9.6. Производительность и управляемость процессом плазмохимического травления

Производительность процесса. В каждом конкретном процессе скорость травления должна быть воспроизводимой и достаточно высокой, чтобы данный метод мог применяться в практике. К факторам, определяющим скорость травления, относятся:

1) энергия ионов. Энергия должна намного превышать пороговую величину 20 эВ, при которой начинается распыление. Интенсивность распыления большинства материалов монотонно возрастает по мере повышения энергии ионов в интервале, соответствующем сухому травлению (< 2 кэВ), но при энергии свыше ~ 300 эВ скорость этого возрастания уменьшается;

2) угол падения ионов. Ионы, падающие на поверхность под наклоном характеризуются большей вероятностью эмитирования атома с поверхности;

3) распыление увеличивает скорость травления, но гораздо более существенное влияние оказывает стимулирующее действие атомных соударений на поверхности подложки на скорость химических реакций, протекающих на поверхности. Это можно объяснить следующим способом:

• ионная бомбардировка создает на поверхности дефекты, катализирующие хемосорбцию или реакцию;

• ионная бомбардировка обеспечивает непосредственную диссоциацию молекул травящих газов;

• ионная бомбардировка способствует удалению нелетучих продуктов реакции, замедляющих травление;

4. состав рабочего газа;

5) давление газа, плотность мощности и частота прикладываемого электрического поля;

6. скорость притока рабочего газа в камеру также определяет максимально возможный приток к подложке реакционно - способных компонентов. Больше скорость притока – меньше эффект загрузки;

7. температурная зависимость скорости реактивного травления определяется главным образом влиянием температуры на скорость химических реакций;

8. загрузочный эффект. При реактивном травлении иногда наблюдается уменьшение скорости травления при увеличении суммарной площади поверхности, подвергаемой травлению.

Управляемость процессом. Во время процесса необходимо иметь возможность контролировать все факторы, влияющие на скорость травления. Кроме того, очень важно определять скорость окончания процесса. Перетравливание почти всегда необходимо из - за неоднородности слоев и скорости реакций, но момент окончания процесса должен контролироваться различными визуальными или масс-спектрометрическими методами.

10. Металлизированные соединения и омические контакты

10.1. Требования к металлизации

Термин «металлизация» объединяет группу технологических процессов формирования электрических соединений и омических контактов к полупроводниковым приборам. В современных микросхемах число уровней электрических соединений достигает восьми и продолжает увеличиваться. Процессы металлизации составляют почти половину производственного маршрута. Этап металлизации завершает производственный маршрут обработки пластин, и все технологические процессы ограничены по температуре, используемым реагентам, энергии и дозе сопутствующего ионизирующего излучения. Система электрических соединений и контактов должна соответствовать комплексу требований функциональности, технологичности и надежности:

1. система электрических соединений не должна ограничивать плотность размещения функциональных элементов на кристалле микросхемы;

2. сопротивления проводников в системе электропитания и в сигнальных связях не должны влиять на уровни электрических сигналов;

3. постоянная времени перезаряда собственной емкости проводника (R_nC_n) в сигнальных связях должна быть много меньше задержки сигнала в полупроводниковых элементах микросхемы. Сопротивление проводников в конкретном уровне металлизации определяет их максимальную длину;

4. процессы формирования металлизации не должны ухудшать параметры полупроводниковых приборов;

5. в состав микросхемы не должны входить ядовитые вещества. Необходимо предусмотреть переработку отходов и бракованных изделий;

6. система металлизации должна выдерживать длительное воздействие предельных рабочих температур, многократных термоциклов в условиях протекания максимально допустимых рабочих токов.