Вакуумно-плазменное травление

Вакуумно-плазменное травление

Пример 1

Сравнить погрешности δразмеров обрабатываемых элементов ИС при проведении процесса ИХТ двумя методами: диодным на постоянном токе и с автономным источником ионов (a); магнетронным и с автономным источником ионов (b).

δ

V_ит

h

V_хт

1. b)

V_ихт = V_ит + V_хт ;V_ит =f(j_и), V_хт=f(p_хач); h – глубина

V_ит.маг./ V_ит.аии= j_и.маг./j_и.аии=2000/10=200

V_хт.маг./ V_хт.аии=p_{хач.маг./}p_{хач.аии} =0,1/0,1=1

δ_маг./δ_АИИ=1/200

Пример 2

Рассчитать расстояние r между электродами при ИПТ диодным ВЧ методом, при котором атомы распыляемого материала начнут возвращаться на обрабатываемую подложку.

При r=λ, где λ – длина свободного пробега атомов или молекул рабочего газа.

Пример 3

Рассчитать погрешность ионного травления слоя Re толщиной 1,0 мкм через маску из Al₂O₃ в установке диодногоRF типа, выбрав оптимальную толщину маски.

Погрешность ионного травления рассчитывается по формуле

Скорость ионного травления равна

Для травления Al₂O₃в установке диодного ВЧ типа

Для травления Reв установке диодного ВЧ типа

Принимаем: α=45^о; l_m=1,0 мкм, тогда

При толщине слоя 1,0 мкм погрешность 6,66 мкм очень велика, т.е. режимы ионного травления выбраны не правильно и толщина маски далека от оптимальной.

Пример 4

Рассчитать погрешность ионно-химического травления слоя Si толщиной 1,0 мкм диодным на постоянном токе методом с (хлор)-содержащим рабочим газом.

Скорость ионного травления кремния ионами хлора в установке диодного на постоянном токе типа равна

Скорость химического травления кремния радикалами хлора в установке диодного на постоянном токе типа равна

Принимаем ε_хр=1, а y_хр=0,25 атом/хач, т.к. Si + 4Cl = SiCl₄.Тогда

Таким образом, на долю ХТ слоя кремния толщиной 1,0 мкм за время обработки t приходится глубина травления (мкм) x=V_хт^.t, а на долю ИТ – приходится глубина травления(мкм) 1 – x =V_ит^.t.

При анизотропном травлении погрешность ИХТ будет равна x, для нахождения которой необходимо решить два уравнения с двумя неизвестными:

x=V_хт^.t = 6,25^.10^-7t

и

1 – x =V_ит^.t = 1,2^.10^-9 t.

Студент должен найти х самостоятельно.

(t = x/6,25^.10^-7 = (1 – x)/ 1,2^.10^-9; x = 0,997 мкм.)

Ионно-лучевая обработка и ионная имплантация

Пример 5

Рассчитать минимально допустимое расстояние от системы сканирования до подложки диаметром 200 мм в установке ионной имплантации при скорости ионов B, равной 1,2^.10⁶ м/с.

Т. к. молярная масса бора равна M=11 кг/кмоль, то заданную скорость можно приобрести при ускоряющем напряжении, равном

Uу = mV²/(2q_e) = M^.V²/(2N_Aq_e)= 11^.(1,2^.10⁶)²/2^.6,02^.10^26.1,6^.10^-19) = 8^.10⁴В

Расстояние Lот системы сканирования до подложки равно L = D/2tgΘ.

Значение tgΘ = (U_r/U_у)(l/2d).

Значения U_r, lи d выбираем из конструктивных соображений (и здравого смысла).

При U_r = 5 кВ, l = 0,5 м, d = 0,5 м tgΘ = (5000/80000)(0,5/2^.0,5) = 0,03125.

Тогда L = D/2^.tgΘ = 200/(2^.0,03125) = 3200 мм.

Пример 6

Р ассчитать параметры отклоняющей системы установки ионной имплантации, обеспечивающей постоянный угол внедрения ионов и сканирование пучка с энергией50 кэВ по пластине диаметром 150 мм.

d

l

L

Расстояние Lмежду пластинами системы сканирования равно L = D/2tgΘ.

Значение tgΘ = (U_r/U_у)(l/2d).

Значения U_r, lи d выбираем из конструктивных соображений (и здравого смысла).

При U_r = 5 кВ, l = 0,5 м, d = 0,5 м tgΘ = (5000/50000)(0,5/2^.0,5) = 0,05.

Тогда L = D/2^.tgΘ = 150/(2^.0,05) = 1500 мм.

Пример 7

Рассчитать индукцию магнитного поля, при которой 2-х зарядные ионы P с энергией 300 кэВ имеют радиус траектории 1,5 м. Определить тип нежелательных ионов в отсепарированном пучке, если диаметр выходной диафрагмы масс-сепаратора равен 0,3м.

Индукция магнитного полямасс-сепаратора равна

При изменении радиуса траектории ионов на 10 мм масса прошедших через диафрагму ионов составляет

или

Нежелательные примеси: кислород (М=32), аргон (М=40) и т.д.