Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

50 Глсга 1

Плазменное травление. Описанный ьыше процесс травления окисла можно назьать «влажным» травлением, поскольку он предусматривает использование химических реагентов в виде водных растворов. Однако существует более современный метод - «сухое», или плазменное травление. Пластины, предназначенные для травления, помещаются в вакуумную камеру или камеру пониженного давления (0,13-1,3 кПа). Затем в камеру подаются контролируемые потоки соответствующих активных газов, таких, как CF4 (фреон 14) или СаРц. После этого в камере создается


Рис. 1.29. Результат пере-травливания - боковое Пластина fipeмнlJя подтравливание окисла.

Еысокочастотное электрическое поле, под действием которого происходит ионизация газовых молекул и распад некоторых из них на высокоактивные свободные радикалы. Плотности положительных и отрицательных ионов и электронов в межэлектродном пространстве камеры таковы, что результирующая плотность объемного заряда приблизительно равна нулю. Такая среда называется газоразрядной плазмой.

Свободные радикалы реагируют со слоем SiOj, образуя О2 \\ различные газообразные соединения кремния, которые откачи-ва.ются из камеры вакуумным насосом. В результате такого сухого травления происходит удаление SiOj в окнах, сформированных в фоторезисте. Сам фоторезист, а также кремний, если он ничем не защищен, травятся в плазме, но не с такой скоростью, как SiOj. Во всяком случае, процесс травления тщательно контролируется с помощью какого-либо метода регистрации конца травления, с тем чтобы прекратить травление сразу после того, как весь окисел в окнах будет удален. При использовании CF4 кремний травится быстрее, чем SiOj, а при ипользовании CaF соотношение скоростей травления SiOj/Si может составлять 15:1.

Одно из главных преимуществ сухого травления по сравнению с влажным - возможность получения линий малой ширины (<1 мкм). При травлении в водных растворах эффекты поверхностного натяжения могут препятствовать попаданию травителя в очень узкие окна в фоторезисте. При сухом травлении этого не происходит. Травление в растворах является изотропным, так что слой SiOg травится равномерно во всех направлениях. В результате происходит некоторое подтравливание под слоем фоторезиста, как показано на рис. 1.30. Это подтравливание ограничивает достижимую на практике минимальную ширину линий размером, несколько превышающим удвоенную толщину окисла.



Поскольку типичная толщина используемых окисных слоев составляет примерно 500 нм, минимально возможная ширина линий оказывается несколько больше 1 мкм.

При сухом травлении может быть обеспечена некоторая степень анизотропии (рис. 1.30, в). При высокой степени анизотро-

Пленна (например, 510г,А1,51зНО

Ширина линии V/ -


Ладлажна напримщ кремний ) а.

Масна для траВлеиия пример, ратарезие/п)

Тал щи на пленни Т

Лленна


Маска Вия травления

Лалаакш f

ТШлажйа \ в

Рис. 1.30. Преимущества анизотропного травления: а - изотропное травление ширина лиипи много больше юлщины пленки, W Т\ б- изотропное травление: ширина линии вдвое больше толщины пленки, W - 2Г; в - анизотропное травление (большой показатель травления): ширина линии может быть сравнима с толщиной пленки и даже может быть меньше ее.

пии травление в вертикальном направлении идет гораздо быстрее, чем в боковом. Благодаря анизотропии травления могут быть получены субмикронные размеры элементов ИС.

Процесс сухого травления, обеспечивающий сравнительно высокую степень анизотропии, - это так называемое планарное плазменное травление, которое идет в присутствии электрического поля, направленного перпендикулярно поверхности пластины (рис. 1 31). Электрическое поле ускоряет ионы и свободные радикалы плазмы в направлении к поверхности пластины При наличии такого напрагленного потока ионов и свободных радикалов скорость травления в вертикальном направлении оказывается



гораздо выше, чем в боковом, так что достигается большой показатель травления.

Еще один процесс сухого травления, позволяющий получить большой показатель травления, - это ионное травление Пластины помещаются в вакуумную камеру, где создается пучок ионов инертного газа, обычно аргона (Аг"). Под действием большой разности потенциалов (400-1000 В) ионы ускоряются и ударяются о поверхность пластины. Кинетическая энергия ионов такова, что некоторые атомы кремния, находящиеся на поверхности пластины и вблизи поверхности, выбиваются из кристаллической решетки.

ИднизсЗанные Злентричеснарпсле i I I 1

I ! ! (й; I.....


Кремний

Рис. 1.31. Планарное плазменное травление

Такой процесс называется распылением. Скорость распыления обычно составляет 10-100 нм/мин.

7. Снятие фоторезиста. Последняя операция фотолитографического процесса - удаление фоторезиста. Позитивные фоторезисты легко удаляются в органических растворителях, например в ацетоне. Негативные фоторезисты удалить труднее. Для снятия негативного фоторезиста часто используют погружение пластины в горячий раствор серной кислоты и механическое стирание ре-зиста с поверхности.

Для удаления фоторезиста могут быть также использованы плазменные реакторы такого же типа, как применяемые для плазменного травления. В качестве активного газа используется кислород, под действием которого происходит окисление органических молекул резиста. Образующиеся при этом газообразные соединения, такие, как СО, COj и НгО, откачиваются из системы вакуумным насосом.

1.6. Химическое осаждение из газовой фазы

Метод химического осаждения из газовой фазы используется для нанесения тонких пленок на поверхность подложки. Материалы, предназначенные для осаждения, поступают в реакнион ную камеру в виде газообразных соединений и вступают в реакцию на поверхности подложки или вблизи нее. Подложка при



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193