Главная Промышленная автоматика.

Фптопитог рафия Диэлектрик Фоторезист


Плазменное травление

Диэлектрическое окно

Напыление

Металл осажден ниже стенок фоторезиста


/Родные края

Планарная структура с высоким Выходом годных

GaAs Подложка

металла

Метаоп частично перекрывает боковые стенки резиста


„Взрыв" слоя фоторезиста

Неровные края

Структура с ограниченным выходом годных

Рис. 17.12. Сравнение результатов метода непосредственного взрьша фоторезиста (справа) и метода взрьша промежуточного слоя диэлектрика (слева)

и сильное перемешивание травителя в течение процесса взрывной фотолитографии для разрушения этого соединения металлических слоев по боковой стенке профиля фоторезиста.

В отличие от этого методу промежуточной взрьшной фотолитографии не присущи эти ограничения. Поскольку нижний слой диэлектрика удаляется с помощью плазменного травления, то осажденный металл (его толщина значительно меньше толщины диэлектрика) расположен ниже уровня слоя фоторезиста внутри окна в диэлектрике и действительно слегка защищен фоторезистом в течение процесса испарения; это приводит к тому, что осажденные пленки металла не соединены с металлом, осажденным на верхнюю поверхность фоторезиста. Ненужный металл легко удаляется простым растворением фоторезиста в ацетоне.



Второй уродень соединений


Диэлектрик 2

Дизпектрик

Первый уродень соединений

GaAs


Второй уродень соединений


GaAs

Первый уродень соединений


Рис. 17.13. Сравнение планарной технологаи формирования многоуровневых соединений фирмы Rockwell (а) со стандартной технологаей непосредственного взрыва (б)

О достоинствах метода промежуточной взрывной фотолитографии можно судить по рисункам и фотографиям, которые получены с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) и которые показаны на рис. 17.13. На рис. 17.13а металлизационный слой барьера Шотки точно совмещен в пределах диэлектрического окна (иллюстрируется применение метода плазменного травления и взрывной фотолитографии, обеспечивающих высокий выход годных структур). Гладкость этой структуры можно сравнить, например, с грубым профилем, полученным методом непосредственной взрывной фотолитографии (рис. 17.136). На фотографии рис. 17.136, полученной с помощью РЭМ, видны грубо обработанные методом непосредственной взрывной фотолитографии края металла, что обусловливает низкий уровень выхода годных структур и потенциальные элементы ненадежности этапов выполнения покрытий и пересечений.

При наличии диэлектрического промежуточного слоя в методе взрывной фотолитографии продемонстрирован высокий выход годных структур с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что металлические контакты и соединения автоматически и точно совмещены в пределах диэлектрического окна. Достоинства этого мощного метода фотолитографии для изготовления планарных структур размером 1 мкм с высоким уровнем выхода годных сруктур и точным совмещением внутри диэлектрических окон хорошо иллюстрируются на рис. 17.14. На этой фотографии показан двухзатворный ПТШ с длиной затворов 1 мкм логического элемента на




Рис 17 14 Микрофотография участка ИС с двухзатворным ПТШ (двухуровневый логический элемент на рис 17 16)

ПТШ с ДШ Согласно последним работам эта технология наряду с электроннолучевой литографией позволяет изготовить затворы длиной 0,5 мкм Другое важное следствие использования этого процесса состоит в планарности получаемой структуры Как видно из рис 17 13, металлизация первого уровня внутри окон в диэлектрике первого уровня и поддержание толщины металлизационного слоя первого уровня близкой к толщине диэлектрика приводит к планарной структуре, при которой существенно облегчается производство сложных многоуровневых соединений На рис 17 13д показано гладкое пересечение, которое получается в результате использования этого мно-гоуровневою планарного метода изготовления Планарные пересечения исключают возникновение любых потенциальных проблем, таких как закора чивание соединений межд> первым и вторым уровнями, высокое сопротивление или разрывы, которые возникают вследствие операции некачественного покрытия На рис 17 136 показано, как эти трудности могут легко возникнуть при плохо сформированном металлизационном слое первого уровня и стандартном методе получения многоуровневых пересечений

17 3 4 ПЛАНАРНЫЕ МНОГОУРОВНЕВЫЕ МЕЖСЛОЙНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Успехи последних лет в улучшении технологии GaAs ИС привели к получению быстродействующих маломощных цифровых ИС GaAs со сложностью на уровне средней степени интеграции (СИС) Распространение современной технологии на область БИС и СБИС требует усовершенствованного процесса многоуровневых соединений, способного обеспечить более пересечений с практически 100%-ным выходом годных структур

Фирмой Rockwell разрабатывается технология, включающая в себя полностью сухое травление, позволяющее получить малые напряжения отсечки, и процесс реализации многоуровневых соединений Эта технология предусмотрена специально для БИС и СБИС [15] Важной особенностью этой технологии, включающей получение структуры уникальных планарных пересечений, является использование высококачественной плазмы диэлектрика S13N4, реактивного ионного травления и ионного травления для мультиплицирования рисунка На рис 17 15 проведено схематическое сравнение планарного многоуровневого метода формирования межсоединений фирмы





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 [133] 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165

0.004