Плазменные технологические процессы очистки микро- и нано- структур Плазменная очистка
Перед проведением ряда технологических процессов: высокотемпературное окисление, первая фотолитография, нанесение металлических либо диэлектрических пленок и так далее, проводят очистку подложек, для удаления как органических, так и неорганических загрязнений в виде инородных атомов и молекул, которые появляются в следствии предыдущих этапов технологических процессов, или во время переноса подложек с одной технологической линии на другую. Если же такие загрязнения не удалить, то это приводит к ухудшению электрических характеристик приборов и понижению надежности ИС. Плазменная очистка подложек происходит вследствие химического взаимодействия загрязнений с ионами, радикалов соединений активных газов с образованием летучих соединений, которые удаляются из реакционного объема в процессе откачки. Травление и очистка пластин перед осаждением пленок в едином вакуумном цикле позволяет уменьшить уровень загрязнения, получить хорошую текстуру, микроструктуру, и снизить электромиграцию в пленках. Основными компонентами газовой смеси для очистки поверхности подложек с использованием СВЧ разряда является кислород с небольшими добавками аргона, гелия и азота, добавки: водород, азот, аргон, гелий катализируют процесс диссоциации молекул водорода в плазме до атомарного состояния, что позволяет провести процесс очистки быстрее.
Плазменная обработка используется также для удаления собственного оксида, то есть оксида, образующего на чистой поверхности вследствие взаимодействия с кислородом. В этом случае используется водород с добавками воды и фторид азота. Определенные режимы низкотемпературной очистки водородной плазмы с источником, работающим в режиме электронного циклотронного резонатора (ЭЦР) способствуют процессу образования шероховатостей поверхности кремниевой пластины. Степень шероховатости можно контролировать, управляя величиной потока ионов водорода и температурой подложки в интервале от 170 до 450 градусов по Цельсию. Еще одной перспективной областью применения ЭЦР является очистка поверхности полупроводниковой пластины перед процессами эпитаксии от примесей углерода и оксидов. Если оксид можно удалить высокотемпературным отжигом от 800 до 1000 градусов по Цельсию, то для удаления углерода применяются методы ионно-плазменного распыления, которые вносят радиационные нарушения, устраняемые радиотемпературным отжигом. Процесс СВЧ плазмно-химической обработки весьма эффективен для межоперационной очистки технологических и плазменных камер по двумстадийным процессам. На первой стадии происходит напуск в плазменную камеру из системы газоснабжения и возбуждения плазмы под действием СВЧ энергии. Химически активные радикалы взаимодействует с остатками загрязнений на внутренней поверхности технологической камеры, на второй стадии к реакционно способному газу добавляется обыкновенный инертный газ, после чего возбуждается газовый разряд.
Плазменное травление
Газовая плазма применяется для реализации почти всех процессов вакуумного газоплазменного травления, используемых в производстве кремниевых микроэлектронных приборов, с его помощью осуществляют травление затворов из поликремния тугоплавких металлов и их силицидов, защитных слоев из нитрида кремния, межслойной изоляции для планаризации из фосфорно-силикатного стекла, также контактных окон в диэлектрических окнах, металлизации на кремниевой подложке: AL/Si, Al/Si/Cu, AL/Si/Ti, Al/Si + Ti/W, Al/N + Al/Si.