Раствор для активации полупроводниковых структур

 

РАСТВОР ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР перед металлизацией, содержащий ионы золота, кислоту и воду деионизованную, отличающийся , тем, что,.,с целью ограничения интенсивности растворения поверхностного рельефа полупроводниковой структуры и S обеспечения длительной стабильности свойств, в него введены карбоновая или неорганические кислоты с рН 1-6, инертные к полупроводниковым материалам и их окислам, и фтористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, мае. %:Ионы золота ' Фтористый аммонийВода деионизованная1-10"^-5-10'^ от 0,5 до насыщенияОстальное(Л

4(1) Н 01 .Т 21/306

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ° 10 -5 -10 от 0,5 до насыщения

Ионы золота

Фтористый аммоний

Вода деионизованная

Остальное

° «3

Ю

QO

,Д

° аД

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

/ : РЕСПУБЛИК г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 26231 10l 18-25 (22) 01.06.78 (46) 23.06.85. Бюл. Р 23 (72) В.Я. Зайцев, Я.И. Пинчук и В.M. Рюмшин (53) 621.382 (088.8) (56) 1. Патент США У 3513015, кл. 117-47, опублик. 1975.

2. Патент Великобритании

У 1273012, кл. Н 1 К, опублик. 1975 о (прототип). (54)(57) РАСТВОР ДЛЯ АКТИВАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР перед металлизацией, содержащий ионы золота, кислоту и воду деионизованную, отличающийся тем, что, „„SU„„?08877 с целью ограничения интенсивности растворения поверхностного рельефа полупроводниковой структуры и, обеспечения длительной стабильности свойств, в него введены карбоновая или неорганические кислоты с рН 1-6, инертные к полупроводниковым материалам и их окислам, и фтористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, мас. X:

708877

Изобретение относится к полупро. водниковой технике, в частности к обработке полупроводниковых структур перед металлизацией (осаждением омических контактов). 5

Известны растворы для активации полупроводниковых структур перед осаждением омических контактов, например растворы, содержащие хлористое олово .и хлористый палладий, 1О применяемые последовательно 1 1.

В качестве активатора в данной .системе выступает палладий, частично восстанавливаемый двухвалентным оловом. Применение палладиевого 15 активатора резко интенсифицирует процесс осаждения на полупроводник металлиэированного покрытия. Однако описываемая активация протекает в две взаимозависимые стадии, раст- _#_ воры недостаточно стабильны во времени и непригодны для селективной металлиэации.

Наиболее близок к предлагаемому ра твор для активации полупроводниковых структур перед металлизацией, содержащий ионы золота, кислоту и воду (2 j.

В данном растворе после активации металлическое покрытие осажда- 30 ется равномерно с одинаковой скоФ ростью по всей поверхности вне зависимости от степени легирования и типа проводимости областей полупроводниковой структуры. Оно более 35 прочно сцепляется подложкой.

Однако довольно высокая концентрация плавиковой кислоты ограничивает в ряде случаев использование данного активационного раствора иэ- 4@ эа его воздействия на тонкие маскирующие окисные слои и особенно на некоторые виды защитных стекол.

Кроме того, постепенное накапливание в растворе продуктов травления . 45 окислов (фтористых соединений) ухудшает качество активации поверхности

B то же время уменьшение концентрации кислоты при использовании 50 раствора в промышленных масштабах приводит к нестабильности активирующих свойств раствора вследствие некомпенсируемого расхода плавико-вой кислоты. 55

В связи с указанными недостатками (при малой концентрации HF — нестабильность раствора, а при повышенных — интенсивное растворение окисного рельефа полупроводника) использование раствора на основе плавиковой. кислоты нецелесообразно, Цель изобретения — ограничение интенсивности растворения поверхностного рельефа полупроводниковой структуры и обеспечение длительной стабильности свойств раствора.

Цель достигается тем, что в раствор введены карбоновая или неорганические кислоты с рН 1-6, инертные к полупроводниковым материалам и их окислам, и фтористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7:

1 -10 -5 .10

От 0,5 до насыщения

Ионы золота

Фтористый аммоний

Вода деиониОстальное эованная

В растворе отсутствует свободная плавиковая кислота, благодаря чему степень воздействия его на защитные окислы незначительна. Скорость снятия атмосферного окисла с поверхности полупроводников легко регулируется количеством добавляемой кислоты. Поскольку каталитически активные центры на поверхности полупроводникового материала в процессе активации возникают при непосредственном (контактном) восстановлении ионов золота атомами полупроводника, использование окисляющих кислот нежелательно. Кислоты должны быть инертны по отношению к полунроводниковымматериалам. Концентрация же фторионов в растворе в течение всего времени использования активатора поддерживается постоянной за счет диссоциации молекул фтористого аммония..

В то же время полностью сохраняются достоинства активирующего раствора прототипа. Граничные концентрации компонентов раствора выбраны из следующих соображений. При применении активационных растворов с концентрацией ионов золота ниже

1. 10 5мас.7. необходимо нерационально длительное время для заметной активации полупроводниковой структуры. Для активации могут быть использованы растворы с большей концентрацией ионов золота, чем предСвойства растворов

Составы растворов, мас. %

В раствора

Удельный расход активатора, обеспечивающий изменение кислотнос ти не боРазброс по толСкорость растворения окис» ла,мкм/мин.

Время активации, мин щине металлического пок рытия по поверхности по» лупроводниковой структурй

% лее чем на 0,5 ед. рв мл/дм

Ионы золота 1 ° 10

Плавиковая кислота : 10

Вода Остальное

Прототип

У 1

0 3

0,62

2i37

0 5

0,02

2,2

10 лагаемый верхний предел, но при этом даже при кратковременной активации, учитывая дальнейшие термообработки металлопокрытия, могут изменяться электрические параметры полупроводниковой структуры. При использовании концентрации фтористого аммония ниже 0 5 мас.% эффективность активации ухудшается изза недостаточно быстрого стравливания атмосферного окисла с поверхности полупроводника. Кроме того, становится заметным истощение фторионов в процессе активации.

Пример реализации раствора. В объемах деионизованной воды в количестве 0,75-0,8 от заданного объема активатора растворяют четыре смеси ингредиентов, каждая из которых в пересчете на заданный объем активатора содержит соответственно;

Предлагае- Ионы золота 1.10 мые раст- Соляная кисло- воры та до рН = 6

Ф 2 Аммоний фтористый 0,5

Вода Остальное

708877 4 ионов золота в виде растворимой в воде золотосодержащей соли (AuC13) в количестве, мас.%: 1-10 ; 1 10 ", 5 -10 и 5-10 фтористого аммония, мас, %: 0,5; 35; 50 и 35; кислоты соляной до значения кислотности

6, 4, 3 и кислоты лимонной до кислотности 5 °

После растворения всех компонен10 тов объем раствора корректируют водой до заданного.

Составы растворов известного и предлагаемых, а также их свойства приведены в таблице.

Таким образом, раствор для активации полупроводниковых структур перед металлизацией позволяет уменьшить скорость растворения эащит20 ного окисла и обеспечивает более равномерное осаждение слоев металла.

708877

Продолжение таблицы

Ионы золота 1 - f U

Соляная кислота до рН.= 4

Аммоний фтористый 35

Вода Остальное

0 5

0,07

0,74

Ионы золота 5 -10

Соляная кисло" та до рН - 3

Аммоний фтористый 50

Вода Остальное

0,5

0,09

0,52

Ионы золота 5 -10

Кислота лимонная рН 5

Аммоний фторисTblA 35

Вода Остальное

0,5

0,06

0,79

Заказ 4493/2 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Скворцов

Редактор Л. Письман Техред М.Кузьма Корректор Е. Сирохман