2.5 Выбор оптимальных режимов проведения плазмохимического травления

На установке «LAM 490» были проведены процессы плазмохимического травления нитрида кремния. Для контроля использовались по одной пластине-спутнике марки КЭФ-4,5 от каждой партий для установки «LAM 490».

Режимы плазмохимического травления нитрида кремния на установке «LAM 490» представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Режимы плазмохимического травления нитрида кремния на установке «LAM 490»

Наименование параметра	Значения
Параметры процесса	ПХТ ПКК ПХТ Si3N4 до SiO2 (ф/л «Знаки») ПХТ атмосферного кремния, dx = (0,03 ± 0,003) мкм
Код режима	-
Продолжение таблицы 2
Наименование параметра	Значения
Номер программы	-
Номер стадии	Step 1	Step 2	Step 3
Давление, Па (мТорр)	67(500)	67(500)	67(500)
Мощность, Вт	0	150	0
Межэлектронное расстояние, см	1,35	1,35	1,35
Расход газа 1 Элегаз (SF6), см3 /мин	120	120	0
Расход газа 1 Кислород (О2), см3 /мин	10	10	0
Расход газа 1 Гелий (He), см3 /мин	70	70	70
Расход газа 1 Хлор (Cl2), см3 /мин	0	0	0
Расход газа 5 Четыреххлористый кремний (SiCl2), см3 /мин	0	0	0

В данном примере травление слоев осуществляется атомами фтора, которые освобождаются в плазме гексафторида серы. Добавка гелия выполняет функцию хладагента. В таблице 2 приведен пример ПХТ в ВЧ планарном реакторе нитрида кремния толщиной 1,0 мкм. Непосредственно травление нитрида кремния осуществляется в плазмообразующей смеси BCl₃ + Cl₂.

2.6 Оценка процесса плазмохимического травления на настроенность и воспроизводимость

Выход годных, как правило, определяют, как отношение количества годных изделий к общему объему партии (количеству изделий на групповой заготовке) и выражают в процентах.

Характерной особенностью электронной промышленности является наличие и планирование технологически неизбежных потерь, а также выхода годных изделий при производстве большинства электронных приборов. Наличие технологических потерь увеличивает материальные и трудовые затраты производства

В производственной практике для количественной оценки качества процесса чаще пользуются процентом брака, равным отношению числа дефектных изделий к объему партии, а выход годных используется как качественная характеристика при сравнении различных подходов и оценке связанных с ними технологических ограничений.

В микроэлектронике часто применяется понятие «выход годных с пластины», поскольку средний процент годных кристаллов на пластине в значительной степени определяется применяемой технологией, проектными нормами и качеством процесса, а его повышение является одной из важнейших технологических задач, напрямую влияющих на стоимость микросхем.

В сборочных цехах полупроводникового производства расчет ведется пооперационно на основе выхода годных изделий, заделов по запуску и выпуску готовых изделий, нормативной себестоимости и особенностей поточного метода организации процесса сборки. Норма оборотных средств рассчитывается на 1000 штук годных изделий.

Существенное влияние на уровень выхода годной продукции оказывают дефекты исходного материала и дефекты, вызываемые технологией.

Также для повышения процента выхода годных изделий в самой электронной промышленности учитываются следующие факторы: механизация и автоматизация производственных процессов, и операций контроля качественных изделий, модернизация действующего оборудования совершенствование технологических процессов, повышение качества и надежности продукции, совершенствование методов и средств технического контроля, снижение трудоемкости и материалоемкости изделий, внедрение новых материалов, повышение удельного веса кооперированных поставок.

3 Экспериментальный раздел

3.1 Оптимизация технологического процесса плазмохимического травления

Оптимизация процессов плазмохимического травления заключается в нахождении и установке таких режимов травления, которые обеспечат наименьшие затраты и время на их проведение при соблюдении всех технологических норм.

В качестве технологических слоев используют алюминий, оксид кремния, нитрид кремния, ванадий, фосфорно-силикатное стекло и другие материалы. Технология ПХТ нитрида кремния позволяет проводить фотолитографию с большей точностью и сокращает время процесса. При этом отсутствуют отслаивание и вспучивание фоторезиста. Кроме того, пленки Si₃N₄, как правило, наносят на подслой SiO₂, имеющий в плазме в 2,5 - 4 раза более низкую скорость травления, что облегчает фиксацию момента окончания травления нитрида и делает процесс более воспроизводимым. 

Кроме того, адгезия фоторезиста к алюминию по сравнению с другими слоями более низкая. Все эти факторы приводят к необходимости тщательного выбора оптимальных режимов травления алюминия, то есть времени и температуры травления.

Для проведения качественной фотолитографии по алюминию необходима хорошая адгезия фоторезиста, а так же соблюдение режимов травления алюминия. Адгезия фоторезиста зависит от качества подготовки поверхности подложки перед нанесением фоторезиста, а так же от температуры задубливания.

Для повышения адгезии перед нанесением фоторезиста подложки с алюминиевой пленкой обрабатывают в парах гесаметилдисилазане (ГМДС) в течении 5 минут. Данная обработка обеспечивает гидрофобную поверхность, способствует улучшению растекаемости фоторезиста и повышению его адгезии.

Температура задубливания фоторезиста на пленке алюминия должна быть достаточно высокой. Это связано с тем, что при проведении фотолитографии по алюминию фоторезист наносится на развитую рельефную поверхность и как следствие имеет разброс по толщине на разных участках структуры. Это приводит к повышению внутренних механических напряжений в фоторезисте, которые создают условия для отслаивания фоторезиста. Поэтому для улучшения адгезии фоторезиста задубливание проводят при максимально возможной температуре, при которой не наблюдается оплывание фоторезиста.