תפקידו של גופרית הקספלואוריד באיכול סיליקון ניטריד

הקספלואוריד גופרית הוא גז בעל תכונות בידוד מצוינות והוא משמש לעתים קרובות בכיבוי קשת מתח גבוה ובשנאים, קווי תמסורת מתח גבוה, שנאים וכו'. עם זאת, בנוסף לפונקציות אלו, הקספלואוריד גופרית יכול לשמש גם כחומר חריטה אלקטרוני. הקספלואוריד גופרית טוהר גבוה בדרגה אלקטרונית הוא חומר חריטה אלקטרוני אידיאלי, הנמצא בשימוש נרחב בתחום טכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה. היום, עורך הגזים המיוחד של Niu Ruide, Yueyue, יציג את היישום של הקספלואוריד גופרית באיכול סיליקון ניטריד ואת השפעתם של פרמטרים שונים.

אנו דנים בתהליך איכול SiNx בפלזמה של SF6, כולל שינוי עוצמת הפלזמה, יחס הגז SF6/He והוספת הגז הקטיוני O2, דנים בהשפעתו על קצב האיכול של שכבת ההגנה של אלמנט SiNx ב-TFT, ושימוש בקרינת פלזמה. הספקטרומטר מנתח את שינויי הריכוז של כל מין בפלזמה של SF6/He, SF6/He/O2 וקצב הדיסוציאציה של SF6, ובוחן את הקשר בין שינוי קצב איכול SiNx לריכוז המינים בפלזמה.

מחקרים מצאו שכאשר עוצמת הפלזמה עולה, קצב האיכול עולה; אם קצב הזרימה של SF6 בפלזמה עולה, ריכוז אטומי ה-F עולה והוא מתואם באופן חיובי עם קצב האיכול. בנוסף, לאחר הוספת הגז הקטיוני O2 מתחת לקצב זרימה כולל קבוע, תהיה לכך השפעה של הגדלת קצב האיכול, אך תחת יחסי זרימה שונים של O2/SF6, יהיו מנגנוני תגובה שונים, אותם ניתן לחלק לשלושה חלקים: (1) יחס הזרימה של O2/SF6 קטן מאוד, O2 יכול לסייע לפירוק SF6, וקצב האיכול בשלב זה גדול יותר מאשר כאשר לא מוסיפים O2. (2) כאשר יחס הזרימה של O2/SF6 גדול מ-0.2 בטווח המתקרב ל-1, בשלב זה, עקב כמות הדיסוציאציה הגדולה של SF6 ליצירת אטומי F, קצב האיכול הוא הגבוה ביותר; אך במקביל, אטומי ה-O בפלזמה גם הם גדלים וקל ליצור SiOx או SiNxO(yx) עם פני השטח של שכבת ה-SiNx, וככל שאטומי ה-O גדלים, כך אטומי ה-F יהיו קשים יותר בתגובת האיכול. לכן, קצב האיכול מתחיל להאט כאשר יחס ה-O2/SF6 קרוב ל-1. (3) כאשר יחס ה-O2/SF6 גדול מ-1, קצב האיכול יורד. עקב העלייה הגדולה ב-O2, אטומי ה-F המפורקים מתנגשים עם O2 ויוצרים OF, מה שמפחית את ריכוז אטומי ה-F, וכתוצאה מכך יורד קצב האיכול. ניתן לראות מכך שכאשר מוסיפים O2, יחס הזרימה של O2/SF6 הוא בין 0.2 ל-0.8, וניתן להשיג את קצב האיכול הטוב ביותר.