184978. lajstromszámú szabadalom • Kombinált maratási eljárás finomfelbontású mikroáramköri mintázatok kialakítására
3 184978 4 A találmány tárgya kombinált maratási eljárás finomfelbontású mikroáramköri mintázatok kialakítására. Mint ismeretes, finomfelbontású mintázatok alkotják a mikroelektronikai alkatrészeket. Ezek közül a félvezető integrált áramkörök a legjelentősebbek. Az áramköröket, illetve azok mintázatait vékonyrétegekből alakítják ki. Egy ilyen típusú mintázat metszetét mutatjuk be az 1. ábra segítségével. Az 1. hordozón a tőle fizikai és/vagy kémiai tulajdonságait tekintve a technológia által megszabott, célszerű módon különböző aktív 2 réteg foglal helyet. Ez a 2 réteg a technológia során a szaggatott 3 vonallal illusztrált összefüggő módon keletkezik, de előnyös tulajdonságait teljes mértékben csak akkor tudja kifejteni, ha csak a 4 mintázat szerinti helyeken van jelen. Ezt a 4 mintázatot az aktív 2 rétegre terített maszkoló 5 rétegben nyitott 6 ablakok rendszere definiálja. Az 5 rétegben definiált 4 mintázatnak az aktív 2 rétegre történő átvitele az aktív anyag atomjainak a 6 ablakon át történő eltávolításával — a továbbiakban maratásával — valósul meg. A maratás nedves kémiai módszere abban áll, hogy az aktív 2 réteget és a maszkoló 5 réteget olyan reagenseket tartalmazó folyadékkal (maratószerrel) hozzák érintkezésbe, amelyek az aktív 2 rétegből a maratószerben oldható termékeket állítanak elő, de melyek a maszkoló 5 réteg anyagát csak kevéssé támadják meg. Ennek az eljárásnak hátránya, hogy az anyageltávolítás az aktív 2 réteg mélységi méretében és a maszkoló 5 réteg alatt laterálisán — vízszintesen — nagyjából azonos sebességgel történik. Ennek az a következménye, hogy az aktív 2 rétegben kialakított 4 mintázat mérete eltér a 6 ablakok által definiált mérettől, továbbá a 4 mintázatot határoló 7 falak meredeksége az 1 hordozó vízszintes síkjához képest kicsi lesz, amint az a 2. ábrán látható. Az eljárásnak ezek a hátrányai különösen szembeszökőek abban a gyakorlatban gyakorta előforduló esetben, ha az aktív 2 rétegnek az 1 hordozó felé eső oldalán a maratószerben csak lassabban oldódó aktív 2a alrétege van, mert az aktív 2 réteg oldalirányú túlmaratása lényegesen megnövekszik az alatt az idő alatt, ameddig a lassabban oldódó 2a alréteg teljesen átmaródik, vagyis az 1 hordozó a 6 ablak méretének megfelelően előtűnik. Az aktív 2 rétegen a 4 mintázat kialakításának — mikrostruktúrálására — további ismert eljárás szerint az anyageltávolítás, amelyet a 3. ábra szemléltet úgy történik, hogy az aktív 2 réteget és a 2a alréteget felületén felgyorsított atomi 8 részecskék (leggyakrabban nemesgáz atomok) bombázó hatásának teszik ki. A felgyorsított atomi 8 részecskék a maszkoló 5 rétegben lévő 6 ablakokon át utat találnak az aktív 2 réteg és a 2a alréteg atomjaihoz azokkal ütközve energiát adnak át és kilökik ezeket az atomokat a helyükről. Az eljárás előnye, az előbbiekben ismertetett kémiai maratással szemben, hogy az anyageltávolítás (maratási) sebessége az aktív 2 réteg és a 2a alréteg kémiai és fizikai tulajdonságaitól kevésbé függ, és ezért az eltérő összetételű aktív 2 réteg és a 2a alréteg maródása megközelítőleg azonos sebességgel megy végbe. A bombázó felgyorsított 8 részecskék pályái egymással párhuzamosak, így az eljárás további előnye az, hogy a maszkoló 5 rétegben kialakított 6 ablak leképzése mérethűen történik meg, és a gyorsított atomi 8 részecskepályák alkalmas beállításával — pl. az 1 hordozó forgatásával — az aktív 2 rétegben és a 2a alrétegben kialakított 4 mintázatok 7 falának meredeksége széles határok között változtatható, közelítőleg függőlegesre, vagyis az 1 hordozó síkjához képest 90°-ra is beállítható. Ugyanakkor az eljárás hátránya, hogy a 6 ablakon át az aktív 2 rétegből és a 2a alrétegből eltávolitott anyag részben vagy egészben a maszkoló 5 réteg felületén megtelepszik és ott az ábra szerinti rárakódást, vagy egy gallérszerű 9 képződményt eredményez. Ez a 9 képződmény megakadályozza, hogy az aktív 2 réteg, valamint a 2a alréteg előnyös hatását teljes egészében kifejtse attól függetlenül, hogy a 4 mintázat kialakítási lépés után a maszkoló 5 réteget eltávolítják-e vagy sem. Az ionbombázásos maratásnak ezt a hátrányát az ismert eljárások kiküszöbölik ugyan, de ehhez vagy bonyolult maszkolási technikára vagy pedig az ionbombázó részecskék beesési szögének a maratás alatti folyamatos változtatására van szükség, ami bonyolult és megbízhatatlan eljárást eredményez. Az ionmaratásos eljárás további hátránya, hogy a maratást végző felgyorsított atomi 8 részecskék a maszkoló 5 rétegnek is energiát adnak át, és ettől egyrészt az aktív 2 réteg és a 2a alréteg maga is maródik, másrészt a maszkoló 5 réteg hőmérséklete megemelkedik és ez legtöbb esetben hátrányosan befolyásolja az aktív 2 réteg és a 2a alréteg tulajdonságait. Az ionmaratással elérhető legnagyobb maratási sebességet, és ezzel az eljárás termelékenységét, leggyakrabban a maszkoló 5 réteg hőmérséklettűrése korlátozza. A magasabb hőmérséklet hatására ugyanis a maszkoló 5 réteg deformálódik és a 4 mintázatban káros méretváltozást okoz. A különféle ismert maratási eljárásoknak előnyeiről és hátrányairól számos tudományos közlemény jelent meg. Példaképpen egy igen részletes forrásmunkát említhetünk meg: „Thin Film Processes, Ed. : J. L. Vossen, W. Kern. Academic press. New York (1978)” A könyv 5.1 fejezete a nedveskémiai maratással, az 5.2 fejezete pedig a szárazmaratásokkal foglalkozik. A találmánnyal célunk az ismert eljárások hátrányainak részleges megszüntetése és olyan kombinált maratási eljárás kialakítása, amely alkalmas finomfelbontású mérethű mintázatok kialakítására. A találmánnyal megoldandó feladatot, tehát egy kombinált maratási eljárás kialakításában határozhatjuk meg, amely alkalmas finom felbontású mikroáramkörök kialakítására. A találmány alapja egyrészt az a felismerés, hogy a nedves-kémiai maratási eljárás során az ábraméretek nemkívánatos torzulása időben a maratás első szakaszában keletkeznek, amikoris az aktív 2 rétegből és az ablakokhoz közelebb eső 2a alrétegeiből eltávolított atomok hatása kevésbé jelentős. További felismerés az, hogy az ionmaratás hátrányaként említett gallérszerű 9 képződmények annál kisebb méretűek, minél kevesebb az ionmaratás során eltávolított anyag mennyisége. A találmány szerinti kombinált maratási eljárás olyan ismert eljárás továbbfejlesztése, amelynek során az aktív rétegre maszkoló réteget viszünk fel és a maszkoló rétegen a kívánt mintázatoknak megfelelő ablakokat nyitunk, majd maratjuk az aktív réteget. A találmány abban van, hogy az aktív réteg maratását nedves kémiai és ionmaratásos műveletek egymás utáni alkalmazásával végezzük. Homogén aktív réteg esetében a nedves kémiai maratást az aktív réteg legalább 40%-án eltávolítása után megszakítjuk. Inhomogén aktív réteg és alréteg esetében a nedves kémiai maratást az idő5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
