En introduksjon
Etsing i produksjonsprosessen for integrerte kretser er delt inn i:
-Våtetsing;
-Tørr etsing.
I de tidlige dagene ble våtetsing mye brukt, men på grunn av dens begrensninger i linjebreddekontroll og etsingsretningsevne, bruker de fleste prosesser etter 3μm tørretsing. Våtetsing brukes kun for å fjerne visse spesielle materiallag og rense rester.
Tørr etsing refererer til prosessen med å bruke gassformige kjemiske etsemidler for å reagere med materialer på waferen for å etse bort den delen av materialet som skal fjernes og danne flyktige reaksjonsprodukter, som deretter ekstraheres fra reaksjonskammeret. Etsemiddel genereres vanligvis direkte eller indirekte fra plasmaet til etsegassen, så tørr etsing kalles også plasmaetsing.
1.1 Plasma
Plasma er en gass i en svakt ionisert tilstand dannet av glødeutladning av etsende gass under påvirkning av et eksternt elektromagnetisk felt (som generert av en radiofrekvensstrømforsyning). Det inkluderer elektroner, ioner og nøytrale aktive partikler. Blant dem kan aktive partikler reagere direkte kjemisk med det etsede materialet for å oppnå etsing, men denne rene kjemiske reaksjonen skjer vanligvis bare i et svært lite antall materialer og er ikke retningsbestemt; når ionene har en viss energi, kan de etses ved direkte fysisk sputtering, men etsehastigheten til denne rene fysiske reaksjonen er ekstremt lav og selektiviteten er svært dårlig.
Mest plasmaetsing fullføres med deltagelse av aktive partikler og ioner på samme tid. I denne prosessen har ionebombardement to funksjoner. Den ene er å ødelegge atombindingene på overflaten av det etsede materialet, og dermed øke hastigheten som nøytrale partikler reagerer med det; den andre er å slå av reaksjonsproduktene som er avsatt på reaksjonsgrenseflaten for å gjøre det lettere for etsemidlet å komme i full kontakt med overflaten av det etsede materialet, slik at etsingen fortsetter.
Reaksjonsproduktene avsatt på sideveggene til den etsede strukturen kan ikke effektivt fjernes ved retningsbestemt ionebombardement, og blokkerer derved etsingen av sideveggene og danner anisotropisk etsing.
Andre etseprosess
2.1 Våtetsing og rengjøring
Våtetsing er en av de tidligste teknologiene som brukes i produksjon av integrerte kretser. Selv om de fleste våtetsingsprosesser har blitt erstattet av anisotropisk tørretsing på grunn av dens isotropiske etsing, spiller den fortsatt en viktig rolle ved rengjøring av ikke-kritiske lag av større størrelser. Spesielt ved etsing av oksidfjerningsrester og epidermal stripping, er det mer effektivt og økonomisk enn tørretsing.
Gjenstandene med våtetsing inkluderer hovedsakelig silisiumoksid, silisiumnitrid, enkrystall silisium og polykrystallinsk silisium. Våtetsing av silisiumoksid bruker vanligvis flussyre (HF) som den viktigste kjemiske bæreren. For å forbedre selektiviteten brukes fortynnet flussyre bufret med ammoniumfluorid i prosessen. For å opprettholde stabiliteten til pH-verdien, kan en liten mengde sterk syre eller andre grunnstoffer tilsettes. Dopet silisiumoksid korroderes lettere enn rent silisiumoksid. Våtkjemisk stripping brukes hovedsakelig for å fjerne fotoresist og hard maske (silisiumnitrid). Varm fosforsyre (H3PO4) er den viktigste kjemiske væsken som brukes til våtkjemisk stripping for å fjerne silisiumnitrid, og har en god selektivitet for silisiumoksid.
Våtrengjøring ligner på våtetsing, og fjerner hovedsakelig forurensninger på overflaten av silisiumskiver gjennom kjemiske reaksjoner, inkludert partikler, organisk materiale, metaller og oksider. Vanlig våtrengjøring er våtkjemisk metode. Selv om tørrens kan erstatte mange våtrengjøringsmetoder, er det ingen metode som helt kan erstatte våtrengjøring.
Vanlige kjemikalier for våtrengjøring inkluderer svovelsyre, saltsyre, flussyre, fosforsyre, hydrogenperoksid, ammoniumhydroksid, ammoniumfluorid osv. I praktiske applikasjoner blandes en eller flere kjemikalier med avionisert vann i en viss andel etter behov for å danne en rengjøringsløsning, som SC1, SC2, DHF, BHF, etc.
Rengjøring brukes ofte i prosessen før oksidfilmavsetning, fordi klargjøring av oksidfilm må utføres på en absolutt ren silisiumwaferoverflate. Den vanlige rengjøringsprosessen for silisiumwafer er som følger:
2.2 Tørretsing and Rengjøring
2.2.1 Tørr etsing
Tørr etsing i industrien refererer hovedsakelig til plasmaetsing, som bruker plasma med økt aktivitet for å etse spesifikke stoffer. Utstyrssystemet i storskala produksjonsprosesser bruker lavtemperatur ikke-likevektsplasma.
Plasmaetsing bruker hovedsakelig to utladningsmoduser: kapasitiv koblet utladning og induktiv koplet utladning
I kapasitivt koblet utladningsmodus: plasma genereres og vedlikeholdes i to parallellplatekondensatorer av en ekstern radiofrekvens (RF) strømforsyning. Gasstrykket er vanligvis flere millitorr til titalls millitorr, og ioniseringshastigheten er mindre enn 10-5. I den induktivt koblede utladningsmodusen: generelt ved et lavere gasstrykk (ti titalls millitorr), genereres og vedlikeholdes plasmaet av induktivt koblet inngangsenergi. Ioniseringshastigheten er vanligvis større enn 10-5, så det kalles også plasma med høy tetthet. Plasmakilder med høy tetthet kan også oppnås gjennom elektronsyklotronresonans og syklotronbølgeutladning. Plasma med høy tetthet kan optimere etsehastigheten og selektiviteten til etseprosessen samtidig som den reduserer etseskader ved uavhengig å kontrollere ionestrømmen og ionebombardementsenergien gjennom en ekstern RF- eller mikrobølgestrømforsyning og en RF-forspenningsstrømforsyning på substratet.
Den tørre etseprosessen er som følger: etsegassen injiseres i vakuumreaksjonskammeret, og etter at trykket i reaksjonskammeret er stabilisert, genereres plasmaet av radiofrekvent glødeutladning; etter å ha blitt påvirket av høyhastighetselektroner, brytes det ned for å produsere frie radikaler, som diffunderer til overflaten av underlaget og adsorberes. Under påvirkning av ionebombardement reagerer de adsorberte frie radikalene med atomer eller molekyler på overflaten av substratet for å danne gassformige biprodukter, som slippes ut fra reaksjonskammeret. Prosessen er vist i følgende figur:
Tørre etseprosesser kan deles inn i følgende fire kategorier:
(1)Fysisk sputtering etsing: Den er hovedsakelig avhengig av de energiske ionene i plasmaet for å bombardere overflaten til det etsede materialet. Antallet atomer som sputteres avhenger av energien og vinkelen til de innfallende partiklene. Når energien og vinkelen forblir uendret, avviker sputterhastigheten til forskjellige materialer vanligvis bare 2 til 3 ganger, så det er ingen selektivitet. Reaksjonsprosessen er hovedsakelig anisotropisk.
(2)Kjemisk etsing: Plasma gir gassfase-etsende atomer og molekyler, som reagerer kjemisk med overflaten av materialet for å produsere flyktige gasser. Denne rent kjemiske reaksjonen har god selektivitet og viser isotropiske egenskaper uten å ta hensyn til gitterstrukturen.
For eksempel: Si (fast) + 4F → SiF4 (gassformig), fotoresist + O (gassformig) → CO2 (gassformig) + H2O (gassformig)
(3)Ioneenergidrevet etsning: Ioner er både partikler som forårsaker etsing og energibærende partikler. Etseeffektiviteten til slike energibærende partikler er mer enn én størrelsesorden høyere enn for enkel fysisk eller kjemisk etsing. Blant dem er optimalisering av de fysiske og kjemiske parametrene til prosessen kjernen i å kontrollere etseprosessen.
(4)Ionebarriere kompositt-etsing: Det refererer hovedsakelig til generering av et polymerbarrierebeskyttelseslag av komposittpartikler under etseprosessen. Plasma krever et slikt beskyttende lag for å forhindre etsereaksjonen til sideveggene under etseprosessen. For eksempel kan tilsetning av C til Cl og Cl2-etsing produsere et klorkarbonforbindelseslag under etsing for å beskytte sideveggene fra å bli etset.
2.2.1 Rensing
Rensing refererer hovedsakelig til plasmarengjøring. Ionene i plasmaet brukes til å bombardere overflaten som skal renses, og atomene og molekylene i aktivert tilstand samhandler med overflaten som skal renses, for å fjerne og aske fotoresisten. I motsetning til tørr etsing, inkluderer prosessparametrene for renseri vanligvis ikke retningsbestemt selektivitet, så prosessdesignet er relativt enkelt. I storskala produksjonsprosesser brukes hovedsakelig fluorbaserte gasser, oksygen eller hydrogen som hoveddelen av reaksjonsplasmaet. I tillegg kan tilsetning av en viss mengde argonplasma øke ionebombardementseffekten, og dermed forbedre renseeffektiviteten.
I plasmarenseprosessen brukes vanligvis fjernplasmametoden. Dette er fordi man i renseprosessen håper å redusere bombardementeffekten av ioner i plasmaet for å kontrollere skaden forårsaket av ionebombardement; og den forbedrede reaksjonen av kjemiske frie radikaler kan forbedre rengjøringseffektiviteten. Fjernplasma kan bruke mikrobølger til å generere et stabilt plasma med høy tetthet utenfor reaksjonskammeret, og generere et stort antall frie radikaler som kommer inn i reaksjonskammeret for å oppnå reaksjonen som kreves for rengjøring. De fleste rensegasskildene i industrien bruker fluorbaserte gasser, som NF3, og mer enn 99 % av NF3 spaltes i mikrobølgeplasma. Det er nesten ingen ionebombardementseffekt i renseprosessen, så det er gunstig å beskytte silisiumplaten mot skade og forlenge levetiden til reaksjonskammeret.
Tre våtetse- og renseutstyr
3.1 Waferrensemaskin av tanktype
Vaffelrengjøringsmaskinen av trautype er hovedsakelig sammensatt av en transmisjonsmodul for waferoverføringsboks med frontåpning, en transmisjonsmodul for waferlasting/lossing, en avtrekksluftinntaksmodul, en kjemisk væsketankmodul, en avionisert vanntankmodul, en tørketank modul og en kontrollmodul. Den kan rense flere bokser med wafere samtidig og kan oppnå inntørking og uttørking av wafere.
3.2 Trench Wafer Etcher
3.3 Enkelt wafer våtbehandlingsutstyr
I henhold til ulike prosessformål kan enkelt wafer våt prosessutstyr deles inn i tre kategorier. Den første kategorien er rengjøringsutstyr for enkelt wafer, hvis rengjøringsmål inkluderer partikler, organisk materiale, naturlig oksidlag, metallurenheter og andre forurensninger; den andre kategorien er skrubbeutstyr for enkelt wafer, hvis hovedprosessformål er å fjerne partikler på overflaten av waferen; den tredje kategorien er etseutstyr for enkelt wafer, som hovedsakelig brukes til å fjerne tynne filmer. I henhold til forskjellige prosessformål kan enkelt wafer-etseutstyr deles inn i to typer. Den første typen er mildt etseutstyr, som hovedsakelig brukes til å fjerne overflatefilmskader forårsaket av høyenergi-ionimplantasjon; den andre typen er utstyr for fjerning av offerlag, som hovedsakelig brukes til å fjerne barrierelag etter wafer-tynning eller kjemisk mekanisk polering.
Fra perspektivet til den generelle maskinarkitekturen er den grunnleggende arkitekturen til alle typer enkelt-wafer våtprosessutstyr lik, vanligvis bestående av seks deler: hovedramme, waferoverføringssystem, kammermodul, kjemisk væskeforsyning og overføringsmodul, programvaresystem og elektronisk kontrollmodul.
3.4 Rengjøringsutstyr for enkelt wafer
Rengjøringsutstyret for enkeltwafer er designet basert på den tradisjonelle RCA-rengjøringsmetoden, og prosessformålet er å rense partikler, organisk materiale, naturlig oksidlag, metallurenheter og andre forurensninger. Når det gjelder prosessapplikasjoner, er rengjøringsutstyr for enkeltplater for tiden mye brukt i front-end og back-end prosesser for integrert kretsproduksjon, inkludert rengjøring før og etter filmdannelse, rengjøring etter plasmaetsing, rengjøring etter ioneimplantasjon, rengjøring etter kjemisk mekanisk polering og rengjøring etter metallavsetning. Bortsett fra høytemperatur-fosforsyreprosessen, er rengjøringsutstyr for enkeltplater i utgangspunktet kompatibelt med alle rengjøringsprosesser.
3.5 Utstyr for etsing av enkelt wafer
Prosessformålet med utstyr for enkelt wafer-etsing er hovedsakelig tynnfilmetsing. I henhold til prosessformålet kan det deles inn i to kategorier, nemlig lett etseutstyr (brukes til å fjerne overflatefilmskadelaget forårsaket av høyenergi-ionimplantasjon) og utstyr for fjerning av offerlag (brukes til å fjerne barrierelaget etter wafer tynning eller kjemisk mekanisk polering). Materialene som må fjernes i prosessen inkluderer vanligvis silisium, silisiumoksid, silisiumnitrid og metallfilmlag.
Fire tørre etse- og renseutstyr
4.1 Klassifisering av plasmaetseutstyr
I tillegg til ioneforstøvnings-etseutstyr som er nær ren fysisk reaksjon og degummingsutstyr som er nær ren kjemisk reaksjon, kan plasmaetsing grovt deles inn i to kategorier i henhold til de forskjellige plasmagenererings- og kontrollteknologiene:
-Capacitively Coupled Plasma (CCP) etsing;
-Induktivt koblet plasma (ICP) etsing.
4.1.1 CCP
Kapasitivt koblet plasmaetsing skal koble radiofrekvensstrømforsyningen til en eller begge av de øvre og nedre elektrodene i reaksjonskammeret, og plasmaet mellom de to platene danner en kondensator i en forenklet ekvivalent krets.
Det er to tidligste slike teknologier:
Den ene er den tidlige plasmaetsingen, som kobler RF-strømforsyningen til den øvre elektroden og den nedre elektroden der waferen er plassert er jordet. Fordi plasmaet som genereres på denne måten ikke vil danne en tilstrekkelig tykk ionekappe på overflaten av waferen, er energien til ionebombardement lav, og den brukes vanligvis i prosesser som silisiumetsing som bruker aktive partikler som hovedetsemiddel.
Den andre er den tidlige reaktive ionetsingen (RIE), som kobler RF-strømforsyningen til den nedre elektroden der waferen er plassert, og jorder den øvre elektroden med et større område. Denne teknologien kan danne en tykkere ionekappe, som er egnet for dielektriske etseprosesser som krever høyere ioneenergi for å delta i reaksjonen. På grunnlag av tidlig reaktiv ione-etsing tilføres et DC-magnetisk felt vinkelrett på det elektriske RF-feltet for å danne ExB-drift, som kan øke kollisjonssjansen for elektroner og gasspartikler, og dermed effektivt forbedre plasmakonsentrasjonen og etsningshastigheten. Denne etsingen kalles magnetisk feltforsterket reaktiv ionetsing (MERIE).
De tre ovennevnte teknologiene har en felles ulempe, det vil si at plasmakonsentrasjonen og dens energi ikke kan kontrolleres separat. For å øke etsningshastigheten kan for eksempel metoden for å øke RF-effekten brukes til å øke plasmakonsentrasjonen, men den økte RF-effekten vil uunngåelig føre til en økning i ioneenergi, som vil forårsake skade på enhetene på oblaten. I det siste tiåret har kapasitiv koblingsteknologi tatt i bruk en design av flere RF-kilder, som er koblet til henholdsvis øvre og nedre elektroder eller begge til den nedre elektroden.
Ved å velge og matche forskjellige RF-frekvenser, elektrodearealet, avstanden, materialene og andre nøkkelparametere koordineres med hverandre, plasmakonsentrasjonen og ioneenergien kan frakobles så mye som mulig.
4.1.2 ICP
Induktivt koblet plasmaetsing er å plassere ett eller flere sett med spoler koblet til en radiofrekvensstrømforsyning på eller rundt reaksjonskammeret. Det vekslende magnetiske feltet generert av radiofrekvensstrømmen i spolen går inn i reaksjonskammeret gjennom det dielektriske vinduet for å akselerere elektronene, og genererer dermed plasma. I en forenklet ekvivalent krets (transformator) er spolen den primære viklingsinduktansen, og plasmaet er den sekundære viklingsinduktansen.
Denne koblingsmetoden kan oppnå en plasmakonsentrasjon som er mer enn én størrelsesorden høyere enn kapasitiv kobling ved lavt trykk. I tillegg er den andre RF-strømforsyningen koblet til plasseringen av waferen som en forspenningsstrømforsyning for å gi ionebombardementenergi. Derfor avhenger ionekonsentrasjonen av kildestrømforsyningen til spolen og ioneenergien avhenger av forspenningsstrømforsyningen, og oppnår dermed en mer grundig frakobling av konsentrasjon og energi.
4.2 Plasmaetsingsutstyr
Nesten alle etsingsmidler i tørr etsing er direkte eller indirekte generert fra plasma, så tørr etsing kalles ofte plasma-etsing. Plasma-etsing er en type plasmaetsing i vid forstand. I de to tidlige flatplatereaktordesignene er den ene å jorde platen der waferen er plassert og den andre platen er koblet til RF-kilden; den andre er det motsatte. I den tidligere utformingen er arealet av den jordede platen vanligvis større enn arealet av platen koblet til RF-kilden, og gasstrykket i reaktoren er høyt. Ionekappen som dannes på overflaten av waferen er veldig tynn, og waferen ser ut til å være "nedsenket" i plasma. Etsningen fullføres hovedsakelig av den kjemiske reaksjonen mellom de aktive partiklene i plasmaet og overflaten av det etsede materialet. Energien til ionebombardement er veldig liten, og dens deltakelse i etsing er svært lav. Denne designen kalles plasmaetsingsmodus. I en annen design, fordi graden av deltakelse av ionebombardement er relativt stor, kalles det reaktiv ionesningsmodus.
4.3 Utstyr for reaktivt ion-etsing
Reaktiv ionetsing (RIE) refererer til en etseprosess der aktive partikler og ladede ioner deltar i prosessen samtidig. Blant dem er aktive partikler hovedsakelig nøytrale partikler (også kjent som frie radikaler), med høy konsentrasjon (omtrent 1% til 10% av gasskonsentrasjonen), som er hovedkomponentene i etsemidlet. Produktene som produseres ved den kjemiske reaksjonen mellom dem og det etsede materialet blir enten fordampet og ekstrahert direkte fra reaksjonskammeret, eller akkumulert på den etsede overflaten; mens de ladede ionene har en lavere konsentrasjon (10-4 til 10-3 av gasskonsentrasjonen), og de akselereres av det elektriske feltet til ionekappen dannet på overflaten av skiven for å bombardere den etsede overflaten. Det er to hovedfunksjoner til ladede partikler. Den ene er å ødelegge atomstrukturen til det etsede materialet, og derved akselerere hastigheten som de aktive partiklene reagerer med det; den andre er å bombardere og fjerne de akkumulerte reaksjonsproduktene slik at det etsede materialet er i full kontakt med de aktive partiklene, slik at etsingen fortsetter.
Fordi ioner ikke deltar direkte i etsereaksjonen (eller står for en svært liten andel, slik som fysisk bombardementfjerning og direkte kjemisk etsing av aktive ioner), bør strengt tatt ovennevnte etseprosess kalles ioneassistert etsing. Navnet reaktiv ionetsing er ikke nøyaktig, men det brukes fortsatt i dag. Det tidligste RIE-utstyret ble tatt i bruk på 1980-tallet. På grunn av bruken av en enkelt RF-strømforsyning og en relativt enkel reaksjonskammerdesign, har den begrensninger når det gjelder etsehastighet, ensartethet og selektivitet.
4.4 Magnetisk feltforbedret reaktivt ionetsingsutstyr
MERIE-enheten (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) er en etseenhet som er konstruert ved å legge til et DC-magnetisk felt til en flatpanel RIE-enhet og er ment å øke etsehastigheten.
MERIE-utstyr ble tatt i bruk i stor skala på 1990-tallet, da etseutstyr for enkeltwafer var blitt det vanlige utstyret i bransjen. Den største ulempen med MERIE-utstyr er at den romlige distribusjonsinhomogeniteten til plasmakonsentrasjonen forårsaket av magnetfeltet vil føre til strøm- eller spenningsforskjeller i den integrerte kretsenheten, og dermed forårsake skade på enheten. Siden denne skaden er forårsaket av øyeblikkelig inhomogenitet, kan ikke rotasjonen av magnetfeltet eliminere den. Ettersom størrelsen på integrerte kretser fortsetter å krympe, blir skaden på enheten stadig mer følsom for plasmainhomogenitet, og teknologien for å øke etsningshastigheten ved å forsterke magnetfeltet har gradvis blitt erstattet av multi-RF strømforsyning plan reaktiv ioneetseteknologi, som er kapasitivt koblet plasmaetsingsteknologi.
4.5 Kapasitivt koblet plasmaetseutstyr
Kapasitivt koblet plasma (CCP) etseutstyr er en enhet som genererer plasma i et reaksjonskammer gjennom kapasitiv kobling ved å tilføre en radiofrekvens (eller DC) strømforsyning til elektrodeplaten og brukes til etsing. Etseprinsippet ligner det til utstyr for reaktivt ion-etsing.
Det forenklede skjemaet av CCP-etseutstyret er vist nedenfor. Den bruker vanligvis to eller tre RF-kilder med forskjellige frekvenser, og noen bruker også likestrømsforsyninger. Frekvensen til RF-strømforsyningen er 800kHz~162MHz, og de vanligste er 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz og 60MHz. RF-strømforsyninger med en frekvens på 2MHz eller 4MHz kalles vanligvis lavfrekvente RF-kilder. De er vanligvis koblet til den nedre elektroden der waferen er plassert. De er mer effektive til å kontrollere ioneenergi, så de kalles også forspenningsstrømforsyninger; RF-strømforsyninger med en frekvens over 27MHz kalles høyfrekvente RF-kilder. De kan kobles til enten den øvre eller nedre elektroden. De er mer effektive til å kontrollere plasmakonsentrasjonen, så de kalles også kildestrømforsyninger. 13MHz RF-strømforsyningen er i midten og anses generelt for å ha begge de ovennevnte funksjonene, men er relativt svakere. Merk at selv om plasmakonsentrasjonen og energien kan justeres innenfor et visst område ved hjelp av kraften til RF-kilder med forskjellige frekvenser (den såkalte avkoblingseffekten), på grunn av egenskapene til kapasitiv kobling, kan de ikke justeres og kontrolleres helt uavhengig.
Energidistribusjonen av ioner har en betydelig innvirkning på den detaljerte ytelsen til etsing og enhetsskade, så utviklingen av teknologi for å optimalisere ionenergifordelingen har blitt et av hovedpunktene for avansert etseutstyr. Foreløpig inkluderer teknologiene som har blitt brukt med hell i produksjonen multi-RF-hybriddrift, DC-superposisjon, RF kombinert med DC-pulsforspenning og synkront pulsert RF-utgang fra skjevstrømforsyning og kildestrømforsyning.
CCP-etseutstyr er en av de to mest brukte typene plasma-etseutstyr. Den brukes hovedsakelig i etseprosessen av dielektriske materialer, slik som portsidevegg og hard maske-etsing i frontfasen av logikkbrikkeprosessen, kontakthulletsing i midttrinnet, mosaikk- og aluminiumspute-etsing i baktrinnet, samt etsing av dype grøfter, dype hull og ledningskontakthull i 3D flash-minnebrikkeprosess (tar silisiumnitrid/silisiumoksidstruktur som et eksempel).
Det er to hovedutfordringer og forbedringsretninger som KKP-etseutstyr står overfor. For det første, ved bruk av ekstremt høy ioneenergi, krever etsningsevnen til strukturer med høyt sideforhold (som hull- og sporetsing i 3D-flashminne et forhold høyere enn 50:1). Den nåværende metoden for å øke forspenningseffekten for å øke ioneenergien har brukt RF-strømforsyninger på opptil 10 000 watt. I lys av den store mengden varme som genereres, må kjøle- og temperaturkontrollteknologien til reaksjonskammeret kontinuerlig forbedres. For det andre må det skje et gjennombrudd i utviklingen av nye etsegasser for å fundamentalt løse problemet med etsingsevne.
4.6 Induktivt koblet plasmaetsingsutstyr
Induktivt koblet plasma (ICP) etseutstyr er en enhet som kobler energien til en radiofrekvensstrømkilde inn i et reaksjonskammer i form av et magnetisk felt via en induktorspole, og derved genererer plasma for etsing. Etsingsprinsippet tilhører også den generaliserte reaktive ionesningen.
Det er to hovedtyper av plasmakildedesign for ICP-etseutstyr. Den ene er transformator-koblet plasma-teknologi (TCP) utviklet og produsert av Lam Research. Induktorspolen er plassert på det dielektriske vindusplanet over reaksjonskammeret. 13,56MHz RF-signalet genererer et vekslende magnetfelt i spolen som er vinkelrett på det dielektriske vinduet og divergerer radielt med spolens akse som senter.
Det magnetiske feltet kommer inn i reaksjonskammeret gjennom det dielektriske vinduet, og det vekslende magnetiske feltet genererer et vekslende elektrisk felt parallelt med det dielektriske vinduet i reaksjonskammeret, og oppnår derved dissosiasjonen av etsegassen og genererer plasma. Siden dette prinsippet kan forstås som en transformator med en induktorspole som primærvikling og plasmaet i reaksjonskammeret som sekundærvikling, er ICP-etsing oppkalt etter dette.
Hovedfordelen med TCP-teknologi er at strukturen er enkel å skalere opp. For eksempel, fra en 200 mm wafer til en 300 mm wafer, kan TCP opprettholde den samme etseeffekten ved å øke størrelsen på spolen.
En annen plasmakildedesign er teknologien frakoblet plasmakilde (DPS) utviklet og produsert av Applied Materials, Inc. i USA. Induktorspolen er tredimensjonalt viklet på et halvkuleformet dielektrisk vindu. Prinsippet for å generere plasma ligner på den nevnte TCP-teknologien, men gassdissosiasjonseffektiviteten er relativt høy, noe som bidrar til å oppnå en høyere plasmakonsentrasjon.
Siden effektiviteten til induktiv kobling for å generere plasma er høyere enn for kapasitiv kobling, og plasmaet hovedsakelig genereres i området nær det dielektriske vinduet, bestemmes plasmakonsentrasjonen i utgangspunktet av kraften til kildestrømforsyningen koblet til induktoren. spole, og ioneenergien i ionekappen på overflaten av waferen bestemmes i utgangspunktet av kraften til forspenningsstrømforsyningen, så konsentrasjonen og energien til ionene kan være uavhengig kontrollert, for derved å oppnå frakobling.
ICP-etseutstyr er en av de to mest brukte typene plasmaetseutstyr. Den brukes hovedsakelig til etsing av grunne silisiumgrøfter, germanium (Ge), polysilisiumportstrukturer, metallportstrukturer, anstrengt silisium (Strained-Si), metalltråder, metallputer (Pads), hardmasker for mosaikketsing av metall og flere prosesser i multippel bildeteknologi.
I tillegg, med fremveksten av tredimensjonale integrerte kretser, CMOS-bildesensorer og mikro-elektromekaniske systemer (MEMS), samt den raske økningen i bruken av gjennomgående silisium-vias (TSV), store skrå hull og dyp silisiumetsing med forskjellige morfologier, mange produsenter har lansert etseutstyr utviklet spesielt for disse bruksområdene. Dens egenskaper er stor etsningsdybde (ti-talls eller til og med hundrevis av mikron), så den fungerer for det meste under høy gassstrøm, høyt trykk og høye kraftforhold.
————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera kan gigrafitt deler, myk/stiv filt, silisiumkarbiddeler, CVD silisiumkarbiddeler, ogSiC/TaC-belagte delermed om 30 dager.
Hvis du er interessert i de ovennevnte halvlederproduktene,ikke nøl med å kontakte oss første gang.
Tlf.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Innleggstid: 31. august 2024