Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 9
Текст из файла (страница 9)
При использовании СР« кремний травится быстрее, чем ЯО» а при ипользовании С,Р, соотношение скоростей травления ЯО,/В! может составлять ! 5: ! . Одно из главных преимуществ сухого травления по сравнению с влажным — возможность получения линий малой ширины ("=! мкм), При травлении в водных растворах эффекты поверхностного натяжения могут препятствовать попаданию травителя в очень узкие окна в фоторезисте.
При сухом травлении этого не происходит. Травление в растворах является изотропным, так что слой ЯО» травится равномерно во всех направлениях. В результате происходит некоторое подтравливание под слоем фоторезнста, как показано иа рис. 1.30. Это подтравливание ограничивает достижимую на практике минилтальную ширину линий размером, несколько превышающим удвоенную толщину окисла.
Тггнологлл нзгогломенпя инглггральниг ггем Поскольку типичная толщина используемых окисных слоев с,ь ставляет примерно 300 нм, минимально возможная ширина ляпий оказывается несколько больше ! мкм. При сухом травлении может Г>ыть обеспечена некоторая сто пень ннпзотропии !рис.
1.30, в). При высокой степени анизотро- >>линна 1 гггирииа 1 Маска гтрл лтра5ленир («и ~игггр. ли«ии Ьl !«и рис. р ргригрррриггту «и «аиригггд) «ррггиий! га л ! Рис. 1.30. Преимущества анизотропного травления: а — изотропное травление ширина линни много больше толщины пленки, Ч> > Т; б — нзотрояное травление: ширина линии вдвое больше толщины плешсн, 1р = 2Т; г — аннзотропное травление !большой показатель травления): ширина липин может быть срав- нима с толщиной пленки и даже может быть меньше ее, пии травление в вертикальном направлении идет гораздо быстрее, чем в боковом. Благодаря анизотропии травления могут быть получены субмикронные размеры элементов ИС. Пронесс сухого травления, обеспечивающий сравнительно высокую степень анизотропии, — это так называемое планарное плазменное травление, которое идет в присутствии электрического поля, направленного перпендикулярно поверхности пластины (Рис.
! 3!). Электрическое поле ускоряет ионы и свободные радикалы плазмы в направлении к поверхности пластины При наличии такого направленного потока ионов и свободных радикалов скорость травления в вертикальном направлении оказывается 52 Глава 1 гораздо выше, чем в боковом, так что достигается большой показа тель т р аллен и я.
Еще один процесс сухого травления, позволяющий получить большой показатель травления, — это ионное травление Пластины помещаются в вакуумную камеру, где создается пучок ионов инертного газа, обычно аргона (Аг'). Под действием большой разности потенциалов (400 — ! 000 В) ионы ускоряются и ударяются о понерхность пластины. Кинетическая энергии ионов такова, что некоторые атомы кремния, находящиеся на поверхности пластины и вблизи поверхности, выбиваются из кристаллической решетки. И~ныло!Ганны о ооооодиые,ла1инаою ткю~ ноге, 1 1 1 1 ! 1 1 ! 4 ,'9 !!У, Рае.
1.31. Планараае плаамеваое травление Иоелвоой Такой процесс называется риспылениел!. Скорость распыления обычно составляет !Π— 100 нм/мин. 7. Снятие фоторезиста. Последняя операция фотолптографического процесса — удаление фоторезиста. Позитивные фоторезисты легко удаляются в органических растворителях, например в ацетоне. Негативные фоторезисты удалить труднее. Для снятия негативного фоторезиста часто используют погружение пластины в горячий раствор серной кислоты и механическое стирание ревиста с поверхности.
Для удаления фоторезиста могут быть также использованы плазменные реакторы такого же типа, как применяемые для плазменного травления. В качестве активного газа используется кислород, под действием которого происходит окисление органических молекул ревиста. Образующиеся при этом газообразные соединения, такие, как СО, СО, н Н,О, откачиваются из системы вакуумным насосом. 1.6, Химическое осаждение из газовой фазы Метод химического осаждения из газовой фазы используется для нанесения тонких пленок на поверхность подложки.
Материалы, предназначенные для осаждения, поступают в реакцион ную камеру в виде газообразных соединений и вступают в реакцию на поверхности подложки или вблизи нее. Подложка при Технология иэгснногленин интегральных схем этом поддерживается при повышенной температуре. Образующиеся в результате реакции атомы или молекулы осаждаются на поверхность подложки. Таким способом могут осаждаться различные материалы. В следующих параграфах описывается несколько вариантов процесса химического осаждения из газовой фазы, использующихся для получения широко применяемых в полупроводниковой технологии материалов. 1.6.!. Осаждгнаг диоксида кремния. Один из распространенных технологических процессов — осаждепне слоя ЯОг иа поверхности кремния. С этой целью может быть использовано несколько химических реакций.
Чаще всего используется реакция В!Н, (силан) + О, — ЯОг + 2Н,. (1.18,) Силан — это газ, который вводится в реакционную камеру вместе с кислородом с контролируемой скоростью. Подложка, на которую помещаются пластины кремния, нагревается до температуры 450 — 000 С. В результате приведенной выше реакции осаждается оксндный слой. Таким образом, данный метод получения ЯОг отличается от рассмотренного выше метода термического окисления. Осаждение окисла занимает всего несколько минут, по полученный слой уступает по плотности термически выращенному окислу. Последний отличается также более высокой диэлектрической прочностью и лучшими пассивнрующими свойствами.
Однако метод химического осаждения из газовой фазы обладает такими преимуществами, как более низкая температура и меньшее время осаждения, т. е. его можно использовать для нанесения ЯОг на пластины, уже прошедшие ряд технологических операций, например, на пластины с нанесенной мсталлпзацней, пе опасаясь повлиять иа параметры готовых структур. Поэтому данный метод применяется длн таких целей, как пасснвацпя готовых приборов: защитный слой ЯО, наносится на приборы илп ИС после того, как весь остальной технологический цикл, включая осаждение металлизацин, уже завершен.
1.6.2. Осажденаг аатрада кремния. Методом химического осаждения из газовой фазы можно получать топкие слон нитрида кремния ЯгМл, козорые используются в качестве защитных и пассивирующих покрытий. В частности, Я,Хл служит очень хорошим барьером против проникновения таких загрязнителей, как Ха', К' и другие ноны. Покрытия нз ЯО, гораздо менее эффективны в этом отношении. Нитрид кремния может также служить маской при диффузии или ионной имплантации Одно из интересных применений этого материала — маска при окислении.
Скорость диффузии различных окислителей, таких, как О, и НгО, Ггоел»' в ингриде кремния очень мала, так что достаточно нанести на поверхность кремния очень тонкий ( 100 нм) слой нитрида, чтобы предотвратить ее окисление. На этом основан метод лолильного окисления крелгнпя (1.ССОР), использующийся для изготовления некоторых типов ИС с высокой плотностью упаковки. Согласно данному методу, на поверхность кремниевой пластины 5»м» Плагтана кремния а. Вытравленная мерна и нана»тна э и» - о ааьм ) э~от и» 5~0» Пластина нремнин Рис !,32.
Происсс локального окисления кремния (ьОСОБ). а — осаждение пленки ничрида кремния и формирование рисунка в ней; 6 — вмтравливанна канавок в кречнки с использованием нитрида кремния в качестве маски, а— тертшческое окисление кремния с использованием интрада кремния в качестве маски. наносится слой нитрпда кремния и в нем формируется рисунок с помощью фотолитографии. Затем пластина подвергается термическому окислению, однако окнсел при этом растет только на тех участках поверхности, которые не покрыты пленкой нитрида (рнс.
!.32). Для осаждения слоев иитрида кремния чаще всего используется процесс, предусматривающий протекание химической реакции 38!Н»(сплан) + 4!ч!Нэ (аммиак) -ь 81с!т!т + !2Нэ (1.19) прн тенг срагурах бОΠ— 800 С. Пленки ингрида кремния травятся в горячем ( 180'С) растворе фосфорной кислоты Н,РО,, К сожалению, фоторезист не выдерживает воздействия этого травителя, поэтому в качестве Текнология изгогпоиггния иигпегральямк гкглг маски при травлении ингрида кремния приходится использовать слой окисла, полученный химическим осаждением из газонов фазы (рнс. 1.33). Сначала на пластину осаждают слой ингрида, а затем — слой окисла. Потом наносят фоторезнст и получают рисунок в слое окисла обычным методом фотолитографии. Раствор НГ, используюпппйся для травления 51О„лишь незначительно воздействует па слой ингрида, так что на этом этапе окна ~Рсторезист гг ел-— Пласнгина нремнии и. тЪнерееисги Пла сатина нреннин з,и, й Пладлина яре мния а Рнс.
1 33. Формпровзнве рисунке в слое ннтрндз кремния с использованием оксндной пленки, полйченной лнмнческньг осзжденнем нз гззовой фазы, в кзчсстве мзсьж а — формнрованве рисунка в слое фоторезнстз методом фотолнтогрзфнн; б — травление оксндпон пленки в рзстворе НР, е — «деление фоторезнстз и трзвленне ннтрндз кремпвя в горячем растворе фосфорной кислоты. вытравливаются только в слое окисла. Затем резист полностью удаляют и погружают пластины в горячий раствор фосфорной кислоты, в котором травится нптрид я не травится окисел. Таким образом, фоторезист служит маской для травления окисла, а последний в свою очередь служит маской для травления нитрида. Более удобный метод травления ингрида кремния — это плазменное травление, при котором маской служит фоторезнст.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
