En introduktion
Ætsning i den integrerede kredsløbsfremstillingsproces er opdelt i:
-Vådætsning;
- Tørætsning.
I de tidlige dage blev vådætsning meget brugt, men på grund af dens begrænsninger i linjebreddekontrol og ætsningsretningsevne, bruger de fleste processer efter 3μm tørætsning. Vådætsning bruges kun til at fjerne visse specielle materialelag og rense rester.
Tørætsning refererer til processen med at bruge gasformige kemiske ætsemidler til at reagere med materialer på waferen for at ætse den del af materialet, der skal fjernes, væk og danne flygtige reaktionsprodukter, som derefter ekstraheres fra reaktionskammeret. Ætsemiddel genereres normalt direkte eller indirekte fra ætsegassens plasma, så tørætsning kaldes også plasmaætsning.
1.1 Plasma
Plasma er en gas i en svagt ioniseret tilstand dannet af glødeudladning af ætsende gas under påvirkning af et eksternt elektromagnetisk felt (såsom genereret af en radiofrekvensstrømforsyning). Det omfatter elektroner, ioner og neutrale aktive partikler. Blandt dem kan aktive partikler reagere kemisk direkte med det ætsede materiale for at opnå ætsning, men denne rene kemiske reaktion sker normalt kun i et meget lille antal materialer og er ikke retningsbestemt; når ionerne har en vis energi, kan de ætses ved direkte fysisk sputtering, men ætsningshastigheden af denne rene fysiske reaktion er ekstrem lav, og selektiviteten er meget dårlig.
Det meste plasmaætsning afsluttes med deltagelse af aktive partikler og ioner på samme tid. I denne proces har ionbombardement to funktioner. Den ene er at ødelægge atombindingerne på overfladen af det ætsede materiale og derved øge den hastighed, hvormed neutrale partikler reagerer med det; den anden er at slå reaktionsprodukterne aflejret på reaktionsgrænsefladen af for at gøre det lettere for ætsemidlet at komme i fuld kontakt med overfladen af det ætsede materiale, således at ætsningen fortsætter.
Reaktionsprodukterne aflejret på sidevæggene af den ætsede struktur kan ikke effektivt fjernes ved retningsbestemt ionbombardement, hvorved ætsningen af sidevæggene blokeres og anisotropisk ætsning dannes.
Anden ætsningsproces
2.1 Vådætsning og rengøring
Vådætsning er en af de tidligste teknologier, der anvendes til fremstilling af integrerede kredsløb. Selvom de fleste vådætsningsprocesser er blevet erstattet af anisotropisk tørætsning på grund af dens isotropiske ætsning, spiller den stadig en vigtig rolle ved rengøring af ikke-kritiske lag af større størrelser. Især ved ætsning af rester af oxidfjernelse og epidermal stripning er det mere effektivt og økonomisk end tørætsning.
Objekterne med vådætsning omfatter hovedsageligt siliciumoxid, siliciumnitrid, enkeltkrystalsilicium og polykrystallinsk silicium. Vådætsning af siliciumoxid bruger normalt flussyre (HF) som den vigtigste kemiske bærer. For at forbedre selektiviteten anvendes fortyndet flussyre bufret med ammoniumfluorid i processen. For at opretholde pH-værdiens stabilitet kan en lille mængde stærk syre eller andre grundstoffer tilsættes. Doteret siliciumoxid korroderes lettere end rent siliciumoxid. Våd kemisk stripning bruges hovedsageligt til at fjerne fotoresist og hård maske (siliciumnitrid). Varm phosphorsyre (H3PO4) er den vigtigste kemiske væske, der bruges til våd kemisk stripning for at fjerne siliciumnitrid, og har en god selektivitet for siliciumoxid.
Vådrensning ligner vådætsning og fjerner hovedsageligt forurenende stoffer på overfladen af siliciumskiver gennem kemiske reaktioner, herunder partikler, organisk materiale, metaller og oxider. Den almindelige vådrensning er vådkemisk metode. Selvom kemisk rensning kan erstatte mange våd rengøringsmetoder, er der ingen metode, der helt kan erstatte våd rengøring.
Almindeligt anvendte kemikalier til våd rengøring omfatter svovlsyre, saltsyre, flussyre, phosphorsyre, hydrogenperoxid, ammoniumhydroxid, ammoniumfluorid osv. I praktiske anvendelser blandes et eller flere kemikalier med deioniseret vand i en vis mængde efter behov for at danne en rengøringsopløsning, såsom SC1, SC2, DHF, BHF osv.
Rengøring anvendes ofte i processen før oxidfilmaflejring, fordi fremstillingen af oxidfilm skal udføres på en absolut ren siliciumwaferoverflade. Den almindelige renseproces for siliciumwafer er som følger:
2.2 Tørætsning and rengøring
2.2.1 Tørætsning
Tørætsning i industrien refererer hovedsageligt til plasmaætsning, som bruger plasma med øget aktivitet til at ætse specifikke stoffer. Udstyrssystemet i storskala produktionsprocesser bruger lavtemperatur ikke-ligevægtsplasma.
Plasmaætsning bruger hovedsageligt to udladningstilstande: kapacitiv koblet udladning og induktiv koblet udladning
I den kapacitivt koblede afladningstilstand: plasma genereres og vedligeholdes i to parallelle pladekondensatorer af en ekstern radiofrekvens (RF) strømforsyning. Gastrykket er normalt flere millitorr til titusinder af millitorr, og ioniseringshastigheden er mindre end 10-5. I den induktivt koblede udladningstilstand: generelt ved et lavere gastryk (sinetal millitorr) genereres og vedligeholdes plasmaet af induktivt koblet inputenergi. Ioniseringshastigheden er normalt større end 10-5, så det kaldes også højdensitetsplasma. Plasmakilder med høj densitet kan også opnås gennem elektroncyklotronresonans og cyklotronbølgeudladning. Plasma med høj densitet kan optimere ætsningshastigheden og selektiviteten af ætseprocessen, samtidig med at ætsningsskader reduceres ved uafhængigt at kontrollere ionstrømmen og ionbombardementenergien gennem en ekstern RF- eller mikrobølgestrømforsyning og en RF-forspændingsstrømforsyning på substratet.
Den tørre ætsningsprocessen er som følger: ætsegassen sprøjtes ind i vakuumreaktionskammeret, og efter at trykket i reaktionskammeret er stabiliseret, genereres plasmaet af radiofrekvent glødeudladning; efter at være blevet påvirket af højhastighedselektroner, nedbrydes det og producerer frie radikaler, som diffunderer til overfladen af substratet og adsorberes. Under påvirkning af ionbombardement reagerer de adsorberede frie radikaler med atomer eller molekyler på overfladen af substratet for at danne gasformige biprodukter, som udledes fra reaktionskammeret. Processen er vist i følgende figur:
Tørætsningsprocesser kan opdeles i følgende fire kategorier:
(1)Fysisk sputtering ætsning: Den er hovedsageligt afhængig af de energiske ioner i plasmaet til at bombardere overfladen af det ætsede materiale. Antallet af sputterede atomer afhænger af de indfaldende partiklers energi og vinkel. Når energien og vinklen forbliver uændret, afviger sputteringshastigheden af forskellige materialer normalt kun 2 til 3 gange, så der er ingen selektivitet. Reaktionsprocessen er hovedsageligt anisotropisk.
(2)Kemisk ætsning: Plasma giver gasfaseætsende atomer og molekyler, som reagerer kemisk med overfladen af materialet for at producere flygtige gasser. Denne rent kemiske reaktion har god selektivitet og udviser isotrope egenskaber uden at tage hensyn til gitterstrukturen.
For eksempel: Si (fast) + 4F → SiF4 (gasformig), fotoresist + O (gasformig) → CO2 (gasformig) + H2O (gasformig)
(3)Ion energi drevet ætsning: Ioner er både partikler, der forårsager ætsning, og energibærende partikler. Ætsningseffektiviteten af sådanne energibærende partikler er mere end én størrelsesorden højere end ved simpel fysisk eller kemisk ætsning. Blandt dem er optimeringen af processens fysiske og kemiske parametre kernen i styringen af ætseprocessen.
(4)Ion-barriere komposit ætsning: Det refererer hovedsageligt til dannelsen af et polymerbarrierebeskyttelseslag af kompositpartikler under ætseprocessen. Plasma kræver et sådant beskyttende lag for at forhindre ætsningsreaktionen af sidevæggene under ætseprocessen. For eksempel kan tilføjelse af C til Cl og Cl2-ætsning producere et chlorcarbonforbindelseslag under ætsning for at beskytte sidevæggene mod at blive ætset.
2.2.1 Renseri
Kemisk rensning refererer hovedsageligt til plasmarensning. Ionerne i plasmaet bruges til at bombardere overfladen, der skal renses, og atomerne og molekylerne i aktiveret tilstand interagerer med overfladen, der skal renses, for at fjerne og aske fotoresisten. I modsætning til tørætsning inkluderer procesparametrene for kemisk rensning normalt ikke retningsbestemt selektivitet, så procesdesignet er relativt enkelt. I storskalaproduktionsprocesser bruges fluorbaserede gasser, oxygen eller brint hovedsagelig som hovedlegemet i reaktionsplasmaet. Derudover kan tilsætning af en vis mængde argonplasma øge ionbombardementeffekten og derved forbedre rengøringseffektiviteten.
I plasma-renseprocessen anvendes normalt fjernplasmametoden. Dette skyldes, at man i rensningsprocessen håber at reducere bombardementeffekten af ioner i plasmaet for at kontrollere skaden forårsaget af ionbombardement; og den forbedrede reaktion af kemiske frie radikaler kan forbedre rengøringseffektiviteten. Fjernplasma kan bruge mikrobølger til at generere et stabilt plasma med høj densitet uden for reaktionskammeret, hvilket genererer et stort antal frie radikaler, der kommer ind i reaktionskammeret for at opnå den reaktion, der kræves til rengøring. De fleste rensegaskilder i industrien bruger fluorbaserede gasser, såsom NF3, og mere end 99% af NF3 nedbrydes i mikrobølgeplasma. Der er næsten ingen ionbombardementseffekt i renseriprocessen, så det er en fordel at beskytte siliciumwaferen mod beskadigelse og forlænge reaktionskammerets levetid.
Tre vådætsnings- og rengøringsudstyr
3.1 Tank-type wafer rengøringsmaskine
Vaffelrengøringsmaskinen af trugtypen består hovedsageligt af et front-åbnende wafer-overførselsboks-transmissionsmodul, et wafer-lastnings-/tømningstransmissionsmodul, et udstødningsluftindtagsmodul, et kemisk væsketankmodul, et deioniseret vandtankmodul, en tørretank modul og et kontrolmodul. Det kan rense flere kasser med wafers på samme tid og kan opnå indtørring og udtørring af wafers.
3.2 Trench Wafer Ætser
3.3 Vådbehandlingsudstyr med enkelt wafer
Ifølge forskellige procesformål kan enkelt wafer vådt procesudstyr opdeles i tre kategorier. Den første kategori er renseudstyr til enkelt wafer, hvis rengøringsmål omfatter partikler, organisk materiale, naturligt oxidlag, metalurenheder og andre forurenende stoffer; den anden kategori er enkelt wafer skrubbeudstyr, hvis hovedformål med processen er at fjerne partikler på overfladen af waferen; den tredje kategori er udstyr til ætsning af enkelt wafer, som hovedsageligt bruges til at fjerne tynde film. Ifølge forskellige procesformål kan enkelt waferætsningsudstyr opdeles i to typer. Den første type er mildt ætsningsudstyr, som hovedsageligt bruges til at fjerne overfladefilmskader forårsaget af højenergi-ionimplantation; den anden type er udstyr til fjernelse af ofre lag, som hovedsageligt bruges til at fjerne barrierelag efter waferfortynding eller kemisk mekanisk polering.
Fra perspektivet af den overordnede maskinarkitektur er den grundlæggende arkitektur for alle typer enkelt-wafer vådt procesudstyr ens, generelt bestående af seks dele: hovedramme, wafer-overførselssystem, kammermodul, kemisk væskeforsyning og -overførselsmodul, softwaresystem og elektronisk styremodul.
3.4 Enkelt wafer rengøringsudstyr
Enkeltwafer-renseudstyret er designet baseret på den traditionelle RCA-rensningsmetode, og dets procesformål er at rense partikler, organisk materiale, naturligt oxidlag, metalurenheder og andre forurenende stoffer. Med hensyn til procesanvendelse anvendes enkelt wafer-rensningsudstyr i øjeblikket i vid udstrækning i front-end- og back-end-processerne til fremstilling af integrerede kredsløb, herunder rensning før og efter filmdannelse, rensning efter plasmaætsning, rensning efter ionimplantation, rensning efter kemikalie mekanisk polering og rengøring efter metalaflejring. Bortset fra højtemperatur-phosphorsyre-processen er enkelt wafer-rengøringsudstyr stort set kompatibelt med alle rengøringsprocesser.
3.5 Enkelt wafer ætsningsudstyr
Processen formålet med enkelt wafer ætsning udstyr er hovedsageligt tyndfilm ætsning. I henhold til procesformålet kan det opdeles i to kategorier, nemlig let ætsningsudstyr (bruges til at fjerne overfladefilmskaden forårsaget af højenergi-ionimplantation) og udstyr til fjernelse af offerlag (bruges til at fjerne barrierelaget efter wafer udtynding eller kemisk mekanisk polering). De materialer, der skal fjernes i processen, omfatter generelt silicium, siliciumoxid, siliciumnitrid og metalfilmlag.
Fire tørætsnings- og rengøringsudstyr
4.1 Klassificering af plasmaætsningsudstyr
Ud over ionforstøvningsætsningsudstyr, der er tæt på ren fysisk reaktion, og afgummiudstyr, der er tæt på ren kemisk reaktion, kan plasmaætsning groft opdeles i to kategorier i henhold til de forskellige plasmagenererings- og kontrolteknologier:
-Capacitively Coupled Plasma (CCP) ætsning;
-Inductively Coupled Plasma (ICP) ætsning.
4.1.1 CCP
Kapacitivt koblet plasmaætsning skal forbinde radiofrekvensstrømforsyningen til en eller begge af de øvre og nedre elektroder i reaktionskammeret, og plasmaet mellem de to plader danner en kondensator i et forenklet ækvivalent kredsløb.
Der er to tidligste sådanne teknologier:
Den ene er den tidlige plasmaætsning, som forbinder RF-strømforsyningen til den øvre elektrode, og den nederste elektrode, hvor waferen er placeret, er jordet. Fordi plasmaet, der genereres på denne måde, ikke vil danne en tilstrækkelig tyk ionkappe på overfladen af waferen, er energien ved ionbombardement lav, og den bruges normalt i processer såsom siliciumætsning, der bruger aktive partikler som hovedætsemiddel.
Den anden er den tidlige reaktive ionætsning (RIE), som forbinder RF-strømforsyningen til den nederste elektrode, hvor waferen er placeret, og jorder den øvre elektrode med et større område. Denne teknologi kan danne en tykkere ionskede, som er velegnet til dielektriske ætsningsprocesser, der kræver højere ionenergi for at deltage i reaktionen. På basis af tidlig reaktiv ionætsning tilføjes et DC-magnetfelt vinkelret på det elektriske RF-felt for at danne ExB-drift, hvilket kan øge kollisionsrisikoen for elektroner og gaspartikler og derved effektivt forbedre plasmakoncentrationen og ætsningshastigheden. Denne ætsning kaldes magnetisk feltforstærket reaktiv ionætsning (MERIE).
Ovenstående tre teknologier har en fælles ulempe, det vil sige, at plasmakoncentrationen og dens energi ikke kan styres separat. For at øge ætsningshastigheden kan metoden til at øge RF-effekten f.eks. bruges til at øge plasmakoncentrationen, men den øgede RF-effekt vil uundgåeligt føre til en stigning i ionenergi, hvilket vil forårsage skade på enhederne på oblaten. I det seneste årti har kapacitiv koblingsteknologi vedtaget et design af flere RF-kilder, som er forbundet til henholdsvis de øvre og nedre elektroder eller begge til den nedre elektrode.
Ved at vælge og matche forskellige RF-frekvenser, elektrodearealet, afstanden, materialerne og andre nøgleparametre koordineres med hinanden, plasmakoncentrationen og ionenergien kan afkobles så meget som muligt.
4.1.2 ICP
Induktivt koblet plasmaætsning er at placere et eller flere sæt spoler forbundet til en radiofrekvensstrømforsyning på eller omkring reaktionskammeret. Det vekslende magnetfelt, der genereres af radiofrekvensstrømmen i spolen, kommer ind i reaktionskammeret gennem det dielektriske vindue for at accelerere elektronerne og derved generere plasma. I et forenklet ækvivalent kredsløb (transformer) er spolen den primære viklingsinduktans, og plasmaet er den sekundære viklingsinduktans.
Denne koblingsmetode kan opnå en plasmakoncentration, der er mere end én størrelsesorden højere end kapacitiv kobling ved lavt tryk. Derudover er den anden RF-strømforsyning forbundet med waferens placering som en bias-strømforsyning for at tilvejebringe ionbombardementenergi. Derfor afhænger ionkoncentrationen af spolens kildestrømforsyning, og ionenergien afhænger af biasstrømforsyningen, hvorved der opnås en mere grundig afkobling af koncentration og energi.
4.2 Plasmaætsningsudstyr
Næsten alle ætsningsmidler i tør ætsning er direkte eller indirekte genereret fra plasma, så tør ætsning kaldes ofte plasma ætsning. Plasmaætsning er en type plasmaætsning i bred forstand. I de to tidlige fladpladereaktordesigns er den ene at jorde pladen, hvor waferen er placeret, og den anden plade er forbundet til RF-kilden; den anden er det modsatte. I det tidligere design er arealet af den jordede plade normalt større end arealet af pladen forbundet til RF-kilden, og gastrykket i reaktoren er højt. Ionskeden dannet på overfladen af waferen er meget tynd, og waferen ser ud til at være "nedsænket" i plasma. Ætsning fuldendes hovedsageligt af den kemiske reaktion mellem de aktive partikler i plasmaet og overfladen af det ætsede materiale. Energien ved ionbombardement er meget lille, og dets deltagelse i ætsning er meget lav. Dette design kaldes plasmaætsningstilstand. I et andet design, fordi graden af deltagelse af ionbombardement er relativt stor, kaldes det reaktiv ionætsningstilstand.
4.3 Udstyr til reaktiv ionætsning
Reaktiv ionætsning (RIE) refererer til en ætsningsproces, hvor aktive partikler og ladede ioner deltager i processen på samme tid. Blandt dem er aktive partikler hovedsageligt neutrale partikler (også kendt som frie radikaler), med en høj koncentration (ca. 1% til 10% af gaskoncentrationen), som er hovedkomponenterne i ætsemidlet. Produkterne fremstillet ved den kemiske reaktion mellem dem og det ætsede materiale fordampes enten og ekstraheres direkte fra reaktionskammeret eller akkumuleres på den ætsede overflade; mens de ladede ioner har en lavere koncentration (10-4 til 10-3 af gaskoncentrationen), og de accelereres af det elektriske felt af ionkappen dannet på overfladen af waferen for at bombardere den ætsede overflade. Der er to hovedfunktioner af ladede partikler. Den ene er at ødelægge det ætsede materiales atomare struktur og derved accelerere den hastighed, hvormed de aktive partikler reagerer med det; den anden er at bombardere og fjerne de ophobede reaktionsprodukter, så det ætsede materiale er i fuld kontakt med de aktive partikler, så ætsningen fortsætter.
Fordi ioner ikke direkte deltager i ætsningsreaktionen (eller tegner sig for en meget lille andel, såsom fysisk bombardementfjernelse og direkte kemisk ætsning af aktive ioner), bør ovennævnte ætsningsproces strengt taget kaldes ion-assisteret ætsning. Navnet reaktiv ionætsning er ikke nøjagtigt, men det bruges stadig i dag. Det tidligste RIE-udstyr blev taget i brug i 1980'erne. På grund af brugen af en enkelt RF-strømforsyning og et relativt simpelt reaktionskammerdesign har det begrænsninger med hensyn til ætsningshastighed, ensartethed og selektivitet.
4.4 Magnetisk feltforstærket udstyr til ætsning af reaktive ioner
MERIE-enheden (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) er en ætseanordning, der er konstrueret ved at tilføje et DC-magnetfelt til en fladskærms RIE-enhed og er beregnet til at øge ætsningshastigheden.
MERIE-udstyr blev taget i brug i stor skala i 1990'erne, hvor single-wafer ætseudstyr var blevet det almindelige udstyr i branchen. Den største ulempe ved MERIE-udstyr er, at den rumlige fordelingsinhomogenitet af plasmakoncentrationen forårsaget af magnetfeltet vil føre til strøm- eller spændingsforskelle i den integrerede kredsløbsenhed og derved forårsage beskadigelse af enheden. Da denne skade er forårsaget af øjeblikkelig inhomogenitet, kan rotationen af magnetfeltet ikke eliminere den. Efterhånden som størrelsen af integrerede kredsløb fortsætter med at skrumpe, er deres enhedsskader i stigende grad følsomme over for plasma-inhomogenitet, og teknologien til at øge ætsningshastigheden ved at forstærke magnetfeltet er gradvist blevet erstattet af multi-RF-strømforsyning, plan reaktiv ionætsningsteknologi, som er, kapacitivt koblet plasmaætsningsteknologi.
4.5 Kapacitivt koblet plasmaætsningsudstyr
Kapacitivt koblet plasma (CCP) ætsningsudstyr er en enhed, der genererer plasma i et reaktionskammer gennem kapacitiv kobling ved at anvende en radiofrekvens (eller DC) strømforsyning til elektrodepladen og bruges til ætsning. Dens ætsningsprincip ligner princippet for udstyr til reaktiv ionætsning.
Det forenklede skematiske diagram af CCP-ætseudstyret er vist nedenfor. Den bruger generelt to eller tre RF-kilder med forskellige frekvenser, og nogle bruger også DC-strømforsyninger. Frekvensen af RF-strømforsyningen er 800kHz~162MHz, og de almindeligt anvendte er 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz og 60MHz. RF-strømforsyninger med en frekvens på 2MHz eller 4MHz kaldes normalt lavfrekvente RF-kilder. De er generelt forbundet til den nedre elektrode, hvor waferen er placeret. De er mere effektive til at kontrollere ionenergi, så de kaldes også bias strømforsyninger; RF-strømforsyninger med en frekvens over 27MHz kaldes højfrekvente RF-kilder. De kan forbindes til enten den øvre elektrode eller den nederste elektrode. De er mere effektive til at kontrollere plasmakoncentrationen, så de kaldes også kildestrømforsyninger. 13MHz RF-strømforsyningen er i midten og anses generelt for at have begge ovenstående funktioner, men er relativt svagere. Bemærk, at selvom plasmakoncentrationen og energien kan justeres inden for et bestemt område af kraften fra RF-kilder med forskellige frekvenser (den såkaldte afkoblingseffekt), på grund af egenskaberne ved kapacitiv kobling, kan de ikke justeres og styres helt uafhængigt.
Energifordelingen af ioner har en betydelig indvirkning på den detaljerede ydeevne af ætsning og enhedsskader, så udviklingen af teknologi til at optimere ionenergifordeling er blevet et af nøglepunkterne i avanceret ætseudstyr. I øjeblikket omfatter de teknologier, der er blevet brugt med succes i produktionen, multi-RF hybriddrev, DC superposition, RF kombineret med DC puls bias og synkront pulseret RF output fra bias strømforsyning og kilde strømforsyning.
CCP-ætsningsudstyr er en af de to mest udbredte typer af plasmaætsningsudstyr. Det bruges hovedsageligt i ætsningsprocessen af dielektriske materialer, såsom portsidevæg og hård maskeætsning i det forreste stadium af logisk chipproces, kontakthulætsning i mellemtrinet, mosaik- og aluminiumspudeætsning i bagstadiet, samt ætsning af dybe skyttegrave, dybe huller og ledningskontakthuller i 3D-flashhukommelseschipproces (ved at tage siliciumnitrid/siliciumoxidstruktur som et eksempel).
Der er to hovedudfordringer og forbedringsretninger, som CCP-ætseudstyr står over for. For det første, ved anvendelsen af ekstremt høj ionenergi, kræver ætsningsevnen af strukturer med højt aspektforhold (såsom hul- og rilleætsningen i 3D-flashhukommelse et forhold, der er højere end 50:1). Den nuværende metode til at øge bias-effekten for at øge ionenergien har brugt RF-strømforsyninger på op til 10.000 watt. I lyset af den store mængde varme, der genereres, skal køle- og temperaturstyringsteknologien i reaktionskammeret løbende forbedres. For det andet skal der ske et gennembrud i udviklingen af nye ætsningsgasser for grundlæggende at løse problemet med ætsningsevne.
4.6 Induktivt koblet plasmaætsningsudstyr
Induktivt koblet plasma (ICP) ætsningsudstyr er en enhed, der kobler energien fra en radiofrekvensstrømkilde ind i et reaktionskammer i form af et magnetisk felt via en induktorspole, og derved genererer plasma til ætsning. Dets ætsningsprincip hører også til den generaliserede reaktive ionætsning.
Der er to hovedtyper af plasmakildedesign til ICP-ætsningsudstyr. Den ene er transformer-koblet plasma-teknologi (TCP) udviklet og produceret af Lam Research. Dens induktorspole er placeret på det dielektriske vinduesplan over reaktionskammeret. 13,56MHz RF-signalet genererer et vekslende magnetfelt i spolen, der er vinkelret på det dielektriske vindue og divergerer radialt med spolens akse som centrum.
Det magnetiske felt kommer ind i reaktionskammeret gennem det dielektriske vindue, og det vekslende magnetiske felt genererer et vekslende elektrisk felt parallelt med det dielektriske vindue i reaktionskammeret, hvorved der opnås dissociation af ætsegassen og generere plasma. Da dette princip kan forstås som en transformer med en induktorspole som primærvikling og plasmaet i reaktionskammeret som sekundærvikling, er ICP-ætsning opkaldt efter dette.
Den største fordel ved TCP-teknologi er, at strukturen er nem at skalere op. For eksempel, fra en 200 mm wafer til en 300 mm wafer, kan TCP opretholde den samme ætseeffekt ved blot at øge størrelsen af spolen.
Et andet plasmakildedesign er den afkoblede plasmakilde (DPS) teknologi udviklet og produceret af Applied Materials, Inc. i USA. Dens induktorspole er tredimensionelt viklet på et halvkugleformet dielektrisk vindue. Princippet for at generere plasma ligner den førnævnte TCP-teknologi, men gasdissociationseffektiviteten er relativt høj, hvilket er befordrende for at opnå en højere plasmakoncentration.
Da effektiviteten af induktiv kobling til at generere plasma er højere end for kapacitiv kobling, og plasmaet hovedsageligt genereres i området tæt på det dielektriske vindue, bestemmes dets plasmakoncentration dybest set af effekten af kildestrømforsyningen forbundet med induktoren spole, og ionenergien i ionkappen på overfladen af waferen er dybest set bestemt af kraften fra bias strømforsyningen, så koncentrationen og energien af ionerne kan være uafhængigt kontrolleres og derved opnås afkobling.
ICP-ætsningsudstyr er en af de to mest udbredte typer af plasmaætsningsudstyr. Det bruges hovedsageligt til ætsning af silicium lavvandede skyttegrave, germanium (Ge), polysilicium gate strukturer, metal gate strukturer, anstrengt silicium (Strained-Si), metaltråde, metal puder (Pads), mosaik ætsning metal hårde masker og flere processer i multi-billedteknologi.
Hertil kommer, med fremkomsten af tredimensionelle integrerede kredsløb, CMOS-billedsensorer og mikro-elektromekaniske systemer (MEMS), samt den hurtige stigning i anvendelsen af gennemgående silicium-vias (TSV), store skrå huller og dyb siliciumætsning med forskellige morfologier, har mange producenter lanceret ætseudstyr udviklet specifikt til disse applikationer. Dens karakteristika er stor ætsningsdybde (tiere eller endda hundredvis af mikron), så den arbejder for det meste under høj gasstrøm, højt tryk og høje effektforhold.
————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera kan leveregrafit dele, blød/stiv filt, siliciumcarbid dele, CVD siliciumcarbid dele, ogSiC/TaC belagte delemed om 30 dage.
Hvis du er interesseret i ovenstående halvlederprodukter,tøv ikke med at kontakte os første gang.
Tlf.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Indlægstid: 31. august 2024