Реактивное ионно- лучевое травление





Дальнейшим развитием процесса ИЛТ материалов яви­лась реализация реактивного ионно-лучевого травления (РИЛТ), когда в качестве плазмообразующей среды в ион­ных источниках используются газы (пары), дающие при диссоциации молекулярные ионы и атомарные фтор, хлор или кислород — CF4, C3F8, C2F6, СС14, 02, ВС13, SiF4 и др.

В данном случае наряду с физическим распылением ма­териала протекают и химические реакции между поверхно­стными атомами и нейтральными частицами ионного пуч­ка, а также частицами, образованными при ударной диссо­циации на поверхности молекулярных ионов, экстрагиро­ванных из пучка, что значительно повышает выход удаляе­мого материала (табл. 7.4).

Таблица 7.4 Скорость травления кремнийсодержащих материалов в зависимости от используемого в ионном источнике газа
Материалы Скорость травления, нм/с
Si 1,3 2,9 0,62 3,3 2,8
Si02 2,8 18,1 16,3 11,0 17,0
Si3N4 1,7 11,8 19,7 23,4 15,0

 

Экспериментально установлено, что нейтральные ча­стицы (в частности атомарный фтор) присутствуют и в пуч­ке ионов, сформированном в ионном источнике в скрещен­ных ЕхН полях в C3F8, независимо от того, взаимодейству­ет пучок с преградой (мишень из Si02) или нет. В ионном пучке, сформированном в N2, присутствуют нейтральные частицы — атомы и молекулы азота. Эти данные убе­дительно свидетельствуют о том, что в случае реактивного ионно-лучевого травления необходимо рассматривать совме­стное воздействие на поверхность заряженных и нейтраль­ных частиц, образующихся при ударной диссоциации на поверхности и транспортируемых вместе с ионами в пучке. Для реактивного ионно-лучевого травления присущи те же стадии, что и для ИЛТ — генерация ионов в автономном источнике, транспортировка пучка к обрабатываемой повер­хности и его взаимодействие с ней.

При транспортировке пучка ионов в вакууме в простран­стве "ионный источник — обрабатываемая подложка" воз­можно протекание процессов перезарядки, приводящих к превращению энергетичных ионов в атомы.

В отличие от процессов ИЛТ при РИЛТ появляется до­полнительная возможность управления скоростью и селек­тивностью травления за счет изменения химического соста­ва ионного пучка путем вариации напряженности магнит­ного поля в источнике, ускоряющего напряжения, плотнос­ти тока и типа плазмообразующей среды. При использова­нии в качестве рабочих сред сложных фторхлоруглеродных соединений ионный пучок содержит, как правило, более простые компоненты — молекулярные ионы — являющиеся продуктами диссоциации исходного газа и атомарные фтор и хлор. Так, например, для CF4 более 70 % молекулярных ионов в пучке составляют ионы CF3.

В зависимости от энергии ионов изменяется доля физи­ческого и химического взаимодействия в механизме РИЛТ: при низких энергиях преобладает химическое взаимодей­ствие, а при более высоких — доминирующим становится физическое распыление.

Так, например, для ионов фтора, взаимодействующих с кремнием, вклад физического распыления и химических реакций сравним при энергии порядка 300 эВ, а при > > 1000 эВ химическое взаимодействие практически не ска­зывается. Зависимости коэффициента распыления крем­

ния ионами ШЩ от энергии соответствующих ионов приве­дены на рис. 7.7 [39].

 

Рис. 7.7. Зависимость коэффициента распыления кремния ионами CF3+ (а, 1), F+ (а, 2), CF2+ (б, 3) и CF+ (б, 4) и CF3+ (в, 1), Ar+ (в, 2) от их энергии.

 

Процессы РИЛТ могут быть реализованы в таких же сис­темах, что и ИЛТ, но наибольшее распространение получи­ли ионные источники на базе ускорителей с анодным сло­ем, использующих ненакаливаемые катоды. Широкое рас­пространение в последнее время получили ионные источни­ки на базе СВЧ разряда в магнитном поле.

Отличительной особенностью РИТЛ являются более вы­сокие скорости травления материалов по сравнению с про­цессами ИЛТ (см. табл. 7.3 и 7.4), причем скорость трав­ления ограничивается подводимой тепловой мощностью к подложке, поскольку при температурах 373—393 К значи­тельно снижается стойкость органических резистивных ма­сок. Предельная плотность мощности ионного пучка, воздей­ствующего на образец, находящийся на водоохлаждаемом подложкодержателе, ограничивается, как правило, значени­ем 0,5 -10"4 Вт/м2, а на неохлаждаемом — 0,05 *10~ Вт/м.

Увеличение энергии ионов и плотности ионного тока при­водит к росту скорости травления материалов, причем харак­тер возрастания различен для разных материалов (рис. 7.8).

 

 

 

Рис. 7.8. Зависимость скорости травления Si02 (1), Si (2), фоторезиста FBM (3), электронорезиста ПММА (4) и AZ-1350J (5) от ускоряющего напряжения (а) и плотности тока ионного пучка (б): а) ионный пучок экстрагирован из плазмы СВЧ разряда в C2F6 при р - 0,28 Па, W - 200 Вт; б) соответственно из плазмы C4F8 при р - 0,1 Па, EИ - 1 кэВ

 

Зависимость скорости травления от угла падения ионов несколько отлична от таковой для процессов ИЛТ — максимум наблюдается при меньших углах падения, а при энер­гиях ионов ниже 0,5 кэВ зависимость практически монотонно убывающая (рис. 7.9).

Рис. 7.9. Скорость травления Si02 в зависимости от угла адения ионов: a) Ar+ (1), Хе+ (2), источник

"Радикал", р = 0,3 Па, W = 32 Вт; б) CF+ при ЕИ = 200 эВ (1), ЕИ = 400 эВ (2), Еи = 600 эВ (3), Еи = 1000 эВ (4); Аг+ при Е Аг+ = 600 эВ.

 

На скорость травления значительное влияние оказывает также сорт активного газа. Особенно заметно это проявля­ется при РИЛТ соединений A IBV. Так, например, скорость травления GaAs при энергии ионов Аг+ 0,75 кэВ и плотности тока 10 А/м составляет 5 нм/с, а при использовании СС14 — 10 нм/с. Как и при ИЛТ, на скорости РИЛТ в существенной степени сказывается изменение давления остаточных газов, особенно кислорода при травлении А1: рост парциального давления 02 в 5 раз (от 1,3 -10~4 до 6,5-10~4 Па) приводит к уменьшению скорости травления алюминия в 10 раз. Влияние остаточного давления в вакуумной камере на скорость травления наблюдалось и для Si02, причем эти эффекты можно объяснить, с одной стороны, адсорбционными процессами, а с другой — влиянием остаточного давления на характер плазмообразования в ионном источнике.

Изменения скорости РИЛТ можно достичь также и пу­тем вариации расстояния "образец — источник ионов", при его уменьшении скорость травления увеличивается, что, ви­димо, обусловлено возрастанием в механизме травления доли нейтральных частиц (прежде всего атомов), экстрагируемых из источника.

При реактивном ионно-лучевом травлении из-за образо­вания летучих продуктов эффекты переосаждения удаляе­мого материала менее заметны, чем при ИЛТ, что позволяет более воспроизводимо получать профили и линейные разме­ры элементов субмикронных размеров.

 





Читайте также:
Опасности нашей повседневной жизни: Опасность — возможность возникновения обстоятельств, при которых...
Методы цитологических исследований: Одним из первых создателей микроскопа был...
Основные понятия туризма: Это специалист в отрасли туризма, который занимается...
Основные направления социальной политики: В Конституции Российской Федерации (ст. 7) характеризуется как...

Рекомендуемые страницы:



Вам нужно быстро и легко написать вашу работу? Тогда вам сюда...

Поиск по сайту

©2015-2021 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ! Мы поможем в написании ваших работ!
Обратная связь
0.013 с.