Исследование и разработка процессов плазменного травления функциональных слоев СБИС с использованием источников высокоплотной плазмы

• Автор: Голишников, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 167 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПЛАЗМЕННОГО ТРАВЛЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ УЪИС

1.1. Современные требования к процессам плазменного травления

1.2. Существующие проблемы плазменного травления диэлектрических слоев СБИС

1.3. Проблемы плазменного травления диэлектриков с высоким аспектным соотношением

1.4. Проблемы селективности при плазменном травлении диоксида кремния и нитрида кремния
1.4.1. Селективность плазменного травления диоксида кремния по отношению к нитриду кремния

1.5. Проблемы, возникающие при плазменном травлении проводников затвора

1.5.1. Формирование маски проводников затвора плазменным методом

1.5.2. Плазменное травление проводников затвора из поликристалличсского кремния

1.6. Современные требования к оборудованию для плазменного травления

1.6.1. СВЧ источники плазмы на основе электронно циклотронного резонанса
1.6.2. Геликонный источник ВЧ плазмы
1.6.3. Источники индуктивно и трансформаторпо связанной плазмы
1.7. Выводы и постановка цели и решаемых задач
ГЛАВА 2. ИСТОЧНИКИ ВЫСОКОПЛОТНОЙ ИНДУКТИВНО И ТРАНСФОРМАТОРНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМЫ
2Л. Обоснование выбора механизмов и конструкций источников высокоплотной плазмы для высокоскоростного травления
2.2. Конструкция экспериментальной установки ПЛАЗМА ТЦ 2
2.3. Конструкция реактора индуктивно связанной плазмы
2.3.1. Исследование возможности формирования изотропного профиля в межслойном диэлектрике в реакторе индуктивно связанной плазмы
2.4. Конструкция реактора трансформаторно связанной плазмы
2.5. Оптимизация конструктивных параметров разрабатываемых реакторов высокоплотной плазмы экспериментальной установки Плазма ТЦ 2
2.5.1. Влияние охлаждающего газа на основные характеристики процесса плазменного травления
2.5.2. Влияние расстояния от электрода подложкодержателя до спиральной катушки реактора трансформаторно связанной плазмы на процессы травления функциональных слоев СБИС
2.6. Исследование параметров реактора трансформаторно связанной плазмы
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОПЛОТНОЙ ПЛАЗМЫ НА ОБРАБАТЫВАЕМУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
3.1. Исследование влияния плазменной обработки на
электрофизические параметры транзисторных структур
3.2. Исследование влияния плазменной обработки в источниках высокоплотной плазмы на обрабатываемую поверхность
3.2.1. Исследование влияния плазменной обработки на состояние поверхности кремния методом оптоэлектронного анализа
3.2.2. Исследование влияния плазменной обработки на состояние поверхности кремния с помощью метода локального анизотропного плавления
3.2.3. Исследование влияния плазменной обработки на состояние поверхности кремния с помощью атомно силового микроскопа
3.3. Спектральные исследования ВЧ плазмы в реакторе трансформаторно связанной плазмы
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ ПЛАЗМЕННОГО ТРАВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЛОЕВ СБИС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИСТОЧНИКОВ ВЫСОКОПЛОТНОЙ ПЛАЗМЫ
4.1. Процессы плазменного травления в реакторе индуктивно связанной плазмы
4.1.1. Исследование и разработка процесса изотропного травления диоксида кремния при формировании контактного окна в реакторе индуктивно связанной плазмы
4.1.2. Исследование процесса снятия фоторсзистивной маски в реакторе индуктивно связанной плазмы
4.2. Процессы плазменного травления в реакторе трансформаторно связанной плазмы
4.2.1. Исследование и разработка процесса плазменного травления диоксида кремния
4.2.2. Исследование и разработка процесса травления нитрида кремния
4.2.3. Исследование и разработка процесса травления монокристаллического кремния технологии и микромеханики
4.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Исследована возможность применения реактора фансформаторно связанной плазмы для глубокого анизотропного травления кремния с высоким аспектным соотношением. На основании полученных результатов, даны рекомендации но модернизации системы ВЧ питания спирального индуктора и подложкодержателя. Разработанные конструкции реакторов индуктивно и трансформаторно связанной плазмы для высокоскоростного плазменного травления функциональных слоев СБИС. Метод формирования изотропно анизотропного профиля в диоксиде кремния при получении контактного окна в едином вакуумном цикле. Процесс изотропного прецизионного плазменного травления диоксида кремния в реакторе индуктивно связанной плазмы режимы процесса плазменного травления и состав илазмообразующей смеси. Результаты экспериментальных исследований влияния плазменной обработки в реакторе трансформаторно связанной плазмы на электрофизические характеристики МОП и биполярных транзисторных структур и привносимую дефектность обрабатываемых структур. Процессы плазменного травления диэлектрических слоев СБИС ФСС, 8Ю2, Б3 и монокристаллического кремния в реакторе трансформаторно связанной плазмы. ГЛАВА 1. Анализ процесса развития микроэлектроники показывает, что одной из основных и постоянно действующих тенденций в ее развитии является рост степени интеграции, а значит, уменьшение размеров элементов микросхем 1. Уменьшение размеров элементов сдерживается таким параметром технологического процесса, как его разрешающая способность, т. ИС. Для такого широко распространенного технологического процесса, как травление пленок и структур через маску, разрешающая способность определяется как качеством рисунка маски, так и разрешающей способностью самого процесса травления. Формирование рисунка с высоким разрешением на поверхности маскирующего слоя возможно с применением методов электронной и рентгеновской литографии, которые, в принципе, позволяют получать размеры элементов рисунка 2 мкм. В этих условиях большое значение приобретает выбор метода травления, разрешающая способность которого была бы не хуже разрешающей способности процесса формирования рисунка в маскирующем слое. Кроме того, метод травления должен обладать высокой производительностью и возможностью избирательного травления различных функциональных слоев СБИС. В связи с этим, в последние годы традиционные жидкостные методы травления вытесняются методами сухого травления, связанные с воздействием на поверхность материала, помещенного в вакуум, энергетичных или химически активных частиц ХАЧ 2. Методы, основанные на физическом распылении материала ионами со сравнительно высокой энергией несколько сот электрон вольт и выше ионное травление ИТ. Рабочие газы обычно инертные. Диапазон рабочих давлений в камере от Па до нескольких Па. Методы, основанные на химических реакциях на поверхности между атомами материала и атомами газа или активными радикалами, в результате которых образуются летучие соединения. Эти реакции могут происходить как при наличии бомбардировки поверхности низкоэнергетичными ионами с энергией порядка десяти эВ, электронами и фотонами, так и без нее. Разряд может быть высокочастотным, СВЧ, на постоянном токе, а также других видов. Рабочими газами обычно являются галогеносодержащие соединения. Диапазон рабочих давлений составляет, как правило, от Па и выше. Эти методы объединяют под общим названием плазмохимическое травление ПХТ. Методы, основанные на совместном действии физического распыления и химических реакций. Они используются при рабочих давлениях и энергиях ионов, характерных для ионного травления, но с применением галоеносодержащих газов реактивное ионное травление РИТ. Методы сухого травления обладают значительными преимуществами по сравнению с жидкостными методами, как правило превосходя их по разрешающей способности. Последнее связано с возможностью направленного, анизотропного воздействия активных частиц, осуществляющих травление, на поверхности материала. Очевидно, что наиболее предпочтительными в этом смысле являются методы, использующие ионизированные частицы, т.