Плазменное травление RIE и ICP-RIE

Плазменные технологии широко используются в сфере микроэлектроники как оптимальная альтернатива изжившим себя методам жидкостного травления. Плазменное травление относится к так называемым сухим методикам нанесения тонких пленок на подложку и размерного травления пленок с заданными параметрами.

Общее описание технологии

Технология основана на однотипных химических реакциях между свободными атомами, радикалами и поверхностными атомами материала подложки под воздействием ионов, электронов и излучения плазмы.

Объект располагают в области химически активной плазмы. Свободные атомы и радикалы вступают в реакцию с поверхностными атомами материалов и снимают слой пленки с поверхности подложки. Электроны и ионы ускоряют процесс, а положительные ионы могут принимать непосредственное участие в химической реакции, хотя их вклад и незначителен.

Для запуска такой химической реакции необходима специальная установка травления с реакторами с объемным расположением подложек в плазме и реакторами диодного типа.

Виды плазменного травления

Методы сухого травления:

• ионное травление;
• плазмохимическое травление;
• реактивно ионное травление (в том числе система травления в индуктивно-связанной плазме (ICP-RIE)).

Ионное травление производится путем физического распыления, тогда как плазмохимическое травление, реактивное электронно-лучевое и реактивное ионно-плазменное травление основываются на химических реакциях и влиянии ионной бомбардировки.

Технология ионного травления

В реакторе распыляются энергетические (0,1÷2 кэВ) ионы инертного газа, химическая природа которых не имеет значения. Как правило, используются нейтральные газы, которые не вступают в химическую реакцию с материалом подложки. При этом:

• когда подложка непосредственно взаимодействует с плазмой, которая служит источником ионов, процесс называется ионно-плазменным;
• когда взаимодействия с плазмой нет, а ионный пучок направлен к поверхности, процесс называется ионно-лучевым.

При ионно-лучевом травлении на поверхность подложки воздействует только излучение плазмы и источником ионов обычно является разряд постоянного тока, а при ионно-плазменном в реакции участвуют и излучение плазмы, и электроны, и элементарные частицы, не имеющие электрического заряда. И для одного, и для другого способа характерны низкие значения селективности, поэтому они менее распространены, нежели следующие технологии.

Технология плазмо-химического травления

Суть этой технологии заключается в реакции между химически активными частицами и атомами материала подложки. Химически активная плазма включает различные газы: O₂, H₂O₂, их соединения и так далее. Она образуется в электрическом (СВ или СВЧ) разряде, а травление происходит при давлении 10⁻¹ - 10² Па. Разрешение структур при этом примерно равно толщине удаляемого слоя.

Чаще всего установка плазмохимического травления используется при очистке поверхности и удалении фоторезиста. Такие установки повсеместно распространены за счет возможности найти баланс между анизотропией, селективностью, скоростью и равномерностью травления. Влиять на характеристики плазмохимического травления можно несколькими способами:

• изменяя состав газа;
• меняя уровень давления;
• меняя частоту разряда;
• варьируя плотность мощности.

Технология реактивно ионного травления (RIE)

Данный процесс производится в установках, аналогичных установкам для ионно-плазменного травления, где в ректоре вместо плазмы инертного газа применяется разряд в молекулярных газах. Небольшое давление, нужное для процесса, обуславливает необходимость усложнения насосного оборудования и небольшой скорости подачи рабочего газа.

По сути, реактивное ионное травление – разновидность плазмохимического метода, поскольку основывается на химических реакциях, в которых участвуют радикалы и химически активные ионы. При этом важнейшую роль в травлении играет процесс физического распыления.

Разновидность реактивного ионного травления – глубокое реактивное ионное травление (Bosch-процесс (DRIE)). В установках такого типа в реакторе находится источник индукционно связной плазмы, а процесс заключается в чередовании пассивации и травления. В результате достигается высокая скорость травления, высокая селективность, однородность и низкая шероховатость обрабатываемой поверхности.

Компания МИНАТЕХ представляет на рынке немецкого производителя SENTECH Instruments GmbH - одного из лидеров отрасли.