Раствор для размерного травления

 

((i) 99() 872

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 230981 (21) 3369001/22-,02 с присоединением заявки йо (23) ПриоритетОпублмковамо 2301@3. Бюллетень МЗ

Дата опубликования описания 23.0) 83 . (И} М.На.з

С 23 F 1/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

lS3} УДК 621. 794..422(088.8) (72) Авторы. изобретения

Л. С. Гордина, Е. В. Якунина и Н. В. Орло (21) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ РАЗМЕРНОГО ТРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к процессу размерного хиькческого травления ни-.:. келя и сплавов на основе никеля, и может быть использовано при формировании рисунка микросхем на подложках из ситалла, керамики, поликора, фотошаблонов, на подложках из кварца;

Известны составы растворов на основе азотной кислоты (1 ) при следующем соотношении компонентов, мл/л:

Кислота уксусная (д = 1,05 г/смЗ) 240-260

Кислота азотная (d = 1,4 г/смв) .450-490 хлорное железо 450-490 г/л

Технологические характеристики известного раствора для химического травления никеля следующие: температура раствора 25оС, скорость травления 0,45 мг/см мм.

Однако известные растворы на основе азотной кислоты дают большой угол подтравливания.при формировании рисунка микросхем, что приводит к искажению геометрических размеров элементов микросхем, т.е. раствор такого состава непригоден для практичес,кого использования.

Наиболее близким к изобретению является раствор (2 3, который содержит компоненты в следующих соотношениях, вес.Ъг

Перманганат калия 0,0003-0,0007

Перекись водорода (ЗОВ-ный раствор) 12-20

Кислота ортофосфорная 14-23

Вода Остальное

Технологические характеристики известного раствора для химического травления меди следующие: температу15 ра раствора 25 С, скорость травления 0,235 мг/см -мнн.

Однако этот раствор не обеспечивает травления сплава на основе никеля, Целью изобретения является создание раствора для размерного травления покрытий на основе никеля, в частносги химического сплава никельмарганец-фосфор.

Раствор должен обладать способностью вытравливать элементы микросхем, размеры которых не превышают десятков мкм (обычно 50-100 мкм) с разбросом, не превышающим 5% от номиЗ0 нального значения.

990872

20-40

Поставленная цель достигается тем, что раствор, содержащий ортофосфорную кислоту, перекись водорода и воду дополнительно содержит фтористоводородную кислоту, фторид аммония и хлорид аммония при следующем соотно- шенин компонентов, мас.%г

Ортофосфорная кислота 3,75-7,5

Перекись водорода 2,0-60

Фтористоводородная 10 кислота 2, 65-4, 5

Фторид аммония 0,5-1,0

Хлорид аммония 10-15

Вода Остальное

Раствор готовили последовательным сливанием фтористоводородной кислоты с раствором перекиси водорода и ортофосфорной кислоты, после чего добавляли навески фторида и хлорида аммония. Травление незащищенных фото-20 резистом участков микросхем проводили во фторопластовой кассете, после чего промывали подложки проточной горячей, а потом холодной водой.

После промывки образцы с,шили сжатым воздухом. Геометрические разме. ры рисунка микросхем замеряли после снятия фоторезиста на универсальном измерительном микроскопе (УИМ-1), затем рассчитывали отклонение размеров от номинального значения (номи-З0 нальные размеры брали с контрольного фотошаблона) .

Для удобства проведения экспериментов было установлено, что содержание всех, входящих в раствор ингре-З диентов можно выразить в мп, что должно соответствогать следующему: соотношению, мл.:

Перекись водорода (10%-ный раствор) 20-60 40

Кислота ортофосфорная

Кислота фтористоводородная 15-25

Фторид аммония 45 (65%-ный раствор) 5-10

Хлорид аммония (40%-ный раствор) 10-15

Раствор предлагаемого состава обеспечивает равномерное травление

Для проверки предлагаемого состава раствора для размерного травления сплава никель-марганец-фосфор, нанесенного на диэлектрические. подложки, были приготовлены растворы со следующими концентрациями компонентов, мп:

Состав раствора 1.

Кислота фтористоводородная 20 Перекись водорода

10%-ный раствор

Кислота ортофосфорная

Фторид аммония

65%-ный раствор 7,5

Хлорид аммония

40%-ный раствор

Состав раствора 2.

Кислота фтористоводородная 15

Перекись водорода

10%-ный раствор

Кислота ортофосфорная

Фторид аммония

65%-ный раствор 5

Хлорид аммония

40%-ный раствор 10

Состав раствора 3.

Кислота фтористоводородная

Перекись водорода

10%-ный раствор 60

Кислота ортофосфорная, 40

Фторид аммония

65%-ный раствор 10

Хлорид аммония

40%-нйй раствор 15

12,5

25

Технологические характеристики растворов для химического травления сплава никель-марганец-фосфор представлены в табл. 1.

Таблица 1

1 химического сплава никель-марганецфосфор, позволяет получать элементы микросхем, линейные размеры которых отличаЮтся от номинальных не более, чем на 3-4%, что соответствует требованиям, предъявляемым к процессу травления в технологии изготовления микросхем.

Примеры конкретного применения раствора.

Технологические характеристики

Температура, С

Скорость ,травления, мг/см1.мин

Отклонение размеров от номиналов, %

30 40

30 40 25 30 40

5,1 5,6

3,9 5 0 5,4 4,1 5,2 5,5

3,8

0,103 0,130 0 211 0,098 0,126 0,198 0,101 0,131 0,200

990872

Как видно из табл. 1, минимальное отклонение размеров от номинального значения соответствует температуре травления 25 С. При повышении температуры раствора травления до 30-40©С размеры отклоняются от номинальных более, чем на 5Ъ, что не отвечает требованиям. Поэтому процесс размерного травления при формировании рисунка микросхем необходимо проводить при 25 С. Результаты травления в рас;ворах в укаэанном диапазоне концентраций компонентов незначительно сказываются на скорости размерного травления.

Травнительные результаты травления в известном (1) и предлагаемом (2) растворах на основании замеров линей» ных размеров элементов микросхем прие ведены в табл. 2.

Ю

Ю

М

D о

М о

na IL Ю еха

Ех

16)ЭЯ

Rmk

1 639

1 Фае Н4

CC 9 g хое оа

CO

Ch гЧ

1

I

I 1

1

1

D

О

D бЧ

1"

Ch

I (О

Ф б

М аА бО аса

1 I

1 1 О

1 ээа

1, ggIC

I ббб g

31 а laI

ХЭО урн оюе м а3

СЧ

Ф б ! с

М

i

3 х о

I б

1 бЧ I I!

Е I 1

Х I

1 бо I!

Е 1

) :& 1

I у

CC ббпр оу и Фо. о ах, I

Ф Ial хXX бб Ф Ф к х

М бб О

CC еню хох

3 ббб оо

9 араб

ХЭО хйх

9 6) д <Ф о n,3 i охо

n !co

Э g 63 йха

9gg

neo еn,I I

1 ,I

I

I

1

I

1

I

I

I

1

I

I

I

1

1 !

I

I

1.

I

1

1

990872

О О а ь

Ъ М

О СЧ

Ю Ф

О1 Ch с %

Ф б %б в о о о

О О

Ф 3Ь (Ч (Ч

Ch еЧ

C9 аА

% а

%1

% б Ч Ъ О

СЧ С"Ъ

\D

Ю %

О О

Иб бЧ

%-б % б

Щ 1 с %

О О

О а

РЪ РЪ ь. М

О О

° 3 б 1

Ch Об

Ch Ch

М -б б

О О

О О о о а М бЧ СЧ

С ) (Ч бЧ ъ фЪ с гб 01

О

ch aA

Fl

ia Ф

О О аА а-б бО Ch бЧ

Ю М

О О

Е О аА Р1

% с

О О

° Ф

Ch Ch

Ю О

М М Ч еЧ аА

О О

О О

% Ъ бЧ бЧ

Ю н аА Ъ

° О

1О е-б еЧ ф\ бФ М

Ф И ъ ъ

О О б бЧ Ch

Ch ОЪ с с

О О

Ю

° Ф

aCa i Ф

990872

2ю65-4ю5.

0,5-1,0

1 0-1 ° 5.

Остальное

Формула изобретения

Составитель В. Олейниченко

Техред М.Коштура Корректор А. Ференц

Редактор В. Иванова

Заказ 65/40 Тираж 954 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Отклонение линейных размеров элементов микросхем от номинального значения при травлении в известном растворе на основе азотной кислоты составляет 5-19% ° Отклонение линейных размеров от номинального значения при травлении в предлагаемом растворе не превышает 2% (по Ту допускается до 5%) .

Травлению подвергали подложки с осадком никель-марганец-фосфор после формирования на них элементов микросхем посредством фотолитографии.

Проведенные эксперименты позволи ли сделать вывод, что предлагаемый раствор позволяет проводить раэ° мерное травление с оптимальной скоростью и с минимальными отклонениями размеров от номинального значения.

Раствор для размерного травления, преимущественно сплавов на основе никеля, содержащий ортофосфорную кислоту, перекись водорода, и воду, отличающийся тем, что, с целью сохранения -линейных размеров микросхем sa счет уменьшения угла подтравливания, он дополнительно содержит фтористоводородную кислоту, фторид аммония и хлорид аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%|

Ортофосфорная кислота 3,75-7,5

Перекись водорода 2,0-60

Фтористоводородная кислота

Фторид аммония

Хлорид аммония

Вода

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Попилов Л..Я. и Трактирова Г.В. Химические и электрохиьычвские способы травления поверхностей деталей и иэделий в судостроении, Обзор, ЦНИИ, "РУМБ" 1974, с. 118.

2. Авторское свидетельство СССР.

25 М 729232,,кл. С 09 K 13/04, 1977