Электролит для анодирования металлов

 

Союз Советских

Социалистическии

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 555174 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено18,06.75 (21) 2149924/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.04.77.Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания24.05.77 (Ц) М. Кл.

С 25 D 11/08

Государственный комитет

Совета Иинистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.357.8 (088. 8) С. С. Глебов, В. М. Мещеряков и P. И. Ткачева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ АНОДИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности, к анодному окислению алюминия.

Известен электролит для анодирования алюминия, содержащий ортофосфорную кис- 5 лоту (1)

Данный электролит используют для локального окисления алюминия в технологии изготовления полупроводниковых приборов, При этом алюмчний наносят на поверхность 10 полупроводников, например кремния, и диэлектрика, например окисла кремния, затем подвергают анодированчю в указанном электролите.

Ввиду наличия различного рода и размера неровностей на поверхности пленки окисла кремния в углублениях ее остаются неокисленные участки алюминия. При большом числе таких неокисленных участков и достаточно близком чх расположении возможно короткое замыкание при эксплуатации полупроводниковых приборов, например интегральных схем с окисной изоляцией, Наиболее близким к изобретению по составу компонентов является электролит для анодирования металлов, например магния, содержащий ортофосфорную кислоту и бифторид аммония j2) .

Однако данный электролит предназначен для анодирования магния и недостаточно эффективен при анодировании алюминия.

Цель. изобретения -повышение оплошности диэлектрической пленки на поверхности алюминия.

Это достигается тем, что электролит дополнительно содержит лимоннокислый аммоний однозамешенный при следующем соотношении компонентов, г/л:

Ортофосфорная кислота (82-%ная) 20-50

Лимоннокислый аммоний однозамещенный 30-60

Бифторид аммония 0,008-0,015.

Электролит готовят при температуре о

20 С путем последовательного введения лимоннокислого аммония, затем фосфорной кислоты и бифторида аммония при перемешиванни.

555174

Табпица 1

Состав эпектролита, г/л

20

30

0,008

О. 01

0,015

При формировании окисной пленки эпектропитическим анодированием на аноде имеют место одновременно два процесса: анодное (электрохимическое) пленкообразование и химическое растворение образовавшейся окисной пленки в электролите. Очевидно, что эффективный рост анодной пленки возможен только тогда, когда первый процесс преобладает над вторым.

Было установлено, что в электролитах, 1О содержащих ортофосфорную кислоту, растворение окисной пленки выше, чем скорость ее роста.

Дпя уменьшения скорости растворения окисной пленки в электролит вводили раз- 15 личные добавки, такие как кислоты (шавелевая, борная), щелочи (гидроокись аммония), перекись водорода, а также соли (сернокислый, хпористый, фосфорнокиспый однозамешенный и пимоннокислый однозаме- 20 шенный аммоний), Из анализа практических результатов установпено, что самой эффективной добавкой, снижающей агрессивность фосфорнокислого электролита, является добавка лимон- 25 нокиспого аммония однозамещенного. Скорость растворения окисной пленки с введением указанной добавки в 3-3 5 раза ниже, чем в чистом растворе ортофосфорной кислоты. Было установлено, что осажденная пленка является менее пористой и не содержит неокиспенных участков.

Присутствие в электролите бифторида аммония обеспечивает химическое стравпивание выступов окисла кремния.

Совместное действие всех компонентов электролита обеспечивает полное окисление апюминия, нанесенного на рельефную поверхность пленки окисла кремния.

Процесс анодирования рекомендуют проводить при рН=1, температуре 18-25 С„ силе тока 0,1-0,6 мА, напряжении 50-90

В и продожитепьностн 10-40 мин.

Из данного электролита осаждают анодные пленки топшиной 2-3 мкм.

Ортофосфорная кислота (82%-ная)

Лимоннокислый аммоний одноз амешенный

Бифторид аммония

Предлагаемый раствор применяют для селективного анодирования алюминия при изготовлении монолитных интеграпьныхсхем с окисной изоляцией и двухспойной металпизацией, После вскрытия контактных "окон" в окисле кремния кремневые пластины с готовыми р-и переходами поступают на операцию напыления алюминия.

Напыляют пленку толщиной 2 мкм методом термического испарения в вакууме при о

200 С с применением планетарного подпожкодержателя. Затем проводят фотогравировку в первом слое алюминиевой метаппизации, после чего осуществляют полное окиспение апюминия в предлагаемом растворе (примеры и эксцериментапьные данные представ« лены в табпицах 1 и 2).

Поспе снятия фоторезиста и промывки ппастин производят напыпение второго слоя алюминия толщиной 1-1,5 мкм с поспедуюшим анодированием в предлагаемом растворе.

llàëåå осуществляют фотогравировку межслойных контактов и контактов по второму слою металлизации.

После окончания процесса при визуальном контроле под микроскопом неокисленных участков на рельефе не обнаружено.

Замыкания между соседними токоведущими дорожками контролируют на тестовом многоэмиттерном транзисторе, причем зазор между дорожками составляет 5 мкм.

При испытании 50 пластин (замеры производили в 10 точках каждой пластины) неокиспенных участков не обнаружено, число замыканий -1.

Предлагаемый эпектропит позвопяет получать качественное диэлектрическое покрытие на алюминии, в частности, при изготовпении интегральных микросхем с диэлектрической изоляцией, что приводит к возможности создания высококачественных приборов с двухслойной метаплизацией.

555174

Т аб лица 2

Режим анодирования и экспериментальные данные

PH электролита о

Температура, С

20

Сила тока, мА

Напряжение, В

Продолжительность, мин

0,5-0, 6

0,1-0, 15 0,3

50

40

Толщина ппенки, мкм

Пористость, поры / см а

Микротвердость, кг/мм

2-2,5

2-2,5

2-2,5

42

250

250

230

Удельное электросопротив2 ление, ом/см

5 ° 10

1 10 8 10

Лимоннокислый аммоний однозамещенный

Бифторид аммония

30-60

О, 008-0, 0 15.

20-50

Составитель В. Бобок

Редактор М. Рогова Техред М. Ликович Корректор С. Болдижар

Заказ 424/14 Тираж 502 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Электролит для анодирования металлов, содержащий ортофосфорную кислоту и бифторид аммония, о т и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения оплошности диэпектрической пленки на поверхности алюминия, он дополнительно содержит лимоннокиспый аммоний однозамещенный при следующем соотношении компонентов, г/л:

Ортофосфорная кислота (82%-ная) Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3723258, кл.

204-15, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 120722, М. Кл, С 25 D 11/30, 1968 (прототип).