4. Перечислите механизмы (приемы) обеспечения анизотропии плазменного травления.

В плазменных системах травления анизотропия процесса обеспечивается ускорением ионов в области приэлектродного пространственного заряда в направлении по нормали к обрабатываемой поверхности. Анизотропный компонент скорости травления увеличивается, когда направление потока ионов предельно близко к вертикальному. Изотропный компонент попадающего на пластину ионного потока является скорее тепловым (0,1 эВ по сравнению с сотнями эВ для ионов, ускоренных в области пространственного заряда - ОПЗ) или вызван столкновениями ионов с нейтралами в области ОПЗ (или упругими или зарядообменными).

Работа с высокоплотной плазмой при низком давлении обеспечивает более тонкую область пространственного заряда и, соответственно, меньшую вероятность рассеяния ионов в этом промежутке, что гарантирует большую анизотропию процесса травления.

Поэтому в настоящее время системы плазменного травления для критических уровней технологии (менее 0,18 мкм) и глубокого анизотропного травления для изделий МСТ постоянно совершенствуются и от традиционных многофункциональных систем травления в низкоплотной плазме с емкостной связью переходят к системам со средней и высокой плотностью плазмы.

Из всего вышесказанного, следует, что для глубокого анизотропного плазменного травления более целесообразно использовать источники высокоплотной индуктивно- трансформаторно – связанной плазмы, поскольку они являются наиболее простыми не только с точки зрения проектирования, но и в производстве, и обслуживании и обеспечивают плотность плазмы от 10 до 10¹² см.

5. Объясните понятие «эффект загрузки».

Загрузочный эффект заключается в уменьшении скорости травления с увеличением площади обрабатываемой поверхности за счет уменьшения концентрации ХАЧ, осуществляющих это травление.

6. Что такое селективность? От чего она зависит?

Селективность травления одного материала относительно другого характеризуется отношением скоростей травления этих материалов при одинаковых условиях:

S (1/2)= V₁/V₂ ,

Селективность существенно зависит от состава рабочего газа, давления, плотности мощности разряда, расхода газа, а также от характера протекающей гетерогенной реакции (химической или ионностимулированной).

С понижением частоты генератора электрические перенапряжения в плазме уменьшаются. В результате снижается степень преоб­разования подводимой к разряду энергии в энергию высших энерге­тических уровней возбуждения молекул, т.е. снижается степень их фрагментации на атомы. Известно, например, что снижение концент­рации F-атомов в разряде приводит к уменьшению скорости трав­ления кремния относительно его окисла, поэтому низкочастотные разряды нашли применение в процессах селективного травления SiO₂ на кремнии.

С увеличением частоты ге­нератора при постоянных прочих параметрах разряда кинетическая энергия ионов падает, а электронов возрастает. В итоге повышает­ся степень энергетического возбуждения молекул газа и, следовательно, вероятность их диссоциации на атомы. В частности, должна падать селективность процессов травления SiО₂ относительно кре­мния.

Некоторыми исследователями показано, что в переменном поле путем подбора частоты и напряженности электрической компоненты можно добиться любой величины наиболее вероятного значения энер­гии колебательного движения электронов. Особый интерес представ­ляет получение неравновесной ФРЭЭ. Здесь основная часть электро­нов сосредоточена в узком энергетическом максимуме, что позволя­ет управлять положением этого максимума на оси энергий. В таких условиях в результате диссоциации молекул электронным уда­ром заданной энергии, возможно получение радикалов в плазме пре­имущественно определенного вида, что обеспечивает проведение про­цессов ПТ с высокой селективностью.

При больших временах контакта молекул с плазмой (скорость протока мала) наблюдается си­льная фрагментация молекул и в этом случае селективность процесса диоксида кремния к кремнию определя­ется не соотношением фтора и углерода в исходной молекуле газа, а суммарным соотношением этих элементов в плазме.

Интересно, что с увеличением давления возрастает мощность, выделяемая на ВЧ-электроде. При этом скорос­ти травления кремния и фоторезиста уменьшаются, а коэффициент селективности увеличивается. Этот эффект обусловлен усилением процесса полимеризации фторуглеродов на поверхности кремния и фоторезиста .