Vienas įvadas
Ofortas integrinių grandynų gamybos procese skirstomas į:
-Šlapias ėsdinimas;
- Sausas ėsdinimas.
Pirmosiomis dienomis šlapiasis ėsdinimas buvo plačiai naudojamas, tačiau dėl linijos pločio valdymo ir ėsdinimo krypties apribojimų daugumoje procesų po 3 μm naudojamas sausas ėsdinimas. Šlapias ėsdinimas naudojamas tik tam tikriems specialių medžiagų sluoksniams ir likučiams pašalinti.
Sausasis ėsdinimas reiškia dujinių cheminių ėsdinimo medžiagų naudojimą reaguojant su plokštelėje esančiomis medžiagomis, kad būtų išėsdinta pašalintinos medžiagos dalis ir susidarytų lakūs reakcijos produktai, kurie vėliau išgaunami iš reakcijos kameros. Echantas paprastai susidaro tiesiogiai arba netiesiogiai iš ėsdinimo dujų plazmos, todėl sausas ėsdinimas dar vadinamas plazminiu ėsdymu.
1.1 Plazma
Plazma yra silpnai jonizuotos dujos, susidarančios ėsdinimo dujų švytėjimo išlydžio metu, veikiant išoriniam elektromagnetiniam laukui (pavyzdžiui, generuojamos radijo dažnio maitinimo šaltinio). Jį sudaro elektronai, jonai ir neutralios aktyvios dalelės. Tarp jų aktyviosios dalelės gali tiesiogiai chemiškai reaguoti su ėsdinta medžiaga, kad būtų pasiektas ėsdinimas, tačiau ši gryna cheminė reakcija paprastai vyksta tik labai nedaugelyje medžiagų ir nėra kryptinga; kai jonai turi tam tikrą energiją, jie gali būti išgraviruoti tiesioginiu fiziniu purškimu, tačiau šios grynos fizinės reakcijos ėsdinimo greitis yra labai mažas, o selektyvumas labai menkas.
Didžioji dalis ėsdinimo plazmoje atliekama tuo pačiu metu dalyvaujant aktyvioms dalelėms ir jonams. Šiame procese jonų bombardavimas atlieka dvi funkcijas. Vienas iš jų yra sunaikinti išgraviruotos medžiagos paviršiuje esančius atominius ryšius, taip padidinant neutralių dalelių reakcijos greitį su ja; kita yra numušti reakcijos produktus, nusėdusius ant reakcijos sąsajos, kad ėsdinimo priemonė visiškai prisiliestų prie ėsdintos medžiagos paviršiaus, kad ėsdinimas tęstųsi.
Reakcijos produktai, nusėdę ant ėsdintos struktūros šoninių sienelių, negali būti veiksmingai pašalinami nukreipiant jonų bombardavimą, taip blokuojant šoninių sienelių ėsdinimą ir formuojant anizotropinį ėsdinimą.
Antrasis ėsdinimo procesas
2.1 Šlapias ėsdinimas ir valymas
Drėgnasis ėsdinimas yra viena iš pirmųjų technologijų, naudojamų integrinių grandynų gamyboje. Nors dauguma šlapio ėsdinimo procesų buvo pakeisti anizotropiniu sausu ėsdinimu dėl jo izotropinio ėsdinimo, jis vis tiek atlieka svarbų vaidmenį valant nekritinius didesnių dydžių sluoksnius. Ypač ėsdinant oksidų pašalinimo likučius ir pašalinant epidermį, jis yra efektyvesnis ir ekonomiškesnis nei sausas ėsdinimas.
Šlapio ėsdinimo objektai daugiausia apima silicio oksidą, silicio nitridą, monokristalinį silicį ir polikristalinį silicį. Šlapiam silicio oksido ėsdinimui dažniausiai naudojama vandenilio fluorido rūgštis (HF) kaip pagrindinis cheminis nešiklis. Siekiant pagerinti selektyvumą, procese naudojama praskiesta vandenilio fluorido rūgštis, buferizuota amonio fluoridu. Siekiant išlaikyti pH vertės stabilumą, galima pridėti nedidelį kiekį stiprios rūgšties ar kitų elementų. Legiruotas silicio oksidas yra lengviau korozinis nei grynas silicio oksidas. Drėgnas cheminis pašalinimas daugiausia naudojamas fotorezistui ir kietajai kaukei (silicio nitridui) pašalinti. Karšta fosforo rūgštis (H3PO4) yra pagrindinis cheminis skystis, naudojamas šlapiam cheminiam pašalinimui, siekiant pašalinti silicio nitridą, ir turi gerą selektyvumą silicio oksidui.
Šlapias valymas yra panašus į šlapią ėsdinimą ir daugiausia pašalina teršalus iš silicio plokštelių paviršiaus per chemines reakcijas, įskaitant daleles, organines medžiagas, metalus ir oksidus. Pagrindinis drėgnas valymas yra drėgnas cheminis metodas. Nors sausas valymas gali pakeisti daugelį šlapio valymo būdų, nėra metodo, kuris visiškai pakeistų šlapią valymą.
Dažniausiai šlapiam valymui naudojamos cheminės medžiagos yra sieros rūgštis, vandenilio chlorido rūgštis, vandenilio fluorido rūgštis, fosforo rūgštis, vandenilio peroksidas, amonio hidroksidas, amonio fluoridas ir kt. Praktikoje viena ar kelios cheminės medžiagos sumaišomos su dejonizuotu vandeniu tam tikra proporcija sudaryti valymo tirpalą, pvz., SC1, SC2, DHF, BHF ir kt.
Valymas dažnai naudojamas procese prieš nusodinant oksidinę plėvelę, nes oksido plėvelė turi būti ruošiama ant visiškai švaraus silicio plokštelės paviršiaus. Įprastas silicio plokštelių valymo procesas yra toks:
2.2 Sausas ėsdinimas and Valymas
2.2.1 Sausas ėsdinimas
Sausasis ėsdinimas pramonėje daugiausia reiškia ėsdinimą plazmoje, kai tam tikroms medžiagoms ėsdinti naudojama padidinto aktyvumo plazma. Įrangos sistemoje didelio masto gamybos procesuose naudojama žemos temperatūros nepusiausvyrinė plazma.
Plazminiam ėsdinimui dažniausiai naudojami du iškrovimo režimai: talpinis susietas iškrovimas ir indukcinis susietas iškrovimas
Talpinio susieto iškrovimo režimu: plazma generuojama ir palaikoma dviejuose lygiagrečiuose plokščiuose kondensatoriuose išoriniu radijo dažnio (RF) maitinimo šaltiniu. Dujų slėgis paprastai yra nuo kelių militorų iki dešimčių militorų, o jonizacijos greitis yra mažesnis nei 10-5. Induktyviai susietos iškrovos režimu: paprastai esant mažesniam dujų slėgiui (dešimtys militorų), plazma generuojama ir palaikoma indukciniu būdu sujungta įvesties energija. Jonizacijos greitis paprastai yra didesnis nei 10-5, todėl jis dar vadinamas didelio tankio plazma. Didelio tankio plazmos šaltinius taip pat galima gauti per elektronų ciklotronų rezonansą ir ciklotronų bangų iškrovą. Didelio tankio plazma gali optimizuoti ėsdinimo greitį ir ėsdinimo proceso selektyvumą, kartu sumažindama ėsdinimo žalą, nepriklausomai valdydama jonų srautą ir jonų bombardavimo energiją per išorinį RF arba mikrobangų maitinimo šaltinį ir RF poslinkio maitinimo šaltinį ant pagrindo.
Sausojo ėsdinimo procesas yra toks: ėsdinimo dujos įpurškiamos į vakuuminę reakcijos kamerą, o stabilizavus slėgį reakcijos kameroje, plazma generuojama radijo dažnio švytėjimo išlydžiu; Paveiktas didelio greičio elektronų, jis suyra ir susidaro laisvieji radikalai, kurie pasklinda ant pagrindo paviršiaus ir yra adsorbuojami. Veikiant jonų bombardavimui, adsorbuoti laisvieji radikalai reaguoja su substrato paviršiuje esančiais atomais arba molekulėmis ir susidaro dujiniai šalutiniai produktai, kurie išleidžiami iš reakcijos kameros. Procesas parodytas toliau pateiktame paveikslėlyje:
Sauso ėsdinimo procesus galima suskirstyti į šias keturias kategorijas:
(1)Fizinis purškimo ėsdinimas: Jis daugiausia priklauso nuo energetinių jonų plazmoje, kad bombarduotų išgraviruotos medžiagos paviršių. Išpuršktų atomų skaičius priklauso nuo krintančių dalelių energijos ir kampo. Kai energija ir kampas nesikeičia, skirtingų medžiagų purškimo greitis dažniausiai skiriasi tik 2–3 kartus, todėl selektyvumo nėra. Reakcijos procesas daugiausia yra anizotropinis.
(2)Cheminis ėsdinimas: Plazmoje yra dujų fazės ėsdinimo atomai ir molekulės, kurios chemiškai reaguoja su medžiagos paviršiumi ir gamina lakias dujas. Ši grynai cheminė reakcija turi gerą selektyvumą ir pasižymi izotropinėmis savybėmis, neatsižvelgiant į gardelės struktūrą.
Pavyzdžiui: Si (kietas) + 4F → SiF4 (dujinis), fotorezistas + O (dujinis) → CO2 (dujinis) + H2O (dujinis)
(3)Jonų energija varomas ėsdinimas: Jonai yra dalelės, sukeliančios ėsdinimą, ir energiją pernešančios dalelės. Tokių energiją pernešančių dalelių ėsdinimo efektyvumas yra daugiau nei viena eilės tvarka didesnis nei paprasto fizinio ar cheminio ėsdinimo. Tarp jų fizikinių ir cheminių proceso parametrų optimizavimas yra ėsdinimo proceso valdymo pagrindas.
(4)Kompozitinis ėsdinimas su jonų barjeru: Tai daugiausia reiškia polimero barjero apsauginio sluoksnio susidarymą iš kompozitinių dalelių ėsdinimo proceso metu. Plazmai reikalingas toks apsauginis sluoksnis, kad būtų išvengta šoninių sienelių ėsdinimo reakcijos ėsdinimo proceso metu. Pavyzdžiui, pridedant C prie Cl ir Cl2 ėsdinimo metu gali susidaryti chloro anglies junginio sluoksnis, apsaugantis šonines sieneles nuo išgraviravimo.
2.2.1 Sausas valymas
Sausas valymas daugiausia reiškia plazminį valymą. Plazmoje esantys jonai naudojami valomam paviršiui bombarduoti, o aktyvuotos būsenos atomai ir molekulės sąveikauja su valomu paviršiumi, kad pašalintų ir pelenų fotorezistas. Skirtingai nuo sauso ėsdinimo, cheminio valymo proceso parametrai paprastai neapima kryptinio selektyvumo, todėl proceso planavimas yra gana paprastas. Didelio masto gamybos procesuose fluoro pagrindu pagamintos dujos, deguonis arba vandenilis dažniausiai naudojami kaip pagrindinė reakcijos plazmos dalis. Be to, pridėjus tam tikrą argono plazmos kiekį, gali sustiprėti jonų bombardavimo efektas, taip pagerinant valymo efektyvumą.
Plazminio cheminio valymo procese dažniausiai naudojamas nuotolinis plazminis metodas. Taip yra todėl, kad valymo procese tikimasi sumažinti plazmoje esančių jonų bombardavimo poveikį, kad būtų suvaldyta jonų bombardavimo daroma žala; ir sustiprinta cheminių laisvųjų radikalų reakcija gali pagerinti valymo efektyvumą. Nuotolinė plazma gali naudoti mikrobangas, kad sukurtų stabilią ir didelio tankio plazmą už reakcijos kameros ribų, sukuriant daug laisvųjų radikalų, kurie patenka į reakcijos kamerą, kad būtų pasiekta valymui reikalinga reakcija. Daugumoje pramonėje naudojamų cheminio valymo dujų šaltinių naudojamos fluoro pagrindu pagamintos dujos, tokios kaip NF3, ir daugiau nei 99% NF3 suskaidoma mikrobangų plazmoje. Sauso valymo procese beveik nėra jonų bombardavimo efekto, todėl naudinga apsaugoti silicio plokštelę nuo pažeidimų ir pailginti reakcijos kameros tarnavimo laiką.
Trys šlapio ėsdinimo ir valymo įrenginiai
3.1 Talpyklos tipo plokštelių valymo mašina
Lovio tipo plokštelių valymo mašiną daugiausia sudaro priekyje atsidarantis plokštelių perdavimo dėžės perdavimo modulis, plokštelių pakrovimo / iškrovimo perdavimo modulis, išmetamo oro įsiurbimo modulis, cheminio skysčio bako modulis, dejonizuoto vandens bako modulis, džiovinimo bakas. modulis ir valdymo modulis. Jis vienu metu gali išvalyti kelias vaflių dėžutes ir gali išdžiovinti ir išdžiovinti plokšteles.
3.2 Tranšėjos plokštelių ėsdinimo mašina
3.3 Vienos plokštelės šlapio apdorojimo įranga
Pagal skirtingus proceso tikslus vienos plokštelės šlapio proceso įranga gali būti suskirstyta į tris kategorijas. Pirmoji kategorija – pavienių plokštelių valymo įrenginiai, kurių valymo tikslai yra dalelės, organinės medžiagos, natūralus oksido sluoksnis, metalo priemaišos ir kiti teršalai; antroji kategorija – vienos plokštelės šveitimo įranga, kurios pagrindinis proceso tikslas – pašalinti daleles ant plokštelės paviršiaus; trečioji kategorija – pavienių plokštelių ėsdinimo įranga, kuri daugiausia naudojama plonoms plėvelėms pašalinti. Pagal skirtingus proceso tikslus vienos plokštelės ėsdinimo įranga gali būti suskirstyta į du tipus. Pirmasis tipas yra švelnaus ėsdinimo įranga, kuri daugiausia naudojama paviršiaus plėvelės pažeidimo sluoksniams, kuriuos sukelia didelės energijos jonų implantacija, pašalinti; antrasis tipas yra aukojamųjų sluoksnių šalinimo įranga, kuri daugiausia naudojama barjeriniams sluoksniams pašalinti po plokštelių ploninimo arba cheminio mechaninio poliravimo.
Kalbant apie bendrą mašinos architektūrą, visų tipų vienos plokštelės šlapio proceso įrangos pagrindinė architektūra yra panaši, paprastai susidedanti iš šešių dalių: pagrindinio rėmo, plokštelių perdavimo sistemos, kameros modulio, cheminių skysčių tiekimo ir perdavimo modulio, programinės įrangos sistemos. ir elektroninis valdymo modulis.
3.4 Vienos plokštelės valymo įranga
Vienos plokštelės valymo įranga sukurta remiantis tradiciniu RCA valymo metodu, o jos proceso tikslas – valyti daleles, organines medžiagas, natūralų oksido sluoksnį, metalo priemaišas ir kitus teršalus. Kalbant apie proceso taikymą, pavienių plokštelių valymo įranga šiuo metu plačiai naudojama integrinių grandynų gamybos priekiniuose ir galiniuose procesuose, įskaitant valymą prieš ir po plėvelės formavimo, valymą po plazminio ėsdinimo, valymą po jonų implantavimo, valymą po chemijos. mechaninis poliravimas ir valymas po metalo nusodinimo. Išskyrus aukštos temperatūros fosforo rūgšties procesą, vienos plokštelės valymo įranga iš esmės suderinama su visais valymo procesais.
3.5 Vienos plokštelės ėsdinimo įranga
Vienos plokštelės ėsdinimo įrangos proceso tikslas daugiausia yra plonos plėvelės ėsdinimas. Pagal proceso tikslą jį galima suskirstyti į dvi kategorijas: lengvo ėsdinimo įrangą (naudojamą paviršiaus plėvelės pažeidimo sluoksniui, kurį sukelia didelės energijos jonų implantacija, pašalinti) ir aukojamojo sluoksnio pašalinimo įrangą (naudojamą barjeriniam sluoksniui pašalinti po plokštelės). skiedimas arba cheminis mechaninis poliravimas). Medžiagos, kurias reikia pašalinti proceso metu, paprastai yra silicio, silicio oksido, silicio nitrido ir metalo plėvelės sluoksniai.
Keturios sauso ėsdinimo ir valymo įrenginiai
4.1 Plazminio ėsdinimo įrangos klasifikacija
Be jonų purškimo ėsdinimo įrangos, kuri yra artima grynai fizinei reakcijai, ir nuriebalinimo įrangos, kuri yra artima grynai cheminei reakcijai, plazminį ėsdinimą galima apytiksliai suskirstyti į dvi kategorijas pagal skirtingas plazmos generavimo ir valdymo technologijas:
-Capacitively Coupled Plasma (CCP) ėsdinimas;
-Induktyviai susietos plazmos (ICP) ėsdinimas.
4.1.1 CCP
Talpiniu būdu sujungtas plazminis ėsdinimas skirtas radijo dažnio maitinimo šaltiniui prijungti prie vieno arba abiejų viršutinių ir apatinių elektrodų reakcijos kameroje, o plazma tarp dviejų plokščių sudaro kondensatorių supaprastintoje ekvivalentinėje grandinėje.
Yra dvi ankstyviausios tokios technologijos:
Vienas iš jų yra ankstyvasis plazminis ėsdinimas, kuris sujungia RF maitinimo šaltinį su viršutiniu elektrodu, o apatinis elektrodas, kuriame yra plokštelė, yra įžemintas. Kadangi tokiu būdu pagaminta plazma nesudarys pakankamai storo jonų apvalkalo plokštelės paviršiuje, jonų bombardavimo energija yra maža ir dažniausiai naudojama tokiuose procesuose kaip silicio ėsdinimas, kuriuose kaip pagrindinis ėsdiklis naudojamas aktyviąsias daleles.
Kitas yra ankstyvasis reaktyvusis jonų ėsdinimas (RIE), kuris sujungia RF maitinimo šaltinį su apatiniu elektrodu, kuriame yra plokštelė, ir įžemina viršutinį elektrodą didesniu plotu. Ši technologija gali suformuoti storesnį jonų apvalkalą, kuris tinka dielektriniams ėsdinimo procesams, kuriems reikalinga didesnė jonų energija, kad dalyvautų reakcijoje. Ankstyvojo reaktyviojo jonų ėsdinimo pagrindu pridedamas nuolatinės srovės magnetinis laukas, statmenas RF elektriniam laukui, kad susidarytų ExB dreifas, kuris gali padidinti elektronų ir dujų dalelių susidūrimo tikimybę, taip efektyviai pagerindamas plazmos koncentraciją ir ėsdinimo greitį. Šis ėsdinimas vadinamas magnetinio lauko sustiprintu reaktyviųjų jonų ėsdinimu (MERIE).
Minėtos trys technologijos turi bendrą trūkumą, tai yra, plazmos koncentracijos ir jos energijos negalima valdyti atskirai. Pavyzdžiui, norint padidinti ėsdinimo greitį, RF galios didinimo metodas gali būti naudojamas plazmos koncentracijai padidinti, tačiau dėl padidėjusios RF galios neišvengiamai padidės jonų energija, o tai sugadins prietaisus vaflį. Per pastarąjį dešimtmetį talpinės sujungimo technologija pritaikė kelių RF šaltinių dizainą, kurie yra prijungti atitinkamai prie viršutinio ir apatinio elektrodo arba abu prie apatinio elektrodo.
Pasirinkus ir derinant skirtingus RD dažnius, elektrodų plotas, atstumas, medžiagos ir kiti pagrindiniai parametrai derinami tarpusavyje, galima kiek įmanoma labiau atsieti plazmos koncentraciją ir jonų energiją.
4.1.2 ICP
Indukciniu būdu susietas plazminis ėsdinimas yra vienas ar daugiau ritinių, prijungtų prie radijo dažnio maitinimo šaltinio, rinkinių ant reakcijos kameros arba aplink ją. Kintamasis magnetinis laukas, kurį sukuria radijo dažnio srovė ritėje, patenka į reakcijos kamerą per dielektrinį langą, kad pagreitintų elektronus ir taip generuotų plazmą. Supaprastintoje ekvivalentinėje grandinėje (transformatoriuje) ritė yra pirminės apvijos induktyvumas, o plazma yra antrinės apvijos induktyvumas.
Šiuo sujungimo metodu galima pasiekti koncentraciją plazmoje, kuri yra daugiau nei vienu laipsniu didesnė nei talpinis sujungimas esant žemam slėgiui. Be to, antrasis RF maitinimo šaltinis yra prijungtas prie plokštelės vietos kaip šališkas maitinimo šaltinis, kad būtų tiekiama jonų bombardavimo energija. Todėl jonų koncentracija priklauso nuo ritės šaltinio maitinimo šaltinio, o jonų energija priklauso nuo poslinkio maitinimo šaltinio, todėl pasiekiamas kruopštesnis koncentracijos ir energijos atsiejimas.
4.2 Plazminio ėsdinimo įranga
Beveik visi sausojo ėsdinimo ėsdinimo medžiagos yra tiesiogiai arba netiesiogiai gaunamos iš plazmos, todėl sausas ėsdinimas dažnai vadinamas plazminiu ėsdymu. Plazminis ėsdinimas yra plazminio ėsdinimo rūšis plačiąja prasme. Dviejų ankstyvųjų plokščių plokščių reaktorių projektuose vienas yra įžeminti plokštelę, kurioje yra plokštelė, o kita plokštė yra prijungta prie RF šaltinio; kitas yra priešingas. Ankstesniame projekte įžemintos plokštės plotas paprastai yra didesnis nei plokštės, prijungtos prie RF šaltinio, plotas, o dujų slėgis reaktoriuje yra didelis. Ant plokštelės paviršiaus susidaręs jonų apvalkalas yra labai plonas, o plokštelė tarsi „panardinta“ į plazmą. Išgraviravimas daugiausia baigiamas chemine reakcija tarp aktyvių dalelių plazmoje ir ėsdintos medžiagos paviršiaus. Jonų bombardavimo energija yra labai maža, o jo dalyvavimas ėsdinant yra labai mažas. Šis dizainas vadinamas plazminio ėsdinimo režimu. Kitoje konstrukcijoje, kadangi jonų bombardavimo dalyvavimo laipsnis yra gana didelis, jis vadinamas reaktyviuoju jonų ėsdinimo režimu.
4.3 Reaktyviųjų jonų ėsdinimo įranga
Reaktyvusis jonų ėsdinimas (RIE) reiškia ėsdinimo procesą, kurio metu aktyvios dalelės ir įkrauti jonai dalyvauja procese tuo pačiu metu. Tarp jų aktyviosios dalelės daugiausia yra neutralios dalelės (taip pat žinomos kaip laisvieji radikalai), kurių koncentracija yra didelė (apie 1–10 % dujų koncentracijos), kurios yra pagrindiniai ėsdiklio komponentai. Produktai, pagaminti vykstant cheminei reakcijai tarp jų ir ėsdintos medžiagos, yra išgarinami ir tiesiogiai ištraukiami iš reakcijos kameros, arba kaupiasi ant išgraviruoto paviršiaus; o įkrautų jonų koncentracija yra mažesnė (nuo 10-4 iki 10-3 dujų koncentracijos), o juos pagreitina plokštelės paviršiuje susidaręs jonų apvalkalo elektrinis laukas, kad bombarduotų išgraviruotą paviršių. Yra dvi pagrindinės įkrautų dalelių funkcijos. Vienas iš jų yra sunaikinti išgraviruotos medžiagos atominę struktūrą, taip pagreitinant aktyviųjų dalelių reakcijos su ja greitį; kita – bombarduoti ir pašalinti susikaupusius reakcijos produktus, kad išgraviruota medžiaga visiškai liestųsi su aktyviosiomis dalelėmis, kad ėsdinimas tęstųsi.
Kadangi jonai tiesiogiai nedalyvauja ėsdinimo reakcijoje (arba sudaro labai nedidelę dalį, pvz., fizinio bombardavimo pašalinimas ir tiesioginis aktyvių jonų cheminis ėsdinimas), griežtai kalbant, aukščiau aprašytas ėsdinimo procesas turėtų būti vadinamas jonų pagalba. Pavadinimas reaktyvusis jonų ėsdinimas nėra tikslus, tačiau jis vis dar naudojamas ir šiandien. Anksčiausia RIE įranga buvo pradėta naudoti devintajame dešimtmetyje. Dėl vieno RF maitinimo šaltinio ir gana paprastos reakcijos kameros konstrukcijos jis turi apribojimų dėl ėsdinimo greičio, vienodumo ir selektyvumo.
4.4 Magnetinio lauko pagerinta reaktyviųjų jonų ėsdinimo įranga
MERIE (magnetiškai sustiprintas reaktyvusis jonų ėsdinimas) įrenginys yra ėsdinimo įtaisas, sukonstruotas pridedant nuolatinės srovės magnetinį lauką prie plokščiaekranio RIE įrenginio ir skirtas padidinti ėsdinimo greitį.
MERIE įranga buvo pradėta plačiai naudoti 1990-aisiais, kai vienos plokštelės ėsdinimo įranga tapo pagrindine pramonės įranga. Didžiausias MERIE įrangos trūkumas yra tas, kad dėl magnetinio lauko sukelto plazmos koncentracijos erdvinio pasiskirstymo nehomogeniškumo integrinio grandyno įrenginyje gali skirtis srovės arba įtampos skirtumai, todėl įrenginys bus pažeistas. Kadangi šią žalą sukelia momentinis nehomogeniškumas, magnetinio lauko sukimas negali jos pašalinti. Kadangi integrinių grandynų dydis ir toliau mažėja, jų įrenginių pažeidimai tampa vis jautresni plazmos nehomogeniškumui, o ėsdinimo greičio didinimo stiprinant magnetinį lauką technologija pamažu buvo pakeista kelių radijo dažnių maitinimo šaltinio plokščių reaktyviųjų jonų ėsdinimo technologija. yra talpiniu būdu sujungta plazminio ėsdinimo technologija.
4.5 Talpiniu būdu sujungta plazminio ėsdinimo įranga
Talpai sujungtos plazmos (CCP) ėsdinimo įranga – tai įtaisas, kuris reakcijos kameroje generuoja plazmą per talpinę jungtį tiekdamas radijo dažnio (arba nuolatinės srovės) maitinimą ant elektrodo plokštelės ir naudojamas ėsdinti. Jo ėsdinimo principas yra panašus į reaktyviosios jonų ėsdinimo įrangos.
Žemiau parodyta supaprastinta CCP ėsdinimo įrangos schema. Paprastai jis naudoja du ar tris skirtingo dažnio RF šaltinius, o kai kurie taip pat naudoja nuolatinės srovės maitinimo šaltinius. RF maitinimo šaltinio dažnis yra 800kHz ~ 162MHz, o dažniausiai naudojami 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz ir 60MHz. 2MHz arba 4MHz dažnio RF maitinimo šaltiniai paprastai vadinami žemo dažnio RF šaltiniais. Paprastai jie yra prijungti prie apatinio elektrodo, kuriame yra plokštelė. Jie efektyviau valdo jonų energiją, todėl dar vadinami šališkumo maitinimo šaltiniais; RF maitinimo šaltiniai, kurių dažnis didesnis nei 27MHz, vadinami aukšto dažnio RF šaltiniais. Jie gali būti prijungti prie viršutinio arba apatinio elektrodo. Jie efektyviau kontroliuoja koncentraciją plazmoje, todėl dar vadinami šaltinio maitinimo šaltiniais. 13MHz RF maitinimo šaltinis yra viduryje ir paprastai laikomas turinčiu abi pirmiau minėtas funkcijas, tačiau yra santykinai silpnesnis. Atkreipkite dėmesį, kad nors plazmos koncentraciją ir energiją galima reguliuoti tam tikrame diapazone skirtingų dažnių RF šaltinių galia (vadinamasis atsiejimo efektas), dėl talpinės jungties savybių jų negalima reguliuoti ir valdyti visiškai nepriklausomai.
Jonų energijos pasiskirstymas turi didelės įtakos detaliam ėsdinimo atlikimui ir įrenginio pažeidimams, todėl technologijų, skirtų optimizuoti jonų energijos paskirstymą, kūrimas tapo vienu iš pagrindinių pažangios ėsdinimo įrangos punktų. Šiuo metu technologijos, kurios buvo sėkmingai naudojamos gamyboje, apima kelių radijo dažnių hibridinę pavarą, nuolatinės srovės superpoziciją, RF kartu su nuolatinės srovės impulso poslinkiu ir sinchroninį impulsinį RF išvestį, skirtą poslinkio maitinimo šaltiniui ir šaltinio maitinimo šaltiniui.
CCP ėsdinimo įranga yra viena iš dviejų plačiausiai naudojamų plazminio ėsdinimo įrangos tipų. Jis daugiausia naudojamas dielektrinių medžiagų ėsdinimo procese, pvz., Vartų šoninės sienelės ir kietos kaukės ėsdinimas priekinėje loginio lusto proceso stadijoje, kontaktinių skylių ėsdinimas vidurinėje stadijoje, mozaikos ir aliuminio trinkelių ėsdinimas užpakalinėje stadijoje, taip pat gilių griovių, gilių skylių ir laidų kontaktinių skylių ėsdinimas 3D „flash“ atminties lusto procese (pavyzdžiui, silicio nitrido / silicio oksido struktūra).
Yra du pagrindiniai iššūkiai ir tobulinimo kryptys, su kuriomis susiduria CCP ėsdinimo įranga. Pirma, naudojant ypač didelę jonų energiją, didelio formato struktūrų ėsdinimo galimybė (pvz., 3D „flash“ atminties skylės ir griovelio ėsdinimas reikalauja didesnio nei 50:1 santykio). Dabartinis poslinkio galios didinimo būdas, siekiant padidinti jonų energiją, naudoja iki 10 000 vatų RF maitinimo šaltinius. Atsižvelgiant į didelį generuojamą šilumos kiekį, reikia nuolat tobulinti reakcijos kameros aušinimo ir temperatūros reguliavimo technologiją. Antra, norint iš esmės išspręsti ėsdinimo galimybių problemą, kuriant naujas ėsdinimo dujas būtinas proveržis.
4.6 Induktyviai sujungta plazminio ėsdinimo įranga
Induktyviai susietos plazmos (ICP) ėsdinimo įranga – tai įtaisas, radijo dažnio energijos šaltinio energiją sujungiantis į reakcijos kamerą magnetinio lauko pavidalu per induktoriaus ritę ir taip generuojantis ėsdinimo plazmą. Jo ėsdinimo principas taip pat priklauso apibendrintam reaktyviajam jonų ėsdinimui.
Yra du pagrindiniai ICP ėsdinimo įrangos plazmos šaltinių modelių tipai. Viena iš jų yra „Lam Research“ sukurta ir pagaminta transformatorinės plazmos (TCP) technologija. Jo induktoriaus ritė dedama ant dielektrinio lango plokštumos virš reakcijos kameros. 13,56MHz RF signalas sukuria kintamąjį magnetinį lauką ritėje, kuri yra statmena dielektriniam langui ir radialiai skiriasi nuo ritės ašies kaip centro.
Magnetinis laukas patenka į reakcijos kamerą per dielektrinį langą, o kintamasis magnetinis laukas generuoja kintamąjį elektrinį lauką, lygiagrečiai dielektriniam langui reakcijos kameroje, taip pasiekdamas ėsdinimo dujų disociaciją ir generuodamas plazmą. Kadangi šis principas gali būti suprantamas kaip transformatorius, kurio pirminė apvija yra induktoriaus ritė, o reakcijos kameroje esanti plazma yra antrinė apvija, ICP ėsdinimas yra pavadintas šiuo vardu.
Pagrindinis TCP technologijos pranašumas yra tai, kad struktūrą lengva padidinti. Pavyzdžiui, nuo 200 mm plokštelės iki 300 mm plokštelės TCP gali išlaikyti tą patį ėsdinimo efektą tiesiog padidindamas ritės dydį.
Kitas plazmos šaltinio dizainas yra atsieto plazmos šaltinio (DPS) technologija, kurią sukūrė ir gamina JAV Applied Materials, Inc.. Jo induktoriaus ritė yra trimačiai suvyniota ant pusrutulio formos dielektrinio langelio. Plazmos generavimo principas yra panašus į anksčiau minėtą TCP technologiją, tačiau dujų disociacijos efektyvumas yra gana didelis, o tai padeda gauti didesnę koncentraciją plazmoje.
Kadangi indukcinio sujungimo efektyvumas generuojant plazmą yra didesnis nei talpinio sujungimo, o plazma daugiausia generuojama srityje, esančioje arti dielektrinio lango, jos koncentraciją plazmoje iš esmės lemia šaltinio maitinimo šaltinio, prijungto prie induktoriaus, galia. ritė, o jonų energiją plokštelės paviršiuje esančiame jonų apvalkale iš esmės lemia poslinkio maitinimo šaltinio galia, todėl jonų koncentraciją ir energiją galima valdyti nepriklausomai ir taip pasiekti atsiejimą.
ICP ėsdinimo įranga yra viena iš dviejų plačiausiai naudojamų plazminio ėsdinimo įrangos tipų. Jis daugiausia naudojamas silicio seklių tranšėjų, germanio (Ge), polisilicio vartų konstrukcijų, metalinių vartų konstrukcijų, įtempto silicio (Strained-Si), metalinių vielų, metalinių pagalvėlių (padėlių), mozaikinio ėsdinimo metalo kietoms kaukėms ėsdinti ir daugeliui procesų kelių vaizdo gavimo technologija.
Be to, augant trimačiams integriniams grandynams, CMOS vaizdo jutikliams ir mikroelektromechaninėms sistemoms (MEMS), taip pat sparčiai didėjant silicio angų (TSV), didelių įstrižų skylių ir gilus silicio ėsdinimas su skirtingomis morfologijomis, daugelis gamintojų išleido ėsdinimo įrangą, sukurtą specialiai šioms reikmėms. Jo charakteristikos yra didelis ėsdinimo gylis (dešimtys ar net šimtai mikronų), todėl dažniausiai veikia esant dideliam dujų srautui, aukštam slėgiui ir didelės galios sąlygomis.
——————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera gali suteiktigrafito dalys, minkštas / standus veltinis, silicio karbido dalys, CVD silicio karbido dalys, irSiC/TaC dengtos dalyssu per 30 dienų.
Jei jus domina pirmiau minėti puslaidininkiniai gaminiai,nedvejodami susisiekite su mumis pirmą kartą.
Tel.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Paskelbimo laikas: 2024-08-31