Жидкостное химическое травление — страница 3

  • Просмотров 14250
  • Скачиваний 779
  • Размер файла 173
    Кб

компенсации ухода размера при формировании резистной маски. Если же D/L=10, 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. Термодинамика травления. С точки зрения химии процесс травления можно представить схемой твердая фаза+травитель®продукты; при этом к твердой фазе

относят кремний, его оксиды и нитриды и многие металлы. Для межсоединений внутри кристалла обычно применяют Al и его сплавы с Si и Cu, причем основным материалом для первого уровня металлизации является Al (табл. 1). Слои оксидов кремния можно выращивать термически, наносить химическим способом или распылением, можно также легировать их фосфором или бором. Металлы используются в виде чистых или пассивированных пленок, сплавов,

многослойных структур и интерметаллидов. Поскольку кремний существует в виде монокристаллических или поликристаллических пленок, его структура, как и структура других кристаллических материалов, имеет и ближний и дальний порядок. Поскольку травление переводит упорядоченные структуры в неупорядоченные, термодинамические соображения о поведении свободной энергии DF системы должны учитывать изменения как энтропии +DS, так и

энтальпии DН (теплоты растворения или испарения) DF=DН-ТDS. (2) Например, реакция травления аморфного оксида кремния является эндотермической, DН=+11 ккал/моль: SiO2(тв.)+6HF(ж.)®Н2SiF6+2H2O. (3) Таблица 1. Материалы полупроводниковой электроники. Проводники Ag, Al, Au, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, Pt, Ta, Ti,W Полупроводники Si, Ge, GaAs Диэлектрики SiO2, Si3N4, резист, полиимид Преодоление короткодействующих сил в амфорном твердом теле сопровождается ростом энтропии. Небольшие

дефекты, такие, как напряжение, деформация, примесные уровни, также оказывают влияние на скорость травления. В кристаллическом кремнии скорость травления плоскостей с малыми индексами Миллера определяется числом свободных связей и кристаллографической ориентацией (табл. 2). Таблица 2. Влияние ориентации на травление кремния. Кристаллографическая плоскость Относительное число свободных связей Относительная скорость

травления (111) (110) (100) 0.58 0.71 1.00 0.62 0.89 1.00 Переход металла или кремния в растворимое состояние включает в себя ионизацию металла (определяемую потенциалом ионизации) и перенос электрона к соответствующему восстановителю с высоким сродством к электрону М(тв.) ®Мn+(ж.)+ne. (4) Реакция эта трехстадийная: М(тв.) ®М(газ) сублимация, (5) М(газ) ® Мn+(газ)+ne ионизация, (6) Мn+(газ)+Н2О ® Мn+(ж.) гидратация. (7) Изменение энтальпии при сублимации и ионизации