Способ локального плазмохимического травления материалов


 


Владельцы патента RU 2436185:

Панкратова Елена Александровна (RU)
Абрамов Александр Владимирович (RU)
Суровцев Игорь Степанович (RU)

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к технологии полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: способ локального плазмохимического травления материала предусматривает размещение материала между двумя электродами и образование электрического газового разряда в промежутке между первым электродом и обращенной к нему поверхностью материала, размещенного на втором электроде, приложением к электродам разности электрических потенциалов. Травление ведут при давлении газа, большем максимального его значения из тех возможных, для данного расстояния между утопленными элементами поверхности первого электрода и обрабатываемой поверхностью, при которых разряд не зажигается, но меньшем минимального его значения из тех возможных для данного расстояния между выступающими элементами поверхности первого электрода и поверхностью материала, при которых разряд зажигается у выступающих элементов поверхности первого электрода. Способ обеспечивает повышение разрешающей способности локального травления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к технологии дискретных полупроводниковых приборов.

Известен способ, в котором локальность плазмохимической обработки материала достигается наложением на рабочую поверхность материала тонкой металлической маски, защищающей часть этой поверхности от контакта с газовым разрядом, возбуждаемом между двумя электродами, и тем самым от обработки - ей подвергаются только незащищенные маской участки поверхности материала [1].

Недостатком этого способа является низкая эффективность использования электроэнергии и плазмообразующего газа, поскольку электрический разряд в газе происходит не только у мест обработки материала, но и над поверхностью маски. Кроме того, в данном способе существуют объективные ограничения на топологию и размеры элементов маски.

В ближайшем по технической сущности аналоге предложенного способа используется плазмохимическое травление, которое предусматривает размещение материала между двумя электродами в газовой среде определенного для данного материала состава и инициирование разряда подачей на электроды высокого напряжения [2]. Локальность травления в [2] обеспечивается тем, что электрический разряд горит только над частью поверхности материала, а именно у выступающих в его направлении элементов электрода. Это достигается при определенном соотношении давления, межэлектродного расстояния и амплитуды напряжения, оговоренном формулой изобретения.

Состав газа выбирается таким образом, чтобы, по крайней мере, один из компонентов, на которые разлагаются его молекулы при диссоциации в электрическом разряде, образовывал с материалом химическое соединение с достаточно низкой температурой испарения. Это соединение удаляется с поверхности материала при его контакте с областью электрического разряда. Поскольку разряд локализуется лишь у выступающих элементов электрода, а величина L не превышает одного миллиметра, то его объем чрезвычайно мал. В зависимости от площади обрабатываемой поверхности, он может составлять от 0.01 до 103 мм3. Это позволяет без дополнительных затрат электроэнергии получать плотность мощности в разряде на 3-5 порядков большую, чем в традиционных системах плазменного травления. Скорость травления материалов таким разрядом на несколько порядков превышает скорости, достигаемые при плазмохимическом травлении.

Недостатком данного метода является то, что величина растрава за пределы выступающих элементов электрода, обусловленная в первую очередь разлетом заряженных частиц, практически не зависит от размеров самих элементов, что ограничивает возможность увеличения разрешающей способности данного метода.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности локального травления. Поставленная задача достигается тем, что в способе локального плазмохимического травления материала, включающем размещение материала между двумя электродами и образование области электрического газового разряда в промежутке между первым электродом и обращенной к нему поверхностью материала приложением к электродам разности электрических потенциалов, согласно изобретению, травление ведут при давлении газа, большем максимального его значения из тех возможных, для данного расстояния между утопленными элементами поверхности первого электрода и обрабатываемой поверхностью, при которых разряд не зажигается, но меньшем минимального его значения из тех возможных для данного расстояния между выступающими элементами поверхности первого электрода и поверхностью материала, при которых разряд зажигается у выступающих элементов поверхности первого электрода.

На чертеже схематически изображен вариант реализации предложенного способа. Здесь 1 - ВЧ-электрод, 2 - заземленный электрод, 3 - обрабатываемый материал.

Локальность плазмохимического травления в предложенном способе обеспечивается тем, что разряд контактирует лишь с частью поверхности материала 3, обращенной к электроду 1. При этом первый электрод соединен с источником высокого напряжения. Его выступающие элементы расположены на расстоянии L1<Lкр от материала 3, а удаленные элементы на расстоянии L2<Lкр. Величина Lкр равна минимальному значению L1, при котором разряд может загореться у выступающих элементов поверхности первого электрода при заданном давлении, т.е. Lкр является функцией давления.

Профиль травления в первую очередь обусловлен распределением заряженных частиц в разряде. Вклад физического распыления в процесс травления материалов локализованным разрядом незначителен, и травление обусловлено преимущественно действием химически активных частиц, а роль ионной бомбардировки сводится к активации обрабатываемой поверхности. При этом травление материала может идти и вне зоны его контакта с разрядом из-за диффузии химически активных частиц. Однако скорость такого травления, которое называется радикальным, существенно меньше, и быстро уменьшается с увеличением расстояния от области горения разряда. Поэтому именно размеры области разряда у поверхности материала 3 определяют размеры области травления. Для успешной реализации предложенного метода необходимо использовать объемный разряд тлеющего типа при значениях p·L2 порядка 1 Па·м, при частоте возбуждающего напряжения 13,56 МГц и плотности тока соответствующей напряжению пробоя. Эта область значений p·L2 вблизи минимума на кривой Пашена соответствует режиму горения нормального тлеющего разряда, который обладает таким свойством, что при изменении разрядного тока растет площадь его сечения, а плотность остается неизменной до заполнения разрядом всей поверхности электрода. Этот разряд формируется равномерно и наиболее устойчиво под электродом любой геометрии. Низкая плотность тока в нем исключает перегрев газа и переход разряда в дугу. Если поверхность электрода 1 проводящая, то она является эквипотенциальной. Благодаря этому при зарождении электронной лавины у утопленных элементов поверхности электрода наблюдается эффект фокусировки электронов. Роль этого эффекта тем выше, чем меньше размеры утопленных элементов поверхности электрода 1, что повышает разрешающую способность предлагаемого способа травления по сравнению с прототипом [3].

Литература

1. Черный Б.И., Новоженюк Л.И. Свободные маски в технологии электронной техники. Зарубежная электронная техника, №2, 1981 г., с.20.

2. RU 2091904, опубликован 27.09.97 г. Способ локального плазмохимического травления. МКИ H01L 21/3065. А.В.Абрамов, Ю.И.Дикарев, И.С.Суровцев.

1. Способ локального плазмохимического травления материала, включающий его размещение между двумя электродами и образование электрического газового разряда в промежутке между первым электродом и обращенной к нему поверхностью материала, размещенного на втором электроде, приложением к электродам разности электрических потенциалов, отличающийся тем, что травление ведут при давлении газа большем максимального его значения из тех возможных для данного расстояния между утопленными элементами поверхности первого электрода и обрабатываемой поверхностью, при которых разряд не зажигается, но меньшем минимального его значения из тех возможных для данного расстояния между выступающими элементами поверхности первого электрода и поверхностью материала, при которых разряд зажигается у выступающих элементов поверхности первого электрода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма и размеры внутреннего контура той части поверхности первого электрода, через которую происходит разряд в газе, с точностью повторяет форму и размеры требуемой фигуры травления, а расстояние между выступающими элементами первого электрода и обрабатываемой поверхностью меньше 100 мкм при давлении газа большем 0,1 атм.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области вакуумно-плазменной обработки (очистки, осаждения, травления и т.д.) потоками ионов, атомов, молекул и радикалов инертных или химически активных газов слоев и пленочных материалов на ленточных носителях в микро- и наноэлектронике, оптике, гелиоэнергетике, стекольной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к реакторам для высокоплотной и высокочастотной плазменной обработки полупроводниковых структур. .
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления интегральных пьезоэлектрических устройств - фильтров, резонаторов, линий задержки на поверхностных акустических волнах.

Изобретение относится к технологии производства приборов микро- и наноэлектроники, связанной с травлением и выращиванием структур на поверхности материалов, в т.ч.

Изобретение относится к микроэлектронике, методам и технологическим приемам контроля и анализа структур интегральных схем, к процессам сухого плазменного травления.

Изобретение относится к устройствам генерации технологической плазмы и может быть использовано для проведения процессов осаждения, травления, окисления, имплантации (неглубоких слоев), сжигания органических масок на различных подложках в области электроники, наноэлектроники, при производстве медицинских инструментов, сенсорных устройств т.п.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и ИС, в частности к способам травления пленочных диэлектриков, из которых наиболее широко используемым является нитрид кремния.

Изобретение относится к технологии производства приборов полупроводниковой электроники, в частности к способам травления структур на поверхности полупроводниковых пластин.

Изобретение относится к способам общего назначения для обработки материалов с помощью электрической энергии и может быть использовано в технологии полупроводниковых приборов

Изобретение относится к технологии полупроводникового производства, в частности к формированию затворов в КМОП технологии

Изобретение относится к устройствам локального травления тонких пленок микроэлектроники

Изобретение относится к технологии производства электронных компонентов для микро- и наносистемной техники

Изобретение относится к устройствам для генерирования плазмы высокой плотности и может быть использовано для травления изделий микроэлектроники. Устройство для плазмохимического травления содержит вакуумную камеру, генератор переменного напряжения высокой частоты и подложкодержатель с обрабатываемым изделием. Генератор соединен высокочастотным кабелем через согласующее устройство с генерирующей плазму спиральной антенной, размещенной в вакуумной камере. Подложкодержатель взаимодействует через дополнительное устройство с дополнительным генератором переменного напряжения высокой частоты. Согласующее устройство связано со спиральной антенной посредством полого вала, входящего в вакуумную камеру через вакуумный ввод вращения. На конце вала жестко закреплен полый рычаг. К полому рычагу прикреплен со смещением от оси вращения полого вала диэлектрический колпак с размещенной в нем спиральной антенной. Полый вал и подложкодержатель имеют автономные приводы вращения. Средство программного управления автоматически регулирует скорость вращения каждого привода, обеспечивая необходимую равномерность травления изделия. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов всей установки и снижение потребляемой мощности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, методам и технологическим приемам контроля и анализа структуры интегральных схем, к процессам сухого плазменного травления. Сущность изобретения: слой TiN удаляется селективно к SiO2, вольфраму и поликремнию при реактивном ионном травлении его в плазме O2 с присутствующей в зоне разряда пластинкой фторопласта площадью 2-20% рабочей поверхности высокочастотного (ВЧ) электрода, травление проводят при плотности ВЧ мощности 1-3 Вт/см2, а рабочую поверхность ВЧ электрода покрывают кремнием, графитом или другим фторопоглощающим материалом. 1 табл.

Изобретение относится к СВЧ плазменным устройствам для проведения процессов осаждения и травления слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции, работающих в экстремальных условиях. Изобретение обеспечивает улучшение равномерности обработки и повышение скорости формирования слоев. В устройстве СВЧ плазменной обработки пластин, содержащем волноводный тракт, огибающий боковую стенку реакционной камеры, через центр широкой стенки волноводного тракта перпендикулярно к ней проходят несколько разрядных трубок, а в местах их входа и выхода из волноводного тракта накладывается магнитное поле для создания условий электронного циклотронного резонанса, волноводный тракт выполняют кольцевым и располагают на боковой стенке реакционной камеры так, что разрядные трубки размещаются в одной плоскости, параллельной обрабатываемой пластине, а над обрабатываемой пластиной вне реакционной камеры на ее крышке, выполненной из прозрачного для СВЧ материала, располагают плоскую двухзаходную спиральную СВЧ антенну, под обрабатываемой пластиной для ее нагрева размещают еще одну плоскую двухзаходную спиральную СВЧ антенну. 2 ил.

Изобретение относится к СВЧ плазменным установкам для проведения процессов травления и осаждения слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков при пониженном давлении и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции. Изобретение обеспечивает улучшение равномерности обработки кремниевых пластин, упрощение настройки горения плазмы в каждой разрядной трубке. Устройство СВЧ плазменной обработки содержит волноводный тракт, огибающий боковую стенку реакционной камеры, через центр широкой стенки волноводного тракта перпендикулярно к камере проходят несколько разрядных трубок, а в местах их входа и выхода в волноводный тракт накладывается магнитное поле для создания условий электронного циклотронного резонанса. Для обеспечения одинаковых параметров плазмы волноводные тракты, выполненные кольцевыми, расположены на стенке реакционной камеры ярусами со смещением разрядных трубок в ярусах друг относительно друга, а также дополнительно введен электрод, через который вводятся газы. 2 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники и может быть использовано для плазмохимической обработки подложек из поликора и ситалла. В способе плазмохимической обработки подложек из поликора и ситалла производят предварительную протирку изделий спиртом со всех сторон, включая протирку всех торцов подложки, производят предварительный обдув изделий нейтральным газом, помещают изделия в камеру плазменной установки вместе с подобным образцом - свидетелем, производят очистку изделий в среде доминирования кислорода при мощности 500-600 Вт, давлении процесса 800-900 мТорр в течение 10-20 минут, проверяют качество обработки поверхности по свидетелю методом краевого угла смачивания по окончании очистки. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки подложек из поликора и ситалла перед напылением, в частности удаление оксидных пленок, органики, сокращение времени и экономических затрат на выполнение операций очистки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. Способ селективного реактивного ионного травления полупроводниковой гетероструктуры, имеющей, по меньшей мере, последовательность слоев GaAs/AlGaAs с заданными характеристиками, включает расположение полупроводниковой гетероструктуры на подложкодержателе в реакторе системы реактивного ионного травления с обеспечением контактирования слоя арсенида галлия с плазмой технологических газов, подачу в реактор технологических газов и последующее селективное реактивное ионное травление при заданных параметрах технологического режима. В способе используют полупроводниковую гетероструктуру, имеющую слой AlGaAs толщиной не менее 10 нм, с содержанием химических элементов AlxGa1-xAs при x, равном либо большем 0,22, в качестве технологических газов используют смесь трихлорида бора и гексафторида серы при соотношении (2:1)-(9:1) соответственно, селективное реактивное ионное травление осуществляют при давлении в реакторе 2-7 Па, мощности, подаваемой в разряд 15-50 Вт, температуре подложкодержателя 21-23°С, общем расходе технологических газов 15-25 мл/мин. Технический результат - повышение выхода годных путем повышения селективности, контролируемости, воспроизводимости, анизотропии и снижения неравномерности, плотности дефектов и загрязнений на поверхности полупроводниковой гетероструктуры. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх