Способ формирования рельефа на полупроводниковой пластине Советский патент 1990 года по МПК H01L21/308 

i

11,()Прот«1ии относится к технологии изготонленин интегральных схем, в частности к изготовлению интегральных схем с повьппенной плотностью злементоп.

Известен способ формирования рельефа на полупроводниковой пластине, включающий формирование фото- реэистивнЪй маски и плазменноб трав- полупроводника через эту маску. В данном способе для увеличе- IJ. ™я стойкости фоторезиста,рсрбённо пр травлении слоев с толщиной 1,5- 2 мкм, при плазменном травлений проводят В:Ысокотемпературную сушку вплоть до .

Недостатком данного способа является уход размеров при плазменном трзвлении вследствие пологого профиля боковых стенок маски фоторезиста. Так, при температуре сушки он составляет 60°, при - 45, а при 210°С - 25°. Это затрудняет формирование элементов ИС с высокой точностью за счет закругления края рельефа фоторезиста.

Другой известный способ .формирования рельефа на поДупроводнико- вой пластине включает формирование дополнительного слоя двуокиси кремния, с помощью формируют рельеф заданной формы плазменньм травлением. - ,

Однако этот способ имеет длительный технологический цикл изготовления и не обеспечивает точной передачи изображения на фоторезистйв- ной маске на полупроводниковую подложку элементов с субмикронными размерами и ограничивает применение плазменного травления.

Наиболее близким техническим ре-, шением 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 давле.нии 0,1- 100 Па и .температуре подложки 20-80 С и плазменное травление З .

Недостатком известного способа является длительность технологического процесса формирования рельефа на полупроводниковой пласти- ; не из-за необходимости проведения высокотемпературной сутки фоторезиста при температуре 120-210 С,

18857 2 ..

что приводит к необходимости задействования установок ИК-сушки, - При этом происходят дополнительные операции 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 подгоjQ товку установки для получения давления 0,1-100 Па, причем эта подготовка необходима как при плазменной обработке фоторезиста, так и при плазменном травлении.

,5 Целью изобретения является сокращение технологического процесса

Это достигается тем, что в способе формирования рельефа на полупроводниковой подложке, включающем операции

2Q нанесения фоторезиста на подложку, сушку, экспонирование, проявление, плазменную обработку фоторезиста в ВЧ-ДИОДНОЙ системе в инертной среде при давлении О,1-100 Па и тёмпё25 ратуре подложки 20-80 С и плазмей- ное травление, плазменную обработку фоторезиста и травление проводят в одном вакуумном цикле, причем плазменную обработку фоторезиста

, проводят в три стадии, длительность каждой из которых составляет 1-5 йин, при удельной мощности 0,2±0,02} 0,5+0,05 и 1,010, 1 Вт/см,

Изобретение позволяет сократить технологический процесс формирова ния рельефа на полупроводникобо.й подложке в сравнении с прототипом на время проведения высокотемпературной сушки и связанных с ней второстепенных операций по загрузке и выгрузке подложек, на время загрузки полупроводниковых подложек и под- готов си установки, для получения , - давления 0,1-100 проведению плазменного травления. Ступенчатое

увеличение удельной мощности формирует фоторезистивную маску с плазмо- стойкостью, обеспечивающей наименьший уход размеров при переходе к плазменному травлению, что позволяет прово50 дить формирование рельефа на полупроводниковой подложке в одном технологическом цикле.

Увеличение плазмостойкости фото- резистивной маски достигается за

55 счет ступенчатого.воздействия на фоторезист ультрафиолетового излучения, электронной и ионной бомбар дировок и поверхностного нагрева.

40

3

Происходит обработка фоторезиста, которая приводит к сбразованию за- дубленного слоя, фиксирующего крутой п /0филь маски, что позволяет перейти-к плазменному травлению.

Экспериментально установлено, что для получения крутого профиля боковых бтенок маски необходима плазменная обработка фоторезиста в три стадии: при удельной мощности 0,2i 0,02; 0,5i3,05 и 1,OjhO,1 Вт/см, каялая стадия должна проводиться в течени 1-5 мин. Отклонения за указанные -раницы режима вызывают неконтролируемое изменение боковых стенок фоторезистивной маски и неконтролируемые уходы размеров при травлении.

Пример. Проводят формирование рельефа в пленке ФСС, нанесенной на полупроводниковую пластину. Тол1цина пленки ФСС составляет 1,6tO,2 мкм, содержание ,0 18-20%. На слой ФСС наносят фоторезист ФП-383 толщиной ,5-2 мкм. После ИК-сушки слоя фоторезиста при температуре в течение 5-7 мин проводят экспонирование при освещенности 35 тыс.лк в течение и проявление изображения в 0,5%-ном растворе КОН в в те- .чение 25 с.

Образцы с проявленньтм фоторезис- тивным рисунком обрабатывают в ВЧ- диод ной системе в среде азота с давлением 100 Па со ступенчатым изменением удельной мощности от 0,2 до t,1,0 Вт/см в течение 15 мин. Измерения проводят на растровом электронном микроскопе . Установлено, что краевой угол фоторезиста составляет 8513. Часть образцов обрабатывают в плазме при давлении 0,1 Па в течение 3 мин, Краевой угол фоторезиста при

Редактор Т. Клюкина

--...-- J

.Заказ 4355 ;Составитель В.Кузнецов

Техред Т.Тулик Корректор.А.Тяско

;- Тираж .460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент г. Ужгород, ул. Проектная, 4

.

иямереиии на растр( чи,)м rMirkтройном микроскопе состлшиг 8Ь 2 . Плазменное тряя.потшг. пленки ФСС проводят в гало1 еноод(ржп1ирй среде , при давлении CF 13, Т и давлении смеси СК с азотом 26,6 Па, удельной мощности 1 Вт/см и скорости травления 800 Л/мип,

Измерения, проводимые с помощью

JO растрозого электронного мтжроскопя, показывают, что уход размерой при травлении окон 1,,5 мкм в пленке ФСС толщиной 1,6tO,2 мкм с содержанием фосфорного ангидрида 18-20%

15 составляет 0,1 мкм. Для сравнения исследуют образцы с окнами 3,7 хЗ,7 мкм, у которых плазменную

обработку фоторезиста не проводят, а выполняют высокотемттературную

2Q сушку после проявления, В результате получают краевой угол фоторезиста 40-43 , отклонение линейного размера окна, вытравл1шного в пленке ФСС через такую маску, составило

5 0,6-0,8 мкм.

Применение изобретения позволяет улучшить адгезию фоторезиста, повысить плазмостойкость, а также формировать профиль, близкими к вертикальному. Это позволяет формировать элементы интегральных схем с повьппен- ной точностью, использовать прецизионный метод плазменного травления.

Данный способ проще прототипа, позволяет сократить технологичес кий цикл формирования рельефа заданной формы, поскольку исключает высо-о котемпературную сушку после плазменной обработки фоторезиста, данный способ позволяет формировать элементы интегральных схем плазмен- ньм травлением с уходом размеров 0,1 мкм.