Процесс фотолитографии следующий:
декапирование;
промывка;
нанесение фоторезиста;
сушка в термостате;
совмещение и экспонирование;
проявление;
промывка;
сушка в сухом азоте;
контроль качества защитного слоя;
ретуширование;
термозадубливание;
защита обратной стороны подложки;
травление слоя меди;
промывка;
травление титана;
удаление фоторезиста;
промывка и сушка в сухом азоте.
Декапирование обеспечивает снятие окислов меди, возникших из-за разгерметизации камеры, оно происходит при повышенной температуре в 1%-ном растворе соляной кислоты.
Промывкой удаляют результаты реакции ц остатки кислоты. Она производится дистиллированной (или деионизованной) водой, затем этиловым спиртом. Фоторезист наносят на центрифуге и высушивают в термостате при 90° С в течение 30 мин.
Высушенную подложку помещают в приспособление для совмещения и экспонирования. На нее укладывают фотошаблон эмульсионным слоем вниз и под микроскопом производят совмещение его с подложкой. Когда совмещение достигнуто, фотошаблон прижимается к подложке и фоторезист экспонируется и проявляется в растворе тринатрийфосфата NазРС>4 0,9%.
При последующей промывке'в дистиллированной воде с поверхности подложки удаляются продукты реакции и остатки раствора тринатрийфосфата. Сушка ведется током осушенного азота.
При экспонировании и проявлении могут быть проколы в рисунке микросхемы из-за пузырьков воздуха в фоторезисте, а также при наличии мелких, незаметных дефектов в фотошаблоне. Поэтому необходим контроль качества защитного слоя. Подложку просматривают под микроскопом и ретушируют лаком.
Термозадубливание проводят в два этапа. Вначале подложки выдерживают в течение 30 мин в термостате при 100° С, затем при 180° С.
После задубливания фоторезиста обратную сторону подложки, покрытую металлизацией, защищают от воздействия травителей лаком.
Подготовленную подложку передают на операцию травления меди. Оно ведется при комнатной температуре и стационарном положении подложки без перемешивания электролита, в состав которого входит:
хромовый ангидрит CrOs....150г/л
азотная кислота HNOs 35 мл/л
соляная кислота НС1 10 мл/л
Окончание процесса травления определяют по изменению цвета подложки с розового на темно-серый.
Травление титана производят в другом травителе. Для того чтобы его состав не изменился за счет остатка травителя для меди, подложку промывают в дистиллированной воде.
Титановый подслой травится в разбавленном растворе серной кислоты (1ХП при 80 —90°С. Затем подложку промывают дистиллированной водой и смывают фоторезист 10%-ным раствором NaOH и нейтрализуют в 1—2%-ном растворе соляной кислоты. После этого еще раз тщательно промывают в дистиллированной воде и этиловом спирте, высушивают в струе сжатого, осушенного азота и передают на операцию химической защиты меди.
Антикоррозионное покрытие на меди создается химическим способом на основе системы никель — золото. Общая толщина покрытия составляет 2,5—3 мкм.
В основе процесса химического золочения лежит реакция восстановления золота из его комплексных солей гипофосфитом натрия. Данный процесс идет на поверхности металлов, способных каталитически влиять на реакцию восстановления (например, никель, серебро, медь).
Лучшим катализатором является никель, его Пленка обеспечивает дополнительную защиту меди от коррозии.
Подложки с напыленными резистивными и проводящими пленками подвергаются тщательной очистке (обезжириванию).
При обезжиривании пленки меди слегка окисляются. Частичное окисление меди происходит при удалении фо- торезистивного слоя. Поэтому при декапировании снимают окислы меди с пленки, обрабатывая ее в растворе персульфата аммония (30 г/л) и серной кислоты (5 г/л) при комнатной температуре в течение 5 сек.
Поскольку медь не является катализатором реакции восстановления атомов никеля из его солей, приходится производить активацию медной поверхности для создания центров кристаллизации при осаждении никеля. Для этого подложки помещают в раствор хлористого палладия (1 г!л) и соляной кислоты (10 мл/л) при 25— 30° С на 1—3 сек.
После этого производится химическое никелирование при рН=4,9—5,2, и 83—87° С в течение 10—15 мин в следующем растворе (г/л):
никель хлористый NiCI2 6 Н20 . . 30
иатрийфосфат NaH2 Р04 10
натрий уксуснокислый СН, COONa 10
На поверхности меди осаждается пленка никеля толщиной 1,7—2,5 мкм, которая является хорошей защитой от коррозии, но, во-первых, она имеет микротрещины и поры, во-вторых, к ней можно присоединять контакты только с помощью импульсной пайки. Поэтому пленка никеля покрывается золотом, которое закрывает все поры и трещины, имеющиеся в пленке.