Селективность. Анализ ключевых аспектов травления

Скорость травления

Анализ ключевых аспектов травления

Примесные загрязнения

Все внутренние поверхности системы реактивного травления подвержены ионной бомбардировке и могут распыляться. Поэтому необходимо обеспечивать правильный выбор материала реактора и контроль ускоряющего напряжения. Загрязнение атомами тяжелых металлов, резко уменьшающими время жизни неосновных носителей, часто наблюдалось в реакторах, изготовленных из нержавеющей стали.

Осаждение распыленных нелетучих материалов на подвергаемую травлению поверхность значительно замедляет или полностью прекращает протекание процесса травления. При осуществлении высокоанизотропного травления даже очень небольшие участки подобных загрязнений представляют серьезную проблему. Другой пример примесного загрязнения, препятствующего травлению, - осаждение полимерных пленок, толщина которых иногда не превышает нескольких атомных монослоев.

Скорость травления определяется многочисленными факторами, главными из которых являются: конфигурация плазменной системы, оптимальный выбор плазмообразующих газов, ВЧ мощность и рабочее давление. Сильное влияние на скорость травления оказывает правильный выбор реактивного газа или смеси газов. Однако подбор оптимальной газовой среды определяется не только производительностью процесса, но и достижением высокой селективности травления.

При проведении процесса травления ключевым моментом является оптимальная остановка процесса и отсутствие такого нежелательного явления как перетрав. На практике всегда присутствуют такие негативные явления, как неоднородность толщины и состава обрабатываемых слоев. Кроме того, при травлении сложных многоплановых структур проявляются эффекты различия скоростей травления для малых и больших площадей. Этот эффект присутствует, например при вскрытии контактных окон в сложных структурах.

Вторым важным моментом при рассмотрении проблемы селективности является оптимальное соотношение скорости травления удаляемого слоя и фоторезиста. Сухие плазменные процессы имеют достаточно высокие скорости травления резистов. Особенно сильно эта проблема проявляется при травлении с высоким разрешением, так как в этом случае толщина резиста не может превышать толщины линии.

При травлении структур с высоким аспектным отношением возникает целый ряд специфичных проблем, главная из которых заключается в неоднородной зарядке микроструктур. Суть этого явления заключается в следующем: плазма обычно заряжена положительно по отношению к стенкам реактора и обрабатываемой поверхности. В системах с высокой плотностью плазмы, при большом положительном смещении полупроводниковой пластины, наблюдается существенный поток горячих электронов (с энергией до 10000-50000 К) к обрабатываемой поверхности. Электроны захватываются верхними диэлектрическими слоями микроструктуры, что приводит к отрицательной зарядке этих слоев по отношению к слоям, формирующим дно линии. Это приводит к появлению большой разности потенциалов, которая формирует электрическое поле отталкивающее положительные ионы от дна микрорельефа на стенки линии, что проявляется в боковом перетраве и формировании линий с невертикальными стенками. Один из способов решения проблемы заключается в импульсном возбуждении плазмы высокой плотности. В то время, когда обрабатываемая поверхность поляризуется положительно, возбуждающий плазму импульс выключается. Показано, что за время порядка 10 мкс горячие электроны сбрасывают свою энергию приблизительно до единиц эВ, что существенно снижает эффект. В ряде разработок используются различные ловушки горячих электронов, двигающихся по направлению к обрабатываемой пластине.

Дата добавления: 2014-01-07