Травление п/п ИМС (стр. 3 из 3)

Таблица 2. Реактивные плазмообразующие газы

Материалы	Используемые газы	Новые газы	Примечания
Si	SF6 + CHF3; CF4+ CHF3; CF4 + O2	C2F6; C3F8	CHF3 – пассивирующий газ
SiO2	CF4; CCl2F2; SF6 + CHF3	C2F6; C3F8
Поли Si	Cl2 или BCl3 + CHF3 или CCl4	HBr + O2	CHF3 или CCl4 -пассивирующие газы
Al	Cl2 ; BCl3	HBr + Cl2	Нет загрязнений C
Si3N4	CCl2F2 ; CHF3	CF4 + H2
W	SF6 + Cl2 + CCl4	.NF3 + Cl2	Не травит ТiW, TiN
TiW	SF6 + Cl2 + O2	SF6
GaAs	CCl2F2	SiCl4 + SF6	Не травит AlGaAs
InP	нет	СH4 + H2

Ионно-лучевое травление

Рис. 7 схема типичной конструкции ICP реактора

Второй разновидностью ионных процессов применяемых в технологии травления микроструктур является ионно-лучевое травление. Схема ионно-лучевой установки приведена рис. 7. В ранних системах использовалось физическое ионное травление, когда поток ионов инертного газа (Ar) бомбардировал поверхностные слои микроструктуры, травя ее по механизму катодного распыления. Для создания достаточно широкого и плотного пучка ионов использовались различные типы ионных пушек с горячим катодом. Однако подобные процессы обладали низкой селективностью. После того, как были разработаны ионные источники без горячего катода, основное внимание уделялось разработке систем для реактивного ионно-лучевого травления, которое осуществлялось потоком ионов реактивных газов. Подобные системы обладают рядом преимуществ перед обычными плазменными и демонстрируют, в частности, высокую селективность процесса. Так при травлении диоксида кремния на кремнии было достигнуто отношение скоростей травления до 35:1, тогда как для плазменных планарных систем это отношение не превышает 10:1. Кроме того, показано, что по-добные системы уменьшают загрязнения структур и снижают требования к корозионной стойкости материалов реактора.

Химическое травление потоком нейтральных частиц

Рис.10 cхема реактора для химического(радикального) травления

В системах травления на основе ионных процессов происходит обработка микро-структур заряженными частицами с высокой энергией – ионами, электронами. В системе присутствуют сильные магнитные и электрические поля. Все это неизбежно приводит к созданию различного рода радиационных повреждений в обрабатываемой схеме. Кроме того, в ряде случаев плазменные процессы обладают недостаточной селективностью. Все это приводит к тому, что продолжается работа над разработкой систем для травления структур незаряженными частицами. Одним из наиболее продвинутых процессов является травление потоком химически активных но нейтральных частиц (сhemical downstream etching or CDE process). К таким частицам относятся свободные радикалы и некоторые короткоживущие молекулярные комплексы, которые возникаю в плазме соответствующих газов. Типичная схема установки для травления потоком частиц приведена на рис. 10.

СВЧ разряд в реактивном газе возбуждается в кварцевой трубе, помещенной в волновод. За счет разницы давлений в разрядной камере и реакторе плазма распространяется по транспортной трубе в разрядную камеру. Однако заряженные частицы быстро рекомбинируют, тогда как радикалы достигают обрабатываемой пластины.

Основное применение такого процесса находится в технологических операциях связанных с изотропным но высоко селективным травлением. Например, при удалении рези-стов, при травлении маски из нитрида кремния на оксиде или поликремнии в LOCOS процессах. При применении CDE процессов в комбинации с созданием пассивирующими слоями на боковых стенках линий было достигнуто травление с высокой анизотропией, достаточной для травления структур с высоким отношением высоты к ширине линий.

Заключение

Процессы плазменного травления широко применяются в микроэлектронике для создания топографического рельефа при производстве микросхем высокой степени интеграции. Существующие системы и процессы, в совокупности с прецизионным подбором сложных плазмообразующих смесей и применением многослойных резистов, позволяют решить все возникающие задачи. Однако сложность и разнообразие задач заставляет применять практически для каждого литографического процесса при производстве многослойной схемы индивидуальные для каждой операции системы ионного или химического травления.
Наиболее широкое применение находят относительно дешевые планарные реакторы с конденсаторно возбуждаемой плазмой. Однако наметилась общая тенденция перехода к более сложным и следовательно более дорогим системам с индуктивно возбуждаемой плазмой. Возможность раздельного управления плотностью плазмы и энергией реактивных ионов позволяет легче приспособить процесс к возникающим технологическим задачам.
Однако переход к новому уровню интеграции, связанному с внедрением нового литографического процесса (110 нм), переход к 300 мм полупроводниковым пластинам ставит перед разработчиками задачу создания новых систем, в которых и процессов травления, в которых высокие параметры процесса будут достигаться при приемлемой цене оборудования.