By this author

Plasma Parameters and Si/SiO₂ Etching Kinetics in Mixtures of Fluorocarbon Gases with Argon and Helium

Issue number 6 from 16.09.2025

Проведено сравнительное исследование электрофизических параметров плазмы, концентраций атомов фтора, а также кинетики реактивно-ионного травления Si и SiO₂ в смесях CF₄ + Ar/He, CHF₃ + Ar/He и C₄F₈ + Ar/He переменного (0–45% He) начального состава. Установлено, что замещение Ar на He при постоянном содержании фторуглеродного компонента а) возмущает характеристики электронной компоненты плазмы; б) практически не влияет на интенсивность ионной бомбардировки обрабатываемой поверхности; и в) приводит к снижению скоростей травления Si и SiO₂ на фоне аналогичного изменения концентрации атомов фтора. Показано, что доминирующим механизмом травления всегда является гетерогенная химическая реакция, эффективная вероятность которой увеличивается (в плазме CF4) или сохраняет неизменное значение (в плазме CHF₃ и C₄F8) с ростом доли гелия в плазмообразующем газе. Сделаны предположения о механизмах процессов, обуславливающих эти эффекты.

126 0

Параметры газовой фазы и кинетика реактивно-ионного травления SiO₂ в плазме CF₄/C₄F₈/Ar/He

Issue number 1 from 16.09.2025

Проведено исследование электрофизических параметров плазмы, концентраций атомов фтора и кинетики реактивно-ионных гетерогенных процессов в смеси CF₄ + C₄F₈ + Ar + He при варьировании соотношения Ar/He и мощности смещения в условиях индукционного ВЧ 13.56 МГц разряда. Схема исследования включала диагностику плазмы с помощью зондов Лангмюра и оптической эмиссионной спектроскопии, а также измерение скоростей и анализ механизмов травления SiO₂ в приближении эффективной вероятности взаимодействия. Установлено, что замещение аргона на гелий оказывает заметное влияние на кинетику и концентрацию атомов фтора через параметры электронной компоненты плазмы. Напротив, увеличение мощности смещения практически не отражается на составе газовой фазы, но сопровождается пропорциональным изменением энергии ионной бомбардировки. Найдено, что в исследованном диапазоне условий процесс травления SiO₂ характеризуется отсутствием ионно-лимитируемых стадий, при этом поведение его скорости определяется кинетикой гетерогенной реакции Si + xF → SiF_x. Переменное значение эффективной вероятности данной реакции отслеживает изменение доли свободных активных центров, определяемой скоростями высаживания и деструкции фторуглеродной полимерной пленки.

15 0

Plasma Parameters and Kinetics of Reactive Ion Etching of SiO2 and Si3N4 in an HBr/Cl2/Ar Mixture

Issue number 2 from 16.09.2025

Проведено исследование параметров газовой фазы и кинетики реактивно-ионного травления SiO₂ и Si₃N₄ в условиях индукционного ВЧ (13.56 МГц) разряда при варьировании соотношения HBr/Cl₂. Схема исследования включала диагностику плазмы зондами Ленгмюра, моделирование плазмы с целью нахождения стационарных концентраций активных частиц, а также измерение скоростей и анализ механизмов травления в приближении эффективной вероятности взаимодействия. Установлено, что замещение HBr на Cl₂ при постоянном содержании аргона: а) сопровождается заметным изменением электрофизических параметров плазмы; б) приводит к слабому росту интенсивности ионной бомбардировки обрабатываемой поверхности; и в) вызывает значительное увеличение суммарной концентрации и плотности потока химически активных частиц. Показано, что скорости травления SiO₂ и Si₃N₄ монотонно возрастают с ростом доли Cl₂ в смеси, при этом основным механизмом травления является ионно-стимулированная химическая реакция. Модельное описание кинетики такой реакции в первом приближении предполагает а) аддитивный вклад атомов брома и хлора; и б) прямо-пропорциональную зависимость их эффективных вероятностей взаимодействия от интенсивности ионной бомбардировки. Предположено существование дополнительного канала гетерогенного взаимодействия с участием молекул HCl.

16 0

Concentration of Fluorine Atoms and Kinetics of Reactive-Ion Etching of Silicon in CF4 + O2, CHF3 + O2, and C4F8 + O2 Mixtures

Issue number 4 from 16.09.2025

Проведено сравнительное исследование электрофизических параметров плазмы, концентраций атомов фтора и кинетики реактивно-ионного травления кремния в смесях CF₄ + O₂, CHF₃ + O₂ и C₄F₈ + O₂ переменного (0–75% O₂) начального состава. Показано, что доминирующим механизмом травления всегда является ионно-стимулированная химическая реакция Si + xF → SiF_x, скорость которой имеет максимум в области 20–50% O₂. По результатам диагностики плазмы установлено, что аналогичное поведение концентрации атомов фтора характерно только для смесей CF₄ + O₂ и CHF₃ + O₂, при этом в смеси C₄F₈ + O₂ имеет место немонотонное изменение вероятности взаимодействия. Предположено, что причиной последнего эффекта является конкуренция процессов снижения толщины фторуглеродной полимерной пленки и окисления поверхности кремния атомами кислорода.

12 0

The Influence of Small F2, H2, and HF Additives on the Concentration of Active Particles in Tetrafluoromethane Plasma

Issue number 5 from 16.09.2025

Проведено сравнительное исследование эффекта малых (до 20%) замещающих добавок F₂, H₂ и HF на кинетику и стационарные концентрации нейтральных частиц в плазме 50% CF₄ + 50% Ar в условиях, типичных для процессов реактивно-ионного травления кремния и его соединений. Показано, что варьирование соотношений CF₄/F₂ и CF₄/H₂ приводит к противоположным, взаимосвязанным и неаддитивным изменениям концентраций атомов фтора и фторуглеродных радикалов. Это обеспечивает широкие диапазоны регулирования скорости травления и полимеризационной способности при минимальном возмущении параметров электронной и ионной компоненты плазмы. Напротив, соотношение CF₄/HF отличается минимальным влиянием на скорость поверхностной полимеризации, но заметно изменяет концентрацию атомов фтора. Таким образом, имеет место селективное воздействие на скорость гетерогенной химической реакции.

16 0