На заключительных стадиях изготовления ИМС (формиро­вание металлических слоев, вскрытие контактных окон в меж-слойном диэлектрике и пассивирующем покрытии) использова­ние для снятия фоторезиста в кислотных составах неприемле­мо. Это обусловило использование органических растворителей для снятия фоторезиста на данных этапах. Как правило, в дан­ных случаях используют процесс снятия фоторезиста в растворе диметилформамида при температуре 130-150 °С.

Следует отметить, что использование органических раство­рителей для снятия фоторезиста заключает в себе ряд недостат­ков: высокая стоимость растворителей, необходимость сбора и обезвреживания отходов, высокая взрыво- и пожароопасность, токсичность.

К недостаткам жидкостного химического травления от­носятся:

• капиллярные процессы в тонких щелях и проколах;

• проблемы адгезии фоторезистивных масок и их стойкости к травителям;

• ускоренный характер травления по границам зерен;

• необходимость применения различных травителей для трав­ления многослойных и многоуровневых структур;

• трудность контроля в процессе травления и др.

Поэтому наиболее перспективными для травления функцио­нальных слоев ИМС являются ионные, ионно-плазменные и плаз-мохимические методы.

3.6. Электрохимическая обработка поверхности

Наряду с химической в технологии полупроводников исполь­зуют также электрохимическую обработку поверхности. Элект­рохимическое травление осуществляется при воздействии реа­гентов и электрического тока согласно следующей методике. Образец, подвергаемый травлению, является анодом. Катод, как правило, выполняется из малоактивного элемента - платины, никеля и др. В качестве электролита используются водные или неводные растворы, содержащие окислители, комплексообразо-

ватели и другие добавки. Данный метод травления основан на закономерностях анодного растворения полупроводников.

Механизм анодного растворения был рассмотрен в раздеде 3.3. Наличие внешнего источника тока упрощает управление процессом травления без существенного изменения его меха­низма. Реакция анодного растворения протекает с участием дырок и электронов. Дырки, необходимые для перевода в раствор ато­мов полупроводника, возникают в основном за счет генерации на поверхности. Диффузия дырок из объема в данном случае играет менее существенную роль. Поскольку кинетика анодного растворения определяется поверхностной концентрацией ды­рок, то любые внешние воздействия, способствующие увеличе­нию их поверхностной концентрации (нагрев, освещение, ин-жекция дырок через р-п-переход), ускоряют процесс анодного растворения.

Для электрохимического травления кремния используют электро­литы на основе систем KF - КСl, KF - НСl, KF - HNO₃, HF - Н₂O. При малых плотностях анодного тока (20-50 мА/см²) раство­рение кремния сопровождается образованием толстой аморф­ной пленки фтористых соединений двухвалентного кремния. В состав этой пленки входит фтористо-кремниевый комплекс SiF₂, который медленно растворяется в воде с выделением водорода:

Si + 2HF > SiF₂ + 2Н⁺ + 2е^-, SiF₂ + 2Н₂O > SiO₂ + 2HF + Н₂.

(3.20) (3.21)

При увеличенной плотности анодного тока (50-70 мА/см²) процесс анодного окисления ускоряется, а ток, протекающий через электролит, уменьшается. Ускорение процесса окисления лимитируется недостатком ионов фтора, которые диффундиру­ют из объема электролита. Это, в свою очередь, затрудняет обра­зование пленки фтористых соединений, и начинается новый элек­тролитический процесс анодного растворения кремния в четы­рехвалентной форме. Продуктом реакции в данном процессе является фтористоводородная кислота.

При еще больших плотностях тока (80-150 мА/см²) проис­ходит образование пассивирующей пленки SiO₂, т.е. начинается процесс анодного окисления, а процесс анодного растворения прекращается.