7.1.3 Химические аспекты пхт кремнийсодержащих материалов

При травлении кремния, оксида кремния и нитрида кремния в плазме на основе CF4 участвуют в основном радикалы фтора (F*) и трехфтористого углерода (CF3*). В таблице приведены наиболее вероятные реакции разложения соединения и собственно травления которые происходят при ПХТ в среде CF4.

Основополагающим процессом при плазмохимическом травлении кремния и диоксида кремния является хемосорбция галогенсодержащих радикалов на поверхности материала и объединение его неспаренных электронов со свободными электронами атомов кремния на поверхности в активных центрах с образованием прочной химической связи. На примере галогена фтора и кремния процесс ПХТ можно представить в виде

7.1.4. Зависимость скорости травления от параметров процесса

На скорость травления в разряде галогенсодержащих газов суще­ственное влияние оказывают следующие факторы, зависящие от тех­нологических параметров процесса и конструктивных особенностей оборудования:

• подводимая мощность; -давление в реакционной камере;

• состав реакционных газов;

• температура обрабатываемой поверхности;

• условия подвода травящих агентов и упругость паров летучих продуктов реакции;

• физико-химические свойства материалов;

• способ возбуждения и поддержания разряда в разрядной камере;

• площадь обрабатываемых пластин;

• геометрические размеры разрядной камеры и ее конструктивные особенности.

Наиболее значимыми из перечисленных факторов, определяющих скорость процесса плазмохимического травления, являются: состав плазмообразующего газа, рабочее давление, мощность разряда

7.1.6. Определение скоростей травления кремния и диоксида кремния

Перед травлением часть поверхности подложки из кремния мас­кируется с помощью алюминиевой пленки. Толщина стравленного слоя кремния определяется по высоте образовавшейся ступеньки на подложке в результате травления. Определение высоты ступеньки производится на микроинтерферометре МИИ-11. Толщина стравлен­ного слоя определяется по изменению интерференционной окраски поверхности пленки (оттенки Ньютона).

Скорость травления определяется по формуле:

Где

h- толщина стравленного слоя;

- время процесса.

Селективность травления кремния относительно диоксида крем­ния характеризуется коэффициентом селективности.

7.1.7Плазмохимическое удаление фоторезистов

Фоторезисты представляют собой высокоразветвленные нанесен­ные углеводородные полимеры, изменяющие свою растворимость под воздействием актиничного света

Метод плазмохимического травления фоторезистов заключается во взаимодействии полимеров с атомарным кислородом плазмы, в результате которого образуются двуокись углерода, вода и другие летучие окислы. В ВЧ-разряде при концентрации свободных элек­тронов 10⁹ см'³ доля атомарного кислорода в составе плазмы состав­ляет 10-20 %. Кроме того, в плазме присутствует такая же доля воз­бужденного молекулярного кислорода. Эти частицы имеют высокую химическую активность и могут окислять фоторезист при относи­тельно низкой температуре.

Разряд в химически чистом кислороде дает относительно низкую концентрацию его атомов. При использовании для снятия фоторези­ста промышленного кислорода концентрация атомарного кислорода достигает 10-20 %. Увеличение концентрации О определяется рос­том плотности электронов в плазме при наличии примесных газов: Н₂, N₂, Н₂0, С0₂. Добавление в кислород 1 % азота увеличивает ско­рость удаления фоторезиста на 20 %, 1 % водорода - на 100 %. Про­мышленный кислород содержит достаточное количество примесей, обеспечивающих высокий выход атомарного кислорода в разряде

Реакции разложения фоторезиста на летучие фракции имеют сле­дующий вид:

где R', R" - радикалы, производные от R, образующиеся в процессе разложения фоторезистов