Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Б диодных системах в большинстве случаев используют для получения плазмы ВЧ-напряжение, обеспечивающее стабильный разряд в химически активных газах (см. рис. 11.1! ). В установках с автонолтными ионными источниками (см. рис. !!.12) нельзя применять накаливаемый катод, который быстро выходит из строя при взаимодействии с химически активной плазмой. Использование плазменного травления в производстве микросхем. Для осуществления процесса плазменного травления используются различные химически активные газы (табл. !!.!).
Для процессов травления в технологии СБИС применяют исключительно галогеносодержащие газы, за исключением процессов, связанных с удалением фоторезиста и переносом рисунков на органические пленки, когда используют кислородную плазму. Реакционноспособные радикалы образуются путем разложения галогеносодер- табл и да 11.!. Материалы, участвующие в плазменном травлении Рис. 11.14.
Реантор плазмохи- В мического травления диодного типа с плоскимн электро. дами: 1. 2 — ннмвна вер«ннд юектролы. а — плес нны, 1 — цилиндр екл клв пыре«с, 5 в система дввораспредеае ннв Внаааау Рпз Газ 310 311 Таблица 11.2. Тнпнчмме эначеиня скорости травления и сеэеатнвностн алн процессов сухого травления в технологии СБИС Отношение сноростеа тра лени» матери ла н другнк ьленеитов коне рукции !селек впасть! Гкорасть трав ен и Материал, оввер. гаемма травлению !Му Рабе вн среда Мурслист мую муэго, А1, А1 — 51, А! — Сп ВС1а+С1в Поликремний С1т 8!От Сре+Нт ФСС Сре+Нт 5...8 5 5 8 50 50...80 50 80 3...5 12...Ю 32 20..
25 25...30. ' 3!2 жа!пих соединений. Добавки водорода снижают скорость процесса плазменного травления, добавки кислорода в небольших количествах (10...20ог') — повышают, а в болыпих — снижают ее. Регулируя технологические параметры: давление в реакционной камере, подводимую мощность, состав плазменной среды, температуру обрабагываемых подложек (100...300 'С), изменяют скорость травления материалов (10...5000 нмугмин), характер картины травления (изотропный или анизотропный, см. рис.
1!.11), отношение скорости транления обрабатываемой пленки к скорости травления маски (фоторезист) и подложки (кремний или окисел). Эти данные приведены в табл. 11.2. Есть у технологии плазменного травления и свои недостатки: ограниченный размер партии пластин для реакторов с параллельными обкладками; низкая избирательность травления (при плазменном травлении двуокиси кремния на кремнии избирательность обыцно составляет около 12:1, тогда как буферный травитель на основе плавиковой кислоты обеспецивает оцень большое, не поддающееся измерению отношение скоростей травления); повреждение поверхности микросхем фотонами или частицами плазмы. Такие повреждения обычно не предсказуемы, и до сих пор их характер полностью не изучен.
(Их довольно часто можно устранить с помощью термообработки.) Другая проблема плазменного травления — возможное присутствие на пластине мелких нежелательных частиц. Жидкостное химическое травление менее чувствительно к таким загрязнениям. Плазменное травление по сравнению с жидкостным химическим для микросхем с большими технологическими проектными нормами (6...8 мкм) дает небольшое преимущество по надежности и выходу годных. Но при более жестких нормах (2...4 мкм) эти методы даже нельзя сравнивать. Методы плазменного травления позволяют изготовлять приборы и структуры, которые находятся за пределами возможностей методов жидкостного химического травления. процесса тертия кремния: рм, р — кварце.
— а рева елька» мвн, б — деноии ава ель 313 11.3. ОПЕРАЦИИ НАНЕСЕНИЯ ТОНКИХ И ТОЛСТЫХ ПЛЕНОК Нанесение тонких диэлектрических пленок. Тонкие пленки окисла н ингрида кремния, фосфоросиликатного и боросиликатного стекол выполняют роль диэлектрика в МДП-приборах и изолятора в многоуровневой разводке, защищают поверхность полупроводника от внешних воздействий. Они служат маской при проведении процессов диффузии, а пленки БСС и ФСС вЂ” источниками диффундирующих примесей. В практике производства микросхем используется большое число методов нанесения диэлектрических пленок. Нанесение пленок 5!Она пластины кремния терно и ч е с ки м,о к и с л е и и е м кремния при атмосферном давлении в горизонтадьных цилиндрических кварцевых реакторах (рис. 11 15) — наиболее распространенный метод.
Температура окисления лежит в интервале 800...1200 'С и поддерживается с точностью ч-1 "С для обеспечения однородности толщины пленок. Пленки 5102 высокого качества получают при окислении пластин в сухом кислороде, но скорость окисления в этих условиях мала. Скорость роста пленок во влажном кислороде более высокая, но их качество несколько ниже. Часто при формировании пленок толщиной более 0,4 мкм используют режимы с изменением состава окислительной атмосферы: вначале проводится окисление в сухом, затем в увлажненном и снова в сухом кислороде. Тонкие пленки подзатворного и межзатнорного окислов (см. гл. 8) выращивают в сухом кислороде кли в газовой среде кислорода с добавками паров НС) (для снижения нстроенного в окисел заряда). Повышение давления окислителя приводит к увеличению скорости роста пленок 8!Ое (рис.
11.16). Окисление при повышенном давлении позволяет выращивать достаточно толстые слои термического окисла при относительно низких температурах в течение времени, 7 елзаннан лень Па!нанна -«Плзнарна Рис. 11.16. Зависимость толгцины акис. лв от времени окисления подложек кремния с ориентацией поверхности (100! и (11!! з среде пирогенного водя. ного нара при температуре 900'С и давлении до 2 МГ!з 0,5 (,П В,П В,П !0,0 ВПП Вренн аноеленон и сравнимого со временем, необт ходимым для обычного высоко. температурного процесса прр( $0,7 атмосферном давлении. Этб обычно требуется для получе- 0,1 ния разделительного окисла в изопланарной технологии (см. 3 7.3). Окисление при повышен-' П,б ном давлении и сравнительно низкой температуре позволяет уменьшить перераспределение активных примесей уже введенных в пластину, снизить возможность образования дефектов в кремнии и в окисле.
Плазмохимическое осаждение пленок окисла и н и т р и д а к р е м н и я позволяет наносить пленки при очень низкой температуре подложек (100...400'С). Это осуществляется за счет реакции между компонентами в газовом разряде, из которого черпается энергия, необходимая для ее протекания. Осаждение окисла и ингрида происходит в реакторе, показанном на рис, 11.14, а также в реакторе с горячими стенками (рис.
11.17, а). Окисел 4 образуется при реакции силана с закисью азота,в аргоновой плазме. Нитрнд формируют за счет реакций силана с аммиаком в арго- новой плазме или путем введения силана в разряд, возбужденный в среде азота. Суммарные реакции в общем виде можно записать; 5!Нз+4Хг0=8(Ог+4Хг+2НгО; 5(Нл+(х(Нз ЯкМр (Н) +ЗНг, ° 25(Нл+(Х(с=25!т(акр (Н) + ЗНй.
Состав продуктов реакции в сильной степени зависит от условий осаждения: частоты разряда, расстояния между электродами, мощности разряда, общего и парпиального давления реагентов, скорости откачки, температуры подложки. Плазмохимический нитрид и окисел используются в качестве изолятора между слоями разводки.
Нитрид служит как герметизируюший материал при пассивировании поверхности кремния после формирования элементов микросхемы, он очень хорошо защищает прибор от механических повреждений, практически непроницаем для молекул воды и ионов щелочных металлов. За счет низкой тем- 314 71 1 0) а/ Рис. 11.17. Конструкции химическим методом (и! à — поступление реаклнонной Ыек ропы; б — злектропн нме резкгорой для осаждения пленок из газовой фазы плвзмо- и при по(зиженном давлении (61: тазозпй срелы; г- ылмз, 3 в манометр; 4 в пластнны; 3 в трафнтоние ВЧ-рсорпла т „Я „, с.
сз 'с Яг 1 1 ( ! ! ! Рис. 11.13. Схема реактора осаждения боросиликатного стеклз нв поверхности полупроводниковых пластин: (†термостзтированный блок испарителей ВВгз; г — ротвмстры; 3 — плзстины; 4 — жидкостный затвор:  — нзгреватель; б — однозоннвя пень Г 1 На Выл!ало Е Х Е 3!6 пературы осаждения (300...350 'С) плазмохимический нитрид кремния можно осаждать на поверхность уже полностью сформированных микросхем (см, рис. 7.14).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
