Плазменное травление. 
Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств. 
Интегральные схемы

Для плазменного травления кремния, его соединений и некоторых металлов применяют молекулярные газы, содержащие один или более атомов галогенов в своих молекулах. Выбор таких газов объясняется тем, что образуемые ими в плазме элементы реагируют с материалами, подвергаемыми травлению, образуя летучие соединения при температурах достаточно низких, чтобы обеспечить качественный перенос рисунка.

В основе плазменного травления лежат активируемые излучением плазмы, электронами и ионами гетерогенные химические реакции между свободными атомами и радикалами и поверхностными атомами обрабатываемого материала. Активирующее действие электронов и ионов зависит от энергии, с которой они бомбардируют материал. В условиях плазменного травления их энергия не превышает 100 эВ, что недостаточно для эффективного физического распыления. Однако, этой энергии достаточно для разрушения химической связи между поверхностными атомами материала, активации химических реакций и стимулирования процессов десорбции, образующихся продуктов, что увеличивает скорость травления. Кроме того, положительные ионы химически активных газов сами могут вступать в химическую реакцию с материалом. Вклад этих реакций незначителен по травлению с вкладом химической реакции между химически активными частицами (ХАЧ) и материалом.

Для травления ИС с высоким разрешением используются реакторы с электродами в виде параллельных пластин, схема которого представлена на Рис. 5.8.

Рис. 5.8. Схема плазменного травления с параллельными электродами в виде пластин: 1 — ВЧ источник; 2 — подложки; 3 — рабочая камера; 4 — подложкодержатель; 5 — область разряда; 6 — выход рабочего газа; 7 — ввод рабочего газа.

Такие системы имеют ряд отличительных характеристик. Во-первых, электроды почти симметричны (отношение площади электрода, находящегося под напряжением, к площади заземленного электрода близко к единице), в отличие от систем ионно-плазменного и реактивного ионно-плазменного травления. Удержание плазмы достаточно устойчиво, поскольку электроды расположены близко друг к другу и имеют размеры в плоскости, соизмеримые с диаметром внутренней полости реактора. Это также обеспечивает повышение её потенциала. Другими отличительными характеристиками являются размещение подложек на заземленном электроде, подвергаемых травлению, и относительно высокое рабочее давление 13,3… 1330 Па в рабочей камере. Причем процесс травления носит изотропный характер.

Поскольку подложки либо заземлены, либо находятся под плавающим потенциалом, энергия падающих на них ионов может быть равна потенциалу плазмы или немного превышать его и при определенных условиях может достичь нескольких сотен вольт, несмотря на высокое рабочее давление. При высоком потенциале плазмы поверхностные химические реакции, определяющие процесс травления, сильно зависят от эффекта ионной бомбардировки.

Поскольку необходимо осуществлять независимое управление давлением в рабочей камере и скоростью подачи рабочего газа, для регулирования скорости вакуумной откачки применяют дроссельную заслонку. Скорость подачи рабочего газа в рабочую камеру лежит в интервале 50…500 см³/мин при штатных температуре и давлении.

Изотропное плазменное травление широко используется в тех случаях, когда не требуется высокого разрешения. С его помощью получают конфигурации с шириной линий около 3 мкм.