Dalam proses pembuatan semikonduktor,goresanteknologi ialah proses kritikal yang digunakan untuk membuang bahan yang tidak diingini dengan tepat pada substrat untuk membentuk corak litar yang kompleks. Artikel ini akan memperkenalkan dua teknologi etsa arus perdana secara terperinci - etsa plasma berganding kapasitif (CCP) dan etsa plasma berganding induktif (ICP), dan terokai aplikasinya dalam menggores bahan yang berbeza.
Etsa plasma berganding kapasitif (CCP)
Capacitively coupled plasma etching (CCP) dicapai dengan menggunakan voltan RF pada dua elektrod plat selari melalui pemadan dan kapasitor penyekat DC. Kedua-dua elektrod dan plasma bersama-sama membentuk kapasitor yang setara. Dalam proses ini, voltan RF membentuk sarung kapasitif berhampiran elektrod, dan sempadan sarung berubah dengan ayunan cepat voltan. Apabila elektron mencapai sarung yang cepat berubah ini, ia dipantulkan dan mendapat tenaga, yang seterusnya mencetuskan penceraian atau pengionan molekul gas untuk membentuk plasma. Goresan CCP biasanya digunakan pada bahan dengan tenaga ikatan kimia yang lebih tinggi, seperti dielektrik, tetapi disebabkan kadar goresannya yang lebih rendah, ia sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kawalan halus.
Etsa plasma berganding induktif (ICP)
Plasma berganding secara induktifgoresan(ICP) adalah berdasarkan prinsip bahawa arus ulang alik melalui gegelung untuk menghasilkan medan magnet teraruh. Di bawah tindakan medan magnet ini, elektron dalam kebuk tindak balas dipercepatkan dan terus memecut dalam medan elektrik teraruh, akhirnya berlanggar dengan molekul gas tindak balas, menyebabkan molekul tercerai atau terion dan membentuk plasma. Kaedah ini boleh menghasilkan kadar pengionan yang tinggi dan membolehkan ketumpatan plasma dan tenaga pengeboman diselaraskan secara bebas, yang menjadikanEtsa ICPsangat sesuai untuk bahan etsa dengan tenaga ikatan kimia yang rendah, seperti silikon dan logam. Selain itu, teknologi ICP juga memberikan keseragaman dan kadar goresan yang lebih baik.
1. Goresan logam
Etsa logam digunakan terutamanya untuk pemprosesan interkoneksi dan pendawaian logam berbilang lapisan. Keperluannya termasuk: kadar etsa yang tinggi, selektiviti tinggi (lebih daripada 4:1 untuk lapisan topeng dan lebih daripada 20:1 untuk dielektrik interlayer), keseragaman goresan yang tinggi, kawalan dimensi kritikal yang baik, tiada kerosakan plasma, kurang bahan cemar sisa, dan tiada kakisan kepada logam. Goresan logam biasanya menggunakan peralatan etsa plasma yang digandingkan secara induktif.
•Goresan aluminium: Aluminium ialah bahan dawai yang paling penting di peringkat tengah dan belakang pembuatan cip, dengan kelebihan rintangan rendah, pemendapan mudah dan goresan. Etsa aluminium biasanya menggunakan plasma yang dihasilkan oleh gas klorida (seperti Cl2). Aluminium bertindak balas dengan klorin untuk menghasilkan aluminium klorida yang meruap (AlCl3). Di samping itu, halida lain seperti SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, dan lain-lain boleh ditambah untuk mengeluarkan lapisan oksida pada permukaan aluminium untuk memastikan goresan biasa.
• Goresan tungsten: Dalam struktur sambung wayar logam berbilang lapisan, tungsten ialah logam utama yang digunakan untuk sambungan bahagian tengah cip. Gas berasaskan fluorin atau berasaskan klorin boleh digunakan untuk mengetsa tungsten logam, tetapi gas berasaskan fluorin mempunyai selektiviti yang lemah untuk silikon oksida, manakala gas berasaskan klorin (seperti CCl4) mempunyai selektiviti yang lebih baik. Nitrogen biasanya ditambah kepada gas tindak balas untuk mendapatkan selektiviti gam etsa yang tinggi, dan oksigen ditambah untuk mengurangkan pemendapan karbon. Etsa tungsten dengan gas berasaskan klorin boleh mencapai etsa anisotropik dan selektiviti tinggi. Gas yang digunakan dalam etsa kering tungsten adalah terutamanya SF6, Ar dan O2, antaranya SF6 boleh diuraikan dalam plasma untuk menyediakan atom fluorin dan tungsten untuk tindak balas kimia untuk menghasilkan fluorida.
• Etsa titanium nitrida: Titanium nitride, sebagai bahan topeng keras, menggantikan topeng silikon nitrida atau oksida tradisional dalam proses dwi damassen. Etsa titanium nitrida digunakan terutamanya dalam proses pembukaan topeng keras, dan produk tindak balas utama ialah TiCl4. Selektiviti antara topeng tradisional dan lapisan dielektrik rendah-k adalah tidak tinggi, yang akan membawa kepada penampilan profil berbentuk arka pada bahagian atas lapisan dielektrik rendah-k dan pengembangan lebar alur selepas etsa. Jarak antara garisan logam yang dimendapkan adalah terlalu kecil, yang terdedah kepada kebocoran jambatan atau kerosakan langsung.
2. Goresan penebat
Objek etsa penebat biasanya adalah bahan dielektrik seperti silikon dioksida atau silikon nitrida, yang digunakan secara meluas untuk membentuk lubang sentuhan dan lubang saluran untuk menyambung lapisan litar yang berbeza. Etsa dielektrik biasanya menggunakan etsa berdasarkan prinsip etsa plasma berganding kapasitif.
• Goresan plasma filem silikon dioksida: Filem silikon dioksida biasanya terukir menggunakan gas etsa yang mengandungi fluorin, seperti CF4, CHF3, C2F6, SF6 dan C3F8. Karbon yang terkandung dalam gas etsa boleh bertindak balas dengan oksigen dalam lapisan oksida untuk menghasilkan hasil sampingan CO dan CO2, dengan itu mengeluarkan oksigen dalam lapisan oksida. CF4 ialah gas etsa yang paling biasa digunakan. Apabila CF4 berlanggar dengan elektron bertenaga tinggi, pelbagai ion, radikal, atom dan radikal bebas terhasil. Radikal bebas fluorin boleh bertindak balas secara kimia dengan SiO2 dan Si untuk menghasilkan silikon tetrafluorida (SiF4) yang meruap.
• Goresan plasma filem silikon nitrida: Filem silikon nitrida boleh terukir menggunakan goresan plasma dengan gas campuran CF4 atau CF4 (dengan O2, SF6 dan NF3). Untuk filem Si3N4, apabila plasma CF4-O2 atau plasma gas lain yang mengandungi atom F digunakan untuk etsa, kadar etsa silikon nitrida boleh mencapai 1200Å/min, dan selektiviti etsa boleh setinggi 20:1. Produk utama ialah silikon tetrafluorida (SiF4) yang mudah meruap yang mudah diekstrak.
4. Goresan silikon kristal tunggal
Goresan silikon kristal tunggal digunakan terutamanya untuk membentuk pengasingan parit cetek (STI). Proses ini biasanya termasuk proses terobosan dan proses etsa utama. Proses terobosan menggunakan gas SiF4 dan NF untuk mengeluarkan lapisan oksida pada permukaan silikon kristal tunggal melalui pengeboman ion yang kuat dan tindakan kimia unsur fluorin; goresan utama menggunakan hidrogen bromida (HBr) sebagai etsa utama. Radikal bromin yang diuraikan oleh HBr dalam persekitaran plasma bertindak balas dengan silikon untuk membentuk silikon tetrabromida (SiBr4) yang meruap, dengan itu mengeluarkan silikon. Goresan silikon kristal tunggal biasanya menggunakan mesin etsa plasma berganding induktif.
5. Polisilikon Etching
Etsa polysilicon adalah salah satu proses utama yang menentukan saiz get transistor, dan saiz get secara langsung mempengaruhi prestasi litar bersepadu. Etsa polysilicon memerlukan nisbah selektiviti yang baik. Gas halogen seperti klorin (Cl2) biasanya digunakan untuk mencapai etsa anisotropik, dan mempunyai nisbah selektiviti yang baik (sehingga 10:1). Gas berasaskan bromin seperti hidrogen bromida (HBr) boleh memperoleh nisbah selektiviti yang lebih tinggi (sehingga 100:1). Campuran HBr dengan klorin dan oksigen boleh meningkatkan kadar etsa. Hasil tindak balas gas halogen dan silikon didepositkan pada dinding sisi untuk memainkan peranan perlindungan. Goresan polisilikon biasanya menggunakan mesin etsa plasma berganding induktif.
Sama ada etsa plasma berganding kapasitif atau etsa plasma berganding induktif, masing-masing mempunyai kelebihan unik dan ciri teknikalnya sendiri. Memilih teknologi etsa yang sesuai bukan sahaja dapat meningkatkan kecekapan pengeluaran, tetapi juga memastikan hasil produk akhir.
Masa siaran: Nov-12-2024