Email this article Параметры газовой фазы и кинетика реактивно-ионного травления SiO2 в плазме CF4/C4F8/Ar/He
- Authors: Ефремов А.1, Kwon K.2
-
Affiliations:
- ФГБОУ ВО “Ивановский государственный химико-технологический университет”
- Korea University
- Issue: Vol 52, No 1 (2023)
- Pages: 77-84
- Section: ТЕХНОЛОГИЯ
- URL: https://journals.rcsi.science/0544-1269/article/view/138499
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0544126922700041
- EDN: https://elibrary.ru/CXQZWN
- ID: 138499
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
Проведено исследование электрофизических параметров плазмы, концентраций атомов фтора и кинетики реактивно-ионных гетерогенных процессов в смеси CF4 + C4F8 + Ar + He при варьировании соотношения Ar/He и мощности смещения в условиях индукционного ВЧ 13.56 МГц разряда. Схема исследования включала диагностику плазмы с помощью зондов Лангмюра и оптической эмиссионной спектроскопии, а также измерение скоростей и анализ механизмов травления SiO2 в приближении эффективной вероятности взаимодействия. Установлено, что замещение аргона на гелий оказывает заметное влияние на кинетику и концентрацию атомов фтора через параметры электронной компоненты плазмы. Напротив, увеличение мощности смещения практически не отражается на составе газовой фазы, но сопровождается пропорциональным изменением энергии ионной бомбардировки. Найдено, что в исследованном диапазоне условий процесс травления SiO2 характеризуется отсутствием ионно-лимитируемых стадий, при этом поведение его скорости определяется кинетикой гетерогенной реакции Si + xF → SiFx. Переменное значение эффективной вероятности данной реакции отслеживает изменение доли свободных активных центров, определяемой скоростями высаживания и деструкции фторуглеродной полимерной пленки.
Keywords
About the authors
А. Ефремов
ФГБОУ ВО “Ивановский государственный химико-технологический университет”
Author for correspondence.
Email: amefremov@mail.ru
Россия, 153000, Иваново,
Шереметевский просп., 7,
K.-H. Kwon
Korea University
Email: amefremov@mail.ru
South Korea, 339-700, Sejong
References
- Nojiri K. Dry etching technology for semiconductors, Tokyo: Springer International Publishing, 2015.
- Wolf S., Tauber R.N. Silicon Processing for the VLSI Era. Volume 1. Process Technology, New York: Lattice Press, 2000.
- Roosmalen J., Baggerman J.A.G., Brader S.J. Dry etching for VLSI, New-York: Plenum Press, 1991.
- Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing, New York: John Wiley & Sons Inc., 1994.
- Coburn J.W. Plasma etching and reactive ion etching, New York: AVS Monograph Series, 1982.
- Rooth J.R. Industrial plasma engineering. Volume 2: Applications to Nonthermal Plasma Processin, Bristol: IOP Publishing Ltd., 2001.
- Kay E., Coburn J., Dilks A. Plasma chemistry of fluorocarbons as related to plasma etching and plasma polymerization. In: Veprek S., Venugopalan M. (eds) Plasma Chemistry III. Topics in Current Chemistry. V. 94. Berlin, Heidelberg: Springer, 1980.
- Stoffels W.W., Stoffels E., Tachibana K. Polymerization of fluorocarbons in reactive ion etching plasmas // J. Vac. Sci. Tech. A. 1998. V. 16. pp. 87–95.
- Standaert T.E.F.M., Hedlund C., Joseph E.A., Oehrlein G.S., Dalton T.J. Role of fluorocarbon film formation in the etching of silicon, silicon dioxide, silicon nitride, and amorphous hydrogenated silicon carbide // J. Vac. Sci. Technol. A. 2004. V. 22. pp. 53–60.
- Lee J., Kwon K.-H., Efremov A. On the Relationships Between Plasma Chemistry, Etching Kinetics and Etching Residues in CF4 + C4F8 + Ar and CF4 + CH2F2 + Ar Plasmas with Various CF4/C4F8 and CF4/CH2F2 Mixing Ratios // Vacuum / 2018. V. 148. pp. 214–223.
- Efremov A.M., Murin D.B., Kwon K.H. Plasma parameters and active species kinetics in CF4 + C4F8 + Ar gas mixture // Chem. Chem. Tech. 2018. V. 61. № 4–5. pp. 31–36.
- Efremov A.M., Murin D.B., Kwon K.-H. On the effect of the ratio of concentrations of fluorocarbon components in a CF4 + C4F8 + Ar mixture on the parameters of plasma and SiO2/Si etching selectivity // Russian Microelectronics. 2018. V. 47. № 4. pp. 239–246.
- Efremov A.M., Murin D.B., Kwon K.-H. Concerning the Effect of Type of Fluorocarbon Gas on the Output Characteristics of the Reactive-Ion Etching Process // Russian Microelectronics. 2020. V. 49. № 3. pp. 157–165.
- Efremov A.M., Murin D.B., Kwon K.-H. Features of the Kinetics of Bulk and Heterogeneous Processes in CHF3 + Ar and C4F8 + Ar Plasma Mixtures // Russian Microelectronics. 2019. V. 48. №. 2. pp. 119–127.
- Efremov A., Lee J., Kwon K.-H. A comparative study of CF4, Cl2 and HBr + Ar Inductively Coupled Plasmas for Dry Etching Applications // Thin Solid Films. 2017. V. 629. pp. 39–48.
- Lee B.J., Efremov A., Nam Y., Kwon K.-H. Plasma parameters and silicon etching kinetics in C4F8 + O2 + Ar gas mixture: Effect of component mixing ratios // Plasma Chem. Plasma Process. 2020. V. 40. pp. 1365–1380.
- Efremov A., Lee B.J., Kwon K.-H. On relationships between gas-phase chemistry and reactive-ion etching kinetics for silicon-based thin films (SiC, SiO2 and SixNy) in multi-component fluorocarbon gas mixtures // Materials. 2021. V. 14. pp. 1432(1–27).
- Shun’ko E.V. Langmuir Probe in Theory and Practice, Boca Raton: Universal Publishers, 2008.
- Lopaev D.V., Volynets A.V., Zyryanov S.M., Zotovich A.I., Rakhimov A.T. Actinometry of O, N and F atoms // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. pp 075202(1–17).
- Handbook of chemistry and physics, Boca Raton: CRC press, 1998.
- Christophorou L.G., Olthoff J.K. Fundamental electron interactions with plasma processing gases, New York: Springer Science + Business Media LLC, 2004.
- Raju G.G. Gaseous electronics. Tables, atoms and molecules, Boca Raton: CRC Press, 2012.
- Seah M.P., Nunney T.S. Sputtering yields of compounds using argon ions // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. № 25. pp. 253001(1–24).
- Gray D.C., Tepermeister I., Sawin H.H. Phenomenological modeling of ion-enhanced surface kinetics in fluorine-based plasma-etching // J. Vac. Sci. Technol. B. 1993. V. 11. pp. 1243–1257.
Supplementary files
