窒化ケイ素エッチングにおける六フッ化硫黄の役割

六フッ化硫黄は優れた絶縁特性を持つガスで、高電圧アーク消弧装置や変圧器、高電圧送電線などに広く使用されています。しかし、これらの用途に加えて、六フッ化硫黄は電子エッチング剤としても使用できます。電子グレードの高純度六フッ化硫黄は理想的な電子エッチング剤であり、マイクロエレクトロニクス技術分野で広く使用されています。今回は、Niu Ruide特殊ガス編集者のYueyueが、窒化ケイ素エッチングにおける六フッ化硫黄の応用と、さまざまなパラメータの影響について紹介します。

本稿では、SF6プラズマエッチングSiNxプロセスについて、プラズマ出力、SF6/Heのガス比、カチオンガスO2の添加などを変更し、TFTのSiNx素子保護層のエッチング速度への影響について議論し、プラズマ放射分光計を使用してSF6/He、SF6/He/O2プラズマ中の各成分の濃度変化とSF6の解離速度を分析し、SiNxエッチング速度の変化とプラズマ成分濃度との関係を探る。

研究によると、プラズマ出力が増加するとエッチング速度が増加することがわかっています。プラズマ中のSF6の流量が増加すると、F原子濃度が増加し、エッチング速度と正の相関関係があります。さらに、総流量を一定に保ったまま陽イオンガスO2を添加すると、エッチング速度が増加する効果がありますが、O2/SF6流量比が異な​​ると反応メカニズムが異なり、次の3つの部分に分けられます。(1) O2/SF6流量比が非常に小さい場合、O2はSF6の解離を助け、このときのエッチング速度はO2を添加しない場合よりも大きくなります。(2) O2/SF6流量比が0.2より大きく1に近い範囲の場合、このとき、大量のSF6が解離してF原子を形成するため、エッチング速度が最も高くなります。しかし同時に、プラズマ中のO原子も増加し、SiNx膜表面でSiOxまたはSiNxO(yx)を形成しやすくなり、O原子が増加するほど、F原子のエッチング反応が難しくなります。したがって、O2/SF6比が1に近づくと、エッチング速度が遅くなり始めます。(3) O2/SF6比が1より大きい場合、エッチング速度は低下します。O2の大幅な増加により、解離したF原子がO2と衝突してOFを形成し、F原子の濃度が低下し、結果としてエッチング速度が低下します。このことから、O2を添加する場合、O2/SF6の流量比が0.2～0.8の間であれば、最適なエッチング速度が得られることがわかります。