Какие требования, предъявляются к рабочим газам при плазменном травлении?

Поскольку большинство плазменных процессов травления различных функциональных слоев СБИС происходит с участием ХАЧ, то к рабочим газам, используемым в процессах травления предъявляется определенные требования:

1. возможность образования летучих и стабильных продуктов реакции при температуре процесса Тпр. В первом приближении летучесть продуктов реакции можно оценивать по температуре кипения Ткип. или испарения Тисп. продуктов реакции при нормальном давлении. Если Тпр. << Тисп. Травление материала химически активными частицами невозможно, т.к. в результате реакции на поверхности материала образуется нелетучее соединение, которое маскирует материал;

2. обеспечение при разложении в плазме газового разряда максимального выхода энергетических и химически активных частиц, способных взаимодействовать с обрабатываемым материалом;

3. обеспечение требуемых технологических параметров процесса (скорость травления, селективность, анизотропия и др.);

4. отсутствие токсичности и взрывоопасности, коррозионного воздействия и загрязнения стенок реактора, внутрикамерных устройств и откачных магистралей, а также деградирующего воздействия на масла вакуумных насосов.

Понятие квазинейтральности плазмы.

Плазма в целом должна быть электрически нейтральна, количества разноименных зарядов в достаточно большой единице ее объема равны. В противном случае возникнут электрические поля, тем большие, чем больше дисбаланс зарядов, а создание таких полей требует совершения работы по разделению зарядов. Очевидно, что при отсутствии внешних воздействий эта работа может производиться только за счет кинетической энергии самих заряженных частиц.

d = r D = (T / 4 p n e2)1/2 (4. 2)

На масштабах, меньших d, всегда будут возникать электрические поля; флуктуации неизбежны. А вот разойтись на расстояния, существенно большие, чем d, частицы не могут. Поэтому плазма и является квазинейтральной – нейтральная в больших объемах и за достаточно длительный промежуток времени, но всегда с электрическими полями на расстояниях масштаба d, зависящего от температуры и плотности плазмы и может быть записано:

Σ Zи nи = nэ, (4.3)

где nи и nэ – концентрация ионов и электронов, усредненные по времени и пространству, Zи – зарядовое число иона.