Üks sissejuhatus
Söövitamine integraallülituse tootmisprotsessis jaguneb:
-Märg söövitus;
- Kuivsöövitus.
Esimestel päevadel kasutati laialdaselt märgsöövitamist, kuid selle piirangute tõttu joone laiuse reguleerimisel ja söövitamise suunamisel kasutab enamik protsesse pärast 3 μm kuivsöövitamist. Märgsöövitamist kasutatakse ainult teatud erimaterjalikihtide eemaldamiseks ja jääkide puhastamiseks.
Kuivsöövitamine viitab gaasiliste keemiliste söövitusainete kasutamisele, et reageerida vahvlil olevate materjalidega, et söövitada ära eemaldatava materjali osa ja moodustada lenduvaid reaktsiooniprodukte, mis seejärel reaktsioonikambrist ekstraheeritakse. Söövitusaine tekib tavaliselt otse või kaudselt söövitusgaasi plasmast, seetõttu nimetatakse kuivsöövitust ka plasmasöövitamiseks.
1.1 Plasma
Plasma on nõrgalt ioniseeritud olekus gaas, mis moodustub söövitusgaasi hõõglahendusest välise elektromagnetvälja toimel (näiteks raadiosagedusliku toiteallika poolt tekitatud). See sisaldab elektrone, ioone ja neutraalseid aktiivseid osakesi. Nende hulgas võivad aktiivsed osakesed söövituse saavutamiseks otse söövitatud materjaliga keemiliselt reageerida, kuid see puhas keemiline reaktsioon toimub tavaliselt ainult väga väikeses arvus materjalides ega ole suunatud; kui ioonidel on teatud energia, saab neid söövitada otsese füüsikalise pihustamise teel, kuid selle puhta füüsikalise reaktsiooni söövituskiirus on äärmiselt madal ja selektiivsus väga halb.
Enamik plasmasöövitamist viiakse lõpule aktiivsete osakeste ja ioonide samaaegsel osalusel. Selles protsessis on ioonidega pommitamisel kaks funktsiooni. Üks neist on aatomsidemete hävitamine söövitatud materjali pinnal, suurendades seeläbi neutraalsete osakeste reaktsioonikiirust; teine on reaktsiooniliidesele sadestunud reaktsiooniproduktide eemaldamine, et hõlbustada söövitusaine täielikku kontakti söövitatud materjali pinnaga, nii et söövitus jätkub.
Söövitatud struktuuri külgseintele ladestunud reaktsioonisaadusi ei saa tõhusalt eemaldada suunatud ioonidega pommitades, blokeerides seeläbi külgseinte söövitamise ja moodustades anisotroopse söövituse.
Teine söövitusprotsess
2.1 Märgsöövitamine ja puhastamine
Märgsöövitamine on üks varasemaid integraallülituste valmistamisel kasutatud tehnoloogiaid. Kuigi enamik märgsöövitusprotsesse on selle isotroopse söövituse tõttu asendatud anisotroopse kuivsöövitusega, mängib see siiski olulist rolli suuremate mõõtmetega mittekriitiliste kihtide puhastamisel. Eriti oksiidieemaldusjääkide söövitamisel ja epidermise eemaldamisel on see tõhusam ja säästlikum kui kuivsöövitus.
Märgsöövitamise objektide hulka kuuluvad peamiselt ränioksiid, ränitriid, monokristalliline räni ja polükristalliline räni. Ränioksiidi märgsöövitamisel kasutatakse tavaliselt peamise keemilise kandjana vesinikfluoriidhapet (HF). Selektiivsuse parandamiseks kasutatakse protsessis ammooniumfluoriidiga puhverdatud lahjendatud vesinikfluoriidhapet. PH väärtuse stabiilsuse säilitamiseks võib lisada väikese koguse tugevat hapet või muid elemente. Legeeritud ränioksiid korrodeerub kergemini kui puhas ränioksiid. Märgkeemilist eemaldamist kasutatakse peamiselt fotoresisti ja kõva maski (ränitriid) eemaldamiseks. Kuum fosforhape (H3PO4) on peamine keemiline vedelik, mida kasutatakse räninitriidi eemaldamiseks märgkeemiliseks eemaldamiseks, ja sellel on ränioksiidi suhtes hea selektiivsus.
Märgpuhastus sarnaneb märgsöövitusega ja eemaldab peamiselt räniplaatide pinnalt keemiliste reaktsioonide kaudu saasteained, sealhulgas osakesed, orgaanilised ained, metallid ja oksiidid. Peamine märgpuhastus on märgkeemiline meetod. Kuigi keemiline puhastus võib asendada paljusid märgpuhastusmeetodeid, pole ühtegi meetodit, mis märgpuhastust täielikult asendaks.
Levinud märgpuhastuseks kasutatavate kemikaalide hulka kuuluvad väävelhape, vesinikkloriidhape, vesinikfluoriidhape, fosforhape, vesinikperoksiid, ammooniumhüdroksiid, ammooniumfluoriid jne. Praktilistes rakendustes segatakse ühte või mitut kemikaali deioniseeritud veega teatud vahekorras vastavalt vajadusele. moodustada puhastuslahus, näiteks SC1, SC2, DHF, BHF jne.
Tihti kasutatakse puhastamist protsessis enne oksiidkile sadestamist, kuna oksiidkile ettevalmistamine peab toimuma absoluutselt puhtal räniplaadi pinnal. Tavaline räniplaatide puhastamise protsess on järgmine:
2.2 Kuivsöövitamine and Puhastamine
2.2.1 Kuivsöövitamine
Kuivsöövitus tähendab tööstuses peamiselt plasmasöövitamist, mille käigus kasutatakse spetsiifiliste ainete söövitamiseks suurendatud aktiivsusega plasmat. Seadmete süsteem suuremahulistes tootmisprotsessides kasutab madala temperatuuriga mittetasakaalu plasmat.
Plasma söövitamisel kasutatakse peamiselt kahte tühjendusrežiimi: mahtuvuslik sidestatud tühjenemine ja induktiivsidelahendus
Mahtuvuslikult ühendatud tühjendusrežiimis: plasma genereeritakse ja hoitakse kahes paralleelses plaatkondensaatoris välise raadiosagedusliku (RF) toiteallika abil. Gaasi rõhk on tavaliselt mitu millitorri kuni kümneid millitorreid ja ionisatsioonikiirus on alla 10-5. Induktiivsidestatud tühjendusrežiimis: üldiselt madalamal gaasirõhul (kümned millitorrid) genereeritakse ja hoitakse plasmat induktiivselt ühendatud sisendenergia abil. Ionisatsioonikiirus on tavaliselt suurem kui 10-5, seetõttu nimetatakse seda ka suure tihedusega plasmaks. Suure tihedusega plasmaallikaid on võimalik saada ka elektrontsüklotroniresonantsi ja tsüklotronlainelahenduse kaudu. Suure tihedusega plasma võib optimeerida söövituskiirust ja söövitusprotsessi selektiivsust, vähendades samal ajal söövituskahjustusi, kontrollides sõltumatult ioonivoogu ja ioonide pommitamise energiat välise RF- või mikrolaine toiteallika ja substraadi RF-dialpinge toiteallika kaudu.
Kuivsöövitusprotsess on järgmine: söövitusgaas süstitakse vaakumreaktsioonikambrisse ja pärast rõhu stabiliseerumist reaktsioonikambris genereeritakse plasma raadiosagedusliku hõõgumisega; pärast kiirete elektronide kokkupõrget laguneb see vabade radikaalide tekkeks, mis hajuvad substraadi pinnale ja adsorbeeruvad. Ioonide pommitamise toimel reageerivad adsorbeerunud vabad radikaalid substraadi pinnal olevate aatomite või molekulidega, moodustades gaasilisi kõrvalsaadusi, mis väljuvad reaktsioonikambrist. Protsess on näidatud järgmisel joonisel:
Kuivsöövitusprotsessid võib jagada järgmisse nelja kategooriasse:
(1)Füüsiline pihustussöövitus: söövitatud materjali pinna pommitamiseks toetub see peamiselt plasmas leiduvatele energeetilistele ioonidele. Pritsitavate aatomite arv sõltub langevate osakeste energiast ja nurgast. Kui energia ja nurk jäävad muutumatuks, erineb erinevate materjalide pihustuskiirus tavaliselt vaid 2–3 korda, seega puudub selektiivsus. Reaktsiooniprotsess on peamiselt anisotroopne.
(2)Keemiline söövitus: Plasma annab gaasifaasis söövitavaid aatomeid ja molekule, mis reageerivad keemiliselt materjali pinnaga, tekitades lenduvaid gaase. Sellel puhtalt keemilisel reaktsioonil on hea selektiivsus ja sellel on isotroopsed omadused, arvestamata võre struktuuri.
Näiteks: Si (tahke) + 4F → SiF4 (gaasiline), fotoresist + O (gaasiline) → CO2 (gaasiline) + H2O (gaasiline)
(3)Ioonenergiaga juhitav söövitus: Ioonid on nii söövitavad osakesed kui ka energiat kandvad osakesed. Selliste energiat kandvate osakeste söövitamise efektiivsus on rohkem kui ühe suurusjärgu võrra kõrgem kui lihtsal füüsikalisel või keemilisel söövitamisel. Nende hulgas on söövitusprotsessi juhtimise tuum protsessi füüsikaliste ja keemiliste parameetrite optimeerimine.
(4)Ioonbarjääriga komposiit-söövitamine: See viitab peamiselt polümeerbarjääri kaitsekihi tekitamisele komposiitosakeste poolt söövitusprotsessi käigus. Plasma vajab sellist kaitsekihti, et vältida söövitusprotsessi ajal külgseinte söövitusreaktsiooni. Näiteks C lisamine Cl ja Cl2 söövitamisel võib tekitada söövitamise ajal klorosüsinikuühendikihi, mis kaitseb külgseinu söövitamise eest.
2.2.1 Keemiline puhastus
Keemiline puhastus tähendab peamiselt plasmapuhastust. Plasmas olevaid ioone kasutatakse puhastatava pinna pommitamiseks ning aktiveeritud olekus olevad aatomid ja molekulid interakteeruvad puhastatava pinnaga, eemaldades ja tuhastades fotoresisti. Erinevalt kuivsöövitusest ei sisalda keemilise puhastuse protsessiparameetrid tavaliselt suunaselektiivsust, seega on protsessi ülesehitus suhteliselt lihtne. Suuremahulistes tootmisprotsessides kasutatakse reaktsiooniplasma põhiosana peamiselt fluoripõhiseid gaase, hapnikku või vesinikku. Lisaks võib teatud koguse argooni plasma lisamine suurendada ioonide pommitamise efekti, parandades seeläbi puhastamise efektiivsust.
Plasma keemilise puhastuse protsessis kasutatakse tavaliselt kaugplasma meetodit. Seda seetõttu, et puhastusprotsessis loodetakse vähendada ioonide pommitamist plasmas, et kontrollida ioonide pommitamise põhjustatud kahjustusi; ja keemiliste vabade radikaalide tõhustatud reaktsioon võib parandada puhastamise efektiivsust. Kaugplasma võib kasutada mikrolaineid, et tekitada väljaspool reaktsioonikambrit stabiilne ja suure tihedusega plasma, tekitades suure hulga vabu radikaale, mis sisenevad reaktsioonikambrisse, et saavutada puhastamiseks vajalik reaktsioon. Enamik tööstuses kasutatavatest keemilise puhastuse gaasiallikatest kasutab fluoripõhiseid gaase, nagu NF3, ja enam kui 99% NF3-st laguneb mikrolaineplasmas. Kuivpuhastusprotsessis ioonidega pommitamise efekti peaaegu puudub, seega on kasulik kaitsta ränivahvlit kahjustuste eest ja pikendada reaktsioonikambri eluiga.
Kolm märgsöövitus- ja puhastusseadet
3.1 Paagi tüüpi vahvlipuhastusmasin
Küna tüüpi vahvlipuhastusmasin koosneb peamiselt eest avatavast vahvlite ülekandekasti ülekandemoodulist, vahvli laadimise/tühjendamise ülekandemoodulist, väljatõmbeõhu sisselaskemoodulist, keemilise vedeliku paagi moodulist, deioniseeritud veepaagi moodulist, kuivatuspaagist moodul ja juhtmoodul. Sellega saab korraga puhastada mitu vahvlikarpi ning saavutada vahvlite sisse- ja väljakuivamine.
3.2 Kaeviku vahvlite söövitaja
3.3 Ühe vahvliga märgtöötlusseadmed
Vastavalt erinevatele protsessieesmärkidele võib üksiku vahvli märgprotsessi seadmed jagada kolme kategooriasse. Esimene kategooria on üksikute vahvlitega puhastusseadmed, mille puhastamise sihtmärgid hõlmavad osakesi, orgaanilist ainet, looduslikku oksiidikihti, metallide lisandeid ja muid saasteaineid; teine kategooria on ühe vahvli puhastamise seadmed, mille põhieesmärk on eemaldada vahvli pinnal olevad osakesed; kolmas kategooria on ühe vahvli söövitamise seadmed, mida kasutatakse peamiselt õhukeste kilede eemaldamiseks. Vastavalt protsessi erinevatele eesmärkidele võib üksiku vahvli söövitusseadmed jagada kahte tüüpi. Esimene tüüp on kerge söövitusseade, mida kasutatakse peamiselt suure energiaga ioonide implanteerimisest põhjustatud pinnakihi kahjustuskihtide eemaldamiseks; teine tüüp on kaitsekihtide eemaldamise seadmed, mida kasutatakse peamiselt tõkkekihtide eemaldamiseks pärast vahvlite lahjendamist või keemilist mehaanilist poleerimist.
Masina üldise arhitektuuri vaatenurgast on kõigi ühe vahvliga märgprotsessi seadmete põhiarhitektuur sarnane, koosnedes üldiselt kuuest osast: põhiraam, vahvlite ülekandesüsteem, kambrimoodul, keemilise vedeliku etteande- ja ülekandemoodul, tarkvarasüsteem ja elektrooniline juhtmoodul.
3.4 Ühe vahvliga puhastusseadmed
Ühe vahvli puhastusseade on konstrueeritud traditsioonilisel RCA puhastusmeetodil ja selle protsessi eesmärk on puhastada osakesi, orgaanilist ainet, looduslikku oksiidikihti, metalli lisandeid ja muid saasteaineid. Protsessirakenduse osas kasutatakse ühe vahvli puhastusseadmeid praegu laialdaselt integraallülituste valmistamise esi- ja tagaotsa protsessides, sealhulgas puhastamine enne ja pärast kile moodustamist, puhastamine pärast plasma söövitamist, puhastamine pärast ioonide implanteerimist, puhastamine pärast kemikaali. mehaaniline poleerimine ja puhastamine pärast metalli sadestamist. Välja arvatud kõrge temperatuuriga fosforhappeprotsess, ühilduvad ühe vahvlipuhastusseadmed põhimõtteliselt kõigi puhastusprotsessidega.
3.5 Ühe vahvliga söövitamise seadmed
Ühe vahvli söövitusseadmete protsessi eesmärk on peamiselt õhukese kile söövitamine. Protsessi eesmärgi järgi saab selle jagada kahte kategooriasse, nimelt kerge söövitusseadmed (kasutatakse suure energiaga ioonide implanteerimisest põhjustatud pinnakihi kahjustuskihi eemaldamiseks) ja ohverduskihi eemaldamise seadmed (kasutatakse tõkkekihi eemaldamiseks pärast vahvlit lahjendamine või keemiline mehaaniline poleerimine). Materjalid, mis tuleb protsessi käigus eemaldada, hõlmavad tavaliselt räni, ränioksiidi, räni nitriidi ja metallkile kihte.
Neli kuivsöövitus- ja puhastusseadet
4.1 Plasmasöövitusseadmete klassifikatsioon
Lisaks puhtale füüsikalisele reaktsioonile lähedasele ioonpihustussöövitusseadmele ja puhtale keemilisele reaktsioonile lähedane demmeerimisseadmetele võib plasmasöövituse jagada jämedalt kahte kategooriasse vastavalt erinevatele plasma genereerimise ja juhtimistehnoloogiatele:
-mahtuvusliidesega seotud plasma (CCP) söövitus;
-Induktiivselt sidestatud plasma (ICP) söövitus.
4.1.1 CCP
Mahtuvuslikult ühendatud plasmasöövitus on raadiosagedusliku toiteallika ühendamine ühe või mõlema ülemise ja alumise elektroodiga reaktsioonikambris ning plasma kahe plaadi vahel moodustab kondensaatori lihtsustatud ekvivalentahelas.
Selliseid tehnoloogiaid on kaks varasemat:
Üks on varajane plasmasöövitus, mis ühendab raadiosagedusliku toiteallika ülemise elektroodiga ja alumine elektrood, kus vahvel asub, on maandatud. Kuna sel viisil genereeritud plasma ei moodusta vahvli pinnale piisavalt paksu ioonkest, on ioonide pommitamise energia madal ja seda kasutatakse tavaliselt sellistes protsessides nagu räni söövitamine, mis kasutavad peamise söövitajana aktiivseid osakesi.
Teine on varajase reaktiivse iooni söövitus (RIE), mis ühendab raadiosagedusliku toiteallika alumise elektroodiga, kus vahvel asub, ja maandab ülemist elektroodi suurema alaga. Selle tehnoloogia abil saab moodustada paksema ioonkatte, mis sobib dielektriliste söövitusprotsesside jaoks, mis nõuavad reaktsioonis osalemiseks suuremat ioonienergiat. Varase reaktiivse ioonide söövitamise põhjal lisatakse RF-elektriväljaga risti olev alalisvoolu magnetväli, et moodustada ExB triiv, mis võib suurendada elektronide ja gaasiosakeste kokkupõrkevõimalust, parandades seeläbi tõhusalt plasmakontsentratsiooni ja söövituskiirust. Seda söövitamist nimetatakse magnetväljaga täiustatud reaktiivse iooni söövitamiseks (MERIE).
Ülaltoodud kolmel tehnoloogial on ühine puudus, see tähendab, et plasmakontsentratsiooni ja selle energiat ei saa eraldi juhtida. Näiteks söövituskiiruse suurendamiseks saab RF-võimsuse suurendamise meetodit kasutada plasmakontsentratsiooni suurendamiseks, kuid suurenenud raadiosageduslik võimsus toob paratamatult kaasa ioonide energia suurenemise, mis kahjustab seadmeid. vahvel. Viimase kümnendi jooksul on mahtuvuslik sidestustehnoloogia kasutusele võtnud mitme RF-allika konstruktsiooni, mis on ühendatud vastavalt ülemise ja alumise elektroodiga või mõlemad alumise elektroodiga.
Valides ja sobitades erinevaid RF sagedusi, on elektroodide pindala, vahekaugus, materjalid ja muud võtmeparameetrid omavahel kooskõlastatud, plasmakontsentratsiooni ja ioonienergiat saab võimalikult palju lahti siduda.
4.1.2 ICP
Induktiivsidestatud plasmasöövitus on ühe või enama raadiosagedusliku toiteallikaga ühendatud mähiste komplekti asetamine reaktsioonikambrile või selle ümber. Mähises raadiosagedusvoolu tekitatud vahelduv magnetväli siseneb reaktsioonikambrisse läbi dielektrilise akna, et kiirendada elektrone, tekitades seeläbi plasma. Lihtsustatud ekvivalentahelas (trafos) on primaarmähise induktiivsus mähis ja sekundaarmähise induktiivsus plasma.
See sidestusmeetod võib saavutada plasmakontsentratsiooni, mis on rohkem kui ühe suurusjärgu võrra kõrgem kui mahtuvuslik sidumine madalal rõhul. Lisaks on teine RF-toiteallikas ühendatud vahvli asukohaga kaldtoiteallikana, et pakkuda ioonide pommitamise energiat. Seetõttu sõltub ioonide kontsentratsioon mähise allika toiteallikast ja ioonide energia eelpinge toiteallikast, saavutades seeläbi kontsentratsiooni ja energia põhjalikuma lahtisidumise.
4.2 Plasma söövitamise seadmed
Peaaegu kõik kuivsöövitamises kasutatavad söövitajad tekivad otseselt või kaudselt plasmast, seetõttu nimetatakse kuivsöövitamist sageli plasmasöövitamiseks. Plasma söövitus on plasmasöövituse tüüp laiemas tähenduses. Kahes varases lameplaadireaktori konstruktsioonis on üks plaadi maandamine, kus vahvel asub, ja teine plaat on ühendatud RF-allikaga; teine on vastupidine. Eelmises konstruktsioonis on maandatud plaadi pindala tavaliselt suurem kui raadiosagedusallikaga ühendatud plaadi pindala ja gaasirõhk reaktoris on kõrge. Vahvli pinnale moodustunud ioonikate on väga õhuke ja vahvel näib olevat plasmasse "sukeldunud". Söövitamise lõpetab peamiselt plasma aktiivsete osakeste ja söövitatud materjali pinna vaheline keemiline reaktsioon. Ioonide pommitamise energia on väga väike ja selle osalus söövitamises on väga väike. Seda disaini nimetatakse plasmasöövitusrežiimiks. Teises konstruktsioonis, kuna ioonide pommitamise osalusaste on suhteliselt suur, nimetatakse seda reaktiivse iooni söövitamise režiimiks.
4.3 Reaktiivioonide söövitusseadmed
Reaktiivne ioonide söövitus (RIE) viitab söövitusprotsessile, milles aktiivsed osakesed ja laetud ioonid osalevad protsessis samaaegselt. Nende hulgas on aktiivsed osakesed peamiselt neutraalsed osakesed (tuntud ka kui vabad radikaalid), mille kontsentratsioon on kõrge (umbes 1–10% gaasi kontsentratsioonist), mis on söövitusaine põhikomponendid. Nende ja söövitatud materjali vahelise keemilise reaktsiooni käigus tekkivad tooted kas lenduvad ja ekstraheeritakse otse reaktsioonikambrist või kogunevad söövitatud pinnale; samal ajal kui laetud ioonid on madalamas kontsentratsioonis (10-4 kuni 10-3 gaasi kontsentratsioonist) ja neid kiirendab vahvli pinnale moodustunud ioonkatte elektriväli, et pommitada söövitatud pinda. Laetud osakestel on kaks peamist funktsiooni. Üks neist on söövitatud materjali aatomstruktuuri hävitamine, kiirendades seeläbi aktiivsete osakeste sellega reageerimise kiirust; teine on kogunenud reaktsiooniproduktide pommitamine ja eemaldamine nii, et söövitatud materjal oleks aktiivsete osakestega täielikult kontaktis, nii et söövitus jätkub.
Kuna ioonid ei osale otseselt söövitusreaktsioonis (või moodustavad väga väikese osa, näiteks füüsilise pommi eemaldamise ja aktiivsete ioonide otsese keemilise söövitamise), tuleks ülaltoodud söövitusprotsessi rangelt võttes nimetada ioonide abil söövitamiseks. Nimetus reaktiivne ioonsöövitus ei ole täpne, kuid seda kasutatakse tänapäevalgi. Varaseimad RIE-seadmed võeti kasutusele 1980. aastatel. Ühe raadiosagedusliku toiteallika kasutamise ja suhteliselt lihtsa reaktsioonikambri konstruktsiooni tõttu on sellel söövituskiiruse, ühtluse ja selektiivsuse osas piiranguid.
4.4 Magnetväljaga täiustatud reaktiivioonide söövitusseadmed
MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) seade on söövitusseade, mis on konstrueeritud lameekraaniga RIE-seadmele alalisvoolu magnetvälja lisamisega ja mis on mõeldud söövituskiiruse suurendamiseks.
MERIE seadmed võeti laialdaselt kasutusele 1990. aastatel, kui ühe vahvliga söövitusseadmed olid muutunud tööstuse peamiseks seadmeks. MERIE seadmete suurim puudus on see, et magnetvälja poolt põhjustatud plasmakontsentratsiooni ruumilise jaotuse ebahomogeensus põhjustab integraallülitusseadmes voolu- või pingeerinevusi, põhjustades sellega seadme kahjustusi. Kuna selle kahjustuse põhjustab hetkeline ebahomogeensus, ei saa magnetvälja pöörlemine seda kõrvaldada. Kuna integraallülituste suurus aina kahaneb, on nende seadmete kahjustused plasma ebahomogeensuse suhtes üha tundlikumad ning söövituskiiruse suurendamise tehnoloogia magnetvälja tugevdamise abil on järk-järgult asendatud mitme raadiosagedusliku toiteallika tasapinnalise reaktiivse iooni söövitamise tehnoloogiaga, on mahtuvuslikult ühendatud plasmasöövitustehnoloogia.
4.5 Mahtuvuslikult ühendatud plasmasöövitusseadmed
Mahtuvuslikult ühendatud plasma (CCP) söövitusseade on seade, mis genereerib reaktsioonikambris plasmat mahtuvusliku sidestuse kaudu, rakendades elektroodiplaadile raadiosageduslikku (või alalisvoolu) toiteallikat, ja mida kasutatakse söövitamiseks. Selle söövitamise põhimõte on sarnane reaktiivse iooni söövitusseadmete omaga.
CCP söövitusseadmete lihtsustatud skemaatiline diagramm on näidatud allpool. Tavaliselt kasutab see kahte või kolme erineva sagedusega raadiosagedusallikat ja mõned kasutavad ka alalisvoolu toiteallikaid. RF-toiteallika sagedus on 800kHz ~ 162MHz ja tavaliselt kasutatavad sagedused on 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz ja 60MHz. RF-toiteallikaid sagedusega 2MHz või 4MHz nimetatakse tavaliselt madalsageduslikeks RF-allikateks. Need on üldiselt ühendatud alumise elektroodiga, kus vahvel asub. Need on ioonide energia kontrollimisel tõhusamad, seetõttu nimetatakse neid ka eelpinge toiteallikateks; RF-toiteallikaid, mille sagedus on üle 27 MHz, nimetatakse kõrgsageduslikeks RF-allikateks. Neid saab ühendada kas ülemise või alumise elektroodiga. Need on plasmakontsentratsiooni kontrollimisel tõhusamad, seetõttu nimetatakse neid ka lähtetoiteallikateks. 13MHz RF-toiteallikas on keskel ja üldiselt arvatakse, et sellel on mõlemad ülaltoodud funktsioonid, kuid see on suhteliselt nõrgem. Pange tähele, et kuigi plasmakontsentratsiooni ja energiat saab teatud vahemikus reguleerida erineva sagedusega RF-allikate võimsusega (nn lahtisidumise efekt), ei saa mahtuvusliku sidestuse omaduste tõttu neid reguleerida ja juhtida täiesti sõltumatult.
Ioonide energiajaotus mõjutab märkimisväärselt söövitamise ja seadme kahjustuste üksikasjalikku jõudlust, seega on ioonide energia jaotuse optimeerimise tehnoloogia arendamine muutunud täiustatud söövitusseadmete üheks võtmepunktiks. Praegu on tootmises edukalt kasutatud tehnoloogiate hulka kuuluvad mitme RF hübriidajam, alalisvoolu superpositsioon, RF kombineeritud alalisvoolu impulsi eelpingestusega ning sünkroonse impulss-RF väljund eelpingestusega toiteallika ja allika toiteallikaga.
CCP söövitusseade on üks kahest enimkasutatavast plasmasöövitusseadme tüübist. Seda kasutatakse peamiselt dielektriliste materjalide söövitamise protsessis, nagu värava külgseina ja kõva maski söövitus loogikakiibi protsessi eesmises staadiumis, kontaktaugu söövitamine keskmises etapis, mosaiik- ja alumiiniumpadja söövitus tagumises etapis, samuti sügavate kaevikute, sügavate aukude ja juhtmestiku kontaktaukude söövitamine 3D-välkmälukiibi protsessis (näiteks räninitriidi/ränioksiidi struktuuri).
CCP söövitusseadmete ees seisavad kaks peamist väljakutset ja parendussuunda. Esiteks, ülikõrge ioonienergia rakendamisel nõuab suure kuvasuhtega struktuuride söövitusvõime (nagu 3D-välkmälu aukude ja soonte söövitus eeldab suhet, mis on suurem kui 50:1). Praegune meetod nihkevõimsuse suurendamiseks ioonienergia suurendamiseks on kasutanud kuni 10 000 vatti RF-toiteallikaid. Arvestades tekkivat suurt soojushulka, vajab reaktsioonikambri jahutus- ja temperatuuri reguleerimise tehnoloogia pidevat täiustamist. Teiseks on vaja läbimurret uute söövitusgaaside väljatöötamisel, et põhjalikult lahendada söövitusvõime probleem.
4.6 Induktiivsidestatud plasmasöövitusseadmed
Induktiivsidestatud plasma (ICP) söövitusseade on seade, mis seob raadiosagedusliku toiteallika energia reaktsioonikambrisse magnetvälja kujul induktiivpooli kaudu, tekitades seeläbi söövitamiseks plasmat. Selle söövitamise põhimõte kuulub ka üldistatud reaktiivse iooni söövitamise alla.
ICP söövitusseadmete jaoks on kahte peamist plasmaallika kujundust. Üks neist on Lam Researchi välja töötatud ja toodetud transformer sidestatud plasma (TCP) tehnoloogia. Selle induktiivpooli mähis asetatakse reaktsioonikambri kohal olevale dielektrilise akna tasapinnale. 13,56 MHz RF-signaal tekitab mähises vahelduva magnetvälja, mis on risti dielektrilise aknaga ja lahkneb radiaalselt pooli telje keskpunktiga.
Magnetväli siseneb reaktsioonikambrisse läbi dielektrilise akna ja vahelduv magnetväli tekitab reaktsioonikambris paralleelselt dielektrilise aknaga vahelduva elektrivälja, saavutades seeläbi söövitava gaasi dissotsiatsiooni ja plasma. Kuna selle põhimõtte all võib mõista trafot, mille primaarmähiseks on induktiivpool ja sekundaarmähiseks on reaktsioonikambris olev plasma, on ICP söövitus saanud selle järgi nime.
TCP-tehnoloogia peamine eelis on see, et struktuuri on lihtne suurendada. Näiteks 200 mm vahvlilt 300 mm vahvlile suudab TCP säilitada sama söövitusefekti, suurendades lihtsalt pooli suurust.
Teine plasmaallika disain on lahtisidutud plasmaallika (DPS) tehnoloogia, mille on välja töötanud ja toonud Ameerika Ühendriikide Applied Materials, Inc. Selle induktiivpool on kolmemõõtmeliselt keritud poolkerakujulisele dielektrilisele aknale. Plasma genereerimise põhimõte on sarnane eelmainitud TCP tehnoloogiaga, kuid gaasi dissotsiatsiooni efektiivsus on suhteliselt kõrge, mis soodustab suurema plasmakontsentratsiooni saavutamist.
Kuna induktiivse sidestuse efektiivsus plasma genereerimiseks on suurem kui mahtuvuslikul sidestamisel ja plasma genereeritakse peamiselt dielektrilise akna lähedases piirkonnas, määrab selle plasmakontsentratsiooni põhimõtteliselt induktiivpooliga ühendatud toiteallika võimsus. mähis ja ioonide energia vahvli pinnal olevas ioonümbrises on põhiliselt määratud eelpinge toiteallika võimsusega, nii et ioonide kontsentratsiooni ja energiat saab sõltumatult juhtida, saavutades seeläbi lahtisidumise.
ICP söövitusseade on üks kahest enimkasutatavast plasmasöövitusseadme tüübist. Seda kasutatakse peamiselt ränist madalate kaevikute, germaaniumi (Ge), polüsilikoonist väravakonstruktsioonide, metallväravakonstruktsioonide, pingestatud räni (Strained-Si), metalltraatide, metallpatjade (padjad), mosaiikidega söövitamiseks metallist kõvade maskide ja mitmete protsesside söövitamiseks mitme kujutise tehnoloogia.
Lisaks on seoses kolmemõõtmeliste integraallülituste, CMOS-pildiandurite ja mikroelektromehaaniliste süsteemide (MEMS) levikuga, samuti läbiva räni kaudu kasutatavate läbiviikude (TSV), suurte kaldus aukude ja Erineva morfoloogiaga räni sügavsöövitamisel on paljud tootjad turule toonud spetsiaalselt nende rakenduste jaoks välja töötatud söövitusseadmed. Selle omadused on suur söövitussügavus (kümned või isegi sajad mikronid), nii et see töötab enamasti suure gaasivoolu, kõrge rõhu ja suure võimsusega tingimustes.
——————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera võib pakkudagrafiidist osad, pehme/jäik vilt, ränikarbiidist osad, CVD ränikarbiidist osadjaSiC/TaC kaetud osad30 päeva jooksul.
Kui olete huvitatud ülaltoodud pooljuhttoodetest,palun ärge kõhelge meiega esimest korda ühendust võtmast.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Postitusaeg: 31. august 2024