2.7 Параметры процессов травления Селективность травления.

Селективность (избирательность) травления определяется как отношение скоростей травления различных материалов, что связано с характерным ненулевым значением скорости травления для всех мате­риалов, в том числе для материалов маски, подложки и пленки, подвер­гающейся травлению. Селективность травления по отношению к мате риалу маски S_M = V/Vm влияет на размер формируемых топологических элементов, а по отношению к материалу подложки S_n = V/Vn (где Vm - скорость травления маски; v - пленки; Vn - подложки), определяет качество и процент выхода годных изделий в процессе травления. Обе эти вели­чины зависят от однородности скоростей травления пленки и маски, однородности толщины пленки, степени перетравливания, профиля края элемента, анизотропии скорости травления маски и максимально допус­тимого ухода размеров элемента.

Таким образом, селективность травления по отношению к материа­лу маски важна для контроля размеров топологических элементов, фор­мируемых, например, проекционной литографией (0 < 90°) и в условиях неанизотропного травления маски (A_m !=1). Селективность по отноше­нию к материалу подложки необходима для предотвращения нежела­тельного удаления ранее сформированных областей полупроводниковой структуры, что особенно важно при формировании ступенчатого релье­фа поверхности и невысокой степени анизотропии травления.

2.8 Влияние добавок кислорода на рабочую смесь для пхт.

При введении в рабочую газовую смесь кислорода (рис.4.18) коли­чество радикалов CF_x⁺ (х < 3) уменьшается за счет образования COF₂, СО, CO₂. Но CF_x⁺ - основные компоненты, обеспечивающие в плазме рекомбинацию F. В результате концентрация атомарного F возрастает пропорционально концентрации вводимого кислорода, и, как следствие, вплоть до 12 % кислорода скорость травления кремния растет (рис.4.18,а). При этом кислород принимает активное участие в хемосорбции. И дальнейшее увеличение его количества приводит к блокиро­ванию им адсорбционных центров и снижению скорости травления кремния. Аналогичным образом с увеличением концентрации кислорода выше 23 % скорость травления диоксида кремния существенно снижа­ется (рис.4.18,6). Поскольку атомы F вступают в реакцию с кремнием быстрее, чем с SiO₂, плазма [CF₄ + O₂] характеризуется высокой селек­тивностью травления кремния по отношению к SiO₂

35

28

21

14

7

О 10 20 30

Концентрация кислорода, об. % а)

О 10 20 30 40 50

Концентрация кислорода, об. % б)

Рис 4,18. Влияние концентрации кислорода на скорость травления Si (а) и SiO₂ (б) в плазме [CF₄ + O₂]

2.9 Влияние добавок водорода на рабочую смесь для пхт.

Введение вCF₄ водорода не при­водит к изменен то скорости травле­ния SiO₂

IO 20 30 40

Концентрация H₂ в CF₄, об. %

Рис.4.19. Влияние введения водоро­да в плазму CF₄ на скорость травле­ния Si (кривая /), SiO₂ (кривая 2); и фоторезиста AZ-1350В (кривая 3)

вплоть до 40 % H₂ (рис.4.19), в то время как скорость травления кремния уменьшается почти до нуля с ростом концентрации водорода. Вводимый водород вступает в реак­цию с атомарным F, образуя ста­бильное соединение HF, связывает частицы, обеспечивающие, травление кремния.

Это приводит к увеличению концентрации CF⁺_x , частиц взаимодействующих главным образом с SiO₂

SiO₂ + CF⁺_x –>SiF₄ + COF₂ + ....

При этом также возможна адсорбция углерода на поверхность кремния. Увеличение концентрации водорода выше 40 % приводит к нежелательному образованию полимеров на поверхности SiO₂.

Травление в плазме [CF₄+H₂] позволяет достигать селективности травления SiO₂ по отношению к Si ~ 40/1.

Наряду со снижением скорости травления кремния введение водорода в CF₄ приводит к снижению скорости травления фоторезистов (см. рис.4.19) и повышению селективности травления SiO₂ через маску фоторезиста до 35:1 (v_sio₂:v_фp = 35:1).

В целом введение окислителя позволяет ускорить травление кремния по сравнению с SiO₂, а введение восстановителя дает возможность обеспечить обратную селективность травления, т.е. существенное снижение скорости травления кремния по сравнению с SiO₂.