Особенности ионно-химического травления

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 υ_f - средняя скорость травления, φ_f – безразмерный параметр.

С учетом неравномерности толщины удаляемого слоя общее время, необходимое для полного его вытравливания должно составлять:

где h_f – 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.