Субтрактивный метод переноса рисунка заключается в осаждении пленки, литографическом покрытии ее маскирующим слоем с рисунком и удалении травлением немаскированных участков пленки. При аддитивном методе, или методе взрывного удаления, вначале на подложку наносится литографическая маска, затем на маску и на незащищенные ею участки подложки осаждается пленка, после чего участки пленки, покрывающие маску, удаляются путем селективного растворения маскирующего слоя в подходящем жидком растворителе, так что пленка, покрывающая маску, может быть поднята и удалена с поверхности подложки.
Применение субтрактивных методов является предпочтительным для современной технологии СБИС способом переноса рисунка. Аддитивные методы способны обеспечить высокое разрешение, но используются редко.
Травление в реактивных плазменных разрядах сопровождается побочными эффектами, главным образом нежелательными. Рассмотрим наиболее важные из этих эффектов.
1. Осаждение полимеров
Например, при травлении радикалами CF3 происходит образование фторуглеродных фрагментов, которые могут осаждаться на поверхности подвергаемого травлению материала, приводя к нежелательному замедлению процесса травления. С другой стороны, если осаждение полимерных пленок можно производить избирательно: только на маске или подложке, то повышается селективность травления.
Осаждение полимерных пленок на внутренних поверхностях реактора вызывает загрязнение подложки атмосферными примесями, в частности водяным паром, и высвобождение газообразных посторонних примесей в процессе последующего плазменного травления. Например, при травлении с использованием окисляющей плазмы в реакторе, внутренние поверхности которого покрыты фторуглеродной пленкой, высвобождается значительное количество атомов Р.
2. Радиационные повреждения
Разнообразные частицы высокой энергии (ионы, электроны и фотоны), присутствующие в плазме, создают потенциально опасную среду для изготавливаемых СБИС. Подзатворный диэлектрик и граница раздела Si-SiO2 особенно подвержены радиационным повреждениям в результате облучения этими частицами.
В реальных условиях изготовления МОП-схем чувствительная к облучению область подзатворного окисла защищена металлизацией затвора в процессе травления. Подавляющее большинство частиц не обладает достаточно высокой энергией для прохождения через слой электрода затвора, поэтому радиационные повреждения сконцентрированы по периметру электрода. Кроме того, технологический процесс обычно включает последующие высокотемпературные операции, во время которых радиационные дефекты отжигаются.
Основная проблема, связанная с радиационными повреждениями, возникает при образовании нейтральных ловушек после формирования алюминиевой металлизации, когда дальнейший высокотемпературный отжиг исключен.
3. Примесные загрязнения
Все внутренние поверхности системы реактивного травления подвержены ионной бомбардировке и могут распыляться. Если не обеспечивать правильный выбор материала реактора и контроль ускоряющего напряжения, распыленный материал может осаждаться на подложке и загрязнять подвергаемую травлению микросхему. Загрязнение атомами тяжелых металлов, резко уменьшающими время жизни неосновных носителей, часто наблюдалось в реакторах, изготовленных из нержавеющей стали.
На практике, в особенности при использовании методов сухого травления подложка и маска также подвергаются воздействию травителя. Чаще всего материалы, контактирующие с травителем, характеризуются конечными значениями скорости травления. Следовательно, важным параметром переноса изображений в технологии СБИС является селективность (избирательность) травления, определяемая как отношение скоростей травления различных материалов.
Селективность по отношению к материалу резиста необходимо учитывать при контроле формируемых элементов. Селективность по отношению к материалу подложки определяет качество и процент выхода годных приборов.
Селективность по отношению к материалу подложки зависит от однородности скорости травления как пленки, так и маски, однородности толщины пленки, степени перетравливания, профиля края элемента маски, анизотропии скорости травления маски и максимального допустимого ухода размеров вытравливаемого элемента.