0750-1-opreview (Разработка технологии скоростного глубокого плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития при малой мощности)

В диссертационный совет № Д 212.229.02 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого отзыв официального оппонента на диссертационную работу Осипова Артема Ар мена кони ча «Разработка технологии скоростного глубокого плазмохнмического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ннобата лития при малой мощности», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.0б «Технология и оборудование для производства полупроводниковых приборов. материалов и приборов электронной техники» Актуальность темы диссертации Производство лкзбых изделий микроэлектроники основано на высокопрецизионных анизотропных плазмохимических (плазменных и реакгивноионных) процессах травления функциональных слоев.

Для систем высоковольтной микроэлектроники, о|гго-, акусто- и пьезоэлектроники к таким процессам плазмохимического травления (ПХТ) кварца, карбида кремния и ниобата лития добавляются требования по скорости травления„ так как необходимо обеспечивать глубинное ~на десятки микрон) травление подложек из указанных материалов. При глубинном ПХТ возникает целый ряд технологических проблем, связанных с кинетикой химических реакций внутри структур с высоким аспектным отношением ~отношением глубины структуры к ее ширине или диаметру), таких как изменение скорости и профиля травления с аспекгным отношением.

А для повышения скорости травления необходимо использовать плазму высокой плотности (эффективно при малых мощностях разряда увеличивать концентрацию реакционных частиц в плазме) и предельно высокую температуру травимых подложек (для снижения энергегических барьеров химических реакций). Поэтому тема диссертационной работы Осипова А.А,, посвященной разработке технологии скоростного глубокого плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития при малой мощности и температурах в диапазоне от 20 до 400 "С являегся весьма актуальной и направленной на решение важных научно-технических проблем современной микроэлектроники.

Основные научные результаты диссертации н нх значимость для науки и производства Значимость результатов диссертационного исследования для науки состоит в получении новых знаний о физико-химических закономерностях процессов глубинного и скоростного ПХТ монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития, которые с каждым годом находят все большее применение в микроэлекгронных изделиях. Автором диссертации получены следующие результаты, обладающие научной новизной и вносящие существенный вклад в развитие науки и лабораторной технологической практики отечественного производства: 1. Разработана и изготовлена оригинальная лабораторная установка ПХТ, адаптированная для обработки широкой номенклатуры материалов микроэлектронных функциональных слоев и подложек при использовании высокоплотной индуктивно связанной плазмы, оснащенная держателем подложки специальной конструкции, обеспечивающим регулировку и стабилизацию температуры подложки в диапазоне ~20 — 400) 'С.

2. 'Экспериментально установлен характер влияния основных операционных 1режимных) параметров процесса ПХТ на скорость травления подложек из монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития. Показано, что ПХТ происходит как за счет химических реакций взаимодействия химически активных частиц плазмы с поверхностью материала подложки с образованием летучих соединений, так и за счет ионного ~физического) распыления материала подожки. Относительный вклад химической и физической составляющих процесса ПХТ определяется совокупностью операционных параметров.

Установлено, что физическая составляющая преобладает в процессах, осуществляемых при низких температурах, тогда как при высоких температурах рост скорости травления обуславливается увеличением роли химической составляющей процесса травления. Температура подложкодержателя в 400 'С позволила достичь значений скоростей травления 1.7 мкм!мин для ЯО~, 1.3 мкмlмин для ЯС и 0.8 мкм/мин для Ы14ЬОз при пониженных уровнях ВЧ мощносги (менее 1000 Вт). 3. Разработанные в диссертационной работе эффективные технологические процессы ПХТ монокристаллического кварца и карбида кремния во фторсодержащей плазме при низкой мощности разряда, были успешно апробированы при изготовлении контактных отверстий в пластинах карбида кремния и кварцевого прецизионного датчика давления, что свидетельствует о высоком практическом потенциале разработок автора.

4, Впервые продемонстрирована принципиальная возможность получения глубоких (более 100 мкм) структур на поверхности ниобата лития при помощи термостимулированного процесса ПХТ. 5. Разработан новый метод полировки подложек карбида кремния, основанный на использование термостимулированного процесса ПХТ. Обработка поверхности карбида кремния в оптимизированном по температуре термостимулированном процессе позволила уменьшить значение среднеквадратичной шероховатости поверхности исходной пластины более чем в 3 раза. Практическая значимость результатов диссертации Автором в процессе подготовки диссертационной работы получены результаты, имекнцие большое практическое значение.

которые в виде конкретных технологических процессов и рекомендаций. успешно опробованы при изготовлении нескольких видов перспективных микроэлектронных приборов, представляющих интерес для профильных предприятий. Среди наиболее значимых практических результатов диссертационной работы Осипова А.А. необходимо отметить следующие: 1. Разработанная диссертантом оригинальная лабораторная установка, может рассматриваться, как прототип промышленного оборудования для осуществления высокотемпературных скоростных процессов ПХТ разнообразных полупроводниковых материалов.

2. На базе проведенных исследований разработаны эффективные энергосберегающие технологические процессы ПХТ монокристаллических кварца, карбида кремния и ниобата лития. 3. Предложен новый метод полировки поверхности подложек карбида кремния, основанный на термостимулированной обработке поверхности в низкотемпературной фторсодержащей плазме. Рекомендации по использованию результатов диссертации Результаты исследований, проведенных в диссертационной работе Осипова А.А., вносят существенный вклад в решение проблемы создания эффективного оборудования и высокопроизводительных процессов ПХТ перспективных материалов микроэлектроники 1п.

1-4 паспорта специальности 05.27.0б). Они мог ут быть рекомендованы для использования в составе технологических линеек и участков производства различных приборов на подложках из кварца, карбида кремния и ниобата лития на предприятиях электронной промышленности Материалы диссертационной работы могут быть рекомендованы для использования в учебном процессе в высших учебных заведениях при подготовке пособий и лекций по дисциплинам: "Оборудование и технология микроэлектронных приборов", "Физико-химические основы технологических процессов в микроэлекгронике".

"Технология изделий микросистемной техники", "Технология полупроводниковых материалов" и др. Обоснованность и достоверность результатов диссертационной работы подтверждается: - экспериментальной проверкой обнаруженных эффектов с использованием разработанных автором методик измерения и современных измерительных средств, а также успешной практической апробацией разработанной лабораторной установки и реализованными на ней высокотемпературными и скоростными процессами ПХТ для изготовления различных микроприборов; хорошей согласованностью результатов, полученных автором диссертационной работы с данными, опубликованными в трудах отечественных и зарубежных ученых; - апробацией результатов исследований на международных и всероссийских научных конференциях и семинарах; — успешной апробацией технологических разработок автора на профильных предприятиях г.

Санкт-Петербурга; - публикацией результатов исследования в 9 печатных работах, в том числе в 4, опубликованных в рецензируемых изданиях; Замечания по диссертации По содержанию и оформлению диссертационной работы можно сделать следующие замечания: 1. При формулировке цели работы (стр. 6, 3-й абзац снизу) автор пишет: «Цель работы состояла в получении новых знаний об основных физико- химических закономерностях процессов плазмох им ического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития на установке с индуктнвно связанной плазмой (ИСП), оснащенной ВЧ генератором с пониженной мощностью 1менее 1000 Вт), и разработке на этой основе технологий глубокого направленного высокоскоростного травления подложек из указанных материалов».