К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. М.; Энергоиздаг, 1991. 303 с. 5. Попов В. К., Ячменев С. Н. Расчет и проектирование устройств электронной и конной лгпографии. Мз Радио и связь, 1985. 125 с. зжг. аюичкскад суп(нос!а и кяасснаиклция мвтодов Вакуумшш газо-плазменная обработкаэто контролируемые процессы очиспгн, травления и модификации поверхностных слоев материала, а тюске нанесения на его поверхносп пленок других материалов.
Она происходит в разреженной газообразной среде (газе, паре или газовой нюкотемпературной неравновесной плазме пониженного давления) с участием большой:совокупности инертных и химически юсгивных нейтральных и заряженных ивовых частиц, электронов и фотонов в широком диапазоне энергий. Под процессами очистки материала понимают удаление с его поверхности инородных атомов и молекул, а лод процессами травления - удаление поверхностных атомов нлн молекул самого материала. В микроэлектронике объектом обработки являются функциональные слои (ФС) (проводящие, полупроводниковью или диэлектрические), расположенные на поверхностях поаложек (чаще всего полупроводниковых пластин) или сами поверхности подложек (пластин).
Модификация заюпочаеюя в изменении химического состава нли структуры поверхностных слоев материалов для придания им определенных функциональных свойств. К модификации относятся процессы легирования, окисления, диффузии, кристаллизации, аморфизации и отпипь Нанесение пленок на поверхность подложек заключается в процессах элнтаксии, химического или плазмохимнческого осаждения из газовой фазы, полимернзации, термического испарения, ионного и реактивного ионного распыления, ионного и реактивного ионного покрытия (термоиоиного и ионно-кластерного осаждения). Если процессы очистки, травлении, модификации и нанесения осуществляются на всей поверхности ФС (подложки, пластины), то они называются нглокальными (или неселехтивнммн по поверхности).
Если указанные процессы ооуществлюотся иа определенных участках поверхности, о пи называются локальными (или селективными по поверхности). Локальность процессов очистки, травления, модификации и нанесения обеспечивается либо резистивными (фото-, элекгроно-, ионо-, ренпенорезистивными) масками, либо программным перемещением сфокусирована ых пучков соответствующих частил. либо ну!ем радиационного воздействия (воздействия потоками ионов, электронов н фотонов) на определенные участки ФС как перел обработкой, так и в ее процессе.
Если локальность Глава 2.2. ВАКУУМНАЯ ГАЗО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА 2.2Л. Основные процессы ВГПТ в щюизводстве кремниевых микроприборов Материал под- слов (подзожки) Фулкциснезьиий аюй (травиюкй материал) Мю евлах маски Элементы микроприборов Поликремний, тугоплавкие метал- лы, их силицишя и полициды Затворы Б1Оз Канавки Загцитный слой Монокристаллический кремний ФР + ЯОз Отсутствует Б)з)чк ЯОз ФР Межслойная изоляция для планаризации Система ФСС - ЯОт Контактные окна раз- личной глубины Си м ФСС-Яоз Я, тугоплавкие металлы, их силющды, моно- Б1 ФР Планаризирующие слои маскирующих покрытий Фоторезисты, полиимид Я, система ФСС - ЯОз, сплавы А1 Яз)Ч4, ЯОь ФСС, ме- Система ФСС вЂ” ЯОз Контактные окна раз- личной глубины Сплавы А1 ФР Многослойные структуры: А1 / Я, А1/Я/Сп, А1/Я/Т1,А1/ Я+ Т!%, АНЧ+ А1/ Бг Металлизация ФСС О б о з и а ч е н и я: ФР - фоторезисг; ФСС - фосфорносиликатное стекло.
обработки, приводящая к формированию топологического рисунка прибора (конфигурации и профиля элементов, их взаиморасположения и соединений) в ФС осуществляетоя с помощью циюга операций с резнстивной маской, то такой цикл называется микрошпографией. Процессм вакуумного шзо-плазменного травления ФС (подложек, пластин) через резистивные масхи, входящие в цикл микролитографнн, называют такзсе процессами оухого размерного травления. Основные процессы вакуумного щзо-плазменного траююния (ВГПТ), используемые в производстве кремниевых микроэлектронных приборов, приведены в табл. 2.2.1. КлассиФикация процессов вакуумного газо-плазменного травления приведена на рис.
2.2.1. Этн процессы включают в себя две большие группы: вакуумно-газовую и вакуум- но-плазменную, кахдая из которых подразделяется на более мелкие подгруппы по виду стимуляции, химическому составу плазмы, энергии вар ахен ных часпщ и положению обрабатываемой подлохки (пластины) относительно плазмы. В плазме и газовой фазе в результате столкновений и радиационных воздейспий образуются свободные атомы и радикалы (частицы, соотоящие из нескольких атомов, на- пРимеР Срг, БР; и др.), которые имеют не- спаренные электроны на внешней валентной оболочке и вследствие этого проявляют высокую химическую активность.
Свободные атомы и раликвлы называют химически активными частицами (ХАЧ), а процессы травления с нх участием - травлением ХАЧ или радикальным травлением (РТ). Стимулированные дополнительной энергией процессы вакуумно-газового (ВГТ) и радикального (РТ) травления называют соответотаенно радиационно-стимулированным газовым (РСГТ) и радикальным (РСРТ) травлением. Применительно к конкретным вилам стимуляции их назьпают ионно-стимулированным вазовым (ИСГТ) и радикальным (ИСРТ), электронно-стимулированным газовым (ЭСГТ) и радикальным (ЭСРТ), фотоноспаяулированным шзовым (ФСТТ) и радикальным (ФСРТ), термостимулированиым газовым (ТСГТ) и радикальным (ТСРТ) травлением. Дяя травления материалов используются также потоки ускоренных инертных и химически активных атомов, и поэтому появились процессы атомно-лучевого (АЛТ) и реакгианого атомно-лучевого (РАЛТ) травления, а также атомно-стимулированного газового (АСГТ) и радикального (АСРТ) травле- фИЗИЧВСКАЯ СЛЦНОСТЬ И КЛАССИФИКАЦИЯ МВТОДОВ 89 Рпс.
2.2Д. Кгисглфяшюя пропеесоа еищъаого газо-паазиоюапе траалгппя В процессах плазменного (ПТ), реактивного ионно-плазменного (РИПТ) и реактивного ионно-лучевого (РИЛТ) травлении также происходит стимуляция химических реакций под действием ионов, электронов и фотонов (излучения) плазмы (стимулирующее действие ионов значительно выше, чем ююктронов и фотонов), а также за счет ншрева обрабатываемой пластины до температуры 500 К, которую выдерживают органические маскируюшие покрытия (резистивные маски). Принципиальное отличие процессов ПТ, РИПТ и РИЛТ от процессов РСГТ и РСРТ состоит в том, что в последких потоки стимулированного воздействия и химически активных частиц (ХАЧ) генерируются и подшотся к обрабатываемой пластине независимо друг от др1уга.
Несмотря на такое большое разнообразие, все процессы вакуумного газо-плазменного травления по механизму юаимодействия с обрабатываемым материалом можно отнести к пяти типам. Спонтанное химическое травление. Спонтанные (самопроизвольные) химические реакции с участием ХАЧ вносят основной вклад в удаление материала.
К ним относятся нестимулированные процессм газового (ТТ) н радикального (РТ) травления, а также все остальные процессы (см. рис, 2.2.1), кроме нонноплазменного (ИПТ), ионно-лучевого (ИЛТ) и атомно-лучевого (АЛТ) травления, в которых радиационная стимуляция и физичеокое распыление не дают заметного вющпа в скорость травления. Необходимым условием для протекания спогцвн ного травления матери юга является образование в результате химической реакции хотя бы одного летучего и стабильного (при температуре и давлении процесса) продукта (соединения). Термин "летучий" означает, по при температуре и давлении процесса травления давление паров образующегося продукта реакции дошкно быль достаточно высоким, чтобы он самопроизвольно испарялся с поверхности материала. Спонтанное химическое травление включает следующие основные стадии: доставку ХАЧ к поверхности обрабатываемого мпгериапа; адсорбпию ХАЧ на поверхности материала; диффузию апсорбированных ХАЧ через адсорбционный спой реагентов и продуктов реакции к атомам (молекулам) материала; взаимодействие ХАЧ с атомами материала с образованием летучих и стабильных продуктов реакции; диффузию продуктов реакции через адсорбционный слой к границе раздела слой- газовая (плвзменная) среда; десорбцию продуктов травления с поверхности в газовую фазу; отвод продуктов травления из газовой фазы реакционной зоны.
Скорость (нм/с) спонтанного травления материала в результате химической реакции в режиме нелимитированной доставки ХАЧ определяется по формуле 7 хв~хр утр — г0 ггхан. лн здесь екр = сх р ехР[-лахт / (гг'гл) [ - веРоатность спонтанной химической реакции, где Схр - предзкспоненцнальный множитель, не 90 Глава 22 ВАКУУМНАЯ ГАЗО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА зависюпий от температуры, Т„- температура поверхности обрабатываемого материала, К; й - постоянная Волъцмана, Дж/К; Е энерпгя активации спонтанной химической реакции травления, Дзк; Тхр - коэффициент выхода материала в результате оно нтанной химической реакции травления, атом /ХАЧ (дяя реающи Б1 е 4Р' -+ ЯР» К, = 0,25 атом / ХАЧ); лн = (умЛЫ / 4м - атомная плотность материала, аюм / смз, где ум и 4 - соответсгвеино плотность (г/смз) и юпмнал масса (г/моль) матеРнала; ЛА - число АвогадРо, атом/моль; да»я= 1 4 лх а ч»х а ч дающего на поверхность материала, ХАЧ/(смтс), где лхач и Р„ач соответственно концентрация (смз) и средняя тепловая окорость (см/с) / ХАЧ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
