Давление, плотность мощности и частота

Состав рабочего газа

Состав рабочего газа - доминирующий фактор, определяющий скорость травления и селективность при плазменном и реактивном ионном травлении. В следующей таблице представлены обычно используемые для травления газы и материалы, подвергаемые травлению в соответствующих газовых разрядах:

Материал	Газы
Si	CF4, CF4+O2, SF6, SF6+O2, NF3, Cl2, CCl4, CCl3F, CCl2F2, CClF2
SiO2, Si3N4	CF4, CF4+H2, C2F6, C3F8, CHF3
Al, Al-Si, Al-Cu	CCl4, CCl4+Cl2, SiCl4, BCl3, BCl3+Cl2

Для процессов травления в технологии СБИС применяются почти исключительно галогенсодержащие газы, за исключением процессов, связанных с удалением фоторезиста и переносом рисунков в органические слои, когда используют плазму O₂. Выбор этих газов отражает тот факт, что образование применяемыми для изготовления СБИС материалами летучих и квазилетучих соединений с галогенами термодинамическими и кинетически возможно при температурах, близких к комнатной. Преимущественное присутствие таблице галогенуглеродных газов объясняется тем, что эти газы наиболее удобны и безопасны в работе.

Для реактивного травления часто применяют многокомпонентные смеси, представляющие собой обычно главную компоненту с одной или более добавками, которые вводятся для обеспечения наряду с требуемой скоростью травления других заданных характеристик: селективности, однородности, профиля края. Примером влияния таких добавок на скорость травления служит плазменное травление Si в SiO₂ в смесях, содержащих CF₄.

Скорость травления Si в SiO₂ в плазме CF₄ относительно низкая. При добавлении в рабочий газ кислорода скорость травления как Si, так и SiO₂ резко возрастает. Максимальная скорость травления достигается для Si при добавлении 12% O₂, для SiO₂ при добавлении 20% O₂. При повышении концентрации O₂ скорость травления понижается, причем для Si в большей степени, чем для SiO₂.

Давление газа, плотность мощности и частота прикладываемого электрического поля - независимые параметры, но на практике индивидуальное влияние каждого из них на процесс травления иногда трудно объяснить или предсказать. Однако являются очевидными несколько общих тенденций.

Понижение давления и (или) частоты и повышение плотности мощности приводят к увеличению средней энергии электронов и энергии падающих на подвергаемую травлению поверхность ионов. Повышение плотности мощности вызывает также повышение плотности радикалов и ионов в плазме. Таким образом, в процессах ионно-стимулируемого травления путем уменьшения давления и частоты или увеличения мощности можно повысить степень анизотропии скорости травления.

Как правило, с увеличением мощности скорость травления монотонно возрастает, хотя темп приращения замедляется. Почти вся прикладываемая мощность в конечном счете рассеивается в виде тепла, поэтому при обеспечении очень большой плотности мощности электрического поля необходимо предусматривать охлаждение подложек во избежание нежелательных последствий нагрева, таких, как плавление и подгорание фоторезиста или потеря селективности травления. В последние годы исследователи проявляют большой интерес к сверхскоростному травлению в реакторах, рассчитанных на индивидуальную обработку пластин. Такие системы работают при относительно высоком давлении и очень большой плотности мощности (несколько Вт/см²).

Несмотря на малое число публикаций, посвященных исследованию зависимости скорости травления от частоты прикладываемого напряжения, ясно, что основным параметром, управляемым частотой, является энергия ионов. Это подтверждают и результаты исследования анизотропии скорости травления. Рабочие частоты лежат в интервале от 10 кГц до 30 МГц.

Дата добавления: 2014-12-27