Состав для травления пленок поликристаллического кремния

Для удаления пленки ПКК могут применяться травители на основе смесей плавиковой КИСЛОТЫ с окислителями либо травители на основе сильных оснований (например, гидроксида калия или натрия). Травители для ПКК на основе плавиковой кислоты характеризуются низкой степенью селективности по отношению к диоксиду кремния. При травлении пленок поликристаллического кремния в щелочах существует опасность загрязнения поверхности обрабатываемых пластин ионами щелочных металлов (1 Та или КА).Для реализации процесса травления пленки поликристаллического кремния в технологии изготовления ИМС необходим состав, который должен удовлетворять следующим требованиямвысокая скорость травления поликристаллического кремниястабильность скорости травления поликристаллического кремния во временивысокая селективность травления по отношению к диоксиду кремнияотсутствие возможности загрязнения пластин ионами щелочных металлов.Наиболее близким к заявляемому техническому решению является состав 1, включающий аммиак водный (гидроксид аммония, ЫН 4 ОН) и воду.Этот состав обладает следующими недостаткаминестабильность скорости травления пленки поликристаллического кремния во времени при повышенной температуре (40-60 С)недостаточно высокая селективность травления пленки поликристаллического кремния по отношению к диоксиду кремния.Быстрое уменьшение скорости травления пленки поликристаллического кремния во времени при повышенной температуре состава (40-60 С) связано с уменьшением концентрации аммиака в травителе при нагревании.В основу изобретения положена задача стабилизации скорости травления пленки поликристаллического кремния и увеличения селективности травления по отношению к диоксиду кремния в составе на основе аммиака водного. Сущность изобретения заключается в том, что состав для травления пленки поликристаллического кремния, содержащий аммиак водный и воду, дополнительно содержит хлорид аммония при следующем соотношении компонентов, мас.Введение хлорида аммония в состав для травления позволяет замедлить процесс снижения концентрации аммиака в растворе за счет образования буферного раствора, стабилизировать во времени скорость травления пленки ПКК и увеличить селективность травления по отношению к диоксиду кремния.Входящие в состав компоненты выпускаются предприятиями промышленности, имеют систематические и тривиальные названия, их физические и химические свойства определены нормативными документами.Физические и химические свойства компонентов состава.Хлорид аммония ЫН 4 С 1.В воде хлорид аммония хорошо растворим (37,2 г в 100 г Н 2 О при 20 С), растворы имеют слабокислую реакцию. Хорошо растворим в жидком аммиаке, мало растворим в метаноле, растворимость в этаноле 0,6 г/100 г (при 19 С). Гигроскопичен.При нагревании до 338 С полностью распадается на ЫН 3 и НС 1.Выпускается промышленностью на соответствие ГОСТ 3773-72 различной степени чистоты (Ч, ЧДА, ХЧ).Аммиак водный получается в тарельчатых абсорберах при растворении в воде газообразного или жидкого ЫН 3. Реагирует со многими тяжелыми металлами и их солями с образованием взрывчатых соединений. Агрессивен в отношении многих металлов, образуя горючий и взрывоопасный газ (водород). Раствор в воде является сильным основанием,бурно реагирует с кислотами.Относительная плотность пара (воздух 1) 0,6-1,2.Выпускается промышленностью на соответствие ГОСТ 24147-80 в виде 25 раствораПорядок приготовления состава следуюший1.1. Рассчитать объем и массу компонентов для приготовления заданного объема состава, исходя из соотношения компонентов, указанного в формуле изобретения1.2. Отмерить расчетный объем аммиака водного (25 ) и вьшить в транспортную емкость. 1.3. Отмерить расчетный объем воды и вылить в транспортную емкость.1.4. Взвесить расчетную массу хлорида аммония и высыпать в транспортную емкость. 1.5. Перемешать полученный состав.2. Приготовление состава на автоматизированной установке.2.1. Рассчитать объем и массу компонентов для приготовления заданного объема со става, исходя из соотношения компонентов, указанного в формуле изобретения2.2. Закачать с помошью насоса в бак установки приготовления растворов расчетный объем аммиака водного (25 ).2.3. Закачать с помошью насоса в бак установки приготовления растворов расчетный объем воды.2.4. Взвесить расчетную массу хлорида аммония и высыпать в бак установки приготовления растворов.Оптимальные пределы концентраций основных компонентов заявляемого состава подтверждены примерами.Для приготовления заявляемого состава были взяты различные концентрации аммиака водного (25 ) и хлорида аммония.а) по скорости травления пленки ПКК и пленки термического диоксида кремния в составе при температуре 60 Сб) по уровню привнесенной дефектностив) по рассчитанной селективности травления пленки ПКК по отношению к диоксиду кремния.Для оценки привносимой дефектности использовались кремниевые пластины диаметром 150 мм (ЕТО.035.298 ТУ), на которых была вырашена пленка термического диоксида кремния толшиной 42,5 нм. Уровень дефектности по частицам плошадью от 0,24 мкм 2 до 10,24 мкм 2 определялся с помошью лазерного анализатора поверхности 511 гГ 5 сап-4500 до и после обработки в заявляемом составе и прототипе.Для измерения скорости травления диоксида кремния использовались Кремниевые пластины диаметром 150 мм (ЕТО.035.298 ТУ), на которых была выращена пленка термического диоксида кремния толщиной 42,5 нм.Для измерения скорости травления пленки ПКК использовались кремниевые пластины диаметром 150 мм (ЕТО.035.298 ТУ) с пленкой поликристаллического кремния толщиной 600 нм, осажденной на пленку термического диоксида кремния толщиной 42,5 нм.Пленка диоксида кремния сформирована методом термического окисления на установке Оксид ЗПО. Осаждение пленки ПКК осуществлялось методом химического газофазного осаждения при пониженном давлении из моносилана на установке Изотрон 4-150.Измерение толщины пленки диоксида кремния и пленки ПКК выполнялось на автоматизированном интерферометре Ьейш ЬТЗ-М/ЗР.Расчет скоростей травления производился по разнице толщины диоксида кремния или толщины ПКК до и после травления по формулеУ аисх (11 он тр г гр где ат - исходная толщина пленки диоксида кремния или пленки ПКК, нм(Дюн - конечная толщина пленки диоксида кремния или пленки ПКК, нмТравление контрольных пластин в заявляемом составе и в составе прототипа с целью определения скорости травления и привнесенной дефектности проводили на комплексе химической обработки КХО.ППЭ-150-001 ЩЦМ 1.240.031 при температуре 60 С в течение 10 мин для пластин с пленкой ПКК и 20 мин для пластин с пленкой диоксида кремния с последующей промывкой пластин в деионизованной воде и сушкой методом центрифугирования.Селективность травления по отношению к диоксиду кремния рассчитывалась по формуле/1 - скорость травления пленки ПКК, нм/мин/2 - скорость травления пленки диоксида кремния, нм/мин.Для приготовления заявляемого состава были взяты различные концентрации каждого компонента с граничными концентрациями остальных компонентов, что представлено в примерах 1 и 2.Для приготовления заявляемого состава взяты различные концентрации аммиака водного (25 ) и граничные концентрации хлорида аммония, оговоренные формулой. Результаты измерений представлены в табл. 1.Как следует из табл. 1, оптимальной концентрацией аммиака водного (25 ) в составе является концентрация 15-80 мас. . Снижение концентрации до уровня менее 15 мас. приводит к нестабильности скорости травления во времени и снижению селективности травления по отношению к диоксиду кремния. Увеличение концентрации до уровня выше 80 мас. приводит к увеличению дефектности обрабатываемых пластин.Для приготовления заявляемого состава взяты различные концентрации хлорида аммония и граничные концентрации аммиака водного (25 ), оговоренные формулой. Результаты измерений представлены в табл. 2.Как следует из табл. 2, оптимальной концентрацией хлорида аммония в составе является концентрация 0,04-2,0 мас. . Снижение концентрации до уровня менее 0,04 мас. приводит к нестабильности состава травителя, о чем свидетельствует уменьшение скорости травления пленки ПКК по истечении 2-х часов выдержки травителя в нагретом состоянии и снижение селективности.Зависимость привнесенной дефектности и скоростей травления пленок ПКК и диоксида кремния от концентрации аммиака водного 2 5 в заявляемом составеСкорость травления пленки 5102, нм/минСкорость травления пленки ПКК, нм/мин2 ч после 0 ч после 2 ч после 0 ч после нагрева нагрева нагрева нагреваСелективность травления ПКК По отношению к диоксиду кремния