Введение

Метод, используемый для относительно точного удаления материала контролируемым и деликатным способом.

Реактивное ионное травление (RIE) – это технология травления, применяемая в микропроизводстве. RIE является типом сухого травления, обладающим характеристиками, отличными от влажного травления. RIE использует химически реактивную плазму для удаления материала, нанесенного на подложки. Плазма генерируется при низком давлении (в вакууме) электромагнитным полем. Высокоэнергетические ионы из плазмы воздействуют на поверхность подложки и вступают с ней в реакцию.

Оборудование

Типичная система RIE (с параллельными пластинами) состоит из цилиндрической вакуумной камеры с держателем пластин, расположенным в нижней части камеры. Держатель пластин электрически изолирован от остальной части камеры. Газ поступает через небольшие отверстия в верхней части камеры и удаляется в вакуумную систему через нижнюю часть. Типы и количество используемого газа варьируются в зависимости от процесса травления; например, гексафторид серы обычно используется для травления кремния. Давление газа обычно поддерживается в диапазоне от нескольких миллиторр до нескольких сотен миллиторр путем регулирования расхода газа и/или регулирования выпускного отверстия. Существуют и другие типы систем RIE, включая RIE с индуктивно связанной плазмой (ICP). В этом типе системы плазма генерируется с помощью радиочастотного (RF) магнитного поля. Можно достичь очень высокой плотности плазмы, однако профили травления, как правило, более изотропны. Возможно сочетание RIE с параллельными пластинами и RIE с индуктивно связанной плазмой. В такой системе ICP используется как источник ионов высокой плотности, который увеличивает скорость травления, в то время как к подложке (кремниевой пластине) подается отдельное RF-напряжение для создания направленных электрических полей вблизи подложки и получения более анизотропных профилей травления. Мощность RF, подаваемая на подложку, часто является настраиваемым параметром, называемым "мощностью пластины", и контролирует энергию ионов, бомбардирующих поверхность.

Способ работы

Плазма в системе инициируется путем приложения сильного радиочастотного электромагнитного поля к подложке. Частота поля обычно устанавливается на уровне 13,56 мегагерц при мощности в несколько сотен ватт. Колеблющееся электрическое поле ионизирует молекулы газа, отрывая от них электроны и создавая плазму. В каждом цикле поля электроны электрически ускоряются вверх и вниз в камере, иногда сталкиваясь как с верхней стенкой камеры, так и с подложкой. В то же время, гораздо более массивные ионы практически не перемещаются под воздействием радиочастотного электрического поля. Когда электроны поглощаются стенками камеры, они просто отводятся на землю и не изменяют электронное состояние системы. Однако электроны, осаждающиеся на подложке, приводят к накоплению заряда на ней из-за её DC-изоляции. Это накопление заряда формирует значительное отрицательное напряжение на подложке, обычно около нескольких сотен вольт. Сама плазма приобретает небольшой положительный заряд из-за более высокой концентрации положительных ионов по сравнению со свободными электронами. Из-за большой разности потенциалов положительные ионы стремятся к подложке, где сталкиваются с образцами, предназначенными для травления. Ионы химически взаимодействуют с материалами на поверхности образцов, но также могут выбивать (распылять) часть материала, передавая ему часть своей кинетической энергии. Благодаря преимущественно вертикальной доставке реактивных ионов, реактивное ионное травление позволяет получать высокоанизотропные профили травления, в отличие от типично изотропных профилей, получаемых при мокром химическом травлении. Условия травления в системе RIE сильно зависят от множества параметров процесса, таких как давление, потоки газа и радиочастотная мощность. Модифицированным вариантом RIE является глубокое реактивное ионное травление, используемое для создания глубоких структур.