Реактивно-ионное травление - Reactive-ion etching
Реактивное ионное травление ( RIE ) - это технология травления, используемая в микротравлении . RIE - это тип сухого травления, характеристики которого отличаются от характеристик влажного травления . RIE использует химически активную плазму для удаления материала, отложившегося на пластинах . Плазма создается под низким давлением ( вакуумом ) электромагнитным полем . Ионы высокой энергии из плазмы атакуют поверхность пластины и вступают с ней в реакцию.
Оборудование
Типичная (параллельная пластина) система RIE состоит из цилиндрической вакуумной камеры с пластиной, расположенной в нижней части камеры. Вафельный диск электрически изолирован от остальной части камеры. Газ входит через небольшие входные отверстия в верхней части камеры и выходит в систему вакуумного насоса через дно. Типы и количество используемого газа варьируются в зависимости от процесса травления; например, гексафторид серы обычно используется для травления кремния . Давление газа , как правило , поддерживает в диапазоне от нескольких миллиампер торра и нескольких сот миллиторра путем регулирования скорости потока газа и / или регулировок выхлопного отверстия.
Существуют и другие типы систем RIE, включая RIE с индуктивно связанной плазмой (ICP). В системах этого типа плазма генерируется магнитным полем, питаемым ВЧ- диапазоном . Может быть достигнута очень высокая плотность плазмы, хотя профили травления имеют тенденцию быть более изотропными.
Возможна комбинация параллельной пластины и РИЭ с индуктивно связанной плазмой. В этой системе ICP используется как источник ионов с высокой плотностью, который увеличивает скорость травления, тогда как отдельное высокочастотное смещение применяется к подложке (кремниевой пластине) для создания направленных электрических полей около подложки для достижения более анизотропных профилей травления.
Метод работы
.svg)
Плазма инициируется в системе путем приложения сильного электромагнитного поля RF ( радиочастоты ) к пластине пластины. Поле обычно устанавливается на частоту 13,56 мегагерца , приложенную на несколько сотен ватт . Колеблющееся электрическое поле ионизирует молекулы газа, лишая их электронов, создавая плазму .
В каждом цикле 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 более массивные ионы относительно мало двигаются в ответ на электрическое поле ВЧ. Когда электроны поглощаются стенками камеры, они просто выводятся на землю и не меняют электронного состояния системы. Однако электроны, оседающие на пластине пластины, заставляют пластину накапливать заряд из-за изоляции постоянного тока. Этот накопительный заряд вызывает большое отрицательное напряжение на пластине, обычно около нескольких сотен вольт. Сама плазма развивает 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 вступают в химическую реакцию с материалами на поверхности образцов, но также могут сбивать ( разбрызгивать ) некоторый материал, передавая часть своей кинетической энергии . Из-за в основном вертикальной доставки реактивных ионов реактивное ионное травление может привести к очень анизотропным профилям 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 ВЧ-мощность. Модифицированная версия RIE - это глубокое реактивно-ионное травление , используемое для выемки глубоких объектов.
Смотрите также
- Deep RIE (Процесс Bosch)
- Плазменный травитель