Газовая смесь для плазмохимического травления кремния

 

Использование: газовая смесь для плазмохимического травления кремния в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Сущность изобретения: газовая смесь для плазмохимического травления кремния содержит CF₆, O₂ и CF₂Cl₂ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: SF₆ 1,0, CF₂Cl₂ 0,3 - 3,0, O₂ 6,0 - 8,5. Использование смеси позволяет уменьшить радиационные повреждения кремния, обеспечивает регулирование профиля канавки при одновременном полирующем травлении поверхности.

Изобретение относится к процессам плазмохимического травления кремния с целью создания топологического рисунка в кремнии и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Известна газовая смесь для плазмохимического травления кремния с образованием вертикальных стенок рельефа, включающая BCl₃ + Br₂ [1].

Анизотропия травления в такой смеси достигается образованием на боковой стенке рельефа соединения Si - Br, которое препятствует травлению стенки. При этом со дна Si - Br удаляется ионной бомбардировкой. Недостатком такой смеси является низкая скорость травления кремния и повреждение во время травления приповерхностного слоя кремния подложки, вызываемое ионной бомбардировкой.

Известна газовая смесь для анизотропного плазмохимического травления кремния, включающая SF₆, Cl₂ и O₂ [2].

Она обеспечивает высокую скорость травления кремния (20 нм/с), позволяет избежать радиационных повреждений, однако после травления на обрабатываемой поверхности остаются неровности порядка 0,3 - 0,4 мкм.

Целью изобретения является уменьшение радиационных повреждений кремния, обеспечение регулирования профиля канавки при одновременном полирующем травлении поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что газовая смесь для плазмохимического травления кремния, включающая SF₆, O₂ и хлорсодержащую компоненту, в качестве хлорсодержащей компоненты содержит CF₂Cl₂ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: SF₆ 1,0 CF₂Cl₂ 0,3-3,0 O₂ 6,0-8,5 Преимуществом использования предложенной газовой смеси является то, что можно производить травление кремния даже при низких энергиях падающих ионов -5-20 эВ (режим низкоэнергетического плазмохимического травления), что существенно уменьшает радиационные повреждения. Благодаря наличию в составе смеси O₂ образующийся окисел SiO_x обеспечивает защиту боковой стенки от травления. Изменяя соотношение O₂/CF₂Cl в заявляемых пределах при неизменном процентном содержании SF₆, можно получить рельеф с различным требуемым углом наклона стенки от положительного до отрицательного при одновременном полирующем травлении поверхности.

П р и м е р 1. Травление кремния через маску SiO₂ проводят на установке ПХО-008 в реакторе диодного типа.

Кремниевую подложку с топологическим рисунком в маске из SiO₂ помещают на заземленный электрод. Травление проводят в газовой смеси состава, мас.ч. : SF₆ 1,0; CF₂Cl₂ 1,5 и O₂ 7,5 с расходом 3,6 л/ч при давлении газовой смеси 20 Па и мощности разряда 100 Вт. Температуру подложкодержателя поддерживают 20^оС.

Скорость травления и форму рельефа определяют на РЭМ.

Скорость травления 7 нм/с, угол наклона боковой стенки (от вертикали) 0^о.

П р и м е р 2. Травление кремниевой подложки проводят при режимных параметрах, аналогичных примеру 1. Отличие заключается в том, что используют газовую смесь состава, мас.ч.: SF₆ 1,0; CF₂Cl₂ 0,3 и O₂ 6,0.

Скорость травления 20 нм/с, угол наклона боковой стенки (от вертикали) 20^оС.

П р и м е р 3. Травление кремниевой подложки проводят при режимных параметрах, аналогичных примеру 1. Отличие заключается в том, что используют газовую смесь состава, мас.ч.: SF₆ 1,0, CF₂Cl₂ 3,0 и O₂ 8,5.

Скорость травления 7 нм/с, угол наклона боковой стенки (от вертикали) - 10^оС.

ОЖЕ-анализ поверхности боковой стенки показывает отсутствие на ней атомов C и F, а значит и пленки радикалов, но присутствие на боковой стенке атомов O.

Таким образом, предлагаемая газовая смесь обеспечивает протекание процесса травления кремния с высокой скоростью при существенном уменьшении радиационных повреждений и без осаждения полимерной пленки CF_x на обрабатываемой поверхности, что важно для значительного сокращения продолжительности последующих технологических операций. Газовая смесь также позволяет получать рельеф с различным углом наклона боковой стенки.

Предлагаемая смесь может быть применена не только для плазмохимического, но также и для реактивно-ионного травления при повышенном давлении.

Формула изобретения

ГАЗОВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ КРЕМНИЯ, включающая SF₆, O₂ и хлорсодержащую компоненту, отличающаяся тем, что в качестве хлорсодержащей компоненты смесь содержит CF₂Cl₂ при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: SF₆ 1,0 CF₂Cl₂ 0,3 - 3,0 O₂ 6,0 - 8,5