Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Карбид кремния (S1C) - один из перспективных широкозонных полупроводниковых материалов для экстремальных условий эксплуатации. На основе S1C возможно создание полупроводниковых приборов, которые устойчивы.к высоким температурам,,агрессивным средам и радиации, благодаря серии ценных качеств самого материала, среди которых выделяются: кирокая запрещенная зона, высокая, теплопроводность и устойчивость к внешним действиям (термическому, химическому и корпускулярному). КикропрофилироЕание поверхности S1C является одной из ключевых технологических операций при изготовлении микроэлектронных приборов на основе S1C. Однако значительная энергия связи, характерная для данного алмазоподобкого материала, делает малоэффективными традиционные-методы травления S1C. Классическое травление 51С в расплавленных солях или щелочах реализуется при высокой температуре, при этом имеют место значительные трудности при маскировании и низкое разрежение микрорельефа. Карбид кремния практически не травится в стандартных условиях и" установках ионно-плазменного травления. .Поэтому актуальной проблемой является разработка аппаратуры ь методики, обеспечивающих одновременно приемлемую скорость травления S1C, высокое качество поверхности после обработки Sid и- простоту маскирования.
Исследование взаимодействия плазмы с карбидом 'кремния, находящимся- в различных структурных состояниях, построение физической модели процесса травления имеет большое значение для совершенствования технологии "сухого" микропрофклирования SiC.
ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ являлась разработка аппаратуры методики ионно-плааменного травления S1C. включая оптимиза цию процессов обработки S1C по критериям: скорости травлени? топологического разрешения и качества поверхности, а так» разработку механизма "сухого" травления S1C и активных уст ройств контроля процесса в раСочей камере.
Для достиженья поставленной цели были определены следу» щие задачи:
- исследование возможности эффективного травления амэр<
кого, поликристаллического и монокристалпического S1C метод
плазмо-химического травления (ПХТ)';
г разработка аппаратуры для ВЧ-магнетронного реактивно конно-плазменного травления S1C;
поиск оптимальних режимов травления и состава ^аза-ре гента для интегрального обеспечения приемлемых скорости тра линия и качества поверхности образцов после травления, а так возможности маскирования поверхности при травлении S1C;
разработка методики сухого травления S1C для ФсрмироЕ ния глубоких мезаструктур и каналов при изготовлении полевс транзистора и тензорезистивного датчика давления;
разработка механизма иоино-плазменногс травления S10;
разработка методики текущего контроля процесса ш нс-плазменного' травления 31С на сснове интеграции методов . зэрной интерферометрии и масс-спектроыетрик.
1. Преложена методика реактисного ВЧ-магнетронного тр ления S1C в ґіла.іме Сторсэдержаиш газов, основанная на лона
защш зоны обработки, за счет сканирующего магнитного поля, обеспечивающего сочетание высоких скоростей травления S1C с високим качеством поверхности после обработки и возможностью маскирования.
-
Определены зависимости скоростей тразления S1C от параметров технологического процесса и энергетических параметров плазмы; получены численные уравнения регрессии.
-
Иосл?доьано влияние составов реагентов на качество поверхности кристаллов S1C после травления.
-
Показана эффективность использования стандартных фото-резистивных масок при микропрофилнровании S1C.
ft. Разработана методика текущего контроля процесса "сухого" травления S1C на основе" интеграции методов лазерной интерферометрии и масс-спектрометрии.
6. Установлено, что в основе механизма реактивного ВЧ-магнетронного тразления S1C лежит процесс разупорядочения поверхности S1C вплоть до амсрфизации с удалением продуктов разупорядочения в результате химической реакции с активными частицами плазмы.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработана установка ВЧ-магнетронного травления, оснащенная системой сканирования плазмы, устройствами текущего лазерного интерферометоического контроля толщины и скорости травления и касс-спектрокетричеокого контроля состава плазмы, обеспечивающая "сухое" травление монок-рнстзллического SIC с большой скоростью при минимизации выделяемся ьющности разряда и возможности использования для маскирования поверхности стандартных фоторезистов.
Установлен оптичалонкй режим "сухого" травления SiC. поз-
воляющий одновременно обеспечивать высокое качество поверхности после обработки и максимальную скорость травления. (Для оптимального режима: основной газ — SFD. добавка — 7 объем.% Нг, давление в камере — Р=0,ЗПа. удельная мощность разряда — w„. "1.0 ~ 1.5Вт/омг, . скорость траеления монокристаллов
У А .
6H-S1C достигает 0,15 - 0.2мкч/мин. К
Определена уравнения регрессии скоростей травления от режимов, хорошо, совпадающие с экспериментальными данными и обеспечивающие прогнозирование режимов травления.
Созданная аппаратура лазерной интерферометрии, интегрированная с рабочей камерой, позволяет вести текущий контроль процесса травления S1C по толщине н скорости.
1.Обеспечение приемлемой скорости "сухого" травления S1C достигается выполнением следующего условия реализации процесса: процесс ионно-плазмениого травления осуществляется таким образом, что ок характеризуется разупорядочением поверхности с аморфиаациеЯ поверхностных слоев S1C, .которые удаляются преимущественно в результате химической реакции с активными частицами плазмы, при этом также обеспечивает высокое качество поверхности (гладкость, отсутствие загрязнений) и е« структурное совершенство.
2. Реализация процесса реактивного ВЧ-магнетронного травления В-плагме фторсодержащих газов обеспечивает возможность прецизионного мнкропрофюмропания SIC с микронным разрешением через стандартную фоторезкетивнуо маску.
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 2 печатных работы.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, объем диссертации . составляет 122 страницы машинописного текста, 23 рисунков.. 17 таблиц и содержит список литературы из \?3 наименований, 2 приложения.
