افزایش نرخ اچ کردن سیلیکون با استفاده از بمباران آرگونی

اخیرا روشی برای اچ کردن سریع‌تر و عمیق‌تر سیلیکون ارائه شده است. در روش‌های رایج
از SF₆/C₄F₈ برای اچ کردن استفاده می‌شود. در این روش جدید، محققان آمریکایی ابتدا
سطح را با گاز آرگون بمباران کرده و بعد با استفاده از ترکیبات فلورایددار آن را اچ
می‌کنند. نرخ اچ کردن با این روش ۴ برابر افزایش می‌یابد.

محققان آزمایشگاه CNST NanoFab در مرکز NIST آمریکا موفق شدند روش جدید اچ کردن
پلاسما برای سیلیکون پیدا کنند که این روش می‌تواند نرخ اچ کردن، حساسیت ماسک و شکل
دیواره را بهبود ببخشد. این کار با استفاده از افزودن مرحله بمباران با گاز آرگون
به مراحل اچ کردن انجام می‌پذیرد.

با استفاده از این سیستم جدید، می‌توان روی ساختارهای سیلیکونی حفره‌هایی کوچک با
نسبت عرض به عمق بالا ایجاد کرد به‌نحوی که به شکلی ساده و با سرعت زیاد این
ساختارها تولید شوند. با افزودن مستقیم گاز آرگون به سیستم پلاسمای SF₆/C₄F₈ در
ابتدا نرخ اچ کردن کاهش می یابد. با تغییر سیستم به‌نحوی که تنها از گاز آرگون
استفاده شود، می‌توان نرخ اچ کردن و همچنین انتخاب‌پذیر بودن فرآیند را افزایش داد
در حالی که سیستم هنوز دارای ویژگی اچ کردن ناهمسانگردی است.

برای اچ کردن عمیق سیلیکون، از C₄F₈ برای محافظت از سیلیکون و از SF₆برای اچ کردن
سیلیکون استفاده می‌شود. اما اگر گاز آرگون با این گازها ترکیب شود هیچ بهبودی در
سیستم مشاهده نشده و نرخ اچ کردن تغییر نمی‌کند که دلیل این موضوع رقیق شدن گازهای
موجود در سیستم است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که اگر گاز آرگون به تنهایی مورد
استفاده قرار گیرد و پس از آن فرآیند اچ کردن با مواد شیمیایی انجام گیرد، نرخ اچ
کردن سیلیکون ۴ برابر افزایش می‌یابد در حالی که دیواره‌ها شکل مورد دلخواه محققان
را نیز دارا خواهند بود. افزایش نرخ اچ کردن سیلیکون کاملا بستگی به زمان بمباران
گاز آرگون دارد و این نرخ مستقلا از زمان فرآیند اعمال SF₆ است. در واقع مرحله
بمباران گاز آرگون هم روی نرخ اچ کردن و هم روی شکل و انتخابگری حفره‌های تاثیر
گذار است.

مهندسان تصور می‌کنند مکانیسم این روش به این صورت است که ابتدا بمباران با گاز
آرگون موجب می‌شود یک لایه اتمی از سطح زدوده شود، در مرحله‌ بعد گاز فلئور به
سیستم اعمال می‌شود و یک حفره‌ها را ایجاد می‌کند. از آنجایی که با این سیستم
می‌توان روی یک سطح سیلیکونی با سرعت بالایی حفره‌های عمیق ایجاد کرد بنابراین این
روش می‌تواند به سرعت همه‌گیر شده و مورد استفاده قرار گیرد.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Effect of alternating Ar and SF6/C4F8
gas flow in Si nano-structure plasma etching در نشریه Microelectronic
Engineering به چاپ رسیده است.