Book14
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開始行:
[[Seminar]]
*High-Aspect-Ratioエッチングのナノスケール制御の技術進歩
Development of control at nanometer scale in etching tech...
**1. はじめに
シリコン集積回路は,1970年代より集積回路上の素子数を約2年...
さらに,2007年にNOT-AND(NAND)型フラッシュメモリでビットス...
本稿では,最近のHAR構造のプラズマエッチングでナノメーター...
図1 高アスペクト比エッチングのトレンド.2次元縮小から3...
**2. プラズマプロセス中の電子ダイナミクスと化学反応
プラズマプロセスで使われるプラズマ生成は電子衝突由来のイ...
プラズマ気相反応は,電子の速度分布に依存する.プラズマ中...
更に,電子のもつ速度分布が,ガス粒子の速度分布と大きく異...
ガスの電子衝突反応には,電離,解離,励起,付着の反応が,...
分子の電子衝突反応に関係する励起過程は量子化学計算によっ...
図2 分子の電子衝突反応に関するポテンシャル (T. Hayashi)
**3. 表面入射するイオンエネルギーのシースによる制御
プラズマと接する表面との間にはイオンシースなどと呼ばれる...
プラズマに接した直流電気的に絶縁される表面に高周波を印加...
イオンのエネルギーは,シース通過中の電場加速によって決定...
より本質的にはイオンは等電位面を横切る軌跡を辿るため,ウ...
図3 イオンシースの時間変化とイオンの通過時間
**4. HAR孔内のイオンとラジカルの輸送
プラズマで生成する化学反応性の高い化学種(ここでは,化学...
イオンがシース電場で加速されて表面へ入射する時,熱速度由...
3次元化が進めば進むほど,加工寸法を均一に制御する難易度が...
HAR構造の底部(エッチング進行面)での表面反応に係わるイオ...
開口部から入孔したラジカルは,孔内壁に一旦吸着して,熱的...
図4 高アスペクト比構造内のエッチング反応 [1]より転載
図5 アスペクト比(D/L).無次元時間Tと流量Qの関係.
**5. HAR構造内のチャージアップの緩和
HAR構造の微細な開口部を通してイオンが入射し,構造内の表面...
プラズマをパルス放電するとチャージアップの緩和が促される...
プラズマのオフ時に電子が消失し,遅れて負イオンの壁に向か...
パルスプラズマでは,パルスのオン時間に活性種を生成し,オ...
図6 電子密度の減衰速度のガス種依存 [6]より転載
**6. イオンエネルギー依存の表面反応とエッチングに適した分...
エッチングの反応を材料別に,半導体や絶縁膜,導電膜の場合...
さらに実際のエッチング環境では,マスクとなる材料は削らず...
図7 フルオロカーボンイオン照射によるSiO2エッチング収率 ...
材料選択比を得られるエッチングを制御するためには,表面反...
電子衝突反応による分子解離を予測して,分子をデザインする...
図8 ビニルエーテルの解離イオン化過程
高い励起エネルギーをもつ希ガスの準安定種は長寿命である.C...
ハイドロフルオロカーボン(CxHyFz)はシリコン窒化膜の選択...
図9 C2系ハイドロフルオロカーボンガスによるCHF2の優先生...
**7. 材料選択比をもつエッチングを使った原子レベル制御
イオンが表面垂直に照射される事によって方向的,異方的にエ...
ALPでは表面反応の素過程を,パシベーションとエッチングとし...
このALE技術の基盤には,プラズマの下流でシリコンやシリコン...
ウェットで,ホウ素やリンを含むシリケートをエッチングする...
また,N2プラズマの下流部にNF3を添加すると,NF3からNF2を介...
ハイドロフルオロカーボンプラズマのダウンフローでの処理に...
図10 プラズマダウンフローでのドライエッチング [15-17]
金属材料では揮発性反応生成物をつくる反応が難しいことが多...
最近では,一旦表面にエッチング反応の前駆体となる変質層を...
図11 表面に編制層を形成し,その後除去するサイクルエッチ...
以上述べてきたように,パシベーションとエッチングのプロセ...
図12 原子エッチングのメカニズム
**8. 形状制御
HAR構造の形状異常には,多くの種類が知られる.ここではマイ...
HAR構造内に深くまで運ぶためには,吸着確率が低い活性種でな...
斜入射でイオンが照射されると,正反射で反跳粒子が生成され...
HAR構造をエッチングする勘所は,任意の深さで供給律速の反応...
図13 構造内のエッチングに影響する因子.側壁面での吸着確...
**9. ダメージ制御
エッチングの目的はデバイスを製造するためである.材料の特...
プラズマから入射する高エネルギーな粒子の照射によって材料...
GaNなどの化合物のエッチングでは組成制御が重要性である.Ga...
図14 GaNの高温エッチングによって, [25]
**10. プラズマプロセスの環境性能とバーチャル実験環境
プラズマ装置を稼動させるために,真空ポンプや温調器など多...
HAR構造のナノスケール制御が実現されてきてはいるが,究極的...
新たな取組には,複雑な階層を結びつける理論を構築すること...
図15 階層化したプラズマプロセスシミュレーションによって...
**謝辞
本稿をまとめるにあたり,名古屋大学 関根誠,林俊雄,豊田...
**参考文献
[1] K. Ishikawa, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 57, 06JA01 (...
[2] H. Tanaka, et al. IEEE Symp. VLSI (2007) 14.
[3] M. A. Liberman, and A. J. Lichtenberg, "Principles of...
[4] P. Charbert, and N. Braithwaite, "Physics of radio-fr...
[5] G. Tominaga, Jpn. J. Appl. Phys. 4, 129 (1965).
[6] Y. Ohya, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 55, 080309 (2016).
[7] Y. Ueyama, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 56, 06HC03 (20...
[8] K. Karahashi, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 22, 116...
[9] K. Ishikawa, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 21, L1 (...
[10] K. Yanai, et al., J. Appl. Phys. 97, 053302 (2005).
[11] Y. Kondo, et al., Plasma Source Sci. Technol. 27, 01...
[12] Y. Kondo, et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 045202...
[13] T. Hayashi, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 58, SEEF01 (...
[14] S-H. Hsiao, et al., Appl. Surf. Sci. 541, 148439 (20...
[15] T. Hayashi, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 51, 016201 (...
[16] T. Hayashi, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 51, 026505 (...
[17] S. Tajima, et al., J. Phys. Chem. C 117, 5118 (2013).
[18] K. Shinoda, et al., Appl. Phys. Express 9, 106201 (2...
[19] K. Shinoda, et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 1940...
[20] K. Ishikawa, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 56, 06HA02 ...
[21] M. Omura, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 58, SEEB02 (20...
[22] M. Karder, Phys. Rev. Lett. 56, 889 (1986).
[23] R. M. Bradley, J. M. E. Harper, J. Vac. Sci. Technol...
[24] M. A. Makeev, et al., Nucl. Instrum. Met. B 197, 185...
[25] Z. Liu, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 57, 06JD01 (2018).
[26] U. Gupta, et al., IEEE Intern. Symp. High-peform. Co...
終了行:
[[Seminar]]
*High-Aspect-Ratioエッチングのナノスケール制御の技術進歩
Development of control at nanometer scale in etching tech...
**1. はじめに
シリコン集積回路は,1970年代より集積回路上の素子数を約2年...
さらに,2007年にNOT-AND(NAND)型フラッシュメモリでビットス...
本稿では,最近のHAR構造のプラズマエッチングでナノメーター...
図1 高アスペクト比エッチングのトレンド.2次元縮小から3...
**2. プラズマプロセス中の電子ダイナミクスと化学反応
プラズマプロセスで使われるプラズマ生成は電子衝突由来のイ...
プラズマ気相反応は,電子の速度分布に依存する.プラズマ中...
更に,電子のもつ速度分布が,ガス粒子の速度分布と大きく異...
ガスの電子衝突反応には,電離,解離,励起,付着の反応が,...
分子の電子衝突反応に関係する励起過程は量子化学計算によっ...
図2 分子の電子衝突反応に関するポテンシャル (T. Hayashi)
**3. 表面入射するイオンエネルギーのシースによる制御
プラズマと接する表面との間にはイオンシースなどと呼ばれる...
プラズマに接した直流電気的に絶縁される表面に高周波を印加...
イオンのエネルギーは,シース通過中の電場加速によって決定...
より本質的にはイオンは等電位面を横切る軌跡を辿るため,ウ...
図3 イオンシースの時間変化とイオンの通過時間
**4. HAR孔内のイオンとラジカルの輸送
プラズマで生成する化学反応性の高い化学種(ここでは,化学...
イオンがシース電場で加速されて表面へ入射する時,熱速度由...
3次元化が進めば進むほど,加工寸法を均一に制御する難易度が...
HAR構造の底部(エッチング進行面)での表面反応に係わるイオ...
開口部から入孔したラジカルは,孔内壁に一旦吸着して,熱的...
図4 高アスペクト比構造内のエッチング反応 [1]より転載
図5 アスペクト比(D/L).無次元時間Tと流量Qの関係.
**5. HAR構造内のチャージアップの緩和
HAR構造の微細な開口部を通してイオンが入射し,構造内の表面...
プラズマをパルス放電するとチャージアップの緩和が促される...
プラズマのオフ時に電子が消失し,遅れて負イオンの壁に向か...
パルスプラズマでは,パルスのオン時間に活性種を生成し,オ...
図6 電子密度の減衰速度のガス種依存 [6]より転載
**6. イオンエネルギー依存の表面反応とエッチングに適した分...
エッチングの反応を材料別に,半導体や絶縁膜,導電膜の場合...
さらに実際のエッチング環境では,マスクとなる材料は削らず...
図7 フルオロカーボンイオン照射によるSiO2エッチング収率 ...
材料選択比を得られるエッチングを制御するためには,表面反...
電子衝突反応による分子解離を予測して,分子をデザインする...
図8 ビニルエーテルの解離イオン化過程
高い励起エネルギーをもつ希ガスの準安定種は長寿命である.C...
ハイドロフルオロカーボン(CxHyFz)はシリコン窒化膜の選択...
図9 C2系ハイドロフルオロカーボンガスによるCHF2の優先生...
**7. 材料選択比をもつエッチングを使った原子レベル制御
イオンが表面垂直に照射される事によって方向的,異方的にエ...
ALPでは表面反応の素過程を,パシベーションとエッチングとし...
このALE技術の基盤には,プラズマの下流でシリコンやシリコン...
ウェットで,ホウ素やリンを含むシリケートをエッチングする...
また,N2プラズマの下流部にNF3を添加すると,NF3からNF2を介...
ハイドロフルオロカーボンプラズマのダウンフローでの処理に...
図10 プラズマダウンフローでのドライエッチング [15-17]
金属材料では揮発性反応生成物をつくる反応が難しいことが多...
最近では,一旦表面にエッチング反応の前駆体となる変質層を...
図11 表面に編制層を形成し,その後除去するサイクルエッチ...
以上述べてきたように,パシベーションとエッチングのプロセ...
図12 原子エッチングのメカニズム
**8. 形状制御
HAR構造の形状異常には,多くの種類が知られる.ここではマイ...
HAR構造内に深くまで運ぶためには,吸着確率が低い活性種でな...
斜入射でイオンが照射されると,正反射で反跳粒子が生成され...
HAR構造をエッチングする勘所は,任意の深さで供給律速の反応...
図13 構造内のエッチングに影響する因子.側壁面での吸着確...
**9. ダメージ制御
エッチングの目的はデバイスを製造するためである.材料の特...
プラズマから入射する高エネルギーな粒子の照射によって材料...
GaNなどの化合物のエッチングでは組成制御が重要性である.Ga...
図14 GaNの高温エッチングによって, [25]
**10. プラズマプロセスの環境性能とバーチャル実験環境
プラズマ装置を稼動させるために,真空ポンプや温調器など多...
HAR構造のナノスケール制御が実現されてきてはいるが,究極的...
新たな取組には,複雑な階層を結びつける理論を構築すること...
図15 階層化したプラズマプロセスシミュレーションによって...
**謝辞
本稿をまとめるにあたり,名古屋大学 関根誠,林俊雄,豊田...
**参考文献
[1] K. Ishikawa, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 57, 06JA01 (...
[2] H. Tanaka, et al. IEEE Symp. VLSI (2007) 14.
[3] M. A. Liberman, and A. J. Lichtenberg, "Principles of...
[4] P. Charbert, and N. Braithwaite, "Physics of radio-fr...
[5] G. Tominaga, Jpn. J. Appl. Phys. 4, 129 (1965).
[6] Y. Ohya, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 55, 080309 (2016).
[7] Y. Ueyama, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 56, 06HC03 (20...
[8] K. Karahashi, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 22, 116...
[9] K. Ishikawa, et al., J. Vac. Sci. Technol. A 21, L1 (...
[10] K. Yanai, et al., J. Appl. Phys. 97, 053302 (2005).
[11] Y. Kondo, et al., Plasma Source Sci. Technol. 27, 01...
[12] Y. Kondo, et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 045202...
[13] T. Hayashi, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 58, SEEF01 (...
[14] S-H. Hsiao, et al., Appl. Surf. Sci. 541, 148439 (20...
[15] T. Hayashi, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 51, 016201 (...
[16] T. Hayashi, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 51, 026505 (...
[17] S. Tajima, et al., J. Phys. Chem. C 117, 5118 (2013).
[18] K. Shinoda, et al., Appl. Phys. Express 9, 106201 (2...
[19] K. Shinoda, et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 1940...
[20] K. Ishikawa, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 56, 06HA02 ...
[21] M. Omura, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 58, SEEB02 (20...
[22] M. Karder, Phys. Rev. Lett. 56, 889 (1986).
[23] R. M. Bradley, J. M. E. Harper, J. Vac. Sci. Technol...
[24] M. A. Makeev, et al., Nucl. Instrum. Met. B 197, 185...
[25] Z. Liu, et al., Jpn. J. Appl. Phys. 57, 06JD01 (2018).
[26] U. Gupta, et al., IEEE Intern. Symp. High-peform. Co...
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