واحد دماوند–علوم تحقيقات

)) صفحـه (()) عنـوان ((

lithography 1 ليتوگرافي -1

7 ليتوگرافي اشعه مرئي يا ماوراء بنفش-1- 1

8 ليتوگرافي اشعه الكتروني و يوني-2- 1

10 ه ايكس ليتوگرافي اشع-3- 1

12 رزيست و انواع آن- 4- 1

15 ماسك- 5- 1

Etching 20 خورندگي -2

2 -1- Wet Etching 20

2 -2 - Dry Etching 24

2 -2 -1- Plasma Etching 24

2 -2 -2- Ion Milling 26

2 -2 -3- Reaction Ion Etch 29

2 -2 -4 - ECR 30

32 مراجع مورد استفاده

فهرست مطالب

Lithograghyليتوگرافي -1ليتوگرافي فرايند متداولي در ساخت مدارهاي مجتمع مي باشد كه هدف آن ايجاد الگوي مناسب روي ويفر

مراحـل ليتـوگرافي در . ماسك به سطح ويفر انجام مـي شـود است اين امـر با انتقال طرح موردنظر از يك .د تصوير اين مراحل را نشان مي ده2-1 نشان داده شده است و شكل 1-1نمـودار

مراحل ليتوگرافي-1-1

1 -2- a: سطح ويفر كه با sio2پوشيده مي شود .b: پوشاندن سطح ويفر با رزيست c: ويفر و تابش اشعه قراردادن ماسك روي سطح d: ظهور و پاك كردن قسمتهايي از رزيست كه تحت تابش قرار گرفته است . e: etch كردن اليه sio2

f: پاك كردن رزيست از روي اليه sio2

-1-

تميز شود و ناخالصي هاي فلزي، يوني و آني از سطح آن ح آن كامالًقبل از استفاده از ويفر ابتدا بايد سط . ، روشي را جهت تميز كردن سطح ويفر ارائه مي دهد 3-1 جدول پاك شوند

عمليات تميز كردن سطح ويفر سيليكوني-3-1جدول

A( برداشتن مواد حل شدني :

. دقيقه در تري كلرواتيلن جوشان فرو مي بريم 3 به مدت -1 . دقيقه در استن جوشان فرو مي بريم 3 به مدت -2 .الكل متيليك جوشان فرو مي بريم دقيقه در 3 به مدت -3 . دقيقه در آب غيريونيزه شستشو مي دهيم 3 به مدت -4

B ( برداشتن باقي مانده :آلودگيهاي آني و يوني

فرو برده محلول را تا درجه H2O2 – NH4OH – H2Oاز ) 5:1:1( در محلول -1 . در آن نگه مي داريم دقيقه ويفر را10 گرما مي دهيم و به مدت oC80-75حرارت

. دقيقه زيرآب غيريونيزه جاري قرار مي دهيم1 محلول را به مدت -2 . دقيقه شستشو مي د هيم 5 در آب غيريونيزه به مدت -3

C( برداشتن هيدروكسيد : . فرو مي بريمH2O- HFاز ) 1:50( ثانيه در محلول 15 به مدت -1 . دقيقه شستشو مي دهيم5است به مدت در آب غيريونيزه جاري كه متالطم -2

D( پاك كردن فلزات سنگين :

كـه داراي دمـاي H2O2- HCL - H2Oاز ) 6:1:1( دقيقه در محلـول 10 به مدت -1oC80-75است فرو مي بريم . . دقيقه محلول را زير آب جاري غيريونيزه قرار مي دهيم 1 به مدت -2 . دقيقه شستشو مي دهيم 20 در آب جاري غيريونيزه به مدت -3

-2-

شايان ذكر است كه عمليات ليتوگرافي بايد در محيطي انجام شود كه ذرات پراكنده در آن از مقدار معينـي زيرا باتوجه به دقت باالي موردنياز در عمليات ليتوگرافي، ذرات غبار مي توانند نقص هـايي . بيشتر نباشد

طبقه بندي اتاق هاي تميـز -4-1جدول . ايد تعداد آنها در محيط كم باشد ايجاد كنند ، لذا تا حد امكان ب )Clean room ( در . را نشان مي دهدVlSI ذرات عداد كه ت1 در اتاق تميـز كالسmμ5/0 آن

.يك ذره در فوت مكعب است استفاده مي شود

طبقه بندي اتاقهاي تميز-4-1جدول

mμ5Number ofParticles per ft3(m3)

mμ5.0Number of Particles per ft3(m3)

Class

)23000(65 )350000(10000 10000

)2300(6,5 )35000(1000 1000

)230(0,65 )3500(100 100

)23(0,065 )350(10 10

)3-2(0,0065 )35(1 1

كـه مـي توانـد ) barrier layer(پس از تميز كردن سـطح ويفـر ، روي سـطح آن را بااليـه محافــظ

Sio2 ،Si3N4 محافظ كه در مثال هـاي مـا سپس روي اليه . پلي سيليكن و يا فلز باشد مي پوشانيميل آينده به تفص در مورد رزيست و انواع آن در . اليه از رزيست مي پوشانيم است را با يك Sio2 معموالً

دقيقـه در 30 تـا 10مايع اسـت براي باال بـردن چـسبندگي آن حـدود رزيست معموالً. بحث خواهيم كرد . آن را حرارت مي دهيم OC90-80حرارت

. مي نامند Rrebaking يا Soft baking اين مرحله را )مطابق ديتاشيت كارخانه سازنده رزيست(

-3-

ه از ساخت و نفوذ يك ماسك الزم است و هريك از ماسكها بايد دقيقـاً تنظـيم براي هر مرحل VLSIدر ــان ــده و در مك ــد ش ــرار گيرن ــر ق ــاالي ويف ــحيح ب ـــاي . ص ــور از عالمته ــن منظ ــه اي و ب

بـراي تنظـيم ماسـك ، ماسـك را ثابـت نگـه . منطبق شـوند بر يكديگـر استفـاده مي شود كه بايد دقيقاً نگـه داشته اند در زير ماسك جابجـا )Vacuum Chuck(و ويفر را بايك دستگاه تخليه مي دارند

برحسب چگونگي . شوند مي كنند و با استفـاده از ميكروسكوپ نگاه مي كنند تا عالمت ها كامالً تنظيـم آن را بعـداً را خواهيم داشت كـه ) printing(قرار گرفتن ماسك روي ويفر تقسيم بندي از انواع چاپ

.توضيح مي دهيم

بعد از تنظيم ماسك آنرا تحت تابش اشعه ايكس قرار مي دهند كه برحسب نوع اشعه تابانده شـده ميتـوان ر گرفتـه انـد حالليتـشان افـزايش قسمت هايي از رزيست كه تحت تابش قرا . ديگري داشت تقسيم بندي

سپس براي محكـم . پاك مي شوند Sio2در هنگام ظهور و شستشو از سطح و) رزيست مثبت (يابـد مي به ويفر، آن را به را گرفته است و باال بردن چسبندگي آن نسبت كردن رزيست باقي مانده كه طرح ماسك

)ق ديتاشيت كارخانه سازنده رزيستمطاب(. يمقرار مي ده OC180 تا 120دقيقـه در حرارت 30 الي 20مدت

كه با رزيست پوشيده نشده اند خورده مي شـوند و طـرح از Sio2 آن قسمت هايي از etchدر عمليات نيز روشهاي مختلفي دارد كـه درجـاي خـود بيـان etchفرايند .منتقل مي شود Sio2 رزيست به اليه

پاك كنيم براي اين كار دو روش متـداول Sio2بايد رزيست را از سطح كردن etchپس از .خواهيم كرد كه باعث مي شود رزيست متورم شده از سطح جدا شود و يـا مي كنند است يا از مايع مخصوصي استفاده

سيستم پالسماي اكسيژن اكسيده مـي كننـد و اينكه بصورت خشك عمل مي كننديعني رزيست را دريك ) resist Ashing. (مي سوزانند

-4-

:د ليتوگرافي را مي توان بر مبناي اشعه مورد استفاده به سه دسته تقسيم كر

)Photolithography( ليتوگرافي اشعه مرئي يا ماوراء بنفش -1

)Electron and Ion Beam Lithography( ليتوگرافي اشعه الكتروني يا يوني -2

)X-Ray Lithography( ليتوگرافي اشعه ايكس -3

: دسته تقسيم كرد همچنين مي توان براساس نحوه ارتباط ماسك با ويفر و طريقه تابش به ماسك به سه )Contact Printing ( چاپ اتصالي-1

اتمسفر روي سطح ويفري كـه بـا رزيـست پوشـانده 3/0 تا 05/0در اين روش ماسك با فشاري در حدود با اين روش مي توان وضوح خوبي بدست آورد ولـي بـدليل عـدم يكنـواختي . فشرده مي شود شده است ،

غيـر است لذا براي بهبـود اين روش از ماسك قابل انعطاف كه ضخامتي در سطح مت اتصال با ويفر، وضوح در اين روش چون ويفر و ماسك در تماس مستقيم هستند . داشته باشـد استفاده مي شود mm2/0حدود

به عنوان مثال نتايج يك آزمايش نشان داده است كه بعد . مي گردد نقص هايي در ماسك و رزيست ايجاد بـار تحت تابش قرار 15 نقص در سانتيمتـر مربع و بعداز 13 بار تحت تابش قرارمي گيرد5از آنكه ماسك

در اين روش تنظيم ماسك مشكل تر اسـت . نقص در سانتيمتـر مربع از ماسك ايجاد مي گردد 37گرفتن .شود و براي ايجاد اتصال بين ماسك و ويفر از خالء استفاده مي

) Proximity Printing( چاپ نزديك يا مجاورتي -2

ميكرومتر وجود 20 الي 10 و در برخي موارد 50 تا 30در اين روش بين ماسك و ويفر فاصله اي در حدود در اينجـا متناسـب بـا وضوح . وضوح آن به مراتب كمتر از چاپ اتصالي و تصويرافكني است .دارد

λ1

.مي باشد

)λ : هرچه فاصله ماسك تا ويفر كمتر باشد، پديده تفرق كمتـر در نتيجـه ) طول موج اشعه مورد استفاده .بهتر است وضوح

-5-

)Projection Printing( چاپ تصويرافكني -3

. در اين روش فاصله ماسك و ويفر زياد است و از يك سيستم نـوري براي انتقال تصوير استفاده مي شـود بي دارد كه متناسب با وضـوح خو

λ . برابر بزرگتر از اندازه واقعي اش باشد 10 تا 5ماسك مي تواند . است 1

ماسك Scanningدر . Step – and- Repeatو يا Scanningمي توان به دو روش عمل كرد ماسك تنها طرح Step – and- Repeatكامـل است و طرح تمام ويفر را دارد ولي در مورد استفاده

يك چيپ از ويفر را دارد و در هر مرحله طرح را روي يك چيپ از ويفر منتقل مـي كننـد و ايـن عمـل را در اين روش تنظيم لنزها و جلوگيري . به تمام چيپ هاي ويفر انتقال يابد تكرار مي كنند تا زماني كه طرح ه هـاي ايـن روش يـا از نـوع شكـست نـور كلـي چـاپ كننـد بـه طـور . از ارتعاش آنها، مشكل مي باشد

.دومي بهتر است هستند كه عموماًٌ) آينه ( و يا از انواع انعكاسي ) عدسـي (

5-1شـكل . از نظر وضوح چاپ اتصالي بهتر از تصويرافكني و چاپ تصوير افكني بهتر از مجاورتي اسـت .را نشان مي دهد انواع چاپ

1-5-a : لي چاپ اتصاb :چاپ مجاورتي c :چاپ تصويرافكني

-6-

)a( )b(

)c(

lens

Mask Resist

Sio2

Lens1

Lens2

space

) Photolitography( ليتوگرافي اشعه مرئي يا ماوراء بنفش -1-1

هرچـه طـول مـوج . مي باشدuv ( ultra violet(منبع تشعشع در اين روش نور مرئي يا ماوراء بنفش محــدود كننــده مــا در ايــن روش تفــرق عامــل. باشــد وضــوح بهتــري بدســت مــي آيــد اشــعه كمتــر

)diffraction ( است كه با كاهش λ براي داشتن وضوح باال سعي مي شود كـه . ، تفرق كم مي شود نانومتر استفاده شود و همچنين فاصله بـين ماسـك و 250تا 180از اشعه هاي باطول موج كمتر تا حدود

. ويفر كاهش داده شود اين روش كه متداول ترين روش است از هر سه نوع چاپ اتصالي ، مجاورتي و تصوير افكنـي اسـتفاده در

.مي شود . طول موج اشعه مرئي و ماوراء بنفش را در طيف امواج نشان مي دهد 6-1جدول

Broad cast Radio Waves

Short Rodio waves

Infrared ( IR ) Visible UHraViolet

(uv) x-Rays GammaRays name

100 1 5-10 6-10 B-10 10-10 13-10 Wave Length(m)

طيف امواج– 1-6

. طيف مرئي و ماوراء بنفش را نشان مي دهد 7-1شكل

طيف مرئي و ماوراء بنفش 1-7

-7-

Wavelength (nm)

در اين روش اگر از چاپ اتـصالي اسـتفاده شـود در شـرايط كـامالً كنتـرل شـده مـي تـوان بـه مينـيمم .دست يافت mμ 25/0فيچر

) Electron and Ion Beam Lithography( ليتوگرافي اشعه الكتروني يا يوني -1-2 10طول موج اشعه الكتروني در انرژي بـين . در اين روش مي توان از اشعه الكترون و يا يون استفاده كرد

كه مقدار بسيار كوچكي است لذا در اين روش عامـل آنگستروم است 1/0 كيلو الكترون ولت حداقل 50تا است كه براي ما محدوديت ايجاد ) Scattering(محدود كننده پديده تفرق نيست بلكه پديده پراكندگي

ليتوگرافي با اشعه الكتروني بعلت سرعت كم و پيچيدگي دستگاهها عمومـاً در فراينـد ليتـوگرافي . مي كند عمده تـرين كـاربرد ايـن روش در توليـد ماسـك و . جتمع استفاده نمي شود مورد نياز در ساخت مدارات م سـاعت زمـان الزم 20اگر براي ساخت ماسك موقت توسط دستگاه نـوري . ساخت ادوات آزمايشي است

. ساعت ساخت 2باشد همين ماسك موقت را مي توان توسط اشعه الكتروني در مجتمع استفاده شود، نيازي به ماسك نخواهد داشت و اشـعه اگر از اشعه الكتروني براي ليتوگرافي مدارات

لذا به راحتي مي توان طرح يا الگو را با تغيير برنامـه كـامپيوتر عـوض . را مي توان با كامپيوتر كنترل كرد .كرد

Raster Scanدر روش اول كـه . دو روش براي جاروب كردن ويفر توسط اشـعه الكترونـي وجـود دارد عه تمام ويفر را جاروب كرده و اطالعات را از طريق قطع و وصل اشعه به ويفـر منتقـل ناميده مي شود اش

ناميده مي شود اشعه تمام ويفر را جاروب نمي كند، بلكه تنها Vector Scanدر روش دوم كه . مي كند .قسمتهايي كه بايد تحت تابش اشعه قرار گيرند آدرس دهي مي شوند

.لكتروني را نشان مي دهد ليتوگرافي با اشعه ا8-1شكل

ليتوگرافي اشعه الكتروني-1-8

-8-

انرژي الكترونها aدر حالت . را نشان مي دهد +H مسير شبيه سازي شده صد الكترون و يون 9-1شكل kev20 و هدف آنها از جنس طال )Au (در حالت . استb انرژي الكترونها kev10 و هدف آنها PMMA

روي سيليـسيم PMMA و هـدف آنهـا kev20 انرژي الكترونها Cدر حالت . است ) Si (روي سيليسيم ــت ــرژي dاســت در حال ــا ان ــا ب ــدفي از kev60 يونه ــه ه ــد PMMA ب ــرده ان ــورد ك . روي طــال برخ

fدر حالـت . برخورد كرده انـد Si روي PMMA به هدفي از d يونها با همان انرژي حالت eدر حالت . برخورد كرده اند PMMA قبل به هدفي از جنس يونها با همان انرژي

1-9 a و b و c : مسير شبيه سازي شده صد الكترونd و e و f : مسير شبيه سازي شده صد يونH+

-9-

مشخص شـده اسـت بـه علـت جـرم كـم f و e و d با حاالت c و b و aهمانطور كه از مقايسه حاالت در مي يابيم كه هرچه جـرم اتمـي c و aاز مقايسه حالت . است +H يون الكترون پراكندگي آن بيشتر از

بدست مي آيـد هرچقـدر c و bچنانچه از مقايسه حالت . ماده هدف بيشتر باشد پراكندگي بيشتر مي شود نيز كه مربوط f و e و dاين نتايج در حاالت . انرژي اشعه الكتروني كمتر باشد پراكندگي بيشتر مي شود

. مي باشند صادق است +H به يوندر ليتوگرافي با اشعه الكتروني با افزايش انرژي الكترون ، كاهش شعاع اشعه و كاهش ضـخامت رزيـست

PMMA 12 توانسته اند به مينيم فيچرnm دست يابند . .ليتوگرافي با اشعه يوني دقت بسيار زيادي دارد زيرا يون به علت جرم زيادش پراكندگي اش اندك است

) X-Ray Lithography( ليتوگرافي اشعه ايكس -1-3طـول مـوج به علت كـم بـودن . استفاده مي شود nm10 تا 1/0در اين روش از اشعه ايكس با طول موج

پديده تفرق كاهش مي يابد و اثر آن ناچيز مي شود همچنين چون انرژي فتوالكترونهاي حاصـل از اشـعه در ايـن روش مـي تـوان از چـاپ اتـصالي و يـا مجـاورتي . كم استايكس كم است لذا اثر پراكندگي نيز

استفاده كرد ولي با وجود اينكه درچاپ اتصالي وضوح بسيار خوبي بدست مي آيد معموالً از چاپ مجاورتي علت اين است كه ساخت ماسك اشعه ايكس مشكل است و در چاپ اتـصالي احتمـال . استفاده مي كنند

. بسيار زياد است خرابي و آسيب ديدگي ماسكمشكل اين روش عالوه بر مشكالت تهيه ماسك اشعه ايكس كه در بخش ساخت ماسك به تفـصيل بـه

بازده پاييني دارند و بيشتر توان :اوالً متداول مي باشند كه Xشرح آن خواهيم پرداخت، منابع توليد اشعه ز آنها موازي نيست يعني منبـع نقطـه اي اشعه حاصل ا :ثانياً . ورودي آنها به صورت حرارت تلف مي شود

اين اثر را نشان مي دهد كه 10-1شكل . مي شود ) Penumbra(نيست كه موجب ايجاد اثر نيمسايه :باتوجه به شكل داريم

Lg

Lg

=⇐=θ

θ δδ .ت مي توان ماسك را اندكي كوچكتر از اندازه واقعي اش ساخδبراي تصحيح

اثر نيمسايه در ليتوگرافي اشعه ايكس-10- 1

-10-

چون اشعه ايكس از برخورد الكترونهاي پرانرژي با يك جسم هدف و تغيير انرژي جنبـشي آنهـا بـه :ثالثاً وجود مي آيد باتوجه باينكه انرژي الكترونها هنگام برخورد با هدف به يك اندازه كاهش نمي يابد لذا اشعه

لذا به جاي يك طول موج يـك محـدوده . نگ نبوده و طيف متصلي را تشكيل مي دهد ايكس حاصل يكر .طول موج داريم

λhKK =− 12

m

)Plasma x-ray sources(براي رفع مشكالت مربوط به منبع اشعه ايكس از منابع پالسمايي استفاده مي شود

يك اشعه ايكس قوي ) Synchrotron orbital radiation) sor x-rays. بازده بهتري دارندكه به طور كلي وضوح حاصل از ليتـوگرافي اشـعه . و موازي را تأمين مي كند لذا اثر نيمسايه را از بين مي برد

توســطPMMA طرحــي را كــه در رزيــست 11-1شــكل . ايكــس بهتــر از ليتــوگرافي نــوري اســت Sor x-Rayدر حالت . ايجاد شده نشان مي دهدaصالي اسـتفاده شـده اسـت و در حـاالت از چاپ ات

b ، c ، d از چاپ مجاورتي كه فاصـله ماسـك بـا ويفـر μ400m

. بـوده اسـت اسـتفاده شـده اسـت b mμپهناي طرح در حالت μ1 در حالتc mμ2و در حالتd

. است 4

. ايجاد شده است PMMA در رزيست Sor x-Ray طرحي كه توسط -1-11-11-

رزيست و انواع آن -1-4

رزيست ماده اي است كه به اشعه حساس مي باشد و قابليت حل آن در اثـر تـابش اشـعه كـم و يـا زيـاد ش يابـد آن را تابش اشعه قابليت حالليت رزيست افزاي اگر در اثر . مي شود رزيست ها معموالً مايع هستند

ضخامت رزيست نبايد از يك حدي كمتـر . رزيست مثبت و اگر كاهش يابد آن را رزيست منفي مي گويند ) اسـت sio2كه در مثال هـاي مـا همـان ( كردن بايد از اليه محافظ زيرينش etchباشد چون در موقع

12-1در شـكل همچنين ضخامت رزيست نبايد خيلـي زيـاد باشـد چـون همانگونـه كـه . محافظت كند .كم مي شود ) resulotion(مشاهده مي شود با افزايش ضخامت رزيست وضوح

Ideal Window Size Ideal Window Size

Actual Window Size Actual Window Size

تأثير ضخامت رزيست در اندازه پنجره ايجاد شده-12- 1

13-1شــكل . تمــام ســطح ويفــر يكنواخــت و قابــل كنتــرل باشــدبنــابراين ضــخامت رزيــست بايــد در در اين دستگاه ويفر را با يـك . دستگاهي را كه براي اين منظور مورد استفاده قرار مي گيرد نشان مي دهد

Vacuum Chuck حين رزيست مايع را روي نگه داشته و آنرا با سرعت ثابت مي چرخانند و در هميناگر سرعت چرخش ويفر را زياد كنيم ضخامت . ضخامتي يكنواخت خواهد داشت لذا رزيست . ندآن مي ريز

: ضخامت رزيست با دو عامل بستگي دارد. رزيست كم مي شود

ويسكوزيته رزيست -1 )ضخامت متناسب با عكس ريشه دوم سرعت است (سرعت چرخش ويفر -2

-12-

به كار مي رود دستگاهي كه براي پوشاندن سطح ويفر با رزيست-13- 1)resist spinner (

-13-

به چرخد ضـخامت رزيـست ايجـاد rpm 5000 تا 1000 دقيقه با سرعت 60 الي 30اگر دستگاه به مدت . ميكرومتر خواهد بود 5/2 الي 5/0شده حدود

. در هر روش ليتوگرافي رزيست بـه كـار رفتـه بايـد بـه اشـعه مـورد اسـتفاده در آن روش حـساس باشـد . رزيست نيز انواع مختلف دارد لذا )photoresist( فتورزيست -1

و قسمت ماده حـساس بـه ) صمغ(فتورزيست مثبت از دو بخش تشكيل شده است كه شامل قسمت رزين نور مي باشد قبل از تابش اشعه قسمت حساس به نور در حالل حل نمي گردد ولي در اثـر تـابش تجزيـه

در نتيجـه حـالل نـواحي از رزيـست را كـه تحـت تـابش قـرار . دهد شده و حالليت رزين را افزايش مي فتورزيست منفي نيـز . مي باشند HR-206 و MP-2400دو نمونه تجاري آن . گرفته اند حل مي كند

يك قسمت الستيك چند بلور ايزويون است كه از لحاظ شيميايي خنثـي . از دو قسمت تشكيل شده است در اثـر تـابش نـور قـسمت . شد و قسمت ديگر ماده حساس به نور اسـت بوده و تشكيل دهنده فيلم مي با

حساس با الستيك وارد واكنش مي شود و بين مولكولهاي الستيك پيوند برقرار مي كند بنـابراين قابليـت در اين صورت حالل قسمتهايي از رزيست را كـه تحـت .حالليت آن در يك حالل آلي كاهش مي يابد

.ي از يك فتورزيست منفي تجاري است نمونه ا747كداك ميكرونگ . حل مي كندتابش قرار نگرفته اند نشان داده شده اسـت 14-1پديده اي كه در شكل . اگر رزيست بيشتر از حد الزم تحت تابش قرار گيرد

چنانچه در شكل مالحظه مي شود در فتورزيست منفي خطايي كه در اثر تـابش زيـاد اشـعه . رخ مي دهد بگونه ايست كه اين خطا را تـضعيف etch تا حدودي جبران مي شود و etch است در هنگام ايجاد شده

لذا بـه نظـر مـي رسـد كـه . اين خطا را تقويت مي كند etchمي كند در صورتيكه در فتورزيست مثبت ، ي ولي در عمل به دو علـت از فتورزيـست منفـ . استفاده از فتورزيست منفي بهتر از فتورزيست مثبت است

: كمتر استفاده مي شود

تاثير تابش زياد از حد اشعه بر فتورزيست مثبت و منفي14- 1

Dark Field Mask PR+

Sio2

Si

Light Field Mask PR-

Sio2

Si

)a(

)b(

-14-

در فتورزيست منفي ذرات فعالي كه در هنگام تابش نور ايجاد مي شوند ممكن اسـت بـا اكـسيژن -الفو آنهـا را در محـيط حـاوي واكنش انجام داده و نتوانند بين مولكولهاي الستيك پيوند برقرار كنند از اين ر

.نيتروژن مورد استفاده قرار مي دهند در فتورزيست منفي قسمت مورد تابش به دليل حل شدن بعضي از مولكولهـايي كـه پيونـد تـشكيل –ب

ولي در فتورزيست مثبت قسمتهايي كه مـورد تـابش قـرار . نداده اند متورم مي شود و وضوح كم مي شود .از اين رو فتورزيست مثبت وضوح بهتري دارد . نمي شوندنگرفته اند چندان متورم

رزيست هاي مورد استفاده در ليتوگرافي اشعه الكتروني يا يوني-2و در رزيـست . برخورد الكترون ها به رزيست مثبت باعث شكستن پيوند زنجيره هاي پليمـري مـي گـردد

انرژي الكترونهاي ورودي بـسيار بيـشتر چون. منفي موجب تشكيل پيوند بين زنجيره هاي پليمر مي گردد از انرژي پيوندهاي مولكولي رزيست است ميتوان فـرض كـرد كـه تمـام الكترونهـاي ورودي مـوثر واقـع

.شكستن پيوند و ايجاد پيوند همزمان اتفاق مي افتند . مي شوند .ولي اينكه كداميك بيشتر صورت گيرد بستگي به نوع رزيست دارد

PMMA ثبت حساس به الكترون مي باشد در اينجا بـا وارد شـدن الكتـرون بـه رزيـست يك رزيست مبرخوردهاي متوالي صورت مي گيرد و الكترون انرژي خود را از دست مي دهد و پديـده پراكنـدگي اتفـاق

.مي افتد

رزيست هاي مورد استفاده در ليتوگرافي اشعه ايكس -3يح داده شد در يك رزيست اشعه ايكـس نيـز ميتوانـد مـورد رزيستي كه در ليتوگرافي اشعه الكتروني توض

در اينجا رزيست تحت تأثير الكترونهايي است كه در اثر انرژي زياد اشعه ايكس بصورت . استفاده قرار گيرد چون انرژي فتوالكترونها كم است پراكندگي شان نسبت به حالـت . فتوالكترون عمل كرده و آزاد مي شود

.ر است اشعه الكتروني كمت ماسك-1-5

است كه در يـك طـرف آن الگـوي طـرح ) نسبت به اشعه مورد استفاده (ماسك يك صفحه مربعي شفاف طرفي از ماسك كه داراي طرح اسـت در تمـاس بـا . قرار دارد ) نسبت به اشعه مورد استفاده (بصورت كدر

ا مي كشيدند سپس آن را روي در گذشته براي تهيه ماسك ابتدا الگوي بزرگ طرح ر . ويفر قرار مي گيرد از يك اليه شفاف و يـك اليـه rubylithورق . منتقل مي كردند rubylithيك كاغذ دو اليه به نام

. تشكيل شده است كه الگوي طرح را روي طرف قرمز رنگ حـك مـي كردنـد Mylarقرمز رنگ به نام ن با استفاده از دوربـين كاهـشي يـك سپس از روي آ . برابر اندازه واقعي اش بود 1000 تا 100اين طرح reticle برابر اندازه واقعي بود تهيـه مـي كردنـد در مرحلـه بعـد بـا اسـتفاده از 10 كه اندازه طرح در آن

. ماسك را با اندازه واقعي مي ساختند Step-and-repeatدوربين هاي

-15-

فرايند ساخت ماسك-15- 1 a : طرح اوليه b : دوربين كاهشي c : دوربينStep-and-repeat d :ماسك

امروزه براي ساختن ماسك از كامپيوتر استفاده مي شود و طرح به صـورت برنامـه اي كـه روي ديـسكت ، pattern generotor بـه كـار مـي رود و pattern generatorضبط شده است براي راه اندازي

reticle ماسك مـشكل وقتي قطر ويفر بزرگ باشد تنظيم عالمت هاي ها را مي سازد چون باشد ديگر ماسك را درسـت نمـي كننـد و بـا mμ1است ، وقتي قطر ويفر بزرگ و مينيمم فيچر حدود

روي هـر چيـپ از ويفـر بطـور جداگانـه طـرح را منتقـل Direct step on waferاسـتفاده از روش .مي كنند

كه جنس آن براي ماسكهاي نـوري از كـروم Master Maskموالً در چاپ اتصالي از ماسك اصلي معبلكه از روي ماسك اصلي ماسك هاي كاربردي يا موقت را كه امولسيوني هستند . است استفاده نمي كنند

ك اصلي در علت اين كار جلوگيري از خراب شدن ماس. ساختند و در چاپ اتصالي از آنها استفاده مي كنند . اثر تماس با سطح ويفر است

. فرايندي را كه امروزه براي ساخت ماسك به كار مي رود نشان مي دهد 16-1شكل -16-

Initial artwork) a(

) b(

) c(

Mask)d(

فرايند ساخت ماسك-16- 1 ر طـول موجهـاي سيليكات و د از پروnm300براي قسمت شفاف آنها در طول موج هاي باالتر از :ماسك نوري

nm260-200 براي قسمت كـدر آنهـا نيـز معمـوالً از كـروم اسـتفاده . از كواتز يا اكسيد آلومينيم استفاده مي شود نمونه اي از ماسك نوري را نـشان 17-1شكل . ضخامت قسمت شفاف آنها حدود چند ميلي متر است . مي شود .شود ا در مورد ماسك الكتروني بحث نمي انجام مي شود لذبدون ماسك اشعه الكتروني معموالً ليتوگرافي. مي دهد

) و همچنين نـوع رزيـست (يا كدر ماسك استفاده مي شوند مواردي كه براي قسمت شفاف :ماسك اشعه ايكس ثابـت . بستگي به اين دارند كه اين مواد در طول موج هاي در حدود اشعه ايكس چه نوع طيف خوبي داشته باشند

ثابـت جـذب در طـول مـوج λبـا افـزايش . نشان داده شده است 18-1برخي مواد در شكل جذب اشعه ايكس خاصي به طور ناگهاني به پايين جهش مي كند اين جهش ناشي از اين است كه اين طول موج متناسب با انـرژي

.باشد يون الكترونهاي اليه اي داخلي مييونيزاس-17-

Draw Ic Masks On Cad system

Transfer data to pattern Generator via magnetic media

Or Communication Line

Pattern generator

reticle 1010

Step and repeat Reduction system

Final-Size Master Masks

Working Masks Proximity or project

Printing

Direct Step- on-wafer

Contact Printing

ثابت جذب برخي از مواد براي طول موجهاي اشعه ايكس-18- 1

) Au(لذا براي قسمت كدر از طال . ثابت جذب بااليي دارد ) Au(چنانچه از منحني مالحظه مي شود طال اشـعه ايكـس بـراي طـول % 90ضخامت الزم طـال جهـت جـذب . مي توانا استفاده كرد ) Ta(و تانتاليم

ــاي ــب آ8/44 و 3/13 ، 3/8 ، 4/4موجهـ ــه ترتيـ ــستروم بـ ــر 08/0 و 2/0 ، 5/0 ، 7/0نگـ ميكرومتـ مي باشد براي قسمت شفاف مي توان از مواد آلي

نمونه اي از ماسك نوري-17- 1

-18-

استفاده Sic و Si ، Si3N4 ، BN ، AL2O3 و پليمايد يا مواد غيرآلي مانند paryleneمانند پاريلين لذا ضخامت فلز نسبت به قسمت شفاف زياد است و . حدود چند ميكرون است كرد ضخامت قسمت شفاف

فلز جذب كننده روي پايه شفاف اعوجاج هايي ايجاد مي كند كه ممكن است به حدي باشد كـه نتـوان از تابش اشعه ايكس خرابي هايي از ماسك ايجاد كرده و همچنين اشـعه مرئـي باعـث . ماسك استفاده كرد .ي شود كدر شدن ماسك م

مشكالتي كه در ساخت ماسك اشعه ايكس وجود دارد موجب محـدوديت در اسـتفاده از ليتـوگرافي اشـعه .ايكس مي شود

-19-

Etching خورندگي -2 Sio2 سـطح بايد اين طـرح بـه . پس از آنكه عمليات ليتوگرافي انجام شد و رزيست شكل طرح را گرفت

اين عمل با . كه با رزيست پوشيده نشده است خورده شود Sio2 منتقل شود يا به عبارتي آن قسمتهايي از بـه دو صـورت Etching. مـي نامنـد ) Etchant(استفاده از موادي انجام مي شود كه آنها را خورنده

را etch روشـهاي 1-2كل ش. كه براي هريك روشهاي مختلفي وجود دارد . خشك و تر انجام مي شود .نشان مي دهد

2-1- Wet Etching

در اين روش از مواد شيميايي مايع جهت خوردن اليه هـايي كـه توسـط رزيـست محافظـت نـشده انـد اسـتفاده بايـد بـه گونـه اي باشـد كـه اليـه Etchant. خاصي استفاده مي شـود Etchantبراي هر ماده از . مي گردد را براي مواد مختلـف etchat 2-2 نمايد جدول Substrat ، etchا سريعتر از رزيست و رbarrierمحافظ

.نشان مي دهد كه غالباً اسيدي هستند Rate

AO/min Etch Temp

Common Etchant

700 Room HF & NH4F

)1:8( Sio2

1000 Room Acetic Acid & NH4F (2:1)

Sio2 )Vapox(

2000 oc 50-40 H3Po4:16 HNo3:1 Acetic :1

H2o:2

Aluminum

80 oc180 -150 H3Po4 Si3N4 1000 Room 50HNo3:

0H2o:2 3=HF

Polysi

هاي متداولEtchant جدول 2- 2

Etch روشهاي-2-1

-20-

فرو برده سپس آن را شستشو مـي دهنـد تـا محلـول از etchant ويفر را محلول Imersionدر روش بـه صـورت etchant محلـول Sprayدر روش . روي آن پاك شود و در نهايت آن را خشك مي كننـد

اسپري روي ويفر پاشيده مي شود كنترل پروسه راحت تر است و براي شستشو ويفر مي توان با يك كليـد امـا ايـن سيـستم اسـپري . نيز كمتر اسـت etchantآلودگي هاي حاصل از . حالت سيستم را عوض كرد

مقـاوم بـادش و etchه ماده اي مي باشد كه در برابر هزينه بااليي دارد و در ساخت دستگاه مربوط نياز ب هاي اسـيدي etchantهمچنين قابليت اطمينان آن كم است چون در آن . خرابي دستگاه جلوگيري كند

.كه قابل احتراق هستند بصورت متراكم و فشرده وجود دارند Wet etching ايزوتروپيك است و زير اليه رزيست كمي خورده مي شود )undercut ( لذا نمي تواند

. مورد استفاده قرار گيرد mμ3براي مينيمم فيچر كمتر از

Isotropic (wet etch) Anisotropic (Dry etch)

2 -3 - etchingايزوتروپيك و غير ايزوتروپيك

اسـت بـدليل ممكنOver etch. را نشان مي دهدWet etching نقص هاي ممكن در 4-2شكل خيلي قـوي ايجـاد etchant از حد معمول و يا به كار بردن etch يا افزايش دماي etchافزايش زمان

.شود

Normal Incomplete etch

Over etch Over etch & Resist lifting

wet etching نقص هايي ممكن در - 4- 2

: بدين شرح است wet etchingبطور كلي معايب mμ3ينيمم فيچر به م -1

.ند و

-21-

. محدود مي شود )Sloped Side walls. ( ايزوتروپيك است و ديواره هاي شيبدار ايجاد مي كند -2

و etchياز

مند مراحل شستشوي محلول -3 .خشك كردن است antناد شيميايي -4 خطرناك و سمي هستند و آلودگي ايجاد مي كنetchantم

:wet etchingزاياي آسيبي وارد نمي كند . است به كريستال

ستالي و تركيب ساختماني آن به

ol

م چون فرايند الكترو شيميايي -1در بسياري از موارد در مواد كريستالي باتوجه به نوع ماده و جهت كري -2

متفـاوت خواهـد etchيعني در جهات مختلف سرعت . عمل مي كند Selectiveصورت انتخابي مي توان در ساخت عناصر مجتمع فتونيـك، تـشخيص Selective etchingاز اين خاصيت . بود

و تعيـــين ســـطح مـــشترك اتـــصاالت P-Nجهـــات كريـــستالي، تعيـــين چگـــونگي اتـــصال heterojunction استفاده كرد .

Br- methan براي Ga As و Inp به صورت Selective و غير ايزوتروپيـك عمـل مـي كنـد . . شده است etchant Br- methanol ، etchد كه با را نشان مي دهInp 5-2شكل

2 -5 - Inp كه با Br- methanol ، etch شده است .

structureSlo( يـا V شكل هايي بـه صـورت چنانچه مالحظه مي شود d ( و يـا pe تگ

etch با زمان inverted mesa وابستگي ابعاد -6- 2

)inverted mesa ( به عنوانburied active waveguide ي اين شـكل . استفاده كرد وابـ . نشان مي دهد Br-methanol% 2 براي محلول etch را به زمان inverted mesaابعاد

س

-22-

ستالي وابـسته اسـت Etchant به دما، غلظت ماده etchسرعت جهت كري و 8-2 ، 7-2شـكلهاي . و كـه بـا محلـول Inpريستالي را براي و جهت ك etchant به دما، غلظت etchوابستگي سرعت 2-9

Hcl etchچنانچه مالحظه مي شود سرعت . مي شود نشان مي دهدetch با افزايش دمـا و افـزايش . افزايش مي يابد etchantغلظت ماده

-23-

2-8

به جهت كريستاليetch وابستگي سرعت - 9- 2

دما به etch وابستگي سرعت -etchant 2-7 به غلظت etch وابستگي سرعت-

اسـتفاده HF از محلـول Wet etching ، Sio2 مالحظـه شـد بـراي 2-2همـانطور كـه در جـدول متغيير خواهد بود كه در AO/min 1000 تا 100 بين etch سرعت oc 25مي شود كه در دماي اتاق يعني

با افزايش دمـا و افـزايش غلظـت etchاينجا نيز سرعت . ذكر شده است AO/min 700جدول سرعت . مــي شــوندetchبخــار بــه عــالوه اكــسيدهاي خــشك آهــسته تــر از اكــسيدهاي . افـزايش مــي يابــد

معمـوالً ناخالـصي فـسفر . را تحت تأثير قرار مي دهنـد etchناخالصي هاي موجود در اكسيد نيز سرعت البته اين ناخالصي ها نبايد از حـد . راكاهش مي دهد etch را افزايش و ناخالصي بر سرعت etchسرعت

. را به شيشه تبديل مي كنند Sio2معيني بيشتر باشند چون 2-2- Dry Etching

جز در موارد خاص و براي مواد و جهات كريستالي خاص، بطـور كلـي Wet etchingچنانچه ذكر شد در اين روش . استفاده مي شودdry Etching معموالً از تكنيكهاي VLSIلذا در . دقت كافي را ندارد

به اين سيستم ) نور 20 تا 01/0ود حد(ابتدا ويفرها در خالء قرار گرفته و سپس تركيبات گازي با فشار كم كسري از مولكولهاي گاز ) MHZ56/13 ( )Rfمثالً (وارد مي شود آنگاه با امواجي در رنج فركانس راديويي

يونيزه شده و محيط پالسما ايجاد مي گردد پالسما شامل يونهـاي مثبـت و منفـي ، الكترونهـا و اتمهـاي شد، به نحوي كه اين محيط تقريباً از لحاظ بار الكتريكـي خنثـي گازي خنثي و حتي راديكالهاي آزاد مي با

سطح ويفر ممكن است بصورت شيميايي توسط راديكالهاي آزاد خورده شـود Dry Etchingدر . است )Plasma Etching ( و يـــا آنكـــه بطـــور فيزيكـــي توســـط بمبـــاران يونهـــا خـــورده شـــود

)Ion Miling ، Sputter Etching ، Ion Etching ، Ion Beam Etching ( روشسومي هم وجود دارد كه در واقع تركيبي از دو روش قبلي است كه در آن هم خورنـدگي شـيميايي و هـم

)Ion Etching ، Reactive ، Reactive Ion Beam Etching(. بمباران يوني صورت مي پذيرد

2-3-1- Plasma Etching خالء ، منبع گاز، منبع تغذيه، گاز مورد استفاده در اين روش گاز فعال است محفظه ، سيستم : عناصر آن عبارتنداز

بـدين ترتيـب عمـل ) . CF4 ، SiF3(كه بتواند واكنش شيميايي انجام دهد معموالً داراي عنـصر فلوئـور اسـت س محفظـه مي شود كه ويفر را داخل محفظه قرار داده ، فشار داخل محفظه را با سيستم خالء پايين مي آورند سپ

ميداني ايجاد مي كنـد كـه RF باشد منبع CF4 + O2را از گاز فعال پر مي كنند بعنوان مثال اگر گاز وارد شده Etch آزاد مي شود تا بتواند با سـطح مـورد CF4 در Fبدين ترتيب . تركيب گاز را به حالت پالسما در مي آورد

ــاي مـــا ( ــق مثالهـ ــد ) Sio2طبـ ــيميايي انجـــام دهـ ــنش شـ ــادلي داريـــم .واكـ ــذا واكـــنش تعـ : لـ40 ⟨≤ X ،4 FXCFCF X )4( −+→

2 OSiF4FSio

وقتـي . كه در حالت كلي سرعت رفت و برگشت آن باهم برابر اسـت را به وجـود مـي آورد CoF2 ،CO ، CO2 واكنش نشان داده تركيباتي چون CFxاكسيژن وارد محيط شود با

هاي بيشتري در محيط مـي ماننـد Fسرعت باز تركيب كم مي شود و در محيط كم مي شود و CFXلذا غلظت →24. واكنش دهنـد Sio2كه مي توانند با SiF4 مـاده فـرار Sio2 بـا F از واكـنش ++

Sio2 فرار مـي كنـد و بـدين ترتيـب سـطح Sio2حاصل مي شود كه چون محيط خالء است براحتي از سطح انجام شود ولي باتوجـه بـه etch در محيط باشد تا عمل O2بررسي شد بايد حتماً مقدار چنانچه .خورده مي شود

-24-

كمتر شود، به علت كم شدن غلظـت % 80 از CF4يعني غلظت بيشتر شود % 20 از O2 اگر غلظت 10-2نمودار CF4 ،F كمتري نيز توليد مي شود كه مي تواند با Sio2 لذا سـرعت . واكنش دهدetch غلظـت % 20 تـا O2

. ماكزيمم است etch سرعت O2غلظت % 20و در . افزايش و از آن به بعد كاهش مي يابد

. مي شود O2 + CF4 ، etch با Sio2 وقتي etch در سرعت O2 تأثير غلظت -10- 2

Plama Etching خود به دو صورت انجام مي شود :Barrel و planar 1- Barrel : ده مي شد كه محفظه آن شبكه اي شكل و بصورت يك سيلندز در گذشته از اين سيستم استفا

ايزوتروپيـك و etchingبود كه در اين سيستم يونهاي داخل پالسما درجهت خاصي حركـت نمـي كردنـد لـذا را Barrel Plasma Etching سيـستم هـاي C-14-2 و 11-2شكل هـاي . همچنين غيريكنواخت بود

اليي دارد كه باعث بوجود آمدن بار در سطح ويفـر مـي شـود، لـذا از يـك ميدان پالسما انرژي با . نشان مي دهند كه دور تا دور ويفر قرار مي گيرد استفاده مي شود تا عملكرد مدارات ويفـر protective shieldشيلد محافظ

.ايزوله مي كند تغيير نكند اين شيلد ويفر را از ميدان پالسما

Barrel plasma Etching سيستم -11- 2

-25-

بي نس

گيرند

خوت

سرع

درصد

2- planar : در اين روش ويفرها را روي يك صفحه تخت كه زيـر الكتـرودRF قـرار گرفتـه اسـت قـرار همچنـين . غير ايزوتروپيك اسـت etching جهت دارتر هستند لذا Barrelمي دهند، لذا يونها نسبت به روش

12-2شـكل . مـي شـود بدور محور خود مي چرخد سطح نيز يكنواخت تـر RFچون صفحه تخت زير الكترود .سيستم اين روش را نشان مي دهد

m : به كار مي روند عبارتند از μ35.0منابع پالسما جديدي كه براي مينيمم فيچرهاي در حد - ICP ) Inductively Coupled Plasma( - TCP) Transformer Coupled Plasma ( - ECR ) Electron Cyclotron Resonance ( ــشتر ــداً آن را بي ــه بع ك

.بررسي خواهيم كرد و پالسمايي با غلظت باال و فشار كم ايجاد مي كند Plasma Etching سرعت بااليي دارد.

2-12- Planar Plasma Etch

2-2-2- Ion Milling

غيرفعال اسـتفاده وارد كنيم از گاز ) Reactive(در اين روش باز هم پالسما داريم ولي به جاي اينكه گاز فعال مولكولهاي گاز يونيزه شده در ميدان شتاب گرفته و به سطح ويفر برخورد مي كنند و سطح ) Arمانند (مي كنيم

. آن را پودر مي كنند و بعلت وجود خالء در محيط اين پودرها از روي سطح ويفر در محـيط پراكنـده مـي شـوند ــستالي ــبكه كري ــه ش ــي اســت و ب ــامالً فيزيك ــد ك ــود فراين ــي ش ــايي وارد م ــيب ه ــر آس ــن روش را. ويف اي

Sputter Etching يا Ion Etching نيز مي نامند كه در آن يونها در تمام جهات به سطح ويفـر برخـورد . تقريباً ايزوتروپيك است Etchingمي كنند لذا

زوتروپيك مي شود و مي توان اگر از اشعه يوني استفاده كنيم يا به عبارت ديگر به يونها جهت بدهيم فرايند غيراي .* شده را تنظيم كردetchبا تغيير زاويه تابش اشعه به سطح ويفر شيب ديواره هاي

را نـشان b Ion Beam Etching-14-2 و 13-2 و شـكل هـاي a Ion Etching-14-2شـكل

-26-

Reactive Gas

Plasma Field

Wafers

و a-14-2ل هـاي را در شـك I.B.E ( Beam Etching( و Ion Etching ) I.E(مي توان . مي دهند

2-14-b مقايسه كرد .

2 -13- Ion Beam Etching

لـذا بـراي . سرعت فرايند بـسيار كـم اسـت Plasma Etching در مقايسه با Ion Millingبطور كلي در

اينكه يك فرايند با سرعت باال و همچنين غير ايزوتروپيك داشته باشيم از روش سـومي كـه تركيبـي از ايـن دو .تفاده مي كنيم روش است اس

از كتاب15به فصل * Hand book of semiconductor lasers and photonic Integrated ciruits by y.suematsu and A.R.Adams

-27-

2-14- Barrel Plasma Etching:c Ion Beam Etching:b Sputter Etching :a

-28-

2-2-3- )R.I.E( Reuction Ion Etch در ايــن روش كــه از گــاز فعــال اســتفاده مــي شــود هــم فراينــد فيزيكــي داريــم و هــم شــيميايي هــم مــواد . فـــرار حاصـــل از واكـــنش شـــيميايي وجـــود داد و هـــم ســـطح بـــصورت فيزيكـــي پـــودر مـــي شـــود

از اشـعه جهـت دار يونهـا اسـتفاده I.B.E هم كه مانند Reactive Ion Beam Etch (R.I.B.C)در شده را Etch غيرايزوتروپيك است و مي توان با تغيير زاويه تابش اشعه شيب ديواره هاي etchمي كند فرايند

.تنظيم كرد

etchant به تركيب گازهاي GaAs و Inp در etch وابستگي سرعت -2-15

-29-

. شـده اسـت اسـتفاده etch بـراي CCl2F2:Ar حالتي را نشان مـي دهـد كـه از تركيـب a-15-2 شكل با سطح ويفر واكنش شـيميايي نـشان مـي دهنـد و مـواد فـراري F و Cl كم است اتم هاي Arوقتي غلظت

با سطح ويفر مي شـود پـس F و Cl روي سطح ويفر مي نشيند و مانع از انجام واكنش بين Cمي سازند ولي را از روي Cرد مـي كننـد و به سطح ويفر برخـو Ar ، يونهاي Arبا افزايش غلظت . كم است etchسرعت

ولـي وقتـي . با سطح ويفر واكنش شيميايي انجام دهـد F و CIسطح ويفر بلند مي كنند و اجازه مي دهند كه بيـشتر شـود بـه علـت ) اسـت % GaAs ، 50و بـراي % Inp ، 35كه اين حد براي ( از يك حدي Arغلظت

سطح واكنش شـيميايي انجـام مـي دهـد، هايي كه با Cl و F و در نتيجه كم شدن CCl2F2كاهش غلظت . ايجاد نمي شود كه روي سطح بنشيند Cدر اين حالت ماده غير فراري مثل . استفاده شده است etchسرعت

. كاهش مي يابد etch ، سرعت CI2لذا با كاهش غلظت گاز واكنش گر يعني

2-2-4- Electron cyclotron Resonance (ECR) تخليه نيازي به كاتد ندارد لذا قابليت اطمينان بااليي دارد ، چـون امكـان جـدا شـدن براي ECRمنبع پالسما

همچنين مي تواند پالسمايي با غلظت باال و . يونهاي ناخواسته از كاتد و نشستن آنها روي سطح ويفر وجود ندارد اعمال يـك با ECRپالسما . را نشان مي دهدECR-RIBE يك سيستم 16-2شكل . فشار كم ايجاد كند

به يك محفظه تخليه افقي كه در آن ميدان مغناطيسي وجود دارد، بوجـود 2/45GHZموج ماكروويو با فركانس . مورد استفاده قرار گرفته است etchant خالص به عنوان Cl2مي آيد و در آن گاز

ECR-RIBE سيستم -2-16

Inp ، GaAsستخراج يونها را در دماهاي مختلـف بـراي به تغيير ولتاژ اetch وابستگي سرعت 17-2شكل :برخي نتايج حاصل از اين شكل بدين قرار است . نشان مي دهد

-30-

بـه عبـارت ديگـر فراينـد . حركت مي كنـيم ethchبا افزايش دما به سمت شيميايي شدن فرايند -1 Plasma Etching به سمتIBE موثرتر از فرايند فيزيكي آن مي شود لذا از etchشيميايي , RIE در نتيجه سرعت . حركت مي كنيمetch افزايش مي يابد .

ي دما كم است و فرايند فيزيكي غالب است سرعت واكنش بيـشتر تحـت تـأثير ولتـاژ اسـت در -2به عبارت ديگر با افزايش دما شيب . مقايسه با زماني كه دما زياد است و فرايند شيميايي غالب است

. به ولتاژ كم مي شود etch سرعت خط وابستگيeرا ب

وقت

واسطه زياد كردن سرعت فرايند فيزيكي افزايش مي دهد و افـزايش tchافزايش ولتاژ سرعت -3 . را بواسطه زياد كردن سرعت فرايند شيميايي افزايش مي دهد etchدما سرعت

GaAS, INPهاي مختلف براي به تغيير ولتاژ استخراج يونها در دماetch وابستگي سرعت -2-172شكل باشد ، Cl به زاويه تابش را نشان مي دهد در صورتيكه گاز مورد استفاده etch وابستگي سرعت 2-18

با كسينوس زاويه تابش متناسب است يعني با افـزايش زاويـه etchواكنش شيميايي بايد انجام شود لذا سرعت Clتابش تماس مولكولهاي

. كاهش مي يابد etchود و سرعت با سطح كمتر مي ش2 etchيه تابش سرعت ابتدا با افزايش زاو. فيزيكي مي شود etchفرايند . استفاده شود Arدر صورتيكه از گاز

افزايش مي يابد چون برخورد يونها نزديكتر به سطح انجام مي شود ولي به تدريج با افزايش بيشتر زاويـه تـابش . كاهش مي يابد etchح بيشتر مي شود و سرعت احتمال بازتاب يونها از سط

. زاويه تابش زاويه ايست كه اشعه تابانده شده با سطح ويفر دارد

2 به زاويه تابشetch وابستگي سرعت -18-

-31-

:مراجع مورد استفاده

1- - Hand book of semiconductor Lasers and Photonic Integrated circuits

By y. suematsu and A.R.Adams

1994, Chapman & Hall

2- Introduction to Microelectronic Fabrication Richard c.Jaeger, 1988,

3- An Introduction to semiconductor Microtechnology D.V.Morgan&

4- VLSI Technology

S.M.szE,1988,MC Graw- Hill

5- Microchip Fabrication

PETER VAN ZANT , 1997, MC Graw- Hill

-32-

Addison-wesly

K.Board

:سواالت مبحث ليتوگرافي و خوردگي

انواع ليتوگرافي از نظر نوع اشعه به كار رفته را نام برده مزايا و معايب هريك و عوامل محدود كننـده -1 هريك را به طور مختصر ذكر نماييد ؟

سه نمائيد ؟انواع روش چاپ را نام برده آنها را بايكديگر مقاي -2

3- Penumbra effectچيست ؟ براي از بين بردن اين اثر چه مي كنيم ؟

چرا ماسك اشعه ايكس زود خراب مي شود ؟ -4

در هر يك از انواع ليتوگرافي از چه روش چاپي استفاده مي شود ؟ -5

تفاوت رزيست مثبت و منفي در چيست؟ كداميك بيشتر به كار مي رود ؟ چرا ؟ -6

ست يكنواخت و قابل كنترل باشد؟ براي اينكار از چه روشي استفاده مي شود ؟چرا بايد ضخامت رزي -7

براي باال بردن وضوح در ليتوگرافي الكتروني چه مي توان كرد ؟ -8

9- Undercut و Overetchچيستند و علت آنها چيست ؟

μy با پهنinvert mesaبراي ساخت -10 و پهناي ماسـك etchان زم=Inp , Br.Methanol(100 (مورد استفاده چقدر خواهد بود ؟

mμ1 و m1اي ((

؟

؟

؟

ت ؟

؟

؟

؟

؟

به چه عواملي وابسته استetchسرعت -11

در چيستplanar و Barrelتفاوت روش -12

را بنويسيد17-2نتايج حاصل از شكل -13

استفاده Cl2 از CF4 را وارد مي كنيم اگر به جاي O2 گاز CF4 با etchingچرا در پالسما -14 الزم اسO2شود آيا باز هم استفاده از

را بيان نماييدCCl2f2 : Ar etchant در تركيب Arنقش -15

را از نظر سرعت مقايسه نماييدetchingروشهاي -16

مراحل فرايند ليتوگرافي را نام ببريد -17

چيست و چه زماني مورد استفاده قرار مي گيردDirect Step on Waferروش -18

-33-