способ изготовления тонких диэлектрических подложек

Формула изобретения

Способ изготовления тонких диэлектрических подложек, включающий механическую обработку алюминиевой заготовки, электрохимическое анодирование заготовки и ее последующую термообработку с равномерным повышением температуры и выдержкой, отличающийся тем, что перед термообработкой проводят механическое удаление анодного оксида с торцевой части заготовки, а термообработку проводят при 200^oС, причем скорость повышения температуры и время выдержки составляют соответственно 3,3 град.С/мин и 60 мин, после чего проводят повторное электрохимическое анодирование и для отделения подложки проводят повторную термообработку при 550^oС в течение 3 мин, причем скорость повышения температуры до 550^oС повторной термообработки составляет 170 град./мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении гибридных интегральных схем на диэлектрических подложках.

Известен способ изготовления подложек (заявка ЕВП, N 0181416, H 05 K 3/44, H 01 L 23/14), включающий нагрев сплава алюминия в атмосфере кислорода и в газовой среде с целью получения Al₂O₃.

Однако этот способ не позволяет получать отдельно диэлектрические подложки и является очень трудоемким.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления анодированных подложек (а.с. N 757608, C 25 D 11/04, 1980, Б.И. N 31), включающий механическую обработку алюминиевой заготовки, электромеханическое анодирование заготовки и ее последующую термообработку с равномерным повышением температуры и выдержкой.

Однако в результате реализации данного способа получают одну подложку, что снижает технологичность способа и увеличивает трудоемкость изготовления подложек.

Задачей изобретения является способ изготовления тонких диэлектрических подложек.

Технический результат повышение технологичности и снижение трудоемкости изготовления тонких диэлектрических подложек.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления тонких диэлектрических подложек, включающем механическую обработку алюминиевой заготовки, электромеханическое анодирование заготовки и ее последующую термообработку с равномерным повышением температуры и выдержкой, согласно изобретению перед термообработкой проводят механическое удаление анодного оксида с торцевой части заготовки, а термообработку проводят при 200^oC, причем скорость повышения температуры и время выдержки составляют соответственно 3,3^oС/мин и 60 мин, после чего проводят повторное электрохимическое анодирование и повторную термообработку при 550^oС в течение 3 мин, причем скорость повышения температуры до 550^oС повторной термообработкой составляет 170^oC/мин, после чего проводят отделение подложек.

Предлагаемый способ изготовления тонких диэлектрических подложек отличается от прототипа и от других известных технических решений наличием признаков, ранее не обнаруженных в известных способах, а именно тем, что из одного металлического основания одновременно получают несколько тонких диэлектрических подложек путем отслоения подложек от основания. Причем отслоение подложек от основания происходит по границе раздела анодированных областей, образованных путем предварительного анодирования (диэлектрическая тонкая подложка) и окончательного анодирования (анодированный слой металла).

Граница раздела анодированных областей есть линия раздела пористого и плотного анодного оксида, которую получают после предварительного анодирования и медленного нагрева подложки от 20 до 200^oC в течение 60 мин. Образование же границы раздела при нагреве объясняется различием коэффициентов термического линейного расширения анодного слоя Al₂O₃ (образование тонкой диэлектрической подложки) и алюминиевого основания.

Экспериментальные исследования изготовления тонких диэлектрических подложек показали, что предлагаемый способ обеспечивает повышение технологичности и снижение трудоемкости при изготовлении сверхтонких диэлектрических подложек от 50 до 20 мкм, так как получение подложек такой толщины обычными механическими методами послойной обработки (съема) значительно более трудоемкий процесс. Кроме того, традиционные методы изготовления тонких диэлектрических подложек не обеспечивают равномерности по толщине.

На фиг. 1 изображена исходная алюминиевая подложка; на фиг.2 показано сечение анодированной подложки; на фиг.3 анодированная подложка, с торцев которой удален анодный оксид алюминия; на фиг.4 подложка после термонагрева до 200^oС и повторного анодирования; на фиг.5 три подложки, две тонкие диэлектрические и одна металлодиэлектрическая, полученные после проведения резкого термонагрева.

Реализацию способа изготовления тонких диэлектрических подложек осуществляют следующим образом.

Методом механической полировки получают 14 класс чистоты поверхности с двух сторон исходной алюминиевой подложки 1, затем проводят глубокое двухстороннее анодирование подложки 1 и получают анодный диэлектрический слой оксида алюминия 2, толщина которого соответствует толщине получаемых диэлектрических подложек. Далее с торцевой поверхности по всему периметру подложки механической шлифовкой удаляют анодный диэлектрический слой оксида алюминия, затем проводят термонагрев подложки от 20 до 200^oС за 60 мин и повторное (окончательное) анодирование, при котором происходит анодное окисление свободной от анодного оксида и закрытой им алюминиевой поверхности, на которую получают анодный диэлектрический слой оксида алюминия 3 толщиной не менее 40 мкм. Причем вследствие различия скоростей роста анодного диэлектрического слоя оксида алюминия 3 на вскрытой поверхности и основной поверхности подложки, величина зазора границы раздела 4 между анодными диэлектрическими слоями оксида алюминия 2, 3 увеличивается при окончательном анодировании.

Затем проводят резкий нагрев подложки, помещая ее в термошкаф при температуре 550^oС, при котором анодные диэлектрические слои оксида алюминия 2, 3 отслаиваются на границе раздела 4.