Разработка низкоэнергетического СВЧ вакуумно-плазменного травления структур микроэлектроники

• Автор: Терентьев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.10, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Методы и механизмы вакуумноплазменного травления материалов микроэлектроники

1.1 .Современные требования микроэлектроники к процессу вакуумноплазменного травления материалов
1.2. Методы вакуумноплазменного травления, основанные на физическом распылении обрабатываемого материала

1.3. Методы вакуумноплазменного травления материалов, основанные

на использовании химических реакций

1.4.Использование СВЧ газового разряда для вакуумноплазменного травления материалов микроэлектроники.

1.5. Постановка задачи.

1.6. Выводы

2. СВЧ вакуумноплазменное травление кремнийсодержащих

материалов.
2.1. Экспериментальная установка и методики исследований.
2.2. Экспериментальные исследования СВЧ вакуумноплазменного травления кремнийсодержащих материалов.
2.2.1. Влияние внешнего магнитною поля и СВЧ мощности на
скорость травления кремнийсодержащих материалов.
2.2.2.Влияние давления рабочего газа и параметров ионного облучения на скорость травления кремнийсодержащих материалов
2.3. Физикохимические процессы на поверхности обрабатываемого материала при низкоэнергетическом СВЧ вакуумноплазменном травлении.
2.4.Физикохимическая модель низкоэнергетического СВЧ вакуумноплазменного травления кремния во фторосодержащей плазме
2.5. Селективность при низкоэнергетическом СВЧ вакуумно
плазменном травлении.
2.6. Выводы
3. СВЧ вакуумноплазменное травление соединений группы А3В
и тонких пленок металлов
3.1. Экспериментальные исследования СВЧ вакуумноплазменного травления арсенида галлия
3.2. Анализ экспериментальных результатов по СВЧ вакуумноплазменному травлению арсенида галлия.
3.3. Экспериментальные исследования СВЧ вакуумноплазменного травления тонких пленок металлов.
3.4. Выводы
4. Анизотропность, структура и качество поверхности материалов
при СВЧ вакуумноплазменном травлении
4.1. Анизотропность при СВЧ вакуумноплазменном травлении кремнийсодержащих материалов и материалов группы А3В5.
4.2. Качество обработанной поверхности при СВЧ вакуумноплазменном травлении кремнийсодержащих материалов
4.3. Качество обработанной поверхности материалов группы Л3В5 при
СВЧ вакуумноплазменном травлении.
4.4 .Выводы.
5.Разработка технологических процессов СВЧ вакуумноплазменного травления для решения прикладных задач микроэлектроники
5.1. Плазмостойкость различных маскирующих покрытий при СВЧ вакуумноплазменном травлении.
5.2. Реализация метода обратной литографии и СВЧ вакуумноплазменного травления в одном вакуумном объеме.
5.3. Исследования параметров СВЧ ионноплазменного источника и реализация различных методов травления микроструктур
5.4 . Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Уменьшением элементов интегральных схем и приборов микроэлектроники до субмикронных размеров, с общей тенденцией уменьшения размеров до десятков нанометров. Уменыиением толщины функциональных слоев и пленок до 0,1 0, мкм и менее. Применением новых материалов в производстве устройств микроэлектроники материалы группа А3В5 и тонкие пленки металлов. Увеличением объемной сложности микросхем увеличение количества функциональных слоев и пленок. Преодоление микронного рубежа и переход к субмикрониым размерам потребовал создания принципиально новых технологических методов и оборудования, обладающего высокой разрешающей способностью. С уменьшением размеров элементов становится невозможным применение ряда традиционных технологических операций, основанных на использовании светового облучения, жидкостных химических методов травления и т. Переход к субмикронным размерам элементов значительно повышает требования к процессу ВПТ. Анизотропность травления. Выражается коэффициентом анизотропности А , где глубина канавки травления, величина бокового подтрава под край маски. Получение элементов рельефа с субмикронными размерами возможно только с помощью высокоанизотропного травления с коэффициентом анизотропности порядка и более единиц. Селективность травления. Определяется отношением скоростей травления обрабатываемого материала и маскирующей пленки. Этот показатель должен быть не менее . Производительность. Метод обработки должен обеспечивать достаточные для массового производства скорости травления и возможность автоматизации и интеграции технологических процессов. Обеспечение высокого качества поверхности и минимизация вносимых дефектов в процессе обработки. Определение какихлибо количественных оценок дефектообразования при ВПТ представляет значительные трудности. Это обусловлено разнородностью дефектов и различием требований, предъявляемых к ним при изготовлении конкретных структур микроэлектроники. Поверхностные дефекты. При ВПТ на обработанной поверхности могут образовываться дефекты типа яма углубления различной глубины на фоне остальной гладкой поверхности и типа шероховатость сливающиеся между собой углубления и выступы. Предельно возможная величина данных дефектов определяется требованиями к конкретной микроструктуре, но в общем случае определяется толщиной функционального слоя. Тогда размеры дефектов не должны превышать 0, 0, мкм. Измерение таких величин возможно только с использованием высокоразрешающих методов интерференционной и растровой электронной микроскопии. Аморфизация приповерхностного слоя. При ВПТ возможно изменение приповерхностной структуры обрабатываемого материала, выраженное в образовании поверхностного аморфного слоя, электрофизические параметры которого существенно отличаются от параметров основного материала. Предельно возможная толщина аморфного слоя зависит от свойств конкретной изготовляемой микроструктуры, но в обшем случае для субмикронных слоев и пленок должна быть менее 0, мкм. Влияние ВПТ на структуру приповерхностного слоя определяется с помощью методов электронографии 8. Радиационные дефекты приповерхностного слоя материала. При ВПТ с участием достаточно интенсивной ионной бомбардировки в приповерхностном слое материала могут возникать различного вида радиационные дефекты, приводящие к нарушению упорядоченной кристаллической структуры материала атомные дислокации, вакансии, междоузлия ,4. Данные дефекты связаны со смещением удалением атомов материала из узлов кристаллической решетки ионной бомбардировкой. Энергетический порог образования данных дефектов определяется энергией смещения атомов в решетке. Для большинства материалов микроэлектроники он составляет эВ. Глубина нарушенного слоя определяется энергией и дозой ионного облучения. При достаточно большой энергии и дозе ионного облучения происходит объединение дефектов и в приповерхностном слое материала образуются локальные области с повышенными внутренними механическими напряжениями и дислокационными петлями 3,9. Определение данного вида дефектов затруднено и возможно только косвенными электрофизическими измерениями 8.