Технологические процессы и реакторы плазмохимического травления микроструктур элементов СБИС

• Автор: Гомжин, Иван Васильевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 208 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ

1.1. Анизотропное травление

1.2. Удаление и травление фоторезиста

1.3. Влияние плазменных обработок на зарядовые характеристики структур

1.4. Безэлектродный разряд низкого давления

ГЛАВА 2. ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЕ УДАЛЕНИЕ ФОТОРЕЗИСТА

ВНЕ ЗОНЫ ЛОКАЛИЗАЦИИ РАЗРЯДА.

2.1. Особенности ПХУ фоторезиста в системах с индивидуальной обработкой пластин

2.2. Исследование характера локализации плазмы при высоком давлении
2.3. Разработка реактора высокого давления для ПХУ фоторезиста с пластин большого диаметра.
ГЛАВА 3. РЕАКТОР ВЫСОКОПЛОТНОЙ ПЛАЗМЫ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РЕАЛИЗУЕМЫЕ В НЕМ
3.1. Исследование ВЧразряда низкого давления в системе с индукторным возбуждением
3.2. Оптимизация технологического процесса ПХУ фоторезиста в реакторе высокоплотной плазмы
3.3. Удаление органо неорганических остатков после реактивно ионного травления технологических слоев
3.4. Изотропное травление диэлектрика.
ГЛАВА 4. РЕАКТОР И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИОННО СТИМУЛИРОВАННОГО ТРАВЛЕНИЯ.
4.1. Реактор с активизацией газа при низком давлении и независимым смещением на подложке.
4.2. Разработка технологического процесса анизотропного травления кремния.
4.3. Теоретический расчет профиля травления канавок в кремнии.
4.4. Сухое проявление фоторезистивных пленок
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Скорость реакции в этих участках может увеличиваться, глубина и число таких участков зависит от плотности потока ионов. В). Определенные газы, например CF4/H2, разлагаются в плазме до образования ненасыщенных частиц и полимерных радикалов, создающих адсорбированные слои на поверхности. Такой слой препятствует травлению, так как его частицы вступают в реакцию с травящими частицами (рекомбинационный механизм), приводя к замедлению травления. Ионная бомбардировка уменьшает покрытие поверхности ингибиторами, приводя таким образом к анизотропии в случае анизотропного движения ионов. Механизм анизотропного травления, связанный с созданием активных центров вследствие повреждений на поверхности, реализуется в ВЧ-разрядах при низких давлениях (^ 0, Па) и асимметричных электродах, когда на меньшем электроде развивается отрицательное самосмещенис (~ 0В). Па) с использованием частот < I МГц. При таких низких частотах ионная оболочка уплотняется, в то время как ионы могут отвечать на колебания поля и достигать полной энергии, соответствующей пику приложенного напряжения^ кВ). Низкоэнергетичный ингибиторный механизм, с другой стороны, достигается при высоком давлении и высокой частоте. Рис. В работе [] представлена модель анизотропного плазменного травления, показывающая, что ионная компонента химического процесса травления определяет профили травления, которые меняются с отношением Е/р, где Е- электрическое поле, управляющее перемещением ионов к поверхности травления, и р -давление травящего газа. По соотношению между Е и плотностью ВЧ - тока 1яг эта модель предсказывает непрерывное изменение профилей от изотропного до анизотропного при увеличении параметра /р-Такое поведение отражает направленность перемещения ионной кинетической энергии к поверхности травления и влияние ионной энергии на уменьшение энергии активации поверхностных реакций. Указанное соответствие между ионной энергией и перемещением ионов или направленностью травления, показанное этой моделью, объясняет необходимость компромисса между анизотропией травления и неблагоприятным влиянием такой высокой ионной энергии, проявляющимся в возрастающей эрозии резиста и снижении селективности. Предложенная в [] теория доказывает, что одинаковые анизотропные профили травления получаются при высоком ( - Па) и низком давлении, но при одинаковом отношении /р Показано, что РИТ является частным случаем ПХТ при предельно низком давлении, и оба эти процесса могут создавать идентичные анизотропные профили травления, хотя в случае ПХТ гораздо выше скорости травления. Рис. Схематическая иллюстрация модели анизотропного травления []. Л оЛ>. Ч*. Рис. Приведем здесь основные соотношения изложенной модели. Я = Я0 + Я. Кс-Е,/кт[А]+ Ке '[л'] = КЕ'е'/1т[а](1 + а,еи'1Т), (1. Ер - энергия активации реакции твердого тела с нейтральными частицами; и - величина, на которую снижается энергия активации при взаимодействии с заряженными частицами за счет их кинетическом энергии. Ях и - скорости травления в горизонтальном и вертикальном направлении соответственно. В случае ионно-стимулированного травления, когда а+еих/кТ»1 и а^. Т кТ1и. Когда р2—> 1 для изотропного движения ионов (их = иу), 5 —> 1 и ионно-стимулированное травление приблизится к изотропному. Когда р2 —> О для анизотропного перемещения ионов (их < иу), 5 —*• 0 и травление анизотропно. Далее будет доказано, что р2 является функцией параметра а, пропорционального отношению напряженности электрического поля в ионной оболочке Е5 к давлению р так что уравнение (1. Е5 /р. Е^цу = ' (1. При замене >. А/1 + (2а)г-1)] (1. Наиболее информативный график, иллюстрирующий изложенную модель и теоретические выводы представлен на рис. При построении зависимости Е^цр или от (1+т*/т0)поС? Е$Х) и направленности травления, так как а постоянна на этих кривых. С увеличением ионной энергии профили травления становятся более анизотропными по мере удаления гипербол от осей координат. Вблизи осей координат ионная энергия термическая и перемещение ионов и травление будут изотропными.