Yksi johdanto
Syövytys integroidun piirin valmistusprosessissa on jaettu:
-Märkäsyövytys;
- Kuivaetsaus.
Alkuaikoina märkäetsaus oli laajalti käytössä, mutta sen rajoitusten vuoksi viivan leveyden ohjauksessa ja etsauksen suunnassa useimmat 3 μm:n jälkeiset prosessit käyttävät kuivaetsausta. Märkäsyövytystä käytetään vain tiettyjen erikoismateriaalikerrosten poistamiseen ja jäämien puhdistamiseen.
Kuivaetsaus viittaa prosessiin, jossa kaasumaisia kemiallisia etsausaineita käytetään reagoimaan kiekon materiaalien kanssa poistettavan osan syövyttämiseksi pois ja muodostamaan haihtuvia reaktiotuotteita, jotka sitten uutetaan reaktiokammiosta. Etsausaine muodostuu yleensä suoraan tai epäsuorasti syövytyskaasun plasmasta, joten kuivaetsausta kutsutaan myös plasmaetsukseksi.
1.1 Plasma
Plasma on heikosti ionisoitunut kaasu, joka muodostuu syövytyskaasun hehkupurkauksesta ulkoisen sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta (kuten radiotaajuusvirtalähteen tuottama). Se sisältää elektroneja, ioneja ja neutraaleja aktiivisia hiukkasia. Niiden joukossa aktiiviset hiukkaset voivat reagoida suoraan kemiallisesti syövytetyn materiaalin kanssa syövytyksen aikaansaamiseksi, mutta tämä puhdas kemiallinen reaktio tapahtuu yleensä vain hyvin pienessä määrässä materiaaleja, eikä se ole suunnattu; kun ioneilla on tietty energia, ne voidaan syövyttää suoraan fysikaalisella sputteroinnilla, mutta tämän puhtaan fysikaalisen reaktion syövytysnopeus on erittäin alhainen ja selektiivisyys erittäin huono.
Suurin osa plasmaetsauksesta saadaan päätökseen aktiivisten hiukkasten ja ionien osallistuessa samanaikaisesti. Tässä prosessissa ionipommituksella on kaksi tehtävää. Yksi niistä on tuhota syövytetyn materiaalin pinnalla olevat atomisidokset, mikä lisää nopeutta, jolla neutraalit hiukkaset reagoivat sen kanssa; toinen on lyödä pois reaktiorajapinnalle kertyneet reaktiotuotteet, jotta etsausaine pääsee täysin kosketukseen syövytetyn materiaalin pinnan kanssa niin, että syövytys jatkuu.
Syövytetyn rakenteen sivuseinille saostuneita reaktiotuotteita ei voida tehokkaasti poistaa suunnatulla ionipommituksella, mikä estää sivuseinien syövytyksen ja muodostaa anisotrooppisen syövytyksen.
Toinen etsausprosessi
2.1 Märkäetsaus ja -puhdistus
Märkäetsaus on yksi varhaisimmista integroitujen piirien valmistuksessa käytetyistä teknologioista. Vaikka useimmat märkäetsausprosessit on korvattu anisotrooppisella kuivaetsauksella sen isotrooppisen syövytyksen vuoksi, sillä on silti tärkeä rooli suurempien ei-kriittisten kerrosten puhdistuksessa. Erityisesti oksidinpoistojäämien syövytyksessä ja epidermaalisen kuorinnassa se on tehokkaampaa ja taloudellisempaa kuin kuivaetsaus.
Märkäetsauksen kohteita ovat pääasiassa piioksidi, piinitridi, yksikidepii ja monikiteinen pii. Piioksidin märkäetsaus käyttää yleensä fluorivetyhappoa (HF) pääasiallisena kemiallisena kantajana. Selektiivisyyden parantamiseksi prosessissa käytetään ammoniumfluoridilla puskuroitua laimeaa fluorivetyhappoa. pH-arvon stabiilisuuden säilyttämiseksi voidaan lisätä pieni määrä vahvaa happoa tai muita alkuaineita. Seostettu piioksidi ruostuu helpommin kuin puhdas piioksidi. Märkäkemiallista strippausta käytetään pääasiassa fotoresistin ja kovan maskin (piinitridi) poistamiseen. Kuuma fosforihappo (H3PO4) on tärkein kemiallinen neste, jota käytetään märkäkemialliseen strippaukseen piinitridin poistamiseksi, ja sillä on hyvä selektiivisyys piioksidin suhteen.
Märkäpuhdistus on samanlainen kuin märkäsyövytys, ja se poistaa pääasiassa piikiekkojen pinnalta epäpuhtauksia kemiallisten reaktioiden kautta, mukaan lukien hiukkaset, orgaaniset aineet, metallit ja oksidit. Pääasiallinen märkäpuhdistus on märkäkemiallinen menetelmä. Vaikka kuivapesu voi korvata monia märkäpuhdistusmenetelmiä, ei ole olemassa menetelmää, joka voisi täysin korvata märkäpuhdistuksen.
Märkäpuhdistukseen yleisesti käytettyjä kemikaaleja ovat rikkihappo, kloorivetyhappo, fluorivetyhappo, fosforihappo, vetyperoksidi, ammoniumhydroksidi, ammoniumfluoridi jne. Käytännön sovelluksissa yhtä tai useampaa kemikaalia sekoitetaan deionisoituun veteen tietyssä suhteessa tarpeen mukaan. muodostaa puhdistusliuoksen, kuten SC1, SC2, DHF, BHF jne.
Prosessissa ennen oksidikalvopinnoitusta käytetään usein puhdistusta, koska oksidikalvon valmistus on suoritettava ehdottoman puhtaalle piikiekkopinnalle. Tavallinen piikiekkojen puhdistusprosessi on seuraava:
2.2 Kuivaetsaus and Puhdistus
2.2.1 Kuivaetsaus
Kuivaetsaus teollisuudessa viittaa pääasiassa plasmaetsaukseen, jossa käytetään tehostettua plasmaa tiettyjen aineiden syövytykseen. Laajamittainen tuotantoprosessien laitejärjestelmässä käytetään matalan lämpötilan epätasapainoista plasmaa.
Plasmasyövytys käyttää pääasiassa kahta purkaustilaa: kapasitiivinen kytketty purkaus ja induktiivinen kytketty purkaus
Kapasitiivisesti kytketyssä purkaustilassa: plasmaa tuotetaan ja ylläpidetään kahdessa rinnakkaislevykondensaattorissa ulkoisen radiotaajuisen (RF) virtalähteen avulla. Kaasun paine on yleensä useista millitorreista kymmeniin millitorreihin ja ionisaationopeus on alle 10-5. Induktiivisesti kytketyssä purkaustilassa: yleensä alhaisemmalla kaasunpaineella (kymmeniä millitorreja) plasma syntyy ja sitä ylläpidetään induktiivisesti kytketyllä syöttöenergialla. Ionisaationopeus on yleensä suurempi kuin 10-5, joten sitä kutsutaan myös korkeatiheyksiseksi plasmaksi. Suuritiheyksisiä plasmalähteitä voidaan saada myös elektronisyklotroniresonanssin ja syklotroniaaltopurkauksen avulla. Suuritiheyksinen plasma voi optimoida etsausprosessin etsausnopeuden ja selektiivisyyden samalla, kun se vähentää etsausvaurioita ohjaamalla itsenäisesti ionivirtausta ja ionipommitusenergiaa ulkoisen RF- tai mikroaaltouunivirtalähteen ja substraatin RF-bias-virtalähteen kautta.
Kuivaetsausprosessi on seuraava: syövytyskaasu ruiskutetaan tyhjiöreaktiokammioon, ja sen jälkeen kun reaktiokammion paine on stabiloitunut, plasma syntyy radiotaajuisella hehkupurkauksella; Nopeiden elektronien vaikutuksen jälkeen se hajoaa muodostaen vapaita radikaaleja, jotka diffundoituvat substraatin pintaan ja adsorboituvat. Ionipommituksen vaikutuksesta adsorboituneet vapaat radikaalit reagoivat substraatin pinnalla olevien atomien tai molekyylien kanssa muodostaen kaasumaisia sivutuotteita, jotka poistuvat reaktiokammiosta. Prosessi on esitetty seuraavassa kuvassa:
Kuivaetsausprosessit voidaan jakaa seuraaviin neljään luokkaan:
(1)Fyysinen sputtering etsaus: Se luottaa pääasiassa plasman energisiin ioneihin pommittamaan syövytetyn materiaalin pintaa. Sputteroitujen atomien määrä riippuu osuvien hiukkasten energiasta ja kulmasta. Kun energia ja kulma pysyvät muuttumattomina, eri materiaalien sputterointinopeus eroaa yleensä vain 2-3 kertaa, joten selektiivisyyttä ei ole. Reaktioprosessi on pääasiassa anisotrooppinen.
(2)Kemiallinen etsaus: Plasma tuottaa kaasufaasissa syövyttäviä atomeja ja molekyylejä, jotka reagoivat kemiallisesti materiaalin pinnan kanssa tuottaen haihtuvia kaasuja. Tällä puhtaasti kemiallisella reaktiolla on hyvä selektiivisyys, ja sillä on isotrooppisia ominaisuuksia ottamatta huomioon hilarakennetta.
Esimerkiksi: Si (kiinteä) + 4F → SiF4 (kaasumainen), fotoresisti + O (kaasumainen) → CO2 (kaasumainen) + H2O (kaasumainen)
(3)Ionienergiakäyttöinen etsaus: Ionit ovat sekä hiukkasia, jotka aiheuttavat syövytystä että energiaa kuljettavia hiukkasia. Tällaisten energiaa kuljettavien hiukkasten syövytystehokkuus on enemmän kuin yhden kertaluvun korkeampi kuin yksinkertaisen fysikaalisen tai kemiallisen syövytyksen. Niistä prosessin fysikaalisten ja kemiallisten parametrien optimointi on syövytysprosessin ohjauksen ydin.
(4)Ioni-estekomposiittietsaus: Se viittaa pääasiassa polymeerisuojakerroksen muodostamiseen komposiittihiukkasten avulla etsausprosessin aikana. Plasma vaatii tällaisen suojakerroksen estämään sivuseinien syövytysreaktion etsausprosessin aikana. Esimerkiksi C:n lisääminen Cl:ään ja Cl2-etsaus voi tuottaa kloorihiiliyhdistekerroksen etsauksen aikana suojaamaan sivuseiniä etsaukselta.
2.2.1 Kemiallinen pesu
Kemiallinen pesu viittaa pääasiassa plasmapuhdistukseen. Plasman ioneja käytetään pommittamaan puhdistettavaa pintaa, ja aktivoidussa tilassa olevat atomit ja molekyylit ovat vuorovaikutuksessa puhdistettavan pinnan kanssa, jolloin fotoresisti poistetaan ja tuhkautuu. Toisin kuin kuivaetsauksessa, kuivapesun prosessiparametrit eivät yleensä sisällä suuntaselektiivisyyttä, joten prosessin suunnittelu on suhteellisen yksinkertainen. Laajamittainen tuotantoprosesseissa fluoripohjaisia kaasuja, happea tai vetyä käytetään pääasiassa reaktioplasman pääosana. Lisäksi tietyn määrän argonplasmaa lisääminen voi parantaa ionipommitusvaikutusta, mikä parantaa puhdistustehoa.
Plasmakuivapesuprosessissa käytetään yleensä etäplasmamenetelmää. Tämä johtuu siitä, että puhdistusprosessissa toivotaan vähentävän plasmassa olevien ionien pommitusvaikutusta ionipommituksen aiheuttamien vaurioiden hallitsemiseksi; ja kemiallisten vapaiden radikaalien tehostettu reaktio voi parantaa puhdistustehoa. Etäplasma voi käyttää mikroaaltoja stabiilin ja tiheän plasman tuottamiseen reaktiokammion ulkopuolelle, jolloin syntyy suuri määrä vapaita radikaaleja, jotka tulevat reaktiokammioon puhdistukseen tarvittavan reaktion saavuttamiseksi. Suurin osa teollisuuden kuivapesukaasulähteistä käyttää fluoripohjaisia kaasuja, kuten NF3:a, ja yli 99 % NF3:sta hajoaa mikroaaltoplasmassa. Kuivapesuprosessissa ei juuri esiinny ionipommitusvaikutusta, joten on hyödyllistä suojata piikiekkoja vaurioilta ja pidentää reaktiokammion käyttöikää.
Kolme märkäetsaus- ja puhdistuslaitetta
3.1 Säiliötyyppinen kiekkojen puhdistuskone
Kourutyyppinen kiekkojen puhdistuskone koostuu pääasiassa edestä avautuvasta kiekkojen siirtolaatikon siirtomoduulista, kiekkojen lastaus-/purkusiirtomoduulista, poistoilman ottomoduulista, kemiallisen nestesäiliön moduulista, deionisoidun veden säiliömoduulista, kuivaussäiliöstä moduuli ja ohjausmoduuli. Se voi puhdistaa useita kiekkolaatikoita samanaikaisesti ja saavuttaa kiekkojen kuivumisen ja kuivumisen.
3.2 Kaivantokiekkoetseri
3.3 Yhden kiekon märkäkäsittelylaitteet
Eri prosessitarkoitusten mukaan yksittäiset kiekot märkäprosessilaitteet voidaan jakaa kolmeen luokkaan. Ensimmäinen luokka on yhden kiekon puhdistuslaitteet, joiden puhdistuskohteita ovat hiukkaset, orgaaniset aineet, luonnollinen oksidikerros, metalliepäpuhtaudet ja muut epäpuhtaudet; toinen luokka on yhden kiekon pesulaitteet, joiden pääasiallinen prosessin tarkoitus on poistaa kiekon pinnalta jääneet hiukkaset; Kolmas luokka on yksikiekkoetsauslaitteet, joita käytetään pääasiassa ohuiden kalvojen poistamiseen. Eri prosessitarkoitusten mukaan yksittäiset kiekotetsauslaitteet voidaan jakaa kahteen tyyppiin. Ensimmäinen tyyppi on lievä etsauslaitteisto, jota käytetään pääasiassa poistamaan pintakalvovauriokerroksia, jotka aiheutuvat korkean energian ioni-istutuksesta; toinen tyyppi on uhrautuvan kerroksen poistolaitteisto, jota käytetään pääasiassa sulkukerrosten poistamiseen kiekkojen ohentamisen tai kemiallisen mekaanisen kiillotuksen jälkeen.
Koneen kokonaisarkkitehtuurin näkökulmasta kaikentyyppisten yksikiekkoisten märkäprosessilaitteiden perusarkkitehtuuri on samanlainen, ja se koostuu yleensä kuudesta osasta: päärunko, kiekkojen siirtojärjestelmä, kammiomoduuli, kemiallisen nesteen syöttö- ja siirtomoduuli, ohjelmistojärjestelmä. ja elektroninen ohjausmoduuli.
3.4 Yhden kiekon puhdistuslaitteet
Yksikiekkopuhdistuslaitteisto on suunniteltu perinteiseen RCA-puhdistusmenetelmään perustuen, ja sen prosessin tarkoitus on puhdistaa hiukkaset, orgaaniset aineet, luonnollinen oksidikerros, metalliepäpuhtaudet ja muut epäpuhtaudet. Prosessisovelluksen kannalta yksittäisiä kiekkojen puhdistuslaitteita käytetään tällä hetkellä laajalti integroitujen piirien valmistuksen etu- ja takapään prosesseissa, mukaan lukien puhdistus ennen ja jälkeen kalvon muodostuksen, puhdistus plasmaetsauksen jälkeen, puhdistus ioni-istutuksen jälkeen, puhdistus kemikaalin jälkeen mekaaninen kiillotus ja puhdistus metallipinnoituksen jälkeen. Lukuun ottamatta korkean lämpötilan fosforihappoprosessia, yhden kiekon puhdistuslaitteet ovat periaatteessa yhteensopivia kaikkien puhdistusprosessien kanssa.
3.5 Yhden kiekon etsauslaitteet
Yhden kiekon etsauslaitteiston prosessitarkoitus on pääasiassa ohutkalvoetsaus. Prosessin tarkoituksen mukaan se voidaan jakaa kahteen luokkaan, nimittäin kevyeen etsauslaitteistoon (käytetään poistamaan korkean energian ioni-implantaation aiheuttama pintakalvovauriokerros) ja uhrautuvan kerroksen poistolaitteisto (käytetään sulkukerroksen poistamiseen kiekon jälkeen ohennus tai kemiallinen mekaaninen kiillotus). Prosessissa poistettavia materiaaleja ovat yleensä pii-, piioksidi-, piinitridi- ja metallikalvokerrokset.
Neljä kuivaetsaus- ja puhdistuslaitetta
4.1 Plasmasyövytyslaitteiden luokitus
Ioniruiskutussyövytyslaitteiston, joka on lähellä puhdasta fysikaalista reaktiota, ja liimanpoistolaitteiston lisäksi, joka on lähellä puhdasta kemiallista reaktiota, plasmaetsaus voidaan jakaa karkeasti kahteen luokkaan eri plasmantuotanto- ja ohjaustekniikoiden mukaan:
-Kapasitiivisesti kytketty plasma (CCP) etsaus;
-Induktiivisesti kytketty plasma (ICP) etsaus.
4.1.1 CCP
Kapasitiivisesti kytketyn plasmaetsauksen tarkoituksena on kytkeä radiotaajuinen teholähde yhteen tai molempiin reaktiokammion ylä- ja alaelektrodeista, ja näiden kahden levyn välinen plasma muodostaa kondensaattorin yksinkertaistetussa ekvivalenttipiirissä.
On olemassa kaksi varhaisinta tällaista tekniikkaa:
Yksi on varhainen plasmaetsaus, joka yhdistää RF-virtalähteen yläelektrodiin ja alempi elektrodi, jossa kiekko sijaitsee, on maadoitettu. Koska tällä tavalla syntyvä plasma ei muodosta riittävän paksua ionivaippaa kiekon pintaan, ionipommituksen energia on alhainen ja sitä käytetään yleensä prosesseissa, kuten piin syövytyksessä, joissa pääsyövytysaineena käytetään aktiivisia hiukkasia.
Toinen on varhainen reaktiivinen ionietsaus (RIE), joka yhdistää RF-virtalähteen alempaan elektrodiin, jossa kiekko sijaitsee, ja maadoittaa ylemmän elektrodin suuremmalla alueella. Tällä tekniikalla voidaan muodostaa paksumpi ionivaippa, joka sopii dielektrisiin syövytysprosesseihin, jotka vaativat suurempaa ionienergiaa osallistuakseen reaktioon. Varhaisen reaktiivisen ionisyövytyksen perusteella lisätään DC-magneettikenttä, joka on kohtisuorassa RF-sähkökenttään nähden, muodostamaan ExB-drift, joka voi lisätä elektronien ja kaasuhiukkasten törmäysmahdollisuutta, mikä parantaa tehokkaasti plasman pitoisuutta ja etsausnopeutta. Tätä etsausta kutsutaan magneettikentällä tehostetuksi reaktiiviseksi ionietsaukseksi (MERIE).
Edellä mainituilla kolmella tekniikalla on yhteinen haittapuoli, eli plasman pitoisuutta ja sen energiaa ei voida ohjata erikseen. Esimerkiksi syövytysnopeuden lisäämiseksi RF-tehon lisäämismenetelmää voidaan käyttää plasman pitoisuuden lisäämiseen, mutta lisääntynyt RF-teho johtaa väistämättä ionienergian kasvuun, mikä vahingoittaa laitteita kiekko. Viimeisen vuosikymmenen aikana kapasitiivinen kytkentätekniikka on omaksunut useiden RF-lähteiden suunnittelun, jotka on kytketty ylempään ja alempaan elektrodiin tai molemmat alaelektrodiin.
Valitsemalla ja sovittamalla erilaisia RF-taajuuksia, elektrodin pinta-ala, etäisyys, materiaalit ja muut keskeiset parametrit koordinoidaan keskenään, plasmakonsentraatio ja ionienergia voidaan irrottaa mahdollisimman paljon.
4.1.2 ICP
Induktiivisesti kytketty plasmaetsaus on asettaa yksi tai useampi sarja radiotaajuiseen virtalähteeseen kytkettyjä käämiä reaktiokammion päälle tai sen ympärille. Käämin radiotaajuisen virran synnyttämä vaihtuva magneettikenttä tulee reaktiokammioon dielektrisen ikkunan kautta kiihdyttääkseen elektroneja, jolloin syntyy plasmaa. Yksinkertaistetussa ekvivalenttipiirissä (muuntajassa) käämi on ensiökäämin induktanssi ja plasma on toisiokäämin induktanssi.
Tällä kytkentämenetelmällä voidaan saavuttaa plasmakonsentraatio, joka on enemmän kuin yhden suuruusluokan korkeampi kuin kapasitiivinen kytkentä matalassa paineessa. Lisäksi toinen RF-teholähde on kytketty kiekon sijaintiin bias-teholähteenä ionipommitusenergian tuottamiseksi. Siksi ionipitoisuus riippuu kelan lähdeteholähteestä ja ionienergia riippuu bias-teholähteestä, jolloin saavutetaan perusteellisempi pitoisuuden ja energian irrottaminen.
4.2 Plasmaetsauslaitteet
Melkein kaikki kuivaetsauksen etsausaineet syntyvät suoraan tai epäsuorasti plasmasta, joten kuivaetsausta kutsutaan usein plasmaetsaukseksi. Plasmaetsaus on plasmaetsaus laajassa merkityksessä. Kahdessa varhaisessa litteälevyreaktorimallissa toinen on maadoittaa levy, jossa kiekko sijaitsee, ja toinen levy on kytketty RF-lähteeseen; toinen on päinvastoin. Edellisessä mallissa maadoitettu levy on yleensä suurempi kuin RF-lähteeseen kytketyn levyn pinta-ala ja kaasun paine reaktorissa on korkea. Kiekon pintaan muodostuva ionivaippa on hyvin ohut ja kiekko näyttää olevan "upotettu" plasmaan. Syövytys saatetaan pääosin loppuun plasmassa olevien aktiivisten hiukkasten ja syövytetyn materiaalin pinnan välisellä kemiallisella reaktiolla. Ionipommituksen energia on hyvin pieni, ja sen osallistuminen syövytykseen on hyvin vähäistä. Tätä mallia kutsutaan plasmaetsaustilaksi. Toisessa mallissa, koska ionipommituksen osallistumisaste on suhteellisen suuri, sitä kutsutaan reaktiiviseksi ionietsausmoodiksi.
4.3 Reaktiivisten ionien etsauslaitteet
Reaktiivinen ionietsaus (RIE) viittaa etsausprosessiin, jossa aktiiviset hiukkaset ja varautuneet ionit osallistuvat prosessiin samanaikaisesti. Niiden joukossa aktiiviset hiukkaset ovat pääasiassa neutraaleja hiukkasia (tunnetaan myös vapaita radikaaleja), joiden pitoisuus on korkea (noin 1-10 % kaasun pitoisuudesta), jotka ovat etsausaineen pääkomponentteja. Niiden ja syövytetyn materiaalin välisessä kemiallisessa reaktiossa syntyvät tuotteet joko haihtuvat ja uutetaan suoraan reaktiokammiosta tai kerääntyvät syövytetylle pinnalle; kun taas varautuneiden ionien pitoisuus on pienempi (10-4 - 10-3 kaasukonsentraatiosta), ja niitä kiihdyttää kiekon pintaan muodostuneen ionivaipan sähkökenttä pommittamaan syövytettyä pintaa. Varautuneilla hiukkasilla on kaksi päätehtävää. Yksi on tuhota syövytetyn materiaalin atomirakenne, mikä nopeuttaa aktiivisten hiukkasten reagointinopeutta sen kanssa; toinen on pommittaa ja poistaa kerääntyneet reaktiotuotteet niin, että syövytetty materiaali on täysin kosketuksessa aktiivisten hiukkasten kanssa, jolloin syövytys jatkuu.
Koska ionit eivät osallistu suoraan syövytysreaktioon (tai muodostavat hyvin pienen osuuden, kuten fyysisen pommituksen poiston ja aktiivisten ionien suoran kemiallisen syövytyksen), yllä olevaa etsausprosessia tulisi tiukasti ottaen kutsua ioniavusteiseksi etsaukseksi. Nimi reaktiivinen ionisyövytys ei ole tarkka, mutta sitä käytetään edelleen. Varhaisimmat RIE-laitteet otettiin käyttöön 1980-luvulla. Yhden RF-virtalähteen ja suhteellisen yksinkertaisen reaktiokammiorakenteen ansiosta sillä on rajoituksia syövytysnopeuden, tasaisuuden ja selektiivisyyden suhteen.
4.4 Magneettikentällä tehostetut reaktiivisten ionien etsauslaitteet
MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) -laite on etsauslaite, joka on rakennettu lisäämällä DC-magneettikenttä litteään RIE-laitteeseen ja jonka tarkoituksena on lisätä syövytysnopeutta.
MERIE-laitteet otettiin suuressa mittakaavassa käyttöön 1990-luvulla, jolloin yksikiekkosyövytyslaitteista oli tullut alan valtavirtalaite. MERIE-laitteiden suurin haitta on, että magneettikentän aiheuttama plasmakonsentraation spatiaalinen jakautuminen epähomogeenisuus johtaa virta- tai jännite-eroihin integroidussa piirilaitteessa, mikä aiheuttaa laitevaurioita. Koska tämä vaurio johtuu hetkellisestä epähomogeenisuudesta, magneettikentän pyöriminen ei voi poistaa sitä. Integroitujen piirien koon pienentyessä niiden laitevauriot ovat yhä herkempiä plasman epähomogeenisuudelle, ja etsausnopeuden lisääminen magneettikenttää tehostamalla on vähitellen korvattu monitaajuusvirtalähteen tasomaisella reaktiivisella ionisyövytystekniikalla. on kapasitiivisesti kytketty plasmaetsaustekniikka.
4.5 Kapasitiivisesti kytketty plasmaetsauslaitteisto
Kapasitiivisesti kytketty plasma (CCP) etsauslaitteisto on laite, joka tuottaa plasmaa reaktiokammiossa kapasitiivisen kytkennän kautta kohdistamalla radiotaajuisen (tai DC) virtalähteen elektrodilevyyn ja jota käytetään syövytykseen. Sen etsausperiaate on samanlainen kuin reaktiivisten ionien syövytyslaitteiden.
Alla on esitetty yksinkertaistettu kaavio CCP-etsauslaitteistosta. Se käyttää yleensä kahta tai kolmea eri taajuista RF-lähdettä, ja jotkut käyttävät myös tasavirtalähdettä. RF-virtalähteen taajuus on 800kHz ~ 162MHz, ja yleisesti käytetyt taajuudet ovat 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz ja 60MHz. RF-virtalähteitä, joiden taajuus on 2MHz tai 4MHz, kutsutaan yleensä matalataajuisiksi RF-lähteiksi. Ne on yleensä kytketty alempaan elektrodiin, jossa kiekko sijaitsee. Ne hallitsevat tehokkaammin ionienergiaa, joten niitä kutsutaan myös bias-virtalähteiksi; RF-virtalähteitä, joiden taajuus on yli 27 MHz, kutsutaan korkeataajuisiksi RF-lähteiksi. Ne voidaan liittää joko ylä- tai alaelektrodiin. Ne hallitsevat tehokkaammin plasman pitoisuutta, joten niitä kutsutaan myös lähdevirtalähteiksi. 13 MHz:n RF-virtalähde on keskellä ja sillä katsotaan yleensä olevan molemmat yllä mainitut toiminnot, mutta ne ovat suhteellisen heikompia. Huomaa, että vaikka plasmakonsentraatiota ja energiaa voidaan säätää tietyllä alueella eritaajuisten RF-lähteiden teholla (ns. erotusvaikutus), kapasitiivisen kytkennän ominaisuuksien vuoksi niitä ei voida säätää ja ohjata täysin itsenäisesti.
Ionien energian jakautumisella on merkittävä vaikutus etsauksen ja laitevaurioiden yksityiskohtaiseen suorituskykyyn, joten ionienergian jakautumisen optimointiteknologian kehittämisestä on tullut yksi edistyneiden etsauslaitteiden avainkohdista. Tällä hetkellä tuotannossa menestyksekkäästi käytettyjä tekniikoita ovat mm. multi-RF-hybridikäyttö, DC-superpositio, RF yhdistettynä DC-pulssibiasiin sekä bias-virtalähteen ja lähdevirtalähteen synkroninen pulssi-RF-lähtö.
CCP-etsauslaitteet ovat yksi kahdesta laajimmin käytetystä plasmaetsauslaitteistotyypistä. Sitä käytetään pääasiassa dielektristen materiaalien etsausprosessissa, kuten portin sivuseinän ja kovan maskin etsaus logiikkasiruprosessin etuvaiheessa, kosketusreikien etsaus keskivaiheessa, mosaiikki- ja alumiinityynyetsaus takaosassa sekä syvien kaivantojen, syvien reikien ja johdotuksen kosketusreikien etsaus 3D-flash-muistisiruprosessissa (piinitridi/piioksidirakenne esimerkkinä).
CCP-etsauslaitteet kohtaavat kaksi päähaastetta ja parannussuuntaa. Ensinnäkin erittäin korkeaa ionienergiaa käytettäessä korkean kuvasuhteen rakenteiden syövytyskyky (kuten 3D-flash-muistin reikä- ja uraetsaus vaatii yli 50:1-suhteen). Nykyinen menetelmä bias-tehon lisäämiseksi ionienergian lisäämiseksi on käyttänyt RF-virtalähteitä jopa 10 000 wattia. Suuren syntyvän lämmön vuoksi reaktiokammion jäähdytys- ja lämpötilansäätötekniikkaa on jatkuvasti parannettava. Toiseksi uusien syövytyskaasujen kehittämisessä on saatava aikaan läpimurto, jotta etsauskyvyn ongelma voidaan ratkaista perusteellisesti.
4.6 Induktiivisesti kytketyt plasmaetsauslaitteet
Induktiivisesti kytketty plasma (ICP) -etsauslaite on laite, joka kytkee radiotaajuisen virtalähteen energian reaktiokammioon magneettikentän muodossa induktorikelan kautta, jolloin syntyy plasmaa syövytystä varten. Sen etsausperiaate kuuluu myös yleistettyyn reaktiiviseen ionisyövytykseen.
ICP-etsauslaitteisiin on olemassa kahta päätyyppiä plasmalähdemalleja. Yksi niistä on Lam Researchin kehittämä ja tuottama muuntajakytkentäinen plasmatekniikka (TCP). Sen induktorikela on sijoitettu dielektrisen ikkunan tasolle reaktiokammion yläpuolelle. 13,56 MHz:n RF-signaali synnyttää käämiin vuorottelevan magneettikentän, joka on kohtisuorassa dielektriseen ikkunaan nähden ja hajoaa säteittäisesti kelan akselin ollessa keskipiste.
Magneettikenttä tulee reaktiokammioon dielektrisen ikkunan kautta, ja vaihtuva magneettikenttä muodostaa reaktiokammiossa olevan dielektrisen ikkunan suuntaisen vuorottelevan sähkökentän, jolloin saadaan aikaan syövytyskaasun dissosiaatio ja plasman muodostuminen. Koska tämä periaate voidaan ymmärtää muuntajana, jonka ensiökääminä on induktorikela ja toisiokääminä reaktiokammion plasma, ICP-etsaus on nimetty tämän mukaan.
TCP-tekniikan tärkein etu on, että rakenne on helppo skaalata. Esimerkiksi 200 mm:n kiekosta 300 mm:n kiekkoon TCP voi säilyttää saman etsausvaikutuksen yksinkertaisesti lisäämällä kelan kokoa.
Toinen plasmalähdemalli on yhdysvaltalaisen Applied Materials, Inc:n kehittämä ja valmistama irrotettu plasmalähde (DPS) -tekniikka. Sen induktorikela on kolmiulotteisesti kiedottu puolipallon muotoiseen dielektriseen ikkunaan. Plasman tuottoperiaate on samanlainen kuin edellä mainitussa TCP-tekniikassa, mutta kaasun dissosiaatiotehokkuus on suhteellisen korkea, mikä edistää korkeamman plasmapitoisuuden saavuttamista.
Koska induktiivisen kytkennän tehokkuus plasman tuottamiseksi on korkeampi kuin kapasitiivisen kytkennän ja plasma syntyy pääasiassa dielektrisen ikkunan lähellä olevalla alueella, sen plasmakonsentraatio määräytyy pohjimmiltaan induktoriin kytketyn lähdevirtalähteen teholla. käämi, ja kiekon pinnalla olevan ionivaipan ionienergia määräytyy pohjimmiltaan bias-virtalähteen tehon mukaan, joten ionien pitoisuutta ja energiaa voidaan ohjata itsenäisesti, jolloin saadaan aikaan irrotus.
ICP-etsauslaitteet ovat yksi kahdesta laajimmin käytetystä plasmaetsauslaitteistotyypistä. Sitä käytetään pääasiassa piimatalien kaivantojen, germaniumin (Ge), polypii-porttirakenteiden, metallisten porttirakenteiden, jännittyneen piin (Strained-Si), metallilankojen, metallityynyjen (Pads), mosaiikkietsauksen metallin kovien naamioiden etsaukseen ja useisiin prosesseihin useita kuvantamistekniikoita.
Lisäksi kolmiulotteisten integroitujen piirien, CMOS-kuvasensorien ja mikrosähkömekaanisten järjestelmien (MEMS) yleistyessä sekä läpivientien (TSV), suurikokoisten vinojen reikien ja Syvä piietsaus eri morfologioilla, monet valmistajat ovat lanseeraneet etsauslaitteet, jotka on kehitetty erityisesti näitä sovelluksia varten. Sen ominaisuudet ovat suuri etsaussyvyys (kymmeniä tai jopa satoja mikroneja), joten se toimii useimmiten suuressa kaasuvirtauksessa, korkeassa paineessa ja suuressa tehossa.
——————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera voi tarjotagrafiittiosat, pehmeä/jäykkä huopa, piikarbidin osat, CVD piikarbidiosat, jaSiC/TaC-pinnoitetut osat30 päivän sisällä.
Jos olet kiinnostunut yllä olevista puolijohdetuotteista,älä epäröi ottaa meihin yhteyttä ensimmäisen kerran.
Puh: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Postitusaika: 31.8.2024