WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Продолжительность стадии пассивации является одним из ключевых параметров Bosh-процесса. Изучалось его влияние на формирование профиля канавки при времени стадии травления равной 5 с. Параметры проведённых численных экспериментов а б в г д е F_dep(n/) 10 20 40 60 80 tdep(c) 0.5 1 2 3 4 Рис. 8. Чувствительность модели к изменению времени полимеризации, где F_dep (n/) – поток стадии осаждения, а tdep – длительность стадии осаждения.

были следующими: ширина канавки - 0.2мкм, 40 циклов, Uetch = 60 В, Udep = 5 В, F_etch = 300 -1, PF-Si = 0.8, PF-CF2 = 0.009, Pdep CF2 = 0.1, Ki-as = 2.0. При условии слабой пассивации (tdep = 0.5 с) профиль канавки был близок к изотропному (рис. 8, а).

С увеличением tdep до 1 с канавка начинала выравниваться, и при tdep = 2 с получалась канавка уже с вертикальными стенками. С дальнейшим увеличением tdep глубина канавки уменьшалась, происходило ее сужение, и на боковой стенке накапливалась полимерная пленка. В условиях сильной полимеризации происходило прекращение травления (тест е). В эксперименте такое изменение профиля канавки наблюдалось при варьировании длительности стадии осаждения с 2 до 12 с.

В другом численном эксперименте, когда PF-CF2 был меньше в 2,5 раза, изменение профиля канавок было менее сильным.

Профили канавок в первом и втором тесте были подобными при tdep = 4 и 2 с, соответственно. Если теперь увеличить вероятность травления полимерной пленки в 3.5 раза, то профили канавок в первом и последнем случае будут также подобными. Эти данные свидетельствовали, что чувствительность модели к изменению вероятности реакции PF- CF2 приблизительно такая же, как к Pstick CF2.

Чувствительность модели к параметру tdep увеличивалась с увеличением данных вероятностей реакций.

Численные эксперименты показали, что при увеличении времени стадии пассивации наблюдается изменение угла наклона канавки (рис. 8, в, г). Слабо расширяющая канавка (канавка с отрицательным углом наклона стенок) становится сужающейся (положительный угол). Для точного контроля угла наклона стенки необходимо правильно подобрать не только время пассивации, но и другие параметры моделирования. Такие же изменения в профиле канавки наблюдались и в реальном эксперименте. Анализ условий формирования канавок с разным углом наклона стенок показал, что расширяющаяся канавка возникает в случае быстрого удаления ФУП вблизи боковой стенки канавки при интенсивной ионной бомбардировке дна. В случае сильной пассивации, когда ФУП не удаляется полностью на дне в углу канавки, возникал положительный угол наклона стенки. Более сильно эффект изменения наклона стенки проявился при проведении численных экспериментов, показанных на рисунке (рис. 9, а-в).

а б в в1 в2 а1 б1 а2 бРис. 9. Управление углом наклона канавки (а-в). Зависимость формы канавки от температуры ионов (в1-в3) Демонстрация возможности по управлению процессом (а1-б1 и а2-б2).

В отличие от условий формирования вертикальной канавки (рис. 8, в), для получения сужающейся высокоаспектной канавки (А=16) были уменьшены энергия ионов на стадии травления до 35 эВ и отношение tetch/tdep до 5/2 (рис. 9, а). С увеличением tetch/tdep (5/1.5) и при небольшом увеличении энергии ионов (45 эВ) стенки канавки были уже вертикальными (рис. 9, б). С повышением энергии ионов до 95 эВ и увеличением tetch/tdep до 6 канавка стала расширяющейся. Отрицательный угол наклона стенки равнялся 1.градуса, при этом для достижения такой же глубины канавки потребовалось в два раза меньше циклов. ФУП на боковой стенке при этом практически не было, что свидетельствовало о слабой пассивации, поэтому расширяющаяся канавка образовывалась даже при узком угловом распределении ионов (Тi=0.1 эВ).

С повышением температуры ионов до 0.2, 0.4 эВ (Ei=95 эВ), что соответствует увеличению i с 2.4 до 3.6 градусов, происходило увеличение отрицательного угла наклона стенки формируемой канавки до 2.08 и 2.75 градуса (рис. 9, в1, в2).

Величина отрицательного угла наклона стенки была пропорциональна i. Эти результаты свидетельствовали о том, что угловое распределение ионов является важным фактором, определяющим угол наклона стенки. Чтобы получить канавку с вертикальными стенками при таком широком угловом распределении ионов, необходимо сильно увеличить стадию пассивации.

Показана способность модели управлять формой профиля канавки в Bosh-процессе. Для формирования канавок с переменным наклоном боковых стенок был проведён тест травления в два этапа. На рис. 9, а1-б2 показано, как изменяется форма первоначально сформированной расширяющейся канавки (рис. 9, а1) после изменения условий процесса для формирования канавки с сужающимися стенками (рис. 9, б1). При этом на боковых стенках расширяющейся канавки осаждается ФУП заметной толщины. В другом численном эксперименте показано, как сужающаяся канавка (рис. 9, а2) после изменения параметров для получения канавки с расширяющимися стенками превращается в канавку переменной ширины (рис. 9, б2).

В эксперименте при формировании узких и широких канавок наблюдаются различные аспектные эффекты. Эти эффекты возникают и при моделировании (рис. 6 в, рис. 10 а). Обычно при оптимальных условиях травление является аспектнозависимым.

Реализация АНЗ- травления сталкивается с большими трудностями.

Экспериментально для получения АНЗ-травления необходимо резко усилить стадию пассивации и увеличить скорость травления ФУП на дне канавки. Это достигается путем увеличения времени стадии пассивации и повышением энергии ионов на стадии травления. В этом случае на дне широкой канавки образуется более толстая ФУП, чем на дне узкой канавки. Ее удаление на стадии травления занимает некоторое время, и поэтому глубина травления Si в широкой и узкой канавках может быть одинаковой или даже больше (обратный апертурный эффект). Cкорость травления канавок при этом уменьшается.

б а в г Рис. 10. Моделирование АЗ- и АНЗ-травления.

Вероятность реакции PF-поверх.Si: 0.8 (а, б, г); 0.1 (а).

Образование микро-наноигл.

При моделировании условия реализации АНЗ-травления были такими же. Они достигались путем уменьшения вероятности реакции радикалов фтора с поверхностью кремния и уменьшения энергии ионов на стадии травления и увеличения времени полимеризации.

Моделирование показывает, что при таких условиях можно добиться эффекта АНЗ-травления со снижением скорости травления (рис. 10, в). Однако при условии сильной пассивации и высокой энергии ионов наблюдалось образование наноигл на дне Si канавок (рис. 10, б, г). Микроиглы возникают на дне широкой канавки (более 1 мкм) и не образуются на дне узкой (менее 0.мкм) канавки. Анализ показал, что возникновение микроигл обусловлено неоднородным по поверхности образованием и травлением ФУП и большой разницей в скоростях травления ФУП Рис. 11. Программная реализация предложенного метода в комплексе EDPS. Программа создания профилей (слева) и программа расчёта моделирования (справа).

и Si (рис. 10, б, в, г). При повторении циклов Т/О толщина ФУП на стенках наноигл увеличивается. Эта наноразмерная вертикально стоящая стенка из ФУП не поддается травлению в плазме SF6 и может быть ядром образования нано, а затем микромаски (вставка на рис. 10, г). В узких канавках осаждение ФУП, ее травление и травление Si более однородно и поэтому микроиглы не образуются.

В пятой главе приводится программная реализация предложенной модели и описываются основные её особенности.

Метод моделирования реализован в созданном интерактивном программном комплексе EDPS (Etch-deposition profile simulator).

Комплекс предоставляет широкие возможности для проведения численных экспериментов моделирования и состоит из двух программ: 1) программа создания и редактирования начальных профилей канавок (рис. 11, слева); 2) программа расчёта процесса моделирования (рис. 11, справа).

Отметим основные особенности комплекса моделирования:

• гибкий инструмент создания начальных профилей;

• полуавтоматический расчёт параметров моделирования;

• визуализация данных моделирования посредством библиотеки OpenGL;

• градиентная раскраска клеток профиля в зависимости от их материала;

• построение графиков скоростей и других статистических данных процесса в реальном времени;

• сохранение параметров моделирования и создание серии снимков хода процесса моделирования;

• достаточно высокая скорость расчётов.

Разработан формат хранения исходных данных с использованием алгоритма сжатия, подобного RLE.

Разработаны алгоритмы начального измерения ширины и глубины канавки, а также методы расчёта скорости процесса, средней и нормированной скорости процесса. Перечисленные показатели хода процесса записывались в специальном текстовом формате DAT программы Origin v6.1.

В алгоритмах отрисовки применялась цветовая интерполяция поверхностных клеток в зависимости от их наполненности теми или иными атомами или молекулами.

Оценена трудоёмкость вычислений и зависимость её от различных параметров. Оказалось, что трудоёмкость квадратично зависит от размеров домена моделирования и напрямую зависит от скорости алгоритма нахождения точки пересечения траектории падающей частицы с поверхностью. Предлагаются варианты дальнейшего ускорения работы комплекса с применением распараллеливания вычислений, использованием многоядерной архитектуры процессоров, применением низкоуровневой и программной оптимизации кода и оптимизации математических алгоритмов. На данном этапе комплекс позволяет рассчитывать структуры общей площадью около 7 мкм (эквивалентно ~ 1.12хклеток с шириной 25 ) за время в пределах 18 часов в зависимости от выбора платформы.

При разработке программного комплекса закладывалась перспектива поддержки трёхмерного моделирования процессов с построением плоских сечений и проекций.

В заключении сделаны основные выводы и приведены результаты проделанной работы, выделена научная новизна работы, показано, что предложенный метод имеет большое прикладное значение.

Работы автора по теме диссертации Основные результаты диссертации представлены в следующих публикациях:

1. Амиров И.И., Шумилов А.С. Влияние ионной бомбардировки на травление канавок в кремнии в высокоплотной фторуглеродной плазме. Эксперимент и модель. Материалы XVI Международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» Москва. 2003. Т. 2. С.302-305.

2. I.Amirov, M.Izyumov, O.Morozov, A.Shumilov. Formation of micro- and nanostructures in Si and SiO2 using plasma etching and deposition process. Abstracts. ICMNE -2003” Moscow, Zvenigorod,Russia. P.O2-50.

3. Shumilov A.S.,Amirov I.I. Simulation of feature profile evolution during deep plasma etching of Si by cell-string hybrid method. // Book of abstr. Int. Conf. “Micro- and nanoelectronics 2005” ICMNE - 2005. October 3-7th, 2005. Moscow Zvenigorod, Russia. P. O2-17.

4. Shumilov A.S.,Amirov I.I. Simulation of feature profile evolution during the cyclic etching/passivatin process of deep plasma Si etching by the cell-string hybrid method. // Book of abstr. Int.

Conf. “Micro- and nanoelectronics 2007” ICMNE - 2007. October 3-7th, 2007. Moscow Zvenigorod, Russia. P. O3-12.

5. Шумилов А.С., Амиров И.И. Моделирование формирования глубоких канавок в Si в плазмохимическом, циклическом травление/пассивация процессе. // Микроэлектроника. 2007.

Т. 36..№ 4. С. 277-287.

6. Амиров И.И., Шумилов А.С. Механизм формирования микроигл на поверхности кремния во фторосодержащей плазме в циклическом травление/осаждение процессе. // Химия высоких энергий. 2008. Т. 42..№5. С.446-450.

7. Шумилов А.С., Амиров И.И., Лукичев В.Ф. Моделирование формирования глубоких с разным профилем канавок в кремнии в плазмохимическом, циклическом процессе //Стендовый доклад конференции 5-го Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии, Иваного, 3-8 сентября 2008г.

8. Шумилов А.С., Амиров И.И. Моделирование процессов формирования наноструктур на поверхности кремния в плазмохимическом, циклическом процессе травление/осаждение. //Материалы конференции «Квантовые компьютеры, микро- и наноэлектроника» Ярославль, 22-сентября 2008г. С.140-146.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»