目前,在国内外半一导体器件制造工艺中,用等离子去胶工艺代替常规化学溶剂去胶及高温氧气去胶已获得显著效果,越来越引起半导体器件制造者的重视。由于该工艺操作简便、成本低、可节约大量的化学试剂、对器件参数无影响、去胶效果好。在集成电路多层布线工艺中用高温氧气去胶常使一次布线铝层由于四百多度高温氧化发黄,而影响与二次布线铝层的欧姆接触,若用发烟硝酸去胶后擦片又常使铝层擦伤而降低了二次布线的合格率。采用等离子去胶则可大大减少铝层表面的擦伤,不氧化,无底膜,保证二次布线的欧姆接触,提高了多层布线的合格率。为大面积集成电路的发展提供了很好的前景。一、等离子体及产生等离子体的方法作为物质的第四态,高度电离的气体叫做等离子体。等离子体具有导电性。从产生方法不同又可分为高温等离子体及低温等离子体两种。高温等离子体如氢弹的爆炸,火花放电及太阳表面的高温都能使气体电离成为等离子体,这种方法产生的等离子体,温度能达到几千度到几十万度,称为高温等离子体去胶工艺使用的是低温等离子体,其作用原理是低压气体在电场力的作用下发生电离在电离过程中,低压气体中残存的少量自由电子在电场力作用下,向正电极运动,由于低压气体密度小,自由电子的平均自由程较大,在与气体分子的两次碰撞之间能够获得很高的能量,这种高能量的自由电子撞击气体分子,使它离解成电离子和自由电子,这些气体部分分子电离后又有更多的自由电子撞击气体分子,因此离子数目急剧增加,很快使气体成为等离子体,这种方法产生的等离子体的温度可达儿千度,也可以是常温,叫做低温等离子体。等离子去胶,产生温度一般不超过二百度产生低温等离子体方法有高压直流溅射,高频溅射和高频放电。我们等离子体去胶用的是高频电容放电这一形式,这种方法当氧气流量固定为毫升分,真空泵抽气速率为升分板流为安左右即能点火起爆,板流加到安之间即能迅速去胶,起爆强度大,均匀性好。电容法放电是通过高频电场在电容正负两极之间放电,高频电场透过石英管壁传递给低压氧气,促使其电离而产生等离子体。二、等离子体去胶原理低压氧气在高频电场作用下,被电离成乡三一,其中氧离子具有很高的能量,在和光刻胶撞击的过程中,足使抗蚀剂一键发生断裂,和初生态的氧原子发生氧化反应成、、和等气体被真空泵抽掉而达到去胶目的。反应方程式可用下式表示

去胶的速率为一埃分,去胶时间和胶厚度成正比,常规工艺光刻胶厚约微米,去胶时间约一分钟。三、设备等离子体去胶设备示意图如图所示

高频功率发生器我厂开始试验时因缺乏合适的高频功率发生器,就用上海纸品二厂出产的醛高频感应炉稍加改装而成。原有频率因只有千周而不适用,我们拆去了部分槽路电容,使频率提高到兆赫,基本上能满足去胶要求。石英管功毫米一根机械泵升分升分也可以用。工作电容用铜皮或镍皮制造,环宽为厘米,间距为厘米,分二组,每组环和高频炉谐振回路用铜路连接。氧气瓶一个,医用氧气表一个。环形无底石英支架个,上面每隔厘米开一槽。四、操作步骤将待去胶的片子装在无底环形石英支架上,每隔厘米装一片或正反两片,装好后推入石英管中部的电极工作区内。开高频炉总电源,此时风机工作,电源指示灯亮。启动灯丝按钮,将灯丝调压器调至伏左右,此时灯丝指示灯亮。启动机械泵对反应管抽真空达。’“毫米汞柱,即通入氧气一。毫升分。启动高频炉高压按钮,调调压器使板流为安左右,板压直流为。伏,此时栅流为一毫安左右,观察反应管低压氧气为紫兰色,否则就应调节氧气流量至这种颜色为止,继续放电分钟。关高频、机械泵,同时对石英管及泵放气,之后取出硅片,去胶工艺即完毕五、工艺试验讨论高频炉的频率越高,氧气越容易电离,去胶的效率也越高。我们因为是改装的设备,为了不使改动太多,因此只折去部分槽路,,电容未作大的变动,频率在改动之后为兆赫,当板流为安时高频输出功率为瓦,去胶速率为一埃分,如频率能提高到兆赫的话,则去胶功率还可降低,我们准备自己装配兆赫的去胶设备,估计使用功率在瓦以下。真空度对去胶速率的影响我们设备在调剂过程中,发现系统真空度对去胶速率影响较大。系统的真空度在泵的抽速固定不变时,取决于氧气流量,真空度二氧流量升分泵抽速升分毫米汞柱,过大过小的氧流量都不能较快去胶。氧流量过小时,真空度高,辉光强烈。我们发现在这种条件下,片子中心的胶去得很慢,边缘去得很快,造成去胶不均匀。氧流量过大时,则又辉光很弱,整个胶面都去的很慢。我们调节流量在毫升分左右,泵抽速为毫升分左右时,辉光呈紫兰色,去胶较快,约分钟即能去净微米的胶。为什么氧流量过小即真空度高时,去胶不均匀。氧流量过大时,又去胶很慢。我们认为是这样的原因当真空度高时,氧离子浓度在石英管壁处高,在石英管中心,由于离子的复合降低,因而造成电子边缘去胶快,中心慢的现象。反过来真空度过低时,又由于电离度过小,离子浓度不够,而造成去胶太慢。当条件处在二者之间时,保证了足够的电离强度和氧离子浓度时,则能均匀地快速去胶。在这种条件下,真空度保持在一“毫米汞柱时,分子平均自由程较大,氧离子可获得较大的、能量,和光致抗蚀剂起反应,氧离子浓度也足够。同时大量吸附在胶面的氧分子,氧原子在离子的激活之下,也参加氧化反应。因此,我们会嗅到一股臭氧的味道。综上所述,我们应折衷选择,合适的真空度以保证去胶均匀和快速。我们目前使用的电容环的工作区长为厘米甚至可以更长到米左右,按每厘米装片背靠背装于一槽内,因此可一次去胶一百大园片,适合于大量生产要求,符合多、快、好、省的精神。真空泵油在使用中我们发现真空泵油易氧化变质,应选用抗氧化油类。等离子去胶这项新工艺具有强大的生命力,它彻底改变了长期以来用酸类及有机溶剂去胶的落后面貌,这项工艺不但在去胶方面具有特长,而且等离子态这一新技术应用于氧化硅、氮化硅的蚀刻已引起了人们的普遍重视,并为半导体器件的生产发展开辟了新的领域。因此我们主张大力推广等离子技术,从应用的过程中,掌握等离子技术的规律,为半导体工艺革命创造有利条件。