Газовая смесь для селективного сухого травления диэлектрических слоев

 

Использование: микроэлектроника, для формирования микрорисунка в диэлектрических слоях. Цель: повышение качества травления за счет уменьшения вероятности загрязнения поверхности нижележащего слоя. Сущность изобретения: газовая смесь для селективного сухого травления диэлектрических слоев содержит, об. %: гептафторпропан 15-50; кислород 2,6-11,0; гелий - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для формирования контактных окон в диэлектрической изоляции ИС. Целью изобретения является повышение качества травления за счет уменьшения вероятности загрязнения поверхности нижележащего слоя. Поставленная цель достигается тем, что в газовой смеси для селективного сухого травления диэлектрических слоев, включающей фторуглеродсодержащий газ, кислород и гелий, в качестве фторуглеродсодержащего газа взят гептафторпропан при следующем количественном соотношении компонентов, об. Гептафторпропан 15-50 Кислород 2,6-11,0 Гелий Остальное Достижение положительного эффекта при использовании заявляемой газовой смеси можно объяснить следующим. Во-первых, при одинаковом соотношении C/F в заявляемой газовой смеси кислорода значительно больше. Кислород вступает в реакцию с углеродом, связанным в полимерной пленке, с образованием летучего СО и высвобождением активного фтора, которые также частично удаляют углерод с поверхности. Так как углерод является одним из основных элементов, загрязняющих поверхность кремния или другого нижележащего слоя при травлении, вероятность загрязнения поверхности нижележащего слоя снижается. Во-вторых, заявляемая газовая смесь состоит из трех компонентов, а газовая смесь согласно прототипу из четырех. При других равных технологических параметрах процесса селективного сухого травления при использовании заявляемой газовой смеси поддержать ее состав значительно легче во времени, чем состав газовой смеси-прототипа, потому что газы-компоненты подаются в реакционно-разрядную камеру через отдельные регуляторы расхода газа, каждый из которых имеет погрешность отработки расхода. Чем больше регуляторов, тем больше суммарная погрешность соотношения компонентов в смеси, т.е. вероятны моменты, когда в смеси согласно прототипу трифторметана будет чуть больше нормы, а гексафторэтана чуть меньше нормы. Соотношение C/F возрастает, и увеличивается вероятность загрязнения поверхности нижележащего слоя фторуглеродсодержащим полимером, образование которого на поверхности определяется соотношением C/F. В заявляемой газовой смеси этот недостаток устраняется, вероятность загрязнения поверхности нижележащего слоя уменьшается. Превышение содержания гептафторпропана в газовой смеси более 50 об. приводит к повышению вероятности загрязнения поверхности нижележащего слоя из-за увеличения соотношения C/F в смеси. Снижение содержания гептафторпропана в газовой смеси менее 15 об. приводит к значительному снижению скорости и селективности травления диэлектрических слоев по отношению к нижележащему слою. Превышение содержания кислорода в смеси более 11 об. приводит к снижению равномерности травления диэлектрических слоев и селективности по отношению к маске и нижележащему слою. Снижение содержания кислорода в смеси менее 2,6 об. приводит к увеличению вероятности загрязнения поверхности нижележащего слоя из-за повышения соотношения C/F в смеси. Использование заявляемой газовой смеси может быть проиллюстрировано на примере селективного реактивного ионноплазменного травления слоев двуокиси кремния, фосфоросиликатного стекла (ФСС), нитрида кремния, расположенных на кремнии (n⁺), поликремнии (n-тип), силициде тантала на изделиях СКФН-698 и тестовой матрице ДОЗУ 4М. Толщина сформированных на кремнии, поликремнии и силициде тантала слоев двуокиси кремния, ФСС и нитрида кремния равнялась 1,0 мкм, 0,8 мкм и 0,2 мкм соответственно. Методом фотолитографии формировалась фоторезистивная маска с рисунком контактных окон. Сухое травление проводилось на установке "Лада-35" с использованием заявляемой газовой смеси при рабочем давлении в реакционно-разрядной камере 80-240 Па при мощности, вкладываемой в разряд, 180-350 Вт. Момент вскрытия нижележащего слоя фиксировался прибором спектрального контроля, после чего осуществлялся перетрав 10% времени травления. После удаления фоторезистивной маски в серной кислоте напылялся слой алюминия и последовательно формировались с помощью фотолитографии и сухого травления алюминиевая разводка и контакты к нижележащим слоям. Качество травления диэлектрических слоев определялось электрическими измерениями на тестовых элементах: цепочках из 100 контактов в каждом (сопротивление R) по всем парам диэлектрический слой нижележащий слой на установке ПНХТ Л2-56. Данные измерений представлены в таблице. Как видно из таблицы, если содержание гептафторпропана в смеси превышает 50 об. (опыт N 2) или содержание кислорода в смеси менее 2,6 об. (опыт N 3), то наблюдается загрязнение поверхности полимером, ухудшающим качество травления, приводящим к завышенному сопротивлению формируемых контактов. Если содержание гептафторпропана в смеси менее 15 об. (опыт N 1) или содержание кислорода в смеси более 11 об. (опыт N 4), то наблюдается значительное снижение скорости и равномерности травления, а также селективности к нижележащему слою, ухудшающее качество травления, что приводит к увеличению сопротивления формируемых контактов, невоспроизводимости сопротивления по пластине. Если содержание гептафторпропана, кислорода и гелия в смеси соответствует формуле изобретения (опыты N 5-7), то получают сопротивление контактов в два раза меньшее, чем в случае использования смеси-прототипа (опыт N 8), качество травления значительно лучше из-за отсутствия на поверхности нижележащих слоев полимера. Таким образом, проведение реактивно-ионного травления в соответствии с формулой изобретения позволяет достигнуть цели изобретения улучшить качество травления за счет уменьшения вероятности загрязнения поверхности нижележащего слоя и, в конечном счете, повысить процент выхода и съема кристаллов с пластины.

Формула изобретения

Газовая смесь для селективного сухого травления диэлектрических слоев, включающая фторуглеродсодержащий газ, кислород и гелий, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества травления за счет уменьшения вероятности загрязнения поверхности нижележащего слоя, в качестве фторуглеродсодержащего газа используют гептафторпропан при следующем количественном соотношении компонентов, об. Гептафторпропан 15 50 Кислород 2,6 11,0 Гелий Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1