Способ формирования рельефа на полупроводниковой пластине

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 .Н 01 L 21/306

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОРИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffHA (46) 23.10.90. Бюл. В 39 (21) 36945 6/24-25 (22) 26.01.84 (72) В.И.Стратиенко и С. .Осинов (53) 621.382 (088.8) (56) !. Adams А., Capio С, Edge

profiles in the plasma. etching of

polycrystaline silicon. — T. of the

Electrochemical Яос ety, 1981, 128, В 2, рр. 366-370.

2. Международная заявка W

0 80/00639, кл.Н 01Ь 21/312, . 21/316, 21/318, опублик. 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 1099776, кл. Н 01 L 21/300, 1982. (54)(57) СПОСОБ ФОР1ШРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА

НА ПО7!УПРОВОДИПКОВОЙ ПЛАСТИНЕ, Включающий операции нанесения фото„„Я0„„1218857 А 1 реэиста на подложку, сушку, экспонирование, проявление, плазменную обработку фотореэиста в ВЧ-диодной системе и инертной среде при давлении О, 1-100 Па и температуре подложки 20-80 С и плазменное травление, отличающийся тем, что, с целью сокращения технологического процесса, плазменну .oápaботку фоторезиста и травление проводят в одном вакуумном цикле, причем плазменную обработку фотореэиста проводят в три стадии, длительность каждой из которых составляет

1-5 мин, при трех значениях удельной мощности: 0,2 0,02;0,5+0,05

1,0 0,1 Вт/см .

3 1

И-,< бвстеви» относится к технологии изготовления интегральных схем, в частности к изготовлению интегральных схем с повышенной плотностью элементов.

Известен способ формирования рельефа на полупроводниковой пластине, включающий формирование фоторезистивной маски и плазменное,трав" ление полупроводника через эту мас" ку. В данном способе для увеличе-, I ния стойкости фотореэиста, особенно при травлении слоев с толщиной 1,52 мкм, при плазменном травлений про" водят высокотемпературную сушку вплоть до 210 С.

Недостатком данного способа является уход размеров при плазменном травлении вследствие пологого профиля боковых стенок маски фоторезиста.

Так, при температуре сушки 90 С он составляет 60, при 140 С вЂ” 45 а о о о при 210 С вЂ” 25 . Это затрудняет формирование элементов ИС с высокой точностью за счет закругления края рельефа фотореэиста.

Другой известный способ формиpoBBHHR рельефа на полупроводниковой пластине включает формирование дополнительного слоя двуокиси кремния, с помощью котоф>ого формируют рельеф заданной формы плазменным травлением.

Однако этот способ имеет длительный технологический цикл изготовления и не обеспечивает точной пе" редачи иэображения на фоторезистивной маске на полупроводниковую подложку элементов с субмикронными размерами и ограничивает применение плазменного травления.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ формирования рельефа на полупроводниковой пластине, включающий операции нанесения фоторезиста .на подложку, сушку, экспонирование, проявление, плазменную обработку фоторезиста в ВЧ-диодной системе в инертной среде при давлении 0,1100 Па и,температуре подложки 20-80 С и плазменное травление f3) .

Недостатком известного способа является длительность технопогического процесса формирования рельефа на полупроводниковой пласти-: не из-за необходимости проведения высокотемпературной сушки фоторео эиста при температуре 120-210 С, 218857

55 что приводит к необходимости задействования установок ИК-сушки.

При этом происходят дополнительныеоперации по загрузке и выгрузке подложек в установку ИК-сушки, а при проведении плазменного травле ния необходимо провести загрузку подложек. в реактор установки плазменного травления и провести подготовку установки для получения давления 0,1-100 Па, причем эта подго*овка необходима как при плазменной обработке фоторезиста, так и при плазменном травлении.

Целью изобретения является сокращение технологического процесса.

Это достигается тем, что в способе фо1 иирования рельефа на полупроводниковой подложке, включающем операции нанесения фоторезиста на подложку, сутпку, экспонирование, проявление, плазменную обработку фоторезиста в ВЧ-диодной системе в инертной среде при давлении 0,1-100 Па и температуре подложки 20-80 С и плазменное травление, плазменную обработку фоторезиста и травление проводят в одном вакуумном цикле, причем плазменную обработку фоторезиста проводят в три стадии, дпительность каждой из которых составляет 1-5 мин,. при удельной мощности 0,2+0,02;

0,54 0,05 и 1,0й0, 1 Вт/см .

Изобретение позволяет сократить технологический процесс формирования рельефа на полупроводниковой подложке в сравнении с прототипом на время проведения высокотемпературной сушки и связа.1ных с ней второстепенных операций по загрузка и выгрузке подложек, на время загрузки полупроводниковых подложек и подготовки установки, для получения давления 0,1-100 Па,к проведению плазменного травления. Ступенчатое увеличение удельной мощности формирует фоторезистивную маску с плазмостойкостью, обеспечивающей наименьший уход размеров при переходе к плазменному травлению, что позволяет прово. дить формирование рельефа на полупроводниковой подложке в одном технологическом цикле.

Увеличение плазмостойкости фоторезистивной маски достигается за счет ступенчатого, воздействия на фотореэист ультрафиолетового излучения, электроннои и ионной бомбарднровок и поверхностного нагрева.

188) 7

Составитель В.Кузнецов

Редактор Т. Клюкина Техред Т.Тулик Корректор.Л.Тяско.Тираж,460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5,Заказ 4355

Филиал ППП "Патент", .". Ужгород, ул. Проектная, 4

1

Происходит обработка фоторезист», которая приводит к образованию задубленного слоя, фиксирующего крутой п )0филь маски, что позволяет перейти к плазменному травлению.

Экспериментально установлено, что для получения крутого профиля боковых стенок маски необходима плазменная обработка фоторезиста в три стадии: при удельной мощности 0,2

0,02; 0,5+;3,05 и 1,0+О, 1 Вт/см, каждая стадия должна проводиться в течени 1-5 мин, Отклонения эа укаэанные Границы режима вызывают неконтролируемое изменение боковых

/ стенок фоторезистивной маски и некон. тролируемые уходы размеров при травлении.

Пример. Проводят формирование рельефа в пленке ФСС, нанесенной на полупроводниковую пластину. Толщина пленки ФСС составляет 1,610,2 мкм, содержание Р О 18-20Х. На слой ФСС наносят фотореэист ФП-383 толщиной

f,5"2 мкм. После ИК-сушки слоя фотореэиста при,температуре 100 С в те.— чение 5-7 мин проводят экспонирование при освещенности 35 тыс.лк в течение 30 с и проявление изображения о в 0,5й-ном растворе КОН в Н О в те,чение 25 с. . )

Образцы с проявленным фоторезистивньж рисунком обрабатывают в ВЧдиодной системе в среде азота с дав- . лением 100 Па со ступенчатым изменением удельной мощности от 0,2 до ,1,0 Вт/см в течение 15 мин, Измерения- проводят на растровом электронном микроскопе. Установлено, что краевой угол фотореэиста составляет

8513 Часть образцов обрабатывают в

0-. плазме при давлении 0,1 Па в течение

3 мин. Краевой угол фоторезиста при измерении на рас.тр< л<)м ...лсхтроииом

) микроскопе соста ил 86., ".

Плазменное тралл<.Tell< . илсн«.и ФСС проводят в галогеисод<.ржащей среде при давлении CF< l 3, 3 11» и давлении смеси CI < с азотом 26,6 Па, удельной мощности l Вт/rì" и скоп рости травления 800 А/мин, Измерения, проводимые с помощью

10 растрового электронного микроскопа, показывают, что уход ра.. меров при травлении окон 1,5х1,5 мкм в пленке

ФСС толщиной 1,6+0,2 аахм с содержанием фосфорного ангидрида 18-207 составляет 0,1 мкм. Для сравнения исследуют образцы с окнами 3,7 » ъ3,7 мкм, у которых плазменную обработку фоторезиста не проводят, а выполняют высокотемпературную сушку после проявления. В результате получают краевой угол фоторезисо та 40-43, отклонение линейного раз. мера окна, вытравл".нного в пленке

ФСС через такую маску, составило

0,6-0,8 мкм.

Применение изобретения позволяет улучшить адгеэию фоторезиста, повысить плазмостойкость, а также формировать профиль, близкий к вертикальному. Это позволяет формировать элементы интегральных схем с повышенной точностью, использовать прецизионный метод плазменного травления.

Данный способ проще прототипа, позволяет сократить технологичес35 кий цикл формирования рельефа заданной формы, поскольку исключает высо-о котемпературную сушку после плазменной обработки фотореэиста, данный способ позволяет формировать

46. элементы интегральных схем плазменным травлением с уходом размеров

0,1 мкм.