Puslaidininkių gamybos procese,ofortastechnologija yra labai svarbus procesas, naudojamas norint tiksliai pašalinti nepageidaujamas medžiagas ant pagrindo, kad susidarytų sudėtingi grandinės modeliai. Šiame straipsnyje bus išsamiai pristatytos dvi pagrindinės ėsdinimo technologijos – talpinis plazminis ėsdinimas (CCP) ir induktyviai susietas plazminis ėsdinimas (ICP) ir ištirti jų pritaikymą ėsdinant įvairias medžiagas.
Talpinis plazminis ėsdinimas (CCP)
Talpiniu būdu sujungtas plazminis ėsdinimas (CCP) pasiekiamas taikant RF įtampą dviem lygiagrečiam plokštelės elektrodams per suderintuvą ir nuolatinės srovės blokavimo kondensatorių. Du elektrodai ir plazma kartu sudaro lygiavertį kondensatorių. Šiame procese RF įtampa sudaro talpinį apvalkalą šalia elektrodo, o apvalkalo riba kinta greitai svyruojant įtampai. Kai elektronai pasiekia šį greitai besikeičiantį apvalkalą, jie atsispindi ir įgyja energijos, o tai savo ruožtu sukelia dujų molekulių disociaciją arba jonizaciją, kad susidarytų plazma. CCP ėsdinimas paprastai taikomas medžiagoms, turinčioms didesnę cheminio ryšio energiją, pvz., dielektrikams, tačiau dėl mažesnio ėsdinimo greičio jis tinka naudoti, kai reikia tiksliai valdyti.
Induktyviai susietas plazminis ėsdinimas (ICP)
Induktyviai susieta plazmaofortas(ICP) yra pagrįstas principu, kad kintamoji srovė teka per ritę, kad sukurtų indukuotą magnetinį lauką. Veikiant šiam magnetiniam laukui, reakcijos kameroje esantys elektronai pagreitėja ir toliau greitėja indukuotame elektriniame lauke, galiausiai susidurdami su reakcijos dujų molekulėmis, dėl kurių molekulės atsiskiria arba jonizuojasi ir susidaro plazma. Šis metodas gali sukelti didelį jonizacijos greitį ir leisti nepriklausomai reguliuoti plazmos tankį ir bombardavimo energiją, todėlICP ėsdinimaslabai tinka žemos cheminės jungties energijos turinčioms medžiagoms, tokioms kaip silicis ir metalas, ėsdinti. Be to, ICP technologija taip pat užtikrina geresnį vienodumą ir ėsdinimo greitį.
1. Metalo ėsdinimas
Metalo ėsdinimas daugiausia naudojamas jungčių ir daugiasluoksnių metalinių laidų apdirbimui. Jo reikalavimai: didelis ėsdinimo greitis, didelis selektyvumas (didesnis nei 4:1 kaukės sluoksniui ir didesnis nei 20:1 tarpsluoksniam dielektrikui), didelis ėsdinimo vienodumas, gera kritinių matmenų kontrolė, plazmos pažeidimas, mažiau likutinių teršalų ir nėra metalo korozijos. Metalo ėsdinimo metu paprastai naudojama induktyviai sujungta plazminio ėsdinimo įranga.
•Aliuminio ėsdinimas: Aliuminis yra svarbiausia vielos medžiaga vidurinėje ir užpakalinėje lustų gamybos stadijoje, turinti mažo atsparumo, lengvo nusodinimo ir ėsdinimo pranašumus. Aliuminio ėsdinimo metu paprastai naudojama plazma, kurią sukuria chlorido dujos (pvz., Cl2). Aliuminis reaguoja su chloru ir susidaro lakus aliuminio chloridas (AlCl3). Be to, gali būti pridėta kitų halogenidų, tokių kaip SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 ir kt., siekiant pašalinti oksido sluoksnį nuo aliuminio paviršiaus ir užtikrinti normalų ėsdinimą.
• Volframo ėsdinimas: daugiasluoksnėse metalinės vielos sujungimo konstrukcijose volframas yra pagrindinis metalas, naudojamas lusto vidurinės dalies sujungimui. Fluoro arba chloro dujos gali būti naudojamos metalo volframui ėsdinti, tačiau fluoro pagrindu pagamintų dujų selektyvumas silicio oksidui yra prastas, o chloro dujos (pvz., CCl4) pasižymi geresniu selektyvumu. Į reakcijos dujas paprastai įpilama azoto, kad būtų pasiektas didelis ėsdinimo klijų selektyvumas, o deguonies, siekiant sumažinti anglies nusėdimą. Volframo ėsdinimas chloro pagrindu pagamintomis dujomis gali pasiekti anizotropinį ėsdinimą ir didelį selektyvumą. Dujos, naudojamos sausam volframo ėsdinimui, daugiausia yra SF6, Ar ir O2, tarp kurių SF6 gali būti suskaidytas plazmoje, kad būtų gauti fluoro atomai ir volframas cheminei reakcijai gauti fluoridą.
• Titano nitrido ėsdinimas: titano nitridas, kaip kieta kaukės medžiaga, pakeičia tradicinę silicio nitrido arba oksido kaukę dvigubo damasceno procese. Titano nitrido ėsdinimas daugiausia naudojamas kietosios kaukės atidarymo procese, o pagrindinis reakcijos produktas yra TiCl4. Tradicinės kaukės ir žemo k dielektriko sluoksnio selektyvumas nėra didelis, todėl žemo k dielektriko sluoksnio viršuje atsiras lanko formos profilis ir po ėsdinimo išsiplės griovelio plotis. Atstumas tarp nusodintų metalinių linijų yra per mažas, todėl gali prasidėti tilto nuotėkis arba tiesioginis gedimas.
2. Izoliatoriaus ėsdinimas
Izoliatoriaus ėsdinimo objektas dažniausiai yra dielektrinės medžiagos, tokios kaip silicio dioksidas arba silicio nitridas, kurios plačiai naudojamos kontaktinėms angoms ir kanalų skylėms, skirtoms skirtingiems grandinės sluoksniams sujungti, formuoti. Dielektrinis ėsdinimas paprastai naudojamas ėsdinimo įtaisas, pagrįstas talpiniu būdu sujungto plazminio ėsdinimo principu.
• Silicio dioksido plėvelės ėsdinimas plazmoje: Silicio dioksido plėvelė paprastai ėsdinama naudojant ėsdinimo dujas, kuriose yra fluoro, pvz., CF4, CHF3, C2F6, SF6 ir C3F8. Anglis, esanti ėsdinimo dujose, gali reaguoti su deguonimi oksido sluoksnyje, sudarydama šalutinius produktus CO ir CO2, taip pašalindama deguonį iš oksido sluoksnio. CF4 yra dažniausiai naudojamos ėsdinimo dujos. Kai CF4 susiduria su didelės energijos elektronais, susidaro įvairūs jonai, radikalai, atomai ir laisvieji radikalai. Fluoro laisvieji radikalai gali chemiškai reaguoti su SiO2 ir Si, kad susidarytų lakus silicio tetrafluoridas (SiF4).
• Silicio nitrido plėvelės ėsdinimas plazminiu būdu: Silicio nitrido plėvelę galima ėsdinti naudojant plazminį ėsdinimą CF4 arba CF4 mišriomis dujomis (su O2, SF6 ir NF3). Si3N4 plėvelei, kai ėsdinant naudojama CF4-O2 plazma arba kita dujų plazma, kurioje yra F atomų, silicio nitrido ėsdinimo greitis gali siekti 1200Å/min, o ėsdinimo selektyvumas gali siekti net 20:1. Pagrindinis produktas yra lakusis silicio tetrafluoridas (SiF4), kurį lengva ekstrahuoti.
4. Vieno kristalo silicio ėsdinimas
Vieno kristalo silicio ėsdinimas daugiausia naudojamas formuojant seklios tranšėjos izoliaciją (STI). Šis procesas paprastai apima persilaužimo procesą ir pagrindinį ėsdinimo procesą. Proveržio procese naudojamos SiF4 ir NF dujos, kad būtų pašalintas oksido sluoksnis nuo monokristalinio silicio paviršiaus, naudojant stiprų jonų bombardavimą ir cheminį fluoro elementų poveikį; pagrindiniame ėsdinimo priemone naudojamas vandenilio bromidas (HBr). Plazmos aplinkoje HBr skaidomi bromo radikalai reaguoja su siliciu, sudarydami lakųjį silicio tetrabromidą (SiBr4), taip pašalindami silicį. Vieno kristalo silicio ėsdinimo metu paprastai naudojama indukciniu būdu sujungta plazminio ėsdinimo mašina.
5. Polisilicio ofortas
Polisilicio ėsdinimas yra vienas iš pagrindinių procesų, lemiančių tranzistorių vartų dydį, o vartų dydis tiesiogiai veikia integrinių grandynų veikimą. Polisilicio ėsdinimas reikalauja gero selektyvumo santykio. Anizotropiniam ėsdinimui paprastai naudojamos halogeninės dujos, tokios kaip chloras (Cl2), kurių selektyvumo santykis yra geras (iki 10:1). Bromo pagrindu pagamintos dujos, tokios kaip vandenilio bromidas (HBr), gali gauti didesnį selektyvumo santykį (iki 100:1). HBr mišinys su chloru ir deguonimi gali padidinti ėsdinimo greitį. Halogeninių dujų ir silicio reakcijos produktai nusėda ant šoninių sienelių ir atlieka apsauginį vaidmenį. Polisilicio ėsdinimo aparatas paprastai naudojamas indukciniu būdu sujungtu plazminiu ėsdinimo aparatu.
Nesvarbu, ar tai yra talpinis plazminis ėsdinimas, ar indukcinis plazminis ėsdinimas, kiekvienas turi savo unikalius pranašumus ir technines charakteristikas. Pasirinkus tinkamą ėsdinimo technologiją galima ne tik pagerinti gamybos efektyvumą, bet ir užtikrinti galutinio produkto išeigą.
Paskelbimo laikas: 2024-11-12