Реактивное ионное и реактивное ионно-лучевое травление

Реактивное ионное травление, называемое также реактивным ионно-плазменным травлением, осуществляется в реакторах, аналогичных применяемым для ионно-плазменного травления. Однако в реактивном ионном травлении вместо плазмы инертного газа используется разряд в молекулярных газах аналогично тому, как это осуществляется при плазменном травлении.

Особенностями метода являются: асимметричные электроды (т. е. отношение площади катода к площади заземленной поверхности намного меньше 1); размещение подложек на запитываемом электроде; относительно низкие рабочие давления (0,133-13,3 Па).

Каждая из перечисленных особенностей метода обуславливает относительно высокую энергию ионов, бомбардирующих поверхность подложки в процессе травления. Низкие рабочие давления, используемые при реактивном ионном травлении, приводят к необходимости применения более сложных откачных систем и низких скоростей подачи рабочего газа (~10-100 см³/мин при стандартных температуре и давлении). В-остальном, системы реактивного ионного травления сходны с реакторами для плазменного травления с параллельным расположением электродов.

При реактивном ионно-лучевом травлении применяется оборудование, сходное с оборудованием, используемым при ионно-лучевом травлении. Аналогичными являются и рабочие характеристики. Однако вместо инертных газов источником ионов служат молекулярные газы - так же, как в методах плазменного и реактивного ионного травления.

______________________________________________________________

Факторы, определяющие скорость и селективность травления

Рассмотрим главные факторы, определяющие скорость травления и селективность.

Энергия и угол падения ионов

Энергия ионов должна быть порядка несколько сотен электрон-вольт для достижения практически приемлемых скоростей ионно-плазменного травления. Интенсивность распыления большинства материалов монотонно возрастает по мере повышения энергии ионов в интервале энергий ионов, соответствующем сухому травлению (<=2 кэВ), но при энергии свыше ~ 300 эВ скорость этого возрастания уменьшается.

Интенсивность распыления зависит от угла, под которым ионы соударяются с поверхностью. При падении ионов на поверхность под наклонным углом больше вероятность эмиттирования атома, вектор скорости которого направлен от поверхности подложки. Кроме того, такие ионы передают большую долю своей энергии приповерхностным атомам, вероятность эмиссии которых выше.

Состав рабочего газа

Состав рабочего газа - доминирующий фактор, определяющий скорость травления и селективность при плазменном и реактивном ионном травлении. Для процессов травления в технологии СБИС применяются почти исключительно галогенсодержащие газы, за исключением процессов, связанных с удалением фоторезиста и переносом рисунков в органические слои, когда используют плазму O₂. Это связано с тем, что в результате реакции галогенов с применяемыми для изготовления СБИС материалами образуются летучие и квазилетучие соединения при температурах, близких к комнатной.

Для реактивного травления часто применяют многокомпонентные смеси, представляющие собой обычно главную компоненту с одной или более добавками, которые вводятся для обеспечения наряду с требуемой скоростью травления других заданных характеристик: селективности, однородности, профиля края. Примером влияния таких добавок на скорость травления служит плазменное травление Si и SiO₂ в смесях, содержащих CF₄. Скорость травления Si и SiO₂ в плазме CF₄ относительно низкая. При добавлении в рабочий газ кислорода скорость травления как Si, так и SiO₂ резко возрастает и достигает максимума при добавлении 12 и 20 % O₂, соответственно.