СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ОМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИНДИЕВЫХ МИКРОКОНТАКТОВ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМИЧЕСКОГО ОТЖИГА
METHOD OF LOWERING OF OHMIC RESISTANCE OF INDIUM MICROCONTACTS USING THERMAL ANNEALING

Изобретение относится к технологии изготовления индиевых микроконтактов в матричных фотоприемниках ИК-излучения и БИС считывания фотосигнала.
В настоящее время широко используется способ изготовления гибридных ИК многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ) методом перевернутого монтажа фоточувствительных элементов с БИС считывания при помощи индиевых микроконтактов.
Известными методами изготовления микроконтактов являются:
- метод обратной фотолитографии («метод взрыва», lift-off) [В.М. Акимов, Е.А. Климанов, В.П. Лисейкин, А.Р. Микертумянц, М.В. Седнев, В.В. Сергеев, И.А. Шелоболин «О "взрывном" способе изготовления систем металлизации и микроконтактов в БИС считывания фотосигнала» // Прикладная физика, 2010, №4; Jutao Jiang, Stanley Tsao et. al. Fabrication of indium bumps for hybrid FPA applications. Infrared Physics and Technology. 45 (2004) 143-151];
- метод ионного травления;
- метод химического травления.
Известен также способ формирования высоких и однородных индиевых микроконтактов методом переплавки в парах слабой кислоты при температуре несколько выше температуры плавления индия (~170-200°C) ранее созданных микроконтактов одним из перечисленных выше методов [J. Jiang, S. Tsao, Т. O'Sullivan, G.J. Brawn. Infrared Physics and Technology, 45 (2004), p.143-151].
Все указанные методы имеют следующий недостаток: при формировании индиевых микроконтактов выполняется несколько операций напыления металлических слоев: создание подслоя под индий (например, Cr-Ni, V-Al-V, Mo-Au, Ti-TiN и других) и напыление слоя индия с последующим удалением индия вокруг микроконтактов различными методами, указанными выше. При этом металлические слои, как правило, напыляются различными методами: для напыления подслоя используется ионное распыление соответствующих металлических мишеней, а слоя индия - метод термического испарения. Данное обстоятельство часто приводит к невозможности последовательного напыления всех слоев в одной вакуумной установке без разгерметизации. Разгерметизация, в свою очередь, может приводить к окислению металлов подслоя, приводящему к повышению сопротивления индиевых микроконтактов с 2-5 Ом до 1-2 кОм и более вследствие образования барьерного слоя и значительному разбросу их значений в многоэлементных структурах.
Известен способ изготовления микроконтактов с помощью создания металлической маски поверх слоя фоторезиста с последующим проявлением этого слоя [И.А. Шелоболин, В.П. Лисейкин, Е.А. Климанов, М.В. Седнев, А.Р. Микертумянц «Способ изготовления индиевых столбиков». Патент на изобретение №2419178], принятый в качестве ближайшего аналога.
Данный способ также не исключает возможности окисления металла подслоя перед напылением слоя индия, приводящего к повышению сопротивления микроконтактов.
Задачей изобретения является создание технологии изготовления индиевых микроконтактов с помощью известных методов, перечисленных выше, позволяющей обеспечить низкое сопротивление индиевых микроконтактов и высокую однородность их значений в пределах больших массивов.
При этом используется взаимная диффузия индия и металла подслоя при повышенной температуре (более 240°C), приводящая к разрушению окисного слоя между металлами и резкому снижению сопротивления микроконтакта.
2
Технический результат достигается тем, что на полупроводниковой пластине методом вакуумного напыления изготавливают металлические площадки (подслой) для формирования индиевых микроконтактов, наносят слой позитивного фоторезиста, на который после экспонирования через фотошаблон с рисунком окон под микроконтакты и проявлением напыляют слой индия, методом фотолитографии формируют маску для травления индия и производят травление индия одним из перечисленных методов; затем удаляют слои фоторезиста и проводят отжиг структур в восстановительной атмосфере (например, H) или вакууме при температуре, значительно превышающей температуру плавления индия (не менее 240°C), в течение не менее 30 минут.
2
В другом варианте на полупроводниковой пластине наносят слой позитивного фоторезиста, на который после экспонирования через фотошаблон с рисунком окон под микроконтакты и проявлением напыляют слои металла (подслой), а затем слой индия (в другой установке или через интервал времени), методом фотолитографии формируют маску для травления индия и производят травление индия одним из перечисленных методов; затем удаляют слои фоторезиста и в течение не менее 30 минут проводят отжиг структур в восстановительной атмосфере (например, H) или вакууме при температуре, значительно превышающей температуру плавления индия (не менее 240°C).
Последовательность технологической цепочки предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1-5, где:
на фиг.1 показан процесс экспонирования фоторезиста через фотошаблон;
на фиг.2 показан процесс термической обработки фоторезиста;
на фиг.3 показан процесс напыления индия;
на фиг.4 показан процесс растворения фоторезиста;
на фиг.5 изображен процесс отжига микроконтактов.
На фигурах представлены следующие элементы:
1 - фотошаблон;
2 - слой фоторезиста;
3 - подложка;
4 - индий.
Способ изготовления микроконтактов осуществляется в следующей последовательности:
- на полупроводниковую пластину с металлическими площадками под индиевые микроконтакты наносится слой позитивного фоторезиста с последующей сушкой;
- проводится экспонирование фоторезиста с помощью фотошаблона с заданной конфигурацией контактных площадок (фиг.1);
- проводится проявление фоторезиста в стандартном проявителе для позитивного фоторезиста (1% раствор KOH) (фиг.2);
- проводится напыление слоя индия заданной толщины на маску фоторезиста (фиг.3).
Далее проводится формирование индиевых микроконтактов одним из способов (фиг.4):
- растворением нижнего слоя фоторезиста с одновременным удаление индия (метод взрыва);
- методом травления, для чего:
- проводится формирование маски фоторезиста для траления индия;
- проводится травление индия одним из известных способов (химическое, ионное) для формирования микроконтактов;
- проводится удаление фоторезиста в растворе диметилформамида, или смеси диметилформамида с моноэтаноламином, или плазмохимическим травлением в кислородной плазме.
Далее проводится отжиг структур в восстанавливающей атмосфере или вакууме при температуре не менее 240°C (фиг.5) в течение 30 минут.