Плазменные методы травления при изготовлении ис (сухое травление)

Сухие методы травления позволяют значительно увеличить точность формируемых элементов в процессе их травления. Плазменные методы подразделяют на три основных группы:

1. Ионное травление, в этом случае используется плазма создаваемая в инертных газах. В результате бомбардировки поверхности материалов такими ионами происходит распыление материалов. Данный метод обладает вызоной анизот ранней (около 100% и относительно высокой селективностью). Недостатком данного метода является невысокая производительность и сравнительно высокая энергия ионов в плазме.

2. Плазмохимическое травление. При плазмохимическом травлении используется плазма. создаваемая с использованием газов или паров химически активных элементов. Данный метод обладает высокой производительностью и в настоящее время является доминирующим. Среди вакуумно-плазменных методов травления, используемых в технологии производства ИС.

3. Комбинированный ионно-плазменный метод травления. Для проведения плазмохимического травления обычно используются специальные уставноки.

1 – кварцевый реактор;

2 – система откачки;

3 – перфорированный алюминиевый цилиндр;

4 – индуктор, обеспечивающий образование плазмы;

5 – кварцевая лодочка;

6 – полупроводниковые пластины;

7 – магистраль для подачи газов.

Установка работает следующим образом. После загрузки пластин производится откачка для создания в реакторе вакуума. Затем через систему подачи газов (7) осуществляется подача заданного газового потока. К индуктору (3) прикладывается высокочастотный сигнал обеспечивающий образование плазмы между стенками кварцевого реактора и перфорированного алюминиевого цилиндра. Алюминиевый цилиндр предназначен для защиты п/п пластин от воздействия высокоэнергетических электронов. Время жизни у химически активных ионов значительно больше, чем у электронов и они проходя через отверстие в алюминиевом цилиндре, осуществляют бомбардировку поверхности п/п пластин. В результате такой бомбардировки и протекающих химических реакций происходит плазмохимическое травление. Удаляемый материал выносится из реактора системы откачки (2). Плазмохимическое травление обладает высокой селективностью и средним коэффициентом анизотропии (5-10). Основное достоинство плазмохимического травления – это высокая производительность, сравнительно высокая чистота проведения техпроцесса, а так же малые радиационные повреждения. Энергия ионов не превышает 100эВ.

Рентгеновская и электронная литография

Для проведения рентгеновской фотолитографии обычно используются специальные установки экспонирования, содержащие рентгеновские трубки. Рентгеновское излучение в таких трубках обычно получается за счет торможения электронного пучка. Обычно на практике используется излучение d=0,1-10нм.

Упрощенная схема установки для проведения рентгеновской литографии имеет следующий вид.

1 – основание рентгеновской трубки;

2 – электронные пушки;

3 – поток электронов;

4 – вращающаяся мишень;

5 – тормозное рентгеновское излучение;

6 – окно в рентгеновской камере, прозрачное для рентгеновских лучей;

7 – полупроводниковая пластина;

8 – плёнка, в которой формируются элементы литографии;

9 – рентгенорезист.

10 – рентгеношаблон;

11 – плёнка на рентгеношаблоне, непрозрачная для рентгеновского излучения;

Применение вращающейся мишени позволяет улучшить её охлаждение, повысить долговечность, а также обеспечить получение рентгеновского излучения более высокой интенсивности. Для улучшения работы и уменьшения потерь объём рентгеновской трубки обычно заполняется инертным газом, не поглощающим рентгеновское излучение.

Объём вакуумной камеры (1) для улучшения теплоотдачи и уменьшения испарения поверхности мишени обычно заполняется гелием. При торможении потока электронов на поверхности мишени (4) возникает тормозное рентгеновское излучение (5), выходящее из камер через рентгенопрозрачное окно (6). На поверхности полупроводниковой пластины со сформированной диэлектрической плёнкой нанесён слой рентгенорезиста. Рентгенорезист представляет собой материал, растворимость которого значительно изменяется при рентгеновском облучении. Для формирования топологии элементов между полупроводниковой пластиной и рентгеновской трубкой размещается рентгеношаблон. Основание рентгеношаблона (10) обычно выполняется из рентгенопрозрачного материала, в качестве которого обычно используются тонкие кремниевые мембраны. Для улучшения их механической прочности по контуру мембраны обычно выполняют специальные утолщения.

В качестве плёнок, препятствующих прохождению рентгеновских лучей, обычно используют золото толщиной 0.3 – 0.5 мкм. Для улучшения её адгезии к шаблону, её часто напыляют на хром. Поскольку золотая плёнка имеет низкую механическую прочность, то при проведении экспонирования между рентгеношаблоном и полупроводниковой пластиной обеспечивается некоторый зазор.