Контроль профиля травления края элемента

Ниже рассматриваются некоторые факторы, влияющие на профиль краев элементов изделия и методы их контроля, поскольку особенности технологического контроля размеров элементов при сухом травлении обсуждались выше.

Механизмы анизотропного реактивного травления в ходе ионно-стимулируемых (возбуждаемых) реакций, как правило, наблюдается, когда ионы падают на подложку перпендикулярно ее поверхности. Обычно падение ионов по нормали к поверхности подложки происходит при реактивном травлении, когда вертикальные размеры элементов топографии поверхности подвергаемой травлению намного меньше толщины типичных ионных оболочек. Следовательно, на поверхности дна вытравливаемого элемента падает значительно больший поток ионов высокой энергии, чем на боковые стенки.

На Рис. 5.15 показана картина изотропного травления подложки при облучении поверхности ионным пучком, направленным перпендикулярно к поверхности.

Рис. 5.15.

Если реакция травления ионно-возбуждаемая, то боковое травление отсутствует, но в условиях ионно-ускоряемых реакций происходит боковое травление под маску, причем величина этого травления определяется скоростью протекания реакции.

Для уменьшения бокового травления в условиях ускоряемых реакций воздействием ионов целесообразно вводить в рабочий газ добавки, обеспечивающие рекомбинацию активных компонент. Функция таких добавок заключается либо в связывании активных веществ на поверхности с образованием летучих соединений, либо в предотвращении образовании пассивирующей пленки. Детали механизмов, ответственных за протекание этих процессов, до конца не выяснены. Однако предполагается, что ионная бомбардировка нс только способствует повышению скорости реакции между травителем и подложкой, но также стимулирует десорбцию рекомбинационных компонент,.

Рис. 5.16. Процесс образования граней: а) — исходное состояние до начала травления; 6) — начало образования граней; в) — пересечение гранями поверхности подложки; г) — образование новых граней.

понижая, таким образом, их концентрацию на облучаемых областях.

Имеются и другие факторы, влияющие на профиль края элемента. Образование граней, возникновение канавок и повторное осаждение — три явления, проистекающие из физического распыления, которые могут влиять на профиль края вытравливаемого элемента. Степень их проявления зависит от интенсивности распыления и ионного потока, поэтому часто их можно полностью подавить. Эти эффекты чаше проявляются при реактивном ионноплазменном травлении, нежели при плазменном травлении, вследствие более высокой энергии ионов первого процесса. Образование граней показано на Рис. 5.16.

Скорость ионно-плазменного травления зависит от угла падения ионов на поверхность материала, подвергаемого травлению, и для большинства материалов скорость травления максимальна, когда этот угол отличен от 90°.

Образующаяся грань наклонена по отношению к падающим ионам на угол, максимальной скорости травления. Эта грань нс оказывает влияния на профиль края вытравливаемого элемента до тех пор, пока не пересечет поверхность подложки (Рис. 5.16, г).

Канавки образуются в результате попадания мощного потока ионов на основание ступеньки вследствие их отражения от боковой стенки канавки (Рис. 5.17). Скорость травления, обуславливаемая как физическим распылением, так и ионно;

Рис. 5.17. Образование канавок.

стимулируемыми реакциями, повышается в местах расположения канавок, поскольку эти участки подвергаются воздействию более мощному потоку ионов.

Распыленный материал, не вошедший в состав летучих соединений, конденсируется на любой близлежащей поверхности. Распыленный материал распределяется в пространстве приблизительно по косинусоидальному закону, и значительная часть может повторно осаждаться на стенках близлежащих элементов маски, что приводит к изменению профиля краев и размеров вытравливаемых элементов.

При плазменном травлении повторного осаждения не наблюдается, поскольку в этом процессе его можно избежать путем подбора состава рабочего газа, параметрами плазмы и маскирующим материалом для образования только летучих продуктов реакции анизотропии скорости травления.