2.3 Преимущества Процесса сухого травления

Процессы сухого травления находят все более широкое примене­ние в технологии СБИС. Сухое травление называют также плазменным nравлением, подразумевая использование плазмы газового разряда при низком давлении.

Развитие технологии плазменного травления связано с применени­ем в конце 60-х годов кислородной плазмы для снятия фоторезистов.

Основные преимущества.

1. Процесс сухой;

2. Реагенты более безвредны; не воспламеняются

3. Более высокая разрешающая способность

4. Возможность частичной или полной автоматизации процесса,

5. Возможность совмещения в одном реакционном объеме нескольких технологических операций.

6. Количество загрязнений, попадающих на поверхность меньше.

Недостатки

1. Травлению подвергаются все материалы (и маска и слой)

2.4 Механизмы протекания Плазмо -химическое травления

При плазмохимическом травлении (ПХТ) в плазме (и только в плазме) возникают частицы, позволяющие непосредственно осуществить процесс травления (например взаимодей­ствие слоев фоторезиста с кислородной плазмой).

При реактивном ионном (РИТ) и плазмохимическом (ПХТ) трав­лении наряду с физическими механизмами (распылением) существен­ную роль играет химическое взаимодействие компонентов плазмы (ионов, атомов, радикалов) с поверхностью подложки.

Граница между процессами РИТ и ПХТ условна. Подразумевается, что источником ионов в РИТ является плазма реакционно-способных газов, взаимодействующих с обрабатываемым материалом в обычных условиях. При этом в плазме возникают частицы, тем или иным спосо­бом ускоряющие процесс травления. Это объясняет применение к дан­ным процессам термина "ионно-ускоренное травление" (следует отме­тить большое разнообразие в терминологии, используемой для обозначения процессов РИТ и ПХТ). Примером процесса реактивного ионного травления является травление поверхности кремния Cl₂ в усло­виях газового разряда (сравните с обычным газовым травлением кремния в [Cl₂ + H₂]). Ионно-ускоренное травление, как правило, обладает невы­сокой степенью анизотропии (А « 1).

В процессах плазмохимического травления используют молекуляр­ные газы, в том числе галогенсодержащие, в плазме которых возникают частицы, способные осуществить травление, тогда как сами газы, не инерт­ные по своей природе, в обычных условиях с обрабатываемым материа­лом не взаимодействуют. С этой особенностью связан термин "ионно-возбуждаемое травление", применяемое для обозначения процесса на­ряду с термином "ПХТ". Например, CF₄ не взаимодействует с кремнием вплоть до температуры плавления. В условиях газового разряда CF₄ разлагается с образованием атомарного F, легко вступающего в реакцию с Si с образованием летучего соединения SiF₄. Аналогично O₂ не обеспечи­вает травления пленок фоторезиста в обычных условиях, тогда как в плазме атомарный кислород превращает фоторезист в летучие CO₂, СО и H₂O. Ионно-возбуждаемое травление, как правило, имеет высокую степень ани­зотропии (А « 1), что обеспечивает минимальное смещение литографи­ческого рисунка. Поэтому на практике для достижения необходимой степени анизотропии травления используют смеси типа [CF₄ + Cl₂], позво­ляющие регулировать профиль края элементов литографического рисунка.

Более очевидными являются конструктивные различия между РИТ и ПХТ. При РИТ подложка располагается на катоде (управляе­мом ВЧ-электроде), тогда как при ПХТ пластины размещают на аноде, или заземленном электроде.

РИТ осуществляют в реакторах, аналогичных применяемым для ИПТ (см. рис.4 Л 4). При этом вместо инертных газов используются реак­ционно-способные. Кроме того необходимо выполнение условия R < 1, т.е. площадь катода должна быть существенно меньше площади зазем­ленных поверхностей. Подложка располагается на катоде. Рабочее дав­ление равно 0,1 -13,3 Па.

Реактивное ионно-лучевое травление (РИЛT) реализуется на обо­рудовании, сходном с используемым для ионно-лучевого травления (см, рис.4.16). При прочих сходных условиях для РИЛТ используют реакционно-способные газы вместо инертных, что налагает дополни­тельные требования на применяемые конструкционные материалы и оборудование. РИЛТ позволяет достигать высокой степени анизотро­пии (А - I), но селективность травления остается низкой.