O Introducere
Gravarea în procesul de fabricație a circuitelor integrate este împărțită în:
-gravare umeda;
- Gravura uscata.
În primele zile, gravarea umedă a fost utilizată pe scară largă, dar datorită limitărilor sale în controlul lățimii liniei și direcționalitatea gravării, majoritatea proceselor după 3μm folosesc gravarea uscată. Gravarea umedă este utilizată numai pentru îndepărtarea anumitor straturi speciale de material și pentru curățarea reziduurilor.
Gravarea uscată se referă la procesul de utilizare a agenților chimici gazoși pentru a reacționa cu materialele de pe plachetă pentru a grava partea de material care trebuie îndepărtată și a forma produși de reacție volatili, care sunt apoi extrași din camera de reacție. Gravarea este de obicei generată direct sau indirect din plasma gazului de gravare, astfel încât gravarea uscată este numită și gravare cu plasmă.
1.1 Plasmă
Plasma este un gaz într-o stare slab ionizată format prin descărcarea strălucitoare a gazului gravat sub acțiunea unui câmp electromagnetic extern (cum ar fi generat de o sursă de energie cu frecvență radio). Include electroni, ioni și particule active neutre. Printre acestea, particulele active pot reacționa direct chimic cu materialul gravat pentru a realiza gravarea, dar această reacție chimică pură are loc de obicei doar într-un număr foarte mic de materiale și nu este direcțională; când ionii au o anumită energie, ei pot fi gravați prin pulverizare fizică directă, dar rata de gravare a acestei reacții fizice pure este extrem de scăzută și selectivitatea este foarte slabă.
Majoritatea gravării cu plasmă este finalizată cu participarea particulelor active și a ionilor în același timp. În acest proces, bombardarea ionică are două funcții. Una este de a distruge legăturile atomice de pe suprafața materialului gravat, crescând astfel viteza la care particulele neutre reacţionează cu acesta; celălalt este de a elimina produsele de reacție depuse pe interfața de reacție pentru a facilita contactarea completă a agentului de gravare cu suprafața materialului gravat, astfel încât gravarea să continue.
Produșii de reacție depuși pe pereții laterali ai structurii gravate nu pot fi îndepărtați eficient prin bombardarea direcțională cu ioni, blocând astfel gravarea pereților laterali și formând gravarea anizotropă.
Al doilea proces de gravare
2.1 Gravare umedă și curățare
Gravarea umedă este una dintre cele mai timpurii tehnologii utilizate în fabricarea circuitelor integrate. Deși majoritatea proceselor de gravare umedă au fost înlocuite cu gravarea uscată anizotropă datorită gravării sale izotrope, aceasta joacă încă un rol important în curățarea straturilor necritice de dimensiuni mai mari. În special în gravarea reziduurilor de îndepărtare a oxidului și a stripării epidermice, este mai eficientă și mai economică decât gravarea uscată.
Obiectele de gravare umedă includ în principal oxid de siliciu, nitrură de siliciu, siliciu monocristalin și siliciu policristalin. Gravarea umedă a oxidului de siliciu utilizează de obicei acid fluorhidric (HF) ca purtător chimic principal. Pentru a îmbunătăți selectivitatea, în proces este utilizat acid fluorhidric diluat tamponat cu fluorură de amoniu. Pentru a menține stabilitatea valorii pH-ului, se poate adăuga o cantitate mică de acid puternic sau alte elemente. Oxidul de siliciu dopat este mai ușor de corodat decât oxidul de siliciu pur. Decaparea chimică umedă este utilizată în principal pentru a îndepărta fotorezistul și măștile dure (nitrură de siliciu). Acidul fosforic fierbinte (H3PO4) este principalul lichid chimic utilizat pentru striparea chimică umedă pentru îndepărtarea nitrurii de siliciu și are o selectivitate bună pentru oxidul de siliciu.
Curățarea umedă este similară cu gravarea umedă și elimină în principal poluanții de pe suprafața plachetelor de siliciu prin reacții chimice, inclusiv particule, materie organică, metale și oxizi. Curățarea umedă principală este metoda chimică umedă. Deși curățarea chimică poate înlocui multe metode de curățare umedă, nu există nicio metodă care să poată înlocui complet curățarea umedă.
Produsele chimice utilizate în mod obișnuit pentru curățarea umedă includ acid sulfuric, acid clorhidric, acid fluorhidric, acid fosforic, peroxid de hidrogen, hidroxid de amoniu, fluorură de amoniu etc. În aplicații practice, una sau mai multe substanțe chimice sunt amestecate cu apă deionizată într-o anumită proporție, după cum este necesar pentru formați o soluție de curățare, cum ar fi SC1, SC2, DHF, BHF etc.
Curățarea este adesea folosită în proces înainte de depunerea filmului de oxid, deoarece prepararea filmului de oxid trebuie efectuată pe o suprafață de placă de siliciu absolut curată. Procesul obișnuit de curățare a plachetelor de siliciu este următorul:
2.2 Gravare uscată and Curatenie
2.2.1 Gravare uscată
Gravarea uscată în industrie se referă în principal la gravarea cu plasmă, care utilizează plasmă cu activitate îmbunătățită pentru a grava substanțe specifice. Sistemul de echipamente în procesele de producție pe scară largă utilizează plasmă de neechilibru la temperatură joasă.
Gravarea cu plasmă utilizează în principal două moduri de descărcare: descărcarea cuplată capacitivă și descărcarea cuplată inductivă
În modul de descărcare cuplată capacitiv: plasma este generată și menținută în două condensatoare cu plăci paralele printr-o sursă de alimentare externă cu frecvență radio (RF). Presiunea gazului este de obicei de la câțiva militorr până la zeci de militorr, iar rata de ionizare este mai mică de 10-5. În modul de descărcare cuplată inductiv: în general la o presiune mai mică a gazului (zeci de militori), plasma este generată și menținută prin energia de intrare cuplată inductiv. Rata de ionizare este de obicei mai mare de 10-5, deci este numită și plasmă de înaltă densitate. Sursele de plasmă de înaltă densitate pot fi, de asemenea, obținute prin rezonanța ciclotronului electronic și descărcarea undelor de ciclotron. Plasma de înaltă densitate poate optimiza rata de gravare și selectivitatea procesului de gravare, reducând în același timp daunele prin gravare prin controlarea independentă a fluxului de ioni și a energiei de bombardament ionic printr-o sursă de alimentare externă RF sau cu microunde și o sursă de alimentare RF polarizată pe substrat.
Procesul de gravare uscată este după cum urmează: gazul de gravare este injectat în camera de reacție în vid, iar după ce presiunea din camera de reacție este stabilizată, plasma este generată prin descărcare luminoasă de radiofrecvență; după ce este impactat de electroni de mare viteză, se descompune producând radicali liberi, care difuzează la suprafața substratului și sunt adsorbiți. Sub acțiunea bombardamentului ionic, radicalii liberi adsorbiți reacționează cu atomii sau moleculele de pe suprafața substratului pentru a forma produse secundare gazoase, care sunt evacuate din camera de reacție. Procesul este prezentat în următoarea figură:
Procesele de gravare uscată pot fi împărțite în următoarele patru categorii:
(1)Gravura fizică prin pulverizare: Se bazează în principal pe ionii energetici din plasmă pentru a bombarda suprafața materialului gravat. Numărul de atomi pulverizați depinde de energia și unghiul particulelor incidente. Când energia și unghiul rămân neschimbate, viteza de pulverizare a diferitelor materiale diferă de obicei de numai 2 până la 3 ori, deci nu există selectivitate. Procesul de reacție este în principal anizotrop.
(2)Gravura chimică: Plasma oferă atomi și molecule de gravare în fază gazoasă, care reacționează chimic cu suprafața materialului pentru a produce gaze volatile. Această reacție pur chimică are o selectivitate bună și prezintă caracteristici izotrope fără a lua în considerare structura rețelei.
De exemplu: Si (solid) + 4F → SiF4 (gazos), fotorezist + O (gazos) → CO2 (gazos) + H2O (gazos)
(3)Gravura pe bază de energie ionică: Ionii sunt atât particule care provoacă gravare, cât și particule purtătoare de energie. Eficiența de gravare a unor astfel de particule purtătoare de energie este cu mai mult de un ordin de mărime mai mare decât cea a gravării fizice sau chimice simple. Printre acestea, optimizarea parametrilor fizici și chimici ai procesului este nucleul controlului procesului de gravare.
(4)Gravura compozită cu barieră ionică: Se referă în principal la generarea unui strat protector de barieră polimerică de către particulele compozite în timpul procesului de gravare. Plasma necesită un astfel de strat protector pentru a preveni reacția de gravare a pereților laterali în timpul procesului de gravare. De exemplu, adăugarea de C la Cl și gravarea Cl2 poate produce un strat de compus clorocarbon în timpul gravării pentru a proteja pereții laterali de a fi gravați.
2.2.1 Curățătorie chimică
Curățarea chimică se referă în principal la curățarea cu plasmă. Ionii din plasmă sunt utilizați pentru a bombarda suprafața de curățat, iar atomii și moleculele în starea activată interacționează cu suprafața de curățat, astfel încât să îndepărteze și să cenușească fotorezistul. Spre deosebire de gravarea uscată, parametrii procesului de curățare chimică de obicei nu includ selectivitatea direcțională, astfel încât proiectarea procesului este relativ simplă. În procesele de producție pe scară largă, gazele pe bază de fluor, oxigenul sau hidrogenul sunt utilizate în principal ca corp principal al plasmei de reacție. În plus, adăugarea unei anumite cantități de plasmă de argon poate îmbunătăți efectul de bombardament ionic, îmbunătățind astfel eficiența curățării.
În procesul de curățare uscată cu plasmă, se folosește de obicei metoda cu plasmă la distanță. Acest lucru se datorează faptului că în procesul de curățare, se speră să reducă efectul de bombardament al ionilor din plasmă pentru a controla daunele cauzate de bombardarea ionică; iar reacția îmbunătățită a radicalilor liberi chimici poate îmbunătăți eficiența curățării. Plasma la distanță poate folosi microunde pentru a genera o plasmă stabilă și de înaltă densitate în afara camerei de reacție, generând un număr mare de radicali liberi care intră în camera de reacție pentru a obține reacția necesară curățării. Majoritatea surselor de gaz de curățare chimică din industrie folosesc gaze pe bază de fluor, cum ar fi NF3, iar mai mult de 99% din NF3 este descompus în plasmă cu microunde. Aproape că nu există niciun efect de bombardament ionic în procesul de curățare chimică, deci este benefic să protejați placa de siliciu de deteriorare și să prelungiți durata de viață a camerei de reacție.
Trei echipamente de gravare umedă și curățare
3.1 Mașină de curățat napolitană de tip rezervor
Mașina de curățat napolitană de tip jgheab este compusă în principal dintr-un modul de transmisie al cutiei de transfer al napolitanelor cu deschidere frontală, un modul de transmisie de încărcare/descărcare a plachetelor, un modul de admisie a aerului evacuat, un modul rezervor de lichid chimic, un modul rezervor de apă deionizată, un rezervor de uscare modul și un modul de control. Poate curăța mai multe cutii de napolitane în același timp și poate realiza uscarea și uscarea napolitanelor.
3.2 Gravura de napolitană de șanț
3.3 Echipamente de prelucrare umedă cu o singură napolitană
În funcție de diferite scopuri ale procesului, echipamentele de proces umed cu o singură napolitana pot fi împărțite în trei categorii. Prima categorie este echipamentele de curățare a plachetelor simple, ale căror ținte de curățare includ particule, materie organică, strat de oxid natural, impurități metalice și alți poluanți; a doua categorie este echipamentele de curățare a plachetelor simple, al căror scop principal al procesului este de a îndepărta particulele de pe suprafața plachetei; a treia categorie este echipamentul de gravare cu o singură napolitană, care este utilizat în principal pentru îndepărtarea peliculelor subțiri. În funcție de diferite scopuri ale procesului, echipamentele de gravare cu o singură plachetă pot fi împărțite în două tipuri. Primul tip este echipamentul de gravare ușoară, care este utilizat în principal pentru a îndepărta straturile de deteriorare a peliculei de suprafață cauzate de implantarea ionilor de înaltă energie; al doilea tip este echipamentul de îndepărtare a stratului de sacrificiu, care este utilizat în principal pentru îndepărtarea straturilor de barieră după subțierea plachetelor sau lustruirea mecanică chimică.
Din perspectiva arhitecturii generale a mașinii, arhitectura de bază a tuturor tipurilor de echipamente de proces umed cu o singură plachetă este similară, constând în general din șase părți: cadru principal, sistem de transfer al plăcilor, modul de cameră, modul de alimentare și transfer de lichid chimic, sistem software și modul de control electronic.
3.4 Echipament de curățare a plăcilor simple
Echipamentul de curățare a plăcilor unice este proiectat pe baza metodei tradiționale de curățare RCA, iar scopul procesului său este de a curăța particulele, materia organică, stratul de oxid natural, impuritățile metalice și alți poluanți. În ceea ce privește aplicarea procesului, echipamentele de curățare a plăcilor unice sunt în prezent utilizate pe scară largă în procesele front-end și back-end ale producției de circuite integrate, inclusiv curățarea înainte și după formarea peliculei, curățarea după gravarea cu plasmă, curățarea după implantarea ionilor, curățarea după chimicale. lustruire mecanică și curățare după depunerea metalului. Cu excepția procesului de acid fosforic la temperatură înaltă, echipamentul de curățare a plăcilor simple este practic compatibil cu toate procesele de curățare.
3.5 Echipament de gravare cu un singur wafer
Scopul procesului al echipamentului de gravare cu o singură plachetă este în principal gravarea pe film subțire. În funcție de scopul procesului, acesta poate fi împărțit în două categorii, și anume, echipamente de gravare ușoară (utilizate pentru a îndepărta stratul de deteriorare a peliculei de suprafață cauzate de implantarea ionilor de înaltă energie) și echipamente de îndepărtare a stratului de sacrificiu (utilizate pentru a îndepărta stratul de barieră după napolitană). subţierea sau lustruirea mecanică chimică). Materialele care trebuie îndepărtate în proces includ, în general, siliciu, oxid de siliciu, nitrură de siliciu și straturi de film metalic.
Patru echipamente de gravare uscată și curățare
4.1 Clasificarea echipamentelor de gravare cu plasmă
În plus față de echipamentele de gravare prin pulverizare ionică care sunt aproape de reacția fizică pură și echipamentele de degumare care sunt aproape de reacția chimică pură, gravarea cu plasmă poate fi împărțită aproximativ în două categorii în funcție de diferitele tehnologii de generare și control a plasmei:
-gravare cu plasmă cuplată capacitiv (CCP);
- Gravare cu plasmă cuplată inductiv (ICP).
4.1.1 CCP
Gravarea cu plasmă cuplată capacitiv este de a conecta sursa de alimentare cu frecvență radio la unul sau ambii electrozii superiori și inferiori din camera de reacție, iar plasma dintre cele două plăci formează un condensator într-un circuit echivalent simplificat.
Există două cele mai vechi astfel de tehnologii:
Unul este gravarea cu plasmă timpurie, care conectează sursa de alimentare RF la electrodul superior, iar electrodul inferior unde este amplasată placheta este împământat. Deoarece plasma generată în acest mod nu va forma o înveliș ionic suficient de groasă pe suprafața plachetei, energia bombardării ionice este scăzută și este de obicei utilizată în procese precum gravarea cu siliciu care utilizează particule active ca agent principal de gravare.
Celălalt este gravarea cu ioni reactivi timpurii (RIE), care conectează sursa de alimentare RF la electrodul inferior unde se află placheta și leagă la pământ electrodul superior cu o suprafață mai mare. Această tehnologie poate forma o înveliș ionic mai groasă, care este potrivită pentru procesele de gravare dielectrică care necesită o energie ionică mai mare pentru a participa la reacție. Pe baza gravării precoce cu ioni reactivi, se adaugă un câmp magnetic DC perpendicular pe câmpul electric RF pentru a forma deriva ExB, care poate crește șansa de coliziune a electronilor și particulelor de gaz, îmbunătățind astfel eficient concentrația plasmei și rata de gravare. Această gravare se numește gravare cu ioni reactivi îmbunătățită cu câmp magnetic (MERIE).
Cele trei tehnologii de mai sus au un dezavantaj comun, adică concentrația în plasmă și energia acesteia nu pot fi controlate separat. De exemplu, pentru a crește rata de gravare, metoda de creștere a puterii RF poate fi utilizată pentru a crește concentrația în plasmă, dar puterea crescută RF va duce inevitabil la o creștere a energiei ionice, ceea ce va cauza deteriorarea dispozitivelor de pe napolitana. În ultimul deceniu, tehnologia de cuplare capacitivă a adoptat un design de surse RF multiple, care sunt conectate la electrozii superiori și respectiv inferiori sau ambii la electrodul inferior.
Prin selectarea și potrivirea diferitelor frecvențe RF, zona electrodului, distanța, materialele și alți parametri cheie sunt coordonați între ele, concentrația plasmei și energia ionică pot fi decuplate cât mai mult posibil.
4.1.2 ICP
Gravarea cu plasmă cuplată inductiv este de a plasa unul sau mai multe seturi de bobine conectate la o sursă de alimentare cu frecvență radio pe sau în jurul camerei de reacție. Câmpul magnetic alternativ generat de curentul de radiofrecvență din bobină intră în camera de reacție prin fereastra dielectrică pentru a accelera electronii, generând astfel plasmă. Într-un circuit echivalent simplificat (transformator), bobina este inductanța înfășurării primare, iar plasma este inductanța înfășurării secundare.
Această metodă de cuplare poate obține o concentrație de plasmă care este cu mai mult de un ordin de mărime mai mare decât cuplarea capacitivă la presiune joasă. În plus, a doua sursă de alimentare RF este conectată la locația plachetei ca o sursă de alimentare polarizată pentru a furniza energie de bombardament ionic. Prin urmare, concentrația ionilor depinde de sursa de alimentare a bobinei, iar energia ionică depinde de sursa de energie polarizată, realizând astfel o decuplare mai aprofundată a concentrației și energiei.
4.2 Echipament de gravare cu plasmă
Aproape toți agenții de decapare din gravarea uscată sunt generați direct sau indirect din plasmă, astfel încât gravarea uscată este adesea numită gravare cu plasmă. Gravarea cu plasmă este un tip de gravare cu plasmă în sens larg. În cele două modele timpurii de reactoare cu plăci plate, una este să împământăm placa unde este amplasată placa, iar cealaltă placă este conectată la sursa RF; celălalt este invers. În primul design, aria plăcii împământate este de obicei mai mare decât aria plăcii conectată la sursa RF, iar presiunea gazului în reactor este mare. Învelișul ionic format pe suprafața plachetei este foarte subțire, iar napolitana pare să fie „cufundată” în plasmă. Gravarea este finalizată în principal de reacția chimică dintre particulele active din plasmă și suprafața materialului gravat. Energia bombardamentului ionic este foarte mică, iar participarea sa la gravare este foarte scăzută. Acest design se numește mod de gravare cu plasmă. Într-un alt design, deoarece gradul de participare al bombardamentului ionic este relativ mare, se numește modul de gravare cu ioni reactiv.
4.3 Echipamente de gravare cu ioni reactivi
Gravarea ionică reactivă (RIE) se referă la un proces de gravare în care particulele active și ionii încărcați participă la proces în același timp. Printre acestea, particulele active sunt în principal particule neutre (cunoscute și sub numele de radicali liberi), cu o concentrație mare (aproximativ 1% până la 10% din concentrația gazului), care sunt principalele componente ale agentului de gravare. Produsele obținute prin reacția chimică dintre aceștia și materialul gravat sunt fie volatilizate și extrase direct din camera de reacție, fie acumulate pe suprafața gravată; în timp ce ionii încărcați sunt la o concentrație mai mică (10-4 până la 10-3 din concentrația gazului) și sunt accelerați de câmpul electric al învelișului ionic format pe suprafața plachetei pentru a bombarda suprafața gravată. Există două funcții principale ale particulelor încărcate. Una este de a distruge structura atomică a materialului gravat, accelerând astfel viteza la care particulele active reacţionează cu acesta; celălalt este bombardarea și îndepărtarea produșilor de reacție acumulați, astfel încât materialul gravat să fie în contact complet cu particulele active, astfel încât gravarea să continue.
Deoarece ionii nu participă direct la reacția de gravare (sau reprezintă o proporție foarte mică, cum ar fi îndepărtarea prin bombardament fizic și gravarea chimică directă a ionilor activi), strict vorbind, procesul de gravare de mai sus ar trebui să fie numit gravare asistată de ioni. Denumirea de gravare cu ioni reactivi nu este exactă, dar este folosită și astăzi. Cel mai vechi echipament RIE a fost dat în folosință în anii 1980. Datorită utilizării unei singure surse de alimentare RF și a unui design relativ simplu al camerei de reacție, are limitări în ceea ce privește rata de gravare, uniformitatea și selectivitatea.
4.4 Echipament de gravare cu ioni reactivi îmbunătățit cu câmp magnetic
Dispozitivul MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) este un dispozitiv de gravare care este construit prin adăugarea unui câmp magnetic DC la un dispozitiv RIE cu panou plat și are scopul de a crește rata de gravare.
Echipamentul MERIE a fost dat în uz pe scară largă în anii 1990, când echipamentele de gravare cu o singură placă deveniseră echipamentele de bază în industrie. Cel mai mare dezavantaj al echipamentelor MERIE este că neomogenitatea distribuției spațiale a concentrației de plasmă cauzată de câmpul magnetic va duce la diferențe de curent sau tensiune în dispozitivul cu circuit integrat, provocând astfel deteriorarea dispozitivului. Deoarece această deteriorare este cauzată de neomogenitatea instantanee, rotația câmpului magnetic nu o poate elimina. Pe măsură ce dimensiunea circuitelor integrate continuă să se micșoreze, deteriorarea dispozitivului lor este din ce în ce mai sensibilă la neomogenitatea plasmei, iar tehnologia de creștere a ratei de gravare prin îmbunătățirea câmpului magnetic a fost înlocuită treptat cu tehnologia de gravare cu ioni reactivi planare a sursei de alimentare multi-RF, care este tehnologia de gravare cu plasmă cuplată capacitiv.
4.5 Echipamente de gravare cu plasmă cuplată capacitiv
Echipamentul de gravare cu plasmă cuplată capacitiv (CCP) este un dispozitiv care generează plasmă într-o cameră de reacție prin cuplare capacitivă prin aplicarea unei surse de alimentare cu frecvență radio (sau DC) pe placa electrodului și este utilizat pentru gravare. Principiul său de gravare este similar cu cel al echipamentului de gravare cu ioni reactivi.
Diagrama schematică simplificată a echipamentului de gravare CCP este prezentată mai jos. În general, utilizează două sau trei surse RF de frecvențe diferite, iar unele folosesc și surse de curent continuu. Frecvența sursei de alimentare RF este de 800kHz~162MHz, iar cele utilizate în mod obișnuit sunt 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz și 60MHz. Sursele de alimentare RF cu o frecvență de 2MHz sau 4MHz sunt de obicei numite surse RF de joasă frecvență. Ele sunt în general conectate la electrodul inferior unde este amplasată placheta. Ele sunt mai eficiente în controlul energiei ionice, așa că sunt numite și surse de alimentare polarizate; Sursele de alimentare RF cu o frecvență peste 27MHz sunt numite surse RF de înaltă frecvență. Ele pot fi conectate fie la electrodul superior, fie la electrodul inferior. Sunt mai eficiente în controlul concentrației plasmatice, așa că sunt numite și surse de alimentare. Sursa de alimentare RF de 13MHz este la mijloc și se consideră, în general, că are ambele funcții de mai sus, dar sunt relativ mai slabe. Rețineți că, deși concentrația și energia în plasmă pot fi ajustate într-un anumit interval de puterea surselor RF de diferite frecvențe (așa-numitul efect de decuplare), datorită caracteristicilor de cuplare capacitivă, acestea nu pot fi ajustate și controlate complet independent.
Distribuția de energie a ionilor are un impact semnificativ asupra performanței detaliate a gravării și a deteriorarii dispozitivului, astfel încât dezvoltarea tehnologiei de optimizare a distribuției energiei ionice a devenit unul dintre punctele cheie ale echipamentelor avansate de gravare. În prezent, tehnologiile care au fost utilizate cu succes în producție includ unitatea hibridă multi-RF, suprapunerea DC, RF combinată cu polarizarea impulsului DC și ieșirea RF în impulsuri sincrone a sursei de alimentare polarizate și a sursei de alimentare.
Echipamentul de gravare CCP este unul dintre cele mai utilizate tipuri de echipamente de gravare cu plasmă. Este utilizat în principal în procesul de gravare a materialelor dielectrice, cum ar fi gravarea peretelui lateral al porții și a măștii dure în faza din față a procesului de cip logic, gravarea găurii de contact în stadiul de mijloc, gravarea mozaicului și a tamponului de aluminiu în scena din spate, precum și gravarea șanțurilor adânci, a găurilor adânci și a găurilor de contact ale cablajului în procesul cipului de memorie flash 3D (luând ca exemplu structura nitrură de siliciu/oxid de siliciu).
Există două provocări principale și direcții de îmbunătățire cu care se confruntă echipamentele de gravare CCP. În primul rând, în aplicarea unei energii ionice extrem de ridicate, capacitatea de gravare a structurilor cu raport de aspect ridicat (cum ar fi gravarea orificiilor și canelurilor a memoriei flash 3D necesită un raport mai mare de 50:1). Metoda actuală de creștere a puterii de polarizare pentru a crește energia ionică a folosit surse de alimentare RF de până la 10.000 de wați. Având în vedere cantitatea mare de căldură generată, tehnologia de răcire și control al temperaturii camerei de reacție trebuie îmbunătățită continuu. În al doilea rând, trebuie să existe o descoperire în dezvoltarea de noi gaze de gravare pentru a rezolva în mod fundamental problema capacității de gravare.
4.6 Echipament de gravare cu plasmă cuplată inductiv
Echipamentul de gravare cu plasmă cuplată inductiv (ICP) este un dispozitiv care cuplează energia unei surse de energie cu frecvență radio într-o cameră de reacție sub forma unui câmp magnetic printr-o bobină inductoare, generând astfel plasmă pentru gravare. Principiul său de gravare aparține, de asemenea, gravării generalizate cu ioni reactivi.
Există două tipuri principale de modele de sursă de plasmă pentru echipamentele de gravare ICP. Una este tehnologia cu plasmă cuplată cu transformator (TCP) dezvoltată și produsă de Lam Research. Bobina sa inductoră este plasată pe planul ferestrei dielectrice deasupra camerei de reacție. Semnalul RF de 13,56 MHz generează un câmp magnetic alternativ în bobină care este perpendicular pe fereastra dielectrică și diverge radial cu axa bobinei ca centru.
Câmpul magnetic intră în camera de reacție prin fereastra dielectrică, iar câmpul magnetic alternativ generează un câmp electric alternativ paralel cu fereastra dielectrică din camera de reacție, realizând astfel disocierea gazului de gravare și generând plasmă. Deoarece acest principiu poate fi înțeles ca un transformator cu o bobină inductoră ca înfășurare primară și plasma din camera de reacție ca înfășurare secundară, gravura ICP este numită după aceasta.
Principalul avantaj al tehnologiei TCP este că structura este ușor de extins. De exemplu, de la o napolitană de 200 mm la o napolitană de 300 mm, TCP poate menține același efect de gravare prin simpla creștere a dimensiunii bobinei.
Un alt design al sursei de plasmă este tehnologia sursei de plasmă decuplate (DPS) dezvoltată și produsă de Applied Materials, Inc. din Statele Unite. Bobina sa inductoră este înfășurată tridimensional pe o fereastră dielectrică emisferică. Principiul generării plasmei este similar cu tehnologia TCP menționată mai sus, dar eficiența de disociere a gazelor este relativ mare, ceea ce conduce la obținerea unei concentrații mai mari în plasmă.
Deoarece eficiența cuplajului inductiv pentru a genera plasmă este mai mare decât cea a cuplării capacitive, iar plasma este generată în principal în zona apropiată de fereastra dielectrică, concentrația sa de plasmă este determinată practic de puterea sursei de alimentare conectată la inductor. bobină, iar energia ionică din învelișul ionic de pe suprafața plachetei este determinată în esență de puterea sursei de alimentare polarizate, astfel încât concentrația și energia ionilor pot fi controlate independent, realizând astfel decuplare.
Echipamentul de gravare ICP este unul dintre cele mai utilizate tipuri de echipamente de gravare cu plasmă. Este folosit în principal pentru gravarea șanțurilor superficiale de siliciu, germaniu (Ge), structuri de porți din polisiliciu, structuri de porți metalice, siliciu tensionat (Strained-Si), fire metalice, plăcuțe metalice (Pads), măști dure metalice de gravare în mozaic și procese multiple în tehnologie de imagistică multiplă.
În plus, odată cu creșterea circuitelor integrate tridimensionale, a senzorilor de imagine CMOS și a sistemelor micro-electro-mecanice (MEMS), precum și cu creșterea rapidă a aplicării de prin intermediul prin siliciu (TSV), găuri oblice de dimensiuni mari și gravare adâncă pe siliciu cu diferite morfologii, mulți producători au lansat echipamente de gravare dezvoltate special pentru aceste aplicații. Caracteristicile sale sunt adâncimea mare de gravare (zeci sau chiar sute de microni), așa că funcționează în mare parte în condiții de debit mare de gaz, presiune înaltă și condiții de putere mare.
———————————————————————————————————————————————————— ————————————-
Semicera poate oferipiese din grafit, pâslă moale/rigidă, piese din carbură de siliciu, Piese din carbură de siliciu CVD, șiPiese acoperite cu SiC/TaCcu in 30 de zile.
Dacă sunteți interesat de produsele semiconductoare de mai sus,vă rugăm să nu ezitați să ne contactați prima dată.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Ora postării: 31-aug-2024