U prucessu di incisione secca hè generalmente custituitu da quattru stati basi: prima di incisione, incisione parziale, solu incisione è sopra incisione. E caratteristiche principali sò a rata di incisione, a selettività, a dimensione critica, l'uniformità è a rilevazione di u puntu finale.
Figura 1 Prima di incisione
Figura 2 Incisione parziale
Figura 3 Basta incisione
Figura 4 Over incisione
(1) Tasso di incisione: a prufundità o u grossu di u materiale incisu eliminatu per unità di tempu.
Figura 5 Diagramma di velocità di incisione
(2) Selettività: u rapportu di i tassi di incisione di diversi materiali di incisione.
Figura 6 Diagramma di selettività
(3) Dimensione critica: a dimensione di u mudellu in una zona specifica dopu à l'incisione hè finita.
Figura 7 Diagramma di dimensione critica
(4) Uniformità: per misurà l'uniformità di a dimensione di incisione critica (CD), generalmente carattarizata da a mappa completa di CD, a formula hè: U = (Max-Min) / 2 * AVG.
Figura 8 Uniformità Schematic Diagram
(5) Rilevazione di u puntu finale: Durante u prucessu di incisione, u cambiamentu di l'intensità di a luce hè constantemente rilevatu. Quandu una certa intensità di luce aumenta o scende significativamente, l'incisione hè terminata per marcà u cumpletu di una certa capa di film incisione.
Figura 9 Diagramma schematicu di u puntu finale
In incisione secca, u gasu hè eccitatu da alta frequenza (principalmente 13,56 MHz o 2,45 GHz). À una pressione di 1 à 100 Pa, u so percorsu liberu mediu hè parechji millimetri à parechji centimetri. Ci sò trè tippi principali di incisione secca:
•Incisione fisica secca: particeddi accelerati fisicamenti portanu a superficia wafer
•Incisione chimica a secca: u gasu reagisce chimicamente cù a superficia di u wafer
•Incisione chimica fisica secca: prucessu di incisione fisica cù caratteristiche chimiche
1. Incisione à fasciu di ioni
L'incisione di u fasciu di ioni (Ion Beam Etching) hè un prucessu fisicu di trasfurmazioni seccu chì usa un fasciu di ioni di argon d'alta energia cù una energia di circa 1 à 3 keV per irradià a superficia materiale. L'energia di u fasciu di ioni face impactu è caccià u materiale di a superficia. U prucessu di incisione hè anisotropu in u casu di fasci di ioni incidenti verticali o oblicu. Tuttavia, per via di a so mancanza di selettività, ùn ci hè micca una distinzione chjara trà i materiali à diversi livelli. I gasi generati è i materiali incisi sò esauriti da a pompa di vacuum, ma postu chì i prudutti di reazione ùn sò micca gasi, i particeddi sò dipositati nantu à i mura di l'ostia o di a camera.
Per impediscenu a furmazione di particeddi, un secondu gasu pò esse introduttu in a camera. Stu gasu reagisce cù l'ioni argon è pruvucarà un prucessu di incisione fisicu è chimicu. Una parte di u gasu reagisce cù u materiale di a superficia, ma ancu reagisce cù e particeddi lucidati per furmà i sottoprodotti di gasu. Quasi tutti i tipi di materiali ponu esse incisi da stu metudu. A causa di a radiazione verticale, l'usura nantu à i mura verticali hè assai chjuca (anisotropia alta). Tuttavia, per via di a so bassa selettività è di a freccia di incisione lenta, stu prucessu hè raramente utilizatu in a fabricazione di semiconduttori attuale.
2. Incisione à plasma
L'incisione à plasma hè un prucessu di incisione chimica assoluta, cunnisciuta ancu com'è incisione chimica secca. U so vantaghju hè chì ùn provoca micca danni ioni à a superficia di l'oblea. Siccomu e spezie attive in u gasu di incisione sò liberi di spustà è u prucessu di incisione hè isotropicu, stu metudu hè adattatu per caccià tutta a capa di film (per esempiu, pulisce a parte posteriore dopu l'ossidazione termale).
Un reattore downstream hè un tipu di reattore comunmente utilizatu per l'incisione di plasma. In questu reactore, u plasma hè generatu da l'ionizazione d'impattu in un campu elettricu d'alta freccia di 2.45GHz è separatu da l'ostia.
In l'area di scaricamentu di gas, diverse particelle sò generate per l'impattu è l'excitazione, cumprese i radicali liberi. I radicali liberi sò atomi neutri o molécule cù elettroni insaturati, cusì sò assai reattivi. In u prucessu di incisione di plasma, certi gasi neutri, cum'è u tetrafluoromethane (CF4), sò spessu usati, chì sò intrudutti in l'area di scaricamentu di gas per generà spezie attive per ionizazione o descomposizione.
Per esempiu, in u gas CF4, hè introduttu in l'area di scaricamentu di gasu è decompostu in radicali di fluoru (F) è molécule di difluoruri di carbonu (CF2). In listessu modu, u fluoru (F) pò esse scompostu da CF4 aghjunghjendu l'ossigenu (O2).
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
A molècula di fluoru pò sparte in dui atomi di fluoru indipendenti sottu l'energia di a regione di scaricamentu di gasu, ognuna di quale hè un radicale liberu di fluoru. Siccomu ogni atomu di fluoru hà sette elettroni di valenza è tende à ottene a cunfigurazione elettronica di un gasu inerte, sò tutti assai reattivi. In più di i radicali liberi di fluoru neutru, ci saranu particelle cariche cum'è CF + 4, CF + 3, CF + 2, etc. in a regione di scaricamentu di gas. In seguitu, tutte queste particeddi è radicali liberi sò introdutte in a camera di incisione à traversu u tubu ceramicu.
I particeddi carichi ponu esse bluccati da i reti di estrazione o ricombinati in u prucessu di furmà molèculi neutri per cuntrullà u so cumpurtamentu in a camera di incisione. I radicali liberi di fluoru anu ancu sottumessu à una recombinazione parziale, ma sò sempre abbastanza attivi per entra in a camera di incisione, reagisce chimicamente nantu à a superficia di l'ostia è pruvucarà a striscia di materiale. L'altri particeddi neutri ùn participanu micca à u prucessu di incisione è sò cunsumati cù i prudutti di reazione.
Esempii di filmi sottili chì ponu esse incisi in incisione di plasma:
• Silicium: Si + 4F—> SiF4
• Diossidu di siliciu: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Nitruru di silicium: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3. Incisione ionica reattiva (RIE)
L'incisione ionica reattiva hè un prucessu di incisione chimica-fisica chì pò cuntrullà assai precisamente a selettività, u prufilu di incisione, a velocità di incisione, l'uniformità è a ripetibilità. Pò ottene profili di incisione isotropica è anisotropica è hè dunque unu di i prucessi più impurtanti per a custruzzione di vari filmi sottili in a fabricazione di semiconduttori.
Durante RIE, u wafer hè piazzatu nantu à un elettrodu d'alta freccia (elettrodu HF). Per via di l'ionizazione d'impattu, un plasma hè generatu in quale esistenu elettroni liberi è ioni caricati positivamente. Se un voltage pusitivu hè appiicatu à l'elettrodu HF, l'elettroni liberi s'accumulanu nantu à a superficia di l'elettrodu è ùn ponu micca lascià l'elettrodu di novu per via di a so affinità elettronica. Dunque, l'elettrodi sò caricati à -1000V (tensione di bias) in modu chì l'ioni lenti ùn ponu micca seguità u campu elettricu chì cambia rapidamente à l'elettrodu caricatu negativamente.
Durante l'incisione di ioni (RIE), se u percorsu liberu mediu di i ioni hè altu, colpisce a superficia di l'ostia in una direzzione quasi perpendiculare. In questu modu, l'ioni accelerati eliminanu u materiale è formanu una reazione chimica per incisione fisica. Siccomu i fianchi laterali ùn sò micca affettati, u prufilu di incisione resta anisotropicu è l'usura di a superficia hè chjuca. Tuttavia, a selettività ùn hè micca assai alta perchè u prucessu di incisione fisica si trova ancu. Inoltre, l'accelerazione di l'ioni causa danni à a superficia di l'oblea, chì esige un annealing termale per riparà.
A parte chimica di u prucessu di incisione hè cumpletata da i radicali liberi chì reagiscenu cù a superficia è l'ioni colpisce fisicamente u materiale in modu chì ùn si rimette micca nantu à l'ostia o i mura di a camera, evitendu u fenomenu di redeposition cum'è l'incisione à fasciu di ioni. Quandu cresce a pressione di gasu in a camera d'incisione, u percorsu liberu mediu di l'ioni hè ridutta, chì aumenta u nùmeru di scontri trà l'ioni è e molécule di gas, è l'ioni sò spargugliati in più direzzione. Questu risultatu in incisione menu direzzione, facendu u prucessu di incisione più chimicu.
I profili di incisione anisotropica sò ottenuti da passivazione di e pareti laterali durante l'incisione di silicone. L'ossigenu hè introduttu in a camera di gravure, induve reagisce cù u siliciu incisu per furmà diossidu di siliciu, chì hè dipositu nantu à e pareti laterali verticali. A causa di u bumbardamentu di ioni, a capa d'ossidu nantu à i zoni horizontali hè eliminata, chì permettenu u prucessu di incisione laterale per continuà. Stu metudu pò cuntrullà a forma di u prufilu d'etch è a ripida di e pareti laterali.
U tassu di incisione hè influinzatu da fatturi cum'è a pressione, a putenza di u generatore HF, u gasu di prucessu, u flussu di gasu attuale è a temperatura di u wafer, è a so variazione hè mantenuta sottu à 15%. L'anisotropia aumenta cù l'aumentu di a putenza HF, a diminuzione di a pressione è a diminuzione di a temperatura. L'uniformità di u prucessu di incisione hè determinata da u gasu, u spaziu di l'elettrodu è u materiale di l'elettrodu. Se a distanza di l'elettrodu hè troppu chjuca, u plasma ùn pò micca esse spargugliatu uniformemente, risultatu in a non-uniformità. Aumentà a distanza di l'elettrodu riduce a freccia di incisione perchè u plasma hè distribuitu in un voluminu più grande. U carbone hè u materiale di l'elettrodu preferitu perchè pruduce un plasma strenutu uniforme in modu chì u bordu di l'ostia hè affettata in u listessu modu cum'è u centru di l'ostia.
U gasu di prucessu ghjoca un rolu impurtante in a selettività è a tarifa di incisione. Per i composti di siliciu è di siliciu, u fluoru è u cloru sò principalmente usati per ottene l'incisione. Selezziunà u gasu apprupriatu, aghjustendu u flussu di gasu è a pressione, è cuntrullà altri paràmetri, cum'è a temperatura è a putenza in u prucessu, ponu ottene u tassu di incisione, selettività è uniformità desiderate. L'ottimisazione di sti paràmetri hè generalmente adattata per diverse applicazioni è materiali.
U prucessu di incisione ùn hè micca limitatu à un gasu, mistura di gas, o paràmetri di prucessu fissu. Per esempiu, l'ossidu nativu nantu à u polisilicuu pò esse eliminatu prima cù un altu ritmu di incisione è una selectività bassa, mentre chì u polisilicuu pò esse incisu dopu cù una selettività più alta in quantu à i strati sottostanti.
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Tempu di Postu: Set-12-2024