Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с алюминием и арсенидом галлия

Дунаев, Александр Валерьевич

Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с алюминием и арсенидом галлия тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Дунаев, Александр Валерьевич АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Иваново МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с алюминием и арсенидом галлия»

Автореферат диссертации на тему "Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с алюминием и арсенидом галлия"

На правах рукописи

4В44ВО/

ДУНАЕВ АЛЕКСАНДР ВАЛЕРЬЕВИЧ

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ХЛОРА И ХЛОРОВОДОРОДА С АЛЮМИНИЕМ И АРСЕНИДОМ ГАЛЛИЯ

02.00.04 - Физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

2 О АПР 2011

Иваново 2011

4844837

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Светцов Владимир Иванович

доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Амиров Ильдар Искандерович доктор химических наук, профессор Гиричев Георгий Васильевич

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина»

Защита состоится « Ж »_-g^-ty' 2011 г. в S'O на заседании

совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.06 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7, ауд. Г-205.

Тел. (4932) 32-54-33, факс (4932) 32-54-33, e-mail: dissovet@isuct.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 10.

Автореферат разослан « SS~y,__О f 2011 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.06

^_Егорова Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современная идеология формирования микро - и наноструктур в производстве изделий интегральной электроники представляет собой тесную взаимосвязь новейших технологических подходов обработки металлов и полупроводников с глубокими научными исследованиями в области наукоемких технологий, в том числе - плазменных технологий. Последние получили широкое применение при очистке поверхности и размерном травлении полупроводниковых пластин и функциональных слоев в тех случаях, когда применение жидкостных методов невозможно из-за высоких требований к чистоте процесса и размерам элементов.

В технологии кремниевой электроники основная роль отводится фторсо-держащим плазмообразующим газам группы фреонов (СхНуС1пРт), которые обеспечивают приемлемые скорости взаимодействия с 81, БЮг и БЬ^, а также удовлетворяют требованиям по разрешению, анизотропии и селективности процесса. Тем не менее, существует ряд материалов, структурирование которых с использованием плазмы фторсодержащих газов невозможно из-за низкой летучести образующихся фторидов. К таким материалам относится, например, алюминий, используемый для формирования межэлементных соединений. Внедрение в технологический процесс новых материалов показало, что возможности использования фторсодержащих плазмообразующих сред еще более ограничены. В частности, фторсодержащая плазма не может быть использована для травления полупроводниковых материалов групп АПВУГ и АШВУ (например, ОаАэ, ОаЯЬ, 1пР, 1пОаР и др.), из которых наиболее распространенным и широко используемым является ОаАэ. Таким образом, плазменная обработка А1 и ваАв является возможной только в среде хлорсодержащих газов.

В качестве хлорсодержащих газов традиционно используются СЬ, ВСЬ и НС1 и др. Основным недостатком плазмы СЬ является высокая степень диссоциации молекул хлора, что затрудняет получение анизотропного профиля травления. Для плазмы ВС1з характерны значительно более низкие концентрации атомов хлора, однако часто наблюдается высаживание твердых продуктов плазмохимических реакций на стенках реактора и поверхности обрабатываемого материала. Плазма НС1 фактически свободна от всех перечисленных недостатков, однако ее преимущества не реализуются в полной мере из-за слабой изучегшости механизмов взаимодействия активных частиц плазмы с А1 и ОаАз. Отсутствие информации о типах активных частиц, обеспечивающих взаимодействие, лимитирующих стадиях процессов, их кинетических характеристиках (вероятностях, константах скорости) не позволяет эффективно управлять результатом обработки, оптимизировать режимы проведения процессов, а также проводить адекватное сравнение выходных параметров процесса с более изученными системами, например, с плазмой СЬ-

материала и кинетических характеристик гетерогенного взаимодействия в системе «плазма-твердое тело».

Цель работы. Анализ кинетики и механизмов взаимодействия неравновесной низкотемпературной газоразрядной плазмы хлора и хлороводорода с алюминием и арсенидом галлия. Выбор объектов исследования обусловлен их широким использованием в технологии микро - и наноэлектроники.

Работа выполнялась по следующим основным направлениям:

1) Экспериментальное выявление электрофизических параметров плазмы СЬ и HCl в широком диапазоне внешних параметров разряда.

2) Модельный анализ влияния внешних параметров разряда на стационарный состав плазмы и плотности потоков нейтральных и заряженных частиц на обрабатываемую поверхность.

3) Экспериментальное определение кинетики взаимодействия активных частиц плазмы СЬ и HCl с AI и GaAs. Исследование влияния условий проведения процесса на скорость травления указанных объектов, накопление и анализ данных по кинетическим характеристикам (вероятностям, коэффициентам скоростей) гетерогенного взаимодействия. Анализ механизмов травления, выявления лимитирующих стадий взаимодействия и условий их реализации.

Научная новизна работы. При выполнении работы получены следующие новые данные и результаты:

1) Проведен сравнительный анализ стационарных электрофизических параметров и состава плазмы СЬ и HCl. Установлено, что при одинаковых внешних параметрах разряда плазма С12 обеспечивает более высокие степени диссоциации исходных молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов.

2) Проведен сравнительный анализ кинетики и механизмов плазмохимическо-го травления AI в плазме СЬ и HCl. Определены диапазоны внешних параметров плазмы, обеспечивающих протекание процесса в стационарной области в кинетическом режиме. Показано, что в диапазоне температур 393543 К реализуются два режима травления, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Найдено, что скорость плазменного травления AI в HCl в 3-3.5 раза ниже аналогичных значений для плазмы С12, что согласуется с различиями состава плазмы. Получены данные по вероятностям взаимодействия и их температурным зависимостям.

3) Проведен сравнительный анализ кинетики и механизмов плазмохимическо-го травления GaAs в плазме СЬ и HCl. Установлено, что процесс травления в обеих системах не лимитируется процессами с участием ионов. Найдено, что эффективные вероятности взаимодействия атомов С1 с поверхностью GaAs в плазме HCl и С12 являются близкими, при этом более высокие значения скоростей травления в последнем случае связаны с различиями в плотностях потоков атомов хлора на обрабатываемую поверхность. Показано, что плазма HCl обеспечивает меньшую шероховатость поверхности после обработки.

4) Детально изучены спектры излучения плазмы СЬ и НС1 в процессе травления GaAs. При анализе спектральных кинетических кривых обнаружено наличие начального нестационарного периода травления, предположительно обусловленного разрушением слоя естественного окисла. Установлено существование прямо пропорциональной зависимости между скоростью травления и интенсивностями излучения линии Ga 403.3 нм н полосы GaCl 330.4 нм, что обеспечивает возможность контроля кинетики процесса в режиме реального времени.

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут использоваться при разработке, автоматизации, оптимизации процессов плазмо-химического травления, а также при анализе механизмов и построении моделей физико-химических процессов в неравновесной низкотемпературной плазме хлора и хлороводорода.

Личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре «Технология приборов и материалов электронной техники» (ТПиМЭТ) ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет». Все экспериментальные результаты получены лично автором. Автор принимал участие в обсуждении результатов по диаг ностике и моделированию плазмы. Моделирование плазмы проводилось с использованием готового программного обеспечения, разработанного ранее на кафедре ТПиМЭТ.

Апробация работы. Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы докладывались на Всероссийской научной и научно-технической конференции, IX ВНТ "Современные промышленные технологии" (Нижний Новгород, 2007), V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2008) (Иваново, 2008), International conference "Micro- and nanoelectronics - 2009" (Moscow - Zvenigorod, Russia. 2009), Всероссийской конференции "Актуальные проблемы химии высоких энергий" (Москва РХТУ им. Д.И. Менделеева 2009), Научно-практической конференции "Нанотехнологии - производству-2009" (Фрязино 2009), VII Конференции "Современные методы диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды" (Москва НИЯУ МИФИ 2010), VII Международной Научно-практической конференции "Нанотехнологии - производству-2010" (Фрязино 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них 5 статей в журналах Перечня ВАК и 8 тезисов докладов на конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованных литературных источников. Общий объем диссертации составляет 134 страницы, включая 79 рисуноков и 17 таблиц. Список использованных источников содержит 158 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цели и основные задачи работы.

В первой главе рассмотрены и обобщены литературные данные по механизмам плазмохимических процессов в CI2 и HCl, а также результатам диагностики и моделирования плазмы этих газов. Также проанализированы данные по механизмы и кинетическим характеристикам взаимодействия плазмы С12 и HCl и их смесей с инертными и молекулярными газами с AI и GaAs. Результаты анализа литературных данных могут быть сформулированы в виде следующих положений:

1) Многие вопросы диагностики и моделирования плазмы С12 и HCl нашли отражение в литературе. Определены кинетические схемы процессов, обеспечивающие адекватное описание стационарных параметров и состава плазмы, получены данные по концентрациям нейтральных и заряженных частиц. Однако корректный сравнительный анализ этих систем, а также прямое использование имеющихся данных для выявления механизмов процессов в системе «плазма-твердое тело» не представляется возможными из-за несовпадения условий возбуждения плазмы по данным различных литературных источников.

2) Большинство работ по изучению механизмов «сухого» травления AI посвящено исследованиям газового взаимодействия. Для таких процессов имеются данные по вероятностям взаимодействия, лимитирующим стадиям и эффективным энергиям активации. Плазмохимическое травление AI изучено значительно слабее, при этом основной акцент сделан на такие плазмообра-зующие газы как CCI4 и ВС13.

3) Имеется значительное количество работ по исследованию плазменного травления GaAs в среде хлорсодержащих (СЬ, ВС1з) и водородсодержащих (Н2, СН4) газов. Показано, что преимуществом первых систем являются высокие скорости взаимодействия, а вторых - «полирующее» травление, обеспечивающее минимальную шероховатость обработанной поверхности. Можно предположить, что плазма HCl может объединить достоинства обеих систем. Тем не менее, информация по кинетике и механизмам травления GaAs в плазме HCl полностью отсутствует.

На основании вышесказанного была сформулирована цель диссертационной работы.

Во второй главе приводится описание экспериментальных установок, характеристик объектов исследования, методик экспериментального исследования и моделирования плазмы. Проведен анализ погрешностей основных экспериментальных и расчетных параметров.

Для исследований использовались цилиндрические проточные плазмохи-мические реакторы (внутренний диаметр 1.7-3.3 см, длина зоны разряда 30—40 см). В качестве внешних параметров разряда выступали ток разряда (10-60 мА), давление (20-300 Па) и расход плазмообразующего газа (2-8 см3/с при н.у.). Температура нейтральных частиц измерялась методом двух термопар, либо рассчитывалась при решении уравнения теплового баланса реактора. Зондо-вая диагностика плазмы обеспечивала данные по осевой напряженности электрического поля (£, двойной зонд Лангмюра) и плотности потоков ионов на стенку (Г+, плоский стеночный зонд).

Подвергаемые травлению образцы алюминия представляли собой фольгу толщиной ~ 100 мкм. Образцы GaAs (фрагменты полированной пластинки размером 1 см2, толщиной ~ 400мкм) помещались на уровень стенки реактора и на столике, в области положительного столба разряда. Контроль температуры образца (Tt) проводился по температуре наружной стенки реактора в месте его расположения. Скорость травления (Re) определялась по изменению массы образца до и после обработки в плазме, взвешивание проводилось на аналитических весах с точностью ± 5x10"5 г. Запись спектров излучения плазмы осуществлялась с помощью оптоволоконного спектрометра AvaSpec-2048-2 с фотоэлектрической системой регистрацией сигнала и накоплением данных на ЭВМ. Контроль поверхности полупроводниковых образцов проводился посредством атомно-силового микроскопа Solver P47-Pro, который позволяет исследовать поверхность образцов на участках размером до 50*50 мкм.

Алгоритм самосогласованного моделирования плазмы включал в себя совместное решение следующих уравнений: ]) Стационарное кинетическое уравнение Больцмана в двучленном приближении; 2) Уравнения химической кинетики образования и гибели нейтральных (атомов и молекул в основном состоянии) и заряженных (положительных и отрицательных ионов) частиц в квазистационарном приближении; 3) Уравнение электропроводности разрядного промежутка; 4) Уравнение квазинейтральности объема плазмы и границы «плазма-поверхность»; 5) Балансное уравнение образования-гибели электронов в приближении эффективного коэффициента диффузии. Выполнение баланса электронов определяло величину приведенной напряженности поля (E/N), обеспечивающую стационарное состояние плазмы.

Выходными параметрами модели служили функция распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ), интегральные характеристики электронного газа (средняя энергия, скорость дрейфа, приведенный коэффициент диффузии и подвижность), коэффициенты скоростей элементарных процессов, средние по объему плазмы концентрации частиц и их потоки на поверхность.

В третьей главе рассматриваются вопросы сравнительного анализа электрофизических параметров и состава плазмы СЬ и HCl, а также приводятся результаты исследований кинетики и механизмов взаимодействия плазмы С12 и HCl с Al и GaAs при одинаковых внешних параметрах разряда. Обсуждаются результаты исследования спектров излучения плазмы С12 и HCl при травлении GaAs, анализируются возможности оптической эмиссионной спектроскопии для контроля кинетики травления в режиме реального времени.

Характер изменения приведенной напряженности электрического поля с током разряда и давлением (рис. 1) качественно одинаков для обоих газов. Более высокие абсолютные значения E/N в плазме СЬ связаны с эффективной гибелью электронов при беспороговом диссоциативном прилипании к молекулам С12. Слабая зависимость E/N от давления газа в области высоких давлений (р > 200 Па) характерна для прилипательного режима разряда, когда гибель электронов в объеме плазмы доминирует над диффузионной гибелью.

6 5 д

"5 4 ы " \\

2 3 w \ 4..Ó О

(1)

■а)

(4)

Основными компонентами плазмы С12 являются атомы и молекулы в основном состоянии, при этом "а/паг ~ 3.2-0.5. В том же диапазоне условий степень диссоциации HCl не превышает 25%, что соответствует "л-//("г/ + "<•;) ~ 3.8-10.1. Низкие значения па в плазме HCl по сравнению с плазмой С12 (рис. 2) обусловлены различиями констант скоростей диссоциации (1.7х10"8-2.1х10"9 см3/сек для С12 в плазме хлора и 1.4х10'9-1.0х10"9 см3/сек для HCl в плазме хлороводо-рода). Это позволяет предполагать, что при доминировании химического механизма взаимодействия плазмы с обрабатываемым материалом, плазма С12 обеспечит более высокие скорости травления. Стационарные концентрации нейтральных частиц в плазме HCl формируются при заметном влиянии атомно-молекулярныхреакций II + HCl -> Н2 + CI (Rl, k¡ ~ 5*10"14 см3/сек), Н + С12 -> HCl + CI (R2, к2 ~ 2хЮ"и см3/сек) и С1 + Н2 -> HCl + Н (R3, к3 ~ 8х10"14 см3/сек). В частности, низкая концентрация атомов водорода в плазме HCl (%/"» = 3.7-12.2) связана с эффективной гибелью этих частиц по реакциям R1 и R2. Однако плотности потоков С1 и Н близки (г,.,/г„ = 0.6-2.1 при р = 30250 Па и jf =8.5x10" мА/см2), что не исключает проявления эффектов, связанных с гетерогенными реакциями атомов водорода. Различия в плотностях потоков положительных ионов (рис. 3) связаны с более низкой скоростью ионизации молекул HCl (высокая пороговая энергия, низкое сечение).

0 50 100 150 200 250 300 Р.Па

Рис. 1. Приведенная напряженность поля в плазме Cl2 (1, 2) и HCl (3, 4): (1), (3) -эксперимент; (2), (4) - расчет. jp = 8.5*10"3 мА/см2.

о (I) ö (2)

"(3) -(4) "(5)

/---'О'"

.......а.

0 50 100 150 200 250 300 Р.ГЪ

Рис. 2. Концентрации нейтральных частиц в плазме С12 (1-3) и HCI (4, 5): (1)-С1, эксперимент; (2)—СЬ, эксперимент; (3,4)-CI, расчет; (5)-HCI, расчет. /„ = 8.5*10"3 мА/см2.

"о 5 '2

Ъ 4

Í3

ё 1

о (1) А (2) "" (3)

-----(4)

к i \

".....°A°£L "¿-¿-

0 100 150 200 250 300 Р,Ш

Рис. 3. Плотности потоков положительных ионов на стенку разрядной трубки в плазме С12 (1, 3) и HCI (2, 4): (1), (2)-эксперимент; (3), (4)-расчет. Jp = 8.5*10"3 мА/см2.

Эксперименты показали, что при газовом травлении AI в СЬ удельная убыль массы образца Am/S становится заметной лишь при Ts > 373-383 К и в диапазоне 393-463 К линейно возрастает с увеличением времени обработки (рис. 4). При варьировании давления газа скорость взаимодействия прямо пропорциональна плотности потока молекул С Ь на обрабатываемую поверхность, что соответствует кинетическому режиму процесса и первому кинетическому порядку по концентрации С12. При Т, > 465-475 К рост времени обработки вызывает увеличение массы образца (рис. 5). Это может быть связано со сменой доминирующего продукта травления с ЛЬСЬ на А1СЬ, который обладает значительно меньшей летучестью. Температурные зависимости скорости и вероятности газового травления AI в хлоре удовлетворительно линеаризуются в арре-ниусовских координатах (рис. 5), при этом величина эффективной энергии активации ( Еа) зависит от давления газа (0.50-0.29 эВ при р = 20-100 Па). Наличие такой зависимости может быть обусловлено протеканием параллельных гетерогенных процессов (например, адсорбции и/или химической реакции молекул СЬ на двух типах активных центров), константа скорости одного из которых нелинейно зависит от давления. Найденные нами эффективные энергии активации взаимодействия существенно выше литературных данных для газового травления не окисленного AI в С12 (Еа~ 0.02-0.04 эВ) и ВС13 (Еа~ 0.09 эВ). Все это позволяет предположить, что наблюдаемая нами кинетика процесса отражает взаимодействие хлора с пленкой AI2O3, а не с алюминием как таковым.

□ (1) о (2)

р? Ж

. □ (1) о (2)

и^^ 1

5i>0 100 150 200 250 300

■ Врсмн, с

Е,-=0.47 эВ

Рис. 4. Кинетические зависимости газового (без разряда) травления А1 в хлоре при Р = 50 Па: 1 - Т, = 443 К; 2 - Т, = 523 К.

2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 1 Я. 10 3 К'1

Рис. 5. Температурные зависимости скорости газового (без разряда) травления А1 в хлоре в аррениусовских координатах: 1 - Р =50 Па; 2- Р = 100 Па.

Эксперименты по газовому травлению AI в HCl показали, что даже при длительной (> 20 мин) экспозиции в аналогичном диапазоне температур величина Дm/S находится на уровне ошибки весовых измерений. Так как при одинаковом давлении без разряда потоки молекул С12 и HCl на поверхность образца имеют один порядок величины, отсутствие взаимодействия в последнем случае может быть обусловлено очень низкой вероятностью взаимодействия молекул HCl с AI2O3.

При плазменном травлении AI в С12 и HCl в диапазоне Т= 393-543 К все кинетические зависимости являются линейными, что свидетельствует о стационарном режиме травления. В обеих системах, скорость взаимодействия возрастает с увеличением, как тока разряда, так и давления газа. Противоположный характер изменения скорости травления и плотности потока положительных ионов позволяет говорить об отсутствии ионно-лимитируемых стадий гетерогенного взаимодействия. Наличие удовлетворительной линейной корреляции в координатах «скорость травления-плотпость потока атомов» (рис. 6) указывает на кинетический режим процесса и первый кинетический порядок по концентрации нейтральных химически активных частиц в газовой фазе. Абсолютные значения скоростей плазменного травления AI в HCl в 3-3.5 раза ниже аналогичных значений для плазмы С12 (например, 3.4*1014 cm"V и 1.2><1015 см" V в плазме HCl и С12, соответственно, при Т3 ~ 343 К, р-50 Па и j =8.5*Ю"3

А/см2) (рис. 7). Эти различия согласуются с различиями в плотностях потоков атомов хлора на обрабатываемую поверхность.

2,0

1.5

'и \ 1,0 "о

ш IЧ

0,5

0,0

д -3

о -4

0-5 ,

р' у'о

И .-Ö

—I-.-1- '_._' - 1

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Поток, 10"' cm'V

Р.Ш

Рис. 6. Зависимости скорости травле- Рис. 7. Скорости травления AI при Г,-343 ния AI от плотности потока частиц на К в плазме HCl (1) и Cl2 (2)

поверхность: 1 - гс,; 2 - Гс,г + гс,; 3 - j =8 5х10-з д^з

у =2.8x10"3; 4,5- у =8.5х10"3А/см2.

Температурные зависимости скоростей и вероятностей плазменного травления AI в С12 и HCl подчиняются закону Аррениуса. В области 465-475 К происходит смена механизма травления (рис. 8), при этом точка перегиба соответствуют температуре смены основного продукта реакции с А12С1б на А1С1з. В пределах низкотемпературного участка (т, = 393-463 К) величина Ел для плазмы С12 очень близка к энергии активации травления не окисленного AI атомами хлора (~ 0.13 эВ). Однако низкие скорости и вероятности взаимодействия не позволяют рассматривать этот процесс в качестве лимитирующей стадии. Величины эффективных энергий активации высокотемпературных участков в обеих системах характерны для гетерогенных реакций, лимитируемых адсорб-ционно-десорбционными процессами.

36.8 34.9

36.4 , □ а) 34.8 б)

36.0 — Ел=0.12эВ 34.7 г—Ел=0.01эВ А

ё* "й" ~ 35.6 35.2 Еа=О.ЗЗИ — 34.6 .34.5 34.4 Ед=0.11эВ —

34.8 _ 1.. 1 1 ■_!... , ■А—1-.. !_1_1_1_1_1—1 —1—__1__—1—1—1— -1___1-'—1_ J_1_._1

1.8 1.9 2.0 2.1 22 2.3 24 15 2.6 i.s L9 20 2.1 22 2.3 24 2.5 26

i.t, ioJ к:1 l/r.iaV

Рис. 8. Температурные зависимости скоростей травления AI: а) в плазме хлора;

6) в плазме хлороводорода (р = 20 Па, j =6x10"3 А/см2).

Эксперименты показали, что при обработке GaAs в С1г и HCl в условиях газового травления (t~ 20 мин, rs ~ 350 К) изменение величины Дm/S не превышает погрешности весовых измерений. Это свидетельствует о крайне низкой вероятности взаимодействия молекул хлора и хлороводорода с поверхностью арсенида галлия и позволяет не рассматривать соответствующие молекулы в качестве химически активных частиц и в условиях плазменного травления.

Кинетические кривые плазменного травления GaAs в С12 и HCl имеют начальный нелинейный участок Дт (рис. 9), в пределах которого скорость травления зависит от времени процесса. В качестве возможных причин этого следует отметить: 1) необходимость образования на поверхности GaAs слоя адсорбированного хлора; 2) удаление слоя естественного окисла, который плохо реагирует как с молекулярным, так и с атомарным хлором; и 3) неравномерность травления по площади полированного слоя из-за изначально неравномерного распределения активных центров. Меньшая длительность нестационарного периода в плазме HCl может быть связана с эффективным разрушением слоя поверхностного окисла атомами водорода. В стационарном режиме, при t » Ат, скорости травления GaAs в обеих плазменных системах линейно возрастают с увеличением тока разряда и давления газа (рис. 10) при этом абсолютные значения скоростей травления в плазме С12 в среднем в 3-4 раза выше (1.6х 1016— 8.17х 1016 см~2с"' в плазме С12 и 4.2хЮ15-2.67><1016 cm'2c"l в плазме HCl при р = 30-100 Па и t = 20-60 мА). Как и при травлении AI, такое различие согласуется с различиями в плотностях потоков атомов хлора. Зависимости скоростей травления от плотности потока атомов хлора линеаризуются с коэффициентом парной корреляции не хуже 0.95, что свидетельствует о первом кинетическом порядке взаимодействия атомов хлора с поверхностью GaAs. Эффективные вероятности взаимодействия очень близки и составляют (1.65±0.2)х103 в плазме CI2 и (1.94±0.3)*10"3 в плазме HCl. Отсутствие зависимости эффективных вероятностей взаимодействия от Г_ позволяет предположить, что основным меха-

низмом травления является спонтанная, а не ионно-активированная, химическая реакция в условиях малых степеней заполнения поверхностных активных центров продуктами взаимодействия.

Рис. 10. Зависимости скорости травления GaAs от начальной концентрации частиц в плазме Cl2 (1) и HCl (2) при г'р = 40 мА.

Отметим, что скорости травления GaAs в плазме С12 лежат выше верхней границы технологически допустимого диапазона, составляющего 0.2-0.5 мкм/мин. При таких скоростях возможно неравномерное травление образцов, переосаждение продуктов травления на обрабатываемый материал и другие нежелательные эффекты. В результате травление является не полирующим и качество поверхности ухудшается. Это четко видно на микрофотографиях поверхностей, полученных методом АСМ рис.11(a). Обработка GaAs в плазме HCl при более низких скоростях травления обеспечивает более равномерную поверхность рис 11(6). Потому использование плазмы HCl при размерном травлении GaAs является более предпочтительным.

Рис. 9. Кинетические зависимости травления СаАэ в плазме С1г (1) и НС1 (2) при гр = 40 мА.

Исследования спектров излучения плазмы показали, что в отсутствии образца ОаЛя в реакторе наиболее интенсивными и стабильно проявляющимися во всем диапазоне параметров разряда являются линии С1 725.6 им (4р48°- 4$4Р, е„, = 10.6 эВ) и С1 837.6 нм (4р4Г)°- 4я4Р, гл = 10.4 эВ), причем последняя обеспечивается переходом в основное состояние и часто используется в аналитических целях. В присутствии ОаАз спектр излучения плазмы заметно изменяется (рис. 12) за счет появления максимумов излучения продуктов взаимодействия -системы полос ОаС1 (325.5, 330.4, 334.7, 341.В, 352.7 им с ел = 3.70 эВ) и резонансных линий йа (403.3 и 417.3 нм с ел ~ 3.07 эВ). Последние также обеспечиваются возбуждением прямым электронным ударом с последующим переходом в основное состояние. Таким образом, линии С1 837.6 нм, ва 403.3 нм и ва 417.3 нм могут быть использованы для контроля относительных концентраций соответствующих частиц в условиях постоянства внешних параметров разряда. Из рис. 13 видно, что стационарные интенсивности излучения линий С а 403.3 и 417.3 нм, соответствующие стационарной концентрации этих частиц в плазме (а, следовательно, и постоянной скорости травления), устанавливаются по прошествии некоторого индукционного периода, длительность которого хорошо согласуется с результатами весовых измерений. Интенсивность излучения линии С1 837.6 нм очень близка к значениям, наблюдаемым в плазме чистого (без образца ваАэ в реакторе) СЬ и также остается постоянной во времени процесса, что свидетельствует о постоянстве средней по объему плазмы концентрации атомов хлора. Это подтверждает предположение о протекании процесса травления в кинетическом режиме.

Рис. 12. Спектр излучения плазмы хлора в присутствии арсенида галлия.

Рис.13. Зависимости интенсивностей излучения от времени процесса: 1 - А (С1) = 837.6 нм; 2 - А (йа) = 403.3 нм; 3-А(Са) = 417.3 нм. При /р = 40 мА, р = 100 Па.

На рисунке 14 (а, б) представлены данные по взаимосвязи интенсивности излучения продуктов травления СаЛэ (на примере линии Оа с длиной волны 403.3 нм и полосы йаО с длинной волны 330.4 нм) и скорости травления арсенида галлия в плазме СЬ и НС1, полученные при различных давлениях и токах

разряда. Соответствующие зависимости линейны, что указывает на возможность контроля скорости процесса травления спектральным методом в реальном масштабе времени.

а б

Рис. 14. Зависимости скорости травления GaAs в плазме хлора и хлороводорода от

интенсивности излучения линии Ga (403.3 нм) - а, и полосы GaCI (330.4 нм) - б.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1) Проведен сравнительный анализ электрофизических параметров плазмы, кинетики и концентраций нейтральных частиц в СЬ и HCl. Показано, что плазма С12 обеспечивает более высокие степени диссоциации молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов. Причины наблюдаемых различий связаны с различиями кинетики процессов при электронном ударе.

2) Проведено сравнительное исследование кинетики и механизмов взаимодействия плазмы СЬ и HCl с алюминием. Показано, что в диапазоне температур 393-543 К реализуются два режима травления алюминия, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Установлено, что наблюдаемая кинетика плазменного травления отражает взаимодействие атомов и молекул хлора с А1203, при этом различия абсолютных скоростей плазменного травления в С12 и HCl согласуются с различиями состава плазмы.

3) Проведено сравнительное исследование кинетики и механизмов взаимодействия плазмы С12 и HCl с арсенидом галлия. Установлено, что травление GaAs в обоих газах не лимитируется процессами с участием ионов. Найдено, что эффективные вероятности взаимодействия атомов С1 с поверхностью GaAs плазме HCl и С12 являются близкими, при этом более высокие значения скоростей травления в последнем случае связаны с различиями в плотностях потоков атомов хлора на обрабатываемую поверхность. Показа-

но, что плазма HCl обеспечивает меньшую шероховатость поверхности после обработки.

4) Детально изучены спектры излучения плазмы С12 и HCl в процессе травления GaAs. Проведена идентификация основных максимумов излучения, соответствующих оптических переходов и механизмов возбуждения частиц. Проведен выбор аналитических линий и полос для контроля изменения концентраций частиц.

5) При анализе спектральных кинетических кривых обнаружено наличие начального нестационарного периода травления, предположительно обусловленного разрушением слоя естественного окисла. Установлено существование прямо пропорциональной зависимости между скоростью травления и интенсивностями излучения линии Ga 403.3 нм и полосы GaCl 330.4 нм, что указывает на возможность контроля скорости процесса травления спектральным методом в реальном масштабе времени.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Дунаев, A.B. Сухое травление алюминия в хлоре / С. А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. - 2008. - Т. 51.-Вып. 11.-С. 17-21.

2. Дунаев, A.B. Кинетика и механизмы плазмохимического травления алюминия в хлоре / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. - 2008. - Т. 51. - Вып. 11. - С. 70-73.

3. Дунаев, A.B. Технология плазменного наноразмерного травления металлов и полупроводников в бинарных хлорсодержащих газовых смесях / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Нанотехника. 2010. Т.22. Вып. 2. С. 77-81.

4. Дунаев, A.B. Кинетика травления GaAs в хлорной плазме / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. - 2010. - Т.53. - Вып. 5. С. 53 - 56.

5. Дунаев, A.B. Кинетика и механизмы плазмохимического травления GaAs в хлоре и хлороводороде / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, С.П. Капинос, O.A. Семенова, А.М.Ефремов // Физика и химия обработки материалов 2010. №6. С. 42-46.

6. Пивоваренок, С.А. Закономерности и особенности плазмохимического травления алюминия в технологии микро - и наноэлектроники / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов // Тезисы докладов Всероссийских научных и научно-технических конференций. IX ВНТК "Современные промышленные технологии". - Нижний Новгород, июнь 2007. - С. 30-32.

7. Пивоваренок, С.А. Кинетика и механизмы плазмохимического травления алюминия в хлоре и хлороводороде / С.А. Пивоваренок, A.B. Дунаев, A.M. Ефремов // Тезисы докладов V Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2008). - Иваново, 3-8.09.2008. -С. 197-200.

8. Dunaev, A.V. Kinetics of the GaAs etch process in the Cl2 dc glow discharge plasma / A.V. Dunaev, S.A. Pivovarenok, A.M. Efremov, V.I.Svettsov // Book of abstracts. International conference "Micro- and nanoelectronics - 2009" Moscow - Zvenigorod, Russia. October 5th-9lh 2009.

9. Дунаев, A.B. Кинетика и механизмы плазмохимического травления GaAs в хлоре и хлороводороде / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, O.A. Семенова, А.М.Ефремов // Сборник трудов IV всероссийской конференции «Актуальные проблемы химии высоких энергий» Москва РХТУ им. Д.И. Менделеева 2-4 ноября 2009.

10. Дунаев, A.B. Плазменное наноразмерное травление GaAs в хлоре и хлороводороде / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Тезисы докладов научно-практической конференции «Нанотехнологии -производству-2009» Фрязино 1-3 декабря 2009. С152-153.

11. Дунаев, A.B. Технология плазменного наноразмерного травления металлов и полупроводников в бинарных хлорсодержащих газовых смесях / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Тезисы докладов научно-практической конференции «Нанотехнологии - производству-2009» Фрязино 1-3 декабря 2009. С154-155.

12. Дунаев, A.B. Спектральный контроль процесса травления GaAs в плазме HCl / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, С.П. Капинос, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Тезисы докладов международной научно-практической конференции «Нанотехнологии - производству-2010» Фрязино 1-3 декабря 2010.

13. Дунаев, A.B. Контроль процесса травления арсенида галлия в плазме хло-роводорода спектральным методом / A.B. Дунаев, С.А. Пивоваренок, С.П. Капинос, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Сборник трудов VII конференции «Современные методы диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды». - Москва, МИФИ, 30 ноября - 2 декабря 2010. С. 163-166.

Автор выражает глубокую признательность д.х.н., профессору Ефремову Александру Михайловичу за ценные научные консультации и всестороннюю помощь при выполнении работы на всех этапах.

Подписано в печать 11.04.2011. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Усл.печ.л. 0,93. Уч.-изд.л. 1,03. Тираж 80 экз. Заказ 2492

ГОУ ВПО Ивановский государственный химико-технологический университет

Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ГОУ ВПО «ИГХТУ» 153000, г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Дунаев, Александр Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Применение плазмы хлора и хлороводорода в технологии Микроэлектроники.

1.2. Параметры и состав плазмы хлора и хлороводорода.

1.3. Обзор данных по травлению AI в плазме Cl2, HCl и их смесей с инертными и молекулярными газами.

1.4. Обзор данных по травлению GaAs в плазме СЬ, HCl и их смесей с инертными и молекулярными газами.

Введение диссертация по химии, на тему "Кинетика и механизмы взаимодействия неравновесной низкотемпературной плазмы хлора и хлороводорода с алюминием и арсенидом галлия"

Актуальность проблемы. Современная идеология формирования микро - и наноструктур в производстве изделий интегральной электроники представляет собой тесную взаимосвязь новейших технологических подходов обработки металлов и полупроводников с глубокими научными исследованиями в области наукоемких технологий, в том числе - плазменных технологий. Последние получили широкое применение при очистке поверхности и размерном травлении полупроводниковых пластин и функциональных слоев в тех случаях, когда применение жидкостных методов невозможно из-за высоких требований к чистоте процесса и размерам элементов.

В технологии кремниевой электроники основная роль отводится фтор-содержащим плазмообразующим газам группы фреонов (CxHyClnFm), которые обеспечивают приемлемые скорости взаимодействия с Si, Si02 и Si3N4, а также удовлетворяют требованиям по разрешению, анизотропии и селективности процесса. Тем не менее, существует ряд материалов, структурирование которых с использованием плазмы фтор содержащих газов невозможно из-за низкой летучести образующихся фторидов. К таким материалам относится, например, алюминий, используемый для формирования межэлементных соединений. Внедрение в технологический процесс новых материалов показало, что возможности использования фторсодержащих плазмообразующих сред еще более ограничены. В частности, фторсодержащая плазма не может быть использована для травления полупроводниковых материалов групп AnBVI и АШВУ (например, GaAs, GaSb, InP, InGaP и др.), из которых наиболее распространенным и широко используемым является GaAs. Таким образом, плазменная обработка AI и GaAs является возможной только в среде хлорсо-держащих газов.

В качестве хлорсодержащих газов традиционно используются С12, ВС1з и HCl. Основным недостатком плазмы С12 является высокая степень диссоциации молекул хлора, что затрудняет получение анизотропного профиля з травления. Для плазмы ВС1з характерны значительно более низкие концентрации атомов хлора, однако часто наблюдается высаживание твердых продуктов плазмохимических реакций на стенках реактора и поверхности обрабатываемого материала. Плазма HCl фактически свободна от всех перечисленных недостатков, однако ее преимущества не реализуются в полной мере из-за слабой изученности механизмов взаимодействия активных частиц плазмы с AI и GaAs. Отсутствие информации о типах активных частиц, обеспечивающих взаимодействие, лимитирующих стадиях процессов, их кинетических характеристиках (вероятностях, константах скорости) не позволяет эффективно управлять результатом обработки, оптимизировать режимы проведения процессов, а также проводить адекватное сравнение выходных параметров процесса с более изученными системами, например, с плазмой С12.

Очевидно, что для решения указанных проблем необходим комплексный подход, сочетающий совместное исследование параметров плазмы, концентраций активных частиц, плотностей их потоков на поверхность обрабатываемого материала и кинетических характеристик гетерогенного взаимодействия в системе «плазма-твердое тело».

Работа выполнялась по следующим основным направлениям: ^Экспериментальное выявление электрофизических параметров плазмы С1г и HCl в широком диапазоне внешних параметров разряда.

3) Экспериментальное определение кинетики взаимодействия активных частиц плазмы CI2 и HCl с AI и GaAs. Исследование влияния условий проведения процесса на скорость травления указанных объектов, накоп4 ление и анализ данных по кинетическим характеристикам (вероятностям, коэффициентам скоростей) гетерогенного взаимодействия. Анализ механизмов травления, выявления лимитирующих стадий взаимодействия и условий их реализации.

Научная новизна работы. При выполнении работы получены следующие новые данные и результаты:

1) Проведен сравнительный анализ стационарных электрофизических параметров и состава плазмы С12 и HCl. Установлено, что при одинаковых внешних параметрах разряда плазма С12 обеспечивает более высокие степени диссоциации исходных молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов.

2) Проведен сравнительный анализ кинетики и механизмов плазмохими-ческого травления AI в плазме С12 и HCl. Определены диапазоны внешних параметров плазмы, обеспечивающих протекание процесса в стационарной области, в кинетическом режиме. Показано, что в диапазоне температур 393-543" К реализуются два режима травления, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Найдено, что скорость плазменного травления AI в HCl в 3-3.5 раза ниже аналогичных значений для плазмы С12, что согласуется с различиями состава плазмы. Получены данные по вероятностям взаимодействия и их температурным зависимостям.

3) Проведен сравнительный анализ кинетики и механизмов плазмохими-ческого травления GaAs в плазме С12 и HCl. Установлено, что процесс травления в обеих системах не лимитируется процессами с участием ионов. Найдено, что эффективные вероятности взаимодействия атомов С1 с поверхностью GaAs в плазме HCl и С12 являются близкими, при этом более высокие значения скоростей травления в последнем случае связаны с различиями в плотностях потоков атомов хлора на обрабатываемую поверхность. Показано, ,что плазма HCl обеспечивает меньшую шероховатость поверхности после обработки. 5

4) Детально изучены спектры излучения плазмы С12 и НС1 в процессе травления GaAs. При анализе спектральных кинетических кривых обнаружено наличие начального нестационарного периода травления, предположительно обусловленного разрушением слоя естественного окисла. Установлено существование прямо пропорциональной зависимости между скоростью травления и интенсивностями излучения линии Ga 403.3 нм и полосы GaCl 330.4 нм, что обеспечивает возможность контроля кинетики процесса в режиме реального времени.

Практическая ценность работы. Полученные результаты могут использоваться при разработке, автоматизации, оптимизации и моделировании процессов плазмохимического травления, а также при построении механизмов и теоретических моделей физико-химических процессов в неравновесной низкотемпературной плазме хлора и хлороводорода.

Личный вклад автора. Работа выполнена на кафедре «Технологи приборов и материалов электронной техники» (ТП и МЭТ) ГОУ ВПО "Ивановский государственный химико-технологический университет". Все экспериментальные результаты получены лично автором. Автор принимал участие в обсуждении результатов по диагностике и моделированию плазмы. Моделирование плазмы проводилось с использованием готового программного обеспечения, разработанного ранее на кафедре ТП и МЭТ.

Апробация работы и публикации. Основные положения, результаты и выводы диссертационной работы докладывались на Всероссийской научной и научно-технической конференции, IX ВНТ "Современные промышленные технологии" (Нижний Новгород, 2007), V Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC 2008) (Иваново, 2008), International conference "Micro- and nanoelectronics - 2009" (Moscow - Zvenigorod, Russia. 2009), Всероссийской конференции "Актуальные проблемы химии высоких энергий" (Москва РХТУ им. Д.И. Менделеева 2009), Научно-практической конференции "Нанотехнологии - производству-2009"

Фрязино 2009), VII Конференции "Современные методы диагностики плазб мы и их применение для контроля веществ и окружающей среды" (Москва НИЯУ МИФИ 2010), VII Международной Научно-практической конференции "Нанотехнологии — производству-2010" (Фрязино 2010).

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка использованных литературных источников. Общий объем диссертации составляет 134 страницы, включая 79 рисунков и 17 таблиц. Список использованных источников содержит 158 наименований.

Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

выводы:

1) Проведен сравнительный анализ электрофизических параметров плазмы, кинетики и концентраций нейтральных частиц в С12 и HCl. Показано, что плазма С12 обеспечивает более высокие степени диссоциации молекул, концентрации атомов хлора и суммарные плотности потоков положительных ионов. Причины наблюдаемых различий связаны с различиями кинетики процессов при электронном ударе.

2) Проведено сравнительное исследование кинетики и механизмов взаимодействия плазмы С12 и HCl с "алюминием. Показано, что в диапазоне температур 393—543 К реализуются два режима травления алюминия, предположительно обусловленные изменением типа доминирующего продукта реакции. Установлено, что наблюдаемая кинетика плазменного травления отражает взаимодействие атомов и молекул хлора с А120з, при этом различия абсолютных скоростей плазменного травления в С12 и HCl согласуются с различиями состава плазмы.

5) При анализе спектральных кинетических кривых обнаружено наличие начального нестационарного периода травления, предположительно обусловленного разрушением слоя естественного окисла. Установлено существование прямо пропорциональной зависимости между скоростью травления и интенсивностями излучения линии Оа 403.3 нм и полосы ОаС1 330.4 нм, что указывает на возможность контроля скорости процесса травления спектральным методом в реальном масштабе времени.

3.5. Заключение.

В данной главе было проведено сравнительное исследование кинетики процессов образования-гибели и концентраций активных частиц в плазме хлора и хлороводорода. Достаточно хорошее согласование эксперимента с расчетом по приведенной напряженности поля, концентрациям нейтральных частиц и плотностям потоков положительных ионов позволяет предположить, что используемая модель обеспечивает адекватное описание основных кинетических процессов, определяющих стационарные параметры и состав плазмы в интересующих нас системах. Установлено, что в формировании стационарных концентраций нейтральных частиц в плазме HCl заметная роль принадлежит объемным атомно-молекулярным реакциям Н + HCl —> Н2 + С1, Н + С12 —> HCl + С1 и С1 + Н2 -» HCl + Н. Показано, что плазма С12 характеризуется более высокими степенями диссоциации исходных молекул, концентрациями атомов хлора и суммарными плотностями потоков положительных ионов.

Представленные выше данные позволяют предположить, что при доминировании химического механизма взаимодействия (при расположении образца в зоне положительного столба плазмы под плавающим потенциалом), плазма С12 обеспечит более высокие скорости травления. Известно, что для материалов, образующих труднолетучие хлориды, скорость взаимодействия часто лимитируется очисткой поверхностных активных центров от продуктов реакции. Соответственно, более высокая плотность потока ионов на поверхность, отмеченная для плазмы С12, обеспечивают большую эффективность ионно-стимулированной десорбции, как следствие, большую «эффективную» вероятность взаимодействия.

Проведены измерения электрофизических параметров разряда плазмы чистых газов С12 и HCl, в зависимости от внешних параметров разряда (давление, сила тока разряда) в широком диапазоне условий. Показано, что для данных газов величина температуры газа линейно возрастает с ростом давления и тока. Поведение приведенной напряженности при малых давлениях типично для электроотрицательных газов.

Кроме этого, проведено исследование кинетики и механизмов плазменного травления AI в хлоре и хлороводороде. Показано, что Эксперименты по газовому травлению AI в HCl показали отсутствие взаимодействия в заданном диапазоне условий. Найдено, что скорость плазменного травления AI в HCl в 3-3.5 раза ниже аналогичных значений для плазмы С12 что согласуется с различиями в плотностях потоков химически активных частиц. С ростом тока разряда и давления газа скорость убыли массы образца в обеих системах возрастает практически линейно, при этом линейные зависимости наблюдаются и в координатах «скорость травления-плотность потока химически активных частиц». Это свидетельствует о том, что реакции взаимодействия активных частиц плазмы СЬ и HCl с AI протекают стационарно, в кинетическом режиме по первому кинетическому режиму. Температурные зависимости скоростей и вероятностей плазменного травления AI в С12 и HCl подчиняются закону Аррениуса. В области Ts -465—475 К происходит смена механизма травления, при этом значения Ts в точке перегиба соответствуют температуре смены основного продукта реакции с А12С16 на AICI3. Величины эффективных энергий активации высокотемпературных участков в обеих системах характерны для гетерогенных реакций, лимитируемых адсорбцион-но-десорбционными процессами.

Проведено исследование кинетики травления GaAs в плазме HCl и С12 при одинаковых условиях разряда. Получены зависимости скоростей травления от тока разряда и давления плазмообразующего газа. Установили, что в обеих плазменных системах процесс травления арсенида галлия протекает стационарно, в кинетическом режиме, при этом скорость травления в плазме С12 в среднем в 2.5 раза выше, чем в плазме HCl. Также, приведен анализ механизмов травления GaAs в плазме HCl и С12. Установлено, что травление GaAs в обеих плазменных системах не лимитируется процессами с участием ионов. Найдено, что эффективные вероятности взаимодействия атомов С1 с поверхностью GaAs в плазме HCl и С12 являются близкими.

Изучены спектры излучения плазмы хлора и хлороводорода при травлении арсенида галлия. Выбраны контрольные линии и полосы для спектрального контроля скорости процесса травления по интенсивности излучения линий и полос продуктов травления. Показано, что связь между интенсивностью излучения продуктов травления GaAs (на примере линии Ga с длиной волны 403.3 нм и полосы GaCI с длинной волны 330.4 нм) и скоростью травления арсенида галлия в плазме хлора и хлороводорода описывается прямо пропорциональной зависимостью, что подтверждает сделанное предположение о возможности контроля скорости процесса травления спектральным методом в реальном масштабе времени.

Установлено, что на кинетических кривых травления арсенида галлия" в плазме хлора проявляется индукционный период (2 — 4 мин), в зависимости от условий разряда, как при спектральных, так и при гравиметрических измерениях, тогда как при травлении арсенида галлия в хлороводороде индукционный период значительно меньше ~ (1 мин). На основании этих данных сделано предположение, что наличие индукционного периода связано с разрушением слоя естественного оксида на поверхности арсенида галлия. В плазме хлороводорода этот слой эффективно разрушается атомами водорода.

Отметим, что наблюдаемые нами скорости травления арсенида галлия в плазме хлора лежат много выше технологически допустимого диапазона. При таких скоростях возможно неравномерное травление образцов и переосаждение продуктов травления на обрабатываемый материал. В результате травление является не полирующим и качество поверхности ухудшается. Это четко видно на микрофотографиях поверхностей, полученных методом атом-но-силовой микроскопии. Обработка GaAs в плазме HCl при более низких скоростях травления обеспечивает более равномерную поверхность потому использование плазмы HCl при размерном травлении GaAs является более предпочтительным.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Дунаев, Александр Валерьевич, Иваново

1. Словецкий, Д.И. Гетерогенные реакции в неравновесной галогенсо-держащей плазме. В кн. «Химия плазмы» / Д.И. Словецкий. - М.: Энер-гоатомиздат, 1989. - Вып. 15. - С. 208.

2. Susuki, К. Microwave plasma etcing of Si with CF4 and CF6 gas / K. Susuki, S. Okidaira // J. Electrochem. Soc. 1982. - V.129. - №12. - P. 2764 -2770.

3. Wolf, S. Silicon Processing for the VLSI Era / S Wolf, R. N. Tauber; Prosess Technology, Lattice Press. New York, 2000. - V. 1. - 890 p.

4. Словецкий, Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной фторсодержащей плазме В кн. «Химия плазмы» / Д.И. Словецкий. — М.: Энергоатомиздат, 1983. Вып. 10. - С. - 130.

5. Ефремов, A.M. Вакуумно-плазменные процессы и технологии: учеб. Пособие / A.M. Ефремов, В.И. Светцов, В.В. Рыбкин ГОУВПО Иван, гос. хим. технол. ун-т. - Иваново, 2006. - 260 с.

6. Дикарев, Ю.В. Плазмохимическое травление в тлеющем ВЧ разряде фторсодержащих газов / Ю.В. Дикарев, В.Ф. Стрыгин, В.А. Гольдфарб. // Электр, техн. Сер. 2. 1975. - №5. - С. 4 - 10.

7. Lieberman, М.А. Principles of plasma discharges and materials processing / M.A. Lieberman, AJ. Lichtenberg; John Wiley & Sons Inc. New York, 1994.-450 p.

8. Broszeit, E. Plasma surface engineering / E. Broszeit, W.D. Manz, H. Oech-sner, K.-T. Rie, G.K. Wolf, Verlag. Berlin, 1989. - 668 p.

9. Rossnagel, S.M. Handbook of plasma processing technology / S.M. Rossnagel, J.J. Cuomo, W.D. Westwood. NJ: Park Ridge, Noyes Publications, 1990.

10. Данилин, Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов / Б.С. Данилин, В.Ю. Киреев М.: Энергоатомиздат, 1987. — 269с.

11. Плазменная технология в производстве СБИС; под редакцией Н. Айнс-прука, Д. Брауна. М.: Мир, 1987. - 470 с.

12. Словецкий, Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме / Д.И. Словецкий. М: Наука, 1980. - 310 с.

13. Трубников, Б.А. Теория плазмы: учеб. пособие для вузов. / Б.А. Трубников-М.: Энергоатомиздат, 1996.

14. Полак, Л.С. Теоретическая и прикладная плазмохимия / Л.С. Полак, А.А. Овсянников, Д.И. Словецкий, Ф.В. Вурзель. М.: Наука, 1975. -304 с.

15. Куприяновская, А.П. Диссоциация молекул и концентрации заряженных частиц при разряде в хлоре / А.П. Куприяновская, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1987. — Т. 30. - Вып. 9. - С. 7174.

16. Meeks, Е. Modeling of plasma etch processes using well stirred reactor approximations and including complex gas-phase and surface reactions / E. Meeks, J.W. Shon // IEEE Transactions on Plasma Science. 1995. - V. 23. -P. 539.

17. Куприяновская, А.П. Механизм 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. 14401444.

18. Efremov, A.M. Applicability of self-consistent global model for characterization of inductively coupled Cl2 plasma / A.M. Efremov, Gwan-Ha Kim, Jong-Gyu Kim, A.V. Bogomolov, Chang-II Kim // Vacuum. 2007. - V. 81. -P. 669-675.

19. Stafford, L. Characterization of neutral, positive, and negative species in a chlorine high-density surface-wave plasma / L. Stafford, J. Margot, M. Chaker, О. Pauna // J. Appl. Phys. 2003. - V. 93. - P. 1907.

20. Lee, Y.T. Global model for high pressure electronegative radio-frequency discharges / Y.T. Lee, M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg, F. Boseand, H. Baltes, R. Patrick // J . Vac. Sci. Technol. A 1997. - V. 15. - P. 113.

21. Lide, D.R. Handbook of Chemistry and Physics / D.R. Lide; CRC Press, New York, 1998-1999. 940 p.

22. Lee, C. 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.

23. Смирнов, Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме / Б.М. Смирнов. М.: Атомиздат, 1974. - 420 с.

24. Efremov, A.M. Volume and heterogeneous chemistry of active species in chlorine plasma / A.M. Efremov, D.P. Kim, C.I. Kim // Thin Solid Films. -2003.-V. 435.-P. 83.

25. Светцов, В.И. Неравновесная плазма хлора химия и применение / В.И. Светцов, A.M. Ефремов // Тезисы докладов 2 Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии. — Иваново, 1995.-С. 31.

26. Смирнов, Б.М. Физика слабоионизованного газа / Б.М. Смирнов. М.: Наука, 1978.-410 с.

27. Райзер, Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов / Ю.П. Райзер.-М.: Наука, 1980.-416 с.

28. Malyshev, M.V. Diagnostics of chlorine inductively coupled plasmas. Measurement of electron temperatures and electron energy distribution functions / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly // J.Appl.Phys. 2000. - V. 87. - P. 1642.

29. Lichtenberg, A.J. Modeling plasma discharges a thigh electronegativity / A.J. Lichtenberg, I.G. Kouznetsov, Y.T. Lee, M.A. Lieberman // Plasma Sources Sci. Technol. 1997. -V. 6. - P. 437-449.

30. Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц в разряде в хлоре / A.M. Ефремов, В.И. Светцов, Д.В.

31. Ситанов // ТВТ. 2008. - Т. 46. - № 1 - С. 1-8.121

32. Браун, С. Элементарные процессы в плазме газового разряда / С. Браун. -М.: Атомиздат, 1961. 324 с.

33. Елецкий, A.B. Диссоциативное прилипание электрона к молекуле / A.B. Елецкий, Б.М. Смирнов // Успехи физических наук. 1985. - Т. 147.-№3.-С. 459-484.

34. Ashida, S. Spatially averaged (global) model of time modulated high density chlorine plasmas / S. Ashida, M.A. Lieberman // Jpn. J. Appl. Phys. -1997.-V. 36.-P. 854.

35. JIe6, JI. Основные процессы электрических разрядов в газах / Л. Леб. -М.- Л.: ГИТТЛ, 1950. 672 с.

36. Bozin, S.E. Measurements of ionization and attachment coefficients in chlorine / S.E. Bozin, C.C. Goodyear // Brit. J. Appl. Phys. 1969. - V. 18. - P. 49.

37. Malyshev, M.V. Diagnostics of inductively coupled chlorine plasmas: Measurement of electron and total positive ion densities / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly // J. Appl. Phys. 2001. - V. 90. - P. 1130.

38. Kouznetsov, I.G. Modeling electronegative discharges at low pressure / I.G. Kouznetsov, A.J. Lichtenberg, M.A. Lieberman // Plasma Sources Sei. Tech-nol. 1996. -V. 5. - P. 662.

39. Ahn, Т.Н. Negative ion measurements and etching in a pulsed-power inductively coupled plasma in chlorine / Т.Н. Ahn, К. Nakamura, H. Sugai // Plasma Sources Sei. Technol. A 1996. - V. 14. - P. 139-144.

40. Hebner, G.A. Negative ion density in inductively coupled chlorine plasmas / G.A. Hebner // J. Vac. Sei. Technol. A 1996. - V. 14. - P. 2158.

41. Meyyppan, M. A. spatially-averaged model for high density discharges / M. Meyyppan, T.R. Govindan // Vacuum. 1996. - V. 47. - P. 215.

42. Горохов, A.B. Ионизационные процессы и диссоциация молекул в столбе тлеющего разряда в хлоре и парах воды / A.B. Горохов, А.И. Максимов, В.Д. Сизов, A.A. Степанова // ЖТФ. 1972. - Т. 42. - № 10. -С. 2176-2179.

43. Kawano, S. Systematic simulations of plasma structures in chlorine radio frequency discharges / S. Kawano, K. Nanbu, J. Kageyama // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. - V. 33. - P. 2637-2646.

44. Pyerminoff, S.D. Electronically exited and ionized states of chlorine molecule / S.D. R.J. Buenker // J. Chem. Phys. 1981. - V. 57. - P. 279.

45. Midha, V. Spatio-temporal evolution of a pulsed chlorine discharge / V. Midha, D.J. Economou // Plasma Sources Sci. Technol. 2000. - V. 9. - P. 256-269.

46. Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц в смесях хлора с азотом / A.M. Ефремов, Д.В. Ситанов, В.И. Светцов // ТВТ. 2008. - Т. 46. - № 4 - С. 1-8.

47. Кондратьев, В.Н. Константы скоростей газофазных реакций. Справочник/В.Н. Кондратьев. — М.: Наука, 1971. 351 с.

48. Boyd, R.K. Halogen recombination-dissociation reactions: current status / R.K. Boyd, R. Burns // J. Phys. Chem. 1979. - V. 83. - № 1. - P.88-93. >

49. Stace, A.J. Calculations of recombination of halogen atoms in the presence of various inert gas atoms and molecules / A.J. Stace // J. Chem. Sos. Faraday Trans. 1979.-V. 75.-№ 12.-P. 1657-1660.

50. Hutton, E. Recombination of halogen atoms / E. Hutton // Nature. 1964. -V. 203. - № 4977. - P. 835-840.

51. Clyne, M.A.A. Recombination of ground state halogen atoms. Part 2. Kinetics of overall recombination of chlorine atoms / M.A.A. Clyne, D.H. Sted-mane // Trans. Faraday Sos. 1988. - V. 64. - № 550. - Part 10. - P. 29682975.

52. Clark, T.S. The nitric oxide catalized recombination of chlorine atoms / T.S. Clark, M.A.A. Clyne // Chem. Communs. 1966. - V. 10. - P. 287291.

53. Lloyd, A.C. A critical rewiev of the kinetics of dissociation-recombination reactions in fluorine and chlorine / A.C. Lloyd // Int. J. Chem. Kinetics. — 1971. -V. 3. -№ l.-P. 39-43.

54. 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.

55. Martisovits, V. Transport of chemically active species in plasma reactors for etching / V. Martisovits, M. Zahoran // Plasma Sources Sci. Technol. -1997.-V. 6.-P. 280-297.

56. Киреев, В.Ю. Плазмохимическое и ионно-химическое травление микроструктур / В.Ю. Киреев, Б.С. Данилин, В.И. Кузнецов. М.: Радио и связь, 1983.-128 с.

57. Bader, L.W. Recombination of chlorine atoms / L.W. Bader, E.A. Ogryslo //Nature.- 1964.-V. 201. № 4918. - P. 491-498.

58. Ogryslo, E.A. Halogen atom reactions. 1. Electrical discharge as a source of halogen atoms / E.A. Ogryslo // Canad. J. Chem. 1961. - V. 39. - № 16. -P. 2556-2561.

59. Herron, J.F. Mass-spectrometry study of recombination atoms bromine and chlorine in pyrex / J.F. Herron // J. Phys. Chem. 1963. - V. 67. - № 12. — P. 2864-2868.

60. Kota, G.P. The recombination of chlorine atoms at surfaces / G.P. Kota, J.W. Coburn, D.B. Graves // J. Vac. Sci. Technol. A 1998. - V. 16. - P. 270.

61. Kota, G.P. Heterogeneous recombination of atomic bromine and fluorine / G.P. Kota, J.W. Coburn, D.B. Graves // J. Vac. Sci. Technol. A 1999. - V. 17.-P. 282.

62. Malyshev, M.V. Percent dissociation of Cl2 in inductively coupled chlorine-containing plasmas / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly, A. Kornblit, N.A. Ciampa // J. Appl. Phys. 1998. - V. 84. - P. 137.

63. Donnelly, V.M. A simple optical emission method for measuring percent dissociations of feed gases in plasmas: Application to Cl2 in a high-density helical resonator plasma / V.M. Donnelly // J. Vac. Sci. Technol. A 1996. -V. 14.-P. 1076.

64. Malyshev, M.V. Diagnostics of inductively coupled chlorine plasmas: Measurement of CI2 and CI number densities / M.V. Malyshev, V.M. Donnelly // J. Appl. Phys. 2000. - V. 88. - P. 6207.

65. Светцов, В.И. Применение абсорбционной спектроскопии для исследования диссоциации хлора в ВЧ безэлектродном разряде / В.И. Светцов, А.П. Куприяновская, А.Б. Марышев // ЖПС. 1981. - Т. 35. - № 2.- С. 205-208.

66. Опо, К. Measurement of the CI atom concentration in RF chlorine plasmas by two-photon laser-induced fluorescence / К. Ono, T. Oomori, M. Tuda // Jpn. J. Appl. Phys. 1992. - V. 31. - P. 269.

67. Neuilly, F. Chlorine dissociation fraction in an inductively coupled plasma measured by ultraviolet absorption spectroscopy / F. Neuilly, J.-P. Booth, L. Vallier // J. Vac. Sci. Technol A 2002. - V. 20. - P. 225.

68. Зимина, И.Д. Диссоциация хлора в тлеющем и высокочастотном разрядах / И.Д. Зимина, А.И. Максимов, В.И. Светцов // ХВЭ. 1973. - Т. 7.-№6.-С. 486-490.

69. Fuller, N.C.M. Optical actinometry of CI2 CI, Cl+, and Ar+ densities in inductively coupled Cl2-Ar plasmas / N.C.M. Fuller, I.P. Herman, V.M. Donnelly//J. Appl. Phys.-2001.-V. 90.-P. 318.

70. Wang, Y. Mass spectrometric measurement of molecular dissociation in inductively coupled plasmas / Y. Wang, R.J. Van Brunt, J.K. Olthoff // J. Appl. Phys. 1998. - V. 83. - P. 703.

71. Samukawa, S. Effect of degree of dissociation on aluminum etching in high-density Cl2 plasma / S. Samukawa, V.M. Donnelly // Jpn. J. Appl. Phys.- 1998. V. 37. - P. L1036.

72. Ефремов, A.M. Параметры плазмы и кинетика образования и гибели активных частиц при разряде в НС1 / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // ТВТ. 2006. - Т. 44. - № 2. С. 195-204.

73. Efremov, A.M. A self-consistent model for the HC1 dc glow discharge:plasma parameters and active particles kinetics / A.M. Efremov, V.I. Svetsov125

74. Proceedings SPIE "Micro- and nanoelectronics". 2005. - V. 6260. - P. 626009-1-626009-8.

75. Efremov, A.M. Plasma parameters and chemical kinetic in an HCl DC glow discharge / A.M. Efremov, G.H. Kim, D.I. Balashov, C.I. Kim // Vacuum. -2006.-V. 81.-P. 244-250.

76. Turner, M.M. Modeling of the self-sustained, discharge-excited xenon-chlorine laser / M.M. Turner, P.W. Smith // IEEE Transaction on Plasma Sei.- 1991.-V. 19.-P. 350.

77. Efremov, A.M. Compilation of cross section data of elementary processes of HCl applicable for plasma modeling / A.M. Efremov, V.l. Svetsov, D.I. Balashov // Contrib. Plasma Phys. 1999. - V. 39. - № 3. - P. 247-250.

78. Моро, У. Микролитография / У. Моро. М.: Мир, 1990. - Т. 2. - 600 с.

79. Richter, H.H. The influence of gas chemistry on plasma-induced damageduring poly-Si etching / H.H. Richter, M.A. Aminpur, A. Wolf, R. Sorge, R.th

80. Barth // Proceedings of 12 Intern. Colloq. On Plasma Processes. Antibes, France, June 6-10, 1999.-P. 110.

81. Engelhardt, M. Patterning of aluminum nitride films with Si02 hard mask in an MERIE diode reactor / M. Engelhardt // Meeting Abstracts of 197th Meeting of the Electrochemical Society. Toronto, Canada, May 14-18, 2000.-P. 301.

82. Орликовский, A.A. Проблемы плазмохимического травления в микроэлектронике / A.A. Орликовский, Словецкий Д.И. // Микроэлектроника- 1987. Т. 16. - № 6. - С. 497.

83. Flamm, D.L. Basic chemistry and mechanisms of plasma etching / D.L. Flamm, V.M. Donnelly, D.E. Ibbotson // J. Vac. Sci. Technol. B. 1983. -V. l.-P. 23.

84. Chapman, B. Glow Discharge Processes: Sputtering and Plasma Etching / B. Chapman; John Wiley & Sons. New York, 1980. - P. 287.

85. Светцов, В.И. Об эффективности взаимодействия хлора с различными металлами / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // ЖФХ. 1984. - Т. 58. - № 14.-С. 2706-2709.

86. Максимов, А.И. Роль атомов при плазмохимическом травлении металлов и углеродсодержащих соединений / А.И. Максимов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1983. - Т. 2.,- № 5. - С. 571-575.

87. Светцов, В.И. Плазменное травление металлов в хлоре / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // Тез. докл. Всесоюзн. конф. по плазменной технике. -Казань, 1981.-С. 65-67.

88. Светцов, В.И. Исследование термически активированного взаимодействия хлора с некоторыми металлами при пониженных давлениях / В.И. Светцов, Т.А. Чеснокова // ЖФХ. 1984. - Т. 58. - № 7. - С. 1774-1777.

89. Rooth, J.R. Industrial plasma engineering / J.R. Rooth; IOP Publishing LTD, Philadelphia, 1995.-730 p.

90. Winters, H.F. Surface processes in plasma assisted etching environments / H.F. Winters, J.W. Coburn, T.G. Chuang // J. Vac. Sci. Technol. B. 1983. -V. l.-P. 469.

91. Graves, D.B. Plasma processing / D.B. Graves // IEEE Transaction on Plasma Science. 1994. - V. 22. - P. 31.

92. Sugawara, M. Plasma etching. Fundamentals and applications / M. Sugawa-ra; Oxford University Press Inc. New York, 1992. - 304 p.

93. Winters, H.F. Etch products from the reaction on Cl2 with Al(100) and Cu(100) and XeF2 with W(111) and Nb / H.F. Winters // J. Vac. Sci. Technol. В. 1985. - V. 3. - № 1. - P. 9.127

94. Park, S. Effect of inert ion bombardment on chemisorption and etching of aluminum films in Cl2, Br2, CC14 and CBr4 / S Park, L.C. Rathbun, T.N. Rho-din // J. Vac. Sci. Technol. A. 1985. - V. 3. - № 3.

95. Coburn, J.W. Plasma etching and reactive ion etching / J.W. Coburn. New York, AVS Monograph Series, 1982.

96. Sugano, T. Applications of plasma processes to VLSI technology / T. Suga-no. New York, Wiley, 1990.

97. Smolinsky, G. Plasma etching of III-V compound semiconductor materials and their oxides / G. Smolinsky, R.P. Chang, T.M. Mayer. // J. Vac. Sci. Technol. 1980. - V. 129. № 11. - P. 12-16.

98. Термические константы веществ; под редакцией. В.П. Глушко. М.: 1971.-Вып. 5.-530 с.

99. Susa, N. Comparison of GaAs, tungsten and photoresist etch rates and GaAs surfaces RLE with CF4, CF4 + N2, SF6 + N2 mixtures / N. Susa // J. Electro-chem. Soc. 1985. - V.132. - № 11. - P. 2762-2767.

100. Gottcho, R.A. Carbon tetrachloride plasma etching of GaAs and InP / R.A.Gottcho, G. Smolinsky, R.H. Burton // J. Appl. Phis. 1982. - V.53. -№8. P. 5908-5919.

101. Smolinsky, G. Plasma etching of III V compound semiconductor materials and their oxides / G. Smolinsky, R.P. Chang, T.M. Mayer // J. Vac. Sci. Technol. - 1980. - V. 18. - №1. - P. 12-16.

102. 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.

103. Smolinsky, G. Time-dependence etching of GaAs and InP with CC14 and

104. HC1 plasmas: electrode material and oxidant addition effects / G. Smolinsky,128

105. R.A. Gottscho, M. Abys // J. Appl. Phis. 1983. - V.54. - №.6. - P. 35183523.

106. Ibbotson, D.E. Summary abstract studies of plasma etching III V compounds: the effects of temperature and discharge frequency / D.E. Ibbotson, D.L. Flamm, V.M. Donelly, B.S. Duncan // J. Vac. Sci. Technol. - 1982. -V.20. - №3. - P.489-490.

107. Киреев, В.Ю. Ионностимулированное газовое травление I В.Ю. Кире-ев, Д.А. Назаров, В.И. Кузнецов // Электронная обработка материалов. -1986,-№6.-С. 40-44.

108. Sugata, S. GaAs radical etching with a Cl2 plasma in a reactive ion beam etching system / S. Sugata, K. Asakawa // J. Appl. Phis. 1984. - V.23. -№8.-P. 564-566.

109. McNevin, S.C. Summary abstract: investigation of the etching mechanism for the ion-assisted reaction of GaAs with Cl2 / S.C. McNevin, G.E. Becker // J. Vac. Sci. Technol. 1985.-V.A3.-№3.-P. 880-881.

110. Donelly, V.M. Fundamental aspects of plasma-surface interaction and the etching process / V.M. Donelly, D.E. Ibbotson, D.L. Flamm. on Bombardment Modific Surface, Amsterdam, 1984. - P. 323-359.

111. Ibbotson, D.E. Plasma and gaseous etching of compounds of Groups III-V / D.E. Ibbotson // Pure&Appl. Chem. 1988. - V.60. - №5. - P. 703-708.

112. Mantei, T.D. Low-pressure etching of GaAs with multipolar plasma confinement / T.D. Mantei, JJ. Jbara // J. Appl. Phis. 1987. - V.60. - №10. - P. 4885-4888.

113. Burton, R.H. CCUand 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.

114. Кузнецов, Г.Д. Скорость плазмохимического травления арсенида галлия в среде на основе ССЦ и C2F2C13 / Г.Д. Кузнецов, Э.М. Новикова, А.В. Журавлев // Неорганические материалы. 1988. - Т.24. - №5. - 719 с.

115. Никифоров, А.Ю. Процессы полимеризации при тлеющем и высокочастотном разряде в четырех хлористом углероде /А.Ю. Никифоров, В.И. Светцов // Хим. и хим. технология. — 1985. Т.28. — №3. — С. 116118.

116. Semura, S. Reactive ion etching of GaAs in CC14/H2 and CCl4/02 / S. Se-mura, H. Saitoh, K. Asakawa // J. Vac. Sci. Technol. 1984. - V.55. - №8. -P. 3181-3185.

117. Vodjdani, N. Reactive ion etching of GaAs with hight aspect ratios with Cl2-CH4-H2-Ar mixtures / N. Vodjdani, P. Parrens // J. Vac. Sci. Technol. -1987. -B5(6). P. 1591-1598.

118. Yamada, H. Anisotropic reactive ion etching technique of GaAs and AlGaAs materials for integrated optical device fabrication / H. Yamada, H. Ito, H. Inaha // J. Vac. Sci. Technol. 1985. - V. B3. - №3. - P.884-888.

119. Clark, D.T. Surface modification of InP by plasma techniques using hydrogen and oxygen / D.T. Clark, T. Fok // Thin Solid Films. 1981. - V.78. -№3.-P. 271-278.

120. Chang, R.P.H. Hydrogen plasma etching of semiconductors of their oxides / R.P.H. Chang, C.C. Chang, S. Darack // J. Vac. Sci. Technol. 1982. - V. 20. — №1. - P. 45-50.

121. Chang, R.P.H. Summary abstract: hydrogen plasma etching of semiconductors of their oxides / R.P.H. Chang, C.C. Chang, S. Darack // J. Vac. Sci. Technol. 1982. - V. 20. - №3. - P. 490-491.

122. Tu, C.W. Surface etching kinetics of hydrogen plasma of InP / C.W. Tu, R.P.H. Chang, A.R. Schlier // Appl. Phis. Lett. 1982. - V. 41. - №1. - P. 80-82.

123. Chang, R.P.H. Hydrogen plasma etching of GaAs oxides / R.P.H. Chang, S. Darack // Appl. Phis. Lett. 1981. - V. 38. - №11. - P. 898-900.

124. Tu, C.W. Summary abstract: surface etching kinetics of hydrogen plasma of III-V semiconductors / C.W. Tu, R.P.H. Chang, A.R. Schlier // J. Vac. Sci. Technol. 1983. - V. A1. - №2. - P. 637-638.130

125. Tsukada, N. Laser-enhanced reactive ion etching of GaAs with CC14 and H2 mixed gas / N. Tsukada, S. Semura, H. Saitoh, S. Sugata, K. Asakawa // J. Appl. Phis. 1984. - V. 55. - №9. - P. 3417-3420.

126. 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.

127. Ефремов, A.M. О механизмах взаимодействия плазмы смесей хлор -аргон с металлами и полупроводниками / A.M. Ефремов, В.И. Светцов, H.JI. Овчинников // Известия Академии Наук. Серия физическая. 1998. - Т.62. - №10. - С. 2090 - 2093.

128. Semura, S. Hydrogen mixing effect on reactive ion etching of GaAs in chlorine-containing gases / S. Semura, H. Saitoh // J. Vac. Sci. Technol. -1984. V.A(2). - P. 474.

129. Senga, T. Chemical dry etching mechanisms of GaAs surface by HC1 and Cl2 / T. Senga, Y. Mastumi, M. Kawasaki // J. Vac. Sci. Technol. 1996. -V. B14(5). -P. 3230-3238.

130. Jenichen, A. Etching of GaAs (100) surfaces by HC1: density functional calculations to the mechanisms/ A. Jenichen, C. Engler // Surface Science. -2001.-V. 475.-P. 131-139.

131. Yoon, S.F. / S.F. Yoon, Т.К. Ng, H.Q. Zheng // Thin Solid Films. 2001. -V.394.-P. 250-255.

132. Yoon, S.F. / S.F. Yoon, Т.К. Ng, H.Q. Zheng // Mater. Sci. Semicond. Process. 2000. - V.3. - P. 207.

133. Куприяновская, А.П. Закономерности образования активного хлора и его взаимодействия со стеклом и некоторыми металлами: автореферат / Куприяновская А. П. М., 1985. - 16 с.

134. Корякин, Ю.В. Чистые химические вещества / Ю.В. Корякин, И.И. Ангелов. М.: Химия, 1974. - 408 с.

135. Иванов, Ю.А. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии / Ю.А. Иванов, Ю.А. Лебедев, Л.С. Полак. М.: Наука, 1981.-142 с.

136. 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.

137. Рохлин, Г.Н. Газоразрядные источники света / Г.Н. Рохлин. М.-Л.: Энергия. — 560 с.

138. Lochte-Holtgreven, W. Plasma Diagnostics / W. Lochte-Holtgreven; AIP Press. New York, 1995. - 928 p.

139. 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. - ISBN 5-28304013-5.

140. Таблицы физических величин. Справочник / под ред. И.К. Кикоина. -М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.

141. 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.

142. Seebocka, R. Surface modification of polyimide using dielectric barrier discharge treatment // R. Seebocka, H. Esroma, M. Charbonnierb, M. Ro-mandb, U. Kogelschatzc // Surface and Coatings Technology, 2001. - V. 142-144.-P. 455-459.

143. Ефремов, A.M. Вероятности гибели атомов и концентрации активных частиц в плазме хлора / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2004. - Т. 47. - № 2. - С. 104-107.

144. Балашов, Д.И. Потоки УФ квантов на поверхность в условиях плаз-мохимического травления в хлоре/ Д.И. Балашов, Ю.В. Кириллов // Химия высоких энергий. 1998. - Т.32. - №4. - С. 346 - 348.

145. Ефремов, A.M. Математическое моделирование разряда в хлороводо-роде / A.M. Ефремов, Д.И. Балашов, В.И. Светцов // Изв. ВУЗов. Химия и Хим. Технология. 2003. - Т.46. -№3. - С. 118-122.

146. Roosmalen, A.J. Dry etching for VLSI / A.J. Roosmalen, J.A.G. Bagger-man, S.J.H. Brader; Plenum Press. New-York, 1991. - P. 450.

147. Keaton, A. Landauer. Temperature and flow effects in aluminum etching using bromine-containing plasmas / A. Landauer Keaton, D.W. Hess. // J. Vac. Sci. Technol. B. 1988. - V. 6. - № 1.

148. Ефремов, A.M. Травление меди в хлоре / A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Микроэлектроника. 2002. - Т. 31. - № 3. - С. 211-226.

149. Словецкий, Д.И. Механизмы плазмохимического травления материалов. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Д.И. Словецкий; под редакцией В.Е. Фортова. М.: Майк «Наука/интерпериодика», 2000. -T.III.-345-374 с.

150. Ефремов, A.M. Кинетика и механизмы плазмохимического травления меди в хлоре и хлороводороде / A.M. Ефремов, P.M. Еремеев, С.А.133

151. Пивоваренок // Сборник трудов IV Международного симпозиумума по теоретической и прикладной плазмохимии. Иваново, 2005. - Т.1. -668 с.

152. Seabaugh, A. Selective reactive ion etching of GaAs on AlGaAs using CC12F2 and He / A. Seabaugh // J. Vac. Sci. Technol. 1985. - V. B6(l). - P. 77 -81.

153. 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. B5(6). P. 1599.

154. Ефремов, A.M., Овчинников H.JI., Светцов В.И. Плазмохимическое травление арсенида галлия в хлоре / A.M. Ефремов, H.JI. Овчинников, В.И. Светцов // ФХОМ. 1997. - № 1. - С. 47-51.

155. Pearse, R.W.B. The identification of molecular spectra. Fourth edition / R.W.B. Pearse, A.G. Gaydon. New York: John Wiley & Sons, inc, 1976. -407p.

156. Стриганов, A.P. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизированных атомов / А.Р. Стриганов, Н.С. Свентицкий. — М.: Атомиздат, 1966.-899 с.

157. Дунаев, А.В. Кинетика травления GaAs в хлорной плазме / А.В. Дунаев, С.А. Пивоваренок, A.M. Ефремов, В.И. Светцов // Изв ВУЗов. Химия и хим. технология. 2010. - Т.53. - Вып. 5. С. 53 - 56.

158. 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. - № 3. - P. 147-159.