SiO2Etching21
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[[SiO2Etch]]
*第1 章 緒言
*1.1 序
**1.1.1 情報処理について
情報処理とは,ある目的を達成するために必要な制御を導く...
体系を,還元主義的に,究極の要素=物質の集合と捉え,ミ...
情報を元にシステムを構成する着想は,コンピュータで実現...
ここで演算とは,1936 年にチューリングにより入力と出力と...
そして,そのスイッチには高速で低エネルギーで動作して,...
**1.1.2 半導体素子の歴史
半導体素子の最初の着想は1874 年のBraun の金属/半導体コ...
しかしながら,DRAM では電源とリフレッシュ(記憶保持)動...
この薄膜のトンネル酸化膜には電荷保持状態では絶縁膜であ...
**1.2 MOS デバイスの微細化と高集積化
前述のMOS トランジスタを回路素子とする回路の集積度は,...
旧くは集積回路で使われる基本素子はバイポ-ラトランジス...
**1.3 MOSFET 動作原理とスケーリング
半導体産業がULSI の集積度の向上に注力してきた背景にはス...
MOS トランジスタの動作原理について説明する[10–12].MOS ...
(式)
で近似される.ここで,μeff は実効移動度,Cox はゲート酸化...
(式)
でよく近似される.ここで,m はボディー効果係数として
(式)
であり,Si は基板シリコンの誘電率,Na は不純物濃度,ΨB ...
以上,デバイス性能因子を上げるためには,半導体素子製造...
1. ゲート作製におけると微細構造の寸法制御,
2. ゲート酸化膜作製における極薄膜の厚さ制御,ならびに
3. 界面の物性制御
が重要な課題である.
**1.4 半導体素子製造プロセス
半導体素子製造はスケーリング則によって牽引されており,...
MOSFET の製造方法について説明する.まず,シリコン基板上...
この後をプロセスの後工程(BEOL; Back end of line)と呼...
このように絶縁膜のエッチング加工は欠かせない.コンタク...
**1.5 プラズマエッチング
半導体素子製造においてウェハ面上に一様に成膜された材料...
このプラズマエッチングの垂直加工性の実現のメカニズムは...
が開口した加工面(の底部)のみが反応進行する.その結果,...
**1.5.1 シリコンエッチング
材料には電気伝導性の違いによって半導体,金属,絶縁物の...
Si を例に取れば,F やCl などのハロゲン元素と反応してハ...
導電性材料に用いられる金属にはアルミがあり,Cl などでエ...
**1.5.2 シリコン酸化膜エッチング
絶縁に用いられる誘電体材料にはシリコン酸化膜(SiO2)が...
に進行する非常に複雑な化学反応を利用しており,加工形状や...
1975 年にHeinecke によってシリコン酸化膜の選択エッチン...
CFx + SiOs + M+ → SiOCFs + M → SiFx↑ + COx↑ + M
といった化学反応が表面上で進行する.ここで,s は表面化学...
SiO2 の選択比を得るために,Si のエッチングを抑制する必...
**1.5.3 高密度プラズマとガス種の背景
昨今,被加工ウェハの大口径化にともない,高密度プラズマ...
この高密度プラズマの使用にあわせて様々なフルオロカーボ...
**1.6 エッチング反応の理解
1970 年半ばから始まったプラズマエッチングだが,このプロ...
1. 気相中での電子衝突誘起反応(プラズマ化学),
2. 表面への活性種の輸送,
3. 気相中化学活性種の表面への付着,
4. 表面反応,
5. 表面反応生成物の脱離,
6. 表面へのイオンの照射,
7. 反応生成物の輸送,
8. ガスの排気,
9. 壁への再付着,
の9 つのポイントに着目されている.大別して,気相反応と表...
**1.6.1 フルオロカーボンプラズマの理解
現在シリコン酸化膜のエッチングでは,希ガス希釈されるフ...
Ar の希釈効果には,Ar のイオン化エネルギーは15.7eV と高...
このように気相の理解は進んできた.しかしながら,シリコ...
ング表面反応の物理化学的な解析が必要であった.
**1.6.2 気相化学種の表面への輸送
プラズマで生成した化学種のうち,表面に入射するラジカル...
(式)
で与えられる.ここで,n はラジカル密度,ν はラジカルの熱...
(式)
で与えられる.ここで,Ji はイオン電流,e は電荷素量,ne ...
典型的なプラズマエッチング装置では,イオンとラジカル入...
*1.7 エッチング表面解析
**1.7.1 背景~a-C:F 膜厚とエッチング速度
フルオロカーボンプラズマによるシリコン酸化膜エッチング...
Oehrlein らは,主にX 線光電子分光(XPS; X-ray photo ele...
Oehrlein のグループのStandaert らは定常a-C:F 膜の存在に...
1999 年にSchaepkens らによって一度堆積したa-C:F 膜の除...
以上のように,多くの研究者が,このフルオロカーボンプラ...
**1.7.2 形状発展シミュレータ
1990 年前半には,スタンフォード大学のMcVittie らのグル...
ズマのSiO2 エッチングに関わる反応レートのパラメータについ...
ここまでのシミュレータの発展が気相中の化学活性種の生成...
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*第1 章 緒言
*1.1 序
**1.1.1 情報処理について
情報処理とは,ある目的を達成するために必要な制御を導く...
体系を,還元主義的に,究極の要素=物質の集合と捉え,ミ...
情報を元にシステムを構成する着想は,コンピュータで実現...
ここで演算とは,1936 年にチューリングにより入力と出力と...
そして,そのスイッチには高速で低エネルギーで動作して,...
**1.1.2 半導体素子の歴史
半導体素子の最初の着想は1874 年のBraun の金属/半導体コ...
しかしながら,DRAM では電源とリフレッシュ(記憶保持)動...
この薄膜のトンネル酸化膜には電荷保持状態では絶縁膜であ...
**1.2 MOS デバイスの微細化と高集積化
前述のMOS トランジスタを回路素子とする回路の集積度は,...
旧くは集積回路で使われる基本素子はバイポ-ラトランジス...
**1.3 MOSFET 動作原理とスケーリング
半導体産業がULSI の集積度の向上に注力してきた背景にはス...
MOS トランジスタの動作原理について説明する[10–12].MOS ...
(式)
で近似される.ここで,μeff は実効移動度,Cox はゲート酸化...
(式)
でよく近似される.ここで,m はボディー効果係数として
(式)
であり,Si は基板シリコンの誘電率,Na は不純物濃度,ΨB ...
以上,デバイス性能因子を上げるためには,半導体素子製造...
1. ゲート作製におけると微細構造の寸法制御,
2. ゲート酸化膜作製における極薄膜の厚さ制御,ならびに
3. 界面の物性制御
が重要な課題である.
**1.4 半導体素子製造プロセス
半導体素子製造はスケーリング則によって牽引されており,...
MOSFET の製造方法について説明する.まず,シリコン基板上...
この後をプロセスの後工程(BEOL; Back end of line)と呼...
このように絶縁膜のエッチング加工は欠かせない.コンタク...
**1.5 プラズマエッチング
半導体素子製造においてウェハ面上に一様に成膜された材料...
このプラズマエッチングの垂直加工性の実現のメカニズムは...
が開口した加工面(の底部)のみが反応進行する.その結果,...
**1.5.1 シリコンエッチング
材料には電気伝導性の違いによって半導体,金属,絶縁物の...
Si を例に取れば,F やCl などのハロゲン元素と反応してハ...
導電性材料に用いられる金属にはアルミがあり,Cl などでエ...
**1.5.2 シリコン酸化膜エッチング
絶縁に用いられる誘電体材料にはシリコン酸化膜(SiO2)が...
に進行する非常に複雑な化学反応を利用しており,加工形状や...
1975 年にHeinecke によってシリコン酸化膜の選択エッチン...
CFx + SiOs + M+ → SiOCFs + M → SiFx↑ + COx↑ + M
といった化学反応が表面上で進行する.ここで,s は表面化学...
SiO2 の選択比を得るために,Si のエッチングを抑制する必...
**1.5.3 高密度プラズマとガス種の背景
昨今,被加工ウェハの大口径化にともない,高密度プラズマ...
この高密度プラズマの使用にあわせて様々なフルオロカーボ...
**1.6 エッチング反応の理解
1970 年半ばから始まったプラズマエッチングだが,このプロ...
1. 気相中での電子衝突誘起反応(プラズマ化学),
2. 表面への活性種の輸送,
3. 気相中化学活性種の表面への付着,
4. 表面反応,
5. 表面反応生成物の脱離,
6. 表面へのイオンの照射,
7. 反応生成物の輸送,
8. ガスの排気,
9. 壁への再付着,
の9 つのポイントに着目されている.大別して,気相反応と表...
**1.6.1 フルオロカーボンプラズマの理解
現在シリコン酸化膜のエッチングでは,希ガス希釈されるフ...
Ar の希釈効果には,Ar のイオン化エネルギーは15.7eV と高...
このように気相の理解は進んできた.しかしながら,シリコ...
ング表面反応の物理化学的な解析が必要であった.
**1.6.2 気相化学種の表面への輸送
プラズマで生成した化学種のうち,表面に入射するラジカル...
(式)
で与えられる.ここで,n はラジカル密度,ν はラジカルの熱...
(式)
で与えられる.ここで,Ji はイオン電流,e は電荷素量,ne ...
典型的なプラズマエッチング装置では,イオンとラジカル入...
*1.7 エッチング表面解析
**1.7.1 背景~a-C:F 膜厚とエッチング速度
フルオロカーボンプラズマによるシリコン酸化膜エッチング...
Oehrlein らは,主にX 線光電子分光(XPS; X-ray photo ele...
Oehrlein のグループのStandaert らは定常a-C:F 膜の存在に...
1999 年にSchaepkens らによって一度堆積したa-C:F 膜の除...
以上のように,多くの研究者が,このフルオロカーボンプラ...
**1.7.2 形状発展シミュレータ
1990 年前半には,スタンフォード大学のMcVittie らのグル...
ズマのSiO2 エッチングに関わる反応レートのパラメータについ...
ここまでのシミュレータの発展が気相中の化学活性種の生成...
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