Плазма – это ионизированный газ, обладающий высокой энергией и способностью взаимодействовать с различными веществами и ионизированный до такой степени, что электрические силы притяжения между разноименно заряженными частицами уравновешиваются в нем силами отталкивания между одноименно заряженными частицами. Независимо от плотности газа и его степени ионизации плазменный газовый объем остается электронейтральным.

 

По физико-химическому механизму взаимодействия поверхности твердого тела с частицами плазмы можно условно разделить все процессы «сухого» травления на три группы.

 

• Ионное травление
• Плазменное (плазмохимическое) травление
• Реактивное ионное и ионно-химическое травление

 

Группа плазменного (плазмохимического) травления процессов по своему механизму воздействия на поверхность противоположна процессам сугубо ионного травления. Здесь мы имеем дело с процессами, в основе которых лежит чисто химическое взаимодействие поверхностных слоев материала с химически активными частицами, генерируемыми в плазме, сопровождающееся образованием летучих продуктов реакции, их десорбцией и удалением из зоны процесса. В этом случае плазма играет роль генератора химически активных частиц. Эти частицы образуются в результате низкоэнергетической электронной и ионной бомбардировки, а также воздействия излучения.

 

Отметим также два возможных случая осуществления плазменного травления, приводящих к наличию двух его разновидностей. Если подвергаемая травлению поверхность находится в контакте с плазмой, то мы имеем дело непосредственно с плазмохимическим травлением. В этом случае нельзя сбрасывать со счета влияние бомбардирующих поверхность электронов, излучения, частиц, непосредственно не участвующих в процессе травления.

 

В случае разделения реакционного пространства и объема, в котором генерируются химически активные частицы, мы имеем дело с радикальным травлением. При этом происходит сепарация, экстрагирование из разряда радикалов и свободных атомов. Радикальное травление протекает интенсивно без стимуляции излучением или бомбардировкой электронами или ионами, этот процесс зачастую протекает спонтанно.

Технология плазмохимии – это инновационный подход к обработке различных материалов с использованием плазмы.

 

Основная идея плазмохимии заключается в том, чтобы использовать плазму для изменения свойств материалов или для получения новых материалов с уникальными характеристиками. Эта технология может быть применена в различных отраслях, таких как электроника, медицина, энергетика, металлургия и другие.

 

Одним из основных преимуществ плазмохимии является возможность проводить обработку материалов при низких температурах, что позволяет избежать их деформации или разрушения. Также плазма может быть использована для очистки поверхностей от загрязнений, а также для создания тонких пленок на различных материалах.

Плазмохимия также может быть использована для решения экологических проблем. Например, она может быть применена для очистки воды от загрязнений или для утилизации опасных отходов. Это позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду и сделать процессы более эффективными.

 

Плазменные технологии включают совокупность методов нанесения тонких и сверхтонких слоев на подложку полупроводника, а также комплекс методов размерного травления таких слоев с заданными параметрами травления. Если рассматривать методики размерного травления с использованием сухих технологий, то всегда следует учитывать, что весь спектр таких методов широк.

Одни способы, такие как радикальное и плазмохимическое травление, подразумевают мягкое, чисто химическое взаимодействие плазменной среды с материалом подложки, результатом чего является образование летучего продукта травления и его удаление (откачка) из плазменного объема.

Другая группа «сухих» методик включает способы чисто физического воздействия высокоэнергетических частиц плазмы на поверхность материала и удаление атомов с поверхности только в результате распыления материала. Это методы ионного травления, ионно-лучевого, ионно-химического, где физический фактор является превалирующим.

Но наиболее интересен и перспективен круг методов, сочетающих преимущества мягкого химического воздействия на материал с одновременным физическим распылением поверхности. К таким методам относится реактивное ионно-плазменное травление, которое позволяет управлять вкладом физического и химического факторов.

 

В сфере современной микроэлектроники все еще актуальна проблема точного удаления органических материалов при производстве монолитных интегральных схем. Для этого используются полимерные пленки в качестве фоторезиста, защитных покрытий и планаризирующих слоев перед нанесением металлических и диэлектрических пленок. Также важно очищать поверхность подложки от органических загрязнений перед нанесением любых пленок. Для этого применяются жидкостно-химические реагенты, такие как моноэтаноламин, диметилформамид и изопропиловый спирт.

 

Однако, сейчас все большую популярность приобретает метод плазмохимического травления (ПХТ), который обладает высокой точностью и скоростью, не требует дополнительной очистки поверхности и может использоваться для обработки различных материалов. ПХТ также более экологически чистый метод и может быть контролируем компьютером.

При этом процессе образцы помещаются в газоразрядную плазму, которая активизируется высокочастотным полем. Плазменные процессы, которые могут нанести вред структуре, требуют тщательного исследования и подбора оптимальных параметров. Воздействие плазмы на поверхность полимера позволяет изменить его контактные свойства, а также улучшить его адгезионные свойства за счет образования гидрофильных групп. Эти группы зависят от свойств плазмы и природы газа, используемого для ее создания.

Продукты деструкции полимеров, которые могут быть удалены, включают в себя CO, CO2, H2, H2O и радикалы OH при комнатной температуре. Они могут превратиться в пары воды при взаимодействии с водородом в плазме или около поверхности.

 

Важным параметром является мощность разряда, которая влияет на плотность радикалов и ионов, а также на энергию ионов. Увеличение мощности может ускорить процесс травления, но при высоких значениях может привести к повреждению поверхности и деградации МИС. Частота разряда и давление в камере также важны, так как они влияют на распределение энергии электронов и ионов в плазме. Низкое давление и низкая частота могут увеличить интенсивность потока и энергию ионов, что может повлиять на скорость травления, селективность, анизотропию и морфологию поверхности.

 

Температура подложки также играет роль в процессе травления, так как ее увеличение может ускорить химическое травление и снизить анизотропию.

 

При выборе материала маскирующего слоя для анизотропного травления органических пленок, необходимо учитывать его совместимость с рабочими газами и другими операциями производства МИС. Алюминий является оптимальным материалом для этой цели.

 

Однако, оптимальные значения технологических параметров могут различаться в зависимости от конструктивных особенностей оборудования. Исследование влияния параметров обработки на скорость и анизотропию процесса плазмохимического травления может быть полезным при производстве МИС из различных материалов. Установлена зависимость качества плазмохимической очистки подложек GaAs от режимов обработки, что может помочь выбрать оптимальные параметры для улучшения адгезии металлических и диэлектрических пленок. Также обнаружена зависимость скорости травления фоторезистов различных марок от основных параметров процесса, что может помочь выбрать оптимальный режим обработки для удаления остатков фоторезистов. Знание зависимости скорости травления полиимида и подтрава под маску от технологических параметров может быть полезным при разработке технологических маршрутов производства МИС.

 

Плазменные технологии в микроэлектронике играют ключевую роль в производстве полупроводниковых устройств, таких как микрочипы, транзисторы и другие компоненты. Они позволяют проводить точную и контролируемую обработку материалов на микроскопическом уровне.

Одним из основных применений является процесс нанесения тонких пленок на поверхность полупроводниковых материалов. Плазма используется для депозиции различных материалов, таких как кремний, оксиды, нитриды и другие, на поверхность чипа. Это позволяет создать защитные слои, улучшить электрические свойства материала или добавить функциональные характеристики.

Еще одним важным применением плазменных технологий является процесс эцеффекта, или эцелитографии. Этот процесс используется для создания микросхем и других микроструктур на поверхности полупроводниковых материалов. Плазма, содержащая ионы и электроны, направляется на поверхность материала, что приводит к его эрозии или изменению свойств. Этот процесс позволяет создавать микроэлементы с высокой точностью и разрешением.

Плазменные технологии также используются для очистки поверхностей полупроводниковых материалов от загрязнений и остатков. Плазма, содержащая активные частицы, взаимодействует с загрязнениями и удаляет их с поверхности. Это важный этап производства полупроводниковых устройств, так как даже малейшие загрязнения могут негативно повлиять на их работу.

Плазменные технологии также находят применение в процессе травления материалов. Плазма может быть использована для удаления слоев материала с поверхности или для создания микрорельефов и микроструктур. Это позволяет создавать более сложные и функциональные устройства.

В целом, плазменные технологии в микроэлектронике играют важную роль в производстве полупроводниковых устройств. Они позволяют проводить точную обработку материалов на микроскопическом уровне, создавать тонкие пленки, очищать поверхности и создавать сложные микроструктуры. Благодаря плазменным технологиям мы можем получать более качественные и функциональные полупроводниковые устройства, что способствует развитию современной электроники.

 

Технология плазмохимии продолжает развиваться, и ее потенциал еще не полностью исследован. Она открывает новые возможности для создания инновационных материалов и решения сложных задач в различных областях. Благодаря плазмохимии мы можем получать более качественные продукты, улучшать производственные процессы и содействовать устойчивому развитию.