En uvod
Jedkanje v procesu izdelave integriranega vezja je razdeljeno na:
- Mokro jedkanje;
- Suho jedkanje.
V zgodnjih dneh se je mokro jedkanje pogosto uporabljalo, vendar zaradi njegovih omejitev pri nadzoru širine črte in smeri jedkanja večina postopkov po 3 μm uporablja suho jedkanje. Mokro jedkanje se uporablja samo za odstranjevanje določenih posebnih plasti materiala in čiščenje ostankov.
Suho jedkanje se nanaša na postopek uporabe plinastih kemičnih jedkalnikov za reakcijo z materiali na rezini, da jedkajo del materiala, ki ga je treba odstraniti, in tvorijo hlapne reakcijske produkte, ki se nato ekstrahirajo iz reakcijske komore. Jedkalo običajno nastane neposredno ali posredno iz plazme jedkalnega plina, zato se suho jedkanje imenuje tudi plazemsko jedkanje.
1.1 Plazma
Plazma je plin v šibko ioniziranem stanju, ki ga tvori žarilna razelektritev plina za jedkanje pod delovanjem zunanjega elektromagnetnega polja (kot ga ustvarja radiofrekvenčno napajanje). Vključuje elektrone, ione in nevtralne aktivne delce. Med njimi lahko aktivni delci neposredno kemično reagirajo z jedkanim materialom, da dosežejo jedkanje, vendar se ta čista kemična reakcija običajno pojavi le v zelo majhnem številu materialov in ni usmerjena; ko imajo ioni določeno energijo, jih je mogoče jedkati z neposrednim fizikalnim razprševanjem, vendar je stopnja jedkanja te čiste fizikalne reakcije izjemno nizka in selektivnost zelo slaba.
Večina plazemskega jedkanja se konča s sočasnim sodelovanjem aktivnih delcev in ionov. V tem procesu ima ionsko obstreljevanje dve funkciji. Ena je uničenje atomskih vezi na površini jedkanega materiala, s čimer se poveča hitrost, s katero nevtralni delci reagirajo z njim; drugi je odstraniti reakcijske produkte, ki se nalagajo na reakcijski meji, da olajša jedkalcu popoln stik s površino jedkanega materiala, tako da se jedkanje nadaljuje.
Reakcijskih produktov, odloženih na stranskih stenah jedkane strukture, ni mogoče učinkovito odstraniti z usmerjenim ionskim bombardiranjem, s čimer se blokira jedkanje stranskih sten in tvori anizotropno jedkanje.
Drugi postopek jedkanja
2.1 Mokro jedkanje in čiščenje
Mokro jedkanje je ena najzgodnejših tehnologij, uporabljenih v proizvodnji integriranih vezij. Čeprav je večino postopkov mokrega jedkanja zaradi izotropnega jedkanja nadomestilo anizotropno suho jedkanje, še vedno igra pomembno vlogo pri čiščenju nekritičnih slojev večjih velikosti. Zlasti pri jedkanju ostankov odstranjevanja oksida in odstranjevanju povrhnjice je bolj učinkovito in ekonomično kot suho jedkanje.
Predmeti mokrega jedkanja vključujejo predvsem silicijev oksid, silicijev nitrid, monokristalni silicij in polikristalni silicij. Mokro jedkanje silicijevega oksida običajno uporablja fluorovodikovo kislino (HF) kot glavni kemični nosilec. Za izboljšanje selektivnosti se v procesu uporablja razredčena fluorovodikova kislina, pufrirana z amonijevim fluoridom. Da bi ohranili stabilnost pH vrednosti, lahko dodamo majhno količino močne kisline ali drugih elementov. Dopirani silicijev oksid je lažje korodiran kot čisti silicijev oksid. Mokro kemično odstranjevanje se uporablja predvsem za odstranjevanje fotorezista in trde maske (silicijev nitrid). Vroča fosforna kislina (H3PO4) je glavna kemična tekočina, ki se uporablja za mokro kemično odstranjevanje silicijevega nitrida in ima dobro selektivnost za silicijev oksid.
Mokro čiščenje je podobno mokremu jedkanju in v glavnem odstrani onesnaževala s površine silicijevih rezin s kemičnimi reakcijami, vključno z delci, organskimi snovmi, kovinami in oksidi. Glavna metoda mokrega čiščenja je mokra kemična metoda. Čeprav kemično čiščenje lahko nadomesti številne metode mokrega čiščenja, ni metode, ki bi lahko popolnoma nadomestila mokro čiščenje.
Običajno uporabljene kemikalije za mokro čiščenje so žveplova kislina, klorovodikova kislina, fluorovodikova kislina, fosforjeva kislina, vodikov peroksid, amonijev hidroksid, amonijev fluorid itd. V praksi se ena ali več kemikalij zmeša z deionizirano vodo v določenem razmerju, kot je potrebno za tvorijo čistilno raztopino, kot so SC1, SC2, DHF, BHF itd.
Čiščenje se pogosto uporablja v procesu pred nanašanjem oksidnega filma, ker mora biti priprava oksidnega filma izvedena na popolnoma čisti površini silicijeve rezine. Običajni postopek čiščenja silicijeve rezine je naslednji:
2.2 Suho jedkanje and Čiščenje
2.2.1 Suho jedkanje
Suho jedkanje v industriji se v glavnem nanaša na plazemsko jedkanje, ki uporablja plazmo z okrepljeno aktivnostjo za jedkanje specifičnih snovi. Sistem opreme v velikih proizvodnih procesih uporablja nizkotemperaturno neravnotežno plazmo.
Plazemsko jedkanje v glavnem uporablja dva načina praznjenja: kapacitivno sklopljeno praznjenje in induktivno sklopljeno praznjenje
V načinu kapacitivno sklopljene razelektritve: plazma se ustvarja in vzdržuje v dveh vzporednih ploščnih kondenzatorjih z zunanjim radijsko frekvenčnim (RF) napajanjem. Tlak plina je običajno nekaj militorjev do desetine militorjev, stopnja ionizacije pa je manjša od 10-5. V načinu induktivno sklopljene razelektritve: na splošno pri nižjem tlaku plina (desetine militorjev) se plazma ustvari in vzdržuje z induktivno sklopljeno vhodno energijo. Stopnja ionizacije je običajno večja od 10-5, zato jo imenujemo tudi plazma visoke gostote. Vire plazme z visoko gostoto je mogoče pridobiti tudi z elektronsko ciklotronsko resonanco in razelektritvijo ciklotronskih valov. Plazma visoke gostote lahko optimizira hitrost jedkanja in selektivnost postopka jedkanja, hkrati pa zmanjša poškodbe pri jedkanju z neodvisnim nadzorom ionskega toka in energije ionskega bombardiranja prek zunanjega RF ali mikrovalovnega napajanja in RF prednapetostnega napajanja na substratu.
Postopek suhega jedkanja je naslednji: jedkalni plin se vbrizga v vakuumsko reakcijsko komoro in po stabilizaciji tlaka v reakcijski komori se z radiofrekvenčno žarečo razelektritvijo ustvari plazma; po udarcu hitrih elektronov se razgradi in proizvede proste radikale, ki difundirajo na površino substrata in se adsorbirajo. Pod delovanjem ionskega obstreljevanja adsorbirani prosti radikali reagirajo z atomi ali molekulami na površini substrata, da tvorijo plinaste stranske produkte, ki se odvajajo iz reakcijske komore. Postopek je prikazan na naslednji sliki:
Postopke suhega jedkanja lahko razdelimo v naslednje štiri kategorije:
(1)Jedkanje s fizičnim razprševanjem: V glavnem se zanaša na energijske ione v plazmi za bombardiranje površine jedkanega materiala. Število razpršenih atomov je odvisno od energije in kota vpadnih delcev. Ko ostaneta energija in kot nespremenjena, se hitrost razprševanja različnih materialov običajno razlikuje le 2- do 3-krat, tako da ni selektivnosti. Reakcijski proces je večinoma anizotropen.
(2)Kemično jedkanje: Plazma zagotavlja jedkane atome in molekule v plinski fazi, ki kemično reagirajo s površino materiala in proizvajajo hlapne pline. Ta povsem kemijska reakcija ima dobro selektivnost in kaže izotropne značilnosti brez upoštevanja mrežne strukture.
Na primer: Si (trdno) + 4F → SiF4 (plinasto), fotorezist + O (plinasto) → CO2 (plinasto) + H2O (plinasto)
(3)Jedkanje z ionsko energijo: Ioni so delci, ki povzročajo jedkanje, in delci, ki prenašajo energijo. Učinkovitost jedkanja takih delcev, ki prenašajo energijo, je za več kot en red velikosti višja kot pri preprostem fizikalnem ali kemičnem jedkanju. Med njimi je optimizacija fizikalnih in kemijskih parametrov procesa jedro nadzora postopka jedkanja.
(4)Jedkanje kompozita z ionsko pregrado: V glavnem se nanaša na ustvarjanje polimerne pregradne zaščitne plasti s kompozitnimi delci med postopkom jedkanja. Plazma potrebuje takšno zaščitno plast, da prepreči reakcijo jedkanja stranskih sten med postopkom jedkanja. Na primer, dodajanje C k Cl in jedkanje Cl2 lahko ustvari plast kloroogljikove spojine med jedkanjem, da zaščiti stranske stene pred jedkanjem.
2.2.1 Kemično čiščenje
Kemično čiščenje se v glavnem nanaša na čiščenje s plazmo. Ioni v plazmi se uporabljajo za bombardiranje površine, ki jo je treba očistiti, atomi in molekule v aktiviranem stanju pa medsebojno delujejo s površino, ki jo je treba očistiti, tako da odstranijo in upepelijo fotorezist. Za razliko od suhega jedkanja procesni parametri kemičnega čiščenja običajno ne vključujejo usmerjene selektivnosti, zato je zasnova postopka relativno preprosta. V velikih proizvodnih procesih se plini na osnovi fluora, kisik ali vodik uporabljajo predvsem kot glavni del reakcijske plazme. Poleg tega lahko dodajanje določene količine argonove plazme poveča učinek ionskega bombardiranja in s tem izboljša učinkovitost čiščenja.
V procesu kemičnega čiščenja s plazmo se običajno uporablja metoda plazma na daljavo. To je zato, ker se v procesu čiščenja upa, da se bo zmanjšal učinek bombardiranja ionov v plazmi, da se nadzoruje škoda, ki jo povzroči bombardiranje z ioni; in okrepljena reakcija kemičnih prostih radikalov lahko izboljša učinkovitost čiščenja. Oddaljena plazma lahko uporablja mikrovalove za ustvarjanje stabilne in visoke gostote plazme zunaj reakcijske komore, ki ustvarja veliko število prostih radikalov, ki vstopajo v reakcijsko komoro, da dosežejo reakcijo, potrebno za čiščenje. Večina virov plina za kemično čiščenje v industriji uporablja pline na osnovi fluora, kot je NF3, in več kot 99 % NF3 se razgradi v mikrovalovni plazmi. V procesu kemičnega čiščenja skoraj ni učinka ionskega bombardiranja, zato je koristno zaščititi silicijeve rezine pred poškodbami in podaljšati življenjsko dobo reakcijske komore.
Tri opreme za mokro jedkanje in čiščenje
3.1 Čistilni stroj za rezine
Stroj za čiščenje rezin v obliki korita je v glavnem sestavljen iz prenosnega modula škatle za prenos rezin s sprednjim odpiranjem, prenosnega modula za nalaganje/raztovarjanje rezin, modula za dovod izpušnega zraka, modula rezervoarja za kemično tekočino, modula rezervoarja za deionizirano vodo, sušilnega rezervoarja modul in krmilni modul. Očisti lahko več škatel z rezinami hkrati in lahko doseže sušenje in sušenje rezin.
3.2 Jedkalnik rezin
3.3 Oprema za mokro predelavo z eno rezino
Glede na različne procesne namene lahko opremo za mokro obdelavo z eno rezino razdelimo v tri kategorije. Prva kategorija je oprema za čiščenje enojnih rezin, katere cilji čiščenja vključujejo delce, organske snovi, naravni oksidni sloj, kovinske nečistoče in druga onesnaževala; druga kategorija je oprema za čiščenje enojne rezine, katere glavni procesni namen je odstraniti delce na površini rezine; tretja kategorija je oprema za jedkanje posameznih rezin, ki se uporablja predvsem za odstranjevanje tankih filmov. Glede na različne procesne namene lahko opremo za jedkanje posameznih rezin razdelimo na dve vrsti. Prva vrsta je oprema za blago jedkanje, ki se v glavnem uporablja za odstranjevanje slojev poškodbe površinskega filma, ki jih povzroči visokoenergijska ionska implantacija; druga vrsta je oprema za odstranjevanje žrtvene plasti, ki se uporablja predvsem za odstranjevanje pregradnih plasti po redčenju rezin ali kemično mehanskem poliranju.
Z vidika celotne strojne arhitekture je osnovna arhitektura vseh vrst mokre procesne opreme z enojno rezino podobna in je na splošno sestavljena iz šestih delov: glavni okvir, sistem za prenos rezin, komorni modul, modul za dovajanje in prenos kemične tekočine, programski sistem in elektronski nadzorni modul.
3.4 Oprema za čiščenje enojnih rezin
Oprema za čiščenje enojne rezine je zasnovana na podlagi tradicionalne metode čiščenja RCA, njen procesni namen pa je čiščenje delcev, organskih snovi, plasti naravnega oksida, kovinskih nečistoč in drugih onesnaževal. Kar zadeva procesno uporabo, se oprema za čiščenje enojne rezine trenutno pogosto uporablja v sprednjih in zadnjih procesih proizvodnje integriranih vezij, vključno s čiščenjem pred in po tvorjenju filma, čiščenjem po plazemskem jedkanju, čiščenjem po ionski implantaciji, čiščenjem po kemikaliji mehansko poliranje in čiščenje po nanašanju kovin. Razen za visokotemperaturni postopek s fosforno kislino je oprema za čiščenje z enojno rezino v osnovi združljiva z vsemi postopki čiščenja.
3.5 Oprema za jedkanje posameznih rezin
Procesni namen opreme za jedkanje posameznih rezin je predvsem jedkanje tankega filma. Glede na namen postopka ga lahko razdelimo v dve kategoriji, in sicer opremo za svetlobno jedkanje (uporablja se za odstranitev sloja poškodbe površinskega filma, ki ga povzroči visokoenergijska ionska implantacija) in opremo za odstranjevanje žrtvene plasti (uporablja se za odstranjevanje pregradne plasti po rezini redčenje ali kemično mehansko poliranje). Materiali, ki jih je treba med postopkom odstraniti, običajno vključujejo sloje silicija, silicijevega oksida, silicijevega nitrida in kovinskega filma.
Štiri opreme za suho jedkanje in čiščenje
4.1 Razvrstitev opreme za plazemsko jedkanje
Poleg opreme za jedkanje z ionskim razprševanjem, ki je blizu čisti fizični reakciji, in opreme za degumiranje, ki je blizu čisti kemijski reakciji, lahko plazemsko jedkanje v grobem razdelimo v dve kategoriji glede na različne tehnologije ustvarjanja in nadzora plazme:
- Jedkanje s kapacitivno sklopljeno plazmo (CCP);
- Jedkanje z induktivno sklopljeno plazmo (ICP).
4.1.1 CCP
Jedkanje s kapacitivno sklopljeno plazmo povezuje radiofrekvenčno napajanje z eno ali obema zgornjima in spodnjima elektrodama v reakcijski komori, plazma med obema ploščama pa tvori kondenzator v poenostavljenem ekvivalentnem vezju.
Obstajata dve prvi takšni tehnologiji:
Ena je zgodnje plazemsko jedkanje, ki poveže RF napajanje z zgornjo elektrodo, spodnja elektroda, kjer se nahaja rezina, pa je ozemljena. Ker tako ustvarjena plazma ne bo oblikovala dovolj debelega ionskega ovoja na površini rezine, je energija ionskega obstreljevanja nizka in se običajno uporablja v postopkih, kot je jedkanje silicija, ki uporabljajo aktivne delce kot glavno jedkalo.
Drugi je zgodnje reaktivno ionsko jedkanje (RIE), ki poveže RF napajanje s spodnjo elektrodo, kjer se nahaja rezina, in ozemlji zgornjo elektrodo z večjo površino. Ta tehnologija lahko tvori debelejši ionski ovoj, ki je primeren za postopke dielektričnega jedkanja, ki zahtevajo višjo energijo ionov za sodelovanje v reakciji. Na podlagi zgodnjega reaktivnega ionskega jedkanja je dodano enosmerno magnetno polje, pravokotno na RF električno polje, da se oblikuje odnašanje ExB, kar lahko poveča možnost trka elektronov in delcev plina, s čimer se učinkovito izboljša koncentracija plazme in hitrost jedkanja. To jedkanje se imenuje reaktivno ionsko jedkanje s povečanim magnetnim poljem (MERIE).
Zgornje tri tehnologije imajo skupno pomanjkljivost, to je, da koncentracije v plazmi in njene energije ni mogoče nadzorovati ločeno. Na primer, da bi povečali hitrost jedkanja, lahko metodo povečanja RF moči uporabimo za povečanje koncentracije v plazmi, vendar bo povečana RF moč neizogibno povzročila povečanje ionske energije, kar bo povzročilo poškodbe naprav na oblat. V zadnjem desetletju je tehnologija kapacitivne sklopitve sprejela zasnovo več virov RF, ki so povezani z zgornjo in spodnjo elektrodo oziroma obe s spodnjo elektrodo.
Z izbiro in usklajevanjem različnih RF frekvenc so površina elektrod, razmik, materiali in drugi ključni parametri usklajeni med seboj, plazemsko koncentracijo in energijo ionov je mogoče čim bolj ločiti.
4.1.2 ICP
Pri jedkanju z induktivno sklopljeno plazmo se na reakcijsko komoro ali okoli nje namesti ena ali več nizov tuljav, priključenih na radiofrekvenčno napajanje. Izmenično magnetno polje, ki ga ustvari radiofrekvenčni tok v tuljavi, vstopi v reakcijsko komoro skozi dielektrično okno, da pospeši elektrone in tako ustvari plazmo. V poenostavljenem ekvivalentnem vezju (transformatorju) je tuljava induktivnost primarnega navitja, plazma pa induktivnost sekundarnega navitja.
Ta metoda spajanja lahko doseže koncentracijo v plazmi, ki je za več kot en red velikosti višja od kapacitivnega spajanja pri nizkem tlaku. Poleg tega je drugi RF napajalnik priključen na lokacijo rezine kot prednapajalnik za zagotavljanje energije ionskega bombardiranja. Zato je koncentracija ionov odvisna od vira napajanja tuljave, energija ionov pa od prednapetosti napajanja, s čimer se doseže temeljitejša ločitev koncentracije in energije.
4.2 Oprema za plazemsko jedkanje
Skoraj vsa sredstva za jedkanje pri suhem jedkanju so neposredno ali posredno ustvarjena iz plazme, zato se suho jedkanje pogosto imenuje plazemsko jedkanje. Plazemsko jedkanje je vrsta plazemskega jedkanja v širšem smislu. V dveh zgodnjih modelih reaktorjev z ravno ploščo je ena ozemljitev plošče, kjer se nahaja rezina, druga plošča pa je povezana z virom RF; drugi je nasprotje. Pri prejšnji zasnovi je površina ozemljene plošče običajno večja od površine plošče, povezane z virom RF, in tlak plina v reaktorju je visok. Ionski ovoj, oblikovan na površini rezine, je zelo tanek in zdi se, da je rezina "potopljena" v plazmo. Jedkanje se v glavnem zaključi s kemično reakcijo med aktivnimi delci v plazmi in površino jedkanega materiala. Energija ionskega obstreljevanja je zelo majhna in njena udeležba pri jedkanju je zelo majhna. Ta oblika se imenuje način plazemskega jedkanja. V drugi zasnovi, ker je stopnja udeležbe ionskega bombardiranja sorazmerno velika, se imenuje način reaktivnega ionskega jedkanja.
4.3 Oprema za reaktivno ionsko jedkanje
Reaktivno ionsko jedkanje (RIE) se nanaša na postopek jedkanja, pri katerem aktivni delci in nabiti ioni sodelujejo v procesu istočasno. Med njimi so aktivni delci predvsem nevtralni delci (znani tudi kot prosti radikali) z visoko koncentracijo (približno 1 do 10 % koncentracije plina), ki so glavne sestavine jedkala. Produkti, ki nastanejo pri kemični reakciji med njimi in jedkanim materialom, se izhlapijo in neposredno ekstrahirajo iz reakcijske komore ali pa se naberejo na jedkani površini; medtem ko so nabiti ioni pri nižji koncentraciji (10-4 do 10-3 koncentracije plina) in jih pospeši električno polje ionskega ovoja, oblikovanega na površini rezine, da bombardira jedkano površino. Obstajata dve glavni funkciji nabitih delcev. Ena je uničenje atomske strukture jedkanega materiala, s čimer se pospeši hitrost, s katero aktivni delci reagirajo z njim; drugi pa je bombardiranje in odstranjevanje nabranih produktov reakcije, tako da je jedkani material v popolnem stiku z aktivnimi delci, tako da se jedkanje nadaljuje.
Ker ioni ne sodelujejo neposredno pri reakciji jedkanja (ali predstavljajo zelo majhen delež, kot je fizična odstranitev ob bombardiranju in neposredno kemično jedkanje aktivnih ionov), bi morali zgornji postopek jedkanja strogo vzeto imenovati jedkanje s pomočjo ionov. Ime reaktivno ionsko jedkanje ni točno, vendar se uporablja še danes. Najzgodnejša oprema RIE je bila dana v uporabo v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Zaradi uporabe enega samega RF napajalnika in sorazmerno preproste zasnove reakcijske komore ima omejitve glede hitrosti jedkanja, enakomernosti in selektivnosti.
4.4 Oprema za reaktivno ionsko jedkanje z izboljšanim magnetnim poljem
Naprava MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) je naprava za jedkanje, ki je izdelana z dodajanjem enosmernega magnetnega polja napravi RIE z ravnim zaslonom in je namenjena povečanju hitrosti jedkanja.
Oprema MERIE je bila v velikem obsegu dana v uporabo v devetdesetih letih, ko je oprema za jedkanje z enojno rezino postala glavna oprema v industriji. Največja pomanjkljivost opreme MERIE je, da bo nehomogenost prostorske porazdelitve plazemske koncentracije, ki jo povzroči magnetno polje, povzročila tokovne ali napetostne razlike v napravi integriranega vezja in s tem povzročila poškodbo naprave. Ker je ta poškodba posledica trenutne nehomogenosti, je rotacija magnetnega polja ne more odpraviti. Ker se velikost integriranih vezij še naprej zmanjšuje, so poškodbe njihovih naprav vse bolj občutljive na nehomogenost plazme, tehnologijo povečanja hitrosti jedkanja z izboljšanjem magnetnega polja pa je postopoma nadomestila tehnologija planarnega reaktivnega ionskega jedkanja z več RF napajalniki, ki je, kapacitivno sklopljena tehnologija jedkanja s plazmo.
4.5 Oprema za jedkanje s kapacitivno sklopljeno plazmo
Oprema za jedkanje s kapacitivno sklopljeno plazmo (CCP) je naprava, ki ustvarja plazmo v reakcijski komori s kapacitivno sklopitvijo z uporabo radiofrekvenčnega (ali enosmernega) napajanja na elektrodno ploščo in se uporablja za jedkanje. Njegov princip jedkanja je podoben principu opreme za reaktivno ionsko jedkanje.
Spodaj je prikazan poenostavljen shematski diagram opreme za jedkanje CCP. Običajno uporablja dva ali tri RF vire različnih frekvenc, nekateri pa tudi enosmerne napajalnike. Frekvenca RF napajalnika je 800 kHz ~ 162 MHz, običajno uporabljeni pa so 2 MHz, 4 MHz, 13 MHz, 27 MHz, 40 MHz in 60 MHz. RF napajalnike s frekvenco 2MHz ali 4MHz običajno imenujemo nizkofrekvenčni viri RF. Običajno so povezani s spodnjo elektrodo, kjer se nahaja rezina. Učinkovitejši so pri nadzoru ionske energije, zato jih imenujemo tudi prednapajalniki; RF napajalniki s frekvenco nad 27MHz se imenujejo visokofrekvenčni viri RF. Priključijo se lahko na zgornjo ali spodnjo elektrodo. Učinkovitejši so pri nadzoru koncentracije v plazmi, zato jih imenujemo tudi izvorni napajalniki. 13MHz RF napajalnik je v sredini in na splošno velja, da ima obe zgoraj navedeni funkciji, vendar sta relativno šibkejši. Upoštevajte, da čeprav je koncentracijo in energijo v plazmi mogoče prilagoditi v določenem območju z močjo virov RF različnih frekvenc (tako imenovani učinek ločitve), jih zaradi značilnosti kapacitivnega sklopa ni mogoče prilagoditi in nadzorovati popolnoma neodvisno.
Energijska porazdelitev ionov pomembno vpliva na podrobno delovanje jedkanja in poškodbe naprave, zato je razvoj tehnologije za optimizacijo porazdelitve ionske energije postal ena ključnih točk napredne opreme za jedkanje. Trenutno tehnologije, ki so bile uspešno uporabljene v proizvodnji, vključujejo multi-RF hibridni pogon, enosmerno superpozicijo, RF v kombinaciji z enosmernim impulznim pristranskostjo in sinhroni impulzni RF izhod prednapetostnega napajanja in izvornega napajanja.
CCP oprema za jedkanje je ena od dveh najpogosteje uporabljenih vrst opreme za plazemsko jedkanje. Uporablja se predvsem v postopku jedkanja dielektričnih materialov, kot je jedkanje stranske stene vrat in trde maske v sprednji fazi procesa logičnega čipa, jedkanje kontaktnih lukenj v srednji fazi, jedkanje mozaika in aluminijaste ploščice v zadnji fazi, kot tudi jedkanje globokih jarkov, globokih lukenj in kontaktnih lukenj za ožičenje v procesu 3D flash pomnilniškega čipa (za primer strukture silicijevega nitrida/silicijevega oksida).
Obstajata dva glavna izziva in smeri izboljšav, s katerimi se sooča oprema za jedkanje CCP. Prvič, pri uporabi izredno visoke energije ionov je zmožnost jedkanja struktur z visokim razmerjem stranic (kot je jedkanje lukenj in utorov v pomnilniku 3D flash zahteva razmerje, večje od 50:1). Trenutna metoda povečanja prednapetostne moči za povečanje ionske energije uporablja RF napajalnike do 10.000 vatov. Zaradi velike količine proizvedene toplote je treba tehnologijo hlajenja in nadzora temperature reakcijske komore nenehno izboljševati. Drugič, potreben je preboj v razvoju novih plinov za jedkanje, da bi temeljito rešili problem zmožnosti jedkanja.
4.6 Oprema za jedkanje z induktivno sklopljeno plazmo
Oprema za jedkanje z induktivno sklopljeno plazmo (ICP) je naprava, ki združi energijo radiofrekvenčnega vira energije v reakcijsko komoro v obliki magnetnega polja prek induktorske tuljave in tako ustvari plazmo za jedkanje. Njegov princip jedkanja prav tako spada v generalizirano reaktivno ionsko jedkanje.
Obstajata dve glavni vrsti izvorov plazme za opremo za jedkanje ICP. Ena je tehnologija transformatorsko sklopljene plazme (TCP), ki jo je razvil in proizvedel Lam Research. Njegova induktorska tuljava je nameščena na ravnini dielektričnega okna nad reakcijsko komoro. RF signal 13,56 MHz ustvarja izmenično magnetno polje v tuljavi, ki je pravokotno na dielektrično okno in radialno divergira z osjo tuljave kot središčem.
Magnetno polje vstopi v reakcijsko komoro skozi dielektrično okno, izmenično magnetno polje pa ustvari izmenično električno polje, vzporedno z dielektričnim oknom v reakcijski komori, s čimer se doseže disociacija plina za jedkanje in ustvarjanje plazme. Ker lahko ta princip razumemo kot transformator z induktorsko tuljavo kot primarnim navitjem in plazmo v reakcijski komori kot sekundarnim navitjem, je jedkanje ICP poimenovano po tem.
Glavna prednost tehnologije TCP je, da je strukturo enostavno povečati. Na primer, od 200 mm rezine do 300 mm rezine lahko TCP ohrani enak učinek jedkanja s preprostim povečanjem velikosti tuljave.
Druga zasnova vira plazme je tehnologija ločenega vira plazme (DPS), ki jo je razvil in proizvedel Applied Materials, Inc. iz Združenih držav. Njegova induktorska tuljava je tridimenzionalno navita na hemisferično dielektrično okno. Princip generiranja plazme je podoben prej omenjeni tehnologiji TCP, le da je učinkovitost disociacije plinov razmeroma visoka, kar prispeva k večji koncentraciji plazme.
Ker je učinkovitost induktivne sklopitve za ustvarjanje plazme višja od učinkovitosti kapacitivne sklopitve in plazma nastaja predvsem v območju blizu dielektričnega okna, je njena koncentracija v plazmi v bistvu določena z močjo vira napajanja, priključenega na induktor. tuljavo, ionska energija v ionskem ovoju na površini rezine pa je v bistvu določena z močjo prednapetostnega napajanja, zato koncentracija in energija ione je mogoče neodvisno nadzorovati in s tem doseči ločitev.
Oprema za jedkanje ICP je ena od dveh najbolj razširjenih vrst opreme za jedkanje s plazmo. Uporablja se predvsem za jedkanje silicijevih plitvih jarkov, germanija (Ge), polisilicijevih vratnih struktur, kovinskih vratnih struktur, napetega silicija (Strained-Si), kovinskih žic, kovinskih blazinic (Pads), mozaičnega jedkanja kovinskih trdih mask in številnih postopkov v tehnologija več slik.
Poleg tega z vzponom tridimenzionalnih integriranih vezij, slikovnih senzorjev CMOS in mikroelektromehanskih sistemov (MEMS) ter hitrega porasta uporabe silicijevih prehodov (TSV), velikih poševnih lukenj in globoko jedkanje silicija z različnimi morfologijami, so številni proizvajalci lansirali opremo za jedkanje, razvito posebej za te aplikacije. Njegove značilnosti so velika globina jedkanja (desetine ali celo stotine mikronov), zato večinoma deluje v pogojih visokega pretoka plina, visokega tlaka in visoke moči.
——————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera lahko zagotovigrafitnih delov, mehka/trda klobučevina, deli iz silicijevega karbida, CVD deli iz silicijevega karbida, inDeli, prevlečeni s SiC/TaCz v 30 dneh.
Če vas zanimajo zgornji polprevodniški izdelki,prosimo, ne oklevajte in nas kontaktirajte prvič.
Tel.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Čas objave: 31. avgusta 2024