6.5. Процессы травления
Воспроизведенное пленкой фоторезиста изображение топологии схемы переносится на соответствующую подложку методом химического или ионного травления, химическим или электрохими-ческим осаждением.
Процесс избирательного травления материалов является завершающей стадией формирования элементов схем и оказывает решающее влияние на электрические параметры и выход изделия. Требования, предъявляемые к проведению этого процесса, можно сформулировать следующим образом:
минимальное искажение геометрических размеров элементов схем;
полное удаление материала на участках, не защищенных фоторезистом, а также возможность последующего полного удаления продуктов реакции;
возможность управления процессом;
высокая селективность воздействия травителей, т. е. возможно меньшее их взаимодействие с материалами системы, не подлежащими травлению.
Конечный результат травления определяется во многом предысторией формирования защитной маски из фоторезиста, его адгезией к подложке, геометрией элементов, клином проявления. Кроме того, протекание процесса травления, геометрические размеры образующихся элементов и клин травления будут определяться типом выбранного травителя, температурой травления, кинетикой гетерогенной реакции взаимодействия твердого тела с травителем, типом материала (например, наличием в нем легирующих примесей) и кинетикой травления по глубине материала, смачиваемостью травителем поверхности материалов, входящих в состав подложки, толщиной пленок этих материалов и отклонением по толщине.
Травление тонких пленок, применяемых в электронной технике, проводят, как правило, в слабых растворах из-за возможности уменьшения геометрических размеров элементов. Если существует выбор между различными травителями, то составы, где ионы металлов меняют свою валентность, более предпочтительны, чем окислители, реагирующие с выделением газов. Газовые пузырьки, прилипая к поверхности подложки, вызывают искажение геометрических размеров элементов. В связи с этим в ряде случаев в травитель рекомендуется вводить соединения, уменьшающие процесс газовыделения или его адсорбцию на подложке (например, натриевая соль ароматических сульфокислот).
Как уже отмечалось, необходимым условием применения травителей, особенно для многослойных структур, является их высокая селективность воздействия. При этом необходимо руководствоваться не только химическими свойствами материалов, но и тем, что они могут находиться в электрическом контакте друг с другом. При этом более электроположительный металл становится анодом и растворяется, в то время как менее электроположительный, являясь катодом, не подвергается травлению, т. е. травители могут быть инертными в этих условиях к металлам, которые в обычном состоянии интенсивно с ними реагируют. Может быть и противоположный случай, когда металл (в электрическом контакте с другим металлом) растворяется в составах, по отношению к которым он ранее был индифферентен. В связи с этим приведенные составы травителей являются в ряде конкретных случаев только отправными моментами при выборе их оптимальных композиций.
Рабочая система, где должно быть сформировано изображение, комбинация материалов, метод их формирования и конфигурация элементов будут вводить соответствующие коррективы в применяемые для травления составы. Режимы химического травления во многом определяют профили получаемых элементов, клин травления. На рис. 6.6 представлены наиболее распространенные профили.
Рис. 6.6. Возможные профили элементов после травления
Конфигурация профиля определяется такими моментами, как скорость травления, адгезия защитной фоторезистивной маски, метод травления, толщина протравливаемой пленки и, наконец, смачи-ваемость травителем поверхностей осажденной пленки и подложки, соотношение их краевых углов смачивания травителем (т и п). Случай, изображенный на рис. 6.6 б, реализуется при условии, если смачивание подложки травителем меньше, чем травимого слоя (т < п), вариант рис. 6.6 в – возможен при обратном соотношении.