МАСКА ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ ПОЛИИМИДНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к области электронной техники, а более конкретно - к конструкции масок для планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе кремния и карбида кремния с использованием процессов травления.
Известны фоточувствительные полиимиды, способные полимеризоваться под действием УФ-света. Таким образом, в качестве маски используется само полиимидное защитное покрытие полупроводникового прибора с алюминиевой металлизацией контактной площадки (см. патент JP 4016340 B2).
Фоточувствительные полиимиды подходят для получения диэлектрических слоев и могут служить как защитный слой для кремниевых, арсенид-галиевых и карбидокремниевых приборов. Принцип экспонирования и проявления фоточувствительного полиимида такой же, как и у негативного фоторезиста. В областях расположения контактных площадок и линий скрайбирования фоточувствительный полиимид удаляется.
Критическое значение напряженности поля карбида кремния имеет значение 2,20 МВ/см, а у кремния 0,3 МВ/см. Поэтому карбидокремниевые высоковольтные кристаллы имеют меньшие размеры по сравнению с кремниевыми.
По причине малых размеров и большого значения напряженности поля высоковольтного кристалла пробой по воздуху из-за коронного разряда наступает раньше, чем лавинный пробой в структуре полупроводника. Для устранения пробоя по воздуху для карбидокремниевых кристаллов необходимо увеличивать толщину защитного полиимидного покрытия до 6-12 мкм.
Основными недостатками фоточувствительных полиимидов, применяемых в качестве маски являются: меньшая разрешающая способность по сравнению с позитивными фоторезистами, высокая стоимость, малый срок годности и сложные условия хранения.
Указанные недостатки частично устранены в маске для травления полиимидных защитных покрытий полупроводниковых приборов с алюминиевой металлизацией, которая состоит из фоторезиста на поверхности полиимидного покрытия и сформированных в маскирующем слое фоторезиста участков для травления (см. патент RU 169376 U1).
Так как скорость травления фоторезиста и полиимидных покрытий сопоставима, необходимо формировать толстый слой фоторезиста 6-12 мкм. Такой слой возможно сформировать только в несколько этапов нанесения с промежуточными сушками. В связи с послойным нанесением фоторезиста и большой толщиной слоя могут проявиться не все участки. Соответственно могут остаться участки фоторезиста в области травления полиимида. При травлении полиимида могут остаться островки невытравленного полиимида в области контактной площадки, что повышает процент брака.
Также, при применении таких слоев фоторезиста минимальная ширина щели для анизотропного травления получается не менее 7 мкм, что ограничивает размеры вытравливаемых областей в полиимиде.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является исключение влияния маски на процент выхода годных и уменьшение размеров элементов карбидокремниевых приборов.
Указанный технический результат достигается тем, что маска для травления полиимидных защитных покрытий полупроводниковых приборов с алюминиевой металлизацией состоит из маскирующего материала на поверхности полиимидного покрытия и сформированных в маскирующем слое участков для травления, а маскирующий слой выполнен из слоя алюминия толщиной 0,20-0,30 мкм.
В приведенной конструкции маски в качестве маскирующего материала используется слой алюминия, полученный путем магнетронного напыления.
Часть маски удаляется в областях, где необходимо вытравить полиимидное покрытие.
Полиимидное покрытие удаляют с помощью плазменного травления. При толщине маски алюминия менее 0,20 мкм возможны значительные боковые подтравы полиимидного покрытия. При толщине алюминиевой маски более 0,30 мкм, при последующем удалении маски травлением, также травится открытая контактная площадка слоя алюминия, что приводит к ухудшению электрофизических свойств контактной площадки.
2
3
Толщина маски в диапазоне 0,20-0,30 мкм оптимальна, так как при травлении зачищается поверхность контактной площадки от пленки окиси алюминия (AlO) без влияния на целостность контактной площадки.
Маскирующий слой из слоя алюминия позволяет анизотропно травить любые полиимидные покрытия с подбором необходимого режима. Также с помощью маски алюминия можно формировать окна для травления менее 1,5 мкм.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена тестовая структура на карбидокремниевой положке с маскирующим слоем из алюминия. На фиг. 2 тестовая структура с вытравленным участком полиимидного покрытия к алюминиевой металлизации и удаленным маскирующим слоем. Позициями на фиг. 1 и 2 обозначены:
1 - тестовая структура;
2 - алюминиевая металлизация контактной площадки;
3 - полиимидное покрытие;
4 - маскирующий слой из алюминия.
Ниже описаны основные этапы изготовления предлагаемой маски на примере тестовой структуры на основе карбида кремния.
На тестовой структуре 1, состоящей из карбидокремниевой подложки методом магнетронного напыления в вакууме формируют алюминиевую металлизацию контактной площадки 2 толщиной 5 мкм. Затем формируют слой полиимидного покрытия 3 толщиной 8 мкм методом центрифугирования с последующей сушкой и полимеризацией.
3
4
3
3
2
Далее формируют маскирующий слой из алюминия 4 методом магнетронного напыления в вакууме толщиной 0,25 мкм. Затем проводят фотолитографию и формируют участок для травления полиимида под контактную площадку. Полиимид травят в кислородной плазме в течение 300 с. Затем удаляется маскирующий слой из алюминия жидкостным травлением (травитель для алюминия НРО:HNO:HCOOH:НО=73%:3,1%:3,3%:20,6%), формируя окно к металлизации контактной площадки.
Таким образом, указанная маска применяется для изготовления высоковольтных приборов на напряжение до 1200 В на карбиде кремния и служит для формирования полиимидных защитных покрытий, защищающих прибор от пробоя по воздуху. Экспериментально подвержено, что данная конструкция маски повышает процент выхода годных на 10%.