В связи с этим, на ОАО “Авангард-Микросенсор”, были изучены процессы ионно-химического травления двуокиси олова. Но и этот метод обладает существенным недостатком – отсутствие селективности процесса травления и перезадубливание фоторезистивной маски в процессах подготовки.
При производстве сенсоров для травления пленки SnO2 применяется метод обратной или ”взрывной” фотолитографии.
В обычной фотолитографии слой фоторезиста наносится поверх слоя пленки, которая затем подвергается травлению и представляет собой позитивное изображение рисунка, который в дальнейшем должен быть изготовлен. При методе обратной литографии негативный защитный рельеф сначала создается прямо на подложке, после чего на него осаждается пленка необходимого материала. В результате этого пленка осаждается непосредственно только в незащищенных участках. Последующие операции приведены на рис.4.2.
Создание рисунка в пленки с использованием
негативного маскирующего покрытия.
Негативное
маскирующее покрытие
Подложка
 |
|||
 |
|||
|
Осажденная
пленка
|
|||
 |
|||
Пленка
после удаления маскирующего покрытия
 |
Рис 4.2.
На конечной операции защитный рельеф удаляется растворителем, который взаимодействует только с материалом защитного слоя, но не с материалом пленки. Для того, чтобы сохранить пленку на боковых участках (участок S на рис. 4.2), толщина защитного рельефа должна быть больше, чем толщина пленки. Это позволяет растворителю проникать к защитному рельефу под пленкой, взаимодействовать с ним, при этом легче вымываются выступающие над поверхностью участки пленки.
Основное преимущество обратной фотолитографии состоит в том, что в этом случае отпадает необходимость в применении сильнодействующих химических реактивов, которые обычно необходимы для вытравливания материала пленки.
Кристаллическая структура слоев SnO2 при нанесении на подложку при температуре 150-180°С термодинамически неустойчива, молекулы SnO2 обладают склонностью к химическому взаимодействию с материалом фоторезиста и органических растворителей, применяемых для удаления жертвенного слоя фоторезиста, с образованием различного рода мало устойчивых соединений, модифицирующихся при последующих термических операциях технологического цикла и в процессе эксплуатации готовых сенсоров. Этот приводит к значительному разбросу и временному дрейфу параметров сенсоров.
При поиске вариантов осуществления “взрывной” литографии без использования фоторезиста на ОАО ”Авангард-Микросенсор” рассматривались несколько материалов.
При использовании в качестве маски слоев алюминия было замечено улучшение воспроизводимости сопротивления резисторов и меньший разброс их номиналов. Однако возможности использования маски из слоев алюминия ограничены температурой 500-520°С. Для стабилизации кристаллической структуры сенсоров, после ее нанесения, необходима термическая обработка при температуре не менее 550°С.
Для улучшения воспроизводимости сопротивления резисторов при изготовлении их методом обратной литографии на ОАО “Авангард-Микросенсор” пошли по пути поиска технологических вариантов, позволяющих проводить эту операцию после высокотемпературной обработки пленки SnO2 (9500С, синтетический воздух) в отличие от применявшейся ранее “взрывной” фотолитографии (с использованием маски из алюминия) не отожженной пленки SnO2, обладающей до отжига недостаточной химической стойкостью.
Наилучшие результаты по качеству литографии получены с использованием маски из нелегированного поликремния толщиной 0.53 мкм. Травление поликремния осуществляется в травителе состава:
HF 48%-10 мл;
HNO3 72% - 400 мл;
CH3COOH – 130 мл;
H2O – 60 мл.
После этого пластины со сформированным рисунком SnO2-резисторов подвергали процессу диффузии сурьмы и гадолиния из стекловидных растворных пленок при температуре 9500С в течение 3-х часов в атмосфере синтетического воздуха с последующим удалением пленочного источника диффузианта с поверхности пластин в травителе следующего состава:
NH4F – 300 г
HF 48% - 90 мл
Н2О – 610 мл.
Разброс сопротивлений SnO2-резисторов, полученных после диффузии, для данного процесса был обусловлен воздействием травителя поликремния на незащищенную пленку SnO2 в процессе “взрыва”, а также последующим стравливанием стекловидной пленки в буферном травителе указанного состава.
В этой связи было реализовано проведение операции “взрыва” после легирования пленки двуокиси олова. Стекловидная растворная пленка при этом остается на поверхности пластин. “Взрыв” осуществляется в указанном выше травителе поликристаллического кремния, стекловидная пленка при травлении защищает пленку двуокиси олова от нежелательного воздействия поликремниевого травителя в течение
~4 мин., в то время как полное время травления составляет порядка 6-8 минут. При этом отпадает необходимость в дополнительной операции удаления стекловидной пленки.
Последовательность операций при создании резистора методом “взрывной” литографии после легирования слоя SnO2 приведена на рис 4.3.
Операция “взрывной” фотолитографии по этапам приведена в Приложении №2.
Последовательность операций при создании газочувствительного резистора методом “взрывной” литографии после легирования слоя SnO2.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.