Механизмы анизотропии реактивного травления

Когда травление осуществляется в ходе ионно-стимулируемых реакций, как правило, наблюдается анизотропия скорости травления. Это связано с тем, что ионы падают на пластину перпендикулярно ее поверхности. (Нормальное падение ионов происходит при реактивном травлении, если вертикальные размеры элементов топографии поверхности подвергаемой травлению пластины намного меньше толщины типичных ионных оболочек.) Следовательно, на поверхность дна вытравливаемого элемента падает значительно больший поток ионов высокой энергии, чем на боковые стенки; см. рис. 1.

Рис. 1.
Иллюстрация анизотропии травления, достигаемой при облучении ионным пучком, направленным перпендикулярно поверхности пластины. (Боковые стенки вытравливаемых элементов не подвергаются облучению ионами высокой энергии.)

Если реакция травления ионно-возбуждаемая, то боковое травление отсутствует, но в условиях ионно-ускоряемых реакций происходит боковой подтрав под маску, причем величина подтрава определяется скоростью протекания реакции.

Для минимизации бокового травления в условиях ионно-ускоряемых реакций целесообразно вводить в рабочий газ добавки, обеспечивающие рекомбинацию активных компонент. Функция таких добавок заключается либо в связывании активных веществ на поверхности с образованием летучих соединений, либо в предотвращении образования пассивирующей пленки. Детали механизмов, ответственных за протекание этих процессов, до конца не выяснены. Однако предполагается, что ионная бомбардировка не только способствует повышению скорости реакции между травителем и подложкой, но также стимулирует десорбцию рекомбинационных компонент, понижая таким образом их концентрацию на облучаемых поверхностях. Таким образом, подбирая оптимальный состав рабочего газа, можно обеспечить такие условия протекания процесса, при которых скорость травления будет превышать скорость рекомбинации на облучаемых ионами поверхностях, и в то же время на боковых стенках, где облучение ионами минимально, будет реализовываться обратная ситуация (скорость рекомбинации выше скорости травления). Следовательно, степенью анизотропии травления можно управлять, регулируя состав рабочего газа.