Способ создания двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями

Способ создания двустороннего топологического рисунка металлизации позволит повысить технологичность и воспроизводимость при формировании двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями. При формировании топологического рисунка литографией для нанесения и сушки резиста подложку первоначально окунают в резист с последующей сушкой последовательно при температуре, меньшей температуры сушки резиста, и температуре сушки резиста и удалением резиста. Затем наносят резист спреевым методом сначала на одну сторону подложки с последующей сушкой, а потом аналогичным образом на ее другую сторону. Размер капель резиста, наносимых спреевым методом, составляет dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия. 3 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники, а именно к способам, специально предназначенным для изготовления или обработки микроструктурных устройств или систем. Изобретение может быть использовано при изготовлении 3D - МЭМС структур, многокристальных систем в корпусе с конструктивным расположением кристаллов один над другим, а также СВЧ устройств на основе интегрированных в подложку волноводов.

Известны способы формирования топологического рисунка с применением ряда методов нанесения резиста (Моро У. Микролитография: Принципы, методы, материалы. В двух частях. Пер. с англ. под ред. Р.Х. Тимерова. Москва. 1990): окунания, аэрозольного метода, центрифугирования, нанесения вальцами.

К недостаткам известных методов нанесения резиста при формировании топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями относится низкая технологичность, а значит невоспроизводимость:

- при центрифугировании резиста на металлизации подложек со сквозными металлизированными микроотверстиями возникают «кометы» из-за невоспроизводимого затекания резиста в отверстия, а при травлении топологического рисунка металлизация сквозных отверстиях может стравливаться,

- при применении аэрозольного метода нанесения резиста или нанесения резиста вальцами маскирование в сквозных отверстиях металлизации неравномерно, что приводит к возможности ее травления при формировании топологического рисунка,

- при нанесении резиста окунанием образуется клин покрытия резиста по толщине из-за стекания резиста под действием силы тяжести, что приводит к невоспроизводимости получения топологического рисунка.

Из патента US 8 067 060 (Commisariat a Atomique, публикация 2011 г.) известен способ нанесения полимерного слоя из раствора на подложки, содержащие углубления. Для заполнения углублений применяется планаризация слоя полимера с помощью цилиндра, помещенного на плоскую часть поверхности подложки. Недостатком известного способа является низкая технологичность и, как следствие, низкая воспроизводимость процесса нанесения из-за механического воздействия цилиндра на поверхность подложки, что не позволяет обрабатывать хрупкие подложки и/или перфорированные подложки (со сквозными отверстиями) из-за неконтролируемого выдавливания полимера через отверстия. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ изготовления полупроводниковых устройств, предусматривающий спреевое нанесение покрытия на подложку с отверстиями, известный из патентной заявки JP S57 145 325 (Nippon Electric Co., публикация 1982 г.). Недостаток данного способа является его низкая технологичность при обработке подложек со сквозными отверстиями.

Таким образом, ожидаемым техническим результатом предложенного изобретения является повышение технологичности и воспроизводимости при формировании двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями.

Предложенный способ изготовления двустороннего топологического рисунка в металлизации подложек с металлизированными микроотверстиями предусматривает формирование топологического рисунка на металлизированных поверхностях подложек. Подложку окунают в резист с последующей первой сушкой и удалением резиста и затем наносят резист спреевым методом на сторону подложки с последующей второй сушкой, с дальнейшим экспонированием, проявлением, задубливанием, травлением металлизации и удалением резиста. В отличие от аналога первую сушку подложки после окунания в резист выполняют последовательно при температуре, меньшей температуры сушки резиста, и затем при температуре сушки резиста. Например, при температуре, равной половине температуры сушки резиста, в течение не менее 4 часов и при температуре сушки резиста в течение не менее 2 часов. Удаление резиста выполняют химико-механической обработкой с растворителем резиста. Спреевым методом наносят резист на одну сторону подложки с последующей завершающей сушкой этой стороны и - на другую сторону подложки с последующей завершающей сушкой этой стороны подложки. Размер капель резиста, наносимых спреевым методом, составляет dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, мкм, dотв - диаметр сквозного микроотверстия, мкм.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного способа изготовления двустороннего топологического рисунка на металлизированных поверхностях подложек со сквозными металлизированными микроотверстиями. На фиг. 1 обозначена последовательность (а-з) осуществления предложенного способа:

- нанесение резиста на металлизированные поверхности подложки со сквозными металлизированными микроотверстиями методом окунания (фиг. 1, а),

- сушка резиста последовательно в две стадии при температуре, равной половине температуры сушки резиста, в течение не менее 4 часов и при температуре сушки резиста в течение не менее 2 часов (фиг. 1, б),

- удаление резиста с металлизированных поверхностей подложки химико-механической обработкой с растворителем резиста (фиг. 1, в),

- нанесение резиста спреевым методом на лицевую сторону подложки при размере капель резиста dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия (фиг. 1, г),

- сушка резиста после нанесения на лицевую сторону подложки (фиг. 1, д),

- нанесение резиста спреевым методом на обратную сторону подложки при размере капель резиста dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия (фиг. 1, е),

- сушка резиста после нанесения на обратную сторону подложки (фиг. 1, ж),

- двусторонняя литография, включающая известные стадии для изготовления двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями (фиг. 1, з).

На фиг. 2 (а-е) детально представлена последовательность предложенного способа в виде поперечных сечений подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями.

На фиг. 2, а, 2, д, 2, е обозначены следующие позиции:

1 - подложка,

2 - сквозные микроотверстия,

3 - металлизация сквозных отверстий,

4 - металлизированные поверхности подложки,

5 - топологический рисунок в резисте на металлизированных поверхностях подложки,

6 - двусторонний топологический рисунок в металлизации на подложке со сквозными металлизированными микроотверстиями,

7 - резист на металлизированных поверхностях подложки со сквозными металлизированными микроотверстиями, сформированный методами окунания и сушки последовательно в две стадии при температуре, равной половине температуры сушки резиста, в течение не менее 4 часов и при температуре сушки резиста в течение не менее 2 часов,

8 - резист, сформированный последовательно спреевым методом на лицевой стороне подложки при размере капель резиста dк<<dотв, сушкой, спреевым методом на обратной стороне подложки при размере капель резиста dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия dотв - диаметр сквозного микроотверстия и сушкой.

На фиг. 2 представлены следующие поперечные сечения подложки в процессе реализации предложенного способа:

- поперечное сечение исходной подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями (фиг. 2, а),

- поперечное сечение подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями после нанесения резиста на металлизированные поверхности подложки со сквозными металлизированными микроотверстиями методом окунания и сушки резиста последовательно в две стадии при температуре, равной половине температуры сушки резиста, в течение не менее 4 часов и при температуре сушки резиста в течение не менее 2 часов (фиг. 2, б),

- поперечное сечение подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями после удаления резиста с металлизированных поверхностей подложки химико-механической обработкой с растворителем резиста (фиг. 2, в),

- поперечное сечение подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями после нанесения резиста спреевым методом на лицевую сторону подложки при размере капель резиста dк<<dотв, сушки резиста после нанесения на лицевую сторону подложки, нанесения резиста спреевым методом на обратную сторону подложки при размере капель резиста dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия и сушки резиста после нанесения на обратную сторону подложки (фиг. 2, г),

- поперечное сечение подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями после формирования топологического рисунка в резисте на металлизированных поверхностях подложки двусторонней литографией (фиг. 2, д),

- поперечное сечение подложки с металлизированными поверхностями и сквозными микроотверстиями после формирования топологического рисунка на металлизированных поверхностях подложки двусторонней литографией (фиг. 2, е).

На фиг. 3 представлена микрофотография фрагмента двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложке со сквозными металлизированными микроотверстиями.

На фиг. 3 обозначены следующие позиции:

9 - металлизированная поверхность,

10 - фрагмента двустороннего топологического рисунка,

11 - металлизированные микроотверстия.

Предложенная последовательность режимов при формировании двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями выбрана, поскольку ни один из известных методов не позволяет технологично и воспроизводимо формировать двусторонний топологический рисунок в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями. В свою очередь, предложенный способ позволяет решить техническое противоречие между необходимостью травления металлизации при формировании двустороннего топологического рисунка и недопустимости травления.

Данный способ был практически применен при формировании структуры СВЧ устройства на основе интегрированного в подложку волновода. Подложками служили пластины монокристаллического кремния толщиной 400±5 мкм. Методами микромашиной и тонкопленочной технологии в подложках формировали сквозные микроотверстия диаметром 150 мкм, после чего подложки и микроотверстия металлизировали с применением структуры хром-медь толщиной 3-5 мкм. Затем подложки подвергали обработкам, как на фиг. 1 и 2. В качестве резиста применяли позитивный фоторезист ФП-РН-7сэ с кинематической вязкостью 2,2-2,7 Ст (мм2/с). После окунания подложки выполнили сушку резиста последовательно в две стадии при температуре, равной половине температуры сушки резиста, в течение не менее 4 часов и при температуре сушки резиста в течение не менее 2 часов. Сушку резиста осуществляли в сушильном шкафу СНОЛ-350. Точность поддержания температуры составляла ±3°С.

Результаты практической отработки способа сведены в таблицу 1.

Из таблицы 1 следует, что обработка согласно заявляемому способу обеспечивает наименьшую дефектность резистивного слоя и, следовательно, технологичность и воспроизводимость за счет повышения качества изделий.

После сушки резист удаляли с металлизированных поверхностей подложки химико-механической обработкой с растворителем резиста, в качестве которого использовали ацетон. Затем проводили нанесение резиста с применением установки нанесения фоторезиста Sawatec iSpray-300. Резист наносили спреевым методом на лицевую сторону подложки при размере капель резиста dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия.

Выбор размеров капель резиста для спрея проиллюстрирован в таблице 2.

После нанесения резиста на лицевую сторону сформированный слой резиста подвергали сушке при температуре 100°С и повторяли нанесение и сушку в указанных режимах для обратной стороны подложки. Затем проводили двустороннее совмещение и экспонирование, проявление резиста, задубливание, травление металлизации и удаление резиста. Полученные образцы представлены на фиг. 3. Контроль отсутствия травления металлизации в микроотверстиях осуществляли, измеряя омическое сопротивление между двумя поверхностями до и после формирования двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями. Как до, так и после двусторонней литографии омическое сопротивление составляло менее 0,01 Ом, что свидетельствует об отсутствии травления металлизации и полностью удовлетворяет критерию качества изделий.

Таким образом, предложен технологичный и воспроизводимый на практике способ формирования двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями.

Способ изготовления двустороннего топологического рисунка в металлизации подложек с металлизированными микроотверстиями, предусматривающий

формирование топологического рисунка на металлизированных поверхностях подложек, при котором

подложку окунают в резист с последующей первой сушкой и удалением резиста и затем

наносят резист спреевым методом на сторону подложки с последующей завершающей сушкой,

с дальнейшим экспонированием, проявлением, задубливанием, травлением металлизации и удалением резиста, отличающийся тем, что

первую сушку подложки после окунания в резист выполняют последовательно при температуре, меньшей температуры сушки резиста, и затем при температуре сушки резиста, при этом

спреевым методом наносят резист на одну сторону подложки с последующей завершающей сушкой данной стороны подложки и - на другую сторону подложки с последующей завершающей сушкой этой стороны подложки, при размере капель резиста, наносимых спреевым методом, dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, мкм, dотв - диаметр сквозного микроотверстия, мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых микромеханических чувствительных элементов датчиков, таких как акселерометры, датчики угловой скорости, датчики давления.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления микромеханических элементов, используемых, в частности, для подвеса чувствительных масс микромеханических измерительных устройств, например кремниевых гироскопов и акселерометров, микроигл и т.д.

Изобретение может быть использовано при создании и изготовлении микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы методом химического травления с использованием масок.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении упругих элементов, используемых в конструкциях кремниевых чувствительных элементов микромеханических датчиков - акселерометров, гироскопов, датчиков угловой скорости.

Изобретение относится к электронной полупроводниковой технике, а именно к технологии изготовления высоковольтных кремниевых приборов и направлено на улучшение электрических характеристик высоковольтных приборов, снижение количества выхода из строя приборов в результате обрыва металла и пробоя по поверхности высоковольтных планарных р-п-переходов.

Изобретение относится к области приборостроения и могжет быть использованы для изготовления монокристаллических элементов, таких как струны, упругие элементы, технологические перемычки, используемые в конструкциях микромеханических приборов, например, микромеханических акселерометров, гироскопов, резонаторов.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при изготовлении кремниевых кристаллов микроэлектромеханических систем, используемых в конструкциях микромеханических приборов, таких как акселерометры, гироскопы, датчики угловой скорости.

Изобретение относится к области дифракционной оптики и может быть использовано для разработки новых дифракционных оптических элементов для диапазона 0,35-5,5 мкм. В основу изобретения поставлена задача получения периодических профилей на поверхности кристаллов парателлурита методом анизотропного химического травления.
Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к технологии создания 3D микроструктур кремния, являющихся элементной базой функциональной микроэлектроники, металл-стимулированным травлением с использованием локально расположенных масок Ni.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении кремниевых микромеханических датчиков. Сущность изобретения: в способе изготовления упругих элементов из монокристаллического кремния окисляют плоскую круглую пластину с ориентацией базовой поверхности в плоскости (100), наносят на нее защитный слой фоторезиста, проводят фотолитографию, вскрывают окна в окисном слое в области формирования упругих элементов на определенную ширину с учетом анизотропии травления монокристаллического кремния, анизотропно травят на глубину для получения требуемой толщины упругих элементов.

Изобретение относится к технологии формирования омических контактов к гетероструктурам AlGaN/GaN и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, в частности полевых транзисторов СВЧ диапазона.

Изобретение относится к технологии силовой электроники, а именно к технологии получения дискретных силовых транзисторов на основе нитрида галлия, работающих в режиме обогащения.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике, в частности к изготовлению контактов с барьером Шоттки к арсениду галлия электрохимическим осаждением рутения.

Изобретение относится к области техники жидкокристаллических дисплеев, в частности к контролю конструкции с МДП-структурой (структурой металл - диэлектрик - полупроводник) в ТПТ (тонкопленочных транзисторах) и его системе.

Предлагается нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовый свет элемент, способный эффективно отводить отходящее тепло, образуемое в процессе излучения ультрафиолетового света.

Настоящее изобретение относится к жидкому составу для получения содержащих оксид индия слоев. Состав получают путем растворения по меньшей мере одного соединения алкоксида индия, которое может быть получено при помощи реакции тригалогенида индия InX3, где X=F, Cl, Br, I, с вторичным амином формулы R'2NH, где R'=C1-C10-алкил в молярном соотношении от 8:1 до 20:1 к тригалогениду индия в присутствии спирта общей формулы ROH, где R=C1-C10-алкил, по меньшей мере в одном растворителе, выбранном из группы, состоящей из первичных, вторичных, третичных и ароматических спиртов.

Настоящее изобретение относится к жидкому составу для получения содержащих оксид индия слоев. Состав получают путем растворения по меньшей мере одного соединения алкоксида индия, которое может быть получено при помощи реакции тригалогенида индия InX3, где X=F, Cl, Br, I, с вторичным амином формулы R'2NH, где R'=C1-C10-алкил в молярном соотношении от 8:1 до 20:1 к тригалогениду индия в присутствии спирта общей формулы ROH, где R=C1-C10-алкил, по меньшей мере в одном растворителе, выбранном из группы, состоящей из первичных, вторичных, третичных и ароматических спиртов.

Изобретение относится к соединению алкоксида индия, которое получено путем реакции тригалогенида индия InX3, где X=F, Cl, Br, I, со вторичным амином формулы R'2NH, где R'=С1С10-алкил, в молярном соотношении от 8:1 до 20:1 по отношению к тригалогениду индия, в присутствии спирта общей формулы ROH, где R=С1С10-алкил.

Изобретение относится к соединению алкоксида индия, которое получено путем реакции тригалогенида индия InX3, где X=F, Cl, Br, I, со вторичным амином формулы R'2NH, где R'=С1С10-алкил, в молярном соотношении от 8:1 до 20:1 по отношению к тригалогениду индия, в присутствии спирта общей формулы ROH, где R=С1С10-алкил.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления приборов с пониженным контактным сопротивлением.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении микромеханических датчиков, таких как акселерометры, датчики угловой скорости, чувствительные элементы которых выполнены из диэлектрического материала. Способ получения рельефа в диэлектрической подложке заключается в том, что наносят на подложку защитную маску в виде многослойной системы двух материалов с различной толщиной слоев, формируют конфигурацию защитной маски, осуществляют травление подложки и удаляют защитную маску. Первый и второй защитные слои, образующие защитную маску, имеют разную конфигурацию, травление диэлектрической подложки проводят в два этапа, включающих первое травление диэлектрической подложки на определенную глубину и травление первого защитного слоя защитной маски, второе травление диэлектрической подложки на заданную глубину и удаление защитной маски полностью. Технический результат заключается в повышении прочности микромеханических датчиков за счет исключения концентраторов механических напряжений в местах переходов «исходная подложка - травленая поверхность». 5 ил.

Способ создания двустороннего топологического рисунка металлизации позволит повысить технологичность и воспроизводимость при формировании двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями. При формировании топологического рисунка литографией для нанесения и сушки резиста подложку первоначально окунают в резист с последующей сушкой последовательно при температуре, меньшей температуры сушки резиста, и температуре сушки резиста и удалением резиста. Затем наносят резист спреевым методом сначала на одну сторону подложки с последующей сушкой, а потом аналогичным образом на ее другую сторону. Размер капель резиста, наносимых спреевым методом, составляет dк<<dотв, где dк - диаметр капли резиста, dотв - диаметр сквозного микроотверстия. 3 ил., 2 табл.

Наверх