Факторы, определяющие скорость и селективность травления.

1.Энергия и угол падения ионов.

Энергия ионов должна быть порядка несколько сотен электрон-вольт для достижения практически приемлемых скоростей ионно-плазменного травления. Интенсивность распыления большинства материалов монотонно возрастает по мере повышения энергии ионов в интервале энергий ионов, соответствующем сухому травлению ( кэВ), но при энергии свыше эВ скорость этого возрастания уменьшается.

Интенсивность распыления зависит от угла, под которым ионы соударяются с поверхностью. При падении ионов на поверхность под наклонным углом больше вероятность эмиттирования атома, вектор скорости которого направлен от поверхности подложки. Кроме того, такие ионы передают большую долю своей энергии приповерхностным атомам, вероятность эмиссии которых выше.

2.Состав рабочего газа.

Состав рабочего газа - доминирующий фактор, определяющий скорость травления и селективность при плазменном и реактивном ионном травлении. Для процессов травления в технологии СБИС применяются почти исключительно галогенсодержащие газы, за исключением процессов, связанных с удалением фоторезиста и переносом рисунков в органические слои, когда используют плазму O₂. Это связано с тем, что в результате реакции галогенов с применяемыми для изготовления СБИС материалами образуются летучие и квазилетучие соединения при температурах, близких к комнатной.

3.Давление, плотность мощности и частота.

Понижение давления и частоты и повышение плотности мощности приводят к увеличению средней энергии электронов и энергии падающих ионов на подвергаемую травлению поверхность. Повышение плотности мощности вызывает также повышение плотности радикалов и ионов в плазме. Таким образом, в процессах ионно-стимулируемого травления путем уменьшения давления и частоты или увеличения мощности можно повысить степень анизотропии скорости травления.

Поскольку почти вся прикладываемая мощность, в конечном счете, рассеивается в виде тепла, при обеспечении очень большой плотности мощности электрического поля необходимо предусматривать охлаждение подложек во избежание нежелательных последствий нагрева, таких, как плавление и подгорание фоторезиста или потеря селективности травления.

4.Скорость потока.

Скорость потока рабочего газа определяет максимально возможный приток к подложке реакционноспособных компонент. В действительности приток зависит от равновесия между процессами генерации и рекомбинации в плазме активных элементов. Один из механизмов потерь травящих компонент - унос их вязким газовым потоком. При обычных условиях протекания процесса скорость потока рабочего газа оказывает незначительное воздействие на скорость травления.

5.Температура.

Температурная зависимость скорости реактивного травления определяется главным образом влиянием температуры на скорость протекания химических реакций. Температура влияет также и на селективность, так как величина энергии активации зависит от вида материала. Для обеспечения однородных и воспроизводимых скоростей травления необходимо контролировать температуру подложки. Основной причиной нагрева теплоизолированных подложек является их разогрев плазмой. Кроме того, заметный вклад в повышение температуры может вносить тепло, выделяемое в результате протекания экзотермических реакций травления.

6.Загрузочный эффект.

При реактивном травлении иногда наблюдается уменьшение скорости травления при увеличении суммарной площади поверхности, подвергаемой травлению. Это явление известно как загрузочный эффект, происходящий в тех случаях, когда активные компоненты быстро вступают в реакцию с подвергаемым травлению материалом, но обладают длительным временем жизни в отсутствие этого материала. В этом случае доминирующим механизмом потерь активных компонент является само травление, поэтому, чем больше площадь подвергаемой травлению поверхности, тем выше скорость потерь.

Поиск по сайту: