Satu Pengenalan
Etsa dalam proses pembuatan litar bersepadu terbahagi kepada:
-Gresan basah;
-Gresan kering.
Pada zaman awal, goresan basah digunakan secara meluas, tetapi disebabkan oleh batasannya dalam kawalan lebar garisan dan arah tuju etsa, kebanyakan proses selepas 3μm menggunakan goresan kering. Goresan basah hanya digunakan untuk mengeluarkan lapisan bahan khas tertentu dan sisa bersih.
Goresan kering merujuk kepada proses menggunakan etsa kimia gas untuk bertindak balas dengan bahan pada wafer untuk menggores bahagian bahan yang hendak dikeluarkan dan membentuk produk tindak balas yang meruap, yang kemudiannya diekstrak daripada kebuk tindak balas. Etchant biasanya dihasilkan secara langsung atau tidak langsung daripada plasma gas etsa, jadi etsa kering juga dipanggil plasma etching.
1.1 Plasma
Plasma ialah gas dalam keadaan terion lemah yang dibentuk oleh pelepasan cahaya gas etsa di bawah tindakan medan elektromagnet luaran (seperti yang dihasilkan oleh bekalan kuasa frekuensi radio). Ia termasuk elektron, ion dan zarah aktif neutral. Antaranya, zarah aktif boleh bertindak balas secara langsung secara kimia dengan bahan terukir untuk mencapai etsa, tetapi tindak balas kimia tulen ini biasanya hanya berlaku dalam bilangan bahan yang sangat kecil dan tidak berarah; apabila ion mempunyai tenaga tertentu, ia boleh terukir dengan sputtering fizikal langsung, tetapi kadar goresan tindak balas fizikal tulen ini adalah sangat rendah dan selektiviti adalah sangat lemah.
Kebanyakan etsa plasma diselesaikan dengan penyertaan zarah dan ion aktif pada masa yang sama. Dalam proses ini, pengeboman ion mempunyai dua fungsi. Satu adalah untuk memusnahkan ikatan atom pada permukaan bahan terukir, dengan itu meningkatkan kadar di mana zarah neutral bertindak balas dengannya; yang lain adalah untuk mengetuk produk tindak balas yang didepositkan pada antara muka tindak balas untuk memudahkan etchant menyentuh sepenuhnya permukaan bahan terukir, supaya goresan berterusan.
Hasil tindak balas yang dimendapkan pada dinding sisi struktur terukir tidak boleh dikeluarkan dengan berkesan oleh pengeboman ion berarah, dengan itu menyekat goresan dinding sisi dan membentuk goresan anisotropik.
Proses etsa kedua
2.1 Goresan dan Pembersihan Basah
Goresan basah adalah salah satu teknologi terawal yang digunakan dalam pembuatan litar bersepadu. Walaupun kebanyakan proses goresan basah telah digantikan dengan goresan kering anisotropik kerana goresan isotropiknya, ia masih memainkan peranan penting dalam membersihkan lapisan tidak kritikal yang bersaiz lebih besar. Terutama dalam etsa sisa penyingkiran oksida dan pelucutan epidermis, ia lebih berkesan dan menjimatkan daripada etsa kering.
Objek etsa basah terutamanya termasuk silikon oksida, silikon nitrida, silikon kristal tunggal dan silikon polihablur. Goresan basah silikon oksida biasanya menggunakan asid hidrofluorik (HF) sebagai pembawa kimia utama. Untuk meningkatkan selektiviti, asid hidrofluorik cair yang ditimbal oleh ammonium fluorida digunakan dalam proses. Untuk mengekalkan kestabilan nilai pH, sedikit asid kuat atau unsur lain boleh ditambah. Silikon oksida terdop lebih mudah terhakis daripada silikon oksida tulen. Pelucutan kimia basah digunakan terutamanya untuk menanggalkan photoresist dan topeng keras (silikon nitrida). Asid fosforik panas (H3PO4) ialah cecair kimia utama yang digunakan untuk pelucutan kimia basah untuk mengeluarkan silikon nitrida, dan mempunyai selektiviti yang baik untuk silikon oksida.
Pembersihan basah adalah serupa dengan pengelasan basah, dan terutamanya menghilangkan bahan pencemar pada permukaan wafer silikon melalui tindak balas kimia, termasuk zarah, bahan organik, logam dan oksida. Pembersihan basah arus perdana ialah kaedah kimia basah. Walaupun cucian kering boleh menggantikan banyak kaedah pembersihan basah, tiada kaedah yang boleh menggantikan pembersihan basah sepenuhnya.
Bahan kimia yang biasa digunakan untuk pembersihan basah termasuk asid sulfurik, asid hidroklorik, asid hidrofluorik, asid fosforik, hidrogen peroksida, ammonium hidroksida, ammonium fluorida, dsb. Dalam aplikasi praktikal, satu atau lebih bahan kimia dicampur dengan air ternyahion dalam perkadaran tertentu yang diperlukan untuk membentuk penyelesaian pembersihan, seperti SC1, SC2, DHF, BHF, dsb.
Pembersihan sering digunakan dalam proses sebelum pemendapan filem oksida, kerana penyediaan filem oksida mesti dilakukan pada permukaan wafer silikon yang benar-benar bersih. Proses pembersihan wafer silikon biasa adalah seperti berikut:
2.2 Goresan Kering and Pembersihan
2.2.1 Goresan Kering
Etsa kering dalam industri terutamanya merujuk kepada etsa plasma, yang menggunakan plasma dengan aktiviti yang dipertingkatkan untuk mengetsa bahan tertentu. Sistem peralatan dalam proses pengeluaran berskala besar menggunakan plasma bukan keseimbangan suhu rendah.
Etsa plasma terutamanya menggunakan dua mod nyahcas: nyahcas gandingan kapasitif dan nyahcas gandingan induktif
Dalam mod nyahcas berganding kapasitif: plasma dijana dan diselenggara dalam dua kapasitor plat selari oleh bekalan kuasa frekuensi radio (RF) luaran. Tekanan gas biasanya beberapa militorr hingga puluhan militorr, dan kadar pengionan kurang daripada 10-5. Dalam mod nyahcas berganding induktif: secara amnya pada tekanan gas yang lebih rendah (berpuluh-puluh millitorr), plasma dijana dan diselenggara oleh tenaga input berganding secara induktif. Kadar pengionan biasanya lebih besar daripada 10-5, jadi ia juga dipanggil plasma berketumpatan tinggi. Sumber plasma berketumpatan tinggi juga boleh diperolehi melalui resonans siklotron elektron dan pelepasan gelombang siklotron. Plasma berketumpatan tinggi boleh mengoptimumkan kadar goresan dan selektiviti proses goresan sambil mengurangkan kerosakan goresan dengan mengawal aliran ion dan tenaga pengeboman ion secara bebas melalui bekalan kuasa RF atau gelombang mikro luaran dan bekalan kuasa pincang RF pada substrat.
Proses etsa kering adalah seperti berikut: gas etsa disuntik ke dalam ruang tindak balas vakum, dan selepas tekanan dalam ruang tindak balas stabil, plasma dihasilkan oleh pelepasan cahaya frekuensi radio; selepas dipengaruhi oleh elektron berkelajuan tinggi, ia terurai untuk menghasilkan radikal bebas, yang meresap ke permukaan substrat dan diserap. Di bawah tindakan pengeboman ion, radikal bebas yang terserap bertindak balas dengan atom atau molekul pada permukaan substrat untuk membentuk hasil sampingan gas, yang dilepaskan dari ruang tindak balas. Prosesnya ditunjukkan dalam rajah berikut:
Proses etsa kering boleh dibahagikan kepada empat kategori berikut:
(1)Goresan sputtering fizikal: Ia bergantung terutamanya pada ion bertenaga dalam plasma untuk membedil permukaan bahan terukir. Bilangan atom yang terpercik bergantung pada tenaga dan sudut zarah kejadian. Apabila tenaga dan sudut kekal tidak berubah, kadar sputtering bahan yang berbeza biasanya berbeza hanya 2 hingga 3 kali, jadi tiada selektiviti. Proses tindak balas terutamanya anisotropik.
(2)Goresan kimia: Plasma menyediakan atom dan molekul etsa fasa gas, yang bertindak balas secara kimia dengan permukaan bahan untuk menghasilkan gas meruap. Tindak balas kimia semata-mata ini mempunyai selektiviti yang baik dan mempamerkan ciri-ciri isotropik tanpa mengambil kira struktur kekisi.
Contohnya: Si (pepejal) + 4F → SiF4 (gas), photoresist + O (gas) → CO2 (gas) + H2O (gas)
(3)Goresan dipacu tenaga ion: Ion ialah kedua-dua zarah yang menyebabkan etsa dan zarah pembawa tenaga. Kecekapan goresan zarah pembawa tenaga sedemikian adalah lebih daripada satu urutan magnitud lebih tinggi daripada goresan fizikal atau kimia yang mudah. Antaranya, pengoptimuman parameter fizikal dan kimia proses adalah teras mengawal proses goresan.
(4)Goresan komposit penghalang ion: Ia terutamanya merujuk kepada penjanaan lapisan pelindung penghalang polimer oleh zarah komposit semasa proses etsa. Plasma memerlukan lapisan pelindung sedemikian untuk mengelakkan tindak balas etsa pada dinding sisi semasa proses etsa. Sebagai contoh, menambah C pada Cl dan Cl2 etsa boleh menghasilkan lapisan sebatian klorokarbon semasa goresan untuk melindungi dinding sisi daripada terukir.
2.2.1 Cucian kering
Cucian kering terutamanya merujuk kepada pembersihan plasma. Ion-ion dalam plasma digunakan untuk membombardir permukaan yang hendak dibersihkan, dan atom dan molekul dalam keadaan diaktifkan berinteraksi dengan permukaan yang akan dibersihkan, untuk mengeluarkan dan mengaburkan photoresist. Tidak seperti etsa kering, parameter proses cucian kering biasanya tidak termasuk selektiviti arah, jadi reka bentuk proses adalah agak mudah. Dalam proses pengeluaran berskala besar, gas berasaskan fluorin, oksigen atau hidrogen digunakan terutamanya sebagai badan utama plasma tindak balas. Di samping itu, menambah sejumlah plasma argon boleh meningkatkan kesan pengeboman ion, dengan itu meningkatkan kecekapan pembersihan.
Dalam proses cucian kering plasma, kaedah plasma jauh biasanya digunakan. Ini kerana dalam proses pembersihan, diharap dapat mengurangkan kesan pengeboman ion dalam plasma bagi mengawal kerosakan yang disebabkan oleh pengeboman ion; dan tindak balas yang dipertingkatkan daripada radikal bebas kimia boleh meningkatkan kecekapan pembersihan. Plasma jauh boleh menggunakan gelombang mikro untuk menghasilkan plasma yang stabil dan berketumpatan tinggi di luar ruang tindak balas, menghasilkan sejumlah besar radikal bebas yang memasuki ruang tindak balas untuk mencapai tindak balas yang diperlukan untuk pembersihan. Kebanyakan sumber gas cucian kering dalam industri menggunakan gas berasaskan fluorin, seperti NF3, dan lebih daripada 99% NF3 terurai dalam plasma gelombang mikro. Hampir tiada kesan pengeboman ion dalam proses cucian kering, jadi ia adalah berfaedah untuk melindungi wafer silikon daripada kerosakan dan memanjangkan hayat ruang tindak balas.
Tiga peralatan etsa dan pembersihan basah
3.1 Mesin pencuci wafer jenis tangki
Mesin pembersihan wafer jenis palung terutamanya terdiri daripada modul penghantaran kotak pemindahan wafer bukaan hadapan, modul penghantaran pemuatan/pemunggahan wafer, modul pengambilan udara ekzos, modul tangki cecair kimia, modul tangki air ternyahion, tangki pengeringan. modul dan modul kawalan. Ia boleh membersihkan berbilang kotak wafer pada masa yang sama dan boleh mencapai kering-masuk dan kering-keluar wafer.
3.2 Etcher Wafer Parit
3.3 Peralatan Pemprosesan Basah Wafer Tunggal
Mengikut tujuan proses yang berbeza, peralatan proses basah wafer tunggal boleh dibahagikan kepada tiga kategori. Kategori pertama ialah peralatan pembersihan wafer tunggal, yang sasaran pembersihannya termasuk zarah, bahan organik, lapisan oksida semula jadi, kekotoran logam dan bahan pencemar lain; kategori kedua ialah peralatan penyental wafer tunggal, yang tujuan utama prosesnya adalah untuk mengeluarkan zarah pada permukaan wafer; kategori ketiga ialah peralatan etsa wafer tunggal, yang digunakan terutamanya untuk mengeluarkan filem nipis. Mengikut tujuan proses yang berbeza, peralatan etsa wafer tunggal boleh dibahagikan kepada dua jenis. Jenis pertama ialah peralatan etsa ringan, yang digunakan terutamanya untuk membuang lapisan kerosakan filem permukaan yang disebabkan oleh implantasi ion tenaga tinggi; jenis kedua ialah peralatan penyingkiran lapisan korban, yang digunakan terutamanya untuk mengeluarkan lapisan penghalang selepas penipisan wafer atau penggilap mekanikal kimia.
Dari perspektif seni bina mesin keseluruhan, seni bina asas semua jenis peralatan proses basah wafer tunggal adalah serupa, secara amnya terdiri daripada enam bahagian: rangka utama, sistem pemindahan wafer, modul ruang, modul bekalan dan pemindahan cecair kimia, sistem perisian dan modul kawalan elektronik.
3.4 Peralatan Pembersihan Wafer Tunggal
Peralatan pembersihan wafer tunggal direka bentuk berdasarkan kaedah pembersihan RCA tradisional, dan tujuan prosesnya adalah untuk membersihkan zarah, bahan organik, lapisan oksida semula jadi, kekotoran logam dan bahan pencemar lain. Dari segi aplikasi proses, peralatan pembersihan wafer tunggal kini digunakan secara meluas dalam proses pengilangan litar bersepadu bahagian hadapan dan belakang, termasuk pembersihan sebelum dan selepas pembentukan filem, pembersihan selepas etsa plasma, pembersihan selepas implantasi ion, pembersihan selepas bahan kimia. penggilap mekanikal, dan pembersihan selepas pemendapan logam. Kecuali untuk proses asid fosforik suhu tinggi, peralatan pembersihan wafer tunggal pada asasnya serasi dengan semua proses pembersihan.
3.5 Peralatan Etching Wafer Tunggal
Tujuan proses peralatan etsa wafer tunggal adalah terutamanya etsa filem nipis. Mengikut tujuan proses, ia boleh dibahagikan kepada dua kategori, iaitu, peralatan etsa cahaya (digunakan untuk menanggalkan lapisan kerosakan filem permukaan yang disebabkan oleh implantasi ion bertenaga tinggi) dan peralatan penyingkiran lapisan korban (digunakan untuk mengeluarkan lapisan penghalang selepas wafer. penipisan atau penggilap mekanikal kimia). Bahan-bahan yang perlu dikeluarkan dalam proses secara amnya termasuk silikon, silikon oksida, silikon nitrida dan lapisan filem logam.
Empat peralatan etsa dan pembersihan kering
4.1 Klasifikasi peralatan etsa plasma
Sebagai tambahan kepada peralatan etsa percikan ion yang hampir dengan tindak balas fizikal tulen dan peralatan degumming yang hampir dengan tindak balas kimia tulen, etsa plasma boleh dibahagikan secara kasar kepada dua kategori mengikut penjanaan dan teknologi kawalan plasma yang berbeza:
-Goresan Plasma Berganding Kapasitif (CCP);
-Goresan Plasma Berganding Secara Induktif (ICP).
4.1.1 PKC
Etsa plasma berganding kapasitif adalah untuk menyambungkan bekalan kuasa frekuensi radio kepada satu atau kedua-dua elektrod atas dan bawah dalam ruang tindak balas, dan plasma di antara kedua-dua plat membentuk kapasitor dalam litar setara yang dipermudahkan.
Terdapat dua teknologi terawal sedemikian:
Salah satunya ialah etsa plasma awal, yang menghubungkan bekalan kuasa RF ke elektrod atas dan elektrod bawah di mana wafer terletak dibumikan. Oleh kerana plasma yang dihasilkan dengan cara ini tidak akan membentuk sarung ion yang cukup tebal pada permukaan wafer, tenaga pengeboman ion adalah rendah, dan ia biasanya digunakan dalam proses seperti etsa silikon yang menggunakan zarah aktif sebagai etsa utama.
Yang lain ialah etsa ion reaktif awal (RIE), yang menyambungkan bekalan kuasa RF ke elektrod bawah tempat wafer terletak, dan membumikan elektrod atas dengan kawasan yang lebih besar. Teknologi ini boleh membentuk sarung ion yang lebih tebal, yang sesuai untuk proses etsa dielektrik yang memerlukan tenaga ion yang lebih tinggi untuk mengambil bahagian dalam tindak balas. Atas dasar etsa ion reaktif awal, medan magnet DC berserenjang dengan medan elektrik RF ditambah untuk membentuk hanyut ExB, yang boleh meningkatkan peluang perlanggaran elektron dan zarah gas, dengan itu berkesan meningkatkan kepekatan plasma dan kadar goresan. Goresan ini dipanggil etsa ion reaktif dipertingkat medan magnet (MERIE).
Ketiga-tiga teknologi di atas mempunyai kelemahan yang sama, iaitu kepekatan plasma dan tenaganya tidak boleh dikawal secara berasingan. Sebagai contoh, untuk meningkatkan kadar etsa, kaedah meningkatkan kuasa RF boleh digunakan untuk meningkatkan kepekatan plasma, tetapi peningkatan kuasa RF tidak dapat dielakkan akan membawa kepada peningkatan tenaga ion, yang akan menyebabkan kerosakan pada peranti pada wafer itu. Dalam dekad yang lalu, teknologi gandingan kapasitif telah menggunakan reka bentuk berbilang sumber RF, yang masing-masing disambungkan ke elektrod atas dan bawah atau kedua-duanya ke elektrod bawah.
Dengan memilih dan memadankan frekuensi RF yang berbeza, kawasan elektrod, jarak, bahan dan parameter utama lain diselaraskan antara satu sama lain, kepekatan plasma dan tenaga ion boleh dipisahkan sebanyak mungkin.
4.1.2 ICP
Goresan plasma yang digandingkan secara induktif adalah untuk meletakkan satu atau lebih set gegelung yang disambungkan kepada bekalan kuasa frekuensi radio pada atau di sekeliling ruang tindak balas. Medan magnet berselang-seli yang dihasilkan oleh arus frekuensi radio dalam gegelung memasuki ruang tindak balas melalui tingkap dielektrik untuk mempercepatkan elektron, dengan itu menghasilkan plasma. Dalam litar setara yang dipermudahkan (pengubah), gegelung ialah kearuhan belitan primer, dan plasma ialah kearuhan belitan sekunder.
Kaedah gandingan ini boleh mencapai kepekatan plasma yang lebih daripada satu susunan magnitud lebih tinggi daripada gandingan kapasitif pada tekanan rendah. Selain itu, bekalan kuasa RF kedua disambungkan ke lokasi wafer sebagai bekalan kuasa pincang untuk menyediakan tenaga pengeboman ion. Oleh itu, kepekatan ion bergantung kepada bekalan kuasa sumber gegelung dan tenaga ion bergantung kepada bekalan kuasa pincang, dengan itu mencapai penyahgandingan kepekatan dan tenaga yang lebih teliti.
4.2 Peralatan Etching Plasma
Hampir semua etsa dalam etsa kering secara langsung atau tidak langsung dihasilkan daripada plasma, jadi etsa kering sering dipanggil etsa plasma. Etsa plasma ialah sejenis etsa plasma dalam erti kata yang luas. Dalam dua reka bentuk awal reaktor plat rata, satu adalah untuk mengisar plat di mana wafer terletak dan plat lain disambungkan ke sumber RF; yang lain adalah sebaliknya. Dalam reka bentuk terdahulu, kawasan plat yang dibumikan biasanya lebih besar daripada kawasan plat yang disambungkan ke sumber RF, dan tekanan gas dalam reaktor adalah tinggi. Sarung ion yang terbentuk pada permukaan wafer adalah sangat nipis, dan wafer nampaknya "direndam" dalam plasma. Etching terutamanya diselesaikan oleh tindak balas kimia antara zarah aktif dalam plasma dan permukaan bahan terukir. Tenaga pengeboman ion adalah sangat kecil, dan penyertaannya dalam etsa adalah sangat rendah. Reka bentuk ini dipanggil mod etsa plasma. Dalam reka bentuk lain, kerana tahap penyertaan pengeboman ion agak besar, ia dipanggil mod etsa ion reaktif.
4.3 Peralatan Etching Ion Reaktif
Goresan ion reaktif (RIE) merujuk kepada proses goresan di mana zarah aktif dan ion bercas mengambil bahagian dalam proses itu pada masa yang sama. Antaranya, zarah aktif terutamanya zarah neutral (juga dikenali sebagai radikal bebas), dengan kepekatan tinggi (kira-kira 1% hingga 10% daripada kepekatan gas), yang merupakan komponen utama etsa. Produk yang dihasilkan oleh tindak balas kimia antara mereka dan bahan terukir sama ada meruap dan diekstrak terus daripada ruang tindak balas, atau terkumpul pada permukaan terukir; manakala ion bercas berada pada kepekatan yang lebih rendah (10-4 hingga 10-3 daripada kepekatan gas), dan ia dipercepatkan oleh medan elektrik sarung ion yang terbentuk pada permukaan wafer untuk mengebom permukaan terukir. Terdapat dua fungsi utama zarah bercas. Satu adalah untuk memusnahkan struktur atom bahan terukir, dengan itu mempercepatkan kadar di mana zarah aktif bertindak balas dengannya; satu lagi adalah untuk membedil dan mengeluarkan produk tindak balas terkumpul supaya bahan terukir bersentuhan penuh dengan zarah aktif, supaya goresan berterusan.
Oleh kerana ion tidak mengambil bahagian secara langsung dalam tindak balas etsa (atau mengambil kira bahagian yang sangat kecil, seperti penyingkiran pengeboman fizikal dan goresan kimia langsung ion aktif), secara tegasnya, proses etsa di atas harus dipanggil etsa berbantukan ion. Nama etsa ion reaktif tidak tepat, tetapi ia masih digunakan sehingga kini. Peralatan RIE terawal telah digunakan pada tahun 1980-an. Disebabkan penggunaan bekalan kuasa RF tunggal dan reka bentuk ruang reaksi yang agak mudah, ia mempunyai had dari segi kadar goresan, keseragaman dan selektiviti.
4.4 Peralatan Etsa Ion Reaktif Dipertingkat Medan Magnet
Peranti MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) ialah peranti goresan yang dibina dengan menambahkan medan magnet DC pada peranti RIE panel rata dan bertujuan untuk meningkatkan kadar goresan.
Peralatan MERIE telah digunakan secara besar-besaran pada tahun 1990-an, apabila peralatan etsa wafer tunggal telah menjadi peralatan arus perdana dalam industri. Kelemahan terbesar peralatan MERIE ialah ketidakhomogenan pengedaran spatial kepekatan plasma yang disebabkan oleh medan magnet akan membawa kepada perbezaan arus atau voltan dalam peranti litar bersepadu, seterusnya menyebabkan kerosakan peranti. Oleh kerana kerosakan ini disebabkan oleh ketidakhomogenan serta-merta, putaran medan magnet tidak dapat menghilangkannya. Memandangkan saiz litar bersepadu terus mengecil, kerosakan perantinya semakin sensitif terhadap ketidakhomogenan plasma, dan teknologi meningkatkan kadar etsa dengan meningkatkan medan magnet secara beransur-ansur telah digantikan dengan teknologi etsa ion reaktif planar bekalan kuasa berbilang RF, yang ialah, teknologi etsa plasma berganding kapasitif.
4.5 Peralatan etsa plasma berganding kapasitif
Peralatan etsa plasma gandingan kapasitif (CCP) ialah peranti yang menjana plasma dalam ruang tindak balas melalui gandingan kapasitif dengan menggunakan bekalan kuasa frekuensi radio (atau DC) pada plat elektrod dan digunakan untuk mengetsa. Prinsip etsanya adalah serupa dengan peralatan etsa ion reaktif.
Gambar rajah skematik peralatan etsa CCP yang dipermudahkan ditunjukkan di bawah. Ia biasanya menggunakan dua atau tiga sumber RF frekuensi yang berbeza, dan beberapa juga menggunakan bekalan kuasa DC. Kekerapan bekalan kuasa RF ialah 800kHz~162MHz, dan yang biasa digunakan ialah 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz dan 60MHz. Bekalan kuasa RF dengan frekuensi 2MHz atau 4MHz biasanya dipanggil sumber RF frekuensi rendah. Mereka biasanya disambungkan ke elektrod bawah di mana wafer berada. Mereka lebih berkesan dalam mengawal tenaga ion, jadi ia juga dipanggil bekalan kuasa bias; Bekalan kuasa RF dengan frekuensi melebihi 27MHz dipanggil sumber RF frekuensi tinggi. Mereka boleh disambungkan kepada sama ada elektrod atas atau elektrod bawah. Mereka lebih berkesan dalam mengawal kepekatan plasma, jadi ia juga dipanggil bekalan kuasa sumber. Bekalan kuasa RF 13MHz berada di tengah dan secara amnya dianggap mempunyai kedua-dua fungsi di atas tetapi agak lemah. Ambil perhatian bahawa walaupun kepekatan plasma dan tenaga boleh dilaraskan dalam julat tertentu oleh kuasa sumber RF frekuensi yang berbeza (apa yang dipanggil kesan penyahgandingan), disebabkan oleh ciri gandingan kapasitif, ia tidak boleh dilaraskan dan dikawal sepenuhnya secara bebas.
Pengagihan tenaga ion mempunyai kesan yang ketara ke atas prestasi terperinci etsa dan kerosakan peranti, jadi pembangunan teknologi untuk mengoptimumkan pengagihan tenaga ion telah menjadi salah satu perkara utama peralatan etsa termaju. Pada masa ini, teknologi yang telah berjaya digunakan dalam pengeluaran termasuk pemacu hibrid berbilang RF, superposisi DC, RF digabungkan dengan pincang nadi DC, dan output RF denyut segerak bagi bekalan kuasa pincang dan bekalan kuasa sumber.
Peralatan etsa CCP adalah salah satu daripada dua jenis peralatan etsa plasma yang paling banyak digunakan. Ia digunakan terutamanya dalam proses etsa bahan dielektrik, seperti dinding sisi pintu dan goresan topeng keras di peringkat hadapan proses cip logik, etsa lubang kenalan di peringkat tengah, etsa pad mozek dan aluminium di peringkat belakang, serta etsa parit dalam, lubang dalam dan lubang sesentuh pendawaian dalam proses cip memori kilat 3D (mengambil struktur silikon nitrida/silikon oksida sebagai contoh).
Terdapat dua cabaran utama dan hala tuju penambahbaikan yang dihadapi oleh peralatan etsa CCP. Pertama, dalam penggunaan tenaga ion yang sangat tinggi, keupayaan goresan struktur nisbah aspek tinggi (seperti lubang dan goresan alur memori kilat 3D memerlukan nisbah yang lebih tinggi daripada 50:1). Kaedah semasa meningkatkan kuasa pincang untuk meningkatkan tenaga ion telah menggunakan bekalan kuasa RF sehingga 10,000 watt. Memandangkan sejumlah besar haba yang dihasilkan, teknologi penyejukan dan kawalan suhu ruang tindak balas perlu terus diperbaiki. Kedua, perlu ada satu kejayaan dalam pembangunan gas etsa baharu untuk menyelesaikan masalah keupayaan etsa secara asasnya.
4.6 Peralatan Etsa Plasma Berganding Secara Induktif
Peralatan etsa plasma (ICP) yang digandingkan secara induktif ialah peranti yang menggandingkan tenaga sumber kuasa frekuensi radio ke dalam ruang tindak balas dalam bentuk medan magnet melalui gegelung induktor, dengan itu menghasilkan plasma untuk etsa. Prinsip etsanya juga tergolong dalam etsa ion reaktif umum.
Terdapat dua jenis utama reka bentuk sumber plasma untuk peralatan etsa ICP. Satu ialah teknologi plasma berganding transformer (TCP) yang dibangunkan dan dihasilkan oleh Lam Research. Gegelung induktornya diletakkan pada satah tingkap dielektrik di atas kebuk tindak balas. Isyarat RF 13.56MHz menjana medan magnet berselang-seli dalam gegelung yang berserenjang dengan tetingkap dielektrik dan mencapah secara jejari dengan paksi gegelung sebagai pusat.
Medan magnet memasuki ruang tindak balas melalui tingkap dielektrik, dan medan magnet berselang-seli menjana medan elektrik berselang seli dengan tingkap dielektrik dalam ruang tindak balas, dengan itu mencapai pemisahan gas etsa dan menjana plasma. Oleh kerana prinsip ini boleh difahami sebagai pengubah dengan gegelung induktor sebagai belitan utama dan plasma dalam ruang tindak balas sebagai belitan sekunder, etsa ICP dinamakan sempena ini.
Kelebihan utama teknologi TCP ialah strukturnya mudah ditingkatkan. Sebagai contoh, daripada wafer 200mm kepada wafer 300mm, TCP boleh mengekalkan kesan goresan yang sama dengan hanya meningkatkan saiz gegelung.
Satu lagi reka bentuk sumber plasma ialah teknologi sumber plasma decoupled (DPS) yang dibangunkan dan dihasilkan oleh Applied Materials, Inc. dari Amerika Syarikat. Gegelung induktornya dililit tiga dimensi pada tingkap dielektrik hemisfera. Prinsip penjanaan plasma adalah serupa dengan teknologi TCP yang disebutkan di atas, tetapi kecekapan pemisahan gas agak tinggi, yang kondusif untuk mendapatkan kepekatan plasma yang lebih tinggi.
Oleh kerana kecekapan gandingan induktif untuk menghasilkan plasma adalah lebih tinggi daripada gandingan kapasitif, dan plasma terutamanya dijana di kawasan yang berhampiran dengan tingkap dielektrik, kepekatan plasmanya pada asasnya ditentukan oleh kuasa bekalan kuasa sumber yang disambungkan kepada induktor. gegelung, dan tenaga ion dalam sarung ion pada permukaan wafer pada asasnya ditentukan oleh kuasa bekalan kuasa pincang, jadi kepekatan dan tenaga ion boleh dikawal secara bebas, dengan itu mencapai penyahgandingan.
Peralatan etsa ICP adalah salah satu daripada dua jenis peralatan etsa plasma yang paling banyak digunakan. Ia digunakan terutamanya untuk mengetsa parit cetek silikon, germanium (Ge), struktur pintu polisilikon, struktur pintu logam, silikon tegang (Tegang-Si), wayar logam, pad logam (Pad), topeng keras logam etsa mozek dan pelbagai proses dalam pelbagai teknologi pengimejan.
Di samping itu, dengan peningkatan litar bersepadu tiga dimensi, penderia imej CMOS dan sistem mikro-elektro-mekanikal (MEMS), serta peningkatan pesat dalam aplikasi melalui silikon vias (TSV), lubang serong bersaiz besar dan etsa silikon dalam dengan morfologi yang berbeza, banyak pengeluar telah melancarkan peralatan etsa yang dibangunkan khusus untuk aplikasi ini. Ciri-cirinya ialah kedalaman goresan yang besar (berpuluh atau bahkan ratusan mikron), jadi ia kebanyakannya berfungsi di bawah aliran gas yang tinggi, tekanan tinggi dan keadaan kuasa tinggi.
————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera boleh sediakanbahagian grafit, terasa lembut/tegar, bahagian silikon karbida, Bahagian silikon karbida CVD, danBahagian bersalut SiC/TaCdengan dalam 30 hari.
Jika anda berminat dengan produk semikonduktor di atas,sila jangan teragak-agak untuk menghubungi kami pada kali pertama.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Masa siaran: 31 Ogos 2024