Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Соотношение межху давлением в плазме, нап. рнженнем межлу электролами (энерсней частнн) н природой пронессз обработкн мате- риала Тробоение распылением еонтибуте оонное тзуабнение лининесний олозненнзи процесс Нлозненное тообленое Низкое В отлитое 307 Плазма представляет собой ионизированный газ, состоящий из пои~и равных количеств положительных и отрицательных зарядов. В методах плазменного травления используют слабоионизированные газы, получаемые с помощью электрических разрядов при низких давлениях, Неупругие столкновения молекул газа с электронами, разогнанными электрическим полем, приводят к образованию ионов и свободных радикалов, которь1е могут вызвать травление за счет физических и химических взаимодействий с обрабатываемыми поверхностями. В зависимости от сочетания давления и энергии ионов плазмы (рис, 11.9) характер процессов может меняться от чисто физического (распыление) до чисто химического (травление).
Распыление представляет собои чисто физический процесс, в котором ионы плазмы ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность твердого вещества. При этом они сообщают свою энергию атомам поверхности, выбивая и переводя их в газовую фазу, Явление физ(зческого распыления лежит в основе двух методов травления с помощью плазмы: объемного и ионно-лучевого (ионного).
Лля получения практически приемлемых скоростей травлении, т. е. для обработки поверхности достаточно больцуим количеством ионов, указауьйые процессы следует проводить при относительно низких давленузях (0,1...!О Па). Ионам надо сообщать энергию 0,5... 10 кэВ..При меньших энергиях распыления не происходит, при больших энергиях ионы внедряются в обрабатываемый материал и распыление прекращается, Существует метод чисто химического плазменного травления; электрическин разряд в газе создает активные свободные радикалы, которые вступают в химическую реакцию с'загрязнениями и веществом подложки, образуя летучие продукты. Обычно это происходит при более высоких давлениях, чем при физических способах травления, а использование частиц с меныпими энергиями наносит меньший вред поверхности полупроводниковых структур.
Например, четырехфтористый углерод (Сгд) можно разложить в плазме с образованием атомов фтора и других способных к реакции свободных радикалов. Атомы фтора активно взаимодействуют с кремнием побс»и Я б 4 5 Плпзненнпе пбзпбленое б насосу Плогнслоничеснсе Полно-лоночеснае Ионное ппозненное гзадинплл испнс-е чебое Рис. 11.11.
Высокочастотная диодная система ионного и ионно-химического травления: т — ппдлпмки, 9 в катод, 3 в зазамланнма ыран; Л вЂ” нттптник ПЧ- пряманна Рис. 11.1о. Установка плазмохимического травления с автономным ионным источником. à — па ттмная «а ара. 9 — падлпмкн; З нпятрализатпр, Л вЂ” тазпразрид ма ттптник, 5 в маз'- нмт. б — натткаттль; 7 в анпл. б — катил, 9 в систина линз; 70 — прамлмщияся лтп.
к Рбьеннс- оннп-л чебпе Репнпобное ллпзненнпе " у ионна-ллпзненнп С чтснуеп обнос о без Пзонугособни оснныт пучнгб С нснпенсоп оеп о без нонленспцоо сбьеннсга заряда Рис ! 1 10. Клаесификапия прапегсоп плазменного травления н его соединениями (окнслом, ннтрндом) с образованием Ь(Гл, который удаляется нз зоны реакции в газообразном состоянии. Между крайними варнантамн процесса — физическим распылением и плазмохимнческим травлением существует широкий спектр различных состояний плазмы н характера протекающих процессов ее взаимодействия с поверхностью подложек.
Так, в частности, отчетливо выделяют промежуточный процесс нонно-химнческого (реактивного) травления (рис. 1!.9, 1!.!О). Это означает, что между физическими и химическими методами травления нет четкой границы. В общем случае прн плазменном травлении могут совместно действовать оба механизма. При замене инертных газов в плазме на хймнческн активные соединения, прн повышении давления и снижении средней энергии плазмы химическое ~разлепив усиливается, а физическое ослабевает. И о н н о е т р а в л е н и е.
В зависимости от способа получения ионов и среды, в которой находятся образцы, ионное травление разделяется на два нида; объемно-плазменное н нонно-лучевое, При объемно-плазменном травлении образцы, закрепленные на катоде газоразридного устройства, подвергаются бомбардиров ионами инертного газа (обычно ионами Аг) нз области плазм (рис. !1.!1). Все остальные части реактора заземлены н являют анодом. Площадь катода намного меньше площади анода, поэто плазма занимает весь объем реактора, а наибольшее пален напряжения приходится на область разряда вблизи катода.
Экр предотвращает распыление защищаемых нм участков поверхнос катода. При нонно-лучевом травлении образцы помещают в высоков куумную камеру установки н подвергают бомбардировке иона из автономного источника (рис. ! 1.!2]. Ионы могут быть получе в виде сфокусированного пучка. Для формирования ионного лу служит система вытягнвающнх, ускоряющих и фокусирующих линя.
Для компенсации положительного заряда, накопленного на обрабатываемых поверхностях, применяют подогреваемый катод, эмнттирующнй электроны (нейтрализатор). Ионное травление — универсальный способ очистки поверхности любых материалов от примесей любого типа. Оно может быть использовано для обработки многослойных пленочных структур с несовместнмымн в условиях жидкостной химической обработки свойствами слоев.
Недостатком ионного травления для размерной обработки н формирования конфигураций элементов микросхемы является низкая селсктнвность (избирательность) по скорости травления различных материалов. Селектнвность — решающий фактор при формнронаннн конфигураций, тай как травление не должно касаться маски н идти глубже того слоя, для которого предназначено. Пл аз мохи мич еское травление. Удаление поверхностного слоя материала в этом процессе происходит за счет химического взаимодействия между ионами н радикалами активного газа и атомами обрабатываемой подложки с образованием летучих соединений. В зависимости от среды, в которон находятся подложки, плазмохнмнческое травление подразделяют на собственно плазменное (образцы находятся непосредственно в плазме химически активных газов1 н радикальное (образцы находятся в вакуумной камере, отделенной от газоразрядной с химически активной плазмой перфорированными металлическими экранами нлн магнитными н электрическими полями).
Радикальное травление осуществляется электрически не|зтральнымн, но химически активными атомами или Радикалами, поступающими нз газоразрядной плазмы. Применяют два типа реакторов для плазменного травления, в которых для генерирования плазмы используется ток высокой частоты. Реактор первого типа содержит камеру с внешними Виу ауаду де 11Ы и) Рис. 11.13. Реактор плазмохимнческого травления с объемным расположением подложек: 1 в «варневые стенкн реактора; 2 в кварпенвв лодочка, 5 в пластины; 1-- металлнческна верфорнрова° ыв дддддд дндр, 5 — плввма.
5 — ВЧ-генератор электродами, внутри которой имеется держатель для вертикально устанавливаемых пластин (рис. 1!.13). Камера обычно выполняется в форме цилиндра, за что реактор такой конструкции называют цилиндрическим. В реакторе второго типа электроды находятся внутри, а пластины размещаются горизонтально (рис. !1,!4). Электроды обычно расположены в параллельных плоскостях, поэтому такая конструкция получила название реактора с параллельными электродами.
Высокая производительность цилиндрического реактора — его главное достоинство, благодаря которому он хорошо подходит для выполнения таких неответственных операций, как снятие фоторезиста. Однако этот реактор, как правило, не годится для анизотропного травления, для травления алюминия или для избирательного В+гевгдамад травления двуокиси кремния на кремнии с приемлемыми для практических целей скоростями. Поэтому реакторы данного типа непригодны для большинства операций травления при изготовлении СБИС, требующих высоких разрешения и точности.
Несмотря на сравнительно низкие показатели по производительности, реакторы с параллельными обкладками находят сейчас все более широкое применение в полупроводниковом производстве, так как они позволяют выполнять прецизионное анизотропное травление, Более того, они обеспечивают повышенную избирательность (селективность) и позволяют выполнять такие операции, которые для цилиндрических реакторов недоступны, в частности травление контактных окон. И он но- химическое тра ален не, Ионно-химическоетравление сочетает достоинства ионного и плазмохимического травления. Механизм ионно-химического травления — совместное воздействие распыления и химической реакции. Преимущество ионно-химического перед плазмохимическим в том, что возможно травление даже тех материалов, которые не образуют летучих соединений с радикалами Иоййо-химическое травление осуществляют в тех же установках, что и ионное травление, только в качестве рабочего используют ие инертный, а химически активный газ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
