Контрольная_ПиПИИЭ_Зенькович_990241

2

1 ВОПРОС №1 «Технология плазменного травления функциональных слоев»

Плазменное (сухое) травление

Плазма - частично или полностью ионизированный газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных ионов, общий заряд которых равен нулю, подчиняется газовым законам, проводит электрический ток и управляется магнитным полем. Приложенное электрическое поле из вне, можетионизироватьгазивозбуждатьвобразовавшейсяплазмеэлектрический ток. В качестве газов-реагентов для травления применяют:

–хладоны (техническое название группы насыщенных фторсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов. Кроме атомов фтора хладоны могут содержать атомы хлора или брома)

–галогены (относятся фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I, астат At),

–галогеноводороды (HF, HCl, HBr - бесцветные ядовитые газы с резким запахом, хорошо растворимые в воде)

–Инертные газы (Ar, N2)

Плазменное травление подразделяется:

–Ионное травление (ИТ);

–Плазмохимическое травление (ПХТ);

–Реактивное ионное травление (РИТ);

–Ионно-лучевое травление (ИЛТ);

–Реактивное ионно-лучевое травление (РИЛТ).

Подложка (2) размещается на заземлённом электроде (7). ВЧ напряжение (8) подводится к противоположному электроду (6). Для подачи реакционных газов (3, 4) в зону разряда используется подвод газа через т.н. газовый душ. При зажигании ёмкостного разряда, происходит разложение газовой смеси на электроны, ионы и активные радикалы. Травление происходит за счёт активных радикалов. Ионная бомбардировка подложки, расположенной на заземлённом электроде, минимальна из-за существенной асимметрии разряда.

3

Плазмохимическое травление (ПХТ) – удаление слоёв материала производится за счёт 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 помещают в плазму химически активных газов, и травление осуществляется ионами низкой энергии (1-2 Эв.).

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

–Процесс ПХТявляетсяизотропным,удаление вещества осуществляется за счёт чисто химического распыления образующихся летучих соединений.

–Скорость ПХТ вещества зависит от его физикохимических характеристик и технологических параметров процесса.

–К параметрам, контролируемым во время ПХТ, относят: давление системы, скорость откачки, соотношение подающей и отражённой мощности, расход газа, время травления.

–Применяется для травления SiO2 , Si3N4 , ПХО, фоторезиста, планаризации окисла методом горящей маски.

–Имеет селективность к другим материалам микроэлектроники.

Реактивное ионное травление (РИТ) по механизму процесса является комбинированным методом. ВЧ напряжение подводится к электроду (2) на котором располагается подложка (9). Противоположной электрод (3) заземляется. Для подачи реакционных газов в зону разряда используется подвод газа (7). От плазмохимического травления оно отличается тем, что энергия ионов больше и достаточна для распыления.

4

–Процесс ПХТ является анизотропным, удаление обрабатываемого материала происходит в результате его распыления ускоренными ионами и образования легколетучих соединений при взаимодействии с химически активными частицами плазмы;

–Скорость РИТ вещества зависит от его физикохимических характеристик и технологических параметров процесса;

–К параметрам, контролируемым во время РИТ, относят: давление системы, скорость откачки, соотношение подающей и отражённой мощности, расход газа, время травления;

–Применяется для травления Si, Si3N4, AL, ПКК;

–Имеет селективность к другим материалам применяемым в микроэлектронике.

Ионное травление — удаление вещества с поверхности твёрдого тела поддействиемионнойбомбардировки.Впроцессе ионного травления меняютсяэлементный состави структура поверхности: происходит обогащение поверхности отдельным элементом, кристаллизация или аморфизация поверхностного слоя.

– Процесс ИТ является анизотропным, удаление обрабатываемого материала происходит в результате его распыления ускоренными

ионами.

–Скорость ИТ зависит от интенсивности ионного пучка, энергии и угла падения ионов, а также от материала и состояния мишени.

–К параметрам, контролируемым во время ИТ, относят: давление остаточных газов в системе, скорость откачки, ток разряда, расход газа, время травления, расстояние между электродами.

–Применяется для травления химически стойких материалов: Pt, Au которые не образуют с галогенами летучих соединений.

–Не имеет селективности к другим материалам применяемым в микроэлектронике.

5

Ионно-лучевое травление (ИЛТ)Удаление поверхностных слоев при ионно-лучевом травлении осуществляется в результате физического распыления энергетическими ионами инертных газов или ионами, которые химически не реагируют с обрабатываемым материалом. Однако, вотличие от ионно-плазменного травления, при ИЛТ поверхность обрабатываемого материала не контактирует с плазмой, которая выполняет роль только источника ионов. Эффективность реализации ИЛТ зависит от оптимального выбора режимов всех составляющих стадий этого процесса, таких как генерация ионов, распространение пучка ионов в вакууме и взаимодействие пучка ионов с поверхностью обрабатываемого материала.

При распространении ионного пучка в вакууме на ИЛТ влияют длина свободного пробега ионов, объемный заряд и расходимость пучка, состав ионов в пучке. Объемный заряд ионов вызывает расходимость пучка и существенно снижает скорость травления диэлектрических материалов. Для устранения этого эффекта используют нейтрализацию объемного заряда пучком электронов. Кроме объемного заряда расходимость пучка зависит также от конструктивных особенностей источника ионов, их энергии и плотности тока. Расходимость отрицательно сказывается на анизотропии ИЛТ, особенно при обработке неподвижных мишеней.

Процессы ИЛТ обычно реализуются с помощью автономных ионных источников, в качестве которых могут быть использованы источники на базе ускорителей с анодным слоем и на базе ускорителей с замкнутым дрейфом электронов и протяженной зоной ускорения. Для прецизионного травления микроструктур наиболее широкое применение нашли многопучковые ионные источники (МИИ), которые часто называют источниками Кауфмана (рис. 1)

Расположение электродов и принцип действия МИИ:1 – термокатод; 2 – ввод рабочего газа; 3 – экран катода; 4 – цилиндрический анод; 5 – соленоид; 6 – плазма; 7 – отражательно -

эмиссионный электрод; 8, 9 – ускоряющий и замедляющий электроды; 10 – ионный пучок; Up – напряжение разряда; Uу – ускоряющее напряжение; Uз – замедляющее напряжение

6

Реактивное ионно-лучевое травление (РИЛТ) называется процесс, при котором обрабатываемый материал вынесен из зоны плазмы, находится в вакууме и подвергается действию пучка ускоренных ионов химически активного газа. В процессах перезарядки, диссоциации и нейтрализации в пучке и на поверхности обрабатываемого материала эти ионы могут образовывать нейтральные ХАЧ и производить химическое травление. Таким образом, по сравнению с ИЛТ, РИЛТ использует как физическое, так и химическое взаимодействие ионов с поверхностью, что позволяет достигать более высоких скоростей процесса.

Процессы РИЛТ обычно реализуются в системах с автономными ионными источниками, которые можно разделить на три большие группы:

–Электростатические источники ионов, в которых ионный пучок формируется с помощью электростатической ионно-оптической системы. На выходе из нее осуществляется компенсация объемного заряда ионного пучка при инжекции в него электронов из термокатода;

–Плазменные ускорители, которые сразу создают пучок ионов с компенсированным объемным зарядом;

–Многопучковые ионные источники с наложением магнитного поля

2 ВОПРОС №2 «Маршрутный процесс формирования изопланарной структуры»

1. Формирование партии пластин. Предусматривает формирование партии по 25 пластин на установке лазерной маркировки "Импульс".

Рабочие пластины 100 3,5КЭФ1,5/6КЭС20

380К80КДБII)1

7

Спутник со сплошным скрытым слоем 100 3,5КЭФ1,5/6КЭС20

380К80КДБII)1

2.Гидромеханическая отмывка. Предназначена для удаления механических загрязнений с помощью деионизованной воды марки А на линии "Лада-1". Включает: очистку – 25 с; промывку I – 10 с; промывку II – 15 с; сушку – 10 с.

3.Химическая обработка. Удаление органических и неорганических загрязнений в перекисно-аммиачном растворе при Т=75°С, 10 мин. с последующей отмывкой в деионизованной воде.

4.Контроль качества химобработки. Производится невооруженным глазом и под микроскопом ММУ-3 или МИМ-7 при увеличении >240*.

Невооруженным глазом: рабочая поверхность пластин должна быть чистой без пятен, подтеков, разводов и грязных полос.

Под микроскопом в темном и светлом полях в 5 точках: допускается не более 2 светящихся точек; мелкая сыпь над скрытым слоем; структурные дефекты, которые светятся в темном поле и не исчезают в светлом.

5. Окисление высокотемпературное. Создание защитного слоя SiO2. Операция проводится в несколько этапов:

диффузионная

8

Толщина оксида 0,42 мкм. Загрузка 100 пластин.

6. Контроль после окисления (или диффузии). Проводится в 5 точках в темном поле при ув.>240* под микроскопом ММУ-3 (МИМ-7).

Допускается:

-в поле зрения не более 5 светящихся точек;

-структурные дефекты, которые светятся в темном поле и не исчезают в светлом;

-неравномерный цвет окисла в местах соприкосновения пластины с кассетой;

-мелкая сыпь в местах разделительных дорожек;

-дефекты фотолитографии (островки окисла);

-наличие мелкой сыпи по всей поверхности пластины;

-мелкая сыпь в коллекторных и эмиттерных окнах.

7. Фотолитография под разделение. Формирование окон в маскирующей пленке фоторезиста для последующей диффузии примесей через маску SiO2 с целью создания разделительных областей. Используется автомат для нанесения фоторезиста 08ФН-75/2- 002 и установка совмещения и экспонирования ЭМ-584 или ЭМ-584А.

Проявление производится с помощью 0,5% раствора КОН на автомате проявления фоторезиста 08ФП-75-4.

Плазмохимическое травление диэлектрика в установке плазмохимического травления 08ПХ0-100Т-004 в среде "Хлодана-218" в течение 6 мин, (ВЧ разряд). (C3F8)

8.Плазмохимическое травление Si в ВЧ-плазме элегаза на глубину h=1,2 мкм в установке УВП-2. (SF0).

9.Плазмохимическое доснятие фоторезиста (см. п. 22).

10.Доснятие фоторезиста в смеси H2SO4+ H2O2 (см. п. 23).

10