способ фотолитического селективного травления двуокиси кремния

Формула изобретения

1. Способ фотолитического травления двуокиси кремния (SiO ₂), включающий травление поверхности SiO₂ в гексафториде серы (SF₆) при воздействии вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ) от дейтериевой лампы, отличающийся тем, что в травящий газ дополнительно вводят аргон (Ar).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процентное содержание гексафторида серы в травящей смеси находится в пределах 50-10 об.%, а процентное содержание аргона - в пределах 50-90 об.%.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что травление проводят при давлении в реакционной камере 0,01-1,0 атм.

Описание изобретения к патенту

Областью применения изобретения является микроэлектроника, а именно способы сухого травления поверхности пластин в процессе изготовления сверхбольших интегральных схем (СБИС).

Известен способ фотолитического травления тонких слоев (10-20 ) химически полученной двуокиси кремния (SiO₂) в трифториде хлора (СIF₃) при воздействии ультрафиолетового излучения от ртутных источников низкого и среднего давления [1]. Процесс происходит в потоке азота при давлении 0,5-10 Торр и температуре 50-150°С. Недостатком данного способа является крайне малая скорость травления слоев термической двуокиси кремния даже при повышенных температурах и давлениях, а также отсутствие селективности травления к кремнию, т.к. последний травится в СlF₃ даже в отсутствии ультрафиолетового излучения со скоростью, превышающей скорость травления SiO₂ в десятки раз. Кроме того, к недостаткам данного способа травления относятся высокая химическая агрессивность и токсичность применяемого реагента.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ фотолитического травления поликристаллического кремния (Si*) в гексафториде серы (SF₆) при воздействии вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ) от дейтериевой лампы (D₂ - лампы) [2]. К недостаткам данного способа относится отсутствие селективность травления SiO₂ по отношению к Si, т.е. оба слоя травятся примерно с одинаковой скоростью.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в увеличении селективности травления SiO₂ по отношению к Si, т.е. к превышению скорости травления двуокиси кремния по отношению к скорости травления кремния. Данный технический результат достигается в способе фотолитического травления двуокиси кремния, включающем проведение процесса травления поверхности SiO₂ в газовой смеси гексафторида серы (SF₆) с аргоном (Аr), при воздействии ВУФ излучения от D₂-лампы. Причем процентное содержание гексафторида серы в травящей смеси находится в пределах от 50 до 10 об.%, процентное содержание аргона - в пределах от 50 до 90 об.%, а сам процесс травления проводят при давлении в реакционной камере от 0,01 до 1,0 атм.

Таким образом, отличительным признаком изобретения является проведение фотолитического травления двуокиси кремния в смеси гексафторида серы с аргоном. Данный отличительный признак позволяет достичь указанного технического результата, заключающегося в увеличении селективности травления SiO₂ по отношению к Si.

Возможно, что процесс фотолитического травления двуокиси кремния происходит следующим образом. Поверхность двуокиси кремния и кремния адсорбируют SF₆ и Аr. Присутствие Аr способствует проникновению квантов ВУФ излучения к подложке через поглощающую их газовую среду. Под воздействием ВУФ излучения адсорбированные молекулы распадаются на радикалы с образованием как активных по отношению к травимым слоям частиц, так и полимеров, блокирующих травление. Причем устойчивость таких полимерных пленок к воздействию ВУФ излучения на поверхности кремния и двуокиси кремния отличаются, что и приводит к высокой селективности процесса фотолитического травления.

Примеры реализации способа.

Подготовленные к фотолитическому травлению пластины со слоем двуокиси кремния подвергались обработке в смеси газов гексафторида серы с аргоном при воздействии вакуумного ультрафиолетового излучения от дейтериевой лампы с длиной волны 110-165 нм.

Эксперименты проводили при комнатной температуре, атмосферном давлении в камере и времени ВУФ воздействия от 5 до 20 мин. В таблице 1 приведены основные результаты проведенных экспериментов.

Таблица 1
Зависимость селективности травления SiO2 от процессных параметров
№	Состав травящих газов		Давление, атм	Скорость травления SiO2 , нм/мин	Скорость травления Si, нм/мин	Селективность SiO2: Si
	SF 6,% объемный	Ar,% объемный
1	100	0	1	0,9	0,75	1,2:1
2	80	20	1	9,6	1,2	8:1
3	50	50	1	16	1,3	12:1
4	30	70	1	14,6	0,9	16:1
5	20	80	1	13,2	0,8	15:1
6	30	70	0,01	0,75	0,05	15:1

ЛИТЕРАТУРА

[1]. D.C.Gray, W.Butterbaugh, С.Fred Hiatt, A.Scott Lowing, H.H.Sawin. Photochemical Dry Etching of Doped and Undoped Silicon Oxides // J.Electrochem. Soc., 1995, v.142. No.11, р.3859-3863.

[2]. W.Seiichi, U.Shinjirou, n.Norio, Т.Mikio. Photolytic etching of polycrystalline silicon in SF6 atmosphere. // Jap.J.Appl.Phys., 1986, Pt.2, v.25, №11, p.881-884.