АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Травление

Лекц. 6.

Зачем и что подвергают травлению в микроэлектронике:

- слои фоторезиста для вытравливания в нем окон (создания маски для проведения последующей технологической операции) или для полного его удаления;

- окись кремния (SiO₂) на кремниевой пластине для вытравливания в ней окон (создания маски для проведения последующей технологической операции) или для полного ее удаления;

- поверхность Si подложки с целью удаления поверхностных слоев содержащих большое количество примесей и дефектов кристаллической решетки;

- слои различных металлов на стекле, ситалле и других подложках.

Используется два варианта травления структур: жидкостное химическое травление и травление с помощью ионной техники (ионное травление).

Жидкостное химическое травление (ЖХТ) классический хорошо отработанный процесс. Широко используется при изготовлении ИМС не очень высокой степени интеграции, а также при изготовлении гибридных ИМС. При ЖХТ происходит химическая реакция травимого вещества с травителем с образованием растворимого химического вещества, которое смешивается с травителем и удаляется в месте с ним. Следует иметь ввиду, что чем толще вытравливаемый слой, тем больше размывается рисунок.

Недостатки:

- при обработке увеличивается минимальная ширина линии;

- чтобы протравить, необходимо материал извлечь в атмосферу, что ведет к загрязнению поверхности материала сорбированными газами атмосферы;

- загрязнение поверхности травителем и промывочными жидкостями;

- подтравливание вещества под защитной маской, что ведает к увеличению минимальной ширины линии (L_min);

- для травления различных материалов требуются разные травящие составы.

Для производства СБИС жидкостное химическое травление не пригодно, так как при этом невозможно получить необходимую малую L_min.

Варианты травления с помощью ионной техники.

Ионное травление (ИТ) – удаление слоев происходит вследствие воздействия кинетической энергии ионов инертных газов.Ионное травление в свою очередь подразделяют на ионно-плазменное (ИПТ) и ионно-лучевое травление (ИЛТ).

При ИПТ между электродами газоразрядного промежутка горит тлеющий разряд в аргоне при давлениях 1-100 Па. Подложки помещают на отрицательный электрод газоразрядного промежутка. Атомы мишени выбиваются ионами аргона (катодное распыление). Энергия, которых может составлять десятки – сотни электрон-вольт. Поскольку в тлеющем разряде напряжение и ток разряда жестко связаны с давлением газа, при использовании этого метода почти невозможно регулировать энергию ионов бомбардирующих мишень, что является одним из недостатков метода. Второй недостаток – загрязнение поверхности сорбированными газами, так как в давление в промежутке не может быть меньше одного паскаля.

При ИЛТ устраняются оба эти недостатка ИТ. Установка ионно-лучевого травления состоит из двух камер, высокого (10-100 Па) и низкого давления (10^-5-10^-7 Па). Между камерами – отверстие для прохождения ионного луча. Каждая камера имеет свою систему откачки. В высоковакуумной части установки располагается электрод с мишенями потенциал, которого можно регулировать в широких пределах, меняя тем самым энергию бомбардирующих ионов. В камере низкого вакуума – источник ионов и система фокусировки ионного луча.

К недостаткам ИЛТ можно отнести сложность и высокую цену оборудования.

Плазмохимическое травление (ПХТ) – удаление слоев в этом случае производится за счет энергии химических реакций между ионами или нейтральными атомами химически активных газов и материалом подложки. Реакция должна происходить с образованием летучих соединений. ПХТ подразделяют на плазменное и радикальное травление.

При плазменном травлении подложки поменяют в плазму химически активных газов, и травление осуществляется ионами низкой энергии (1-2 Эв.).

При радикальном – подложки помещаются в камере, отделенной от газоразрядного промежутка металлическими экранами либо электромагнитными полями. Травление осуществляется нейтральными атомами химически активных газов.

Ионно-химическое травление (ИХТ) – в этом случае для травления используется и энергия химических реакций, и кинетическая энергия ионов химически активных газов. ИХТ, так же как и ионное травление подразделяется на реактивное ионно-плазменное (РИПТ) и реактивное ионно-лучевое (РИЛТ) травление.

При реактивном ионно-плазменном травлении подложки помещаются на положительном или отрицательном электроде газоразрядного промежутка. Тлеющий разряд горит в химически активных газах при давлении 1-100 Па.

При реактивном ионно-лучевом травлении подложки помещают на электрод в высоковакуумной части установки (аналогичной установке ИЛТ), а пучок химически активных ионов формируют в другой части установки при давлениях 10-100 Па.

Преимущества этого типа травления:

- универсальность травителя: возможность травления любых материалов одним и тем же составом ионов, меняя только их энергию;

- уменьшается размытие изображения по сравнению с химическими методами;

- отсутствует вынос подложек на атмосферу, следовательно, отсутствует загрязнение поверхности посторонними примесями.

Для уменьшения подтравливания слоев, травление проводится с одновременным облучением подложек лазерным или мощным ультрафиолетовым излучением, достигая таким образом анизотропного травления.

Для анизотропного травления, необходимо использовать подложки с выходом на поверхность кристаллографического направления [100] (наиболее рыхлая грань, с наименьшей плотностью упаковки). Такие подложки даже без излучения травятся анизотропно. (61.5^о).

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 600 | Нарушение авторских прав