Спосіб плазмохімічного травлення полікремнію

Реферат: Спосіб плазмохімічного травлення полікремнію включає технологічні операції формування фотокопії: хімічну обробку підкладок в парах гексаметилдисалазану, нанесення плівок фоторезисту, його сушку і експонування, проявлення експонованих областей, задублення плівки резисту плазмохімічного травлення. Процес травлення проводиться в суміші газів, в склад якої входить: травильний газ SF6, галогеновмісний газ, який може формувати на боковій поверхні полікремнію плівку, і газ, здатний реагувати з поверхнею полікремнію, змінюючи її властивості з утворенням або оксиду, або оксинітриду, або карбіду кремнію, і температурою підкладки -25 °C÷+25 °C. UA 87386 U (12) UA 87386 U UA 87386 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі мікроелектроніки і може бути використана в технології формування структур МДН-транзисторів великих інтегральних схем (ВІС) і комутаційних шин в гібридних інтегральних схемах (ГІС). При виготовленні ВІС необхідне використання різних способів високоточного переносу топології з фотошаблону на кремнієву підкладку, виконаних процесами фотолітографії. Вимоги до точності переносу рисунків з фотошаблону на підкладку задовольняються при використанні методів сухого травлення в газовім розряді (плазмі), які забезпечують високу анізотропність травлення. Електричний розряд в газі при низьких тисках веде до його іонізації і генерації катіонів, аніонів, радикалів і коливальному збудженню багатоатомних молекул. Плазма утворюється при зовнішньому або внутрішньому ВЧ-збудженні фтор- або хлорвмістимих реагентів при низькому тиску в реакційній камері. Найбільш широко використовується в технології ВІС реактивне іонне травлення і плазмохімічне травлення в системах з паралельними електродами. Ці методи забезпечують високу рівномірність травлення, що дозволяє реалізовувати необхідні розміри витравлених елементів. Швидкість, селективність і анізотропія травлення визначаються різними параметрами, включаючи склад і тиск робочого часу, частоту високочастотного збудження, потужність розряду. Однак необхідний дальший розвиток цих методів з метою забезпечення оптимізації селективності контролю профілю травлення, відтворюваності, стабільності і технологічності пронесу сухого травлення. Покращення селективності і контролю профілю травлення стає особливо важливим по мірі дальшого зменшення розмірів елементів ВІС. Пасивація бокових стінок профілю травлення полімерними плівками грає важливу роль в сповільненні травлення в реакторі любого типу без залежності від тиску і потоку газів і визначається фізико-хімічними властивостями фоторезисту, цей процес є хімічним з "in situ" резистивним механізмом, що сильно підсилює анізотропію травлення. Можна виділити три основні канали впливу на процес анізотронного травлення: [У. Моро. Мікролітографія. Принцип, методи, матеріали в двох частинах. - М.: "Мир", 1990. - Ч. № 2. - С. 948-1006, р.] - Іони порушують ковалентні зв'язки в кремнії, що приводить до збільшення швидкості травлення; - Іони самі по собі є чисто хімічно активними травниками, наприклад F- або Сl-іони; - Іонне бомбардування очищує горизонтальну поверхню від пасивуючої полімерної плівки, а бокові стінки не зазнають прямого іонного бомбардування. Повний контроль за всіма параметрами плазмо-хімічної обробки необхідний для досягнення високої селективності і заданого профілю травлення, яким можна було б технологічно управляти. В даний час такий контроль затрудняється і базується в основному на експериментально встановлених закономірностях. Аналогом даної корисної моделі може бути спосіб плазмохімічного травлення полікремнію, згідно з яким, травлення плівки полікремнію здійснюється в плазмі високочастотного тліючого розряду за рахунок взаємодії з оброблюваною поверхнею реакційно здатних радикалів, які створюються в результаті активації реакційного газу високочастотним розрядом [Новосядлий С.П. Суб-і наномікронна технологія структур ВІС. - Івано-Франківськ: Місто НВ, 2010. - 455 с.]. Основний параметр травлення - профіль (нахил стінок при мінімальній зміні ширини лінії) змінюється в процесі травлення плівки полікремнію внаслідок ерозії плівки фоторезисту і зміни співвідношення F/C. Введення додатково кисню до CF4 приводить до вилучення полімерних або вуглецевих шарів, що суттєво погіршує анізотропність травлення. Ґрунтовне вивчення профілю травлення полікремнію вказує на незалежність величини бокового підтраву від характерного розміру його структури і говорить про те, що відповідальним за зменшення ширини лінії є склад газів, на основі якого формується плазма. В даному випадку анізотропним травленням важко керувати, так як на ерозію фоторезисту впливає багато фізикохімічних параметрів самої плівки фоторезисту. Анізотропність травлення, визначається не тільки направленим потоком заряджених іонів, значний вклад вносить ерозія фоторезисту, захисна плівка електроду. Таким чином, основним недоліком описаного вище аналогу є те, що практично не можливо технологічно управляти як селективністю, так і профілем травлення полікремнію під час плазмохімічного пронесу. З другого боку, така полімерна плівка на бокових стінках полікремнію не забезпечує стабільності електрофізичних параметрів: поверхневого опору, температурного коефіцієнту опору полікремнієвих резисторів. Прототипом заявленому технічному рішенню може бути спосіб плазмо-хімічного травлення полікремнію, незалежно від рівня його легування, згідно з яким, забезпечується анізотропне травлення як n-, так і p-типу полікремнію на одній кремнієвій підкладці з однаковими 1 UA 87386 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 швидкостями. У такому способі реалізуються наступні технологічні операції формування фотокопії: хімічну обробку підкладок в парах гексаметилдисалазану, нанесення плівок фоторезисту, його сушку і експонування, проявлення експонованих областей, задублення плівки резисту плазмохімічного травлення [Патент № 4992134 США MK85 H01L 21/306 Gupta Jubhash, Jahota Kashmir; Advanced Micro Devices, Inc. - № 436282, заявл.14.11.89 р., опубл. 12.02.91 p. НКІ 156/628]. Однак, даний прототип має дуже суттєві недоліки: - процес малотехнологічний через застосування на різних етапах травлення різної кількості реагентів; - велика токсичність через застосування хлорних газів; - низька відтворюваність профілю по пластинах партії; - використання в процесі водню, що дає процесу вибухопожежонебезпечність; - неможливість управління профілем травлення під час плазмохімічного травлення, В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб плазмохімічного травлення полікремнію, в якому оптимально підібрані газова суміш і режим формування плазми забезпечують протягом всього циклу травлення підкладки високу технологічність і анізотропність травлення легованих і нелегованих шарів полі кремнію. Поставлена задача вирішується тим, що в способі плазмохімічного травлення, що включає технологічні операції формування фотокопії: хімічну обробку підкладок в парах гексаметилдисалазану, нанесення плівки фоторезисту, його сушку і експонування, проявлення проекспонованих ділянок, задублення плівки резисту, плазмохімічного травлення, згідно з корисною моделлю, процес плазмохімічного травлення проводиться в суміші газів, в склад якої входить: травильний елегаз SF6, галогеновмістимий газ, який може формувати на боковій поверхні полікремнію плівку, і газ, здатний реагувати з поверхнею полікремнію, змінюючи її властивості з утворенням або оксиду, або оксинітриду, або карбіду кремнію і температурою підкладки - -25 °C÷+25 °C, при зниженні температури нижче 0 °C галогеновмістимий газ відключають. Такий процес плазмохімічного травлення забезпечує одноразово травлення плівки полікремнію в плазмі травильного елегазу SF6 і осадження плівки на бокових стінках за рахунок або газового анодування киснем, або нітридизації азотом, або карбідизації вуглецем. Утворені таким чином пасивуючі плівки на бокових стінках полікремнію забезпечують не тільки високу стабільність опору шин розводки і температурного коефіцієнта опору полікремнієвих резисторів, але і високу анізотропність травлення. (Af1). Для забезпечення однорідних і повторюваних швидкостей травлення знижують температуру підкладок нижча 0 °C, що приводить до зменшення швидкості бокового травлення за рахунок збільшення швидкості термічної десорбції плазмових компонентів травлення з бокових стінок і дозволив вести процес анізотропного травлення без подачі галогеновмістимого газу. Приклад конкретного виконання. На даний технологічний процес підготовлена технологічна карта для виконання плазмохімічного травлення полікремнію при формуванні структур мікросхем серії КРІ008 на установці плазмохімічного травлення 08ПХО-125/50-008/додаток/ в режимі: - хімічну обробку підкладок в парах гексаметилдисилазану; - нанесення плівок фоторезисту; - сушка і експонування; - проявлення про експонованих областей; - задублення плівки фоторезисту. Наведений приклад вказує на можливість багаторазового практичного відтворення пропонованого способу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб плазмохімічного травлення полікремнію, що включає технологічні операції формування фотокопії: хімічну обробку підкладок в парах гексаметилдисалазану, нанесення плівок фоторезисту, його сушку і експонування, проявлення експонованих областей, задублення плівки резисту плазмохімічного травлення, який відрізняється тим, що процес травлення проводиться в суміші газів, в склад якої входить: травильний газ SF6, галогеновмісний газ, який може формувати на боковій поверхні полікремнію плівку, і газ, здатний реагувати з поверхнею полікремнію, змінюючи її властивості з утворенням або оксиду, або оксинітриду, або карбіду кремнію, і температурою підкладки -25 °C÷+25 °C. 2 UA 87386 U 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при зниженні температури нижче 0 °C галогеновмісний газ відключають. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3