейшем через эти дефекты травится диэлектрическая подложка, что приводит к снижению процента выхода годных приборов. Снижение дефектности пленок молибдена возможно путем увеличения толщины пленок. Однако получение достаточно толстых металлических пленок молибдена (более 1 мкм) является дорогой операцией, что ведет к удорожанию конечной продукции.

Задачами, на которые направлено изобретение, является увеличение процента выхода годных за счет исключения пор и разрывов в защитном проводящем слое и удешевление конечной продукции.

Решение поставленных задач заключается в том, что в конечном материале защитной маски используется двухслойная либо многослойная тонкопленочная система иттрий-медь.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что защитная маска представляет собой двухслойную либо многослойную тонкопленочную систему иттрий-медь. Поэтому данное техническое решение отвечает критерию "новизна".

Предлагаемый способ получения рельефа в диэлектрической подложке реализован следующим образом.

На поверхность диэлектрической подложки методом вакуумного осаждения (термическим или магнетронным) осаждали слой иттрия, затем на слой иттрия осаждали слой меди. Далее при помощи метода фотолитографии формировали заданную конфигурацию защитной маски. Конфигурацию защитной маски возможно формировать и в процессе осаждения слоя иттрий-медь при помощи свободных масок. Затем проводили травление диэлектрической подложки на необходимую глубину в травителе на основе плавиковой кислоты, после чего в азотной кислоте уделяли защитную металлическую маску. Эксперименты показали, что использование многослойных пленок иттрий-медь позволяет воспроизводимо получать качественные микромеханические преобразователи давления, вибродатчики и кварцевые резонаторы. При этом никакой другой проводящий материал, осаждаемый под слой меди, не обеспечивает из-за большой боковой подтравы необходимые размеры элементов на протяжении всего процесса травления, который иногда продолжается несколько часов. Выявлено, что отсутствие сквозных пор и разрывов в защитном слое обеспечивается при толщине нижнего слоя иттрия более 0,1 мкм и толщине слоя меди более 1 мкм. Поскольку в этом случае используются достаточно тонкие пленки иттрия, а медь дешевый и распространенный металл и технология осаждения пленок проста и дешева, то стоимость конечной продукции снижается. Для повышения химической устойчивости защитной маски при длительном химическом травлении диэлектрической подложки целесообразно создавать переходный слой между слоем иттрия и меди, создаваемый либо совместным испарением иттриевой и медной мишени методом электронно-лучевого испарения на установке типа Оратори-9, либо последовательным осаждением иттрия и меди на установке магнетронного распыления типа Катод. После осаждения переходного слоя осуществляли осаждение слоя меди необходимой толщины, формировали конфигурацию защитной маски, проводили травление диэлектрической подложки и затем удаляли защитную маску. Сформированные таким образом маски позволяют протравить диэлектрические подложки на глубину до 0,8 мм.

Таким образом, использование предлагаемой металлической проводящей защитной маски позволяет исключить наличие пор и микротрещин в защитной маске и удешевить конечную продукцию.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РЕЛЬЕФА В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПОДЛОЖКЕ, включающий нанесение на подложку металлической пленки и формирование конфигурации защитной маски, травление подложки и удаление защитной маски, отличающийся тем, что в качестве маски используют слои иттрия и меди, причем толщина нижнего слоя иттрия не менее 0,1 мкм, а толщина слоя меди - не менее 1 мкм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между слоем иттрия и слоем меди формируют переходной слой из смеси этих металлов.