Сухое травление

Cтраница 1

Сухое травление обеспечивает более высокую разрешающую способность нежели жидкостное травление, более безопасно и допускает автоматизацию. Кроме того, оно не зависит от толщины фоторезиста в той степени, как это имеет место при жидкостном травлении, что особенно важно, когда травление должно проводиться поэтапно из-за отсутствия какого-либо другого адекватного способа установления момента окончания процесса травления. [1]

Сухое травление осуществляется в неизотермической низкотемпературной газоразрядной плазме низкого давления, в которой средняя энергия электронов значительно ( в 10 - 100 раз) превышает энергию ионов, атомов, молекул и радикалов. [2]

При сухом травлении на поверхности подложки могут оседать остатки электродов. Чтобы избежать этого, кроме поддержания абсолютной чистоты камеры для травления резиста или проведения травления подложки и резиста в разных камерах, можно покрывать все экспонированные проводящие поверхности на подложке диэлектриком, например фоторезистом. Удаление осадков проводят ополаскиванием подложек в растворителе и слабым мокрым травлением с последующим ополаскиванием. [3]

Важнейшим достоинством сухого травления является его анизотропия: травление идет преимущественно в вертикальном направлении в котором движутся частицы. Размер вытравленной области весьма точно соответствует размеру отверстия в маске. Процесс позволяет получать отверстия в слое SiO2 меньших размеров, чем при жидкостном травлении. Количественно анизотропия оценивается отношением скоростей травления в вертикальном и горизонтальном направлениях. [4]

Станки для сухого травления на полупроводниковых материалах являются частью оборудования, используемого для производства полупроводниковых пластин. [5]

Некоторые станки сухого травления используют энергию радиочастот ( РЧ) в частотном диапазоне 100 - 450 КГц. Другие станки сухого травления используют энергию РЧ на частоте 13 65 МГц, в то время как другие используют микроволновые частоты на уровне 2 45 ГГц. Выбор частоты входной энергии может действовать на ионную энергию результирующей плазмы. В некоторых случаях плазменные ионы имеют очень малую направленную энергию. В других случаях плазменные ионы обладают большим количеством направленной энергии. В последнем случае могут использоваться ионные лучи. [6]

Существуют три метода сухого травления: физическое распыление, ионно-лучевое фрезерование; газофазное химическое травление; реактивное ионное травление. В каждом из этих методов в электрическом разряде образуются ионы, активные атомы или молекулы. В первом методе в ВЧ-разряде образуются ионы Аг, которые ускоряются напряжением несколько сотен вольт и бомбардируют лицевую поверхность образца, вызывая распыление поверхностного слоя. При ионно-лу-чевом фрезеровании в условиях разряда на постоянном токе при приложении магнитного поля формируется высокоплотная плазма. С помощью сеточного электрода ионы Аг вытягиваются из участка образования плазмы, ускоряются и образуют пучок, бомбардирующий образец. Указанные методы чрезвычайно эффективны, поскольку они позволяют, например, стравить несколько сотен монослоев и более с поверхности кремниевой подложки и после отжига получить совершенно гладкую поверхность. Однако применение этих методов в технологии производства БИС затруднено, так как они обеспечивают очень низкую избирательность при травлении различных материалов и, кроме того, при использовании этих методов образуются дефекты, которые нелегко исправить. При использовании ионов с энергией более 20 эВ распыляются самые различные материалы. При распылении в наклонных лучах ионов коэффициент распыления увеличивается. Травление образцов производится изотропно 2 - м методом и анизотропно ( преимущественно вглубь) 3 - м методом. [7]

Важным элементом процесса сухого травления является выбор рабочих газов. [8]

Кривые давления паров фреонов. 7 - критическая температура. 2 - температура затвердевания. [9]

Травильное средство при сухом травлении должно находиться во время его использования в газообразном состоянии, а продук ты реакции должны быть летучими веществами. [10]

Следует отметить, что процессам сухого травления присущи определенные недостатки, к числу которых относится сложность и высокая стоимость оборудования по сравнению с жидкостным процессом, подтравливание при плазмохимическом травлении и нарушение поверхности при ионном травлении, снижение технологичности процесса из-за неконтролируемого травления у границы резист-полупроводник вследствие искажения потенциала и трудностей фиксации момента окончания процесса травления слоя. Однако эти недостатки не перекрывают тех преимуществ, которые обеспечивают методы сухого травления: высокое разрешение, хорошая воспроизводимость результатов травления элементов с субмикронными размерами. [11]

Вследствие того, что установки сухого травления работают как закрытые системы, операторы обычно не подвергаются химическому воздействию, если система закрыта. Единственным исключением может быть тот случай, когда цикл очистки более старых установок недостаточен по времени для адекватного удаления газов травителя. Имеются сведения о кратковременных раздражающих воздействиях фтористых соединений, с концентрацией ниже уровня обнаружения при отрытых установках. [12]

На рис. 4.74 представлены упрощенные конструкции установок сухого травления для каждого из методов. На рис. а - снаружи кварцевой цилиндрической камеры установлены электроды или катушка. При подаче на них высокочастотного ( 13 56 МГц) напряжения возникает электрический разряд в среде активного газа. В высокочастотном электромагнитном поле коэффициент ионизации повышается и формируется высокоплотная плазма. В этих условиях лицевая поверхность образца, находящегося под плавающим электрическим потенциалом, покрывается оболочкой из ионов. [13]

На рис. б показана схема метода, называемого химическим сухим травлением, в котором совершенно не используются ионы. С помощью ВЧ-поля ( 2 45 ГГц) формируется электрический разряд в CF4 O2, С восстанавливается и при этом образуются атомы F ( вероятно, в основном состоянии), которые имеют достаточно большое время жизни ( секунды) для того, чтобы ввести их в камеру для травления и осуществить травление образца. На рис. 4.75 показано, что добавление Ог изменяет скорость травления поликристаллического Si, Si3N4, резиста, Mo, W. Из рисунка видно, что поликристаллический Si, W, Mo имеют более высокую скорость травления по сравнению с Si02 и ре-зистом. Тот факт, что увеличение концентрации 02 приводит к уменьшению скорости травления, связан, вероятно, с окислением. Поскольку метод сухого травления обеспечивает изотропное травление материала, при его применении возникает под-трав, следовательно, этот метод не подходит для формирования элементов со сверхмалыми размерами. Вместе с тем этот метод не образует дефектов, поэтому в сочетании с методом реактивного ионного травления, который будет рассмотрен ниже, этот метод может найти широкое применение. [14]

К термическую устойчивость органических резистов и позволяющая увеличивать скорость обработки при сухом травлении, снижать толщину и повышать реальную разрешающую способность; возможность получения негативного и позитивного изображений; в 2 - 3 раза большие допуски во временах экспонирования и проявления, что позволяет одновременно переносить изображение крупных ( 5 мкм) и мелких ( 0 5 мкм) деталей; широкий спектральный диапазон чувствительности - видимый свет, ультрафиолетовое, электронное, ионное, рентгеновское излучение, воздействие плазмой; возможность применения в виде фото - ( ак-тино -) масок ( шаблонов); уникальная собственная разрешающая способность резиста ( по крайней мере до 1 нм); высокая реальная разрешающая способность - по меньшей мере 3000 линий / мм; высокая величина коэффициента поглощения ( - 105 см 1), оптической плотности ( 3) и коэффициента контрастности ( 4 - 8 вместо 1 - 2 у органических резистов) обеспечивает большую точность травления, исключает влияние интерференции и обеспечивает резкость края травления; возможность использования слоистых актинорезистивных пленок; возможность повторной экспозиции и модификации образца; нечувствительность к микропримесям. [15]

Страницы: 1 2 3