Разработка технологии скоростного глубокого плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития при малой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Осипов Артём Арменакович

• Осипов Артём Арменакович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Осипов Артём Арменакович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Физико-химические основы процессов плазмохимического травления

1.2 Основные типы оборудования, используемого для глубокого плазмохимического травления материалов электронной техники

1.3 Основные закономерности процессов плазмохимического травления подложек из карбида кремния, монокристаллического кварца и ниобата лития

1.3.1 Карбид кремния и особенности его плазмохимического травления

1.3.2 Монокристаллический кварц и особенности его плазмохимического травления

1.3.3 Монокристаллический ниобат лития и особенности его плазмохимического травления

1.4 Выводы из аналитического обзора литературы и постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Разработка и создание экспериментальной установки для плазмохимического травления

2.1.1 Математическое моделирование характера температурных полей в подложкодержателе

2.1.2 Конструирование и изготовление подложкодержателя для термостимулированных процессов плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития

2.2 Методика подготовки и проведения процессов плазмохимического травления

2.3 Научное планирование эксперимента на основе матричного метода Та§иеЫ

2.4 Методика исследования поверхностей травления подложек

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КВАРЦА В ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ФТОРОСОДЕРЖАЩЕЙ ПЛАЗМЕ

3.1 Определение газовой смеси, обеспечивающей плазмохимическое травление монокристаллического кварца с наибольшими скоростями

3.2 Исследование влияния основных технологических параметров процесса травления на скорость травления кварца

3.3 Разработка основ процесса глубокого скоростного плазмохимического травления SiO2

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ В ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ФТОРОСОДЕРЖАЩЕЙ ПЛАЗМЕ

4.1 Определение газовой смеси, обеспечивающей плазмохимическое травление монокристаллического карбида кремния с наибольшими скоростями

4.2 Исследование влияния основных технологических параметров процесса травления на скорость травления SiC

4.3 Разработка основ и оптимизация процесса глубокого скоростного плазмохимического травления SiC

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО НИОБАТА ЛИТИЯ В

ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ФТОРОСОДЕРЖАЩЕЙ ПЛАЗМЕ

5.1 Определение газовой смеси, обеспечивающей плазмохимическое травление монокристаллического ниобата лития с наибольшими

скоростями

3

5.2 Исследование влияния основных технологических параметров процесса травления на скорость травления ниобата лития

5.3 Разработка основ процесса глубокого скоростного плазмохимического травления ЫКЪ03

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии скоростного глубокого плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития при малой»

ВВЕДЕНИЕ

Высокопроизводительные и прецизионные технологии получения поверхностных структур с высоким аспектным отношением играют ключевую роль в производстве различных приборов электронной техники. Жидкостные методы обработки и травления материалов электронной техники не могут быть использованы при формировании глубокого вертикального рельефа поверхности или при сквозном размерном травлении в силу низких скоростей и изотропного характера травления. Вышеперечисленные проблемы частично или полностью решаются с помощью плазмохимических методов травления, основанных на использовании низкотемпературной плазмы. В настоящее время технология сухого плазмохимического травления (ПХТ) активно применяется для изотропного и анизотропного травления широкого спектра материалов микроэлектроники, а также плазмохимической очистки с минимальными повреждениями поверхности в результате ионной бомбардировки. Основу процесса ПХТ составляют химические реакции и физические процессы взаимодействия высокореакционных или энергетических частиц плазмы с поверхностью обрабатываемого материала. ПХТ обеспечивает высокий уровень решения многих технологических задач по созданию изделий с субмикронными структурами.

На данный момент для получения структур с высоким аспектным отношением используется широкий спектр установок с удаленной плазмой, отличительной особенностью которых является возможность независимой регулировки энергии и плотности потока ионов. В подавляющем большинстве случаев проблема достижения высоких скоростей травления, удовлетворяющих техническим требованиям промышленности, в преимущественно импортируемом оборудовании решается за счет использования достаточно мощных (с мощностью более 1500 Вт) высокочастотных (ВЧ) генераторов для создания газорязрядной плазмы. Использование ВЧ генераторов повышенной мощности ведет к увеличению стоимости как собственно оборудования, так и конечного изделия.

Решение задачи импортозамещения диктует необходимость разработки отечественных установок ПХТ, которые по своим техническим характеристикам были бы конкурентоспособны или даже превосходили зарубежные аналоги. В частности, весьма перспективным представляется разработка установок плазмохимического травления с ВЧ источниками пониженной мощности (менее 1000 Вт) и реализация на таком оборудовании технологий плазмохимического травления, не уступающих по производительности технологиям, реализованным на импортном мощном оборудовании, а также удовлетворяющим всем техническим требованиям предприятий, применяющим такие процессы.

В настоящее время установки и технологии плазмохимического травления успешно применяются для прецизионного травления кремния с высокими скоростями. Однако для травления подложек из монокристаллического кварца (БЮ2), карбида кремния (БЮ) и ниобата лития (Ы№>03), которые находят все более широкое применение в микроэлектронике и микросистемной технике, эти процессы используются ограниченно в силу недостаточной изученности их основных физико-химических закономерностей.

Цель работы состояла в получении новых знаний об основных физико-химических закономерностях процессов плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития на установке с индуктивно связанной плазмой (ИСП), оснащенной ВЧ генератором с пониженной мощностью (менее 1000 Вт), и разработке на этой основе технологий глубокого направленного высокоскоростного травления подложек из указанных материалов.

В связи с этим, в ходе выполнения работы было необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать и создать универсальную плазмохимическую установку для травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития с

12 3

источником высокоплотной (~10 см ) индуктивно связанной плазмы (ИСП) с независимой регулировкой энергии и плотности потока ионов, поступающих к

поверхности обрабатываемого материала, а также возможностью нагрева и поддержания необходимой температуры подложки в диапазоне от 20 до 400 °С.

2. Изучить физико-химические закономерности процессов плазмохимического травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития.

3. Изучить особенности термостимулированных процессов травления для оценки возможности повышения скорости травления и уменьшения шероховатости поверхности получаемых структур.

4. Разработать технологии высокоскоростного направленного глубокого (сквозного) плазмохимического травления подложек из монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Получены новые знания о характере влияния основных технологических параметров процесса ПХТ на скорость травления монокристаллического кварца, карбида кремния и ниобата лития и дано физико-химическое обоснование экспериментально обнаруженным закономерностям.

2. На основании метода научного планирования эксперимента осуществлено ранжирование основных технологических параметров по степени значимости их влияния на скорость процессов плазмохимического травления БЮ2, Б1С и ЫКЪ03.

3. На основании результатов численного моделирования разработана оптимальная конструкция оригинального подложкодержателя с возможностью регулирования и термостатирования его поверхности.

4. Получены новые знания о влиянии термостимуляции на процессы плазмохимического травления БЮ2, БЮ, ЫКЪ03 и определены оптимальные значения технологических параметров, обеспечивающие высокоскоростное травление при использовании ВЧ источника малой мощности.

5. На основе результатов экспериментального исследования разработаны модельные представления об особенностях образования дефектов на поверхности карбида кремния и ниобата лития, позволившие предложить методы их устранения.

Практическая ценность работы заключается в том, что:

1. Разработан и создан прототип промышленной универсальной установки плазмохимического травления различных материалов электронной техники с

12 3

источником высокоплотной (~10 см ) индуктивно связанной плазмы с возможностью независимой регулировки энергии и плотности потока ионов, поступающих к поверхности обрабатываемого материала, с возможностью нагрева и поддержания необходимой температуры подложки в диапазоне от 20 до 400 °С.

2. Разработана технология глубокого (сквозного) высокоскоростного направленного плазмохимического травления монокристаллического кварца. Достигнутые скорости травления находятся в диапазоне 1.1-1.7 мкм/мин и позволяют получать структуры с различным значением аспектного отношения. Технология успешно апробирована при изготовлении кварцевого камертонного чувствительного элемента прецизионного датчика давления, производящегося на АО «НПП «Радар ммс».

3. Разработана технология глубокого (сквозного) высокоскоростного направленного плазмохимического травления монокристаллического карбида кремния с использованием ВЧ источника индуктивно связанной плазмы малой мощности (1000 Вт). Удалось достичь скоростей травления карбида кремния более 1 мкм/мин. Данная технология внедрена на одном из ведущих предприятий отрасли - АО «Светлана-Электронприбор» и применена при изготовлении мощных СВЧ транзисторов.

4. Разработана технология глубокого высокоскоростного направленного плазмохимического травления монокристаллического ниобата лития, обеспечивающая скорости травления более 450 нм/мин. Данный процесс опробован в технологическом цикле обработки ниобата лития в АО «НПП «Радар ммс». Предложенная технология является ключевой для создания разнообразных структур в монокристаллическом ниобате лития, необходимых для производства различных высокоточных датчиков, например, датчиков давления.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Физико-химические основы процессов плазмохимического травления

Одной из важнейших задач при создании изделий микроэлектроники является получение трехмерных структур на поверхности подложек с высоким аспектным отношением, для решения которой наиболее часто используется плазменное травление (ПТ) [1].

К основным преимуществам плазмохимического травления (ПХТ) по сравнению с жидкостным травлением можно отнести высокую направленность процесса, отсутствие ограничений на размеры вытравливаемого объекта, возможность полной автоматизации процесса, а также экономичность и минимальное количество отходов, требующих утилизации. Процессы ПХТ происходят при достаточно низких температурах и давлениях, что способствует повышению качества выпускаемых интегральных схем (ИС). Однако требования к плазмохимическим технологиям по количеству допустимых дефектов, селективности, равномерности травления и т.д., становятся все более жесткими, что приводит к усложнению оборудования и процессов и, как следствие, к трудностям в их практической реализации [1-4].

Низкотемпературная газоразрядная плазма (НГП) - это слабоионизованный газ при давлениях 10-2-103 Па со степенью ионизации порядка 10-6-10-4

15 18 3

(концентрация электронов 10 -10 м ), в котором электроны имеют среднюю энергию 1-10 эВ (температуру порядка 104-105 К), а средняя энергия ионов, атомов, молекул - на два порядка меньше. Низкотемпературная газоразрядная плазма может создаваться с помощью разрядов, возбуждаемых постоянным

2 3

электрическим полем, в низкочастотных (10-10 Гц), высокочастотных (ВЧ) (105-108 Гц), сверхвысокочастотных (СВЧ) (109-1011 Гц) разрядах, а также

13 15

электромагнитных полях оптического диапазона частот (10 -10 Гц). [3, 5-7].

Травление с использованием низкотемпературной газоразрядной плазмы по механизму физико-химического взаимодействия с поверхностью обрабатываемого материала можно разделить на три основных вида (рис. 1.1).

Травление с использованием низкотемпературной

газоразрядной плазмы

Ионное травление (физическое Плазмохимическое травление Реактивное ионное (ионно-хияическое.

распыление материала подложки за счег (химические реакции свободных атомов и совместное воздействие на

ионов инертных газов с высокой радикалов с материалом подложки с обрабатываемый материал с помощью

энергией) образованием летучих стабильных физического распыления и химических

соединений) реакций)

Ионно-шшменное травление (обрабатываемый

материал в плазменной зоне)

Ионно-лучевое

травление (обрабатываемый

материал вне плазменной зоны)

Плазменное травление (обрабатываемый

материи в плазменной зоне)

Радикальное травление (обрабатываемый

материал вне плазменной зоны)

Реактивное ионно-плазменное травление (обрабатываемый

материал в плазменной зоне)

Реактивное ионно-лучевое травление (обрабатываемый

материал вне плазменной зоны)

Рис. 1.1. Классификация травления с использованием низкотемпературной газоразрядной плазмы по механизму физико-химического взаимодействия с поверхностью

обрабатываемого материала [2, 3, 5, 8].

При плазменном (ПТ) и реактивном ионно-плазменном травлении (РИПТ) механизм физико-химического взаимодействия с поверхностью обрабатываемого материала один и тот же. Принято считать, что при ПТ энергия ионов составляет менее 100 эВ, а при РИПТ - более 100 эВ. Следовательно, при плазменном травлении наибольший вклад в травление материала вносит химическая составляющая процесса, а при реактивном ионно-плазменном - физическая составляющая [2, 3, 5, 8].

Преобразование молекул газа-реагента при плазмохимическом травлении в энергетические и химически активные частицы в основном осуществляется за счет следующих процессов:

- неупругие столкновения с высокоэнергетичными электронами;

- поглощение квантов излучения в УФ и видимой областях спектра;

- неупругие столкновения с тяжелыми частицами;

- гетерогенные реакции на поверхности травления [2, 9].

В образовании химически активных частиц и ионов в низкотемпературной газоразрядной плазме кроме электронов могут принимать участие возбужденные молекулы, атомы и радикалы, находящиеся в метастабильных возбужденных состояниях. Эти частицы передают энергию от электронного газа плазмы к активируемым атомам и молекулам [2, 3].

Основные стадии процессов плазменного травления материалов

Для процессов «сухого» травления принято выделять несколько основных стадий:

1. Доставка молекул рабочего газа в зону плазмы газового разряда;

2. Преобразование молекул рабочего газа в газовом разряде в энергетические и химически активные частицы;

3. Доставка ХАЧ и энергетических частиц к поверхности обрабатываемого материала;

4. Взаимодействие ХАЧ и энергетических частиц с поверхностью обрабатываемого материала;

5. Отвод продуктов реакций от поверхности обрабатываемого материала [2, 5].

Необходимым условием для травления материала с помощью химически активных частиц является образование в ходе процесса травления летучих и стабильных соединений при температуре процесса (Тпр). Оценить летучесть продуктов реакции можно по их температуре кипения (Ткип) при нормальном давлении. Исходя из этого, можно выделить основные условия плазмохимического травления материалов:

1. Если Тпр>>Ткип, травление осуществляется, в основном, за счет химических реакций. Процесс протекает в диффузионной области из-за высоких скоростей химических реакций.

2. Если Тпр-Тип, процесс протекает в кинетической области (ограничивается скоростью химический реакции) из-за низкой скорости удаления образующихся, в ходе травления, продуктов реакции.

3. Если Тпр<<Ткип, травление с помощью химически активных частиц невозможно, так как в результате травления образуются нелетучие соединения, которые являются маскирующим слоем для обрабатываемого материала [2].

1.2 Основные типы оборудования, используемого для глубокого плазмохимического травления материалов электронной техники

В настоящее время наибольшее распространение получили установки, основанные на трех основных принципах создания плазмы: СВЧ устройства, использующие электронный циклотронный резонанс (ЭДР/БСЯ), геликоновые источники плазмы (HWP) и источники с индуктивно связанной плазмой (ИСП/1СР). Однако достаточно широко применяются также источники емкостной связанной плазмы (ССР) и поверхностно волновой плазмы (SWP) (рис. 1.2) [2, 5, 7, 8].

Плазма ССР ЕС11 П\\Р 1СР 8\\Р

М1сго тяга/а _ * _ | || ^ЦМашейс Мкго тооте —1 /^Ч^ЧУЧ^Ч 4-1

Р1а£ша | Ркзша Р| 1 Р* Р1азша аШаппа Р1а5ша

(\>Г

Давление (Па) 5(10)-100 0.05-0.5(10) 0.05-1(10) 0.1-10 1-100

Частота (МГц) 13.56-60 915,2450 5-30 1-50 915,2450

'Температура электронов (эВ) 1-5 2-5(10) 5-10 4-5(10) 1-3

Плотность плазмы <™3) -10Е+10 10Е+11-12 10Е+11-13 10Е+11-12 10Е+10-12

Рис. 1.2. Характеристики различных источников плазмы [10].

Основным недостатком установок с емкостной связанной плазмой является

10 3

низкая плотность создаваемой плазмы (10 см) и относительно высокие

давления (> 5-10 Па), что обуславливает низкие скорости травления, а также получение изотропного профиля вытравливаемой структуры [2, 3, 8].

Особенностью установок, основанных на создании поверхностно-волновой плазмы, является возможность регулировки давления в широком диапазоне (1-100 Па), однако, несмотря на это обстоятельство, имеются трудности в получении глубоких вертикальных структур и создании областей плазмы большого объема, что не позволяет обрабатывать подложки больших диаметров [11].

Установки, основанные на использовании БСЯ источников плазмы или оснащенные геликоновыми источниками плазмы характеризуются высокой

11 13 3

плотностью плазмы (10 -10 см ) и низкими значениями давления (0.05-10 Па), что позволяет проводить процессы глубокого направленного травления. Однако, для создания плазмы в данных типах установок необходимо магнитное поле и мощные генераторы электрического поля, что существенно их удорожает, а также приводит к дополнительным трудностям при создании оборудования такого типа [2, 3].

Установки, основанные на применении ВЧ источников индуктивно связанной плазмы, характеризуются относительно низкими значениями давления (0.1-10 Па) во время процесса плазмохимического травления, высокой

11 12 3

плотностью создаваемой плазмы (10 -10 см ) и высокими значениями средней электронной температуры (1 -10 эВ). Одним из главных достоинств установок, укомплектованных источником индуктивно связанной плазмы, является возможность независимой регулировки энергией и плотностью потока ионов, поступающих к поверхности обрабатываемого материала. Данные особенности установок с ИСП позволяют осуществлять высокоскоростное направленное и глубокое плазмохимическое травление различных материалов электронной техники таких, как кремний, германий, кварц, ниобат лития, карбид кремния, а также полупроводниковых материалов относящиеся к группе АШВУ [2, 3, 8, 10].

1.3 Основные закономерности процессов плазмохимического травления подложек из карбида кремния, монокристаллического кварца и ниобата лития

Монокристаллический кварц, карбид кремния и ниобат лития в настоящее время находят широкое применение в различных областях промышленности. Кварц традиционно применяется для выпуска пьезоэлектрических приборов различного типа, используются в качестве материала чувствительных элементов твердотельных волновых гироскопов, при изготовлении дифракционных и голографических оптических элементов, корпусов специализированных интегральных схем, подложек гибридных интегральных схем СВЧ диапазона, а также разнообразных микроэлектромеханических устройств [12, 13]. Карбид кремния также нашел широкое применение в технологиях создания различных полупроводниковых устройств, таких как транзисторы и интегральные схемы специального назначения, устройства оптоэлектроники, а также используется в качестве подложек для эпитаксиального роста полупроводниковых материалов AIIIBV (например, нитрида галлия) [14]. Использование карбида кремния позволяет повысить максимально допустимые рабочие температуры полупроводниковых устройств и значительно увеличить их быстродействие [15, 16]. Кристаллы ниобата лития являются основой для создания приборов оптической промышленности. В последние годы на этих кристаллах реализован целый класс функциональных и цифровых интегрально-оптических схем (ИОС), таких как переключающие матрицы, анализаторы спектра, СВЧ фазовые и амплитудные модуляторы, а также датчики физических величин [17, 18].

1.3.1 Карбид кремния и особенности его плазмохимического травления

Карбид кремния является широкозонным полупроводниковым материалом

(ширина запрещенной зоны лежит в диапазоне от 2.36 до 3.3 эВ, в зависимости от

кристаллической модификации). Теплопроводность SiC при нормальных

условиях близка к теплопроводности меди, что обеспечивает его использование

для отвода тепла в приборах, работающих при больших плотностях тока. Высокая

14

термическая, радиационная и химическая стойкость карбида кремния обусловлена высокой энергией связи между Si и ^ что обеспечивает стабильность работы приборов на основе SiC в экстремальных условиях эксплуатации [19-26].

Существует множество кристаллических структур SiC, отличающихся между собой только последовательностью чередования атомных слоев: гексагональная (2Н-БЮ, 4Н-БЮ, 6H-SiC и nH-SiC), ромбоэдрическая (15Я, 21Я и т. д.) и кубическая (3СЖ) (рис. 1.3) [20, 24, 26].

Рис. 1.3. Пример кристаллических структур БЮ с различным чередованием атомных

слоев [27].

Карбид кремния имеет широкий спектр применения в различных областях, таких как высокопрочные композитные материалы, режущие и абразивные материалы и т.д., но наибольший интерес представляет собой монокристаллический карбид кремния 3С-БЮ, 4Н-БЮ, 6Н-БЮ, нашедший широкое применение в электронной промышленности. Большая ширина запрещенной зоны позволяет использовать приборы на основе БЮ в очень широком диапазоне температур (до 1000 °С). За счет больших значений пробивного напряжения достигаются большие удельные мощности, а высокие значения теплопроводности упрощают теплоотвод. Благодаря этим свойствам карбид кремния является перспективным материалом для создания приборов силовой электроники [20].

Можно выделить три основные группы приборов на основе карбида кремния:

• приборы для эксплуатации в условиях высоких температур, радиации и агрессивных сред;

• приборы для систем с повышенными значениями напряжений и плотностей токов;

• приборы для систем с повышенными значениями показателя «мощность - частота» [20, 28-30].

Таблица 1.1. Основные свойства карбида кремния [14, 19, 20]

Основные свойства БЮ

Температура плавления 2730 °С

Плотность 3210 кг/м3

Твердость 9-9.5 по шкале Мооса

Коэффициент теплового расширения 4.0-10-6 К-1

Молярная масса 40.0962 г/моль

Электропроводность Полупроводник

Ширина запрещенной зоны 2.36-3.23 эВ

Энергия связи 313 кДж/моль

Напряжение пробоя 2-6 мВ/см

Подвижность электронов 370-800 см2/Вс

Теплопроводность 370-500 Вт/мК

Теплоемкость 712 Дж/кгК

Применение подложек из карбида кремния выдвигает особые требования к используемым технологическим процессам и оборудованию. На текущий момент времени наиболее перспективной технологией травления карбида кремния с целью формирования рельефа на его поверхности является ПХТ, как правило, осуществляемое при пониженном давлении [31, 32]. Особенно актуальными являются задачи по разработке высокоскоростного формирования сквозных отверстий в пластинах карбида кремния, требующихся при создании ряда приборов и изделий микросистемной техники [31-34]. Например, глубокие отверстия в подложках БЮ, сформированных с обратной стороны (практически до активной области прибора), предназначаются для формирования заземляющих контактов в результате заполнения их металлом [31, 32], вследствие чего процесс

ПХТ SiC должен удовлетворять требованиям по минимизации дефектообразования по всей поверхности профиля травления.

Известно, что при формировании глубоких отверстий в подложках, изготовленных из SiC, имеет место дефектообразование и боковой подтрав на поверхности дна окон травления [35, 36]. При этом типичные скорости травления могут варьироваться от 350 до более 1мкм/мин. К настоящему времени наилучшие, с точки зрения величины скорости травления, результаты были получены при использовании плазмохимического травления в газовых смесях на основе гексафтрорида серы (SF6) с добавками O2 и/или Аг (1-2 мкм/мин [31, 32, 37]). В свою очередь, при травлении карбида кремния в хлоросодержащей плазме образуются очень гладкие поверхности профиля травления (RMS = 0.3 нм, RMS - RootMeanSquare), но процесс характеризуется невысокими скоростями -280 нм/мин [33]. Следует отметить, что максимально высокие скорости травления карбида кремния во фторосодержащих плазмах были достигнуты при величинах мощности, поглощаемой в ВЧ разряде индуктивно-связанной плазмы (ИСП), порядка 2000-2500 Вт. Травление SiC при относительно низких (менее 1000 Вт) значениях ВЧ мощности, поглощаемой в разряде ИСП, происходит существенно медленнее. Например, в работе [34] приведены следующие значения скоростей травления: 350 нм/мин (750 Вт), 500 нм/мин (950 Вт). В работе [38] сообщалось о достижении скорости травления ~500 нм/мин (1000 Вт). Аналогичное значение было получено в [39], где мощность ВЧ разряда также составляла 1000 Вт. Наконец, значительный прогресс в направлении увеличения скорости травления карбида кремния при низких мощностях ВЧ разряда (1000 Вт) был продемонстрирован в [32], где авторам удалось достичь скоростей порядка 1 мкм/мин. Очевидно, что с точки зрения совершенствования данных технологий в плане снижения энергозатрат, большой интерес представляет разработка процессов, реализуемых при низких значениях ВЧ мощности разряда ИСП, но обеспечивающих сопоставимые величины скоростей травления при минимальном развитии различных морфологических дефектов.

В работе [32] авторы изучили зависимость скорости травления монокристаллического карбида кремния от температуры подложкодержателя (рис. 1.4). Как видно из этого рисунка, скорость травления линейно возрастает от 530 нм/мин до 830 нм/мин в диапазоне температур от 5 °С до 40 °С, затем падает до 750 нм/мин при температуре 50 °С. Значение мощности источника индуктивно связанной плазмы в данном эксперименте составляло 1000 Вт.

8500 8000 7500 | 7000 а 6500

Я и

| 6000 5500 5000

4500 -1-

0 10 20 30 40 50 60

Temperature, °С

Рис. 1.4. График зависимости скорости травления SiC от температуры подложкодержателя [32].

Согласно данным, приведенным в работах [33, 39, 40-44], скорость травления карбида кремния линейно зависит от мощности ВЧ источника, напряжения смещения и имеет сложный характер зависимости от давления (рис. 1.5) в реакционной камере и процентного содержания кислорода в газовой смеси SF6/O2 (рис. 1.3.4).

Рис. 1.5. График зависимости скорости травления БЮ от давления в реакционной камере [41].

Авторам работы [41] удалось достичь рекордных скоростей травления порядка 2 мкм/мин, однако стоит отметить, что травление проводилось в системе ИСП, укомплектованной системой многополюсного магнитного поля, что в значительной степени увеличивает плотность плазмы и соответственно скорость травления, причем такое значение скорости было достигнуто при мощности ВЧ источника 1800 Вт. Как видно из графика, представленного на рис. 1.5, при относительно малой мощности (1000 Вт), скорость травления растет с 500 нм/мин до 1100 нм/мин с понижением давления от 50 мТорр до 10 мТорр.

500

— 400

с

Б

£ 300

с

Щ

™ 200

.с

о

LU 100 а

О 25 50 75 100

% 02 in SF6/02 Gas Mixture

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Осипов Артём Арменакович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Doering, R. Handbook of semiconductor manufacturing technology / R. Doering, Y. Nishi. -CRC Press, 2007. - 1720 pp.

2. Галперин, В.А. Процессы плазменного травления в микро- и нанотехнологиях / В.А. Галперин, Е.В. Данилкин Ф.И. Мочалов; под ред. С.П. Тимошенкова. - М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 283 с.

3. Данилин, Б.С. Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов / Б.С. Данилин, Ю.В. Киреев. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 264 с.

4. Jansen, H. A survey on the reactive ion etching of silicon in microtechnology / H. Jansen, H. Gardeniers, et al. // Journal of micromechanics andmicroengineering. - 1996. - V. 6. - № 1. -P. 14-28.

5. Ветошкин, В. М. Экспериментальная установка для исследования вакуумно-плазменных процессов обработки кварца: дис. канд. тех. наук: 01.04.01 / Ветошкин Владимир Михайлович. - Ижевск, 2009. - 138 с.

6. Chen, F. F. Introduction to plasma physics and controlled fusion / Francis F. Chen. - Springer International Publishing, 2016. - 490 pp.

7. Голишников, А. А. Вакуумные плазменные технологии в производстве СБИС: учеб. пособие / А.А. Голишников, М.Г. Путря. - М.: МИЭТ, 2010. - 163 с.

8. Александров, С.Е. Плазмохимические процессы и оборудование: учеб. пособие / С.Е. Александров, А.А. Уваров. - СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2012 - 400 с.

9. Королев, М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем. Часть 1. - 2-е изд. (эл.) / М.А. Королев, Т.Ю. Крупкина, М.А. Ревелева. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 397 с.

10. Kamimura, R. Dry etching technologies of optical device and III-v compound semiconductors / R. Kamimura, K. Furuta // IEICE Transaction on Electronics. - 2017. V. E100.C. - № 2.- P. 150-155.

11. Chang, X. Developments of surface-wave excited plasma sources using 915 MHz ultra high frequency wave and 2.45 GHz microwave: Doctor thesis / Xijiang Chang. - Shizuoka University, 2013. - 120 pp.

12. Lallement, L. Etching studies of silica glasses in SF6/Ar inductively coupled plasmas: Implications for microfluidic devices fabrication / L. Lallement, C. Gosse, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2010. - V. 28. - № 2. - P. 277-286.

13. Ujiie, T. Fabrication of quartz microcapillary electrophoresis chips using plasma etching / T. Ujiie, T. Kikuchi, et al. // Japanese Journal of Applied Physics. - 2000. - V. 39. - Part 1. - № 6A. - P. 3677-3682.

14. Cimalla, V. Group III nitride and SiC based MEMS and NEMS: materials properties, technology and applications / V. Cimalla, J. Pezoldt, O. Ambacher // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2007. - V. 40. - № 20. - P. 6386-6434.

15. Choi, J.H. Fabrication of SiC nanopillars by inductively coupled SF6/O2 plasma etching / J.H. Choi, L. Latu-Romain, et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2012. - V. 45. - № 23. - P. 235204 (9 pp.).

16. Choyke, W. J. Silicon carbide: A review of fundamental questions and applications to current device technology / W.J. Choyke, H. Matsunami, G. Pensl (ed.). - Wiley, 1997. - 1168 pp.

17. Tamir, T. Guided-wave optoelectronics: device characterization, analysis, and design / T. Tamir, G. Griffel, H.L. Bertoni (ed.). - Springer, 2013. - 501 pp.

18. Li, S. Heating of Rayleigh surface acoustic wave devices in 128° YX LiNbO3 and ST X quartz substrates / S. Li, J. Desrosiers, V.R. Bhethanabotla // 2017 IEEE SENSORS, Glasgow, UK, October 29 to November 1, 2017. - P. 1-3.

19. Сысоев, А.А. Процессы обработки затравок для выращивания совершенных объемных монокристаллов полупроводникового карбида кремния методом ЛЭТИ: дис. канд. тех.

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

наук: 05.27.06 / Сысоев Андрей Александрович. - СПб., 2001. - 100 с.

Громов, Д.В. Материаловедение для микро-и наноэлектроники: учеб. пособие / Д.В.

Громов, А.А. Краснюк. - М.: МИФИ, 2008. - 156 с.

Zhe, C.F. Silicon Carbide: Materials, Processing & Device / C.F. Zhe. - CRC Press, 2003. -416 pp.

Tschumak, E. Comparative study of 3C-GaN grown on semi-insulating 3C-SiC/Si (100) substrates / E. Tschumak, K. Tonisch, et al. // Materials Science Forum. - 2009. - V. 615-617. - P. 943-946.

Severino, A. 3C-SiC film growth on Si substrates / A. Severino, C. Locke, et al. // ECS Transactions. - 2011. - V. 35. - № 6. - P. 99-116.

Лучинин, В.В. Отечественный карбид кремния / В.В. Лучинин, Ю.М. Таиров // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2011. - № 6. - С. 3-26.

Kim, K.C. Formation mechanism of interfacial voids in the growth of SiC films on Si substrates / K.C. Kim, C. Park, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2001. - V. 19. - № 5. - P. 2636-2641.

Lebedev, A.A. Heterojunctions and superlattices based on silicon carbide / A.A. Lebedev // Semiconductor science and technology. - 2006. - V. 21. - № 6. - P. R17-R34. Starke, U. SiC surface reconstruction: Relevancy of atomic structure for growth technology / U. Starke, J. Bernhardt, et al. // Surface Review and Letters. - 1999. - V. 6. - № 06. - P. 11291141.

Capano, M.A. Silicon carbide electronic materials and devices / M.A. Capano, R.J. Trew // MRS Bulletin. - 1997. - V. 22. - № 3. - P. 19-23.

Shi, Y. UV nanosecond laser machining and characterization for SiC MEMS sensor application / Y. Shi, Y. Sun, et al. // Sensors and Actuators A: Physical. - 2018. - V. 276. - P. 196-204. Гольцова, М. Силовая полупроводниковая электроника Многообещающие технологии становятся реальностью / М. Гольцова // Электроника: Наука, технология, бизнес. -2014. - № 4. - С. 54-71.

Сейдман, Л.А. Формирование трехмерных структур в подложках карбида кремния плазмохимическим травлением / Л.А. Сейдман // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. - 2015. - Т. 18. - № 3. - С. 157-171. Осипов, К.Ю. Технология формирования щелевых сквозных металлизированных отверстий к истокам мощных GaN/SiC-транзисторов с высокой подвижностью электронов / К.Ю. Осипов, Л.Э. Великовский // Физика и техника полупроводников. -2012. - Т. 46. - № 9. - С. 1239-1243.

Ekinci, H. Plasma etching of n-Type 4H-SiC for photoconductive semiconductor switch applications / H. Ekinci, V.V. Kuryatkov, et al. // Journal of Electronic Materials. - 2015. - V. 44. - № 5. - P. 1300-1305.

Voss, L.F. SiC via fabrication for wide-band-gap high electron mobility transistor/microwave monolithic integrated circuit devices / L.F. Voss, K.Ip.S.J. Pearton, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 2008. - V. 26. - № 2. - P. 487-494.

Kim, B. Etching of 4H-SiC in a NF3/CH4 inductively coupled plasma / B. Kim, S.Y. Lee, B.T. Lee // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 2003. - V. 21. - № 6. - P. 2455-2460. Okamoto, N. Elimination of pillar associated with micropipe of SiC in high-rate inductively coupled plasma etching / N. Okamoto // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2009. - V. 27. - № 2. - P. 295-300.

Okamoto, N. SiC backside via-hole process for GaN HEMT MMICs using high etch rate ICP etching / N. Okamoto, T. Ohki, et al. // CS MANTECH Conference, Tampa, Florida, USA, May 18th-21st, 2009.

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

Jiang, L. Inductively coupled plasma etching of SiC in SF6/O2 and etch-induced surface chemical bonding modifications / L. Jiang, R. Cheung, et al. // Journal of Applied Physics. -2003. - V. 93. - № 3. - P. 1376-1383.

Jiang, L. Impact of Ar addition to inductively coupled plasma etching of SiC in SF6/O2 / L. Jiang, R. Cheung // Microelectronic engineering. - 2004. - V. 73. - P. 306-311. Khan, F.A. High rate etching of SiC using inductively coupled plasma reactive ion etching in SF6-based gas mixtures / F.A. Khan, I. Adesida // Applied physics letters. - 1999. - V. 75. - № 15. - P. 2268-2270.

Kim, D. W. Magnetically enhanced inductively coupled plasma etching of 6H-SiC / D.W. Kim, H.Y. Lee, et al. // IEEE transactions on plasma science. - 2004. - V. 32. - № 3. - P. 13621366.

Plank, N.O.V. The etching of silicon carbide in inductively coupled SF6/O2 plasma / N.O.V. Plank, M.A. Blauw, et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2003. - V. 36. - № 5. - P. 482-487.

Wang, J.J. Inductively coupled plasma etching of bulk 6H-SiC and thin-film SiCN in NF3 chemistries / J.J. Wang, E.S. Lambers, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 1998. - V. 16. - № 4. - P. 2204-2209.

Kim, D.W. High rate etching of 6H-SiC in SF6-based magnetically-enhanced inductively coupled plasmas / D.W. Kim, H.Y. Lee, et al. // Thin Solid Films. - 2004. - V. 447. - P. 100104.

Kathalingam, A. Self assembled micro masking effect in the fabrication of SiC nanopillars by ICP-RIE dry etching / A. Kathalingam, Mi-Ra Kim, et al. // Applied Surface Science. - 2011. -V. 257. - № 9. - P. 3850-3855.

Choi, J.H. Fabrication of SiC nanopillars by inductively coupled SF6/O2 plasma / J.H. Choi, L.

Latu-Romain, et al. //Materials Science Forum. - 2012. - V. 711. - P. 66-69.

Tanaka, S. Deep reactive ion etching of silicon carbide / S. Tanaka, K. Rajanna, et al. // Journal

of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing,

Measurement, and Phenomena. - 2001. - V. 19. - № 6. - P. 2173-2176.

Luna, L.E. Deep reactive ion etching of 4H-SiC via cyclic SF6/O2 segments / L.E. Luna, M.J.

Tadjer, et al. // Journal of Micromechanics andMicroengineering. - 2017. - V. 27. - № 9. - P.

095004 (12 pp.).

Luna, L.E. SiC Wafer Bonding and Deep Reactive Ion Etching Towards High-Aspect Ratio SiC MEMS Fabrication / L.E. Luna, K.D. Hobart, et al. // ECS Transactions. - 2018. - V. 86. -№ 5. - P. 105-110.

Gutzow, I. Crystalline and amorphous modifications of silica: structure, thermodynamic properties, solubility, and synthesis / in Glass: Selected properties and crystallization / I. Gutzow, R. Pascova, et al., ed. by Jurn W.P. Schmelzer. - Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, 2017. - P. 137-196.

Рабухин, А.И. Физическая химия тугоплавких неметаллических силикатных соединений /

А.И. Рабухин, В.Г. Савельев. - М.: ИНФРА-М, 2004. - 304 с.

Займан, Дж. Модели беспорядка / Дж. Займан. - М.: Мир, 1982. - 592 с.

Lee, S. Photolithography and selective etching of an array of quartz tuning fork resonators with

improved impact resistance characteristics / S. Lee // Japanese Journal of Applied Physics. -

2001. - V. 40. - № 8. - P. 5164-5167.

Li, L. Fabrication of miniaturized bi-convex quartz crystal microbalance using reactive ion etching and melting photoresist / L. Li, T. Abe, M. Esashi // Sensors and Actuators A: Physical. - 2004. - V. 114. - № 2-3. - P. 496-500.

Madni, A.M. A Micromachine Quartz Angular Rate Sensor for Automative and Advanced Inertial Applications-BEI Gyro Chip, consisting of a unique micromachined double-ended quartz tuning fork and advanced / A.M. Madni, R.D. Geddes // Sensors: the Journal of Applied Sensing Technology. - 1999. - V. 16. - № 8. - P. 26-38.

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

Knieling, T. Microlens array production in a microtechnological dry etch and reflow process for display applications / T. Knieling, M. Shafi, et al. // Journal of the European Optical Society -Rapid publications. - 2012. - V. 7. - P. 12007-1-12007-4.

Liu, C.H. Large-area micro/nanostructures fabrication in quartz by laser interference lithography and dry etching / C.H. Liu, M.H. Hong, et al. // Applied Physics A. - 2010. - V. 101. - № 2. - P. 237-241.

Zeze, D.A. Reactive ion etching of quartz and Pyrex for microelectronic applications / D.A. Zeze, R.D. Forrest, et al. // Journal of Applied Physics. - 2002. - V. 92. - № 7. - P. 3624-3629. Wang, J. One-step microfabrication of fused silica by laser ablation of an organic solution / J. Wang, H. Niino, A. Yabe // Applied Physics A: Materials Science & Processing. - 1999. - V. 68. - № 1. - P. 111-113.

Verpoorte, E. Microfluidics meets MEMS / E. Verpoorte, N.F. De Rooij // Proceedings of the IEEE. - 2003. - V. 91. - № 6. - P. 930-953.

Ichiki, T. Plasma applications for biochip technology / T. Ichiki, Y. Sugiyama, et al. // Thin Solid Films. - 2003. - V. 435. - № 1-2. - P. 62-68.

Abe, T. One-chip multichannel quartz crystal microbalance (QCM) fabricated by Deep RIE / T. Abe, M. Esashi // Sensors and Actuators A: Physical. - 2000. - V. 82. - № 1-3. - P. 139-143. Белов, А.А. Кварцевые резонаторы: Спецпрактикум кафедры физики колебаний / А.А. Белов, А.В. Степанов. - М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2012 - 18 с.

Ре, И.С. Диэлектрики. Основные свойства и применения в электронике / И.С. Ре, Ю.М. Поплавк. - М.: Радио и связь, 1989. — 288 с.

Nye, J.F. Physical properties of crystals: their representation by tensors and matrices / J.F. Nye.

- Clarendon Press, 1985. - 329 pp.

Gotze, J. Chemistry, textures and physical properties of quartz-geological interpretation and technical application / J. Gotze // Mineralogical Magazine. - 2009. - V. 73. - № 4. - P. 645671.

Huff, M.A. Method for etching deep, high-aspect ratio features into glass, fused silica, and quartz materials / M.A. Huff, M. Pedersen. - пат. № 9576773, США. - 2017. Queste, S. Deep reactive ion etching of quartz, lithium niobate and lead titanate / S. Queste, E. Courjon, et al. // JNTE Proceedings, Toulouse, France, 2008.

Goyal, A. High-speed anisotropic etching of quartz using SF6/C4F8/Ar/O2 based chemistry in inductively coupled plasma reactive ion etching system / A. Goyal, V. Hood, S. Tadigadapa // Processing volume 6111, Reliability, Packaging, Testing, and Characterization of MEMS/MOEMS, MOEMS-MEMS 2006 Micro and Nanofabrication, San Jose, California, USA, 2006. - P. 61110P1-61110P-10.

Osipov, A.A. Optimization of technological parameters in plasma chemical etching of quartz single crystals / A.A. Osipov, S.E. Alexandrov, A.A. Osipov // Russian Journal of Applied Chemistry. - 2016. - V. 89. - № 6. - P. 865-870.

Dussart, R. Plasma cryogenic etching of silicon: from the early days to today's advanced technologies / R. Dussart, T. Tillocher, et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2014.

- V. 47. - № 12. - P. 123001-1-123001-27.

Queste, S. DRIE of non-conventional materials: first results / S. Queste, G. Ulliac, et al. // Proceedings of the 4th international conference on multi-material micro manufacturing, 9-11 September, Cardiff, UK, 2008. - P. 171-174.

Ahamed, M.J. Deep NLD plasma etching of fused silica and borosilicate glass / M.J. Ahamed, D. Senkal, et al. // SENSORS, 2013 IEEE, 3-6 November, Baltimore, MD, USA, 2013. - P. 14.

Tang, Y.-H. Comparison of optimised conditions for inductively coupled plasma-reactive ion etching of quartz substrates and its optical applications / Y.-H. Tang, Y.-H. Lin, et al. // IET Micro & Nano Letters. - 2014. - V. 9. - № 6. - P. 395-398.

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

Leech, P. W. Reactive ion etching of piezoelectric materials in CF4/CHF3 plasmas / P.W. Leech // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 1998. - V. 16.

- № 4. - P. 2037-2041.

Li, X. Deep reactive ion etching of Pyrex glass using SF6 plasma / X. Li, T. Abe, M. Esashi // Sensors and actuators A: Physical. - 2001. - V. 87. - № 3. - P. 139-145. Kamijo, A. Wafer-level quartz dry etching technology / A. Kamijo, S. Monoe, et al. // 2014 IEEE Frequency Control Symposium (FCS), 19-22 May, Taipei, Taiwan, 2014. - P. 1-4. Дикарев, А.Ю. Каталитическое плазмохимическое травление кварца / А.Ю. Дикарев, Ю.И. Дикарев и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2005. - Т. 7. -№ 2. - С. 217-221.

Knizikevicius, R. Simulations of Si and SiO2 Etching in SF6+O2 Plasma / R. Knizikevicius // ActaPhysicaPolonicaA. - 2010. - V. 117. - № 3. - P. 478-483.

Alam, A.B.M.K. Etching Process Development of SiO2 Etching Using Inductively Coupled Plasma: Master of Science thesis / A B M Khairul Alam. - University of Eastern Finland, 2015.

- 50 pp.

Hong, L.W. Optimization of inductively coupled plasma dry etching for planar waveguide fabrication: Master of Science thesis / Lim Weng Hong. - University of Malaya, 2010. - 140 pp.

Ветошкин, В.М. Высокоскоростное ВЧ-магнетронное реактивно-ионное травление кварца / В.М. Ветошкин, П.Н. Крылов // Proceedings of the Fourth International Conference "Interaction of radiation with solids", Minsk, Belarus, 3-5 October, 2001. - C. 67-69. Nojiri, K. Dry etching technology for semiconductors / K. Nojiri. - Springer International Publishing, 2015. - 116 pp.

Fukasawa, T. Conelike defect in deep quartz etching employing neutral loop discharge / T. Fukasawa, T. Hayashi, Y. Horiike // Japanese journal of applied physics. - 2003. - V. 42. - № 10. - P. 6691-6697.

Fukasawa, T. Deep dry etching of quartz plate over 100 |im in depth employing ultra-thick photoresist (SU-8) / T. Fukasawa, Y. Horiike // Japanese journal of applied physics. - 2003. -V. 42. - № 6A. - P. 3702-3706.

Chen, H. An investigation into the characteristics of deep reactive ion etching of quartz using SU-8 as a mask / H. Chen, C. Fu // Journal of Micromechanics andMicroengineering. - 2008.

- V. 18. - № 10. - P. 105001-1-105001-8.

Morikawa, Y. A novel deep etching technology for Si and quartz materials / Y. Morikawa, T. Koidesawa, et al. // Thin Solid Films. - 2007. - V. 515. - № 12. - P. 4918-4922. Chen, W. Application of magnetic neutral loop discharge plasma in deep silica etching / W. Chen, K. Sugita, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2001. - V. 19. - № 6. - P. 2936-2940.

Gaboriau, F. Selective and deep plasma etching of SiO2: Comparison between different fluorocarbon gases (CF4, C2F6, CHF3) mixed with CH4 or H2 and influence of the residence time / F. Gaboriau, G. Cartry, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. -2002. - V. 20. - № 4. - P. 1514-1521.

Abe, T. A fabrication method of high-Q quartz crystal resonator using double-layered etching mask for DRIE / T. Abe, Y. Itasaka // Sensors and Actuators A: Physical. - 2012. - V. 188. -P. 503-506.

Chapellier, P. Aspect ratio dependent etching in advanced deep reactive ion etching of quartz / P. Chapellier, P. Lavenus, et al. // 2017 Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP), Bordeaux, France, 29 May - 1 June, 2017. - P. 1-6. Pedersen, M. Development of Process Recipes for Maximum Mask Etch Selectivity and Maximum Etch Rate Having Vertical Sidewalls for Deep, Highly-Anisotropic Inductively-Coupled Plasma (ICP) Etching of Fused Silica / M. Pedersen, M. Huff // ECS Journal of Solid State Science and Technology. - 2017. - V. 6. - № 9. - P. P644-P652

93. Morikawa, Y. Application of magnetic neutral loop discharge plasma in deep quartz and silicon etching process for MEMS/NEMS devices fabrication / Y. Morikawa, T. Hayashi, et al. // Technical Proceedings of the 2005 NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show, Volume 2, Anaheim, May 8-12, 2005. - P. 501-503.

94. Svaasand, L.O. Solid-solution range of LiNbO3 / L.O. Svaasand, M. Eriksrud, et al. // Journal of Crystal Growth. - 1974. - V. 22. - № 3. - P. 230-232.

95. Палатников, М.Н. Фундаментальные аспекты технологии сильно легированных кристаллов ниобата лития / М.Р. Палатников, И.В. Сидоров и др. - Апатиты: КНЦ РАН, 2017. - 241 с.

96. Mohamedelhassan, A. Fabrication of Ridge Waveguides in Lithium Niobate: Master of Science thesis / Ashraf Mohamedelhassan. - Royal Institute of Technology KTH, Stockholm, Sweden, 2012. - 67 pp.

97. Jun, D. Fabrication methodologies for integrated photonic devices in lithium niobate: Doctor of philosophy thesis / Deng Jun. - National University of Singapore, 2013. - 148 pp.

98. Barry, I.E. Microstructuring of lithium niobate: Doctoral thesis / Ian Eric Barry. - University of Southampton, 2000. - 186 pp.

99. Merola, F. Lithium Niobate: optical properties and applications: Doctor of philosophy thesis / Francesco Merola. - University of Naples Federico II, 2009. - 147 pp.

100. Scrymgeour, D. Local structure and shaping of ferroelectric domain walls for photonic applications: Doctor of philosophy thesis / David Scrymgeour. - Pennsylvania State University, 2004. - 318 pp.

101. Randles, A.B. Deep structures wet etched into lithium niobate using a physical mask / A.B. Randles, B.J. Pokines, et al. // International Journal of Computational Engineering Science. -2003. - V. 04. - № 03. - P. 497-500.

102. Guangyuan, S. Novel optical waveguides: from dielectric to plasmonic: Doctor of philosophy thesis / Si Guangyuan.- National University of Singapore, 2011. - 87 pp.

103. Гуляев, В.В. Исследование кинетики и механизмов взаимодействия газоразрядной фторсодержащей плазмы с поверхностью LiNbO3: дис. канд. тех. наук: 05.27.01 / Гуляев Вячеслав Валентинович. - Воронеж, 2011. - 135 с.

104. Ren, Z. Etching characteristics of LiNbO3 in reactive ion etching and inductively coupled plasma / Z. Ren, P.J. Heard, et al. // Journal of applied physics. - 2008. - V. 103. - № 3. - P. 034109-1-034109-8.

105. Poberaj, G. Lithium niobate on insulator (LNOI) for micro-photonic devices / G. Poberaj, H. Hu, et al. // Laser & photonics reviews. - 2012. - V. 6. - № 4. - P. 488-503

106. Ulliac, G. Argon plasma inductively coupled plasma reactive ion etching study for smooth sidewall thin film lithium niobate waveguide application / G. Ulliac, V. Calero, et al. // Optical Materials. - 2016. - V. 53. - P. 1-5.

107. Chen, L. Hybrid silicon and lithium niobate electro-optical ring modulator / L. Chen, Q. Xu // Optica. - 2014. - V. 1. - № 2. - P. 112-118.

108. Weis, R.S. Lithium niobate: summary of physical properties and crystal structure / R.S. Weis, T.K. Gaylord // Applied Physics A. - 1985. - V. 37. - № 4. - P. 191-203

109. Munn, R.W. Principles and applications of nonlinear optical materials / R.W. Munn, C.N. Ironside. - Springer Netherland, 1993. - 257 pp.

110. Tsuchiya, T. Dry etching and low-temperature direct bonding process of lithium niobate wafer for fabricating micro/nano channel device / T. Tsuchiya, K. Sugano, et al. // 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS), 18-22 June, Kaohsiung, Taiwan, 2017. - P. 1245-1248.

111. Li, X.P. Low-loss bent channel waveguides in lithium niobate thin film by proton exchange and dry etching / X.P. Li, K.X. Chen, et al. // Optical Materials Express. - 2018. - V. 8. - № 5. - P. 1322-1327.

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

Mahmoud, M. Lithium niobate electro-optic racetrack modulator etched in Y-cut LNOI platform / M. Mohamed, L. Cai, et al. // IEEE Photonics Journal. - 2018. - V. 10. - № 1. - P. 6600410-1-6600410-11.

Сольский, И.М. Получение оптически однородных монокристаллов ниобата лития больших размеров / И.М. Сольский, Д.Ю. Сугак, В.М. Гава // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2005. - № 5. - С. 55-61. Кузьминов, Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития / Ю.С. Кузьминов. - М.: Наука, 1987. - 264 с.

Wong, K.K. (ed.). Properties of lithium niobate: EMIS datareviews series No. 28 / K.K. Wong (ed.) - INSPEC, The Institution of Electrical Engineers, London, UK, 2002. - 417 pp. Альдебенева, Е.П. Исследование физических свойств и областей применения кристаллов ниобата лития / Е.П. Альдебенева, А.А. Достовалов // Техника. Технологии. Инженерия. -2017. - № 1. - С. 14-17.

Sanna, S. Lithium niobate X-cut, Y-cut, and Z-cut surfaces from ab initio theory / S. Sanna, W.G. Schmidt // Physical Review B. - 2010. - V. 81. - № 21. - P. 214116-1-214116-11. Балышева, О.Л. Материалы для акустоэлектронных устройств: учеб. пособие / О.Л. Балышева. - СПб.: ГУАП, 2005. - 50 с.

Chang, C.-M. A parametric study of ICP-RIE etching on a lithium niobate substrate / C.-M. Chang, C.-S. Yu, et al. // 10th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, 7-11 April, Xi'an, China, 2015. - P. 485-486.

Lee, C.L. CF4 plasma etching on LiNbO3 / C.L. Lee, C.L. Lu // Applied Physics Letters. - 1979. - V. 35. - № 10. - P. 756-758.

Jackel, J.L. Reactive ion etching of LiNbO3 / J.L. Jackel, R.E. Howard, et al. // Applied Physics Letters. - 1981. - V. 38. - № 11. - P. 907-909.

Wang, C. Integrated high quality factor lithium niobate microdisk resonators / C. Wang, M.J. Burek, et al. // Optics express. - 2014. - V. 22. - № 25. - P. 30924-30933. Chen, L. Patterned ion-sliced lithium niobate for hybrid photonic integration on silicon / L. Chen, J. Nagy, R.M. Reano // Optical Materials Express. - 2016. - V. 6. - № 7. - P. 24602467.

Hu, H. Plasma etching of proton-exchanged lithium niobate / H. Hu, A.P. Milenin, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2006. - V. 24. -№ 4. - P. 1012-1015.

Smith, S.E. Investigation of nanoscale etching and poling of lithium niobate: Thesis of Master of Science / Stacie Elizabeth Smith. - Montana State University-Bozeman, College of Engineering, 2014. - 136 pp.

Benchabane, S. Highly selective electroplated nickel mask for lithium niobate dry etching / S. Benchabane, L. Robert, et al. // Journal of Applied Physics. - 2009. - V. 105. - № 9. - P. 094109-1-094109-6.

Гуляев, В.В. Особенности травления ниобата лития фторсодержащими радикалами / В.В. Гуляев, Ю.И. Дикарев и др. // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2009. - Т. 5. - № 7. - С. 143-147.

Коняев, И.В. Особенности кинетики травления ниобата и танталата лития во фторсодержащей плазме / И.В. Коняев, Л.Н. Владимирова и др. // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2017. - Т. 13. - № 3. -С. 123-127.

Гуляев, В.В. Изменение морфологии, элементного и фазового состава поверхности ниобата лития после плазмохимического и радикального травления / В.В. Гуляев, Ю.И. Дикарев и др // Вестник Воронежского государственного технического университета. -2010. - Т. 6. - № 9. - С. 145-150.

Гуляев, В.В. Высокоскоростное плазмохимическое травление ниобата лития / В.В. Гуляев, Ю.И. Дикарев и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2010. -Т. 12. - № 4. - С. 360-368.

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

Leech, P.W. Enhancement of the etch rate of LiNbO3 by prior bombardment with MeV O ions / P.W. Leech, M.C. Ridgway // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 1999. - V. 17. - № 6. - P. 3358-3361.

Jun, D. Deep anisotropic LiNbO3 etching with SF6/Ar inductively coupled plasmas / D. Jun, J. Wei, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. - 2012. - V. 30. - № 1. - P. 011208-1-011208-6.

Park, W.J. Ridge structure etching of LiNbO3 crystal for optical waveguide applications / W.J. Park, W.S. Yang, et al. // Optical Materials. - 2006. - V. 28. - № 3. - P. 216-220. Mitsugi, N. Challenges in electron cyclotron resonance plasma etching of LiNbO3 surface for fabrication of ridge optical waveguides / N. Mitsugi, H. Nagata, et al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 1998. - V. 16. - № 4. - P. 22452251.

Hartung, H. Fabrication of ridge waveguides in zinc-substituted lithium niobate by means of ion-beam enhanced etching / H. Hartung, E.-B. Kley, et al. // Optics letters. - 2008. - V. 33. -№ 20. - P. 2320-2322.

Sohler, W. Integrated optical devices in lithium niobate / W. Sohler, H. Hu, et al. // Optics and Photonics News. - 2008. - V. 19. - № 1. - P. 24-31.

URL:http://www.intech-group.ru/upload/instrukcija_po_iekspluatacii_na_vacuumyi_datchik APGX.pdf URL: https://www.comsol.com/release/5.3

URL: https://www.northamericanstainless.com/wp-content/uploads/2010/10/Grade-4301.pdf

URL: http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=mq430an

Чиркин, В.С. Теплофизические свойства материалов (Справочное руководство) / В.С.

Чиркин. - М.: ФИЗМАТГИЗ, 1959. - 356 с.

URL: http://enresurs.com/vata.html

URL: http://ztim.ru/vata_mkrr-130

Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик. - М.: НАУКА, 1972. - 720 с.

Казанцев, Е.Н. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2-е издание, дополненное и переработанное / Е.Н. Казанцев. - М.: МЕТАЛЛУРГИЯ, 1975. - 368 с. URL: http://www.metotech.ru/art_nagrev_1.htm

ГОСТ 12766.1-90 Проволока из прецизионных сплавов с высоким электрическим сопротивлением. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 16 с. Петрова, Л.Г. Электротехнические материалы: Учебное пособие / Л.Г. Петрова, М.А. Потапов, О.В. Чудина. - М.: МАДИ (ГТу), 2008. - 198 с. URL: http://www.zaogross.ru/soprotivlenie nihroma.html#33 URL: http://meradat.ru/catalog/section/27/category/1/product/162/ URL: http://www.termodat.ru/pdf/pid.pdf

Taguchi, G. Taguchi methods: design of experiments. (Taguchi Methods Series) Book 4 / G. Taguchi, Y. Yokoyama. - Amer Supplier Inst, 1993.

Minnick, M.D. Optimum reactive ion etching of x-cut quartz using SF6 and Ar / M.D. Minnick, G.A. Devenyi, R.N. Kleiman // Journal of Micromechanics and Microengineering. - 2013. -V. 23. - P. 117002-1-117002-6.

Дикарев, А.Ю. Травление германия фторосодержащими радикалами из газоразрядной плазмы / А.Ю. Дикарев, Ю.И. Дикарев и др. // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2005. - Т. 7. - № 3. - С. 308-312.

d'Agostino, R. Plasma etching of Si and SiO2 in SF6-O2 mixtures / R. d'Agostino, D.L. Flamm // Journal of Applied Physics. - 1981. - V. 52. - № 1. - P. 162-167.

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

Knizikevicius, R. Influence of temperature on the etching rate of SiO2 in CF4+O2 plasma / R. Knizikevicius, V. Kopustinskas // Microelectronic engineering. - 2006. - V. 83. - № 2. - P. 193-196.

Болячевская, К.И. Основы химической кинетики: Учебное пособие / К.И. Болячевская, А.А. Литманович и др., под ред. И.М. Паписова. - М.: МАДИ (ГТУ), 2007. - 80 с. Schaepkens, M. Effect of radio frequency bias power on SiO2 feature etching in inductively coupled fluorocarbon plasmas / M. Schaepkens, G.S. Oehrlein, J.M. Cook // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 2000. - V. 18. - № 2. - P. 848-855.

Голишников, А.А. Разработка процесса глубокого плазменного травления кремния для технологии трехмерной интеграции кристаллов / А.А. Голишников, М.Г. Путря // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2014. - № 1. - С. 36-41. Pedersen, M. Plasma etching of deep high-aspect ratio features into fused silica / M. Pedersen, M. Huff // Journal of Microelectromechanical Systems. - 2017. - V. 26. - № 2. - P. 448-455. Chapellier, P. DRIE of high Q-factor length-extensional mode quartz micro-resonator / P. Chapellier, B. Verlhac, et al. // Frequency and Time Forum and IEEE International Frequency Control Symposium (EFTF/IFC), 9-13 October, Besancon, France, 2017 Joint Conference of the European. - IEEE, 2017. - P. 218-221.

Pan, W.S. Reactive ion etching of SiC thin films by mixtures of fluorinated gases and oxygen / W.S. Pan, A.J. Steckl // Journal of the Electrochemical Society. - 1990. - V. 137. - № 1. - P. 212-220.

Асабина, Е.А. Дефекты в твердых телах и их влияние на свойства функциональных материалов. Электронное учебно-методическое пособие / Е.А. Асабина. - Нижний-Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. - 65 с.

Syakur, A. Electrical tracking formation on silane epoxy resin under various contaminants / A. Syakur, H. Berahim, T. Rochmadi // TELKOMNIKA (Telecommunication, Computing, Electronics and Control). - 2013. - V. 11. - № 1. - P. 17-28.

Cho, H. Ultradeep, low-damage dry etching of SiC / H. Cho, P. Leerungnawarat, et al. // Applied Physics Letters. - 2000. - V. 76. - № 6. - P. 739-741.

Beheim, G. Deep reactive ion etching for bulk micromachining of silicon carbide / in The MEMS Handbook / G. Beheim., ed. By M. Gad-el-Hak. - CRC Press LLC, USA, 2002. - С. 21-1-21-12.

Camara, N. Study of the reactive ion etching of 6H-SiC and 4H-SiC in SF6/Ar plasmas by optical emission spectroscopy and laser interferometry / N. Camara, K. Zekentes // Solid-State Electronics. - 2002. - V. 46. - № 11. - P. 1959-1963.

Ahn, S.C. A study on the reactive ion etching of SiC single crystals using inductively coupled plasma of SF6-based gas mixtures / S.C. Ahn, S.Y. Han, et al. // Metals and Materials International. - 2004. - V. 10. - № 1. - P. 103-106.

Jiang, L. Dry etching of SiC in inductively coupled Cl2/Ar plasma / L. Jiang, N.O.V. Plank, et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2004. - V. 37. - № 13. - P. 1809-1814. Chabert, P. Deep etching of silicon carbide for micromachining applications: Etch rates and etch mechanisms / P. Chabert // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 2001. - V. 19. - № 4. - P. 1339-1345.

Ruan, J.-A. Low RF power SiC substrate via etch / J.A. Ruan, S. Roadman, W. Skelton // International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology CS MANTECH Conference, Portland Marriot Downtown Waterfront, Portland, Oregon, USA, May 17th-20th, 2010.

Okamoto, N. Differential etching behavior between semi-insulating and n-doped 4H-SiC in high-density SF6/O2 inductively coupled plasma / N. Okamoto // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2009. - V. 27. - № 3. - P. 456-460.

173. Осипов, А.А. Разработка процесса сквозного, скоростного плазмохимического травления монокристаллического кварца в газовой смеси SF6/O2 / А.А. Осипов, С.Е. Александров и др. // Журнал прикладной химии. - 2018. - Т. 91. - № 8. С. 1101 - 1107.