Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Reyes Betanzo, Claudia
Data de Publicação: 2003
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443
Resumo: Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Stanislav Alexandrovich Moshkalyov
id UNICAMP-30_ed4ca35fa44da24ea58eddce130db8a2
oai_identifier_str oai::275982
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemasDescargas elétricas através de gasesPlasma (Gases ionizados)Semicondutores complementares de óxido metálicoMicroeletrônicaOrientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Stanislav Alexandrovich MoshkalyovTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Esta tese apresenta os resultados do desenvolvimento e da otimização de uma tecnologia própria na área de fabricação de dispositivos CMOS e Microssistemas, realizados no Centro de Componentes Semicondutores da UNICAMP, pretendendo desenvolver processos em uma das técnicas mais críticas da microfabricação: corrosão de materiais por plasmas. Neste trabalho foram desenvolvidos processos de corrosão dos seguintes materiais: nitreto de silício (SiNx), óxido de silício (SiO2) e silício policristalino implantado com fósforo, usados na fabricação de dispositivos CMOS, além de silício monocristalino usado na fabricação de Microssistemas. Cada processo de corrosão foi desenvolvido em base às características específicas requeridas do processo de fabricação tais como a taxa de corrosão, seletividade, anisotropia e qualidade da superfície. Para os processos de corrosão foram usados dois equipamentos diferentes: um reator para corrosão iônica reativa (RIE) e um reator para corrosão por ressonância ciclotrônica de elétrons (ECR). Para analisar os mecanismos de interação plasma-superfície no reator RIE, foi realizada uma caracterização do plasma através de dois modelos teóricos e por técnica de espectroscopia óptica (actinometria). Com isto, foi possível obter informações adicionais sobre a distribuição de potência no plasma e a cinética dos processos no plasma e na superfície, a partir dos parâmetros mensuráveis. Para a corrosão de SiNx desenvolveram-se diferentes processos usando várias misturas de gases em dois reatores diferentes, RIE e ECR. As características requeridas para este processo foram: uma taxa de corrosão relativamente alta, alta seletividade para SiO2 e Si e boa qualidade da superfície. No caso de corrosão RIE, foram usadas as misturas CF4/H2, CF4/O2/N2, SF6/O2/N2, SF6/CH4/N2 e SF6/CH4/N2/O2. Foi possível obter processos com alta taxa de corrosão (até 47nm/min), altas seletividades para SiO2 e Si (em torno de 6 e 10, respectivamente) e boa qualidade da superfície na interface SiNx/SiO2 (rugosidade média ~ 5 A). No caso da corrosão ECR foram usadas as misturas SF6/O2/N2 e SF6/O2/N2/Ar. Foi possível obter processos com taxas de corrosão altas (até 28 nm/min) e melhores seletividades SiNx/SiO2 e SiNx/Si (até 50 e 20, respectivamente ). Para SiO2, a principal característica requerida do processo foi uma alta seletividade para Si. Foi desenvolvido um processo híbrido altamente seletivo SiO2/Si (~30) por corrosão iônica reativa, usando as misturas SF6/Ar e CF4/H2/Ar. Para a corrosão de silício policristalino implantado com fósforo, foi necessário desenvolver processos com alta seletividade e anisotropia. Foram usadas diversas misturas de gases à base de flúor e cloro, SF6/CH4/N2, SF6/CF4/N2, SF6/CF4/CHF3 e SiCI4/CF4 no reator RIE. Foi possível obter processos com boa seletividade (até 6), e alto fator de anisotropia (~1,0). Para a corrosão profunda de silício monocristalino é necessária uma alta taxa de corrosão e anisotropia. Usando as misturas SF6/CH4/O2/Ar, SF6/CF4/O2/Ar, SF6/CHF3/O2/Ar no reator RIE, chegou-se a processos com uma taxa de corrosão alta (até 0,6 mm/min) e alta anisotropia (~0,95). Para gravação de resistes (usados como máscara contra a corrosão), foram usadas duas técnicas: fotolitografia (estruturas com largura mínima até 1 mm) e litografia por feixe de elétrons (largura mínima até 0,25 mm). Com a última, estruturas sub-micrométricas (até 0,1 mm) foram fabricadas com sucesso em filmes de Si-poli. Discutiram-se os mecanismos de corrosão para cada processo desenvolvido e as perspectivas de melhorar os processosAbstract: This thesis presents the results of development and optimization of a proper technology in the area of CMOS devices and Microsystems manufacturing, carried out in the Center for Semiconductor Components, UNICAMP, aiming to develop processes in one of the most critical techniques of the microfabrication: plasma etching. In this work we developed etching processes of the following materials: silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiO2) and polycristalline silicon implanted with phosporus, used in the manufacturing of CMOS devices, and monocrystalline silicon used in the manufacturing of Microsystems. Each etching process was developed according to the specific characteristics required for the manufacturing process such as the etch rate, selectivity, anisotropy and quality of the surface. For the etching processes two different equipments were used: a reactor for reactive ion etching (RIE) and a reactor for electron cyclotron resonance etching (ECR). To analyze the plasma-surface interaction mechanisms in the RIE reactor, plasma characterization employing two theoretical models and an optical spectroscopy technique (actinometry) was made. By doing so it was possible to obtain information on the power distribution in the plasma and on the kinetics of the processes in the plasma and on the surface, using measurable parameters. For the etching of SiNx, different processes using a number of gas mixtures in two different reactors, RIE and ECR, were developed. The requirements for these processes were: a relatively high etch rate, high selectivity over SiO2 and Si, and good surface quality. In the RIE case, CF4/H2, CF4/O2/N2, SF6/O2/N2, SF6/CH4/N2 e SF6/CH4/N2/O2 gas mixtures were used. Processes with high etch rates (as high as 47nm/min), high selectivities over SiO2 and over Si (up to 6 and 10, respectively), and good surface quality at the SiNx/SiO2 interface (roughness as low as ~5 A) were obtained. In the ECR case, SF6/O2/N2 and SF6/O2/N2/Ar gas mixtures were used. Processes with reasonably high etch rate (up to 28 nm/min), and better selectivities SiN/SiO2 and SiNx/Si (as high as 50 and 20, respectively) were realized. For the SiO2 etching, the main characteristic required was a high selectivity over Si. A hybrid process, highly selective to Si (up to ~30) was developed for reactive ion etching, by using the SF6/Ar and CF4/H2/Ar gas mixtures. For the etching of polysilicon it was necessary to develop processes with high selectivity and anisotropy. A number of gas mixtures based on fluorine and chlorine, namely SF6/CH4/N2, SF6/CF4/N2, SF6/CF4/CHF3 e SiCI4/CF4 were used in the RIE reactor. Processes with good selectivity (up to 6), and high factor anisotropy (~1.0) were developed. For the deep monosilicon etching, a high etch rate and anisotropy are necessary. The SF6/CH4/O2/Ar, SF6/CF4/O2/Ar, SF6/CHF3/O2/Ar gas mixtures were used in in the RIE reactor. Processes with reasonably high etch rate (up to 0.6 mm/min) and high anisotropy (as high as ~0.95) were obtained. For lithography of resists (used as masks against the etching), two different techniques were used: photolitography (for structures with the minimum width of 1 mm) and electron beam litography ( or the minimum width of 0.25 mm). With the latter, submicron structures (as low as ~ 0.1 mm) were manufactured successfully in films of polysilicon. For each process developed, the etching mechanisms are discussed, as well as the perspectives to improve the characteristics of these processesDoutoradoDoutor em Engenharia Elétrica[s.n.]Swart, Jacobus Willibrordus, 1950-Moshkalev, Stanislav, 1952-Diniz, José AlexandreMoraes, Mário Antônio Bica deMachida, MunemasaVerdonck, Patrick BernardSeabra, Antonio CarlosUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação não informadoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASReyes Betanzo, Claudia20032003-06-03T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf166 p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443REYES BETANZO, Claudia. Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas. 2003. 166 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/275982porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2019-06-19T11:03:15Zoai::275982Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2019-06-19T11:03:15Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
title Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
spellingShingle Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
Reyes Betanzo, Claudia
Descargas elétricas através de gases
Plasma (Gases ionizados)
Semicondutores complementares de óxido metálico
Microeletrônica
title_short Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
title_full Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
title_fullStr Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
title_full_unstemmed Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
title_sort Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas
author Reyes Betanzo, Claudia
author_facet Reyes Betanzo, Claudia
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Swart, Jacobus Willibrordus, 1950-
Moshkalev, Stanislav, 1952-
Diniz, José Alexandre
Moraes, Mário Antônio Bica de
Machida, Munemasa
Verdonck, Patrick Bernard
Seabra, Antonio Carlos
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa de Pós-Graduação não informado
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Reyes Betanzo, Claudia
dc.subject.por.fl_str_mv Descargas elétricas através de gases
Plasma (Gases ionizados)
Semicondutores complementares de óxido metálico
Microeletrônica
topic Descargas elétricas através de gases
Plasma (Gases ionizados)
Semicondutores complementares de óxido metálico
Microeletrônica
description Orientadores: Jacobus Willibrordus Swart, Stanislav Alexandrovich Moshkalyov
publishDate 2003
dc.date.none.fl_str_mv 2003
2003-06-03T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv (Broch.)
https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443
REYES BETANZO, Claudia. Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas. 2003. 166 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443. Acesso em: 2 set. 2024.
identifier_str_mv (Broch.)
REYES BETANZO, Claudia. Corrosão por plasma para tecnologias CMOS e microssistemas. 2003. 166 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443. Acesso em: 2 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1593443
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/275982
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
166 p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809188880827547648

Registros relacionados