SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

26 FEKT Vysokého učení technického v Brněhradla k hradlu poly-Si, od tepelné oxidace k depozici oxidu Si, od mokrého chemickéholeptání k suchému leptání a nyní od hliníkových vodičů (2 % Cu) k vodičům měděným.3.5.1 Výrobní procesKrátkým pohledem jsme zjistili, že MOS proces během uplynulých desetiletí prodělalpoměrně významný vývoj. V 70-tých letech minulého století byl dominantní PMOS process hliníkovým hradlem a vodiči (metal layers). Jednotlivé technologické výrobní kroky tohototehdy běžného výrobního procesu jsou v Tab. 2.Hlavním problémem v těchto dobách bylo prahové napětí. Kladně nabité ionty v oxidusnižovaly jeho hodnotu. Používání PMOS tranzistorů tak bylo spíše možností než běžnoupraxí.Teplotní oxidace křemíku v kyslíkové atmosféře nebo v prostředí vodní páry umožňujevytvářet kvalitní hradlové oxidy s dobrou kontrolou jejich tloušťky. Stejný proces se častotaké využívá při difúzních procesech a vytváření pasivačních a izolačních vrstev. Existují lidé,kteří tvrdí, že univerzálnost a kvalita oxidačního procesu je jedním z nejdůležitějšíchargumentů proč se upřednostňuje křemík před germaniem.Oxid se dá velmi lehce odleptat kyselinou fluorovodíkovou (HF) aniž by nějakporušovala křemíkovou vrstvu nacházející se pod oxidem. Kyselina fluorovodíková rozpouštíSiO 2 selektivně, tj. nereaguje s křemíkem. Pro jemnější motivy jsou mokré leptací postupyhrubé a často vedou k podleptávání (je to izotropní proces), nedovolují vytváření struktur srozměry detailů pod 2 až 3 µm. Mokré leptání vyžaduje také řadu následných operací (mytí,oplachování, sušení). Používané chemikálie jsou zdraví škodlivé. Řešení je v použití tzv.suchého leptání.Tab. 2: Technologické výrobní kroky běžného výrobního procesuLitografická operace Výrobní operace Technologický proces1 Růst oxiduLeptání oxiduDifúze source/drain2 Leptání oxiduRůst hradlového oxiduTeplotní oxidaceLeptání kyselinou HFDifúze bóruLeptání kyselinou HFTeplotní oxidace3 Leptání vrstvových propojů Leptání kyselinou HF4 Depozice hliníkových plochNapařováníLeptání hliníkuMokré (chemické) leptáníÚprava kontaktů, redukce Žíhání v atmosféře H 2 /N 2povrchového napětíSuché leptání využívá chemické procesy (chemická reakce v nízkotlakém výboji) nebofyzikální procesy (fyzikální působení urychlených iontů), případně jejich kombinaci. Podletoho rozlišujeme plazmochemické leptání, iontové leptání - vf odprašování nebo iontovévymílání , reaktivní iontové leptání.Hliník je napařen na celý waffer a potom je leptán. Výsledkem procesu jsou hliníkováhradla a vodiče, které propojují jednotlivé struktury. Do směsi se přidává malé množství mědi(~2%), která zlepšuje odolnost hliníku vůči elektromigraci. Elektromigrace je pohyb atomůvlivem srážek s elektrony pohybujícími se vodičem. Tento efekt může způsobit přerušení