Способ снижения омического сопротивления индиевых микроконтактов с помощью термического отжига

Авторы патента:

Широков Юрий Павлович (RU)

Коротин Сергей Денисович (RU)

Акимов Владимир Михайлович (RU)

Климанов Евгений Алексеевич (RU)

Кочеткова Ирина Васильевна (RU)

Васильева Лариса Александровна (RU)

H01L21/28 - изготовление электродов на полупроводниковых подложках с использованием способов и устройств, не предусмотренных в H01L 21/20-H01L 21/268

Владельцы патента RU 2537085:

Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления индиевых микроконтактов в матричных фотоприемниках ИК-излучения и БИС считывания фотосигнала. Изобретение обеспечивает изготовление индиевых микроконтактов с низким сопротивлением и высокой однородностью их значений в пределах больших массивов. Способ снижения омического сопротивления индиевых микроконтактов с помощью термического отжига на полупроводниковых пластинах с матрицами БИС считывания или фотодиодными матрицами включает формирование металлического подслоя под индий, формирование защитной фоторезистивной маски с окнами в местах микроконтактов, напыление слоя индия, изготовление индиевых контактов и отжиг структур в восстановительной атмосфере или вакууме при температуре не менее 240°C в течение 30 минут. 5 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления индиевых микроконтактов в матричных фотоприемниках ИК-излучения и БИС считывания фотосигнала.

В настоящее время широко используется способ изготовления гибридных ИК многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ) методом перевернутого монтажа фоточувствительных элементов с БИС считывания при помощи индиевых микроконтактов.

Известными методами изготовления микроконтактов являются:

- метод обратной фотолитографии («метод взрыва», lift-off) [В.М. Акимов, Е.А. Климанов, В.П. Лисейкин, А.Р. Микертумянц, М.В. Седнев, В.В. Сергеев, И.А. Шелоболин «О "взрывном" способе изготовления систем металлизации и микроконтактов в БИС считывания фотосигнала» // Прикладная физика, 2010, №4; Jutao Jiang, Stanley Tsao et. al. Fabrication of indium bumps for hybrid FPA applications. Infrared Physics and Technology. 45 (2004) 143-151];

- метод ионного травления;

- метод химического травления.

Известен также способ формирования высоких и однородных индиевых микроконтактов методом переплавки в парах слабой кислоты при температуре несколько выше температуры плавления индия (~170-200°C) ранее созданных микроконтактов одним из перечисленных выше методов [J. Jiang, S. Tsao, Т. O'Sullivan, G.J. Brawn. Infrared Physics and Technology, 45 (2004), p.143-151].

Все указанные методы имеют следующий недостаток: при формировании индиевых микроконтактов выполняется несколько операций напыления металлических слоев: создание подслоя под индий (например, Cr-Ni, V-Al-V, Mo-Au, Ti-TiN и других) и напыление слоя индия с последующим удалением индия вокруг микроконтактов различными методами, указанными выше. При этом металлические слои, как правило, напыляются различными методами: для напыления подслоя используется ионное распыление соответствующих металлических мишеней, а слоя индия - метод термического испарения. Данное обстоятельство часто приводит к невозможности последовательного напыления всех слоев в одной вакуумной установке без разгерметизации. Разгерметизация, в свою очередь, может приводить к окислению металлов подслоя, приводящему к повышению сопротивления индиевых микроконтактов с 2-5 Ом до 1-2 кОм и более вследствие образования барьерного слоя и значительному разбросу их значений в многоэлементных структурах.

Известен способ изготовления микроконтактов с помощью создания металлической маски поверх слоя фоторезиста с последующим проявлением этого слоя [И.А. Шелоболин, В.П. Лисейкин, Е.А. Климанов, М.В. Седнев, А.Р. Микертумянц «Способ изготовления индиевых столбиков». Патент на изобретение №2419178], принятый в качестве ближайшего аналога.

Данный способ также не исключает возможности окисления металла подслоя перед напылением слоя индия, приводящего к повышению сопротивления микроконтактов.

Задачей изобретения является создание технологии изготовления индиевых микроконтактов с помощью известных методов, перечисленных выше, позволяющей обеспечить низкое сопротивление индиевых микроконтактов и высокую однородность их значений в пределах больших массивов.

При этом используется взаимная диффузия индия и металла подслоя при повышенной температуре (более 240°C), приводящая к разрушению окисного слоя между металлами и резкому снижению сопротивления микроконтакта.

Технический результат достигается тем, что на полупроводниковой пластине методом вакуумного напыления изготавливают металлические площадки (подслой) для формирования индиевых микроконтактов, наносят слой позитивного фоторезиста, на который после экспонирования через фотошаблон с рисунком окон под микроконтакты и проявлением напыляют слой индия, методом фотолитографии формируют маску для травления индия и производят травление индия одним из перечисленных методов; затем удаляют слои фоторезиста и проводят отжиг структур в восстановительной атмосфере (например, H₂) или вакууме при температуре, значительно превышающей температуру плавления индия (не менее 240°C), в течение не менее 30 минут.

В другом варианте на полупроводниковой пластине наносят слой позитивного фоторезиста, на который после экспонирования через фотошаблон с рисунком окон под микроконтакты и проявлением напыляют слои металла (подслой), а затем слой индия (в другой установке или через интервал времени), методом фотолитографии формируют маску для травления индия и производят травление индия одним из перечисленных методов; затем удаляют слои фоторезиста и в течение не менее 30 минут проводят отжиг структур в восстановительной атмосфере (например, H₂) или вакууме при температуре, значительно превышающей температуру плавления индия (не менее 240°C).

Последовательность технологической цепочки предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1-5, где:

на фиг.1 показан процесс экспонирования фоторезиста через фотошаблон;

на фиг.2 показан процесс термической обработки фоторезиста;

на фиг.3 показан процесс напыления индия;

на фиг.4 показан процесс растворения фоторезиста;

на фиг.5 изображен процесс отжига микроконтактов.

На фигурах представлены следующие элементы:

1 - фотошаблон;

2 - слой фоторезиста;

3 - подложка;

4 - индий.

Способ изготовления микроконтактов осуществляется в следующей последовательности:

- на полупроводниковую пластину с металлическими площадками под индиевые микроконтакты наносится слой позитивного фоторезиста с последующей сушкой;

- проводится экспонирование фоторезиста с помощью фотошаблона с заданной конфигурацией контактных площадок (фиг.1);

- проводится проявление фоторезиста в стандартном проявителе для позитивного фоторезиста (1% раствор KOH) (фиг.2);

- проводится напыление слоя индия заданной толщины на маску фоторезиста (фиг.3).

Далее проводится формирование индиевых микроконтактов одним из способов (фиг.4):

- растворением нижнего слоя фоторезиста с одновременным удаление индия (метод взрыва);

- методом травления, для чего:

- проводится формирование маски фоторезиста для траления индия;

- проводится травление индия одним из известных способов (химическое, ионное) для формирования микроконтактов;

- проводится удаление фоторезиста в растворе диметилформамида, или смеси диметилформамида с моноэтаноламином, или плазмохимическим травлением в кислородной плазме.

Далее проводится отжиг структур в восстанавливающей атмосфере или вакууме при температуре не менее 240°C (фиг.5) в течение 30 минут.

Способ снижения омического сопротивления индиевых микроконтактов с помощью термического отжига на полупроводниковых пластинах с матрицами БИС считывания или фотодиодными матрицами, включающий формирование металлического подслоя под индий, формирование защитной фоторезистивной маски с окнами в местах микроконтактов, напыление слоя индия, изготовление индиевых микроконтактов одним из способов:
- удалением защитной маски со слоем индия вокруг микроконтактов (метод взрыва),
- формированием маски для травления на слое индия с последующим травлением слоя одним из известных способов (химическое травление, ионное травление) с последующим удалением слоев фоторезиста,
отличающийся тем, что после формирования системы микроконтактов проводится отжиг структур в восстанавливающей атмосфере или вакууме при температуре не менее 240°C в течение 30 минут.

Изобретение относится к электронике. В способе формирования нанопроводов из коллоидного естественно-природного материала, основанном на самоорганизованном формировании линейно-упорядоченных наноразмерных токопроводящих структур со строго заданной ориентацией для соединения отдельных микро- и наноэлектронных элементов и/или формирования нанокомпонентов электронной элементной базы, формирование структур и/или элементов проводят в одном процессе в течение не более 3 минут под действием только электрического постоянного поля с напряженностью не более 5×103 В/м, конфигурация которого непосредственно задает как размеры и формы, так и ориентацию наноразмерных токопроводящих углеродных структур, которые стабильно сохраняются без нанесения каких-либо защитных слоев на подложке из любого материала, в том числе содержащей отдельные микро- и наноэлектронные элементы для их соединения и/или для формирования нанокомпонентов электронной элементной базы.

Трехмерно-структурированная полупроводниковая подложка для автоэмиссионного катода, способ ее получения и автоэмиссионный катод // 2524353

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно, к способу получения трехмерно-структурированной полупроводниковой подложки для автоэмиссионного катода, и может быть использовано в различных электронных приборах: СВЧ, рентгеновских трубках, источниках света, компенсаторах заряда ионных пучков и т.п.

Способ создания токопроводящих дорожек // 2494492

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при формировании токопроводящих дорожек для коммутации электронных схем и полупроводниковых приборов.

Способ изготовления индиевых микроконтактов ионным травлением // 2492545

Изобретение относится к технологии получения индиевых микроконтактов для соединения больших интегральных схем (БИС) и фотодиодных матриц. .

Способ формирования проводящего элемента нанометрового размера // 2478239

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и наноэлектроники, а именно к технологии формирования упорядоченных наноструктур на поверхности твердого тела, и может быть использовано для создания проводников, длина которых на несколько порядков превышает его диаметр (нанопроволоки).

Способ формирования наноразмерных структур на поверхности полупроводников для использования в микроэлектронике // 2475884

Изобретение относится к полупроводниковой микро- и наноэлектронике и может быть использовано при создании твердотельных электронных приборов. .

Способ изготовления омического контакта к gaas // 2458430

Изобретение относится к технологии микроэлектроники. .

Способ получения тонкопленочного медно-германиевого соединения // 2458429

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к технологии получения тонкопленочных металлических соединений. .

Технология получения металлических нанослоев химическим способом на серебряных электрических контактах кремниевых солнечных элементов // 2443037

Изобретение относится к нанесению металлических нанослоев химическим способом, в частности на серебряные электрические контакты кремниевых солнечных элементов. .

Способ изготовления cu-ge омического контакта к gaas // 2436184

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к технологии получения дискретных приборов и интегральных схем на основе полупроводниковых соединений AIIIB V, в частности к созданию омических контактов для областей стока и истока полевых транзисторов с барьером Шоттки, а также гетероструктурных транзисторов с высокой подвижностью электронов.

Композиция для нанесения металлического покрытия, содержащая подавляющий агент, для беспустотного заполнения субмикронных элементов поверхности // 2539895

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Композиция содержит по меньшей мере один источник меди и по меньшей мере одну добавку, получаемую путем реакции многоатомного спирта, содержащего по меньшей мере 5 гидроксильных функциональных групп, с по меньшей мере первым алкиленоксидом и вторым алкиленоксидом из смеси первого алкиленоксида и второго алкиленоксида. Способ включает контакт композиции для нанесения металлического покрытия с подложкой, создание плотности тока в подложке в течение времени, достаточного для осаждения металлического слоя на подложку. Технический результат: обеспечение заполнения отверстий нанометрового и микрометрового размера без пустот и швов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 ил., 8 пр.

Способ изготовления контактно-барьерной металлизации // 2550586

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактно-барьерной металлизации прибора. Изобретение обеспечивает снижение значений плотности дефектов, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Контактно-барьерную металлизацию формируют последовательным нанесением пленки W (15% Ti) толщиной 0,17-0,19 мкм магнетронным распылением сплавной мишени со скоростью 2,5 Å/с и пленки Al (1,5% Si) толщиной 0,35-0,45 мкм с последующим термическим отжигом при температуре 450-480°C в течение 30 мин в азотной среде. 1 табл.

Способ электрической пассивации поверхности монокристаллического кремния // 2562991

Изобретение относится к технологии обработки кремниевых монокристаллических пластин и может быть использовано для создания электронных структур на его основе. Способ электрической пассивации поверхности кремния тонкопленочным органическим покрытием из поликатионных молекул включает предварительную подготовку подложки для создания эффективного отрицательного электростатического заряда, приготовление водного раствора поликатионных молекул, адсорбцию поликатионных молекул на подложку в течение 10-15 минут, промывку в деионизованной воде и сушку подложки с осажденным слоем в потоке сухого воздуха, при этом в качестве подложки использован монокристаллический кремний со слоем туннельно прозрачного диоксида кремния, с шероховатостью, меньшей или сравнимой с толщиной создаваемого покрытия, предварительную подготовку кремниевой подложки проводят путем ее кипячения при 75°C в течение 10-15 минут в растворе NH4OH/H2O2/H2O в объемном соотношении 1/1/4, для приготовления водного раствора поликатионных молекул использован полиэтиленимин, а во время адсорбции поликатионных молекул на подложку осуществляют освещение подложки со стороны раствора светом с интенсивностью в диапазоне 800-1000 лк, достаточной для изменения плотности заряда поверхности полупроводниковой структуры за время адсорбции. Техническим результатом изобретения является уменьшение плотности поверхностных электронных состояний и увеличение эффективного времени жизни неравновесных носителей заряда на границах раздела «органический слой - диэлектрик» и «диэлектрик - полупроводник». 5 ил., 6 табл., 3 пр.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2567118

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов. В способе изготовления полупроводникового прибора формируют активные области полупроводникового прибора и пленку диоксида кремния, наносят слой молибденовой пленки толщиной 400 нм, затем структуру обрабатывают ионами аргона Ar+ энергией 130-160 кэВ дозой 5*1015 - 1*1016 см-2 с последующим термостабилизирующим отжигом при температуре 600-700°C в течение 40-60 сек. Изобретение обеспечивает повышение адгезии в полупроводниковых структурах, что повышает технологичность, надежность и процент выхода годных структур. 1 табл.

Способ формирования многослойного омического контакта к прибору на основе арсенида галлия // 2575977

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов. Способ формирования многослойного омического контакта включает предварительное формирование фотолитографией маски из фоторезиста на поверхности арсенида галлия электронной проводимости, очистку свободной от маски поверхности арсенида галлия, последовательное напыление слоя из эвтектического сплава золота с германием толщиной 10-100 нм, напыление с помощью магнетронного разряда постоянного тока слоя из сплава никеля с ванадием с содержанием ванадия 5-50 мас. % толщиной 5-100 нм и нанесение проводящего слоя, последующее удаление фоторезиста и отжиг контактной структуры. Способ более прост в осуществлении и обеспечивает точное воспроизведение заданных параметров контактных структур приборов на большой площади. 12 з.п. ф-лы.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2591237

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактов с пониженным сопротивлением. В способе изготовления полупроводникового прибора формируют контакты на основе силицида платины. Для этого наносят пленку платины толщиной 35-45 нм электронно-лучевым испарением на кремниевую подложку, нагретую предварительно до 350°C, со скоростью осаждения 5 нм/мин. Затем проводят термообработку в три этапа: 1 этап - при температуре 200°C в течение 15 мин, 2 этап - при температуре 300°C в течение 10 мин и 3 этап - при температуре 550°C в течение 15 мин в форминг-газе, при смеси газов N2:H2=9:1. Предлагаемый способ изготовления полупроводникового прибора обеспечивает снижение сопротивления контакта, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2593414

Изобретение относиться к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактов полупроводникового прибора. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления полупроводникового прибора формируют контакты на основе GeMoW с легированным слоем германия. Для формирования контактов проводят при давлении 10-5 Па нанесение слоя германия, легированного мышьяком As концентрацией 1019-1020 см-3, толщиной 15 нм методом электронно-лучевого испарения, а затем ВЧ-распылением наносят слой молибдена Мо 15 нм и вольфрама W 300 нм, при плотности ВЧ-мощности 0,7 Вт/см2, давлении Ar 0,8 Па, с последующей термообработкой в форминг-газе при температуре 800°С в течение 7-15 мин. 1 табл.

Способ формирования упорядоченных структур на поверхности полупроводниковых подложек // 2593633

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способу создания упорядоченной ступенчатой поверхности Si(111)7×7, покрытой эпитаксиальным слоем силицида меди Cu2Si, и может быть использовано при создании твердотельных электронных приборов, например сенсоров газов или молекул. Сущность изобретения: способ формирования упорядоченных ступеней на поверхности полупроводниковых подложек включает предварительное осаждение слоя меди толщиной 4 монослоя на атомарно-чистую поверхность Si(111)7×7 с формированием моноатомного слоя силицида меди Cu2Si в условиях сверхвысокого вакуума при температуре 830±10°C. После этого образец отжигают при температуре 830±10°C постоянным током, проходящим через Si(111) в течение 22±2 сек, и формируют упорядоченную поверхность, состоящую из ступеней высотой 12±2 нм с ровными боковыми гранями и террас шириной 150±50 нм. Способ позволяет управлять рельефом поверхности образца, в частности формировать упорядоченные массивы ступеней, ориентированные вдоль направления типа <110> Si, в зависимости от заданных технологических параметров. Это дает возможность использовать получаемые образцы, например, как шаблоны для формирования нанопроволок с помощью наклонного осаждения материалов или для индуцирования одноосной анизотропии в пленках из ферромагнитных материалов. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ создания тонких слоев оксидов ni и nb с дырочной проводимостью для изготовления элементов сверхбольших интегральных схем // 2598698

Изобретение относится к области электронной техники и описывает возможность получения дырочной проводимости аморфной оксидной пленки на поверхности металлического стекла системы Ni-Nb путем искусственного оксидирования. Способ создания тонких слоев оксидов Ni и Nb с дырочной проводимостью для изготовления элементов сверхбольших интегральных схем предусматривает получение тонкой аморфной пленки состава, описываемого формулой NbxNi100-x (где x=40-60 ат.%), путем магнетронного распыления на медную водоохлаждаемую подложку со скоростью 50 нм/мин при мощности магнетрона 70 Вт и последующего получения в тонкой пленке состава, описываемого формулой NbxNi100-x (где x=40-60 ат.%), дырочной проводимости путем отжига в окислительной атмосфере при температуре 200-300°С в течение 30-60 минут. 4 ил.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2610055

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления приборов с пониженным контактным сопротивлением. В способе изготовления полупроводниковых приборов контакты к n+-областям истока/стока формируют нанесением пленки W реакцией восстановления гексафторида вольфрама WF6 газообразным Н2, при парциальном давлении Н2 133 Па, температуре 300°С, с разбавлением поступающей в реактор смеси водородом в соотношении (Н2 : WF6>200:1), со скоростью роста пленки W 8-10 нм/мин, с последующим введением на границу радела W/n+ Si углерода с концентрацией 1013 см-3 и отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин. Введение углерода на границу раздела W/n+ Si предотвращает диффузию Si в W. Углерод забивает межзеренные границы в W и препятствует тем самым диффузии Si в W. Технически результатом изобретения является снижение контактного сопротивления, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.