Размерное травление кремния и диоксида кремния высокочастотным газовым тлеющим микроразрядом

• Автор: Абрамова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 107 с. : ил

1 глубина гравировки электрода,

2 расстояние между элементами электрода,

1др длина дрейфового пробега электрона,

1е длина силовой линии напряженности электрического поля,

А длина волны,

Яе длина свободного пробега электрона, те масса электрона,

л подвижность электронов,

масса одного грамммоля,

4 число Авогадро,

и, концентрация частиц сорта ,

р давление,
р плотность материала,
сумма степеней заполнения АПЦ,
т1 степень заполнения АПЦ ХАЧ1,
0т7 степень заполнения АПЦ ХАЧ2,
2 количество теплоты,
7 эффективное сечение атома,
сгу эффективное сечение коэффициента диффузии,
ат поверхностная плотность материала,
поверхностная плотность АПЦ,
сечение процесса прилипания электрона к молекуле,
селективность процесса травления,
площадь обрабатываемой поверхности,
часть электронов с энергией большей пороговой энергии диссоциации молекул,
Т температура газа,
Те электронная температура,
характерное время диссоциации частиц сорта ,
среднее время нахождение ХАЧ2 на АПЦ,
i характерное время рекомбинации радикалов го сорта,
среднее время нахождения ХАЧ1 на АПЦ,
Свч напряжение на разряде,
градиент пробивного напряжения,
V скорость травления атомсм с,
V скорость травления с помощью ХАЧ1,
Уар скорость травления с помощью ХАЧ2,
V скорость гомогенной рекомбинации частиц,
V скорость травления мкмс,
V тепловая скорость движения частиц сорта ,
мощность разряда,
от вероятность попадания ХАЧ1 на АПЦ материала, ус частота соударений частиц.
ВВЕДЕНИЕ


Для проведения размерного травления с помощью этих методов часть поверхности материала необходимо защищать от воздействия плазмы маской. Травление с использованием масок позволило достичь субмикронного разрешения. В то же время в электронной промышленности и других отраслях производства существует множество процессов, где не требуется столь высокое разрешение, но необходима большая скорость травления утонение пластин, разделение кристаллов, вскрытие контактных окон в пленке диоксида кремния при производстве фотопреобразователей, снятие нарушенного слоя и полировка пластин. В работе 5, впервые предложен способ безмасочного травления локализованным газовым разрядом, предполагающий его формирование непосредственно над теми участками поверхности, которые должны травиться. Для этого на поверхности электрода, расположенного над обрабатываемым материалом, гравируется негативное изображение требуемого рисунка травления. Это позволяет без дополнительных затрат электроэнергии получать плотность мощности в разряде на порядков большую, чем в традиционных системах плазменного травления. Скорость травления материалов таким разрядом на несколько порядков превышает скорости, достигаемые при плазмохимическом травлении 6. Поэтому локализованный газовый разряд можно с успехом использовать для травления материалов и через традиционно используемые маски, а также для стравливания открытых поверхностей. Диссертация является частью комплексных иссследований, проводимых на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники Воронежского государственного университета в рамках проекта Министерства образования Российской Федерации Высокоскоростное плазменное травление для создания элементарной базы микросистемной техники 1, а также гранта РФФИ 3 Развитие фундаментальных основ и разработка устройств обезвреживания продуктов плазмохимического травления материалов электронной техники. Цель работы определение характеристик и оптимальных условий существования ВЧ газового разряда у заданных элементов поверхности электрода, а также кинетических закономерностей травления материалов с его использованием. Исследовать условия существования локализованного газового разряда межэлектродное расстояние , давление р, частота и амплитуда напряжения, размер и глубина гравировки электрода, рабочий газ. Исследовать внутренние характеристики разряда плотность мощности, напряженность электрического поля, концентрации и энергии частиц. Изучить кинетику процесса травления кремния и диоксида кремния локализованным газовым разрядом. Разработать математическую модель процесса формирования компонентного состава локализованного газового разряда. Исследовать возможности повышения разрешающей способности травления локализованным газовым разрядом. Научная новизна. Установлено, что при межэлектродных расстояниях Ь 4 0 мкм и частоте возбуждающего напряжения , МГц объемный разряд тлеющего типа может существовать при значениях рЬ 2 НО в уформе или как разряд переменного тока. Показана возможность одновременного горения пространственно изолированных друг от друга микроразрядов, локализованных у выступающих в направлении разрядного промежутка или, напротив, удаленных от него элементов поверхностей электродов. Установлено, что степень диссоциации газа при постоянной плотности тока повышается с ростом отношения линейных размеров сечения разряда к длине разрядного промежутка. Установлено, что площади сечений локализованных газовых разрядов уменьшаются, а показатель анизотропии процесса травления материалов с их использованием повышается с ростом давления и электроотрицателыюсти газа. Разработана модель травления материалов локализованным газовым разрядом, учитывающая пространственное распределение его компонентов и адсорбцию продуктов травления на обрабатываемой поверхности. Установлено, что вклад физического распыления в процесс травления материалов локализованным разрядом незначителен и травление обусловлено преимущественно действием химически активных частиц, а роль ионной бомбардировки сводится к активации обрабатываемой поверхности.