Pooljuhtide tootmisprotsessissöövitustehnoloogia on kriitiline protsess, mida kasutatakse substraadilt soovimatute materjalide täpseks eemaldamiseks, et moodustada keerulisi vooluahela mustreid. See artikkel tutvustab üksikasjalikult kahte peavoolu söövitustehnoloogiat – mahtuvuslikult sidestatud plasmasöövitust (CCP) ja induktiivselt seotud plasmasöövitust (ICP) ja uurige nende rakendusi erinevate materjalide söövitamisel.
Mahtuvuslikult ühendatud plasma söövitus (CCP)
Mahtuvuslikult ühendatud plasmasöövitus (CCP) saavutatakse raadiosagedusliku pinge rakendamisel kahele paralleelsele plaadielektroodile läbi sobitaja ja alalisvoolu blokeeriva kondensaatori. Kaks elektroodi ja plasma moodustavad koos samaväärse kondensaatori. Selles protsessis moodustab RF pinge elektroodi lähedale mahtuvusliku ümbrise ja ümbrise piir muutub pinge kiire võnkumisega. Kui elektronid jõuavad sellesse kiiresti muutuvasse kesta, peegelduvad nad tagasi ja saavad energiat, mis omakorda käivitab gaasimolekulide dissotsiatsiooni või ioniseerumise plasma moodustamiseks. CCP-söövitamist rakendatakse tavaliselt suurema keemilise sideme energiaga materjalidele, nagu dielektrikud, kuid väiksema söövituskiiruse tõttu sobib see peenkontrolli vajavatele rakendustele.
Induktiivselt seotud plasma söövitus (ICP)
Induktiivselt seotud plasmasöövitus(ICP) põhineb põhimõttel, et vahelduvvool läbib pooli, et tekitada indutseeritud magnetväli. Selle magnetvälja toimel kiirendavad elektronid reaktsioonikambris ja jätkavad kiirenemist indutseeritud elektriväljas, põrkudes lõpuks reaktsioonigaasi molekulidega, põhjustades molekulide dissotsieerumist või ioniseerumist ja plasma moodustumist. See meetod võib tekitada kõrge ionisatsioonikiiruse ja võimaldada plasma tihedust ja pommitamisenergiat sõltumatult reguleerida, mis muudabICP söövitussobib väga hästi madala keemilise sidemeenergiaga materjalide, näiteks räni ja metalli söövitamiseks. Lisaks tagab ICP-tehnoloogia ka parema ühtluse ja söövituskiiruse.
1. Metalli söövitus
Metalli söövitamist kasutatakse peamiselt ühenduste ja mitmekihiliste metalljuhtmete töötlemiseks. Selle nõuded hõlmavad järgmist: kõrge söövituskiirus, kõrge selektiivsus (suurem kui 4:1 maskikihi puhul ja suurem kui 20:1 vahekihtide dielektriku puhul), kõrge söövituse ühtlus, hea kriitiliste mõõtmete kontroll, plasmakahjustuste puudumine, vähem saasteaineid ja ei korrosiooni metallile. Metalli söövitamisel kasutatakse tavaliselt induktiivselt ühendatud plasmasöövitusseadmeid.
•Alumiiniumist söövitus: Alumiinium on kiibi valmistamise keskmises ja tagumises etapis kõige olulisem traatmaterjal, mille eeliseks on madal takistus, lihtne sadestus ja söövitus. Alumiiniumi söövitamisel kasutatakse tavaliselt kloriidgaasi (nt Cl2) tekitatud plasmat. Alumiinium reageerib klooriga, moodustades lenduva alumiiniumkloriidi (AlCl3). Lisaks saab normaalse söövituse tagamiseks lisada muid halogeniide nagu SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 jne, et eemaldada alumiiniumpinnalt oksiidikiht.
• Volfram-söövitus: mitmekihiliste metalltraadiga ühendusstruktuuride puhul on kiibi keskmise sektsiooni ühendamiseks kasutatav põhimetall. Metalli volframi söövitamiseks saab kasutada fluoripõhiseid või klooripõhiseid gaase, kuid fluoripõhistel gaasidel on ränioksiidi suhtes halb selektiivsus, klooripõhistel gaasidel (nt CCl4) on aga parem selektiivsus. Tavaliselt lisatakse reaktsioonigaasile lämmastikku, et saavutada söövitusliimi kõrge selektiivsus, ja hapnikku süsiniku sadestumise vähendamiseks. Volframi söövitamisel klooripõhise gaasiga on võimalik saavutada anisotroopne söövitus ja kõrge selektiivsus. Volframi kuivsöövitamisel kasutatavad gaasid on peamiselt SF6, Ar ja O2, millest SF6 saab plasmas lagundada, et saada fluori aatomeid ja volframit keemiliseks reaktsiooniks fluoriidi saamiseks.
• Titaannitriidsöövitus: Titaannitriid kui kõva maski materjal asendab traditsioonilist räninitriid- või oksiidmaski kahekordses damastseeniprotsessis. Titaannitriidi söövitamist kasutatakse peamiselt kõva maski avamise protsessis ja peamine reaktsioonisaadus on TiCl4. Traditsioonilise maski ja madala k dielektrilise kihi vaheline selektiivsus ei ole kõrge, mis toob kaasa kaarekujulise profiili ilmumise madala k dielektrilise kihi ülaossa ja soone laiuse laienemise pärast söövitamist. Sadestunud metalljoonte vaheline kaugus on liiga väike, mis võib põhjustada sillalekkeid või otseseid rikkeid.
2. Isolaatori söövitus
Isolaatori söövitamise objektiks on tavaliselt dielektrilised materjalid, nagu ränidioksiid või räninitriid, mida kasutatakse laialdaselt erinevate vooluahela kihtide ühendamiseks kontaktavade ja kanaliavade moodustamiseks. Dielektrilisel söövitamisel kasutatakse tavaliselt söövitust, mis põhineb mahtuvusliku sidemega plasmasöövituse põhimõttel.
• Ränidioksiidkile plasmasöövitus: ränidioksiidkile söövitamisel kasutatakse tavaliselt fluori sisaldavaid söövitusgaase, nagu CF4, CHF3, C2F6, SF6 ja C3F8. Söövitusgaasis sisalduv süsinik võib reageerida oksiidikihis oleva hapnikuga, tekitades kõrvalsaadusi CO ja CO2, eemaldades seeläbi oksiidikihist hapniku. CF4 on kõige sagedamini kasutatav söövitusgaas. Kui CF4 põrkub kokku suure energiaga elektronidega, tekivad erinevad ioonid, radikaalid, aatomid ja vabad radikaalid. Fluori vabad radikaalid võivad reageerida keemiliselt SiO2 ja Si-ga, tekitades lenduvat ränitetrafluoriidi (SiF4).
• Räninitriidkile plasmasöövitus: Räninitriidkilet saab söövitada plasmasöövitusega CF4 või CF4 segagaasiga (koos O2, SF6 ja NF3). Si3N4 kile puhul, kui söövitamiseks kasutatakse CF4-O2 plasmat või muud F-aatomeid sisaldavat gaasiplasmat, võib räninitriidi söövituskiirus ulatuda 1200Å/min ja söövitamise selektiivsus võib ulatuda 20:1-ni. Peamine toode on lenduv ränitetrafluoriid (SiF4), mida on lihtne ekstraheerida.
4. Ühekristalliline räni söövitus
Single kristallist räni söövitamist kasutatakse peamiselt madala kraavi isolatsiooni (STI) moodustamiseks. See protsess hõlmab tavaliselt läbimurdeprotsessi ja peamist söövitusprotsessi. Läbimurdeprotsessis kasutatakse SiF4 ja NF gaasi, et eemaldada monokristallilise räni pinnalt oksiidikiht tugevate ioonidega pommitamise ja fluorielementide keemilise toime kaudu; põhisöövitamisel kasutatakse peamise söövitusainena vesinikbromiidi (HBr). Plasmakeskkonnas HBr poolt lagunenud broomiradikaalid reageerivad räniga, moodustades lenduva ränitetrabromiidi (SiBr4), eemaldades seeläbi räni. Ühekristallilise räni söövitamisel kasutatakse tavaliselt induktiivselt ühendatud plasmasöövitusmasinat.
5. Polüsilikoonist söövitus
Polüräni söövitamine on üks peamisi protsesse, mis määrab transistoride värava suuruse ja värava suurus mõjutab otseselt integraallülituste jõudlust. Polüräni söövitamiseks on vaja head selektiivsuse suhet. Anisotroopse söövituse saavutamiseks kasutatakse tavaliselt halogeengaase nagu kloor (Cl2), millel on hea selektiivsuse suhe (kuni 10:1). Broomipõhised gaasid, nagu vesinikbromiid (HBr), võivad saavutada suurema selektiivsuse suhte (kuni 100:1). HBr segu kloori ja hapnikuga võib söövituskiirust suurendada. Halogeengaasi ja räni reaktsiooniproduktid sadestuvad külgseintele kaitsva rolli täitmiseks. Polüräni söövitamisel kasutatakse tavaliselt induktiivselt ühendatud plasmasöövitusmasinat.
Olenemata sellest, kas tegemist on mahtuvusliku sidemega plasmasöövitusega või induktiivsidestatud plasmasöövitusega, on igaühel oma ainulaadsed eelised ja tehnilised omadused. Sobiva söövitustehnoloogia valimine ei paranda mitte ainult tootmise efektiivsust, vaid tagab ka lõpptoote saagise.
Postitusaeg: 12.11.2024