рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Травление

Травление - раздел Электроника, Введение в микроэлектронику Травление – Это Удаление Поверхностного Слоя Не Механическим, А Чаще Всего Хи...

Травление – это удаление поверхностного слоя не механическим, а чаще всего химическим путем. Травление используют для получения максимально ровной бездефектной поверхности пластин, не достижимой механической обработкой; удаления двуокиси кремния и других слоев с поверхности. Локальное травление применяют для получения необходимого рельефа поверхности, формирования рисунка тонкопленочных слоев, а также масок.

Жидкостное травление. В основе его лежит химическая реакция жидкого травителя и твердого тела, в результате которой образуется растворимое соединение. Подбором химического состава, концентрации и температуры травителя можно обеспечить заданную скорость травления 0,1 – 10 мкм/мин и толщину удаляемого слоя.

Локальное травление осуществляется через маску.

Травление может быть изотропным и анизотропным.

Изотропное травление идет с одинаковой скоростью во всех направлениях – как вглубь, так и под маску. Пример такого травления – травление двуокиси кремния через маску фоторезиста 1 (рис.4.10).

 

 

 

Рис. 4.10. Изотропное травление двуокиси кремния через маску фоторезиста


Основным компонентом травителя является плавиковая кислота HF. Размер W вытравленной области больше размера отверстия W0 в маске на величину, превышающую удвоенную толщину d слоя двуокиси кремния:

 

W > W0 + 2d.

 

В связи с этим жидкостное изотропное травление не позволяет получать в двуокиси кремния отверстия малых размеров. Так как этот слой является маской при легировании, то использование такой маски не позволит получить элементы ИМС малых размеров.

Жидкостное травление обладает высокой избирательностью, которая оценивается отношением скоростей травления требуемого слоя (например, SiO2) и других слоев (например, кремния, фоторезиста).

Скорость химической реакции травителей зависит от кристаллографического направления в монокристалле. В приложении рассмотрена система обозначений направлений и плоскостей в кристалле, называемых индексами Миллера.

В кремнии скорость травления минимальна в направлении [111], так как в перпендикулярной ему плоскости (111) максимальна плотность атомов (количество атомов на единице площади поверхности). Плоскость (100) имеет значительно меньшую плотность атомов, поэтому скорость травления в направлении [100] в 10 – 15 раз больше, чем [111]. На этом основано жидкостное анизотропное травление кремния.

Анизотропию травления количественно оценивают отношением скоростей травления в различных направлениях.

Если пластина имеет ориентацию (100) и используется маска двуокиси кремния с прямоугольными отверстиями, стороны которых ориентированы по направлениям [110], параллельным плоскостям (111), то после травления образуется канавка, боковые стенки которой имеют ориентацию (111), то есть перпендикулярны направлению, соответствующему наименьшей скорости травления. При малом времени травления канавка имеет плоское дно – рис. 4.11.а, со временем она углубляется и становится V-образной – рис. 4.11.б. После этого травление резко замедляется (практически останавливается), так как дальше оно идет в направлении [111], соответствующем минимальной скорости травления.

Угол α между стенками составляет около 70°. Глубина канавки d определяется размерами отверстия в маске W0 :

 

d ≈ 0,7 W0.

 

Если ориентация поверхности (110), то стенки канавок получаются вертикальными, так как они соответствуют ориентации (111) – рис. 4.11.в. Так можно сформировать канавки шириной менее 1 мкм и глубиной около 10 мкм.

Сухое анизотропное травление. Травление производится в вакуумной установке в плазме газового разряда. Различают ионное травление, плазмохимическое травление и реактивное ионное.

Ионное травление основано на физическом распылении материала при бомбардировке его ионами инертных газов.

Плазмохимическое травление основано на химическом взаимодействии активных частиц плазмы (ионов, атомов, молекул) с материалом, подвергающимся травлению.

Реактивное ионное травление представляет комбинацию первых двух методов.

Важнейшее достоинство сухого травления – его анизотропия: травление идет преимущественно в вертикальном направлении, в котором движутся частицы плазмы.

 

 

 

 

Рис. 4.11. Анизотропное травление кремния

 

Размер вытравленной области точно соответствует размеру отверстия в маске. На рис. 4.12 показано травление двуокиси кремния через маску фоторезиста 1. Такой процесс позволяет получать отверстия в SiO2 меньших размеров, чем при жидкостном травлении. Количественно анизотропия оценивается отношением скоростей травления в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Ионное травление не обладает избирательностью. Поэтому несмотря на максимальную анизотропию использовать его для локального травления невозможно. Ионное травление применяют для очистки поверхности от загрязнений.

Плазмохимическое травление производится при давлении около 500 Па в плазме высокочастотного газового разряда. На поверхность пластины попадают ионы с малыми энергиями (100 эВ) и нейтральные химически активные атомы и молекулы. Анизотропия в этом случае мала – от 2 до 5, но обеспечивается высокая избирательность – до 50 при скорости травления 2 – 10 нм/с.

 

 

Рис. 4.12. Сухое анизотропное травление двуокиси кремния через маску фоторезиста

 

Максимальные преимущества сухого травления присущи реактивному ионному травлению. Оно производится при меньших давлениях (около 1 Па) и б льших энергиях ионов (до 500 эВ). Скорость химических реакций нейтральных атомов и молекул с материалом возрастает вследствие бомбардировки его ионами. При низких энергиях длина свободного пробега молекул намного больше глубины травления, а скорость взаимодействия газа с горизонтальной поверхностью пластины больше, чем с боковыми стенками углублений. С другой стороны химические реакции, ослабляя связи атомов на поверхности, способствуют физическому распылению материала ионами. Это обусловливает высокую анизотропию процесса (до 100) при хорошей избирательности (до 30) и достаточно высокой скорости 0,3 – 3 нм/с.

Для травления двуокиси кремния применяют газообразный четырехфтористый углерод CF4 , который в плазме распадается на CF2 и F. Последний взаимодействует SiO2 c образованием SiF4. Добавление Н2 обеспечивает избирательность травления SiO2 по сравнению с кремнием, равную 35, и 10 – по сравнению с фоторезистами. Для травления кремния применяют CF4 с добавлением О2.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Введение в микроэлектронику

Технический университет.. е п новокрещенова..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Травление

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Исторический обзор
Электроника – раздел науки и техники, в котором исследуются электронные явления в веществе; на основе результатов этих исследований разрабатываются методы создания электронных приборов, электронных

Полупроводниковые ИМС
В первых дискретных полупроводниковых приборах (точечных и сплавных) электронно-дырочный переход формировался после разделения полупроводниковой пластины на кристаллы. Поэтому каждый кристалл требо

Основные принципы интегральной технологии
Важнейшим принципом является технологическая совместимость элементов ИМС с наиболее сложным элементом, которым является транзистор. Структура элементов (диодов, резисторов, конденсаторов)

Гибридные и совмещенные интегральные схемы
Применение полупроводниковых ИМС ограничено следующими причинами: производство полупроводниковых ИМС экономически оправдано лишь в крупносерийном и массовом производстве (основные затраты идут на п

Степень интеграции
Степень интеграции К – это показатель сложности ИМС, характеризуемой числом элементов N, полученных интегральной технологией на общем кристалле:   К = lg N.

Собственные и примесные полупроводники
Собственный полупроводник. Рассмотрим механизм проводимости полупроводниковых материалов на примере элементарных полупроводников. В кристалле кремния (он находится в четвертой группе таблицы

Полупроводников (p-n переход)
Для создания контакта электронного и дырочного полупроводников в одну часть кристалла вводится акцепторная примесь, а в другую часть – донорная. Граница раздела между областями кристалла с разного

Основные этапы технологии ИМС
Основными этапами изготовления ИМС являются: · получение чистого полупроводникового материала; · выращивание из него монокристаллических слитков с заданными электрофизическими сво

Выбор полупроводникового материала
Технология ИМС предъявляет к полупроводниковому материалу жесткие требования. Для массового производства приборов и ИМС полупроводниковый материал должен: - иметь высокую химическ

Получение полупроводникового материала
Материалами, используемыми для изготовления ИМС, являются кремний и арсенид галлия. Однако ИМС делают в основном на кремнии, так как технология ИМС на арсениде галлия более сложная и не столь хорош

Получение полупроводниковых пластин
Полупроводниковые слитки режутся на пластины тонкими стальными дисками с алмазной режущей кромкой -рис.3.4.         Рис. 3.4. Резка

Получение эпитаксиальных структур
До 1965 г. выход годных ИМС на биполярных транзисторах не превышал 5 %. Использование в структуре ИМС эпитаксиального слоя позволило увеличить процент выхода годных ИМС до 50 – 70 %. Совре

Методы формирования элементов ИМС
  Основным элементом полупроводниковых ИМС является p-n переход. Для его образования в полупроводник заданного типа проводимости вводятся атомы примеси, создающей проводимость противо

Общая характеристика технологического процесса производства ИМС
Общее количество операций технологического процесса может достигать 200 в зависимости от структуры ИМС и конструкции корпуса.Все операции могут быть разделены на три группы - рис. 3.5.

Типы структур ИМС
Рассмотрим структуры биполярных ИМС. Диффузионно-планарная структура. Функции изоляции элементов в ней выполняют p-n переходы, ограничивающие области отдельных элементов и смещенные

Требования к кремниевым пластинам
Групповая кремниевая подложка представляет собой круглую плоскопараллельную пластину диаметром обычно до 300 мм и толщиной (в зависимости от диаметра) в интервале от 0,2 ÷ 0,3 мм до 1 мм. По

Микроклимат и производственная гигиена
Для повышения выхода годных ИМС и воспроизводимости их параметров важно поддерживать стабильные климатические условия, высокую чистоту воздушной среды, технологических газов и жидкостей. Т

Термическая диффузия примесей
Диффузия проводится с целью внедрения атомов легирующего элемента в кристаллическую решетку полупроводника для образования области с противоположным по отношению к исходному материалу типом проводи

Ионное легирование
Ионное легирование – это технологическая операция введения примесей в поверхностный слой пластины или эпитаксиальной пленки путем бомбардировки ионами примесей. Получение ионов, их ускорен

Эпитаксия
  Термин эпитаксия происходит от греческого epi – на, над и taxis – расположение. Эпитаксия - процесс наращивания на пластину (подложку) монокристаллического слоя (эпитаксиал

Свойства пленки двуокиси кремния
Двуокись кремния широко используется в технологии ИМС: для создания масок, используемых при проведении локальных технологических процессов, формирования подзатворного диэлектрика в МДП-структурах,

Нанесение тонких пленок
Тонкие пленки широко используются как в полупроводниковых, так и в гибридныхИМС. Они являются материалом проводников соединений, резисторов, конденсаторов, изоляции. Помимо требуемых электрофизичес

Проводники соединений и контакты в полупроводниковых ИМС
Элементы ИМС соединяются между собой тонкопленочными проводниками. Предварительно в двуокиси кремния, покрывающей поверхность пластины, вытравливаются окна под контакты. Далее на всю поверхность на

Литография
Литография – это процесс формирования отверстий (окон) в масках, создаваемых на поверхности пластины и предназначенных для проведения локальных технологических процессов (легирования, травления, ок

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С 1965 г. и по настоящее время полупроводниковая электроника бурно развивается. Ее базовым материалом является кремний. Он прекрасно обрабатывается, обеспечивает получение субмикронных схемных элем

Индексы Миллера
Пусть плоскость отсекает на осях координат отрезки ОА, ОВ и ОС (в единицах периода решетки). Рассчитаем обратные им величины H = 1/ОА, K = 1/ОВ, L = 1/ОС и определим наи­меньшие целые числа с таким

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Щука А.А. Электроника: учеб. пособие / А.А. Щука. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. 2. Аваев Н.А. Основы микроэлектроники / Н.А. Аваев, Ю.Е. Наумов, В.Т. Фролкин. М.: Радио и связь, 1991.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги