🗊Презентация Проектирование и производство изделий интегральной электроники. Травление

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ ТРАВЛЕНИЕ

Жидкостное травление Травлением в жидких средах (или химичес- ким травлением) называется процесс перено- са вещества из твёрдой фазы в жидкую, т.е. растворение вещества подложки или техно- логических слоев химическими реактивами (щелочами, кислотами и их солями), называе- мыми травителями.

Цели процессов химического травления Цели процессов химического травления удаление с поверхности полупроводниковой под-ложки механически нарушенного слоя; снятие с полупроводниковой подложки слоя ис-ходного материала определённой толщины; локальное удаление материала подложки или технологического слоя с определённых участков поверхности; создание определённых электрофизических свойств обрабатываемой поверхности подлож-ки; выявление структурных дефектов кристалли-ческой решётки полупроводниковой подложки; получение мезаструктур.

Методы травления полупроводников Методы травления полупроводников - Изотропное травление; - Анизотропное травление; - Селективное травление; - Локальное травление; - Послойное травление.

Изотропное травление – растворение полупроводника с Изотропное травление – растворение полупроводника с одинаковой скоростью травления по всем направлениям мо- нокристаллической подложки. Применяют для удаления на- рушенного поверхностного слоя и полирования поверхности. Анизотропное травление – растворение полупроводника с различной скоростью по разным направлениям монокрис- таллической подложки. Используют для выявления струк- турных поверхностных и объёмных дефектов. Селективное травление – растворение полупроводника с различной скоростью на разных участках поверхности с од- ной и той же кристаллографической ориентацией (либо с различными скоростями травления слоёв разного химичес- кого состава в избирательных травителях). Позволяет вы- являть дефекты и несовершенства кристаллической струк- туры подложек (дислокации, дефекты упаковки, границы зе- рен и др.), а также p–n–переходы и различные фазовые вклю- чения;

Локальное травление – удаление материала со строго Локальное травление – удаление материала со строго ограниченных и заданных участков подложки. Обеспечи- вает получение элементов требуемой конфигурации и за- данного рельефа на поверхности подложек. Позволяет создавать необходимый рисунок микросхемы (создавать заданную конфигурацию технологических слоёв, прово- дить мезатравление). Для локального химического трав- ления используют изотропные и анизотропные травите- ли. Послойное травление – равномерное последовательное снятие тонких поверхностных слоёв полупроводника.При- меняют для изучения поверхностных и объёмных дефек- тов кристаллической структуры подложек и эпитакси- альных слоёв. Используют полирующие травители с ма- лой скоростью травления (менее 0,1 мкм/мин).

Типы растворения вещества Типы растворения вещества По характеру взаимодействия с веществом химическое трав- ление является реакцией растворения. Различают три типа растворения. 1. Молекулярное растворение – химическая формула раство- ряемого вещества в исходном состоянии и в растворе полнос- тью идентична. После удаления (испарения) растворителя рас- творенноё вещество может быть выделено в химически неиз- менном виде. 2. Ионное растворение – исходное состояние вещества и его состояние в растворе не идентичны. В растворе происходит растворение ионного кристалла на катионы и анионы, которые окружены сольватационными оболочками (например, полярны- ми молекулами воды), которые обеспечивают устойчивость таких растворов. После удаления растворителя растворённоё вещество может быть получено в химически неизменном виде. 3. Реактивное растворение - растворение сопровождается химическим взаимодействием между растворённым вещест- вом и растворителем, в растворе существуют продукты реак- ции, химически отличные от исходного состояния системы. Удаление остатков растворителя не позволяет получить рас- творённое вещество в исходном состоянии.

Кинетика процессов травления Кинетика процессов травления Все процессы травления полупроводниковых ма- териалов являются реактивными. При этом про- цесс травления может быть представлен в виде пяти стадий: 1. Перенос молекул (ионов) травителя из объё- ма раствора к поверхности полупроводника; 2. Адсорбция молекул травителя на поверхнос- ти полупроводника; 3. Кинетическая стадия процесса; 4. Десорбция продуктов реакции с поверхности полупроводника. 5. Удаление продуктов реакции с поверхности полупроводника в объём раствора.

1. Перенос молекул (ионов) из 1. Перенос молекул (ионов) из объёма раствора В начальный момент травления за счёт ин- тенсивной реакции вблизи поверхности плас- тины полупроводника образуется слой, обед- ненный молекулами травителя. Это приво- дит к возникновению градиента концентра- ции травителя и возникновению диффузион- ного потока этих молекул к поверхности по- лупроводника.

2. Адсорбция молекул травителя 2. Адсорбция молекул травителя На данной стадии молекулы травителя всту- пают в контакт с поверхностью полупроводни- ка. Этот контакт может являться либо хими- ческой адсорбцией, либо физической адсорбцией. В случае химической адсорбции в зависимости от типа поверхности и адсорбированных ком- понентов между молекулами травителя и по- верхностью полупроводника возникают либо си- лы обменного взаимодействия, либо силы куло- новского притяжения. В случае физической ад- сорбции молекулы травителя удерживаются на поверхности силами Ван–дер–Ваальса.

3. Кинетическая стадия процесса. 3. Кинетическая стадия процесса. Данная стадия представляет собой собст- венно химическое взаимодействие адсорби- рованных молекул травителя с полупровод- ником. Происходит разрыв химических связей между атомами, расположенными в объёме и поверхностными атомами полупроводника с последующим переходом последних в раст- вор.

4. Десорбция продуктов реакции 4. Десорбция продуктов реакции В ходе кинетической стадии на поверхнос- ти полупроводника накапливаются продук- ты реакции, которые могут быть химичес- ки или физически связаны с ней. Прежде чем перевести их в раствор, необходимо эти свя- зи разрушить.

5. Удаление продуктов реакции в 5. Удаление продуктов реакции в объём раствора Вблизи поверхности полупроводника накаплива- ются продукты реакции, концентрация которых в объёме раствора существенно меньше, чем на гра- нице полупроводник – раствор. Возникает градиент концентрации продуктов травления, обусловливаю- щий возникновение диффузионного потока молекул этих продуктов, направленного от поверхности по- лупроводника в объём раствора. Данная стадия яв- ляется аналогичной стадии 1 с той лишь разницей, Что происходит диффузионный перенос в объём рас- твора не молекул травителя, а продуктов его взаи- модействия с полуроводником подложки.

Травление с диффузионным контролем Травление с диффузионным контролем В данном случае скорость процесса травления никак не связана со свойствами поверхности полупроводни- ка. Поэтому травление должно протекать изотроп- но, независимо от кристаллографического направле- ния, а поверхность полупроводника должна быть глад- кой. Травители являются интегральными, а процесс – по- лирующим. Усилить полирующие свойства травите- лей можно уменьшением скорости протекания в них диффузионных процессов за счёт увеличения вязкости раствора (путём добавки гликолей, глицерина, поли- спиртов), либо за счёт уменьшения температуры рас- твора. Интенсивное перемешивание раствора, наоборот, снимает диффузионное ограничение и ухудшает поли- рующие свойства травителя.

Травление с кинетическим контролем Травление с кинетическим контролем Скорость травления будет различной для плоскостей крис-таллов с различной плотностью упаковки атомов, а само травление будет анизотропным. Для полупроводников с ал-мазоподобной кристаллической решёткой (Si, Ge), как прави-ло, наблюдается следующее соотношение скоростей травле-ния: υ(100)> υ(110)> υ(111). Если на поверхности подложки имеются дефекты, то в этих местах происходит локальное увеличение скорости травле-ния. «Дефектное» место растравливается с образованием фигуры (ямки) травления, форма которой определяется крис-таллографической ориентацией поверхности подложки. Поэ-тому в данном случае гладкую поверхность получить не уда-ётся. Травители с кинетическим контролем называют диф-ференциальными, а процесс травления – селективным. С увеличением времени процесса даже селективные трави-тели проявляют тенденцию к выравниванию поверхности. Кроме того, в начальный момент времени процесса травле-ния отсутствует диффузионное ограничение, т.е. все трави-тели работают селективно.

Механизмы травления полупроводников Механизмы травления полупроводников При отсутствии электрического поля трав- ление полупроводников в жидких средах мо- жет происходить по двум принципиально раз- ным механизмам: - химическому; - электрохимическому.

Особенности химического механизма травления Особенности химического механизма травления При химическом механизме травления на по- верхности полупроводника протекают окисли- тельно–восстановительные реакции, обуслов- ленные непосредственным, чисто химическим взаимодействием молекул травителя с поверх- ностными атомами. При этом все продукты ре- акции в виде растворимых комплексов полупро- водника образуются в травителе одновремен- но. Процесс травления полупроводников по данно- му механизму подчиняется законам химической кинетики гетерогенных реакций.

Травление кремния в щёлочи Травление кремния в щёлочи Si + 2H2O → SiO2 + 2H2↑; (1) SiO2 + xH2O → SiO2 · xH2O; (2) SiO2 · xH2O + 2KOH → K2SiO3 + (x+1)H2O. (3) Процесс травления кремния в щёлочи включа- ет в себя реакции окисления кремния до его дио- ксида и восстановления воды при нагревании до молекулярного водорода (1). Наряду с этими процессами в системе происходит гидратация SiO2 (2) и взаимодействие со щёлочью гидра- тированного SiO2 с образованием метасилика- тов (метасиликата калия) (3).

Особенности электрохимического механизма травления Особенности электрохимического механизма травления При электрохимическом механизме травле- ния на поверхности полупроводника протека- ют две сопряжённые реакции: анодного окис- ления полупроводника и катодного восста- новления окислителя. Электрическая связь между анодами и катодами осуществляется через раствор травителя Пример: травление кремния в смеси кислот HNO3 – HF.

Анодные реакции Анодные реакции На микроанодах поверхности протекает анодная реакция окисления кремния, а также комплексооб- разование и перевод в раствор атомов кремния в виде устойчивых комплексных анионов. Схема анодной реакции: Si + 2H2O + ne+ → SiO2 + 4H+ +(4 – n)e–, (4) SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O, (5) где n – эффективная валентность саморастворе- ния кремния (количество ковалентных связей, удер- живающих поверхностный атом), которая в зави- симости от условий протекания реакции может изменяться от 2 до 4, e+ – дырки, e– – электроны. Анодная реакция сопровождается разрывом кова- лентных связей поверхностных атомов, при учас- тии дырок, которые создаются при протекании ка- тодной реакции.

Катодные реакции Катодные реакции На микрокатодах поверхности протекает катодная реак- ция восстановления основного окислителя (HNO3): HNO3 + 2H+ + 2e– → HNO2 + H2O. (6) Реакция (31.6) протекает в несколько этапов: HNO3 + HNO2 → 2NO2 + H2O; (7) NO2 → NO2– + e+; (8) NO2– + H+ → HNO2 (9) Наименее медленной стадией является реакция (7),в хо- де которой из молекул HNO3 регенерируются молекулы диок- сида азота NO2. Для начала реакции необходимо присутст- вие в растворе некоторого количества молекул азотистой кислоты HNO2. Затем происходит её накопление в растворе согласно реакции (9). В ходе реакции (8) происходит генера-ция дырок за счёт захвата электронов из валентной зоны кремния. Эти дырки затем расходуются в анодном про- цессе и ответственны за отрыв атомов кремния от поверх- ности.

Режимы электрохимического травления Режимы электрохимического травления В зависимости от самой медленной стадии различают травление под катодным контролем и анодным контролем Катодный контроль. Скорость реакции связана только со стадией восстановления, определяемой интенсивностью доставки молекул окислителя к катодным участкам и не за- висит от свойств полупроводника. Катодный контроль яв- ляется полным аналогом диффузионного ограничения реак- ции. Травители с катодным контролем работают как поли- рующие. Анодный контроль. Анодный процесс связан с отрывом атомов полупроводника в раствор. Скорость анодной реак- ции определяется энергией связи поверхностных атомов с решёткой и зависит от плотности упаковки атомов, на- личия дефектов, примесей и т.д. Скорость травления при анодном контроле анизотропна. Анодный контроль явля- ется аналогом кинетического ограничения. Травители с анодным контролем работают селективно, поэтому под- бор их состава в основном определяется свойствами полу- проводникового материала.

Материалы, подвергаемые травлению Материалы, подвергаемые травлению В качестве материалов, наиболее часто под- вергаемых травлению «мокрыми» процесса- ми, выступают различные функциональные слои ИИЭ из: - диоксида кремния; - алюминия и его сплавов; вспомогательные технологические слои из: - нитрида кремния; - фоторезиста.

Травление слоёв SiO2 Травление слоёв SiO2 Для химического травления слоев SiO2 используют, как пра- вило, травители на основе HF. Однако в технологии ИИЭ вод- ные растворы HF используются, как правило, только для про- цессов открытого травления SiO2 (полное или частичное уда- ление слоя SiO2, удаление с поверхности кремния естествен- ного слоя SiO2 непосредственно перед нанесением металлиза- ции – т. н. освежение контактов. Это обусловлено интенсив- ным газовыделением SiF4, приводящим к отслаиванию маски резиста и искажению геометрии функциональных слоев ИИЭ. Для локального травления функциональных слоев ИИЭ че- рез фоторезистивную маску используют так называемые бу- ферные травители, получаемые добавлением в растворы HF фторида аммония NH4F. Травление слоев SiO2 в буферном тра- вителе описывается следующими реакциями: 6HF + SiO2 → H2SiF6 + 2H2O, (10) H2SiF6 + NH4F → (NH4)2SiF6 + HF. (11) Добавление NH4F к HF увеличивает скорость травления бла- годаря образованию бифторид ионов HF2–, обладающих более высокой реакционной способностью по сравнению с HF.

Травление нитрида кремния Травление нитрида кремния Химическое травление применяют для полного удаления слоев Si3N4 после процессов локального окисления. Для данной целью используют плавико- вую и ортофосфорную кислоты либо их смеси. Химические реакции при удалении Si3N4 данными травителями : Si3N4 + 18HF → H2SiF6 + 2(NH4)2SiF6, (12) 3Si3N4 + 27H2O + H3PO4 → 4(NH4)3PO4 + 9H2SiO3. (13)

Травление плёнок алюминия Травление плёнок алюминия Жидкостное химическое травление алюминиевых слоев осуществляют, как правило, в травителе, сос- тоящем из концентрированной азотной, ортофос- форной, уксусной кислоты и воды. Процесс травления состоит из двух стадий - формирования Al3+ и обра- зования AlPO4 согласно схеме: (3.19) Вода в ортофосфорной кислоте препятствует растворению Al2O3 и способствует растворению AlPO4. Скорость процесса ограничена скоростью рас- творения Al2O3 в H3PO4. В качестве конечных продуктов реакции выделя- ется газ, состоящий из смеси H2, NO и NO2.

Жидкостное удаление фоторезиста Жидкостное удаление фоторезиста Выбор метода снятия резиста и параметров про цесса определяется исходя из следующих факторов: 1) чувствительности поверхности нижележащего слоя к воздействию растворителя (окисление, корро- зия, загрязнение ионами, полное растворение); 2) стоимости удаления; 3) типа резиста; 4) предшествующей последовательности опера- ций формирования слоя резиста, включая характе- ристики нижележащего слоя, параметры термооб- работки после экспонирования, задубливания, трав- ления, ионной имплантации.

Удаление фоторезиста в Удаление фоторезиста в кислотных составах На стадиях формирования активной структуры ИИЭ в фотолитографическом процессе участвуют химически неактивные слои: моно-Si, SiO2, Si3N4, поли- Si. Для снятия фоторезиста в данном случае исполь- зуют кислотные составы. Кислотные составы для удаления фоторезиста, содержат сильные кислоты и сильные окислители, преобразуют полимерную пленку фоторезиста в эмульгированную или растворимую форму. Наиболее широкое распространение для снятия фоторезиста получила смесь H2SO4 и H2O2 (10:1)-тра- витель КАРО. Механизм удаления фоторезиста в смеси КАРО аналогичен механизму удаления органи- ческих загрязнений.

Удаление фоторезиста в органических растворителях Удаление фоторезиста в органических растворителях На заключительных стадиях изготовления ИИЭ (формирование металлических слоев, вскрытие кон- тактных окон в межслойном диэлектрике и пасси- вирующем покрытии) использование кислотных сос- тавов неприемлемо. Для снятия фоторезиста на данных этапах используют органические раствори- тели. Как правило, в данных случаях фоторезист снимают в растворе диметилформамида при тем- пературе 130 –150 °С. Недостатки использование органических раство- рителей : - высокая стоимость растворителей, - необходимость сбора и обезвреживания отходов, - высокая взрыво– и пожароопасность, - высокая токсичность.

Недостатки жидкостного Недостатки жидкостного химического травления – капиллярные процессы в тонких щелях и про- колах; – проблемы адгезии фоторезистивных масок и их стойкости к травителям; – ускоренный характер травления по грани- цам зерен; – необходимость применения различных тра- вителей для травления многослойных и многоу- ровневых структур; – трудность контроля в процессе травления.

Особенности ионного травления Особенности ионного травления При ионном травлении для удаления мате- риала используется кинетическая энергия ио- нов инертных газов, т.е. имеет место физи- ческое распыление материала ионами. Ионно–плазменное травление (ИПТ) образ- цы помещаются на отрицательный электрод разрядного устройства и подвергаются бом- бардировке ионами, вытягиваемыми из плаз- мы. Ионно–лучевое травление (ИЛТ), образцы явля- ются мишенью, бомбардируемой ионами, вытя- гиваемыми из автономного ионного источника.

Ионное распыление Ионное распыление

Коэффициент распыления Коэффициент распыления Эффективность процесса ионного распыления характери- зуется коэффициентом распыления, который определяется числом удаленных частиц распыляемого вещества, приходя- щихся на один ион:

Зависимость коэффициента распыления от энергии ионов Зависимость коэффициента распыления от энергии ионов

Особенности ионно-химического травления Особенности ионно-химического травления При ионно–химическом травлении исполь- зуется как кинетическая энергия ионов хими- чески активных газов, так и энергия их хими- ческих реакций с атомами или молекулами материала.

Особенности плазмохимического травления Особенности плазмохимического травления При ПХТ для удаления материала используется энергия хи- мических реакций между ионами и радикалами активного газа и атомами (или молекулами) обрабатываемого вещества с образованием стабильных летучих соединений. В зависимости от среды, в которую помещаются образцы, (ПХТ) подразделяется на: – Плазменное травление: образцы помещаются в плазму химически активных газов; – Радикальное травление: образцы помещаются в вакуум- ную камеру, отделенную от химически активной плазмы пер- форированными металлическими экранами, или электричес- кими или магнитными полями, а травление осуществляется химически активными частицами (свободными атомами и ра- дикалами), поступаюшими из плазмы.

Реактор для плазменного травления с емкостным разрядом Реактор для плазменного травления с емкостным разрядом

Схема ПХТ с индукционным (разрядом) Схема ПХТ с индукционным (разрядом)

Процессы, протекающие в плазме Процессы, протекающие в плазме Процессы, протекающие в плазме очень сложны и состоят из элементарных реак- ций между следующими частицами: - электронами и молекулами; - электронами и радикалами; - электронами и ионами; - ионами и молекулами; - ионами и ионами.

Явления в газовых разрядах Возникновение ионов, атомов, радикалов Явления в газовых разрядах Возникновение ионов, атомов, радикалов Простая ионизация: Ar + e → Ar+ + 2e; O2 + e → O2+ + 2e; Диссоциативная ионизация: CF4 +e → CF3+ + F + 2e; Диссоциативная ионизация с прилипанием: CF4 +e → CF3+ + F- + e; Молекулярная диссоциация: O2 + e → 2O + e → O + O-; CF3Cl + e → CF3 + Cl + e; C2F6 + e2 → CF3 +e. Потеря электронов Диссоциативная рекомбинация: e + O2 → 2O ; Диссоциативное прилипание: e + CF4 → CF3+ + F-.

  Кинетика ПХТ   Кинетика ПХТ В общем случае кинетика состоит из следующих стадий: 1. Доставка молекул активного газа в зону раз- ряда; 2. Превращение этих молекул в активные ради- калы; 3. Доставка радикалов к поверхности обраба- тываемых материалов; 4. Взаимодействие радикалов с активными центрами обрабатываемого материала; 4.1 Адсорбция радикалов на поверхности; 4.2 Химическая реакция; 4.3 Десорбция продуктов реакции; 5. Удаление продуктов реакции из разрядной камеры.

Основные параметры процессов травления Основные параметры процессов травления Скорость травления Равномерность травления Селективность травления Анизотропия травления

Скорость травления Скорость травления

Равномерность травления Равномерность травления Скорость травления, как правило, неоднородна по площади пластины и лежит в пределах , где υf - средняя скорость травления, φf – безразмер- ный параметр. С учетом неравномерности толщины удаляемого слоя общее время, необходимое для полного его вы- травливания должно составлять:              , где hf – средняя толщина удаляемого слоя, δ – неод- нородность толщины.

Селективность травления Селективность травления На практике все материалы, контактиру- ющие с травителем, характеризуются ко- нечным временем травления. Селективность (избирательность) – отно- шение скоростей травления различных ма- териалов.

Анизотропия травления Анизотропия травления Анизоторопия - разность скоростей травления в вертикальном и горизонтальном направлениях. Степень анизотропии: , где υL и υV – ско- рости травления в горизонтальном и вертикаль- ном направлениях соответственно.

Сравнительные характеристики методов сухого травления Сравнительные характеристики методов сухого травления

Пути повышения анизотропии ПХТ Пути повышения анизотропии ПХТ

Создание радиационных нарушений Создание радиационных нарушений Ионы, бомбардирующие кремний, создают радиа- ционные нарушения в кристаллической решетке,про- стирающиеся в глубину на несколько монослоев от поверхности. Радиационные повреждения катализи- руют процесс хемосорбции травителя. Кроме того, химическая реакция с нарушенной об- ластью кристалла протекает с повышенной скорос- тью, причем глубина и количество радиационных на- рушений зависят от энергии ионов.

Формирование пассивирующего слоя Формирование пассивирующего слоя на боковых стенках Определенные газы (например, CHF3, CClF3) или смеси газов (CF4-H2) распадаются в плазме, образуя элемен- ты с ненасыщенными связями и радикалы, способные к полимеризации. Эти элементы, взаимодействуя с по- верхностью, формируют адсорбированный слой, а в некоторых случаях - сплошную пленку. Адсорбированный слой замедляет травление, адсор- бируя элементы травителя либо препятствуя досту- пу частиц травителя к подложке. Ионная бомбарди- ровка поверхности удаляет покрытие из ингибиторов, что вызывает анизотропию травления

БОШ – процесс БОШ – процесс Для глубокого анизотропного травления ис- пользуют так называемый БОШ–процесс, ко- торый представляет собой чередование двух стадий: - изоторопного ПХТ; - осаждения полимера. Достоинства: - высокая скорость травления (до 20 мкм/мин); - возможность управления степенью анизотропии; - высокая воспроизводимость процесса.

Травление кремния Травление кремния Плазмохимическое травление кремния осущест- вляют во фторсодержащей плазме. Атомы фтора реагируют с кремнием n и p типа проводимости, а также с SiO2 и Si3N4, образуя летучие соединения. В качестве источников фтора могут служить молекулы: F2, CF4, C2F6, C3F8, SF6, SiF4, NF3, ClF3, кото- рые при диссоциации в плазме могут образовывать атомарный фтор, а также различные фторсодер- жащие радикалы. В результате химических реакций с кремнием образуются летучие продукты такие, как SiF2 и SiF4. Для улучшения эффективности процесса в плазму добавляют кислород, который в атомарном сос- тоянии окисляет углерод до СО и СО2.

ПХТ слоёв SiO2 ПХТ слоёв SiO2 Используемые газы: C3F8, CHF3, O2, He. C3F8 диссоциирует, образуя химически активные радикалы CFX, а также атомарный фтор: C3F8 + e → 2CFX + 2F + e. Ради- калы CFX (главным образом CF3+) взаимодействуют с SiO2 с об- разованием таких летучих продуктов, как SiF4, CO, CO2, COF2: CFX + SiO2 → SiF4 + (CO, CO2 COF2). Кислород способствует лучшему удалению из зоны трав- ления нелетучих углеродсодержащих соединений за счет об- разования таких газов, как COF2, CO и CO2. CHF3 при диссоциации образует радикалы CF3+, а также ато- марный водород, связывающий атомы фтора:CHF3 → CF3+ + H, H + F → HF. При добавлении в газовую смесь CHF3 происходит увеличение скорости травления SiO2 за счет увеличения кон- центрации радикалов CF3+ и уменьшения скорости травления чистого кремния из-за уменьшения концентрации атомов фтора. Это позволяет обеспечить селективность травления SiO2 по отношению к Si на уровне 10:1. Добавка в газовую смесь гелия позволяет эффективно ох- лаждать стенки реактора и пластину во время, и после тра- вления, что необходимо для сохранения геометрии фоторе- зистивной маски.

ПХТ слоёв Si3N4 ПХТ слоёв Si3N4 Используемые газы: SF6, He. Травление осуществляется атомами фто- ра, которые освобождаются в плазме гекса- фторида серы. Поскольку атомы фтора быс- трее вступают в реакцию с Si3N4, чем с SiO2, то данный процесс характеризуется селек- тивностью травления Si3N4 по отношению к SiO2. Добавка гелия выполняет функцию хла- доагента.

ПХТ алюминия ПХТ алюминия Используемые газы: BCl3, Cl2, SiCl4, He. Травление алюминия осуществляется в плазмооб- разующей смеси BCl3 + Cl2 согласно схеме: Al2O3 + 12 эВ → разрушение решетки; 2Al2O3 + 6 Cl2 → 4 AlCl3(тв.) + 3O2(газ.) ; Al – Al > 6 эВ → разрушение решетки; Al(тв.) + 3Cl → AlCl3(тв.) ; AlCl3(тв.) → Al2Cl6(газ.). Таким образом, чистый хлор обеспечивает удале- ние оксида алюминия, который всегда содержится на поверхности пленки алюминия, а также по грани- цам кристаллических зерен.

Улучшение эффективности удаления Al2O3 Улучшение эффективности удаления Al2O3 Процесс травления проводится в две стадии: - первые 60 секунд процесса (индукционный период) происходят при более высокой мощности. Это обус- ловливает увеличение ионной составляющей плазмы и дополнительное травление поверхности пленки физическим распылением, характеризующимся ма- лой селективностью травления Al по отношению к Al2O3. - вторая стадия (травление слоя) проводится с уменьшенной мощностью для более высокой селек- тивности процесса

Анизотропия процесса Анизотропия процесса Добавка в газовую смесь SiCl4 производится для ис- ключения бокового подтравливания под маску фото- резиста. После разложения в плазме SiCl4 образуют- ся атомы хлора, участвующие в реакции травления Al, а освободившийся кремний осаждается на боко- вых стенках и дне канавки травления. Осажденный кремний удаляется со дна канавки бомбардировкой положительными ионами, в то время как на боко- вых стенках этого не происходит из–за малого угла их падения. Таким образом, кремний, осажденный на боковых стенках, блокирует реакцию с алюминием, посколь- ку не образует в плазме летучих соединений с хло- ром

Удаление фоторезиста Удаление фоторезиста Основным газом для «сухого» удаления резиста в плазме является кислород. При микроволновом воз- буждении кислорода образуются различные нейт- ральные и заряженные частицы: O3, O+, O2+, O–, O2–, атомарный кислород и синглетный кислород. Физическая химия процесса сравнима с химией го- рения с образованием летучих соединений (CO2, CO, H2O и радикалов). Для стабилизации кислородной плазмы в нее обычно добавляют инертный газ.

Недостатки «сухих» методов удаления материалов Недостатки «сухих» методов удаления материалов 1) осаждение полимеров на поверхности подложек; 2) радиационные повреждения, приводящие к образованию дефектов кристаллической структуру и изменению параметров ИС; 3) загрязнение поверхности подложек при-месями, содержащимися в конструктив-ных элементах реактора и полимерах, осажденных на его внутренних поверхностях.