ETAPAS FINAIS COM UM NÍVEL DE METAL, "GATE 2500 por Litografia Eletrônica

Este Trabalho foi publicado pela Sociedade Brasileira de Microeletrônica em Abril/2002.

http://www.sbmicro.org.br/ - n° 2/abril/2002

VERSÃO FINAL GERADA EM: 12/05/94 MODIFICADO EM: 25/06/1997 1

CTI/IM/LMCI - Campinas/SP DOC. Anexado ao SIM: metas 555 e

ªJ.Balloni e meta 554: G:/IMDOC/LL/Balloni/ETF.2M

Centro de Pesquisas Renato Archer - CenPRA.

Laboratório de Tecnologia de Gestão Empresarial

Rodovia D.Pedro 1, Kml43,5 - CEP 130893-120

Campinas - SP

Tel. : (01 92) 3746.6206

Fax.: (0192) 3746.6028

AUTOR: Dr. A.J. BALLONI

PROCESSO INTEGRADO ETF: EB/GA.

PROTOTIPAGEM RÁPIDA DE CIRCUITOS

INTEGRADOS.

ÍNDICE pag.: Resumo. 01 I - Introdução. 03 Informações Básicas sobre Processos e Equipamentos. 05 II - Fluxograma de Processo ETF1-EB/GA. 06 I I I - ETF-EB/GA: Equipamentos & Receitas. 11 IV - ETF-EB/GA: 21 vi.a . Detalhamento Técnico do ETF1-EB/GA. vi.b . Introdução a Caracterização Estrutural. vi.c . Estimativa dos Tempos da Etapas de Processo V - Acessórios & Materiais de Consumo 34 VI - PERSPECTIVAS PARA O ANO DE 1999. 38 VIII - Referências 40

RESUMO.

Visando a execução do projeto "Prototipagem Rápida de Circuitos Integrados" fase ETF1-

EB/G.A. (ETAPAS FINAIS COM UM NÍVEL DE METAL, "GATE 2500 por Litografia

Eletrônica), elaboramos um fluxograma completo das etapas de processo para etapas finais

a partir de um nível de metal (ETF1), bem como especificamos a lista de equipamentos,

acessórios e materiais de consumo necessária para a sua execução. Este processo ETF1 esta

baseado na existência de uma lâmina de silício pré-processada, onde já foram realizados todas

as etapas iniciais de processo, bem como a deposição do primeiro nível de metal (M1), do

isolante dielétrico e, do segundo nível de metal (M2). Esse processo foi extensivamente

discutido com vários pesquisadores do ASP/MP – Bélgica – como parte da atividade de Pós-

Doutorado/1993 e foi, na época, considerado realizável.

0 processo ETF1-EBIGA compreende 2 etapas estruturais, a saber:

1. abertura das interconexões do metal 2;

2. formação da camada passivadora com abertura dos contatos.

Incluso a essas etapas estruturais, esse processo possui:






1. etapas litográficas do metal 2 e da camada de passivação, para as quais sendo usados um

configurador por feixe eletrônico (litografia por escrita direta);

2. etapa de corrosão seca do metal, para o qual será usado equipamento tipo "RIE/plasma

etcher, uP";

3. etapa de aberturas dos contatos, com utilização de uma fotoalinhadora (máscaras

configuradas eletronicamente para os "bonding pads") e, corrosão úmida do Si02.

As etapas do processo ETF1-EBIGA, apresentados detalhadamente neste trabalho, foram

intensivamente discutido com pesquisadores dos seguintes Centro de Pesquisas (*):

I/3 - “Thompson Composand Spatiaux”, (France), ANO: 1990;

II/3 - “Interuniversity Microelectronic Center” (IMEC/Bé1gica), ANO: 1992;

III/3 - “Fundação CTI”(Pesquisadores do LMCI), ANO: 1993;

(*) Cópias da versão final foram distribuídas pelo LMCI aos Laboratórios do IM para

criticas e continuidade ao processo

Finalmente, na primeira fase do projeto "GATE ARRAY", o processo ETF1-EB/GA será

executado "dummies wafers"(lâminas de 3” e lâminas de 5”) com o propósito de se gerar

uma curva de aprendizagem necessária para a implantação do processo em

lâminas com dispositivos (transistores, Ml, isolante e M2).

Palavras-chave

microeletrônica

gate array com 2 níveis de metais

ASIC

plasma etching e experimentos projetados

litrografia eletrônica e ótica

processamento físico químico






I - INTRODUÇÃO.

0 atendimento da fabricação de circuitos integrados com matrizes de portas ("gate array")

considera a aquisição de lâminas pré-processadas, onde para obtenção do circuito integrado final é

necessário efetuar o roteamento do circuito, o que configura a Prototipagem Rápida de Circuitos

Integrados [01] . Na consecução deste objetivo, a tecnologia é baseada em processos físico-

químicos, nos quais inclui, para o caso do processo eletrônico, a escrita direta por feixe de

elétrons do Laboratório de Litografia do IM/CTI e, para o processo óptico (abertura dos "bonding

pads"), uma fotoalinhadora do Laboratório de Mostradores e Informações do IM/CTI [02].

Para a realização do Projeto ETF1-EB/GA, toma-se como ponto de partida uma lâmina de silício

pré-processada onde foram realizadas as etapas iniciais de processo até o nível de deposição da

segunda camada de metal. São então configuradas as linhas de interconexão nesta segunda

camada de metal (M2-Al), usando-se do processo fotolitográfico de escrita direta por feixe

eletrônico do Laborat6rio de Litografia (L.L.) .

Após a etapa de corrosão seca do alumineo (formação das interconexões do M2 via "RIE plasma

etcher uP"), realizada pelo Laboratório de Manufatura de C.I. (L.M.C.I.), será depositado também

pelo L.M.C.I. a camada de passivação (proteção da lâmina). A configuração dos contatos (PAD's

SiO2) será realizada por via óptica, através da utilização de uma fotoalinhadora do Laboratório de

Mostradores e Informação (L.M.I.) [02], ou também pelo LL.

A abertura dos contatos por via úmida será realizada pelo L.M.C.I. e máscaras configuradas pelo

L.L.

Na primeira fase do projeto "Gate Array", o processo ETF1-EB/GA será executado sobre

"dummies wafers", sem topografia, fabricados e metalizados no BRASIL, com o propósito de se

gerar uma curva de aprendizagem necessária para a implantação sólida do processo em lâminas

com dispositivos [02,03]. (transistores, Ml, isolante e M2). Numa fase posterior, deverão ser

usadas lâminas dummy (apenas M2 depositado, com), da Heliodinâmica e em fase adiantada de

desenvolvimento do processos, lâminas da ES2 (European Silicon Centre)/FRANÇA, para,

finalmente, o processo "GATE ARRAY", i.e., lâminas com dispositivos.

Este trabalho "Processo ETF1-EB/GA" possui 8 seções a saber:

A seção II - "Fluxograma de Processo ETF1-EB/GA, apresenta de forma compacta o fluxograma

de processo ETF1-EB/GA, que será desenvolvido em detalhes nas próximas seções.

A seção III - ETF1-EB/GA: Equipamentos & Receitas", apresenta todas as etapas de processo

previstas para o ETF1/GA (FLUXOGRAMA DE PROCESSOS), associadas aos equipamentos de

processo já existentes no CTI/IM, bem como as respectivas receitas ou variações que poderão

serem adotadas para a consecução do trabalho.






O FLUXOGRAMA BÁSICO DE PROCESSOS [01], obtido após intenso estudo bibliográfico

[no qual informações de processos foram anexadas, referenciadas e conservadas nesta versão

V.99], foi também apresentado e intensamente discutido com vários pesquisadores internacionais.

Destacamos as colaborações da Thompson Composant Spatiaux, resultando na referência [03] e

do IMEC/ASP/Bélgica, sendo os principais resultados apresentados na referência [04].

Finalmente, o trabalho foi discutido internamente com o grupo de processos do LMCI/IM.

Cópias deste documento, por solicitação do DIM e chefia do LMCI, foi entregue a todos os

laboratórios do IM com o objetivo de se ampliar as discussões e colocar o projeto em prática

[05]. Uma publicação resumida da referência [01] foi solicitada oficialmente ao DIM [06] em

1991 ! .

A seção IV - "Detalhamento técnico do processo ETF1-EB/GA, descreve o porque de algumas

etapas, uso alternativo de equipamentos e suas possíveis implicações no processo, e dá outras

informações pertinentes .

A seção V - "Acessórios & materiais de consumo apresenta os materiais de consumo/acessórios

básicos tais como "wafers carriers", pinças, "twezers", "storage boxes", "vaccum pincetes" , alcool

isopropilico, "stripper" de resiste etc. e sua correlação direta com a etapa de processo onde serão

utilizados. As seções VI temos as perspectiva para o projeto "Perspectiva" e na SeçãoVII a

“SITUAÇÃO ATUAL: ANO 1999”, prevista para acontecer no presente ano [07, 08].

Finalmente na seção VIII temos as referências.

A seguir, a seção I.1 apresenta algumas informações básicas sobre a lâmina de Si e processos.






INFORMAÇÕES BASICAS SOBRE PROCESSOS E EQUIPAMENTOS.

ORIGEM DA LÂMINA :"SILICON MANUFACTURING CENTRE FOR ES2

(FRANÇA)" - (ES2 - EUROPEAN SILICON CENTRE)

RESISTIVIDADE : 4 - 6 ohm cm (poderá variar com o processo).

ORIENTAÇÃO CRISTALINA : <100>

DOPAGEM TIPO : P

ACABAMENTO : Segundo nível de metal já depositado, mas não configurado.

DIÂMETRO DA LÂMINA : 6” (150mm)

TIPO DE LIGA DO METAL : AlSiTi

TOPOGRAFIA : Existirá topografia quando substrato não for plano ou, quando o

substrato não for planarizado por processo SOG.

Esta informação deverá ser fornecida pela ES2.

PERDA DO DIELÉTRICO : A máxima perda de SiO2 permitida durante a etapa de formação das

(isolante interconexões do Metal 2 (ver etching) será definida pela engenharia de

entre processo do CTI/IM. Esta perda depende da topografia da 1âmina.

metais)

LÂMINA PARA CONTROLE :0 número de lâminas necessárias para realização do controle de processo

DE PROCESSO (inspeção visual, perfil/SEM, resistividade, etc) está definido pela

engenharia de processo do CTI/IM.

GASES A DISPOSIÇÃO NO CTI/IM/LMCI: BCL3, CL2, CF4, SiH4, PH3, O2, Ar, H2,

N2, E 10%H2/90%N2 (forming gas).

BCl3, Cl2 e PH3 estão vencidos: aguardando resultado de contatos realizados para

adquirir produtos em condições de uso..

DUMMIES WAFER : Serão utilizados dummies wafer da: Heliodinâmica, IMEC,

ES2 e finalmente os “DEVICE WAFER” da ES2.

40 lâminas de DIA=3” com 1.0 um de Al, sem topografia, depositados pelo Sputerring do CPqD.

30 lâminas de DIA=3” com 1.0 um de Al, com topografia, depositados pelo Sputerring do CPqD.

25 dummies wafer da ES2 de DIA=6”, com topografia e 20 device wafer da ES2.

PROJETO EXPERIMENTO: Será utilizado o software: RS1: Método das Respostas

Superficiais.

END POINT DETECTOR : Está aguardando desembaraço alfandegário.






II - FLUXOGRAMA DE PROCESSO ETF1-EB/GA.

Esta seção apresenta de forma compacta, as etapas fundamentais do processo ETF1-EB/GA.

Este fluxograma detalhado deverá, após compartilhado com equipe Responsável pelo

Projeto Prototipagem Rápida [07], ser aperfeiçoado com a introdução de versões atualizadas

obtidas após rodadas experimentais nos laboratórios, tornando-se o documento básico no que se

refere a informações relacionadas com equipamentos & receitas (seção III) e, detalhamento

técnico (seção IV) para a consecução. A consecução do projeto Prototipagem Rápida de CI’s está

sendo viabilizada via “Projeto Associado 02A .20 Processo ETF.5S” [08] .

1 - ETAPA LITOGRÁFICA DO M2

PASSOS DE PPOCESSOS: Para informações detalhadas ver seção III: Equipamentos & Receitas

0. < INSPEÇÃO > : INSPEÇÃO VISUAL DA LÂMINA :

0.1 - INSPEÇÃO VISUAL DA LÂMINA .

1. < LITOGRAFIA M2 >

< LITOGRAFIA M2 > : LITOGRAFIA DO AlSi (1%) Ti (0.15%) :

1.1 - LIMPEZA DO WAFER.

1.2 - S.ECAR LÂMINA (DESIDRATAÇÃO) .

com chapa quente OU forno

1.3 - APLICAÇÃO DE PROMOTOR DE ADESÃO.

1.4 - APLICAÇÃO DE RESISTE

1.5 - CURA PARA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE

1.6 - EXPOSIÇÃO

1.7 - REVELAÇÃO

1.8 - INSPEÇÃO VISUAL

1.9 - MEDIDAS






1.10 - CURA COMPLETA DO RESISTE.

1.11 - REMOCAO DE RESÍDUOS DE RESISTE (ash flash).

1.12 - INSPEGAO VISUAL.

1.13 - MEDIDAS.

1.14 - TRANSPORTE.

2 - ETAPAS DE FORMAÇÃO DAS INTERCONEXÕES


2. < CORROSÃO A SECO > : CORROSÃO DO METAL 2: INTERCONEXÕES.

2.1 - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇAO).

com chapa quente OU com forno

2.2 - PREPARAÇÃO DA CÂMARA

2.3 - ESTABILIZAÇÃO DOS GASES: REMOÇÃO DA A12O3.

2.4 - REMOÇÃO DA CAMADA DE A1203 (breakthrough).

2.5- ESTABILIZAÇÃO DOS GASES: CORROSÃO DO M2.

2.6 - CORROSÃO DO AlSi(l%)Ti(0.5%)

2.7 - OVERETCHING.

lâmina sem topografia (PLANARIZADA) OU

lâmina com topografia (NAO PLANARIZADA) .

2.8 - TRATAMENTO ANTI CORROSÃO (passivação).

Lâmina sem topografia (PLANARIZADA) OU

Lâmina com topografia (NAO PLANARIZADA).

2.9 - INSPEÇÃO VISUAL.

2.10 - TRANSPORTE.






3 - ETAPA DE REM0ÇÃO DO RESISTE


3. REMOCAO DO RESISTE : REMOÇÃO DO RESISTE ELETRÔNICO.

3.1 - REMOÇÃO SECA DO RESISTE.

MODO RIE ou MODO PLASMA.

3.2 - REM0ÇÃO ÚMIDA DO RESISTE.

4 - ETAPA DE DEPOSIÇÃO DA CAMADA DE PASSIVAÇÃO


4. < DEPOSIÇAO DA CAMADA PASSIVADORA > : DEPOSIÇÃO DO SiO2:

PASSIVAÇÃO.

4.1 - SINTERIZAÇÃO.

4.2 - DEPOSICAO DA CAMADA DE PASSIVAÇAO.

4.3 - MEDIDAS DE STRESS.

4.4- TRANSPORTE.

5 - ETAPA LITOGRÁFICA DOS PAD'S


5. < LITOGRAFIA DOS PAD'S> : LITOGRAFIA DA PASSIVAÇÃO: SiO2

(100X100 um).

PROCESSOS POSSÍVEIS: 5.1 RESISTE ÓPTICO) OU

5.2 RESÍSTE ELETRÔNICO)

5.1 - RESISTE ÓPTICO.






5.1.A - MÁSCARA DO L.L.

5.1.B - LIMPEZA DO WAFER.

5.1.C - SECAR LÂMINA (DESIDRATAQAO).


5.1.D - APLICAÇÃO DE PROMOTOR DE ADESÃO.

5.1.E - APLICAÇÃO DE RESISTE ÓPTICO.

5.1.F - CURA PARA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE.

5.1.G - ALINHAMENTO E EXPOSIÇÃO POR U.V.

5.1. H - REVELAÇÃO.

5.1.I - INSPEÇÃO VISUAL.

5.1.J - CURA COMPLETA DO RESISTE.

5.1.K - TRANSPORTE.

5.2 - RESISTE ELETRÔNICO (PROCESSO ALTERNATIVO).

5.2.A - LIMPEZA DO WAFER.

5.2.B - SECAR LÂMINA (DESIDRATAQAO).


5.2.C - APLICAÇÃO DE PROMOTOR DE ADESÃO.

5.2.D - APLICAÇÃO DE RESISTE.

5 - ETAPA LITOGRÁFICA DOS PAD'S


5.2.E - CURA PARA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE

5.2.f - EXPOSIÇÃO






5.2.G - REVELAÇÃ0.

5.2.H - INSPEÇÃO VISUAL.

5.2.I - CURA COMPLETA DO RESISTE.

6 - ETAPA DE ABERTURA DOS CONTATOS

6. < CORROSÃO (ÚMIDA DO SiO2 > : ABERTUPA DOS CONTATOS.

(100X100um).

6.1 - CORROSÃO ÚMIDA.

7- ETAPA DE REMOCAO DO RESISTE


7. < REMOÇÃO DO RESISTE >: REMOÇÃO DO RESISTE ELETRONICO.

7.1 - REMOÇÃO SECA.

MODO RIE OU MODO PLASMA.

7.2 - REMOÇÃO ÚMIDA.

NOTA: PARA 0 CASO DE RESISTE ÓPTICO, REPETIR AS ETAPAS 7.1

8 - ETAPA DE FORMAÇAO DA JUNÇÃO METÁLICA


8. < SINTERIZAÇÃO > : FORMAÇÃO DA JUNÇÃO METÁLICA


8.1.A - limpeza:

8.1.B - formação da junção metálica:






III - EQUIPAMENTOS & RECEITAS.

Esta seção apresenta todas as passos de processo previstas para o ETF1-EB/GA, associadas aos

equipamentos de processo já existentes no CTI/IM, bem como as respectivas receitas ou

variações de processo/equipamento que poderão ser adotadas [SUGESTÕES COM BASE EM

EXPERIÊNCIA OBTIDA NO IMEC/Bélgica] para a consecução do trabalho.

Este fluxograma de processo, originalmente baseado nas referências [01, 03], após ter sido

apresentado e criticado construtivamente pelo Pesquisador ALAN REY [03] foi, em seguida

também apresentado e intensivamente criticado pelos Pesquisadores do IMEC/ASP/Bé1gica e na

seguinte ordem cronológica [04]:

1) - Herman Meynem (responsável pelo DLM),

2) - Pascal de Geyter (responsável pelo Dry etching),

3) - Jean Roggean (responsável pelo Backside/Package),

4) - Herman Meynem (responsável pelo DLM),

5) - Pascal de Geyter (responsável pelo Dry etching),

6) - Rick Jonckeheere (responsável pela litografia eletrônica).

Após este intenso trabalho, o mesmo foi apresentado aos pesquisadores do CTI/IM/LMCI.

Considerações foram obtidas do Sr. Marco Iacovacci (reponsável pela etapa de limpeza) e Sr.

Ricardo Donaton (responsável pela etapa de metalização), objetivando o aperfeiçoamento do

documento relativa as suas respectivas responsabilidades.

ETAPA LITOGRÁFICA DO M2

PASSOS DE PROCESSOS: Para maiores informações ver detalhamento técnico - Seção IV. EQUIPAMENTO:

0. < INSPEÇÃO > : INSPEÇÃO VISUAL DA LÂMINA:

0.1 - INSPEÇÃOVISUAL DA LÂMINA . OLHO NÚ

REJEIÇÃO OU ACEITAÇÃO.

1. < LITOGRAFIA M2 >

< LITOGRMIA M2 > : LITOGRAFIA DO AlSi(l%)Ti(0.15%):

1.1 - LIMPEZA DO WAFER. WAFER WASHER






lavar a lâmina com água D.I, sem fricção. E SPIN DRYER

tempo t = 120 seg.

1.2 - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇÃO). HOT PLATE

1.2.A - com chapa quente

Temperatura T = [120,140] C,

tempo t = 90 seg.

OU PROCESSO ALTERNATIVO:

1.2.B - com forno OVEN

Temperatura T = ?

t = 15 min.

1.3 - APLICAÇÃODE PROMOTOR DE ADESÃO. HEADWAY SPINNER

HMDS: [4 , 6] ml , [3000 , 6000] rpm

tempo t = [20 , 30] seg.

1.4 - APLICAR,AO DE RESISTE. HEADWAY SPINNER

espessura: [1.5 , 2.2]um

1.5 - CURA PAPA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE. HOT PLATE

Temperatura T = [120,140] C, tempo t=90 seg.

1.6 - EXPOSIÇÃO. EBMF 10.5-20kV

dose D = [40,60] uC/cm2

corrente I = [3 ,7 ] nA

1.7 - REVELAÇÃO. APT9155

1.8 - INSPEÇÃOVISUAL. MEIJI

1.9 - MEDIDAS. OSI-2001

1.10 - CURA C0MPLETA DO RESISTE.

Temperatura T = [120, 140] C, HOT PLATE

tempo t = 90 seg.

1.11 - REM0ÇÃO DE RESIDUOS DE RESISTE (ash flash) . PE 80S

fluxo de 02: [40, 80]sccm

pressão : [1, 10 ]mT

polarização DC : [20, 80 ]

potência: [400, 600]W

tempo : [20,60] seg.

1.12 - INSPEÇÃO VISUAL. MEIJI

1.13 - MEDIDAS. OSI-2001






1.14 - TRANSPORTE.

transportar lâminas para o LMCI. PORTA LÂMINAS

ETAPA DE FORMÇÃO DAS INTERCONEXÕES DO M2

PASSOS DE PROCESSOS: Para maiores informações ver detalhamento técnico-Seção IV.

EQUIPAMENTO:

2. < CORROSÃO A SECO >: CORROSÃO DO METAL 2: INTERCONEXÕES.

(A1Si(l%)Ti(0.15%)).

2.1 - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇÃ0).

2. l. A - com chapa quente HOT PLATE

T = [120,140] C, t = 90 seg.

OU (PROCESSO ALTERNATIVO)

2.1.B - com forno OVEN

T = ?, t= 15 min.

2.2 - REPARARAO DA CÂMARA RIE 80uP

1. eletrodo inferior: T = [30,40] C,

2. temperatura da câmara: T = [70,801 C,

3. pressão de fundo: P= lo-4Torr,

4. colocar gases de processo (etapas 2.3 até 2.8),

5. iniciar ataque em 2 "dummies wafers" (seguir receita),

6. DESENVOLVER O PROCESSO VIA LÂMINAS DE Si DA

HELIODINÂMICA . DIA=3”

7. após lâmina "dummy, idem para lâmina com dispositivo da ES2.

2.3 - ESTABILIZAÇÃO DOS GASES: REM0ÇÃO DA A1203. RIE 80uP

preparação para . a etapa de "breakthrough":

fluxo de BC13 = [80,100] sccm,

fluxo de C12 = [60,100] sccm,

fluxo de N2 = [40,60] sccm,

pressão = [150,250] mtorr,

tempo = 15 seg.

2.4 - REMOCAO DA CAMADA DE A1203 (breakthrough). RIE 80uP

etapa de "breakthrough" após estabilização dos fluxos dos gases

(receita etapa 2.3):






potência P = [300,400] W,

tempo t = [10,20] seg.

2.5 - ESTABILIZAÇÃO DOS GASES: CORROSÃO DO M2. RIE 80uP

preparação para a etapa de corrosão do AlSiTi:




fluxo de CH4 = [10,20] sccm,

pressão p = [150,275] mtorr,

tempo t = 15 seg.

2.6 - CORROSÃO DO AlSi(l%)Ti(0.15%) RIE 80uP

etapa de corrosão do M2 após estabilização dos fluxos

dos gases (receita etapa 2.5) com:


tempo t = end point EPD/OXFORD

2.7 - OVERETCHING. RIE 80uP

2.7.A - Lâmina sem topografia (planarizada):

sem estabilização do fluxo dos gases.





pressão p = [200,300] mTorr,


tempo t t = [20,30] seg.

OU

2.7.B - Lamina com topografia (não planarizada):

B.1 - ESTABILIZAÇÃ0 DOS GASES.

preparação para etapa de "overetching:





Press5o p = [200,300] mtorr,

tempo t = 20 seg.

B.2 - "OVERETCHING" DO M2.

etapa de overetching" do AlSi(0.5%)Ti(l%) após estabilização dos fluxos dos

gases: potência P = [75,125] W,







2.8 - TRATAMENTO ANTI CORROSÃO (passivação) .

2.8.A - LÂMINA sem topografia (PLANARIZADA).

Al - etapa de prevenção de anti corrosão: PE 80S

fluxo de CF4 = [75,125] sccm,

fluxo de 02 = [2,6] sccm,

Pressão p = [250,350] mtorr,

potência P = [75,125]W


ou (PROCESSO ALTERNATIVO)

A2 - etapa de prevenção de anti corrosão: BANCADA QUÍMICA

água DI

t= [7, 15] min

2.8.B - LÂMINA com topografia (NAO PLANARIZADA).

Bl - etapa de prevenção de anti corrosão: PE 80S

CF4 = [75,125] sccm,

02 = [2,6] sccm,

p = [250,350] mtorr,

P = [75,125] W

t = [20,401 seg.

OU PROCESSO ALTERNATIVO

B2 -prevenção de anti corrosão: BANCADAQUÍMICA

água DI

tempo t = [7, 15] min

2.9 - INSPEÇÃO VISUAL. OPTPHOT 66

2.10 - TRANSPORTE.

transportar lamina(s) teste(s) para o LACAM PORTA LÂMINAS

para observar perfil/resíduos [SEM]

ETAPA DE REM0ÇAO DO RESISTE


EQUIPAMENTO:






3. < REMOCAO DO RESISTE >: REMOÇÃO DO RESISTE ELETRONICO.

3.1 - REMOÇÃO SECA DO RESISTE. PE 80S

MODO PLASMA

fluxo de 02: [200,400] sccm,

pressão: [500,700] mtorr

potência: [550,750] W

tempo : = [20,40] min,

tempt. câmara : [80,110] C.

3.2 - REMOÇÃO ÚMIDA DO RESISTE. BANCADAQUÍMICA

a) removedor de resiste eletrônico (dirty MICROSTRIP 2001),

potência de ultra-som reduzida Ps = (50% !!) W, t = [10, 20] min, T = [80,90] C,

b) removedor de resiste eletrônico (clean), repetir as mesmas condições apresentadas

em a): removedor, potência, temperatura e, tempo.

c) alcool isopropilico, t = [2,4] min,

d) lavar com água D.I. (sem fricção), WAFER WASHER

e) secar lâmina. SPIN DRYER

ETAPA DE DEPOSIÇÃO DA CAMADA DE PASSIVAÇÃO.


EQUIPAMENTO:

4. < DEPOSIÇAO DA CAMADA PASSIVADORA > : DEPOSIÇAO DO SiO2:

PASSIVAÇÃO.

4.1- SINTERIZAÇÃO. THERMCO MB

forming gás N2/10%H2 , Temperatura T = 420 C, tempo TOTAL t = 40 min (*).

(*) - Considerar os seguintes tempos:

·tempo de entrada (t e ), com velocidade constante de introdução das lâminas: te= 10 min,

·tempo de estabilização do fluxo de gás (tf): tf = 5 min,

. tempo de sinterização (TH): t H = 20 min

.tempo de saída (t S), COM VELOCIDADE CONSTANTE DE RETIRADA DA

LÂMINAS: tS=10 min

4.2 - DEPOSIÇÃO DA CAMADA DE PASSIVAÇÃO APCVD/VAPOX-5000






4.3 - MEDIDAS DE STRESS. IONIC

4.4 - TRANSPORTE.

transportar lâminas para o L.L. PORTA LÂMINAS

ETAPA LITOGRÁFICA DOS PAD’S


EQUIPAMENTO:

5. < LITOGRAFIA DOS PAD'S> : LITOGRAFIA DA PASSIVAQAO: SiO2.

[100X100um] .

PROCESS0S POSSÍVEIS 5.1 (RESISTE ÓPTICO) OU 5.2 RESISTE ELETRONICO) .


5.1.A - MÁSCARA DO L.L. EB-10.1-20Kv

mascaras configuradas ELETRÔNICAMENTE

para os "bondinG AND PAD’S :100x100um

5.1.B - LIMPEZA DO WAFER. WAFER WASHER

lavar a lâminas com água DI, sem fricção E

tempo t= 120 SEG SPIN DRYER

5.1.C - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇÃ0). HOT PLATE

C.1 - com chapa quente


tempo t = 90 seg.

OU [PROCESSO ALTERNTIVO]

C.2 - com forno OVEN

T = ?, t=15 min.

5.1.D - APLICAÇÃO DE PROMOTOR DE ADESÃO HEADWAY SPINNER

volume de HMDS Vol = [4 , 6] ml ,

velocidade de rotação do Vr = [3000 , 6000] rpm

Tempo t = [20,30]SEG.

5.1.E - APLICAÇÃO DE RESISTE ÓPTICO. HEADWAY SPINNER






espessura: [3.0 , 3.5] um

5.1.F - CURA PARA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE. HOT PLATE


tempo t = 90 seg.

5.1.G - ALINHAMENTO E EXPOSIÇÃO POR U.V ORIELCORPORATION

5.1.H - REVELAÇÃO. BANCADA QUÍMICA

H.1 - solução proposta

revelador: AZ 312 MIF

T = ? , t = ?


H.2 - solução alternativa APT 9155

5.1.I - INSPEÇÃO VISUAL. MEIJI

5.1.J - CURA COMPLETA DO PESISTE. HOT PLATE

temperatura T = [120, 140] C,

tempo t = 90 seg.

5.1.K - TRANSPORTE.

transportar laminas para o LMCI. PORTA LÂMINAS


5.2.A - LIMPEZA DO WAFER. WAFER WASHER

lavar a lâmina com água D.I, sem fricção.

tempo t = 120 seg. SPIN DRYER

5.2.B - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇÃO).

B.1 - com chapa quente HOT PLATE

Temperatura T = 120,140] C,

TEMPO: t = 90 seg.

OU (PROCESSO ALTERNATIVO) OVEN

B.2 - com forno

T = ?, t= 15 min.

5.2.C - APLICAÇAO DE PROMOTOR DE ADESÃO. HEADWAY SPINNER

volume de HMDS vol = [4 , 6] ml ,

velocidade de rotação Vr = [3000 , 6000] rpm






tempo t = [20 , 30] seg.

5.2.D - APLICAGAO DE PESISTE. HEADWAY SPINNER

Espessura: [3.0 , 3.5] um

5.2.E - CURA PAPA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE. HOT PLATE

5.2.F - EXPOSIÇÃO. EBMF 10.5-20Kv

dose D = [40,60] uC/cm2

corrente I = [3 ,7] nA

5.2.G - REVELACA0. APT 9155

5.2.H - INSPEÇÃO VISUAL. MEIJI

5.2.I - CURA COMPLETA DO RESISTE. HOT PLATE

T = [120, 140] C,

t = 90 seg.

ETAPA DE ABERTURA DOS CONTATOS


EQUIPAMENTO:

6. < CORROSÃO ÚMIDA DO SiO2 > : ABERTURA DOS CONTATOS.

[100x100um]

6.1- CORPOSAO ÚMIDA. BANCADA QUÍMICA

6.1.A - solução proposta:

NH4F:HF:CH3COOH (8:1:1), t=[2,4] min.

lavar lâmina. WAFER WASHER

secar lâmina. SPIN DRYER


6.1.B - solução alternativa:

HF ou BHF

lavar lâmina. WAFER WASHER

secar lâmina. SPIN DRYER

NOTA: PARA REMOVER SiO2:

USA-SE HF(2%): 3.3 litros de H20 DI + 0.15 litros de HF(2%) - etch rate - 74OA/min.






ETAPA DE REM0ÇAO DO RESISTE


EQUIPAMENTO:

7. < REMOÇÃO DO RESISTE >: REMOÇAO DO RESISTE ELETRONICO.

7.1 - REMOÇÃO SECA. PE 80S

- MODO PLASMA

fluxo de 02 = [300,400] sccm,

pressão p = [500,700] mtorr,

potência P = [550, 750] W,

tempo t = [20,40] min.

7.2 - REMOÇÃO ÚMIDA. BANCADA QUÍMICA

a) removedor de resiste eletrônico (dirty MICROSTRIP 2001),

potência de ultra-som reduzida Ps = (50% W, t = [10, 20] min, T = [80,901 C,

b) removedor de resiste eletrônico (clean), repetir as mesmas condições apresentadas

em a) removedor, potência, temperatura e, tempo.



e) secar lamina. SPIN DRYER

NOTA: PARA 0 CASO DE RESISTE ÓPTICO, REPETIR AS Etapas 7.1 E 7.2.

ETAPA DE FORMAÇÃO DA JUNÇÃO METALICA


EQUIPAMENTO:

8 < SINTERIZAÇAO > FORMAÇAO DE JUNÇÃO METALURGICA.

8.1- SINTERIZAÇÃ0. THERMCO MB

8.1.A - limpeza:

a) removedor de resiste eletrônico (dirty MICROSTRIP 2001), SEM potência

de ultra-som e, t = [10, 20] min, T = [80,90] C,

b) removedor de resiste eletrônico (clean), repetir as mesmas condições

apresentadas em a): removedor, temperatura e, tempo.








e) secar Lâmina. SPIN DRYER

8.1.B - FORMAÇAO DE JUNÇÃO METALURGICA.

forming gás N2/10%H2 , Temperatura T = 420 C, tempo TOTAL t = 40 min (*).

(*) - Considerar os seguintes tempos:

·tempo de entrada (t e ), com velocidade constante de introdução das lâminas: te= 10 min,

·tempo de estabilização do fluxo de gás (tf): tf = 5 min,

. tempo de sinterização (TH): t H = 20 min

.tempo de saída (t S), COM VELOCIDADE CONSTANTE DE RETIRADA DA

LÂMINAS: tS=10 min






IV -DETALHAMENTO TÉCNICO DO PROCESSO ETF1-EB/G.A Esta seção apresenta, sempre que possível, uma explicação complementar para cada etapa de

processo mostrada na seção III - "Fluxograma de processo ETF1-EB/GA" . Para este

detalhamento técnico, foram conservados os equipamentos e a seqüência de processo da seção III,

porém, as receitas foram omitidas.

Note-se que os comentários apresentados aqui são sugestões/propostas provindas das discussões

com colegas pesquisadores [01, 03 e 04]. Essas sugestões, para a época que esta versão foi

escrita [1993] , se enquadravam realisticamente no processo ETF1-EB/GA. Informações

provenientes de outras referências serão citadas no texto.

ETAPA LITOGRÁFICA DO M2

PASSOS DE PROCESSOS: PARA MAIORES INFORMAÇÕES VER SEÇÃO V ACESSÓRIOS E

MATERIAIS DE CONSUMO .

EQUIPAMENTOS:

0. < INSPEÇÃO > : INSPEÇÃO VISUAL DA LÂMINA :

0.1 - INSPEÇÃO VISUAL DA LÂMINA . OLHO NO.

E

REJEIÇÃO OU ACEITAÇÃO. OPTPHOT 66.

Olhar em tangente e verificar a existência de defeitos.

Examinar em 5 pontos de cada lâmina (N., S., L., 0., Centro),com microscópio e verificar a

existência de defeitos. Note que deverá ser definido quais serão as lâminas utilizadas para

controle de processo (ver seção I.1).-Como sugestão, poderíamos adotar o critério de se examinar

5 lâminas de um lote de 25: a primeira, a sexta, a décima primeira, e a vigésima primeira. Outra

possibilidade, seria, como inicialmente teremos pouca lâminas, examinar todas. Este

procedimento (5 em 25) ou todas deverá ser estendido a todo o processo (ver seção I.1).

1. < LITOGRAFIA M2 > : LITOGRAFIA DO AlSi(l%)Ti(0.5%):

1.1 - LIMPEZA DO WAFER. WAFER WASHER

lavar a lâmina sem fricção. SPIN DRYER.

1. 2 - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇAO) .

A desidratação É dependente do tipo de resiste em uso, para o caso de resiste CMS, T = 15OC e t

= 30 seg. É suficiente. HOT PLATE.

OVEN.

Cuidado com as micro gotas de água na lâmina: "local wafer cooking".






1.3 - APLICAÇÃO DE PROMOTOR DE ADESÃO. HEADWAYSPINNER.

A função do HMDS É de minimizar ou prevenir "undercutting" da interface do metal e o resiste

durante a etapa de ataque. Sua aplicação depende do resiste, E para o caso de resiste eletrônico

CMS, O HMDS não É necessário.

Promotores de adesão são compostos que contém grupo de silana em sua estrutura . 0 HMDS

(Hexa Metil Di Silana) possui a seguinte f6rmula estrutural (CH3)3Si-(NH)-Si(CH3)3 . Quando

usado, acredita-se que ocorram dois tipos de reações: na primeira etapa o HMDS remove a água

adsorvida na superfície do substrato e numa segunda etapa, reduz a energia superficial

pela reação com ligações ATIVAS DE HIDROGÊNIO .... É aconselhável trabalhar com

temperaturas acima da temperatura ambiente com este tipo de reagente(HMDS). 1.4 - APLICAGAO DE RESISTE. HEADWAY SPINNER.

Em geral, para os metais se usa resiste eletr6nico tipo CMS.

A espessura deve ser suficiente para cobrir os "hillocks".

Note que os passos 1. 3 (promotor de adesão) até 1.7 (revelação) dependem fortemente da

topografia da lâmina da ES2 (planarizada ou não) . Caso a lâmina não seja planarizada, será

necessário o uso de um processo de tres camadas (three layer): resiste/SOG/resiste, sendo o SOG

removido por plasma de flúor. A camada de resiste (top layer) devera ser bem fina a fim de

impedir o aparecimento de "bridges" (stringer). Neste caso, o SOG poderia ser removido pelo

equipamento PE 8OS, - ver etapa 3.1 "remoção seca do resiste".

1.5 - CURA PAPA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE HOT PLATE.

O processo de cura depende do resiste, Para o caso de resiste eletrônico CMS, T= 130 C,

e t= 30 seg. deve ser suficiente

1.6 - EXPOSIÇÃO EBMF 10.5 -2OkV.

Etapa crítica: testar outras condições

1.7 - Revelação: APT9155.

Reveladores são usados para dissolver as regiões sensibilizadas (ou não) do resiste e permitir que

determinadas padrões sejam mantidos para serem definidos pela etapa de corrosão seca (definida

seguir)

A melhor condição para revelação devera ser obtida experimentalmente. 0 tempo de revelação

pode comprometer o processo, por exemplo alterar a largura da linha. 0 APT9155 já possui o

processo de lavagem.

1.8 - INSPEÇÃOVISUAL. MEIJI.

Usando-se microscópio U.V., verificar em aproximação grossa, a existência de "resist fillets",

1.9 - MEDIDAS. OSI-2001.

Para o caso de desenvolvimento de processo: checar largura de linha antes de continuar.






1.10 - CURA COMPLETA DO RESISTE. HOT PLATE.

A fim de melhorar a adesão superficial e também retirar resíduos voláteis

da revelação.

1.11 - REMOÇÃO DE RESÍDUOS DE RESISTE (ash flash). RIE .80.

Resiste 'ash flash', esta relacionado com "resist cusping" proveniente de

"resist fillets".

Esta etapa de processo É necessária para remover resistes residuais antes de se iniciar a próxima etapa de

processo. Esta etapa de processo "ash flash", 6 geralmente necessária porque a etapa de exposição

litográfica não é perfeita devido ao espalhamento do feixe de elétrons durante a exposição pelo E.B., o

qual gera uma exposição indesejada no resiste, dificultando a sua revelação.

Em geral, para toda etapa que envolva corrosão seca (plasma etching) é necessário, para cada

lâmina, realizar as seguintes medidas visuais, e "on line": níveis de potência, temperatura dos

eletrodos e da câmara, nível de partículas, fluxo dos gases, seletividade e inspecionar qualidade

final do ataque .

1.12 - INSPEÇÃO VISUAL. MEIJI.

Usando-se microscópio U.V., verificar em aproximação grossa, a existência

de "resist fillets",

1.13 - MEDIDAS. OSI-2001.

Para o caso de desenvolvimento de processo: checar largura de linha antes

de continuar. Com o processo desenvolvido e estabilizado, este procedimento

não será necessário.

1.14 - TRANSPORTE.

Transportar lâminas para o LMCI. PORTA LÂMINA S

Inicio da etapa de corrosão seca do metal.

NOTA: será necessário rotular os acessórios para se identificar de onde a lâmina esta

vindo, a fim de se evitar contaminação por resiste (não reutilizar cassete contaminado

por resiste)

ETAPA DE FORMAÇÃO DAS INTERCONEXÕES DO M2

PASSOS DE PROCESSOS: PARA MAIORES INFORMAÇÕES VER SEÇÃO V “ACESSÓRIOS E

MATERIAIS DE CONSUMO”

EQUIPAMENTOS:

2. < CORROSÃO A SECO > : CORROSÃO DO METAL 2: INTERCONEXÕES.

(A1Si(l%)T1(0.5%)).









final do ataque .

2.1 - SECAR LÂMINA (DESIDRATAÇÃO) HOT PLATE.

Para evitar "resist flow", reticulação ou carbonização do resiste durante

a etapa de corrosão seca.

Esta secagem será valida por até 24 horas. Cuidado com micro gotas de água:

"local resist cooking".

"resist flow" : perda da definição do resiste sobre a superfície depositada, ficando com os cantos

arredondados, comprometendo o processo.

reticulação : pequenas fraturas no resiste.

carbonização : queima do resiste.

2.2 - PREPARAÇAO DA CAMARA RIE 80uP.

Antes de iniciar o ataque das lâminas, "aquecer" o sistema com duas ou mais

1âminas "dummies" .

Note que a temperatura do eletrodo inferior é importante no que se refere a manutenção da

limpeza da câmara: se a câmara estiver “fria” poderá ocorrer polimerizarao na câmara.

2.3 - ESTABILIZAÇÃO DOS GASES: REMOÇÃO DA A1203. RIE 80uP

2.4 Preparação para a etapa de "breakthrough".

2.4 - REMOÇÃO DA CAMADA DE A1203 (breakthrough). RIE 80uP

Etapa de "breakthrough" após estabilização dos fluxos dos gases.

Esta etapa de remoção de Al203 deve ser perfeita, caso contrário poderão aparecer "fillets" ou

"stringer".

2.5 - ESTABILIZAÇÃO DOS GASES: CORROSÃO DO M2. RIE 80uP.

Preparação para a etapa de corrosão do AlSiTi.

BC13: garante ataque mais anisotrópico,

C12: para ataque do Al,

CH4: para melhor definição das paredes : "side wall passivation or notching - pequena

corrosão no canto do metal, sob o resiste - NAO é "under cutting" . 0 "UNDER

CUTTING” também pode ocorrer, mas acontece no corpo do Al (parede lateral), e sua

prevenção também é realizada com CH4.

N2: para facilitar a produção de plasma e melhorar uniformidade do ataque (resfriamento das

espécies mais quentes) 2.6 - CORROSÃO DO AlSi(l%)Ti(0.5%) RIE 80uP

Etapa de corrosão do M2 após estabilização dos fluxos dos gases: usar

'End point Detector" (EP) . EDP/Oxford






Durante o desenvolvimento do processo, pode-se retirar o E.P., e atacar o M2 por um tempo fixo,

a fim de se analisar a uniformidade, velocidade de corrosão, reproducibilidade, e perfil (SEM) e a

seletividade. Outra possibilidade é a de se fixar, via E.P. , o tempo máximo de ataque.

2.7 - OVERETCHING. RIE 80uP

Necessário para remoçao de "fillets" ou "stringer". Cuidado com o tempo de 'over etching", de

forma a minimizar a perda de SiO2 (isolante entre metais - ver seção I.1 .

2.8 - TRATAMENTO ANTI CORROSÃO (passivação).

Lâmina sem topografia (PLANARIZADA)

2.8.A - Lâmina sem topografia (PLANARIZADA)

Al - etapa de prevenção de anti corrosão: PE 80S.

Para impedir a continuidade da corrosão pelo cloro (pós corrosão) , após

a etapa de plasma.

Esta etapa, a1ém de iniciar a corrosão do resiste pelo plasma de 02 ( provoca também a

passivação da superfície do Al pelos Átomos de Flúor. Deve se evitar a contaminação por

resiste do RIE 80 uP.

NOTA1:este procedimento "passivação por Átomos de flúor" ou mesmo a remoção total do

resiste (plasma de 02 - ver etapa 3), não sai suficiente para eliminar completamente o "under

cutting" do Al.

NOTA2 : Caso a lâmina de alumínio precise ficar mais de 12 horas esperando para ser passivada

ou para remover o resiste, então a mesma dever ser guardada em ambiente ventilado.


A2 - etapa de prevenção de anti corrosão: Bancada Química

Bequer com H2O

Colocar a lâmina em água DI para diluir a ação do plasma (cloro)

minimizando-se assim os efeitos de pós corrosão.

Verificar no laboratório a viabiliadade deste processo através seguinte procedimento:

Após a etapa de corrosão seca do metal, colocar a lâmina na água DI por 10 minutos, retirar,

secar via "spin dryer" e hot plate, deixar a lâmina dentro do cassete por 48 horas, verificando

diariamente (via microscópio óptico) se esta ocorrendo corrosão das linhas.

2.8.B - Lâmina com topografia (NAO PLANARIZADA).

Bl - etapa de prevenção de anti corrosão: PE 80S

Para impedir a continuidade da corrosão pelo cloro (pós corrosão), após a etapa de plasma

etching. A explicação 2.8.Al é valida aqui.







B2 - etapa de prevenção de anti corrosão: BANCADA QUÍMICA

BEQUER COM H20

Colocar a lâmina em água DI para diluir a ação do plasma (cloro), evitando-se assim a pós

corrosão :

A explicação 2.8.A2 é valida aqui.

2.9 - INSPEÇÃO VISUAL. OPTPHOT 66.

Observar se existe corrosão do metal ou resíduos. Caso positivo, rejeitar a lâmina.

2.10 - TRANSPORTE.

Transportar laminas para o LACAM. PORTA LÂMINA S SEM.

Separar lâmina para controle de processo.

Verificar perfil e/ou existência de resíduos (fillets or stringer) linhas de metal. Como o resiste

ainda não foi removido observar se houve "under corrosion" .

Alternativamente, pode ser retirado o resiste (etapa 3 - resist strip) verificar perfil no SEM.

NOTA: será necessário a rotulação dos acessórios para se identificar de onde a lâmina esta


por resiste)

ETAPA DE REM0ÇÃO DO RESÍSTE



EQUIPAMENTOS:

3. < REMOÇÃO DO RESISTE >: REMOÇÃO DO RESISTE ELETRONICO.

3.1 - REMOÇÃO SECA DO RESISTE.




final do ataque . 3.1 - MODO PLASMA. PE 8OS.

Colocar lâmina dentro da câmara somente após o sistema ter atingido a temperature de "SET UP" .

3.2 - REM0ÇÃO ÚMIDA DO RESISTE. BANCADA QUIMICA.






Como resíduo de resiste é fonte de contaminação, serão necessários dois "SPIN DRYER", um

para será usado para toda lâmina que não tiver resiste (SPIN DRYER I ) e o outro (SPIN DRYER

II) para toda lâmina contaminada de resiste. Neste fluxograma se refere de forma genérica aos

“spin dryers”.

3.3 - CONTROLE DE PERFIL. SEM.

Separar lâmina para controle de processo.

Verificar perfil e/ou exist6ncia de resíduos (fillets or stringer) entre as

linhas de metal.

Esta é uma opção. Controle de perfil pode ser feito com o resiste. Ver

etapa 2.10 (transporte/SEM).

ETAPA DE DEPOSIÇÃO DA CAMADA DE PASSIVAÇÃO



EQUIPAMENTOS:

4. < DEPOSICAO DA CAMADA PASSIVADORA > : DEPOSIÇÃO DO SiO2: PASSIVAÇÃO.

4.1 - SINTERIZAÇÃO. THERMCO MB.

forming gás N2 / 10%H2 . Sempre após uma etapa completa de

remoção seca, se faz necessário uma etapa de sinterização.

0 H2 é usado para ajuste da tensão de "threshold", realizando ligações do tipo HSi, e

consequentemente eliminando cargas presas na interface (M2/óxido) e cargas presas no óxido. 4.2 - DEPOSICAO DA CAMADA DE PASSIVAQAO. APCVD/vapox-5000

Camada protetora para toda a lâmina. Inicialmente esta camada devera ser depositada sem o

dopante fósforo (PH3) . Numa fase posterior, o dopante (PH3) deverá ser incluído, o qual, devido

a ação passivadora do fósforo (redução dos estados eletrônicos superficiais do SiO2), conferirá à

camada passivadora maior resistência ao meio ambiente, como por exemplo a umidade.

4.3 - MEDIDAS DE STRESS. IONIC.

Realizar somente no caso de desenvolvimento de processo. Quando o processo

estiver estabilizado e "rodando" esta etapa poderá ser realizada,

periodicamente, dependendo do critério definido pela engenharia de processo

Esta medida de "stress" deve ser realizada da seguinte forma: depositar a camada de passivação

diretamente sobre a lamina de Si e medir o "stress". Esta medida não deve ser realizada sobre

laminas com dispositivos (transistores, Ml, isolante, M2).






4.4 - TRANSPORTE.

Transportar lâminas para o L.L. PORTA LÂMINA S

ETAPA LITOGRÁICA DOS PAD's



EQUIPAMENTOS:

5. < LITOGRAFIA DOS PAD' s> : LITOGRAFIA DA PASSIVAÇÃO: SiO2.

(100xl00um).

PROCESS0S : 5. 1: (resiste óptico) OU 5.2: (resiste eletrônico)


5.I.A - MÁSCARA DO L. L. EB-10.1 - 20Kv Máscaras configuradas eletronicamente para os "bonding pad's

(100xl00um) .

5.1.B - LIMPEZA DO WAFER. WAFER WASHER

Lavar a lâmina com água D.I, sem fricção.

5.1. C - SECA LÂMINA (DESIDRATAÇÃ0) . HOT PLATE.

Comentário 1.2 é válido aqui. Ou OVEN.

5.1.D - APLICAÇÃO DE PPOMOTOR, DE ADESÃO. HEADWAY SPINNER.

0 HMDS é usado para minimizar ou prevenir "undercutting" da interface SiO2 (passivação) e o

resiste durante o etapa de ataque a seco. A reação do silício com o HMDS cria uma superfície

mais hidrófoba devido a troca dos grupos SI-OH pelos grupos apolares trimetilsiloxana (TMS).

Acredita-se que seja eliminada pela reação a água absorvida fisicamente, através da conversão dos

grupos silanol (SIOH) em grupos trimetilsiloxanos (Si-SiH3).

5.1.E - APLICAÇÃO DE RESISTE ÓPTICO. HEADWAY SPINNER.

A espessura do resiste deve ser suficiente para cobrir os "hillocks.

Note que o equipamento "Headway Spinner” estará sendo usado para aplicação de resiste

eletrônico (fabricação de máscaras) . Caso a injeção de resiste, seja feita independentemente

existe possibilidade de se usar o equipamento acima para aplicar também resiste óptico.

5.1.F - CURA PARA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE. HOT PLATE.

5.1.G - ALINHAMENTO E EXPOSIÇÃO POR U.V. ORIEL CORPORATION

Equipamento do LMI/CTI: sistema de exposição com iluminação ultravioleta, com precisão de

3um. Esta etapa definirá totalmente o trabalho, JA que um bom resultado é totalmente

dependente do alinhamento entre A mascara e o equipamento da ORIEL CORP. Uma






possibilidade, caso ocorra problemas de alinhamento, seria a de se configurar os PAD’S

(8Ox80)um sobre metal de (100xlOO)um ou, (100xlOO)um sobre metal de (110xl10)um

5.1.H - REVELAÇÃO. BANCADA QUÍMICA.

Comentário 1.7 é valido aqui. ou

APT 9155.

Note que o equipamento "Headway Spinner” estará sendo usado para aplicação de resiste

eletrônico (fabricação de máscaras) . Caso a injeção de resiste, seja feita independentemente

existe possibilidade de se usar o equipamento acima para aplicar também resiste óptico.

5.1.I - INSPEÇÃO VISUAL. MEIJI.

Aproximação grossa (para o caso de desenvolvimento de processo)

5.1.J - CURA COMPLETA DO RESISTE. HOT PLATE.


da revelação.

5.1.K - TRANSPORTE.

Transportar 1âminas para o LMCI. PORTA LÂMINAS


5.2.A - LIMPEZA DO WAFER. WAFER WASHER

lavar a lâmina com água D.I, sem fricção. E SPIN DRYER.

5.2.B - SECAR L6AMINA (DESIDRATAÇÃ0).

HOT PLATE.

Desidratação é dependente do tipo de resiste em uso. Para ou

o caso de resiste CMS, T= 150 C , t= 30 seg. é suficiente. OVEN.

5.2.C - APLICACAO DE PROMOTOR DE ADESÃO. HEADWAY SPINNER.

Depende do resiste, para o caso de resiste CMS, HMDS não é necessário.

0 HMDS é usado para minimizar ou prevenir "undercutting" da interface SiO2 (passivação) e o

resiste durante o etapa de ataque a seco. A reação do silício com o HMDS cria uma superfície

mais hidrófoba devido a troca dos grupos SI-OH pelos grupos apolares trimetilsiloxana (TMS).

Acredita-se que seja eliminada pela reação a água absorvida fisicamente, através da conversão dos

grupos silanol (SIOH) em grupos trimetilsiloxanos (Si-SiH3).

5.2.D - APLICAÇÃO DE RESISTE. HEADWAY SPINNER.

A espessura deve ser suficiente para cobrir os "hillocks". Em geral, para

SiO2 usa-se resiste tipo AZ.

5.2.E - CURA PARA ESTABILIZAÇÃO DO RESISTE. HOT PLATE.

0 processo de cura depende do resiste. Para o caso de resiste

eletrônico CMS, T = 13OC e t = 30 seg. é suficiente.

5.2.F - EXPOSIÇÃO. EBMF 10.5 - 2OkV






Etapa é critica: testar outras condições.

5.2.G - REVELAÇÃO. APT9155

Comentário 1.7 é válido aqui.

5.2.H - INSPEÇÃO VISUAL. MEIJI.

Aproximação grossa. Para o caso de desenvolvimento de processo.

5.2.I - CURA COMPLETA DO RESISTE. HOT PLATE.


da revelação

5.2.J - TRANSPORTE. PORTA LÂMINAS

Transportar lâminas para o LMCI.

Iniciar etapa de abertura dos "bonding pad's

NOTA: será necessário a rotulação dos acessórios para se identificar de onde a lâmina esta


por resiste)

ETAPA DE ABERTURA DOS CONTATOS



EQUIPAMENTOS:

6. < CORROSÃO (ÚMIDA DO SiO2 > : ABERTURA, DOS CONTATOS.

(100xl00um) .

Para permitir conexão entre 0 dispositivo e 0 meio externo

(encapsulamento).

6.1 - CORROSÃO ÚMIDA. BANCADA QUIMICA.

Usar reagentes com grau eletrônico. WAFER WASHER.

SPIN DRYER II.

NOTA: PARA REMOVER SiO2:

HF(2%):3.3 litros de H20 DI + 0.15 litros de HF(2%) - etch rate - 74OA/min.

Esta solução não ataca a lâmina de Si.






ETAPA DE REMOÇÃO DO RESISTE



EQUIPAMENTOS:

7. < REMOÇÃO DO RESISTE >: REMOÇÃO DO RESISTE

ELETRONICO. 7.1 - REMOÇÃO SECA.

Em geral, toda etapa de "plasma etching" é necessário, para cada lâmina, realizar as seguintes

medidas visuais, e "on line": níveis de potência, temperatura dos eletrodos e da câmara, nível de

partículas, fluxo dos gases, seletividade e inspecionar qualidade final do ataque .

MODO PE PE 80S

Colocar lâmina dentro da câmara somente após o sistema ter atingido temperatura de "SET UP" .

7.2 - REM0ÇÃO ÚMIDA. BANCADA QUÍMICA

WAFER WASHER

SPIN DRYER

Como resíduo de resiste é fonte de contaminação, serão necessários dois "SPIN DRYER", um

para será usado para toda lâmina que não tiver resiste (SPIN DRYER I ) e o outro (SPIN DRYER

II) para toda lâmina contaminada de resiste. Neste fluxograma se refere de forma genérica aos

“spin dryers”.

NOTA: PARA 0 CASO DE RESÍSTE ÓPTICO, REPETIR, AS ETAPAS 7.1 E 7.2.

ETAPA DE FORMAÇÃO DA JUNÇÃO METÁLICA



EQUIPAMENTOS:

8. < SINTERIZAÇÃO > : FORMAÇÃO DE JUNÇÃO METALURGICA


comentário 4.1 6 aplicado aqui.

8.1.A - limpeza: WAFER WASHER.

SPIN DRYER.






8.1.B - formação da junção metálica: THERMCO M.B.

Forming gás: N2/10%H2.

0 H2 é usado para ajuste da tensão de "threshold", realizando ligações do tipo HSi, e

consequentemente eliminando cargas presas na interface (M2/óxido) e cargas presas no óxido.






V - ACESSÓRIOS & MATERIAIS DE CONSUMO.

Para a fabricação de componentes e dispositivos eletrônico se faz necessário o uso de acessórios e

produtos químicos especiais, com altíssimo grau de qualidade.

Como a maior parte dos acessórios e produtos químicos usados na fabricação de semicondutores é

feita em pequena quantidade, seu custo representa uma pequena fração do custo de fabricação dos

dispositivos eletrônicos.

Os acessórios e produtos químicos utilizados para fabricação de

semicondutores podem ser divididos nas seguintes categorias:

PRODUTOS QUIMICOS:

substratos,

fotorresistes,

reveladores,

promotores de adesão,

produtos químicos para limpeza :corrosão úmida/seca,

metais para deposição de filmes finos,

gases com alto grau de pureza, etc.

ACESSÓRIOS:

lâminas de seis polegadas,

wafer carrier (single and multiple - quartzo/PFA),

storage box (caixa para armazenar lâminas),

pingas especiais (extremidades com teflon, para pegar lâminas),

vaccum pincettes (pingas a vácuo, para menor geração de partículas),

pingas manuais (revestidas com TFA),

beakers (quartz/PFA),

termômetros,

process handle (para bancada química),

papel e canetas para sala limpa,

handles - squeeze style

wafer shippers

individual wafer trays

chip trays

individual wafer dippers

beakers PFA/quartz

tweezers

pipettes

thermometers

Para o caso do substrato de silício e, em particular para o caso da lâmina metalizada até ao

segundo nível de metal-projeto ETF1-EB/GA, as principais características da lâmina fornecida

pela ES2 ( European Silicon Structures), estão apresentadas na seção I.1 . A seguir apresentamos

uma lista de fornecedores de alguns materiais para processos de Microeletrônica. Note que a lista






do fornecedores não é fechada i.e., outros fornecedores poderão ser apresentados. Esta lista não

está atualizada desde 1993.

LISTA DE FORNCEDORES DE MATERIAIS.

Lâminas pré-processadas:

· ES2

A/C: Franck Buonanno - Export Sales Engineer

B&t 24 - Parc Burospace - 91572 Bi6ves Cedex

IRP.ANCE

PAX Nr.: 33 - 1 - 60190307.

Lâminas de Silício (virgens):

· Wacker Chemitronic - Alemanha

· Hemlock - DOW Corning Corp. - USA

· Monsanto Company - USA

· Holiodinamica - BRASIL

A/C: Dr. Bruno Toppel - Presidente

PAX nr.: 011-79603511.

2. Fornecedores de vestuário para sala limpa: macacão,

overshoes,.capuz e luvas de látex (anti estáticos),

. Laporte do Brasil Ltda - A/C: Luiz Roberto S. Alves

Av. Eng. Eus6bio Stevaux, 1771

Jurubatuba - SP/SP. CEP 04696 - 908

PAX 011-5244149 - Tel 011 - 2471966

3. Fornecedores de wafer carrier PFA (single and multiple),

. 1501 Park Road - Chanhassen, Minnesota 55317

PHONE 612-4745282 FAX 612-4745399

. Fluoroware, INC. CORP. Headquarters

102 JONATHAN BOULEVARD NORTH, CHASKA

MINNESOTA - 55318 USA

FAX: 612/3688022

14485576

4. Fornecedor de vaccum pincettes e/ou pingas manuais revestidas com teflon,

. 311 South Spring Street,

Suit 531, Los Angeles, Califórnia 90013.

Phone 213/6252020

12105193






..Fluoroware, INC. CORP. Headquarters 102 JONATHAN BOULEVARD NORTH, CHASKA

MINNESOTA - 55318 USA

PAX: 612/3688022 /4485576

5. - APLICAÇÃO DE PPOMOTOR DE ADESÃO: EMS.

(MOS:Rexa Metil Di Silana 6 um produto inflamável e deve ser manuseado com toda

precaução. Pode ser estocado na mesma sala dos fotorresistes).

. American Hoescht Corp.

Fornecedor no Brasil: Swisstec Tecnologia e Com6rcio de Comp. Eletr.

Av. Brigadeiro Faria Lima

Tel. 8154144 e 8154790

. Merck Electronic Chemicals. A/C.: Abel Baptistucci (Product Manager)

Fornecedor no Brasil: QUIMITRA Com. e Indústria Química S/A.

Rua Mazzini, 143 Cambuci - 01528 - SP/SP.

6. Fornecedores de Fotorresistes:

ARMAZENAMENTO: Os fotorresistes por serem substancias muito sensíveis, devem ser

armazenadas em salas onde a temperatura não ultrapasse ' 21 C Celsius (entre 10 a 21 C) . Nesta

faixa de temperatura seu tempo de vida 6 é de aproximadamente 1 ano. Devem se mantidos

selados, longe de agentes oxidantes, luz , faiscas e, longe de reagentes químicos.

. American Hoescht Corp.

Fornecedor no Brasil: Swisstec Tecnologia e Com6rcio de Comp. Eletr.

Av. Brigadeiro Faria Lima

Tel. 8154144 e 8154790

. Merck Electronic Chemicals.

Fornecedor no Brasil: QUIMITRA Com. e Industria Química S/A.

Rua Mazzini, 143 Cambuci - 01528 - SP/SP.

7. Fornecedores de reveladores:

Existem dois tipos de reveladores: 0 "convencional' e o "metal ion

free". Ambos silo fabricados pela Hoescht Corporation e pela Merck

electronic Chemicals.

ARMAZENAMENTO: Os reveladores devem ser armazenados longe do

produtos químicos ácidos e solventes orgânicos. A temperatura deve

ser mantida entre 17 ± 2 C

. mesmo fornecedor de MWS.

8. Fornecedor de alcool isopropilico:






. Baker VLSI / GRADE

J.P. Baker B.V.

Deventer

HOLLAND.






VI - PERSPECTIVAS.

0 documento "Processo ETF1-EB/GA apresentou com algum detalhamento técnico , lista de

equipamento materiais & acessórios um fluxograma de processo baseado numa lâmina de metal

pré processada até ao segundo nível de metal.

Apesar deste documento ter sido intensamente discutido com pesquisadores do IMEC/ASP e, do

IM/LMCI e da THOMPSON COMPOSANT SPATIAUX e, ter sido considerado realizável, o

mesmo não se encontra de forma absolutamente concluída. Se faz necessário também a inclusão

das criticas de outros laboratórios do IM/CTI, bem como receitas e processos obtidas

experimentalmente nos laboratórios do IM/FCTI. Finalmente, neste documentos precisa ainda

ser incluído o controle estatístico de processo e diagnósticos e projetos de experimentos. Em

paralelo devemos estabelecer um cronograma de sua implantação com o propósito de se

gerar uma curva de aprendizagem necessária para a implantação do processo

em lâminas com dispositivos.

HIPOTESES DESEJÁVEIS PARA O PROJETO PROTOTIPAGEM RÁPIDA DE CI’S:

1. Produzir CI’s do tipo Gate Array com até 50000 portas lógicas e com tecnologia de 1.2 um.

2. Para os CI’s citados acima, supõe-se servir, simultaneamente, vários nichos de mercados com

expectativas mercadológicas variando entre 1000 e 50000 CI’s/ano. Aqui seria pertinente

“ouvir” o Sr. Suado sobre “Perspectiva de Mercado e competidores” de acordo com ref. [07].

3. Para a consecução de 1. E 2. Acima, o Instituo de Microeletrônica se incumbirá das etapas

finais de processo envolvendo basicamente:

metalização (dois níveis), partindo de um inicialmente;

litografia dos dois níveis, partindo de um inicialmente;

deposição de camada dielétricas;

4. A produção diário, considerando-se um turno, será entre 10 e 20 lâminas de 150mm (6”).

Quem fornecerá estas lâminas ?

DAS HIPÓTESES ACIMA, TEMOS OS PRINCIPAIS OBJETIVOS A PROCURAR:

1. Analisar as possíveis metodologias de Projeto, Técnicas de Otimização com base em

Experimentos Projetados DOE/RSM (Software da BBN/RS1, sob responsabilidade

pesquisador Balloni) e outras metodologias aplicáveis de forma integrada ao P.P.R. e

pertinente a cada laboratório/etapa, visando obter um processo com

menor custo;

maior flexibilidade;

todos os parâmetros de um processo que possam interferir nos

resultados de uma unidade de processo sejam conhecidos. Se não for

possível controlá-lo sua importância deverá ser minimizada

(aplicação da ferramenta estatística RSM/RS1)

Avaliar a atual viabilidade tecnológica das possíveis soluções em

processo e equipamentos hoje disponíveis.

Desenvolver e melhorar as seqüências de etapas necessária para o

processo DLM (ETF), apresentadas e divulgadas via este documento.






DINÂMICA PROPOSTA:

1. Estabelecer e ampliar a dinâmica de cooperação entre os vários laboratórios, propiciando a

conciliação de interesses de atividades e facilitar treinamentos quando necessário;

2. Ampliar o sinergismo da interação com outros laboratórios. Por exemplo, a utilização do

Sputterring da Telebrás (futuramente instalado no FCTI/IM), foi uma proposta surgida

internamente do grupo envolvido, portanto de baixo para cima, e aceita pelo DIM.

SOLUÇÕES IMEDIATAS, NECESSÁRIAS:

1. Foram compradas 110 lâminas da Heliodinâmica de DIA=3”. Estas lâminas servirão de

dummies wafer para os objetivos propostos;

1.a - 40 lâminas de 3” depositadas com 1.2 um de Al, sem topografia. Aplicação de projeto e

experimento para procura “inicial” de janela de processo;

1.b - 30 lâminas de 3”, com topografia (semelhante a gerada pelos Device Wafer), e

recobertos com 1.2 um de Al. Aplicação de projeto e experimento para procura

estabilização da janela “inicial” de processo encontrada em 1.a;

1.c - 20 lâminas dummies da ES2 para se estabilizar o processo em fase final a ser aplicado

sobre as Lâminas de “Device” [Método das Respostas Superficiais]

2. END POINT DETECTOR: desembaraço alfandegário se faz necessário.

3. CHUCK de 5”: desembaraço alfandegário se faz necessário.

4. Restaurar a aplicação metodológica do Software RS1. Treinamento pode ser pertinente.

5. Iniciar processo de compra dos gases tóxicos: BCl3, PH3, e Cl2. Contatado fornecedores em

03/98 e obtida a devida atenção . Contato reiniciado em 22 de junho/1999e aguardando

retorno. Novos contatos em andamento cobrando o anterior.

6. . Outras providências, antecipadas, para uma consecução eficaz do Projeto Prototipagem

Rápida de CI’s.

7. Delegação de atribuições, com responsabilidade, a servidores envolvidos.






VII - REFERÊNCIAS.

[01] - A.J. BALLONI, "Especificação Básica do processo ETF-2M/LE - PAM 302 E7 DOC.

Nr 012 V.08 /Janeiro (1991).

[02] - A.J. Balloni, E.L. Carpi, M.A. Schereiner, "Investigação do uso da fotoalinhadora da

"Terra Universal" na .litografia de "PAD's” de 100pm. R7 - PAM 302-33 -

02A10107/março (1993).

A J.Balloni, S.P. Cunha e M. Iacovacc, “Integração de Processos para o CA-200:

Resultados Experimentais”- maio/94 (1994).

[04]- A.J. BALLONI e Alan Rey (*), "Dry Etching and DLM Process" Rel.Nr 07 - Written

Report NR I,II,III,IV,V,VI,VII,VIII,IX,X,XI,XII - CTI/IM/LMCI IMECJASP

(fevereiro a novembro de 1992). (1992).

[05] - A J. Balloni, “Integração de Processos e a Prototipagem Rápida”-LMCI/009/ (1994).

[06] - A J. Balloni , “Fluxograma de Processos ETF-2M” - Mem. LMCI/Jan/91 (1991).

[07] - Perspectiva de Mercado e Competidores: “Projeto Prototipagem Rápida de CI’s -

Mem. 097/99 - DIM -07/junho (1999).

[08] - A J. Balloni - SIM: Metas 554 e 555 , “Desenvolvimento do Processo Modular

Seco, para ataque do Alumineo e preparação das amostras” - março/99 (1999).

Education

ETAPAS FINAIS COM UM NÍVEL DE METAL, "GATE 2500 por Litografia Eletrônica