-фотолитографическая обработка – вскрытие контактных окон к нагревателю и чувствительным элементам. Применяется позитивный фоторезист ФП9120, который наносится на установке нанесения фоторезиста в слой, толщиной 1,5 мкм, после совмещения и экспонирования, фоторезист проявляется в 0.5% растворе КОН, далее фоторезист задубливается при температуре 120-1300С в течение ~ 30 минут.
-плазмохимическое травление слоя нитрида кремния Si3N4 – осуществляется на установке плазмохимической обработки Р 702. Нитрид кремния травится в смеси фреона 14 (СF4) и 4% кислорода, мощность разряда 400 Вт, рабочее давление ~200 Па, время протекания процесса 4-5 минут;
-химическое травление слоя окисла кремния SiO2 – производится на установке химической обработки, состав травителя: NH4F+HF(75мл)+H2O(500мл) (рис.4.1.з).
-химическое удаление фоторезистивного слоя в 98% азотной кислоте;
-напыление подслоя хрома и слоя алюминия осуществляется в одном технологическом цикле – напыление подслоя хрома производится для формирования контактов к слоям поликремния, напыление слоя алюминия - для формирования основной металлизации и контактных площадок. Операция осуществляется на установке вакуумного напыления 01 НЭ-7-004 при температуре нагрева пластин 2500С. Хром напыляют при рабочем напряжении 5.5-6.5 кВ, ток испарения хрома 0.2 А, толщина слоя хрома 0.1 мкм. Алюминий напыляют при рабочем напряжении 7.5-8.5 кВ, ток испарения алюминия 1.2 А, толщина слоя примерно 1,0 мкм;
-фотолитографическая обработка – формирование топологии металлизации. Применяется позитивный фоторезист ФП9120, который наносится на установке нанесения фоторезиста в слой, толщиной 1,5 мкм, после совмещения и экспонирования, фоторезист проявляется в 0.5% растворе КОН, далее фоторезист задубливается: 1 стадия - при температуре 120-1300С в течение ~ 30 минут, 2 стадия - при температуре 150-1600С в течение ~ 30 минут;
-химическое травление слоя алюминия – осуществляется на установке химической обработки, состав травителя: 85% H3PO4(700мл)+72% HNO3(300мл), 98%CH3COOH (150мл)+ H2O(50мл);
-химическое травление слоя хрома - осуществляется на установке химической обработки, состав травителя: Ce(SO4)2 *4H2O(40гр.)+ CrO3(30г)+96%H2SO4(10мл)+ H2O(500мл) (рис.4.1.и).
-химическое удаление фоторезистивного слоя в 98% азотной кислоте;
V-й блок операций.
Формирование каталитических слоев:
-нанесение пленок из пленкообразующих растворов, содержащих каталитические примеси, этот подраздел будет рассмотрен подробно в следующих параграфах;
VI-й блок операций.
Сборка микросенсора:
-скрайбирование кремниевых пластин – на этой операции используется полуавтомат резки твердых материалов ЭМ-215. Этой операции предшествует фотолитографическая обработка, результатом которой является вскрытие скрайберных дорожек, кристаллы сенсоров при этом защищены слоем задубленного фоторезиста. После скрайбирования защитная пленка фоторезиста удаляется в 98% азотной кислоте;
-ломка пластин – производится на установке ломки, диаметр ролика 20мм, давление 20-30 н/м2;
-контроль внешнего вида – для этой операции применяется микроскоп стереоскопический бинокулярный, увеличение 16-25 крат;
-лужение выводов основания корпуса – производится в припое ПОС61 при температуре 240-2600С в течение 2-3 сек, остатки флюса удаляются в проточной воде при 60-800С в течение ~30 сек.;
-приклейка стеклянной прокладки и кристалла на основании корпуса – используется клей Р-1011 марки ЭПО-тек, производится сушка клея в две стадии: 1 стадия – при температуре 65-750С в течение ~30 мин, 2 стадия – при температуре 140-1600С в течение 1 часа;
-приварка алюминиевых проволочных перемычек – применяется установка ультразвуковой сварки УЗСМ-2,5;
-контроль качества сборки – осуществляется по внешнему виду на соответствие чертежу с использованием бинокулярного стереоскопического микроскопа с увеличением 16 крат;
-приварка крышки к основанию корпуса методом конденсаторной сварки;
-контроль качества механической прочности сварных контактов алюминиевой проволоки к контактным площадкам, а также приварки крышки к корпусу осуществляется методом бросания собранного сенсора с высоты 1 м на бетонное основание;
Заключительным этапом в изготовлении сенсора служат электрические измерения.
Технологический маршрут изготовления кристалла микросенсора представлен в Приложении №2. Технологический процесс сборки сенсора в корпус представлен в Приложении №3. Структурная схема технологического процесса изготовления полупроводникового сенсора представлена на рис.4.1.
4.2. Метод взрывной фотолитографии.
При изготовлении газового сенсора неизбежно возникает вопрос травления слоя двуокиси олова. Двуокись олова SnO2 – весьма распространенный материал для изготовления чувствительных элементов газовых сенсоров. Однако размерная обработка этого материала является довольно сложным процессом.
Известный метод жидкостного химического травления двуокиси олова в разбавленной соляной кислоте с применением в качестве катализатора порошка цинка обладает рядом существенных недостатков:
-Во-первых, неравномерность слоя двуокиси олова по толщине затрудняет дозировку катализатора по площади пластины, что снижает производительность и воспроизводимость процесса.
-Во-вторых, химическая реакция протекает с выделением значительного количества водорода в виде пузырьков газа, что приводит к деформации края фоторезистивной маски и образованию дефектов топологического рисунка резисторов.
Применение процессов плазмохимического травления двуокиси олова в плазме, образуемой фторуглеродами, не может дать положительного результата вследствие отсутствия легколетучих фторидов олова.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.