Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с медью и алюминием

• Автор: Пивоваренок, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Неравновесная низкотемпературная плазма в технологии микроэлектроники

1.2. Закономерности образования и гибели активных частиц в плазме С.

1.3. Закономерности образования и гибели активных частиц в плазме НС1.

1.4. Общая характеристика процессов плазменного травления и подходы к их анализу.

1.5. Закономерности плазменного травления металлов и

полупроводников в хлорсодержащих газах.

1.6. Заключение

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Общая характеристика экспериментальной установки
2.2. Получение газов.
2.3. Измерение температуры газа
2.4. Определение приведенной напряженности электрического поля
2.5. Измерение плотности потока положительных ионов на стенку реактора
2.6. Объекты исследования. Измерение скорости травления
2.7. Математическое моделирование плазмы.
2.8. Погрешности экспериментов и расчетов
ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРЫ И СОСТАВ ПЛАЗМЫ ПРИ РАЗРЯДЕ В ХЛОРЕ И ХЛОРОВОДОРОДЕ
3.1. Кинетические схемы процессов и балансные уравнения
3.2. Электрофизические параметры плазмы
3.3. Кинетика и концентрации нейтральных частиц
3.4. Кинетика и концентрации заряженных частиц.
3.5. Заключение
ГЛАВА 4. КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМЫ ТРАВЛЕНИЯ МЕДИ В ПЛАЗМЕ С и НС1.
4.1. Кинетика газового травления меди в С и НС1
4.2. Кинетика плазменного травления меди в С и НС1.
4.3. Заключение
ГЛАВА 5. КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМЫ ТРАВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЯ В ПЛАЗМЕ С и НС1.
5.1. Кинетика газового травления алюминия в С и НС1.
5.2. Кинетика плазменного травления алюминия в С и НС1
5.3. Заключение.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Стационарное состояние плазмы электрофизические параметры, концентрации частиц и плотности их потоков на поверхность определяется кинетикой процессов при электронном ударе 1, 3, которая, в свою очередь, зависит от функции распределения электронов по энергиям ФРЭЭ. К внутренним параметрам, определяющим вид ФРЭЭ, следует отнести приведенную напряженность электрического поля Аг или Ер, где общая концентрация нейтральных частиц в реакторе, р давление газа, транспортные коэффициенты электронов, а также первичный состав нейтральных частиц 1. Величина ЕИ и другие внутренние параметры устанавливаются на уровне, обеспечивающем баланс скоростей образования и гибели заряженных частиц. Таким образом, ННГГ1 является сложной самоорганизующейся и самосогласованной системой, в которой внутренние параметры, определяющие кинетику и механизмы плазменных процессов, сами зависят от скоростей и направлений этих процессов. Плазменное осаждение покрытий, включая плазменное напыление и стимулированное плазмой осаждение из газовой фазы. Тонкие пленки металлов, используемые в качестве функциональных слоев и межэлементных соединений в ИМС, получают в процессах распыления в среде инертных газов в диодных, триодных и магнетроиных системах. При использовании в качестве плазмообразующего газа кремнийсодержащих соединений например, и Н. БЮг, 3К1 и вЮ. Плазма в среде углеводородов обеспечивает процессы плазменной полимеризации, позволяя получать кремний и металлсодержащие полимеры с уникальными свойствами 5, 8. Плазменная модификация поверхности. Этот процесс обеспечивает локальные изменения в свойства обрабатываемой поверхности гидрофильность, адгезионные характеристики, химический состав и т. Основными объектами здесь служат полимерные материалы полиимид, полиэтилен, а в качестве плазмообразующих сред используются Аг, , 0, МН3, их смеси и воздух 5, 9. Плазменное травление и очистка поверхности. Характерными представителями этой группы процессов являются удаление фоторезиста в кислородной плазме, а также травление металлов и полупроводников в плазме галогенсодержащих газов 4, 8, , , . Изначально, для размерного травления неорганических материалов при проведении литографических процессов в технологии кремниевой электроники использовались фторсодержащие газы СР4, БРб, СНР3, ХеР2 и др. БЮг, БЬК и рядом металлов Т1, Та, Мо, У, а также удовлетворяли требованиям по разрешению, анизотропии и селективности для большинства известных маскирующих покрытий. Развитие технологии ИМС в
сторону перехода к наноразмерным элементам и внедрение в технологический процесс новых материалов выявили существенные ограничения в использовании фторсодержащих плазмообразующих сред , . Низкая анизотропия травления атомарным фтором большинства материалов, образующих лету чие фториды. Это связано с малым диаметром атома фтора и высокими коэффициентами переноса, обеспечивающими его легкое проникновение вглубь канавок и возможность реакции с боковыми стенками , . Высокие скорости деструкции фоторезистивных масок, что требует большой толщины маски при необходимости глубокого травления структур например, при создании изоляции между элементами ИМС и приводит к значительному боковому растравливанию окна и искажению размеров. Невозможность травления композиционных полупроводниковых материалов ОэАб, АЮаАБ, 1пР, 1пОаР и др. В.хЬахТ1з2, РЬг,Т1Оз, Вах8г1. ТЮз, используемых в технологии ИМС памяти и некоторых металлов Си, Сг, А1, образующих нелетучие или труднолетучие фториды. Все эти проблемы в определенной степени решаются заменой фторсодержащих газов на хлорсодержащие. В качестве хлорсодержащих плазмообразующих сред традиционно использовались такие газы как СС, ВС1з, БЮд, которые страдают от полимеризации ненасыщенных продуктов плазмохимических реакций, а также изза высаживания твердых нелетучих соединений на внутренних стенках реактора. В связи с этим, имеет место устойчивый интерес к использованию плазмы С, а также других простых хлорсодержащих газов, например НС1, свободных от этих недостатков. Фундаментальные вопросы физики и химии неравновесной низкотемпературной плазмы хорошо изучены и отражены в монографиях 1 3, , , , , и обзорно обобщающих статьях , , , , , , , .