Калужский Филиал Московского Государственного Технического Университета им. Н. Э. Баумана Отчет по технологической практике на тему Жидкостное химическое травление студент Тимофеев А. Ю. руководитель Парамонов В. В. 1996 г. г. Калуга.Содержание. стр. 1. Введение. 1. Термодинамика травления. 2. Общие принципы кинетики травления. 3. Феноменологический механизм травления. 2. Жидкостное травление. 1. Травление SiO2. Травление кремния. 3. Травление многослойных структур. 4. Травление алюминия. 5. Травители для алюминия. 6. Электрохимическое травление. 3. Практические аспекты жидкостного химического 23 травления. 1. Другие характеристики травления. 4. Заключение. 5. Список литературы. 26 Введение. Травление используется для селективной химической прорисовки диффузионных масок, формирования изолирующих или проводящих областей, в процессе которого вещество в области, подвергаемой травлению, химически преобразуется в растворимое или летучее соединение.
В литографии травление применяется в основном для формирования диффузионных масок в слое термически окисленного кремния или для удаления материала через окна в диэлектрике при изготовлении металлических контактов.
Металлическая разводка формируется путем селективного удаления промежутков обращения изображения фотошаблоны также изготавливаются травлением металлических пленок.
Задача инженера-технолога состоит в том, чтобы обеспечить перенос изображения с резистной маски в подложку с минимальным отклонением размера Е и допуском Т см. рис. 1. Из рисунка видно, что суммарное изменение размера при литографии Е обусловлено искажением изображения в резистной маске 0.1 мкм, уходом размера в резисте 0.5 мкм и уходом окончательного размера в процессе травления 1.0 мкм с допуском в 1.0 мкм. Рис. 1. Изменение размеров при переносе изображения из резиста в подложку с помощью изотропного травления. В зависимости от кристалличности пленки и целостности резиста отсутствие отслоений при жидкостном и эрозии при плазменном травлении уход размера может достигать толщины пленки D и даже превышать ее. Изотропное жидкостное травление, для которого характерно большое боковое подтравливание L, пришлось заменить газофазным анизотропным травлением, для которого DL1 рис. 2. Изотропное травление происходит неупорядоченно, с одинаковой скоростью по всем пространственным направлениям - L и D. Анизотропное травление проявляется при некоторых отклонениях от изотропного процесса. Желательно, чтобы глубина травления D была много больше величины бокового подтравливания L. Поскольку травление в вертикальном направлении при достижении глубины D прекращается, перетравливание определяется только скоростью удаления материала в боковом направлении.
Степень анизотропии можно определить как отношение LD, и ее величина зависит от многих физических параметров. Жидкостное травление определяется в основном статическими характеристиками типа адгезии и степени задубленности резиста, состава травителя и т.п. При сухом травлении степень анизотропии во многом зависит от таких динамических параметров, как мощность разряда, давление и скорость эрозии резиста.
Величина бокового подтравливания в случае жидкостного травления зависит от предшествующих стадий обработки - подготовки поверхности и термозадубливания.
Рис. 2. Анизотропное слева и изотропное справа травление.
R-резист, S-полложка. Используя жидкостное травление или недавно разработанный и боле предпочтительный метод плазменного сухого травления, можно формировать различные профили в пленках. Жидкие травители дают изотропные или скошенные профили. Скошенный профиль края лучше подходит для последующего нанесения полости металла поперек такой ступеньки. Ширина линии в скомпенсированной маске М, мкм Рис. 3. Связь компенсации уменьшение размеров окон в маске, необходимый при изотропном и анизотропном DL 2 травлении.
Для компенсации подтрава при изотропном жидкостном травлении размеры элемента на фотошаблоне следует уменьшать. На рис. 3 показана компенсация размера окон в шаблоне для разных степеней анизотропии травления. Для обычного изотропного травления DL равно 1 без разрушения резиста и при хорошей адгезии. Для того чтобы ширина полосы была равна е, размер перенесенного в резист изображения r должен быть меньше на удвоенную величину бокового подтрава L rе-2L. 1 Рис. 4. В обоих случаях травление производится через маску Si3N4 толщиной 0.25 мкм. для получения 1-мкм линии при умеренно анизотропном травлении DL3 изображение в резисте следует делать на 0.2 мкм меньше 1 мкм, а ширина элемента на шаблоне М должна быть увеличена примерно на 0.05-0.1 мкм для компенсации ухода размера при формировании резистной маски.
Если же DL10, то полоса шириной 1 мкм может быть подтравлена через резистное окно шириной 0.7 мкм. разница в характеристиках компенсации размера изображения в резисте для сухого и жидкостного травления Si3N4 ясно видна на рис. 4.
2 Например, реакция травления аморфного оксида кремния является эндоте... Материалы полупроводниковой электроники. Проводники Ag, Al, Au, Cr, Cu... Небольшие дефекты, такие, как напряжение, деформация, примесные уровни... Мгаз сублимация, 5 Мгаз Мnгазne ионизация, 6 МnгазН2О Мnж. Величина изменения свободной энергии зависит от 1 чистоты металла, его...
Гетерогенные твердофазные реакции затрагивают различные разделы химии,... В реакциях низшего порядка Скоростьk нулевой порядок, 12 СкоростьkE пе... 13 скорость зависит от концентрации травителя Е только в случае реакци... е. Поэтому окончание реакции может контролироваться и точно определяться ...
7 и слой Гельмгольца необходимо учитывать также присутствие электричес... Рис. Ниже перечислены основные достоинства аморфных пленок SiO2, применяемы... Из-за внутренних напряжений оксиды, осажденные различными способами, и... Атомы водорода присоединяются к атому кислорода на поверхности SiO2, а...
Наиболее интенсивно изучалось травление сандвича Si3N4SiO2, равенство ... Известно большое число различных неорганических окислителей. Металлы и окислители. Металл Окислитель Металл Окислитель Al Zn Cr Ni ... 9, содержащих добавки сахарозы полиспирта и ПАВ. Таблица 9.
Другие характеристики травления. Ультрафильтрация раствора травителя в процессе ЖХТ счищает реагент от ... Необходимо тщательно подбирать совместимые с реагентом материалы элеме... Например, для травления 1 моль SiO2 требуется 6 молей HF. Предположим, что надо обработать 25 площади 100-мм пластины в буферном...
Заключение.
Травление - критическая стадия литографического процесса. На этой стадии жестко испытываются адгезия, непроницаемость, уровень дефектности и химическая инертность резиста. Стойкость резиста к травлению и его адгезия к подложке являются, возможно, наиболее важными параметрами резистного литографического процесса и в наибольшей степени определяют его успех. Применение резиста с высокой стойкостью к травлению гарантирует минимальное искажение изображения при переносе его в подложку.
Практические пределы применимости процесса ЖХТ определяются его разрешением -1.5-2.0 мкм - и уходом размеров при травлении - 0.2-0.5 мкм.
Список литературы . 1. Травление полупроводников сборик статей. Пер. с англ. С. Н. Горина. М. Мир, 1965. 2. Перри Дж. Справочник Инженера-химика Пер. с англ Т.2 М. Химия, 1969. 3. Полтавцев Ю. Г Князев А. С. Технология обработки поверхностей в микроэлектронике Киев Тэхника, 1990. 4. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Учеб. для ПТУ в 10 кн - М Высш. шк 1989. 5. Авдеев Е. В Колтищенков В. М Пантелеева Т. С. Двумерное топологическое модерирование травленияЭлектронная промышленность 1986 4 С.14-17. 6. Голосов В. В. Электрохимическое травление GaAs. В сб. Силовые пп приборы Талин Валгус, 1981. 7. Васильева Н. А Ерофеева И. Г. Электрохимическое полирование подложек GaAs Электронная промышленность. -1988 8 С. 39-40. 8. Киреев В. А. Краткий курс физической химии.
М. Химия, 1978.