Механизмы анизотропии реактивного травления

Контроль вытравливаемого профиля края элемента

Загрузочный эффект

Температура

Температурная зависимость скорости реактивного травления определяется главным образом влиянием температуры на скорость протекания химических реакций. Температура влияет также и на селективность, так как величина энергии активации зависит от вида материала. Для обеспечения однородных и воспроизводимых скоростей травления необходимо контролировать температуру подложки. Основной причиной нагрева теплоизолированных подложек является их разогрев плазмой. Кроме того, заметный вклад в повышение температуры может вносить тепло, выделяемое в результате протекания экзотермических реакций травления.

При реактивном травлении иногда наблюдается уменьшение скорости травления при увеличении суммарной площади поверхности, подвергаемой травлению. Это явление известно как загрузочный эффект, происходящий в тех случаях, когда активные компоненты быстро вступают в реакцию с подвергаемым травлению материалом, но обладают длительным временем жизни в отсутствие этого материала. В этом случае доминирующим механизмом потерь активных компонент является само травление, поэтому, чем больше площадь подвергаемой травлению поверхности, тем выше скорость потерь.

Рассмотрим некоторые факторы, влияющие на профили краев элементов, и методы их контроля.

Когда травление осуществляется в ходе ионно-стимулируемых реакций, как правило, наблюдается анизотропия скорости травления. Это связано с тем, что ионы падают на пластину перпендикулярно ее поверхности. Следовательно, на поверхность дна вытравливаемого элемента падает значительно больший поток ионов высокой энергии, чем на боковые стенки (рис. 5).

Рис. 5. Иллюстрация анизотропии травления, достигаемой при облучении ионным пучком, направленным перпендикулярно поверхности пластины. (Боковые стенки вытравливаемых элементов не подвергаются облучению ионами высокой энергии.)

Если реакция травления ионно-возбуждаемая, то боковое травление отсутствует, но в условиях ионно-ускоряемых реакций происходит боковой подтрав под маску, причем величина подтрава определяется скоростью протекания реакции.

Для минимизации бокового травления в условиях ионно-ускоряемых реакций целесообразно вводить в рабочий газ добавки, обеспечивающие рекомбинацию активных компонентов. Функция таких добавок заключается либо в связывании активных веществ на поверхности с образованием летучих соединений, либо в предотвращении образования пассивирующей пленки. Таким образом, подбирая оптимальный состав рабочего газа, можно обеспечить такие условия протекания процесса, при которых скорость травления будет превышать скорость рекомбинации на облучаемых ионами поверхностях, и в то же время на боковых стенках, где облучение ионами минимально, будет реализовываться обратная ситуация (скорость рекомбинации выше скорости травления). Следовательно, степенью анизотропии травления можно управлять, регулируя состав рабочего газа.

Дата добавления: 2014-01-07