УДК 621.382.049.77.002
ГОЛИШНИКОВ А.А., ПУТРЯ М.Г.,
Химические отличия между материалами функциональных слоев
СИЧИНСКИЙ Э.В.
позволяют достичь селективного травления, поскольку данный баланс для
одного материала может способствовать травлению, в то время, как для
ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ФТОРУГЛЕРОДНОЙ ПЛЕНКИ В
другого - осаждению. На рис.1 приведена зависимость скорости травления
МЕХАНИЗМЕ ПЛАЗМЕННОГО ТРАВЛЕНИЯ ДИОКСИДА
диоксида кремния от напряжения смещения в высокоплотной
КРЕМНИЯ
фторуглеродной плазме.

Московский государственный институт электронной техники,
Vтр, мкм/ мин
103498, Россия, Москва-Зеленоград, МИЭТ (ТУ)
0,4

0,35
Широкое применение диоксида кремния в производстве микросхем,
0,3
например, в качестве пристеночных спейсеров и межслойной
диэлектрической изоляции, выдвигает перед технологом задачи, связанные
0,25
с обеспечением и разработкой плазменных процессов с высокими
0,2
технологическими характеристиками. Одним из основанных параметров
0,15
процесса травления SiO2 является селективность к нижележащему слою.
0,1
Поэтому данная работа посвящена исследованию плазменного процесса
0,05
травления диоксида кремния в источнике высокоплотной плазмы.
Процесс плазменного травления SiO2 проводили в реакторе
0
трансформаторно-связанной плазмы (ТСП). В качесве рабочих газов
20
40
60
80
100
-Uсм, В
использовались CF4, C3F8, CHF3. Параметры процессов менялись в
следующих пределах: ВЧ-мощность от 150 до 400Вт, рабочее давление от

Рис. 1. Зависимость скорости травления диоксида кремния от
0,5 до 3 Па, напряжение смещения на подложку от -20 до -100 В.
напряжения смещения подложки (Wп = 300 Вт, Р = 1 Па, QCHF3 = 1,6 л/ч)
Известно, что для плазменного травления SiO2 обычно

используются фторсодержащие газовые смеси поскольку скорости реакции
Кривая на рис.1 может быть условно разбита на несколько участков.
диоксида кремния с другими галогенами достаточно низки. Благодаря
Они могут быть представлены как как режим фторглеродного осаждения
химической инертности SiO2 для его травления с приемлемыми
при низком ВЧ-смещении (от-20 до -40 В), режим подавления
скоростями требуются значительные энергии ионной бомбардировки. При
фторуглеродной полимеризации для средних значений ВЧ-смещения (от-
высоких энергиях ионов физическое распыление играет значительную
40 до -70 В) и режим распыления окисла при высоком ВЧ-смещении (более
роль, что создает проблемы плазмостойкости маскирующего покрытия и
-70 В).
остановки травления на подслое. Единственным практическим решением
Окисел кремния при всех условиях покрыт довольно тонкой
этой проблемы является покрытие поверхности резиста и нижележащего
фторуглеродной пленкой (порядка 2 - 3 нм или менее). Для самых тонких
слоя (кремния, нитрида кремния и т.п.) тонким устойчивым к плазменному
пленок механизм травления
травлению
пассивирующим
слоем,
чтобы
предотвратить
их
может быть определен, как реактивное ионное
ионностимулированное травление. Этого можно достичь, используя
распыление. Образование тонкой фторуглеродной пленки можно
обедненные
фтором,
склонных
к
полимеризации
разряды
во
объяснить способностью окисла кремния реагировать с ней, например, с
фторуглеродных газах, например, разряды в CF
образованием СО2. Наличие фторуглеродной пленки на поверхности
4, C3F8, CHF3, C2F6 или C4F8
с возможными добавками Н
диоксида кремния подтверждается исследованием поверхности пластины,
2 и СО. Если к пластине приложено достаточно
высокое смещение, то комплексный баланс фторуглеродного осаждения,
прошедшей обработку в плазме CHF3, методами вторично - ионной масс -
фторуглеродного травления и травления подложки создает тонкую
спектрометрии (ВИМС) и электронной оже - спектроскопии (ЭОС). При
фторуглеродную пленку на поверхности подложки во время травления.
распылении поверхностной пленки нейтрализирующим электронным

пучком (метод ВИМС) наблюдалась десорбция F с поверхности. Анализ
проводился в пяти диаметрально противоположных точках исследуемой
пластины. Полученный профиль (см. рис.2) ясно указывает на наличие в
пленке слоя с F.


Рис. 2. Профиль концентрации фторуглеродной пленки на
поверхности диоксида кремния, полученный с помощью метода ВИМС

Таким образом, исследования показали, что для фторуглеродных
газов, чья полимеризационная способность низка, таких например, как CF4,
CHF3, скорость травления окисла кремния главным образом зависит от
ионного
потока.
Установлено,
что
с
увеличением
толщины
фторуглеродной пленки возможность достижения поверхности для
различных ионов и потоков энергии уменьшается. Также было выявлено,
что скорость травления линейно растет, во - первых, с увеличением
напряжения смещения на подложке ( это связано с возрастанием энергии
бомбардирующих частиц и их направленностью) и, во - вторых, при
повышении рабочего давления (порядка 2 Па), что объясняется
увеличением концентрации травящих частиц в плазме и, соответственно,
повышением их плотности на обрабатываемой поверхности.