Реактивно-ионное травление

Реактивно-ионное травление ( РИЭ ) — это технология травления, используемая в микропроизводстве . RIE — это тип сухого травления , который имеет характеристики, отличные от влажного травления . RIE использует химически реактивную плазму для удаления материала, осажденного на пластинах . Плазма генерируется под низким давлением ( вакуумом ) с помощью электромагнитного поля . высокой энергии Ионы из плазмы атакуют поверхность пластины и вступают с ней в реакцию.

Оборудование

Типичная система RIE (с параллельными пластинами) состоит из цилиндрической вакуумной камеры с пластиной, расположенной в нижней части камеры. Пластина пластины электрически изолирована от остальной части камеры. Газ поступает через небольшие входные отверстия в верхней части камеры и выходит в систему вакуумного насоса через нижнюю часть. Типы и количество используемого газа различаются в зависимости от процесса травления; например, гексафторид серы обычно используется для травления кремния . Давление газа обычно поддерживается в диапазоне от нескольких миллиторр до нескольких сотен миллиторр путем регулирования скорости потока газа и/или регулировки выпускного отверстия.

Существуют и другие типы систем RIE, включая с индуктивно связанной плазмой RIE (ICP). В системе этого типа плазма генерируется с помощью питаемого радиочастотой (РЧ) магнитного поля, . Могут быть достигнуты очень высокие плотности плазмы, хотя профили травления имеют тенденцию быть более изотропными .

Возможна комбинация РИЭ с параллельными пластинами и индуктивно-связанной плазмой. В этой системе ICP используется в качестве источника ионов высокой плотности, который увеличивает скорость травления, тогда как к подложке (кремниевой пластине) прикладывается отдельное радиочастотное смещение для создания направленных электрических полей вблизи подложки для достижения более анизотропных профилей травления. ^[1] Радиочастотная мощность, подаваемая на подложку, часто представляет собой настраиваемый параметр, называемый «мощностью пластины», и контролирует энергию ионов, бомбардирующих поверхность. ^[2]

Метод работы

Схема стандартной установки RIE. РИЭ состоит из двух электродов (1 и 4), которые создают электрическое поле (3), предназначенное для ускорения ионов (2) к поверхности образцов (5).

Плазма инициируется в системе путем приложения сильного радиочастотного электромагнитного поля к пластине пластины. Поле обычно устанавливается на частоту 13,56 МГц и потребляет мощность в несколько сотен ватт . Колеблющееся электрическое поле ионизирует молекулы газа, лишая их электронов, создавая плазму .

В каждом цикле действия поля электроны электрически ускоряются вверх и вниз в камере, иногда ударяясь как о верхнюю стенку камеры, так и о пластину пластины. В то же время гораздо более массивные ионы относительно мало движутся под действием радиочастотного электрического поля. Когда электроны поглощаются стенками камеры, они просто отводятся на землю и не изменяют электронного состояния системы. Однако электроны, осевшие на пластине, заставляют пластину накапливать заряд из-за ее изоляции по постоянному току. В результате накопления заряда на пластине возникает большое отрицательное напряжение, обычно около нескольких сотен вольт. Сама плазма приобретает слегка положительный заряд из-за более высокой концентрации положительных ионов по сравнению со свободными электронами.

Из-за большой разницы напряжений положительные ионы имеют тенденцию дрейфовать к пластине пластины, где они сталкиваются с образцами, подлежащими травлению. Ионы химически реагируют с материалами на поверхности образцов, но также могут сбивать ( распылять ) часть материала, передавая часть своей кинетической энергии . Из-за преимущественно вертикальной доставки реактивных ионов травление реактивными ионами может создавать очень анизотропные профили травления, которые контрастируют с типично изотропными профилями влажного химического травления .

Условия травления в системе RIE сильно зависят от многих параметров процесса, таких как давление, потоки газа и радиочастотная мощность. Модифицированная версия RIE — глубокое реактивно-ионное травление , используемое для извлечения глубоких структур.

См. также

Глубокий RIE (процесс Bosch)
Плазменный травитель

Ссылки

^ Йоу, Джинсу; Ю, Квонджонг; Йи, Джунсин (01 января 2011 г.). «Изготовление солнечных элементов из мультикристаллического кремния большой площади с использованием реактивного ионного травления (RIE)» . Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 95 (1): 2–6. дои : 10.1016/j.solmat.2010.03.029 . ISSN 0927-0248 .
^ Равал, Д.С.; Агарвал, Ванита Р.; Шарма, HS; Сегал, БК; Муралидхаран, Р. (30 сентября 2008 г.). «Воспроизводимый процесс ICP с высокой скоростью травления для травления заземления сквозных отверстий в GaAs MMIC толщиной 200 мкм». JSTS: Журнал полупроводниковых технологий и науки . 8 (3). Институт инженеров-электронщиков Кореи: 244–250. дои : 10.5573/jsts.2008.8.3.244 . ISSN 1598-1657 .

Внешние ссылки

[1] Йоу, Джинсу; Ю, Квонджонг; Йи, Джунсин (01 января 2011 г.). «Изготовление солнечных элементов из мультикристаллического кремния большой площади с использованием реактивного ионного травления (RIE)» . Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы . 95 (1): 2–6. дои : 10.1016/j.solmat.2010.03.029 . ISSN 0927-0248 .

[Rawal_Agarwal_Sharma_Sehgal_2008_pp._244–250-2] Равал, Д.С.; Агарвал, Ванита Р.; Шарма, HS; Сегал, БК; Муралидхаран, Р. (30 сентября 2008 г.). «Воспроизводимый процесс ICP с высокой скоростью травления для травления заземления сквозных отверстий в GaAs MMIC толщиной 200 мкм». JSTS: Журнал полупроводниковых технологий и науки . 8 (3). Институт инженеров-электронщиков Кореи: 244–250. дои : 10.5573/jsts.2008.8.3.244 . ISSN 1598-1657 .

[1]

[2]