Реферат: Травление п/п ИМС

Реферат: Травление п/п ИМС

НТУУ “КПИ” РТФ

Доклад

тема: “Травление п/п ИМС”

Выполнил:

                                                                                                          студент 2-го курса

                                                                                                          группы РТ-22

                                                                                                          Кираль С. О.

Kиев  2004

Введение

Одним из определяющих технологических процессов в микроэлектронике в течение более 40 лет продолжает оставаться литография. Литография или микролитография, а сейчас может быть уместно, говорить о нанолитографии, предназначена для создания топологического рисунка на поверхности монокристаллической кремниевой пластины. Базовый литографический процесс представлен на рис. 1 и включает в себя, по крайней мере, 10 ступеней. Темой нашей лекции будут только два этапа, связанные с непосредственным переносом изображения маски на поверхность полупроводниковой структуры (ступени 8 и 9).

Долгие годы для проведения травления использовались различные влажные химические процессы (термин влажные подразумевает использование для травления полупроводниковых структур водных и безводных растворов химически активных компонентов). Однако необходимость непрерывного повышения степени интеграции и информационной емкости микросхем привело к тому, что влажные процессы не могли обеспечить необходимого разрешения.
Для демонстрации этого утверждения рассмотрим один из элементов таких широко применяемых микросхем как динамическую память с произвольным доступом (DRAM).

Благодаря тому, что новые поколения компьютеров требуют все большей и большей емкости память, а также тому, что в составе этих микросхем используются огромное количество однотипных элементов, эти микросхемы обладают наивысшей степенью интеграции

На рис. 2 показана одна из ячеек памяти DRAM чипа разработанного фирмой IBM. В состав ячейки входят МОП транзистор и конденсатор для хранения информационного заряда. В данном случае конденсатор имеет конфигурацию так называемого траншейного (trench) конденсатора. Он имеет ширину 0,25 мкм и технология его изготовления включает несколько литографических операций с разрешением 0,15 мкм. Всего же для изготовления такой микросхемы необходимо более 20 литографических операций с травлением самых различных материалов: кремния, диоксида кремния двух типов, поликремния, алюминия или меди, вольфрама.

Влажные процессы травления имеют очень высокую селективность и с успехом ис-пользуются при изготовлении микросхем с размерами микронного масштаба. Однако при травлении линий с субмикронным разрешением и одновременно с высоким отношением высоты линии к ее ширине влажные процессы перестают работать. Можно выделить следующие причины, лимитирующие применение влажных процессов.
1. Размер рисунка не может быть меньше 2 мкм.
2. Влажное травление – изотропный процесс, что приводит к формированию рисунка с наклонными стенками.
3. Влажное травление требует многоступенчатой промывки и сушки.
4. Используемые химикаты, как правило, сильноядовиты и токсичны.
5. Влажные процессы вносят дополнительные загрязнения.
Все это привело к тому, что вначале 70 годов основным технологическим процессом травления стали различные формы плазменной обработки.
Обычно выделяют две разновидности плазменных процессов травления – непосредственно плазменные и ионнолучевые. Под плазменными понимаются процессы, в которых обрабатываемая подложка или ее держатель являются в той или иной мере элементами плазменного реактора и участвуют в ионизации рабочего газа. Так как удаляемые травлением слои, как правило, имеют высокое сопротивление (изоляторы или полупроводники), то для исключения зарядки поверхности используют высокочастотный разряд. В ионнолучевых процессах обработка подложек происходит потоком ионов или нейтральных частиц, образованных в автономном источнике.
На рис. 3 представлена классификация процессов, используемых в микроэлектронике для травления полупроводниковых структур.

Плазменное травление

В плазменном травлении, которое иногда называют физическим травлением, реализуется хорошо известный и широко применяемый (например, для осаждения тонких пленок) процесс катодного распыления подложки ионами инертного газа. Однако эта техника не получила широкого применения по причине низкой селективности процесса.
Высокая селективность достигается в реактивном плазменном процессе. Суть этой техники достаточно прозрачна. Различные формы разряда формируют в плазмообразующем газе химически активные частицы, которые, взаимодействуя с поверхностью полупроводника или металла, образуют легко летучие химические соединения, удаляемые вакуумной системой.

Первыми были разработаны реакторы цилиндрического типа (barrel etcher). В подобных реакторах обрабатываемые подложки помещаются в центре вакуумной камеры, а ВЧН-разряд создается внешней катушкой (см. рис.4).

Таблица 1. Материалы для которых необходимы процессы травления

В таких реакторах ионы движутся не перпендикулярно к подложке, что приводит к изотропному травлению и формированию рисунка с наклонными стенками. Другим недостатком цилиндрических реакторов является то, что в подобных системах ионы приобретают достаточно высокую энергию. Это приводит к созданию различного рода радиационных дефектов в полупроводниковых структурах. Для снижения плотности дефектов в цилиндрических реакторах вводится дополнительная экранирую-щая сетка, которая изолирует зону разряда от обрабатываемых пластин (см. рис. 5). В этом случае реализуется так называемое радикальное травление – происходит химическое взаимодействие поверхностных слоев с электрически нейтральными реактивными свободными радикалами, всегда присутствующими в плазме используемых реактивных газов.
Цилиндрические реакторы широко применяются для создания микроструктур с низкой и средней степенью интеграции, когда размер топологических линий не превышает 1-2 мкм.

Страницы: 1, 2, 3