NL7905869A - Het met plasma etsen vervaardigen van organen. - Google Patents

Description

1« f VO 8152

Western Electric Company, Incorporated.

New York, Verenigde Staten Tan Amerika.

Het met plasma etsen vervaardigen ran organen.

Organen en ketens met een fijn oplossend vermogen -worden vervaardigd door een of een aantal stappen, die elk het lithografisch oplos-1 sen omvatten, gevolgd door een gekozen behandeling van gebieden van het -materiaal van het orgaan. Lithografie wordt gewoonlijk uitgevoerd in een 5 · "actinisch" materiaal,· dat vervolgens wordt ontwikkeld voor het ver schaffen van een openingaftekening. Dergelijke patronen dienen voor het direkt of indirekt maskeren van materiaal, dat een behandeling ondergaat. Het gekozen etsen kan worden uitgevoerd door het droog be-» handelen, bijvoorbeeld door middel van een vorm, geproduceerd in een 10 plasma, welke behandelingen de voorkeur verdienen boven natte behande lingen, wanneer een bijzonder fijn oplossend vermogen gewenst is.

Een dergelijke vervaardiging wordt gebruikt bij de produktie van grootschalige geïntegreerde silicium schakelingen. Het gebruik wordt voorzien voor afzonderlijke organen, en bij andere halfgeleidertech-15 nieken, voor geïntegreerde optische schakelingen, voor magnetische geheugens enz.

Grootschalige geïntegreerde schakelingen, alsmede andere vlakke strukturen met een hoog oplossend vermogen, worden in het algemeen vervaardigd via een aantal stappen. Een behandeling, gemeenschappelijk voor 20 de constructie van het merendeel van de betrokken ketens, bestaat uit het eerst produceren van een maskeerlaag in een ononderbroken gebied actinisch materiaal door het gekozen blootstellen aan bestraling, gevolgd door ontwikkeling voor het gekozen verwijderen van materiaal, bestraald of niet'bestraald. Dergelijke maskeerlagen dienen als of bij 25 de vervaardiging van afzonderlijke maskeringen.

Deze maskeertechniek, die thans overwegend wordt gebruikt bij de vervaardiging van geïntegreerde silicium ketens, heeft een aanzienlijke ontwikkeling doorgemaakt totaan het tegenwoordige punt, waarop ont-‘werpregels van enkele micrometers regelmatig kunnen worden bereikt.

30 Afzonderlijke maskeringen, die op deze wijze worden gebruikt, dienen 790 5 8 69 2 voor het secundair aftekenen van patronen in verhruikbare fotobescher-mingslagen, die dienen voor het maken van het feitelijke orgaan, en die worden verwijderd voor het mogelijk maken van de opeenvolgende be-handelingskringlopen van soortgelijkheid bij elke vervaardigingsstap.

5 In het algemeen wordt gemeend, dat de maskertechniek zal worden vervangen door een techniek zonder masker (direkt bewerken) op het moment, dat een aanzienlijk fijner oplossend vermogen nodig is. Overeenkomstig dergelijke voorziene werkwijzen, is de primaire in plaats van de secundaire aftekening in de verbruikbare beschermingslagen, die 10 strak hechten aan het orgaan, dat behandeling ondergaat.

Ongeacht de werkwijzen, of een masker wordt gebruikt of niet, ongeacht de betrokken techniek, omvat een werkwijze, die voor elke vervaardiging gemeenschappelijk is, het gekozen etsen van ononderbroken lagen materiaal voor de werking van het orgaan. Tot op heden is het nat 15 etsen, bijvoorbeeld door gebruik van zuuroplossingen in water, bevredi gend gebleken. Wanneer de behoeften aan oplossend vermogen strenger worden, worden inherente beperkingen belangrijker. Vloeistofmedia, die reageren met polykristallijne of amorfe lagen, hebben samen een iso-tropisch etsen tot gevolg. Het daaruit voortvloeiende ondersnijden in 20 een mate, die nagenoeg gelijk is aan de laagdikte, plaatst een begren zing aan de afstand.

Toenemende miniaturisering heeft een waardering tot gevolg gehad van de voordelen van het droog bewerken. Het etsen door het overdragen van een hoeveelheid van beweging, bijvoorbeeld door het met ionen fre — 25 zen, beperkt verontreiniging tot een minimum en geeft richting aan het materiaal verwijderen. Hoge versnellingsvelden met. een bijbehorend bombarderen van oppervlakken, die worden bewerkt met deeltjes, veroorzaken soms nieuwe moeilijkheden. Roosterbeschadiging bij bepaalde vervaar-digingsstappen, kan aanzienlijk zijn. Aan het andere einde van het 30 spectrum, kan het droog behandelen afhankelijk zijn van door plasma ge steunde reacties. Het plasma-etsen is bijvoorbeeld afhankelijk van het verwijderen in hoofdzaak als gevolg van een chemische reactie van het te verwijderen materiaal met door het plasma geproduceerde etsvormen. Evenals bij de werkwijzen met overdracht van een hoeveelheid van bewe-35 ging, kan het reactieprodukt inherent worden verwijderd, in dit geval 790 5 8 69 3 door een stelselkeuze, die een produkt in damptoestand tot gevolg heeft. Het door plasma gesteunde etsen echter, is in het uiterste geval veer in hoofdzaak isotropisch in gedrag. Gerichtheid, die "bijvoorbeeld bij het etsen met reactieve ionen wordt aangebracht of zelfs bij grotere 5 toegelaten hoeveelheden energie bij het plasma-etsen, kan, hoewel het neigt naar anisotropisch gedrag, ongewenst zijn in andere opzichten. Roosterbeschadiging en erosie van de beschermingslaag behoren bij de ondervonden moeilijkheden. Evenals bij het nat etsen, kan het nauwkeurig waarnemen van het eindpunt, alsmede een ongelijk etsen van 10 schijfje-tot-schijfje, niet alleen een bovenmatig ondersnijden tot ge volg hebben, maar ook het etsen van onderliggende lagen. Dit lattste wordt verbeterd door het kiezen van stelsels met een uitgesproken keuze voor het te etsen materiaal.

Een verscheidenheid materialen wordt aangetroffen bij de LSI 15 produktie. Deze bevatten de vele variëteiten van elementair silicium (polykristallijn, enkelvoudig kristallijn, gestimuleerd, niet-gesti-muleerd), alsmede een verscheidenheid aan silicium-bevattende verbindingen (oxyden, zowel als nitriden. Evenals bij vele technieken zonder silicium, is het overwegende plasma etsmiddel, het middel dat het ge-20 volg is van het inbrengen van mengsels van CF^ en 0^. Ets snelheden zijn in het algemeen bevredigend voor het merendeel van de materialen.

Het ondersnijden is een belangrijk nadeel bij toepassing op oppervlakken, die elementair silicium bevatten, waarbij het etsgedrag in feite, zoals toegepast op het merendeel van de te etsen materialen, in hoofdzaak 25 isotropisch is (zijdelingse etssnelheid is nagenoeg gelijk aan de ets- snelheid in de richting loodrecht op het vlak van het oppervlak). Een in het algemeen goede onderscheiding tegen de achtergrond van silicium verbindingen (ongeveer 10: 1 over oxyde of nitride) kan enig overetsen toelaten, maar heft niet de profielheperking op van kenmerkafmeting/ 30 afstand.

Plasma-etswerkwijzen, in het bijzonder geschikt voor het etsen van verscheidenheid aan silicium bevattende oppervlakken, zijn gebaseerd op het gebruik van een klasse etsmiddelen, die het gevolg zijn van het in het plasma brengen van een bepaalde familie samenstellingen. Derge-35 lijke samenstellingen, die worden beschouwd als voorlopers van (1) 790 5 8 69 : k actief at omisch halogeen etsmiddel en. (2) uit fluoorkoolstof afgeleide vormen, kunnen worden "beschouwd als mengsels van deze "bestanddelen. Bepaalde materialen van de klasse zijn verbindingen, die noodzakelijkerwijze een onveranderbare verhouding van de twee voorlopers bevatten, 5 waarbij een voorbeeld bestaat uit CF^Cl. Voorloperbestanddelen kunnen geheel of gedeeltelijk samenhangen met delen van het mengsel, dat derhalve een soepelheid verschaft' in onderlinge hoeveelheden.. Een voorbeeld is CgFg-Clg. Een verscheidenheid aanvullende bestanddelen kan worden opgenomen, voor het bijvoorbeeld stabiliseren van het plasma, 10 voor het anderszins werkzaam zijn als verdunningsmiddel of voor het dienen als drager.

Onderhavige etswerkwijzen worden gekenmerkt door een goede onderscheiding (in het algemeen 10: 1 of beter voor aan silicium rijk materiaal met betrekking tot het merendeel, van het onderliggende mate-15 riaal, bijvoorbeeld SiOg, SiUx, alsmede met betrekking tot de orga nische beschermingslaag).

Een.wijd bereik aan samenstellingen, alsmede etsomstandigheden, heeft een verbetering tot gevolg van het etsprofiel in vergelijking met het bekende isotropische etsen. Een optimale samenstelling en optimale 20 omstandigheden hebben een regelmatig bereikbaar, ideaal anisotropisch gedrag tot gevolg met als gevolg de afwezigheid van ondersnijden, waardoor een zeer dichte onderlinge afstand mogelijk is, twee micrometer en minder,

De onderhavige materie vindt in hoofdzaak zijn uitdrukking in de 25 vervaardiging van een orgaan of een keten. Hoewel hiertoe niet beperkt, is het oppervlaktemateriaal, dat is bestudeerd, in de klasse van primair belang voor de LSI vervaardiging. Het bestudeerde materiaal bevat elementair silicium, al of niet gestimuleerd, polykristallijn of mono-kristallijn. Werkwijzen, die het etsen omvatten van.zuivere verbin-30 dingen, zoals tweewaardig gebonden SiO^ en silicium nitride, vormen geen voorkeur suit voer ingsvormen, in hoofdzaak als gevolg van de slechte selectiviteit met betrekking tot de waarschijnlijk onderliggende, elementair silicium bevattende lagen. Bij passende etsmaterialen bevinden zich siliciden van bijvoorbeeld molybdeen, tantalium en wolfram, 35 die voor de onderhavige doeleinden, worden behandeld als legeringen van 790 58 69 * * samenstellingen, die elementair silicium "bevatten. Primair werk heeft de geschikt "baarheid aangetoond van andere elementaire materialen, "bij— voorbeeld germanium in alle voor silicium, aangegeven variaties.

Aspecten van de uitvinding hebhen "betrekking op etssnelheden, on-5 der scheiding, profiel, oplaadwerking, enz. Dergelijke overwegingen zijn op hun "beurt afhankelijk van de samenstellingen, alsmede de omstandigheden van de werkwijzen, welke overwegingen hierna worden behandeld.

De uitdrukking "silicium bevattend" heeft betrekking op de kla-se 'oppervlakken, van direkt belang voor de toepassing van de uitvinding.

10 Dergelijke oppervlakken, gewoonlijk aangetroffen in LSI, zijn oppervlakken, die hetgeen als elementair silicium kan worden beschouwd, bevatten» Deze oppervlakken kunnen enkelvoudig kristallijn of polykristal-lijn zijn. Zij kunnen zijn gestimuleerd op éên van de soorten geleidbaarheid op een willekeurig· niveau van het van belang zijnde orgaan. Si-15 licium kan ten dele zijn opgenomen als een legeringsverbinding, zoals een silicide van molybdeen, wolfram of titaan (welke legeringsverbindingen moeten worden onderscheiden van zuiver chemische verbindingen, zoals tweewaardig gebonden SiQ^, dat niet geschikt is voor de onderhavige werkwijze).

20 Aluminiumrijke materialen, zijn materialen die althans 50$ aluminium bevatten. Bovendien is het echter nodig, dat materialen in deze klasse, de met elementair aluminium samenhangende etseigenschappen vertonen. Dienovereenkomstig kunnen voorziene, aluminiumrijke materialen, die ongewilde verontreinigingen of gewilde legeringsmaterialen bevatten, 25 passief makende oppervlakken vormen bij blootstelling aan atmosferen, die gewoonlijk worden aangetroffen, waarbij zij verder een algemeen etsgedragkenmerk moeten vertonen van het elementaire materiaal. Bepaalde legeringsbestanddelen, zoals silicium en koper, die beide gewoonlijk aanwezig zijn bij de LSI vervaardiging, zijn waarschijnlijk in kleine 30 hoeveelheden aanwezig, in de orde van enkele procenten. Andere bestanddelen, die op zichzelf soortgelijk zijn aan aluminium, kunnen in grotere hoeveelheden zijn opgenomen, waarbij de daaruit voortvloeiende samenstelling toch voordelig in het gebruik is door de onderhavige werkwijze.

35 De samenstelling van de etsmiddelvoorloper wordt besproken met het 790 58 69 β < oog op een mengsel yan en Clg. Het werkingsbeginsel is echter yoldoende algemeen voor het bevatten -van een aantal andere mogelijkheden. Zo kan bijvoorbeeld chloride of chloor worden vervangen door andere halogenen, waarbij andere halogeenkoolstoffen worden gebruikt.

.. 5 in het plasma gebrachte materialen zijn zodanig, dat zij een actief etsmiddel geven, en bovendien een tweede vorm, die zich kan verbinden .met het actieve etsmiddel in de massa van het plasma voor het zodoende in aanzienlijke mate verminderen of opheffen van de ets-aetiviteit.. Se twesLe vorm, die herverbindingsmiddel wordt genoemd, 10 is bij de voorkeursgevallen chemisch verschillend van het actieve etsmiddel. Bij.deze voorkeursuitvoeringsvormen, is het herverbindingsmiddel een vorm, die is afgeleid van een fluoorkoolstof. Een passende voor loper samenstelling kan bestaan uit éên enkel verbinding, zoals CF^Cl of CF^Br of kan bestaan uit een mengsel, dat twee atomisch halo-15 geen bevat samen met een fluoorkoolstof. Onderzoekingsresultaten tonen een soortgelijkheid aan van uit plasma afgeleide vormen, geproduceerd door de enkelvoudige verbinding CF^Cl en het 50 : 50 volumeprocent mengsel van CgF^ en CXg. Dienovereenkomstig kunnen equivalente, uit plasma afgeleide vormen het gevolg zijn van stelsels met drie, twee 20. of zelfs êên component (d.w.z. C^Fg - CF^Cl - Clg; C^Fg - Cl^; CF^Cl -Gig» CF3C1 - CgF^; CF3C1).

De yoorlopersamenstelling is de primair bepalende factor van het etsprofiel. Etsmiddelen van de beschreven soort zijn betrekkelijk ongevoelig voor veranderingen in plasma-energie en druk, zodat dit laatste 25 kan worden gekozen met het oog op de veelzijdigheid Van de werkwijze. Aanpassing van energie en druk kan zodanig zijn, dat dit een gewenste etssnelheid. tot gevolg heeft, regelmatig begrensde plasma's worden ge-handhaafd, stralingsbeschadiging wordt voorkomen (toegeschreven aan röntgenstralen, vrijgemaakt uit het bestraalde oppervlak).

30 Ideaal anisotropisch geëtste vertikale wanden zijn het gevolg van een samenstelling, gericht op ongeveer 10 volumeprocent equivalent Cl met betrekking tot het totale Cl plus equivalent CF3· Toenemende hoeveelheden chloor hebben de neiging de etssnelheid te verhogen en ook de selectiviteit te vergroten voor te etsen oppervlakken met betrekking .. 35 tot vele onderliggende materialen, bijvoorbeeld silicium oxyde, silcium 790 5 8 69 7 nitride. Een minimum hoeveelheid fluoor bevattende verbinding is nuttig bij het etsen van een oppervlakte-oxyde. Om deze reden is het equivalente volumeprocent Cl vastgezet op een maximum van ongeveer 99%. Het verminderen van het equivalente Cl heeft een vermindering van de ets-5 snelheid tot gevolg. Voor vele doeleinden is een minimum equivalent Cl gehalte ongeveer 5 volumeprocent, in hoofdzaak gebaseerd op de ets-snelheid.

Bromide en/of broom kan in de plaats worden gesteld van chloride/ ehloor. De betrokken hoeveelheden van equivalente voorlopersamenstel-. 10 lingen zijn, zoals besproken. Homologen van C^Fg, d.w.z. C^Fg, kunnen worden gebruikt. Een aanzienlijk gehalte van dergelijke homologen en in grotere mate van nog hogere homologen kan echter een pölymeerafzet— ting tot gevolg hebben, die het etsen kan belemmeren.

Een verscheidenheid aan aanvullende bestanddelen kan met goed 15 gevolg worden opgenomen. Dergelijke bestanddelen kunnen dienen als ver- dunningsmiddel, drager, enz. Helium wordt gewoonlijk opgenomen, in het bijzonder wanneer broom of een bromide een belangrijk deel uitmaakt van de samenstelling. Gebleken is, dat daaruit voortvloeiende plasma's '’polariseerbaar" zijn met een neiging tot het geven van niet-regel-20 matigheid. Helium, opgenomen in hoeveelheden tot ongeveer 30%, be ïnvloedt een herverdeling van elektronen, hetgeen een regelmatiger plasma tot gevolg heeft. Een hoger heliumgehalte is even doeltreffend, maar verlaagde . etssnelheden zijn het gevolg.

Een voorloper die in het algemeen niet de voorkeur verdient, maar 25 enkele van de voordelen van de onderhavige etsmiddelstelsels behoudt, bestaat eenvoudig uit twee atomisch halogeen (Cl^ of Br^) met of zonder een ver dunning smiddel. Dergelijke mengsels, met argon dienende als verdun-ningsmiddel, blijken in bepaalde opzichten soortgelijk te zijn aan equivalente mengsels, die CF^ voorloper in een equivalente hoeveelheid bevat-30 ten. Op dezelfde wijze is de aanwezigheid van een oppervlakte-oxyde een complicatie voor een dergelijk uit een enkel bestanddeel bestaand etsmiddel. Een dergelijk oxyde, dat neit wordt aangetast door atomisch halogeen, kan worden verwijderd door het in eerste instantie of voortdurend inbrengen van een fluoor bevattend bestanddeel (bijvoorbeeld 35 <y?g}.

790 5 8 69 ' 8 :t

Op "basis van een yersch.eidenh.eid aan onderzoeksbenaderingen is geconcludeerd, dat het primaire etsmiddel atomisch halogeen is, bijvoorbeeld atomisch. chloor. Hoewel CF^ of de uit plasma afgeleide vorm daarvan op zichzelf een secundair etsmiddel kan zijn, is het primair werk-5 zaam als· een herverbindingsmiddel (alsmede voor het in eerste instantie etsen van een oppervlakte-oxyde), Spectroscopisch onderzoek toont CF^Gl als eindprodukt aan voor de C^Fg-Clg voorloper.

Een gewenste eigenschap van elk der beschreven etsmiddelen is de • hoge selectiviteit met betrekking tot zowel waarschijnlijke onderliggende 10 materialen als de beschermingslaag. Een aanvullend kenmerk, dat vollediger is· beschreven in de samenhangende Amerikaanse octrooiaanvrage 929,568 van 31 juli 1978, is de betrekkelijke onafhankelijkheid van de etssnelheid van het opper vlaktegebied,. dat wordt geëtst. Opheffing van deze "oplaadwerking" is tevens gemeenschappelijk voor alle onderhavige 15 samenstellingen.

Profielregeling, met bijzonder het bereiken van ideale anisotro-pi'sche,. yertikale wanden, is mogelijk door het gebruik van voorkeurs-samenstellingen. Algemene eisen voor het anisotropisch etsen zijn uiteengezet in de samenhangende Amerikaanse octrooiaanvrage 20 929.5^9 van 31 juli 1978. Kort samengevat is de profielregeling afhanke lijk, van de oppervlakte scheikunde, waarbij aan de eisen wordt voldaan door aanwezigheid, van polymeermateriaal op basis van koolwaterstof, bijvoorbeeld een willekeurige organische beschermingslaag, die anders geschikt is, samen met energie-en drukhoogten voor het zodoende tot stand 25 brengen van het gewenste evenwicht tussen oppervlakteherverbinding en etsen. De profielregeling kan tot stand worden gebracht door het. gebruik van een mengsel, bij voorkeur uit twee chemisch verschillende vormen, waarvan de een dient als primair werkzaam etsmiddel, en het tweede als . herverbindingsmiddel. De hiervoor beschreven fluorkoolstoffen blijken 30 weer te verbinden met het etsmiddel in de direkte nabijheid van de rand van de beschermingslaag en de etswanden voor het verminderen van het. etsen (en derhalve het verminderen van het ondersnijden) ·

Voorkeursvormen, die dienen voor het mogelijk maken van het bereiken .van een profielregeling, vereisen in. het algemeen grotere verhoudings-35 hoeveelheden fluoorkoolstof dan aanwezig in CF^Cl.

7905869 9

Hoewel een versch.eidenh.eid aan samenstellingen met goed gevolg kan worden behandeld, "bevatten de van direkfc belang zijnde samenstellingen veelal silicium. Silicium bevattend materiaal, zoals hiervoor beschreven, bevat vele van dergelijke materialen, die nuttig zijn in LSI, en andere 5 soorten geïntegreerde schakelingen. Een verscheidenheid aan andere ele mentaire materialen, alsmede variaties, analoog aan die, gebaseerd op silicium, kunnen worden behandeld.

Zoals aangegeven, worden de werkwijze-omstandigheden in grote mate . . afgestemd met het oog op praktische overwegingen, zoals etssnelheid, 10 plasmaregelmatigheid, enz. Passende snelheden voor het merendeel van de voorziene laagdikten, worden verwezenlijkt binnen de energiegrenzen 3 3 van 0,5 W/cm tot 1 W/cm, en binnen de drukgrenzen van 13,3 tot 133 Pa.

Het is interessant op te merken, dat samenstellingen, die ideaal anisotropische wanden geven, bij bepaalde energie-druk, kunnen worden 15 gedwongen isitropie te benaderen door het verlagen van de energie/druk.

Hoewel niet een bijzonder belangrijke werking in deze stelsels, is de waargenomen ontwikkeling in scherpe tegenstelling tot die van de algemeen bekende gedachte, volgens welke anisotropie wordt geacht te worden bevorderd door de gerichtheid, die wordt gegeven door de hogere veld— 20 gegeven snelheid.

Ten behoeve van de beschrijving is het van voordeel kort samengevat de plasma-etsomstandigheden te beschrijven, zoals gewoonlijk aangetroffen in thans gebruikte reactorvat ontwerpen. Om een verscheidenheid aan redenen, winnen reactievaten met evenwijdige platen de gunst 25 in de industrie. Verfijnde ontwerpen verzekeren stromingspatronen, die een redelijke etsregelmatigheid van schijfe-tot-schijfje tot gevolg hebben. Zie bijvoorbeeld A. R. Reinberg in "etching for Pattern Definition" (H. G. Hughes en M. J. Rand, uitgevers), The Electrochemical Society,

Inc. Princeton, H. 1., 1976, en R. G. Fpulsen, J. Vac. Sci. Technol., 30 1½. 266, (1977)

Stelsels met evenwijdige platen omvatten paren platen, opgenomen in een passende vacuumomsluiting. Energie, gewoonlijk in het hoogfrequente bereik (bijvoorbeeld 13,56 MHz.), wordt geplaatst op de gedreven plaat voor het op gang brengen en aanhouden van een ontlading tussen 35 de platen, waarvan de niet-gedrevene gewoonlijk op aardpotentiaal wordt 790 5 8 69 r % 10 gehouden. Aangegeven is, dat "plasma-etsen", zoals thans beschouwd, een verscheidenheid aan werkwijzen kan hervatten, die gewoonlijk anderszins worden aangeduid. De enige eis voor de onderhavige doeleinden is het primair verwijderen van oppervlaktemateriaal, dat moet worden ge-. 5 ëtst door chemische reactie in plaats van overdracht van hoeveelheid van beweging, met een uit plasma afgeleid’actief etsmiddel. Nomenclatuur-verander.ingen kunnen ontstaan,, bijvoorbeeld met betrekking tot de betrokken afmeting van elektroden,, alsmede plaatsing van de schijfjes (op de gedreven of. niet-gedreven elektrode). Bij de werkwijze, gewoonlijk 10 aangeduid als het etsen met reactieve ionen., is de gedreven elektrode aanzienlijk kleiner dan de tegenelektrode, waarbij het te etsen materiaal op de gedreven elektrode wordt geplaatst. In het geval van de werkwijze, die gewoonlijk wordt aangeduid als het plasma-etsen, zijn de elektroden symmetriseher, waarbij het te etsen materiaal op de 15 niet-gedreven elektrode wordt geplaatst. Dergelijke verschillen aan de inrichting, alsmede verschillen bij de omstandigheden : energie, druk, enz., voldoen met betrekking tot de leer, vooropgesteld, dat is voldaan aan de fundamentele eis (primaire verwijdering door chemische reactie.

. Parameters, die onderhevig zijn aan regeling in dergelijke reactie-20. vaten zijn; etsgassamenstelling, druk, inlaatstromingssnelheid, energie, onderlinge elektrode-afstand en onderlaagtemperatuur. Gebruikelijke bereiken voor deze parameters zijn : druk 0,13 - 266 Pa, stromingssnelheid O ' 10. 5QQ cm /min,, energie 100 - 3000 W, elektrode-af stand 5-50 mm., elektrodediameter ^3,3 cm., onder laagtemperatuur 25 - 250° C.

25 Gewenste plasma-etsomstandigheden, die worden beschouwd als ver tegenwoordiging van het voorkeursgebruik, worden besproken. De bespreking is in het algemeen, met betrekking tot een thans beschikbare inrichting. Eet is zeer waarschijnlijk,· dat. een verbeterd inrichtings-ontwerp zijn verwachte werking heeft. Dienovereenkomstig is de volgende 30 bespreking, hoewel, van betekenis voor wat betreft de onderhavige toepassing, niet beperkend, in het bijzonder niet met betrekking tot een toekomstige toepassing.

Bij reactievatontwerpen is het belangrijk, dat de onderhavige werkwijzen de gewenste profielen kunnen verschaffen bij plasmadrukken in de 35 ' orde van 13,3 Pa. Dit is in tegenstelling tot vele bekende werkwijzen, 790 5 8 69 11 waarbij liet.ideale anisotrope etsen alleen tot stand wordt gebracht bij een lagere drat. Deze drukwaarde is ongeveer de scheiding tussen yiskeuze stroming (voor hogere drukken en niet-viskeuze, atomische, ionische of moleculaire stroming bij lagere drukken). Viskeuze stroming 5 duidt de toestand aan, waaronder'botsing waarschijnlijker is in het plasma dan. tussen het plasma en een vast oppervlak. Het duidt dientengevolge voor een gebruikelijke plasma-energiedichtheid, de drempeltoestand aan ^.waaronder een aanzienlijke stralingsbesehadiging het gevolg kan zijn. · 3 jO Plasma-energie van een aantal W per. cm is beschikbaar. Energie 3 # " van aanzienlijk meer dan 1 W/cm veroorzaakt moeilijkheden met betrekking tot niet-regelmatigheid, waarbij de stabiliteit van het plasma moeilijk is. te handhaven bij drukken in de orde van T33 Pa en meer.

Een derde parameter, die samenhangt met de eerste twee (druk en 15 energie) is de etssnelheid. Vanuit het commerciële gezichtspunt is dit een belangrijke factor, die soms bepalend is voor de doorvoer. Deze factor is ook van belang, doordat een langzamer -etsen noodzakelijkerwijze langere tijdsduren betekent van blootstelling van de beschermingslaag. Afhankelijk van de dikte van de te etsen laag, kan de ero— 20 sis vs11 cis beschermingslaag, gewoonlijk op een aanzienlijke hoogte, beperkend worden. Voor vele lithografische werkwijzen, overschrijden praktische heschermingslaagdikten niet in belangrijke mate, te bepalen gemiddelde afmetingen. Eet is redelijk een minimumwaarde aan de etssnelheid te stellen van 30 nm/min. of bij voorkeur van 50 nm/min. Etsmiddel-25 ' onderscheiding, zoals tussen gebruikelijke te etsen materialen en de duurzamer van de polymeerbeschermingslagen, is in het algemeen voldoende voor het mogelijk maken van het behouden van een doeltreffend gedeelte van de beschermingslaag voor dergelijke snelheden. Voor betrekkelijk dikke te etsen lagen, lagen in de orde van micrometers, geven de voorgaande 30 overwegingen aanleiding tot een voorkeur van etssnelheden, die aanzien lijk boven 5Q nm/min. liggen.

De volgende voorbeelden werden uitgevoerd in een reactievat met radiale stroming van de hiervoor beschreven soort.

Voorbeeld I

35 ίί-00 W., *1-6,5 Pa, 30 mm. elektrode-afstand, 25° C. niet gedreven 790 58 69 & 12

O

onderste elektrodetsuperatuur, 175 cm /min. reactiemiddelstromingssnelheid van een mengsel· 'van een mengsel van 15 volumeprocent C~2 - 85 volume-pro cent CgFg. Een etssnelheid van 95 nm/min. werd verwezenlijkt in een met fosfor gestimuleerd polysilicium.

^ Voorbeeld II

De omstandigheden van voorbeeld I werden gebruikt, echter met een 90 volumeprocent Cl,, - 10 volumeprocent CgFg reactiemiddelmengsel met als gevolg een etssnelheid van. 3¼ nm/min.

Voorbeeld III - VIII.

^ Deze voorbeelden werden alle uitgevoerd onder de in de voorbeelden I en II genoemde omstandigheden. Deze voorbeelden zijn weergegeven in tabelvorm. Het reactiemiddel was in elk. geval een tweedelig mengsel van Clg en CgFg.

Voorbeeld Volumenercentage Cl^ Etssnelheid nm/min.

15 III 25,9 “ 1700 rv 19Λ 12t0 V 13,8 800 VI 12,0 760 VII 10,0 6o0·' on VIII 7,5 530

Voorbeeld IX.

Iliet-gestimuleerd enkelvoudig kristallijn silicium werd geëtst in een CF^Br-SO volumeprocent He reactiemiddelmengsel met een energie van 500 W en verder onder de omstandigheden, uiteengezet in voorbeeld I. y 25

De etssnelheid was 6θ,β nm/min.

Voorbeeld X #

Enkelvoudig kristallijn silicium werd geëtst in CF_C1 bij een energie van 200 W., een stromingssnelheid van 200 cm /min., en verder onder de omstandigheden van voorbeeld I. De etssnelheid was 19,3 nm/min.

30 700 5 8 69

Claims (9)

1. Werkwijze voor het -vervaardigen. van een voorwerp, welke werkwijze althans een "bewerking "bevat, gedurende welke het voorwerp, dat . wordt vervaardigd, een materiaaloppervlak "bevat, waarvan althans een gedeelte moet worden geëtst, waarbij het voorwerp wordt geëtst in een 5 plasma-omgeving, opgenomen in een inrichting, welk plasma het gevolg is van het plaatsen van een elektrisch veld over een gasvormig reactiemiddel tussen twee elektroden, en het te etsen materiaal een silicium bevattende samenstelling omvat, welk etsen in hoofdzaak het gevolg is van een chemische reactie met het te etsen materiaal, met het kenmerk, dat 10 het gasvormige reactiemiddel voor het verbeteren van de regeling over het etsen van silicium bevattende oppervlakken gedurende de vervaardiging, zoals onderscheiding tussen de silicium bevattende samenstellingen (bijvoorbeeld elementair Si. al of niet gestimuleerd of als deel van een legeringsverbinding) en silicium verbindingen (bijvoorbeeld 15 SiO-, SiiT ), en over de richting van het etsen met betrekking tot een b X vertikaal profiel van wanden van het gedeelte of een gebied, dat wordt geëtst, van tevoren wordt gekozen voor het bevatten van het equivalent van een mengsel van althans ëén halogenide en een halogeen, die in het plasma de chemische reactie tot gevolg hebben, waarbij het halogenide 20 een fluoorkoolstof is, en het gasvormige reactiemiddel een equivalente fluoorkoolstof-atomische halogeenverhouding heeft, die groter is dan aanwezig in CF^C-.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het halogeen wordt gekozen uit Cl^ of Brg.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de fluoor koolstof wordt gekozen uit chloorfluoorkoolstof of broomfluoorkoolstof. l·. Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat het gasvormige reactiemiddel het fluoorkoolstof bevat.

5. Werkwijze volgens conclusie b met het kenmerk, dat het gasvormige 30 reactiemiddel CF^Cl of CF^Br bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat het CF^Br bevattende gasvormige reactiemiddel tevens helium bevat.

7· Werkwijze volgens een der conclusies 1 — 3 met het kenmerk, dat 7905869 3? hst gasyormige reactiemiddel twee chemisch verschillende vormen bevat, waaryan er althans een een halogenide is, en althans de tweede bestaat uit een halogeen.

8. Werkwijze, volgens een der conclusie 1 - 3 met het kenmerk, dat de 5 fluoorkoolstof in beginsel bestaat uit C^Fg.

9· Werkwijze volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat het halogeen in beginsel bestaat uit Cl^. IQ., Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat. het te etsen materiaal in hoofdzaak bestaat uit elementair silicium. 10 11V. Werkwijze'volgens conclusie 10', met het kenmerk, dat het materiaal althans- een silicide bevat. 12'. . Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het te etsen materiaal.polykristallijn silicium omvat.

13. Werkwijze yolgens conclusie 12. met het kenmerk, dat het polykris-15 tallijna silicium is gestimuleerd, met een intrinsieke verontreiniging. 1^. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat*het elementaire silicium een enkel kristal is. 1.5·. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het etsen..is beperkt tot gekozen.gebieden, van het oppervlak.. . 20 l6. Werkwijze volgens conclusie 15 -met het kenmerk, dat de gekozen gebieden overeenkomen met gebieden, die zijn blootgelegd door openingen van een .bovenliggende maskeer laag, die in hoofdzaak bestaat uit een organische, maskerende beschermingslaag. 17’. Produkt, geproduceerd door de werkwijze volgens een der voor-25 gaande conclusies. 790 5 8 69