Диссертация (1091328), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Аналогично,исследованиям описанным в п. 3.2.1, перед началом процесса травления,для всех образцов осуществлялась процедура прогрева.Таблица 3.2.2Параметры процессов низкотемпературного сухого травления меди прииспользовании циклических процессов№ этап RF мощ- ICPГаз - Давление Давление Темпе Высота Время Рис.п.п.ть, Вт мощ-ть, расход мТоррHe, ратура стола, процес,Вт (см3/мин)мТорр , °Сммсек1этап 1150290BCl3 - 525200030этап 2250290Ar - 1035200060этап 1150290BCl3 - 525150010этап 2250290Ar - 105515001203.2.153.2.1623.2.173.2.18135Образец №1а)б)Рис.
3.2.15. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №1 после ВПТ медных проводников циклическим процессом №1 8 циклов (а - РЭМ-изображение, увеличение х20000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, увеличение х40000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.16. Изображение сечения образца №1 после ВПТ медныхпроводников циклическим процессом №1 (а) и распределение по сечениюсостава материалов (б - комбинационное изображение; в - распределениемеди;г - распределениее - распределение кремния).хлора;д - распределениеплатины;136Образец №2а)б)Рис. 3.2.17. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №2 после ВПТ медных проводников циклическим процессом №2 20 циклов (а - РИМ-изображение, увеличение х12500, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, увеличение х100000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис.
3.2.18. Изображение сечения образца №2 после ВПТ медныхпроводников циклическим процессом №2 (а) и распределение по сечениюсостава материалов (б - комбинационное изображение; в - распределениемеди;г - распределениее - распределение кремния).хлора;д - распределениеплатины;137Анализ изображений образцов кристаллов ПЛИС ф. XILINX Virtex-4(рис. 3.2.15 - 3.2.18) после выполненных процессов ВПТ (табл. 3.2.2)показал, что понизить температуру сухого травления меди до 100°С за счетиспользования сухих циклических процессов не удалось. Возможно этосвязано с малой производительностью системы откачки (520 л/с).Дальнейшиеисследованиянизкотемпературногосухогопотравленияотработкемедипритехнологиииспользованиициклических процессов проводились с использованием методов ЖТ. Напервом этапе медь преобразовывалась в хлориды меди, а на втором этапе,CuXClYудалялсяприпомощи6%солянойкислоты.Параметрыпроведенных процессов приведены в таблице 3.2.3.Таблица 3.2.3Параметры процессов низкотемпературного сухого травления меди прииспользовании циклических процессов с этапом ЖТ.№ этапп.п.параметрыRFICPГаз - Давление Давление Темпе Высотамощ-ть, мощ-ть, расход мТоррHe, ратура стола, мм3ВтВт (см /мин)мТорр , °С250290 BCl3 - 3252000N2 - 3этап 2жидкостное травление в 6% растворе HClвремя рис.процес, мин1 этап 1RFICPГаз - Давление Давление Темпе Высота УФмощ-ть, мощ-ть, расход мТоррHe, ратура стола,ВтВт (см3/мин)мТорр , °Смм2900Cl2 - 53510085HSBWэтап 2жидкостное травление в 6% растворе HCl5103.2.193.2.203.2.213.2.222 этап 15103.2.233.2.243.2.253.2.26138Образец №1а)б)Рис.
3.2.19. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №1 после ВПТ медных проводников циклическим процессом,включающим этап ЖТ №1 - 1 этап (а - РЭМ-изображение, увеличениех10000, наклон образца 52°; б - РИМ-изображение, увеличение х20000,наклон образца 52°).а)б)Рис. 3.2.20. Изображение фрагмента сечения образца №1 после ВПТмедных проводников циклическим процессом , включающим этап ЖТ №1- 1 этап (а) и распределение по сечению состава материалов (б).139а)б)Рис. 3.2.21.
Изображения фрагментов поверхности образца №1 послеВПТ медных проводников циклическим процессом, включающим этап ЖТ№1 - 2 этап (а - РЭМ-изображение, увеличение х24000, наклон образца 0°;б - РЭМ-изображение, увеличение х24000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.22. Изображение фрагмента поверхности образца №1 послеВПТ медных проводников циклическим процессом, включающим этап ЖТ№1 - 2 этап (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение кремния; д - распределение кислорода; е - распределениеазота).140Образец №2а)б)Рис. 3.2.23.
Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №2 после ВПТ медных проводников циклическим процессом,включающим этап ЖТ №2 - 1 этап (а - РЭМ-изображение, увеличениех28000, наклон образца 52°; б - РИМ-изображение, увеличение х50000,наклон образца 52°).а)б)Рис. 3.2.24. Изображение фрагмента сечения образца №2 после ВПТмедных проводников циклическим процессом , включающим этап ЖТ №2- 1 этап (а) и распределение по сечению состава материалов (б).141а)б)Рис. 3.2.25. Изображения фрагментов поверхности образца №2 послеВПТ медных проводников циклическим процессом, включающим этап ЖТ№1 - 2 этап (а - РЭМ-изображение, увеличение х30844, наклон образца 0°;б - РЭМ-изображение, увеличение х33941, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис.
3.2.26. Изображение фрагмента поверхности образца №2 послеВПТ медных проводников циклическим процессом, включающим этап ЖТ№2 - 2 этап (а) и распределение по сечению состава материалов(б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределение кремния; д - распределение кислорода; е - распределениетантала).142Анализ изображений образцов кристаллов ПЛИС ф. XILINX Virtex-4(рис. 3.2.19 - 3.2.26) после выполненных циклических процессов удалениямеди, включающих этап ЖТ (табл. 3.2.3) показал, что в проведенныхэкспериментальных исследованиях температуру травления меди удалосьпонизить до 100°С.
При используемых параметрах процесса (табл. 3.2.3)достаточным оказался один цикл:- сухое травление меди;- удаление продуктов реакции методом ЖТ.Отличительной особенностью используемых процессов является ихселективность к материалу диффузионно-барьерного слоя (тантал).Учитывая результаты проведенных исследований можно утверждать,что используя данный подход (циклическое использование методов сухогои жидкостного травления) температуру травления медных проводниковможно понизить вплоть до комнатных значений (в данном случаепонадобится несколько циклов процесса).3.2.3.
Исследование возможности понижения температуры сухоготравления медных проводников ИС за счет использованиявнешнего УФ излученияДля проведения исследований использовалось несколько источниковУФ излучения:- светодиодный УФ излучатель АФС-365 мощностью 80 мВт/м 2 (рис.3.2.27а) [73];- ртутная УФ лампа HSBW 160 мощностью 150 мВт/м2 (рис. 3.2.27б)[74].Приведенные УФ источники монтировались сверху ректора надборосиликатным (по сведениям производителя) стеклом (прозрачно для143УФ - λ=365 нм - основная УФ волна используемых излучателей) такимобразом, чтобы излучение падало на образец (рис.
3.2.28, 3.2.29).а)б)Рис. 3.2.27. Внешний вид источников УФ излучения (а - АФС-365;б - HSBW 160).а)б)Рис. 3.2.28. Монтаж светодиодного УФ излучателя АФС-365 накварцевое стекло сверху реактора.144а)б)Рис. 3.2.29. Монтаж ртутной УФ лампы HSBW 160 на кварцевоестекло сверху реактора.Учитывая данные, приведенные в работе [55], а также техническиехарактеристикисистемыВПТPlasmaLab100,дляисследованиявозможности понижения температуры сухого травления меди прииспользовании внешнего УФ излучения были реализованы процессы ВПТс параметрами приведенными в таблице 3.2.4.Приотработкетехнологииизменялисьследующиепараметрыпроцесса сухого травления:- состав рабочей смеси;- общий расход рабочей смеси;- мощность RF генератора (значение смещения);- мощность ICP генератора (плотность ХАЧ);- давление в реакторе;- расстояние между ICP-источником и образцом (высота стола);145- температура образца;- тип УФ источника.Аналогично, исследованиям описанным в п.
3.2.1 и 3.2.2, передначалом процесса травления для всех образцов осуществлялась процедурапрогрева.Таблица 3.2.4Параметры процессов низкотемпературного ВПТ меди при использованиивнешнего УФ излучения№RFICPГаз 1 Газ 2- Давле Давлен Темпе Высота Время УФ Рис.п.п. мощ-ть, мощ-ть, расход расход ние ие He, ратура стола, процес,ВтВт (см3/мин) (см3/мин) мТорр мТорр , °Смммин1250290 BCl3 - 5-25100052250290 BCl3 - 5-25150053250290 BCl3 - 2 Ar - 825150054250290 BCl3 - 3 Ar - 7251508555250290Cl2 - 3Ar - 7251508556250290Cl2 - 5-25100057250290Cl2 - 5-2510085582500Cl2 - 5-151000592900Cl2 - 5-351008510АФС 3.2.303.2.31АФС 3.2.323.2.33АФС 3.2.343.2.35АФС 3.2.363.2.37АФС 3.2.383.2.39HSBW 3.2.403.2.41HSBW 3.2.423.2.43HSBW 3.2.443.2.45HSBW 3.2.463.2.47146Образец №1а)б)Рис. 3.2.30.
Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №1 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х30000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.31. Изображение сечения образца №1 после ВПТ медныхпроводниковприиспользованиивнешнегоУФизлучения(а)ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;147Образец №2а)б)Рис. 3.2.32. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №2 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х15000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х30000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис.
3.2.33. Изображение фрагмента поверхности образца №2 послеВПТ медных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а)и распределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение кремния; е - распределение кислорода).хлора;148Образец №3а)б)Рис. 3.2.34. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №3 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РЭМ-изображение, х16000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х30000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис.
3.2.35. Изображение фрагмента поверхности образца №3 послеВПТ медных проводников при использовании внешнего УФ излучения (а)и распределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение кремния; е - распределение кислорода).хлора;149Образец №4а)б)Рис. 3.2.36. Изображения поверхности (а) и сечения поверхности (б)образца №4 после ВПТ медных проводников при использовании внешнегоУФ излучения (а - РИМ-изображение, х24000, наклон образца 52°;б - РИМ-изображение сечения, х60000, наклон образца 52°).а)б)в)г)д)е)Рис. 3.2.37. Изображение сечения образца №4 после ВПТ медныхпроводниковприиспользованиивнешнегоУФизлучения(а)ираспределение по сечению состава материалов (б - комбинационноеизображение;в - распределениемеди;г - распределениед - распределение платины; е - распределение кремния).хлора;150Образец №5а)б)Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
