Plasmochemical and Reactive Ion Etching of Gallium Arsenide in Difluorodichloromethane with Helium

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The kinetics of interaction of high-frequency plasma of difluorodichloromethane and its mixture with helium with the surface of gallium arsenide was experimentally studied. It was established that in the studied range of conditions, complete decomposition of the original difluorodichloromethane molecule to atomic carbon occurs. It has been confirmed that the main chemically active particles responsible for etching are reactive chlorine atoms. It has been shown that the etching process occurs in the mode of an ion-stimulated chemical reaction, where the desorption of products under the influence of ion bombardment plays a significant role in surface cleaning. The emission spectra of plasma radiation in the presence of a gallium arsenide semiconductor wafer are analyzed. Control lines and stripes were selected to control the speed of the etching process based on the emission intensity of the lines and stripes of the etching products.

Full Text

Restricted Access

About the authors

D. B. Murin

Ivanovo State Chemical-Technological University

Author for correspondence.
Email: dim86@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

I. A. Chesnokov

Ivanovo State Chemical-Technological University

Email: dim86@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

I. A. Gogulev

Ivanovo State Chemical-Technological University

Email: dim86@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

A. L. Anokhin

Ivanovo State Chemical-Technological University

Email: dim86@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

A. E. Moloskin

Ivanovo State Chemical-Technological University

Email: dim86@mail.ru
Russian Federation, Ivanovo

References

  1. Danilin B.S., Kireev V.Yu. Application of low-temperature plasma for etching and cleaning of materials. Moscow: Energoatomizdat, 1987. P. 264.
  2. Dunaev A.V., Sitanov D.V., Murin D.B. General features of interaction between copper and chlorine-containing gases // High Energy Chemistry. 2017. V. 51. No. 3. P. 239–243. https://doi.org/DOI: 10.1134/S0018143917030031
  3. Franz G., Kelp A., Messerer P. Analysis of chlorine-containing plasmas applied in III/V semiconductor processing // J. Vac. Sci. Technol. 2000. V. 18. No. 5. P. 2053–2061. https://doi.org/10.1116/1.1286072
  4. Ibbotson D.E. Plasma and gaseous etching of compounds of Groups III–V // Pure and Appl. Chem. 1988. V. 60. No. 5. P. 703–708. https://doi.org/10.1351/pac198860050703
  5. Efremov A.M., Svetsov V.I., Pivovarenok S.A., Dunaev A.V. Kinetics of GaAs etching in chlorine plasma // Izv. VUZov. Chemistry and chem. technology. 2010. V. 53. No. 5. P. 53–56.
  6. Grigonis A. The surface composition of GaAs affected by reactive plasma // Surf. Coat. Technol. Vol. 1998. V. 110. No. 1–2. P. 31–34. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(98)00551-9
  7. Efremov A.M., Murin D.B., Leventsov A.E. Kinetics and modes of plasmachemical etching of GaAs under conditions of induction HF discharge in CF2Cl2 // Microelectronics. 2014. V. 43. No. 6. P. 429–434. https://doi.org/DOI: 10.1134/S1063739714060031
  8. Pearse R.W.B., Gaydon A.G. The identification of molecular spectrum. Fourth edition. New York: John Wiley & Sons, inc. 1976. P. 407. ISBN: 978-94-009-5760-2
  9. Striganov A.R., Sventitsky N.S. Tables of spectral lines of neutral and ionized atoms. Moscow: Atomizdat. 1966. P. 899. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-6610-3
  10. Wang Y.F., Lee W.J., Chen C.Y. Reaction Mechanisms in Both a CCl2F2/O2/Ar and a CCl2F2/H2/Ar RF Plasma Environment // Plasma Chem. and Plasma Proceedings. V. 20. No. 4. 2000. P. 469–494 https://doi.org/DOI 10.1023/A:1007027805680
  11. Stoffels W.W., Stoffels E., Haverlag M. The chemistry of a CCl2F2 radio frequency discharge // J. Vac. Sci. Technol. A.V. 13. No. 4. 1995. P. 2058–2066. https://doi.org/10.1116/1.579652
  12. Glauco F. Bauerfeldt and Graciela Arbilla. Kinetic analysis of the chemical processes in the decomposition of gaseous dielectrics by a non-equilibrium plasma — Part 1: CF4 and CF4/O2 // J. Braz. Chem. Soc. 2000. V. 11. No. 2. P. 121. https://doi.org/10.1590/S0103-50532000000200004
  13. Efremov A.M., Kim D.P., Kim C.I. Effect of gas mixing ratio on gas-phase composition and etch rate in an inductively coupled CF4/Ar plasma // Vacuum. 2004. V. 75. No. 2. P. 133–142. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2004.01.077
  14. Zhang D., Kushner M.J. Mechanisms for CF2 radical generation and loss on surfaces in fluorocarbon plasmas // Journal of Vacuum Science & Technology A.: Vacuum, Surfaces, and Films. 2000. V. 18. No. 6. P. 2661–2668. https://doi.org/10.1116/1.1319816
  15. Pivovarenok S.A., Dunaev A.V., Murin D.B. Kinetics of the interaction between a CCl2F2 radio-frequency discharge and gallium arsenide // Microelectronics. 2016. V. 45. No. 5. P. 374–378. https://doi.org/10.1134/S1063739716040089

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Emission spectrum of RF discharge of CCl2F2-He mixture at gallium arsenide etching (W = 1150 W, Udc = -200 V, mixture composition 90/10%, total gas pressure 2.4 mTor, λ = 200÷480 nm)

Download (128KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Total emission spectrum of RF discharge of CCl2F2-He mixture during gallium arsenide etching (W = 1150 W, Udc = -200, mixture composition 90/10%, total gas pressure 2.4 mTor, λ = 200÷1000 nm)

Download (117KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the emission intensity on the inserted power, CCl2F2-He mixture (W=1150 W, Udc = -200 V, mixture composition 50/50%, total gas pressure 2.4 mTor)

Download (141KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of radiation intensity on gas pressure, CCl2F2-He mixture (W = 1150 W, Udc = -200 V, mixture composition 50/50%, total gas pressure 2.4 mTor)

Download (129KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of mass loss on etching time, CCl2F2-He mixture (W = 1150 W, T = 100 ºC, mixture composition 50/50%, total gas pressure 2.4 mTor)

Download (130KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependences: 1 - etching rate of gallium arsenide on gas pressure, 2 - emission intensity of Ga atoms line (417 nm) on gas pressure, CCl2F2-He mixture (Udc = -200 V, T = 100°C, ttrav = 5 min, mixture composition 50/50%, total gas pressure 2.4 mTor)

Download (112KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».