При ионно–химическом травлении используется как кинетическая энергия ионов химически активных газов, так и энергия их химических реакций с атомами или молекулами
материала.
Особенности плазмохимического травления
При ПХТ для удаления материала используется энергия химических реакций между ионами и радикалами активного газа и атомами (или молекулами) обрабатываемого вещества с образованием стабильных летучих соединений.
В зависимости от среды, в которую помещаются образцы, (ПХТ) подразделяется на:
– Плазменное травление: образцы помещаются в плазму химически активных газов;
– Радикальное травление: образцы помещаются в вакуумную камеру, отделенную от химически активной плазмы перфорированными металлическими экранами, или электрическими или магнитными полями, а травление осуществляется химически активными частицами (свободными атомами и радикалами), поступаюшими из плазмы.
Реакторы для плазмохимического травления. Процессы протекающие в плазме. Явления в газовых разрядах
Процессы, протекающие в плазме
Процессы, протекающие в плазме очень сложны и состоят из элементарных реакций между следующими частицами:
- электронами и молекулами;
- электронами и радикалами;
- электронами и ионами;
- ионами и молекулами;
- ионами и ионами.
Явления в газовых разрядах
Возникновение ионов, атомов, радикалов
Простая ионизация: Ar + e → Ar+ + 2e;
O2 + e → O2+ + 2e;
Диссоциативная ионизация: CF4 +e → CF3+ + F + 2e;
Диссоциативная ионизация с прилипанием:
CF4 +e → CF3+ + F- + e;
Молекулярная диссоциация:
O2 + e → 2O + e → O + O-;
CF3Cl + e → CF3 + Cl + e;
C2F6 + e2 → CF3 +e.
Потеря электронов
Диссоциативная рекомбинация: e + O2 → 2O;
Диссоциативное прилипание: e + CF4 → CF3+ + F-.
Кинетика плазмохимического травления. Параметры процессов травления. Сравнительные характеристики методов сухого травления.
Кинетика ПХТ
В общем случае кинетика состоит из следующих стадий:
1. Доставка молекул активного газа в зону разряда;
2. Превращение этих молекул в активные радикалы;
3. Доставка радикалов к поверхности обрабатываемых материалов;
4. Взаимодействие радикалов с активными центрами обрабатываемого материала;
4.1 Адсорбция радикалов на поверхности;
4.2 Химическая реакция;
4.3 Десорбция продуктов реакции;
5. Удаление продуктов реакции из разрядной камеры.
Основные параметры процессов травления
Скорость травления
Равномерность травления
Селективность травления
Анизотропия травления
Скорость травления
d0 - исходная толщина слоя;
d1 - конечная толщина слоя;
t - время травления
Равномерность травления
Скорость травления, как правило, неоднородна по площади пластины и лежит в пределах, где υf - средняя скорость травления, φf – безразмерный параметр.
С учетом неравномерности толщины удаляемого слоя общее время, необходимое для полного его вытравливания должно составлять:
где hf – средняя толщина удаляемого слоя, δ – неоднородность толщины.
Селективность травления
На практике все материалы, контактирующие с травителем, характеризуются конечным временем травления.
Селективность (избирательность) – отношение скоростей травления различных материалов.
37. Методы повышения анизотропии плазмохимического травления. Бош-процесс.
