Плазменное травление

Для плазменного травления кремния, его соединений и некоторых металлов применяют молекулярные газы, содержащие в своих молекулах один или более атомов галогенов. Выбор таких газов объясняется тем, что образуемые ими в плазме элементы реагируют с материалами, подвергаемыми травлению, образуя летучие соединения при температурах, достаточно низких, чтобы обеспечить качественный перенос рисунка.

Для травления с высоким разрешением используются реакторы с электродами в виде параллельных пластин. Такие системы имеют ряд отличительных характеристик.

Во-первых, электроды почти симметричны. Уровень удержания плазмы относительно высок, поскольку электроды расположены близко друг к другу и имеют размеры в плоскости, соизмеримые с диаметром внутренней полости реактора. Удержание плазмы обеспечивает повышение ее потенциала. Другими отличительными характеристиками являются размещение подвергаемых травлению подложек на заземленном электроде и относительно высокое рабочее давление (от 13,3 до 1330 Па). Для исключения зарядки поверхности используют высокочастотный разряд.

Следует учитывать, что в процессе разряда могут образовываться химически агрессивные и (или) токсичные газы, например CO, COF₂, COCl₂, F₂ и Cl₂. Значения скорости подачи газа обычно лежат в интервале 50-500 см³/мин при стандартных температуре и давлении.

Первыми были разработаны реакторы цилиндрического типа. В подобных реакторах обрабатываемые подложки помещаются в центре вакуумной камеры, а ВЧ-разряд создается внешней катушкой (рис. 3). В таких реакторах ионы движутся не перпендикулярно к подложке, что приводит к изотропному травлению и формированию рисунка с наклонными стенками. Другим недостатком цилиндрических реакторов является то, что в подобных системах ионы приобретают достаточно высокую энергию. Это приводит к созданию различного рода радиационных дефектов в полупроводниковых структурах. Для снижения плотности дефектов в цилиндрических реакторах вводится дополнительная экранирующая сетка, которая изолирует зону разряда от обрабатываемых пластин (рис. 4). В этом случае реализуется так называемое радикальное травление – происходит химическое взаимодействие поверхностных слоев с электрически нейтральными реактивными свободными радикалами, всегда присутствующими в плазме используемых реактивных газов.
Цилиндрические реакторы широко применяются для создания микроструктур с низкой и средней степенью интеграции, когда размер топологических линий не превышает 1-2 мкм.

Рис. 3. Цилиндрический плазменный реактор.

Рис. 4. Плазменный цилиндрический реактор с защитной сеткой.

Для прецизионного травления были разработаны планарные реакторы. Полупроводниковая подложка располагается на плоском ВЧ электроде. Над ней размещается плоский заземленный электрод. В таких системах достигается высокая анизотропность травления, так как ионы движутся практически перпендикулярно к поверхности подложки. Для увеличения анизотропии травления используют, кроме того, дополнительное смещение подложки постоянным напряжением.

Дата добавления: 2014-01-07