В настоящее время в условиях массового производства ИС для формирования алюминиевой металлизации мега- гигабитовых ДОЗУ используется реактивное ионно-плазменное травление. В основе этого процесса лежат гетерогенные химические реакции между химически активными частицами (ХАЧ), генерируемыми электронными ударами в плазме разряда из молекул рабочего газа, и поверхностными атомами материала с образованием летучих при температуре и давлении процесса продуктов. Эти реакции стимулируются излучением плазмы, электронной и ионной бомбардировками. В связи с тем, что стимулирующее действие иона много больше, чем электрона и кванта излучения, обычно рассматривается только влияние ионной бомбардировки.
Технологические требования к процессу травления алюминия для формирования элементов СБИС
При массовом производстве технологические характеристики процесса РИПТ определяют производительность операции травления, точность передачи технологического рисунка с маскирующего покрытия на функциональный слой, уровни загрязнения обрабатываемой поверхности (привносимая процессом травления дефектность) и радиационного повреждения обрабатываемой структуры, а в конечном счете количество годных структур после травления.
К процессу травления алюминия и его сплавов сформулированы следующие требования, удовлетворение которых необходимо для формирования элементов СБИС:
Показатель анизотропии……………………………… >20
Селективность к фоторезистивной маске…….. >5,0
Селективность к подслою……………………………. >5,0
Температура поверхности пластины, К……….. <398
Неравномерность скорости травления по пластине, ≤5,0
Неравномерность критического размера по
пластине, %…………………………………………………… ≤5,0
Плотность привносимой дефектности при размере
дефекта больше 0,2 мкм, дефект/см3……………….. ≤0,1
Скорость травления, нм/мин ≥1000
Кроме того, процесс травления алюминия должен быть воспроизводимым от цикла к циклу, предотвращать коррозию металлизации после травления и иметь приемлемую стоимость.
Процесс травления алюминия и его сплавов в хлорсодержащей плазме отличает от процессов травления других материалов тремя особенностями.
Во-первых, алюминий — химически активный металл и инертность, наблюдаемая на практике, связана с присутствием на его поверхности тонкого (менее 10 нм) слоя Al2O3. Окись алюминия химически инертна и травится только в результате физического распыления, ионно-возбуждаемых химических реакций или воздействия высокой температуры (более 1473 К). Скорость и равномерность образования пленки Al2O3 на поверхности алюминия и скорость ее травления в хлорcодержащей плазме сильно зависят от способа и режима нанесения алюминиевой пленки (содержания кислорода в пленке, размера зерна), времени их хранения между операциями нанесения и травления, а также парциального давления кислорода рО2 и паров воды рН2О в реакционной камере. При повышении рО2 с 10-4 до 6∙10-4 Па скорость распыления алюминия ионами аргона падает в 11 раз, при рО2 =6∙10-4 Па равна скорости распыления Al2O3. Окись алюминия перестает травиться в плазме четыреххлористого углерода при рН2О > 0,5 Па. Невоспроизводимость травления Al2O3 будет с большим увеличением передаваться на травление слоя алюминия, так как селективность травления s (Al/ Al2O3) для большинства рабочих газов лежит в диапазоне от 10 до 100. Кроме того, эта невоспроизводимосгь может усилиться за счет разбросов свойств пленок алюминия в процессах их нанесения и хранения пластин. Например, трудно определить содержание кислорода в атомных процентах в пленках алюминия ниже 5, так как в таких количествах кислород практически не влияет на их удельное сопротивление
Загрузка...
