Кинетические закономерности взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы смесей HCl-Ar, HCl-Cl2 и HCl-H2 с арсенидом галлия
Диссертация
Проведена идентификация основных эмиссионных максимумов в спектрах излучения плазмы при травлении ваЛв. Проанализирована возможность контроля состава плазмы и кинетики травления ваАБ по излучению активных частиц и продуктов взаимодействия. Обнаружена линейная корреляция между скоростью травления и интенсивностью излучения резонансных линий ва 403.3 нм и 417.3 нм. Практическая ценность работы… Читать ещё >
Список литературы
- Плазменная технология в производстве СБИС / Под ред. Айнспрука Н., Брауна Д. М.: Мир. — 1987. — 420 с.
- Baca, A.G. Fabrication of GaAs Devices / Albert G. Baka, Ashby Carol // UK: The Institution of Engineering and Technology. 2005. — 370 p.
- Орликов, JI.H. Технология материалов и изделий электронной техники: уч. пособие / Л. Н. Орликов // Томск: ТГУСУиР. 2006. — 364 с.
- Громов, Д.В. Материаловедение для микро- и наноэлектроники / Д. В. Громов, А. А. Краснюк // М.: МИФИ. 2008. — 156 с.
- Термические константы веществ- под редакцией. В. П. Глушко. М.: 1971.-Вып. 5.-530 с.
- Susa, N. Comparison of GaAs, tungsten and photoresist etch rates and GaAs surfaces RIE with CF4, CF4 + N2, SF6 + N2 mixtures / N. Susa // J. Electro-chem. Soc. 1985. -V. 132. — № 11. — P. 2762−2767.
- Peterson, S.J. High density, low temperature dry etching in GaAs and InP device technology / S. J. Peterson, C.R. Abernalty, F. Ren // J. Vac. Sci. Technol. 1995. — V. 13.-№ 3.-P. 849−852.
- Shul, R.J. High rate reactive ion etch and electron cyclotron resonance / R. J. Shul, M. L. Lovejoy, J.C. Word, A. J. Howard, D. J. Rieger and S.H. Kravitz // J. Vac. Sci. Technol. 1997. -V. 15. — № 3. — P. 657 — 664.
- Gerhard, F. High-rate etching of GaAs in chlorine atmosphere doped with a Lewis acid / F. Gerhard // J. Vac. Sci. Technol. 1998. — V. 16. — № 3. — P. 1542−1546.
- Gerhard, F. Analysis of chlorine-containing plasmas applied in III/V semiconductor processing / F. Gerhard, A. Kelp, P. Messerer // J. Vac. Sci. Technol. 2000. — V. 18. — № 5. — P. 2053 — 2061.
- McLane, G.F. Magnetron reactive ion etching of GaAs in a BC13 discharge / G.F. McLane, M. Meyyappan, H.S. Lee, M.W. Cole and etc // J. Vac. Sci. Technol. 1993. — V. 11. — № 2. — P. 333 — 336.
- Hays, D.C. High selectivity Inductively Coupled Plasma etching of GaAs over InGaP / D.C. Hays, H. Cho, J.W. Lee and etc // App. Surface Sei. -2000.-№ 156.-P. 76−84.
- Maeda, T. Inductively coupled plasma etching of III V semiconductors in BCl3-based chemistries. Part I. GaAs, GaN, GaP, GaSb and AlGaAs// T. Maeda, J.W. Lee, R.J. Shul and etc // App. Surface Sei. — 1999. — № 143. -P. 174−182.
- Pearton, S.J. Reactive ion etching of GaAs, AlGaAs and GaSb in Cl2 and SiCl4 / S.J. Pearton, U.K. Chakrabarti, W.S. Hobson, A.P. Kinsella // J. Vac. Sei. Technol. 1990. — V. 8. — № 4. — P. 607 — 617.
- Meyyappan, M. Magnetron etching of GaAs: Etch characteristics and surface characterization / M. Meyyappan, G.F. McLane, M.W. Cole, R. Laraeu and etc // J. Vac. Sei Technol 1992. — V. 10. — № 4. — P. 1147 -1151.
- Murad, S.K. Very low damage etching of GaAs / Murad S.K., C.D.W. Wikinson, P.D. Wang, W. Parkes, C.M. Sotomayor-Torres // J. Vac. Sei. Technol. 1993. — V. 11. — № 6. -P. 2237 — 2243.
- Smolinsky, G. Time-dependence etching of GaAs and InP with CCI4 and HCl plasmas: electrode material and oxidant addition effects / G. Smolinsky, R.A. Gottscho, M. Abys // J. Appl. Phis. 1983. — V. 54. — № 6. — P. 35 183 523.
- Donelly, V.M. Temperature dependence of GaAs etching in a chlorine plasma / V.M. Donelly, D.L. Flamm, C.W. Tu, D.E. Ibbotson // J. Electro-hem. Soc. 1982. -V. 129. -№.1. p. 2533−2537.
- Law, V.J. Investigation of modulated radio frequency plasma etching o GaAs using Langmur probes / V.J. Law, N.St.J. Braithwaite, S.G. Ingram, D.C. Clary, G.A.C. Jones // J. Vac. Sei. Technol. 1994. — V. 12. — № 6. -P. 3337−3339.
- McLane, G.F. Magnetron enhanced reactive ion etching of GaAs in СН4/Н2АГ / G.F. McLane, W.R. Buchwald, L. Casas, M.W. Cole // J. Vac. Sci. Technol. 1994. — V. 10.-P. 1356- 1359.
- Pearton, S.J. High microwave power electron cyclotron resonance etching of III V semiconductors in CH4H2Ar / S.J. Peatron, J.W. Lee, E.S. Lambers and etc // J. Vac. Sci. Technol. — 1996. — V. 14. — № 1. — P. 118 — 125.
- Ко, K.K. Surface Damage on GaAs Etched Using a Multipolar Electron Cyclotron Resonance Source / K.K. Ко, S.W. Pang // J. Electrochem. Soc. -1994.-V. 141-P. 255−258.
- Pang, S.W. Comparison between etching in Cl2 and BC13 for compound semiconductors using a multipolar electron cyclotron resonance source / S.W. Pang, K.K. Ко // J. Vac. Sci. Technol. B. 1992. — V. 10 — P. 2703 -2708.
- Pearton, S.J. Dry processed, through-wafer via holes for GaAs power devices / S.J. Pearton, F. Ren, A. Katz, J.R. Lothian, T.R. Fullowan, B. Tseng//! Vac. Sci. Technol. B.-1993.-V. 11.-P. 152−158.
- Pearton, S.J. Dry etching characteristics of III-V semiconductors in microwave BC13 discharges / S.J. Pearton, W.S. Hobson, C.R. Abernathy, F. Ren, T.R. Fullowan, B. Tseng // Plasma Chem. Plasma Process. 1993. — V. 13. -P. 311 -315.
- Pearton, S.J. Surface Damage on GaAs Etched Using a Multipolar Electron Cyclotron Resonance Source / S.J. Pearton, C.R. Abernathy, R.F. Kopf, F. Ren// J. Electrochem. Soc. 1994. — V. 141. -P. 2250 -2256.
- Shul, R.J. High density plasma etching of compound semiconductors / R.J. Shul, G.B. McClellan, R.D. Briggs, D.J. Rieger, S.J. Pearton, C.R. Abernathy, J.W. Lee, C. Constantine, C. Barratt // J. Vac. Sci.Technol. A (USA). 1997. — V. 15. — P. 633 — 637.
- Constantine, C. Plasma etching of III-V semiconductors in CH4/H2/Ar electron cyclotron resonance discharges / C. Constantine, D. Johnson, S.J.
- Pearton, U.K. Chakrabarti, A.B. Emerson, W.S. Hobson, A.P. Kinsella // J. Vac. Sci. Technol. B. 1990. — V. 8. — P.596 — 605.
- Law, V.J. Alkane based plasma etching of GaAs / V.J. Law, M. Tewordt, S.G. Ingram, G.A.C. Jones // J. Vac. Sci. Technol. B. 1991. — V. 9. — P. 1449- 1456.
- Chaochin, Su. Identification of the volatile reaction products of the Cl2 +GaAs etching reaction / Su Chaochin, Hui-qui Hou, Gang Ho Lee, Zi-Guo Dai, Weiang Luo, Matthew F. Vernon, Brain E. Bent // J. Vac. Technol. -1993.-V. 11. -№ 4. P. 1222−1241.
- Tunez, F. M. Thermogravimetric study of GaAs chlorination between -30 and 900 °C / M. Fernando, Jorge A. Gonzales, Maria del C. Ruiz // Thermochimia Act. 2011. — № 523. — P. 124 — 136.
- Howard, R.E. Reactive ion etching of GaAs in chlorine plasma / R.E. Howard // J. Vac. Sci. Technol. 1984 — V. 2. — № 1. — P. 85 — 88.
- Senga, T. Chemical dry etching mechanism of GaAs surface by HC1 and Cl2 / T. Senga, Y. Matsumi, M. Kawasaki // J. Vac. Sci. Technol. 1996. — V. 14. -№ 5. — P. 3230−3238.
- Hu, D.G. Chlorine and HC1 radical beam ion etching of III V semiconductors / David G. Hu, Lishan and Evelin L. Hu // J. Vac. Sci. Technol. — 1990. -V. 8. -№ 6. -P. 1951 — 1955.
- Ibbotson, D.E. Plasma and gaseous etching of compounds of groups III-V // Pure Appl.Chem. 1988. — V. 60. — № 5. — P. 703−708.
- Дунаев, A.B. Кинетика и механизмы плазмохимического травления GaAs в хлоре и хлороводороде / А. В. Дунаев, С. А. Пивоваренок, С. П. Капинос, О. А. Семенова, A.M. Ефремов, В. И. Светцов // Физика и химия обработки материалов. 2010. — № 6. — С. 42 — 46.
- Pearton, S.J. Reactive ion etching of GaAs, AlGaAs and GaSb in Cl2 and SiCU / S.J. Pearton, U.K. Chakrabarti, W.S. Hobson, A.P. Kinsella // J. Vac. Technol. 1990. — V. 6. — № 4. — P. 607 — 617.
- Yoshikawa, Т. Smooth etching of III / V and II / IV semiconductors by СЬ reactive ion beam etching / T. Yoshikawa, Y. Sugimoto, Y. Sakata, T. Takeunchi, M. Yamamoto, H. Hotta, S. Kohmoto // J. Vac. Sei. Technol.1996.-V. 14. -№ 3. P. 1764−1772.
- Burton, R.H. CCI4 and Cl2 plasma etching of III-V semiconductors and role of added 02 / R.H. Burton, G. Smolinsky // J. Electro-hem. Soc. 1982. -V. 129. — №. 7. — P. 1599 — 1604.
- Semura, S. Hydrogen mixing effects on reactive ion etching of GaAs in chlorine containing gases / Shigeru S., Hiroshi S. //J. Vac. Sei. Technol. -1984. V. 2. — № 2. — P. 474 — 476.
- Kahaian, D.J. In situ monitoring of GaAs etched with a Cl2/Ar discharge in an electron cyclotron resonance source / D.J. Kahaian, S. Thomas III, S.W. Pang // J. Vac. Sei. Tehnol. 1995. — V. 13. — № 2. — P. 253 — 257.
- Shul, R.J. High Density plasma etching of compound semiconductors / R.J. Shul, G.B. McCleallan, R.D. Briggs, D.J. Rieger // J. Vac. Sei. Technol.1997. V. 15. — № 3. — P. 633 — 637.
- Semura, S. Reactive ion etching of GaAs in CC14/H2 and CCl4/02 / S. Semura, H. Saitoh, K. Asakawa // J. Vac. Sei. Technol. 1984. — V. 55. -№ 8.-P. 3181−3185.
- Vodjdani, N. Reactive ion etching of GaAs with hight aspect ratios with Cl2-CH4-H2- Ar mixtures / N. Vodjdani, P. Parrens // J. Vac. Sei. Technol -1987. V. 5 — № 6. — P. 1591−1598.
- Ефремов, A.M. Параметры плазмы и травление материалов в смесях хлора с инертными и молекулярными газами / A.M. Ефремов, В. И. Светцов // Материалы 9 Школы по плазмохимии для молодых ученых России и стран СНГ. Иваново, 1999. — С. 89 — 101.
- Tomas, S. Monitoring InP and GaAs etched in Cl2/ Ar using optical emission spectroscopy and mass spectrometry / K.K. Ко, S.W. Pang // J. Vac. Sei. Technol. 1995. — V. 13. — № 3. — P. 894 — 899.
- Shul, R.J. Temperature dependent electron cyclotron resonance etching of InP, GaP, and GaAs / R.J. Shul, A.J. Howard, C.B. Vartuali, P.A. Barnes, W. Seng // J. Vac. Sci. Technol. 1996. — V. 14. — № 3. — P. 1102 — 1106.
- Hahn, Y.B. Effect of inert gas additive specoes on Cl2 high density plasma etching of compound semiconductors. Part I / Y.B. Hahn, D.C. Hays, H. Cho, K.B. Jung, C.R. Abernathy, S.J. Pearton, R.J. Shul // App. Surf. Sci. 1999. — № 147. — P. 207 — 214.
- Yoon, S.F. Optimization of GaAs ECR etching in chemically assisted ion beam process using Cl2 / Ar plasma / S.F. Yoon, Т.К. Ng, H.Q. Zheng // Materials Science in Semiconductor Processing. 2000. — № 3. — P. 207 -213.
- Chen, Y. W. Dry via hole etching of GaAs using high-density Cl2/Ar plasma // Y.W. Chen, B. S. Ooi, G. I. Ng, K. Radhakrishnan, and C. L. Tan // J. Vac. Sci. -2000. -V. 18. -№ 5. P. 2509−2512.
- Yoon, S.F. Study of GaAs and GalnP etching in Cl2/Ar electron cyclotron resonance plasma / S.F. Yoon, Т.К. Ng, H.Q. Zheng // Thin Solid Films. -2001.-№ 394.-P. 250−255.
- Sitanov, D.V. Dissosiation of Chlorine molecules in a Glow Discharge plasma in Mixtures with Argon, Oxygen, Nitrogen / D.V. Sitanov, A.M. Efremov, V.I. Svettsov // High Energy Chemistry. 1998. — V. 32. — № 2. -P. 148−151.
- Franklin, R. N. Electronegative plasmas diluted by rare gases / R. N. Franklin // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. — № 36. — P. 2655−2659.
- Ефремов, A.M. О механизмах влияния аргона на скорость плазмохимического травления металлов и полупроводников в плазме хлора / A.M. Ефремов, А. П. Куприяновская, В. И. Светцов // ХВЭ. -1993. Т. 27. — № 1. — С. 88−91.
- Suzuki, К. Light emission from chlorine atoms formed in the dissociative excitation of HCI in a flowing afterglow of discharged argon / K. Suzuki, J. Nishiyama// Chem. Phys. Lett. 1990. -№ 58. — P. 145 — 148.
- Fuller, A. Optical actinometry of Cl2, CI, C1+ and Ar+ densities in inductively coupled C12-Ar plasmas / Fuller, Herman, Donnelly // J. Appl. Phys. 2001. — V. 90. — № 7. — P. 3182 — 3191.
- Eddy, C.R. Characterization of Cl2/Ar high density plasmas for semiconductor etching / C.R. Eddy, Jr. D. Leonhardt, S.R. Douglass, B.D. Thoms, V.A. Shamamian, and J.E. Butler // J. Vac. Sci. Technol. A. 1999. -V. 17. -№ 1. — P. 38−51.
- Корякин, Ю.В. Чистые химические вещества / Ю. В. Корякин, И. И. Ангелов. -М.: Химия, 1974.-408 с.
- Максимов, А.И. Измерение температуры газа в тлеющем разряде термопарным методом / А. И. Максимов, А. Ф. Сергиенко, Д. И. Словецкий // Физика плазмы. 1978. — Т. 4. — № 2. — С. 347−351.
- Рохлин, Г. Н. Газоразрядные источники света / Г. Н. Рохлин. Изд.2, -М.-Л.: Энергия. 1991,-720 с.
- Иванов, Ю.А. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии / Ю. А. Иванов, Ю. А. Лебедев, Л. С. Полак. М.: Наука, 1981.- 142 с.
- Lochte-Holtgreven, W. Plasma Diagnostics / W. Lochte-Holtgreven- AIP Press. New York, 1995. — 928 p.
- Lide, D.R. Handbook of Chemistry and Physics / D.R. Lide- CRC Press, New York, 1998−1999. 940 p.
- Бабичев, А.П. Физические величины: справочное издание / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, A.M. Братковский- под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.
- Таблицы физических величин. Справочник / под ред. И. К. Кикоина. -М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.
- Efremov, A.M. A comparative study of plasma parameters and gas phase compositions in Cl2 and HC1 direct current glow discharges / A.M. Efremov, V.I. Svettsov, D. V. Sitanov, D.I. Balashov // Thin Solid Films. 2008. — V. 516.-P. 3020−3027.
- Lee, С. Global model of Ar, 02, Cl2, and Ar/02 high-density plasma discharges / C. Lee, M.A. Lieberman // J. Vac. Sci. Technol. A 1995. — V. 13.-P. 368−372.
- Chantry, P.J. A simple formula for diffusion calculations involving wall reflection and low density / P.J. Chantry // J. Appl. Phys. 1987. — V. 62. -P. 1141.
- Seebocka, R. Surface modification of polyimide using dielectric barrier discharge treatment // R. Seebocka, H. Esroma, M. Charbonnierb, M. Romandb, U. Kogelschatzc // Surface and Coatings Technology, 2001. -V. 142−144.-P. 455−459.
- Roosmalen, A.J. Dry etching for VLSI / A.J. Roosmalen, J.A.G. Baggerman, S.J.H. Brader// Plenum Press. New-York, 1991. — P. 450.
- Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц в разряде в хлоре / A.M. Ефремов, В. И. Светцов, Д. В. Ситанов // ТВТ. 2008. — Т. 46. — № 1 — С. 1−8.
- Efremov, A.M. Plasma parameters and chemical kinetic in an HC1 DC glow discharge / A.M. Efremov, G.H. Kim, D.I. Balashov, C.I. Kim // Vacuum. -2006.-V. 81.-P. 244−250.
- Ефремов, A.M. Кинетика и механизмы плазмохимического травления меди в хлоре и хлороводороде / A.M. Ефремов, С. А. Пивоваренок, В. И. Светцов // Микроэлектроника. 2007. — Т. 36. — № 6. — С. 409 — 417.
- Efremov, A.M. Plasma parameters and etching mechanisms of metals and semiconductors in hydrogen chloride / A.M. Efremov, S.A. Pivovarenok, V.I. Svettsov// Russian Microelectronics. 2009. — V. 38. — P. 147 — 159.
- Efremov, A.M. Kinetics and Mechanisms of Cl2 or HC1 Plasma Etching of Copper / M. Efremov, S. A. Pivovarenok, and V. I. Svettsov // Russian Microelectronics. 2007. — V. 36. — № 6. -P. 358 — 365.
- Ефремов, A.M. Параметры плазмы HC1 и HBr в условиях тлеющего разряда постоянного тока / A.M. Ефремов, А. А. Смирнов, В. И. Светцов // Химия высоких энергий. 2010. — Т. 44. — № 3. — С. 277−281.
- Efremov, A.M. The Parameters of Plasma and the Kinetics of Generation and Loss of Active Particles under Conditions of Discharge in HC1 / A.M. Efremov, V.I. Svetsov // High Temperature. 2006. — V. 44. — № 2. — P. 189−198.
- Куприяновская, А.П. Механизмы образования и разрушения активных частиц в галогенной плазме / А. П. Куприяновская, В. И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1983. — Т. 26. — № 12. — С. 1440.
- Ефремов, A.M. Электрофизические параметры плазмы тлеющего разряда постоянного тока в смеси HCl/Ar / A.M. Ефремов, А. В. Юдина, В. И. Светцов // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 2011. — Т. 54. № 3. — С. 15−18.
- Ефремов, A.M. Кинетика атомно-молекулярных реакций и концентрации нейтральных частиц в плазме НС1 и его смесей с хлором и водородом / A.M. Ефремов, А. В. Юдина, В. И. Светцов // Микроэлектроника. 2011. — Т. 54. — № 3. — С. 15 — 18.
- Балашов, Д.И. Потоки УФ квантов на поверхность в условиях плазмохимического травления в хлоре/ Д. И. Балашов, Ю. В. Кириллов // Химия высоких энергий. 1998. — Т. 32. — № 4. — С. 346 — 348.
- Зимон, А.Д. Физическая химия: Учебник для вузов / А. Д. Зимон // М.: Агар. 2003. — 320 с.
- Scherer, A. Gallium arsenide reactive ion etching in boron trichloride/argon mixture / A. Scherer, H.G. Craighead, E.D. Beebe // J. Vac. Sci. Technol. -1987.-V. 5. -№ 6. P. 1599.
- Ефремов, A.M. Плазмохимическое травление арсенида галлия в хлоре / A.M. Ефремов, H.JI. Овчинников, В. И. Светцов // ФХОМ. 1997. -№ 1. -С. 47−51.
- Пивоваренок, С.А. Электрофизические параметры и эмиссионные спектры плазмы тлеющего разряда в хлористом водороде / А. С. Пивоваренок, А. В. Дунаев, Д. Б. Мурин, A.M. Ефремов, В. И. Светцов. //
- Изв. ВУЗов: Хим. и хим. технология. 2011. — Т. 54. — № 3. — С. 48 -52.
- Бровикова, И.Н. Кинетические характеристики образования и гибели атомов водорода в положительном столбе тлеющего разряда в Н2 / И. Н. Бровикова, Э. Г. Галиаскаров, В. В. Рыбкин, А. Б. Бессараб // ТВТ. -1998.-Т. 35.-С. 706.
- Блашенков, Н.М. Оптическое излучение и ионизация атомов водорода при гетерогенных экзотермических реакциях в электрическом поле / Н. М. Блашенков, Г. Я. Лаврентьев // Журнал технической физики. -2009. Т. 79. — № 9. — С. 125 — 128.
- Герасимов, Г. Н. Оптические спектры бинарных смесей инертных газов / Г. Н. Герасимов // Успехи физически наук. 2004. — Т. 174. — № 2. — С. 155- 175.
- Словецкий, Д.И. Гетерогенные реакции в неравновесной низкотемпературной плазме / Д. И. Словецкий // Химия плазмы. 1989. -Вып. 15.-С. 208−266.
- Капинос, С.П. Спектральный контроль процесса травления арсенида галлия в плазме хлороводорода / С. П. Капинос, A.B. Дунаев, С. А. Пивоваренок, A.M. Ефремов, В. И. Светцов // Нанотехника. 2012. — № 1 (29).-С. 93−95.