Una Introduzione
L'incisione in u prucessu di fabricazione di circuiti integrati hè divisa in:
- Incisione umida;
- Incisione a secco.
In i primi tempi, l'incisione umida era largamente usata, ma per via di e so limitazioni in u cuntrollu di larghezza di linea è a direzzione di l'incisione, a maiò parte di i prucessi dopu à 3μm utilizanu l'incisione secca. L'incisione umida hè aduprata solu per sguassà certi strati di materiale speciale è residui puliti.
L'incisione secca si riferisce à u prucessu d'utilizà attacchi chimichi gasosi per reagisce cù materiali nantu à l'ostia per incisione a parte di u materiale da esse eliminata è furmà prudutti di reazione volatile, chì sò poi estratti da a camera di reazzione. L'incisione hè generalmente generata direttamente o indirettamente da u plasma di u gas di incisione, cusì l'incisione secca hè ancu chjamata incisione di plasma.
1.1 Plasma
U Plasma hè un gasu in un statu debbuli ionizatu furmatu da una scarica luminosa di gas di incisione sottu l'azzione di un campu elettromagneticu esternu (cum'è generatu da una fonte d'energia di freccia radio). Include elettroni, ioni e particelle attive neutre. À mezu à elli, i particeddi attivi ponu direttamente reagisce chimicamente cù u materiale incisu per ottene l'incisione, ma sta reazzione chimica pura di solitu accade solu in un numeru assai chjucu di materiali è ùn hè micca direzzione; quandu l 'ioni hannu na certa energia, si ponu esse incisu da sputtering fisicu direttu, ma u tassu di incisione di sta reazzione fisica pura hè summamente bassu è a selettività hè assai poviru.
A maiò parte di l'incisione di plasma hè cumpletata cù a participazione di particeddi attivi è ioni à u stessu tempu. In questu prucessu, u bumbardamentu di ioni hà duie funzioni. Unu hè di distrughjini i ligami atomichi nantu à a superficia di u materiale incisu, cusì cresce u ritmu à quale particeddi neutri reagiscenu cun ellu; l'altru hè di chjappà i prudutti di reazzione dipositu nantu à l'interfaccia di reazzione per facilità à l'incisione per cuntattà cumplettamente a superficia di u materiale incisu, in modu chì l'incisione cuntinueghja.
I prudutti di reazzione dipositati nantu à e pareti laterali di a struttura incisa ùn ponu micca esse eliminati in modu efficace da u bumbardamentu di ioni direzzione, bluccandu cusì l'incisione di e pareti laterali è formanu incisione anisotropica.
Secondu prucessu di incisione
2.1 Incisione umida è pulizia
L'incisione umida hè una di e prime tecnulugia aduprate in a fabricazione di circuiti integrati. Ancu se a maiò parte di i prucessi di incisione umida sò stati rimpiazzati da l'incisione secca anisotropica per via di a so incisione isotropica, ghjoca sempre un rolu impurtante in a pulizia di strati non critichi di dimensioni più grande. In particulare in l'incisione di i residui di rimozione di l'ossidu è a striscia epidermica, hè più efficace è ecunomica cà l'incisione secca.
L'uggetti di l'incisione umida includenu principalmente l'ossidu di siliciu, nitruru di siliciu, siliciu monocristalinu è siliciu policristalinu. L'incisione umida di l'ossidu di siliciu generalmente usa l'acidu fluoridicu (HF) cum'è u principale trasportatore chimicu. Per migliurà a selettività, l'acidu fluoridicu diluitu tamponatu da u fluoru di ammoniu hè utilizatu in u prucessu. Per mantene a stabilità di u valore di pH, una piccula quantità di acidu forte o altri elementi ponu esse aghjuntu. L'ossidu di siliciu drogatu hè più facilmente corrodutu cà l'ossidu di siliciu puru. A striscia chimica umida hè principalmente aduprata per sguassà fotoresist è maschera dura (nitruru di silicium). L'acidu fosforicu caldu (H3PO4) hè u liquidu chimicu principalu utilizatu per a striscia chimica umida per caccià u nitruru di siliciu, è hà una bona selettività per l'ossidu di siliciu.
A pulizia umida hè simile à l'incisione bagnata, è sguassate principalmente i contaminanti nantu à a superficia di i wafers di siliciu per via di reazzione chimica, cumprese particelle, materia urganica, metalli è ossidi. A pulizia umida principale hè u metudu chimicu umitu. Ancu se a pulitura in secca pò rimpiazzà parechji metudi di pulitura umida, ùn ci hè micca un metudu chì pò rimpiazzà completamente a pulitura bagnata.
I sustanzi chimichi cumunimenti usati per a pulizia umida includenu l'acidu sulfuricu, l'acidu cloridicu, l'acidu fluoridicu, l'acidu fosforicu, l'acidità di l'idrogenu, l'idrossidu d'ammoniu, u fluoru di ammoniu, etc. formate una suluzione di pulizia, cum'è SC1, SC2, DHF, BHF, etc.
A pulizia hè spessu usata in u prucessu prima di a deposizione di film d'ossidu, perchè a preparazione di film d'ossidu deve esse realizatu nantu à una superficia di wafer di silicio assolutamente pulita. U prucessu di pulizia di wafer di siliciu cumuni hè u seguitu:
2.2 Incisione a secco and Pulizia
2.2.1 Incisione secca
L'incisione secca in l'industria si riferisce principalmente à l'incisione di plasma, chì usa plasma cù attività rinfurzata per incisione sustanzi specifichi. U sistema di l'equipaggiu in i prucessi di produzzione à grande scala usa plasma senza equilibriu à bassa temperatura.
L'incisione di plasma usa principalmente dui modi di scaricamentu: a scarica capacitiva accoppiata è a scarica induttiva.
In u modu di scaricamentu capacitivu accoppiatu: u plasma hè generatu è mantinutu in dui condensatori di piastra parallela da una fonte di energia di freccia radio (RF) esterna. A pressione di u gasu hè di solitu parechji millitorr à decine di millitorr, è a rata di ionizazione hè menu di 10-5. In u modu di scaricamentu inductively coupled: in generale à una pressione di gas più bassa (decine di millitorr), u plasma hè generatu è mantinutu da energia di input inductively coupled. A rata di ionizazione hè di solitu più grande di 10-5, per quessa hè ancu chjamatu plasma d'alta densità. E fonti di plasma d'alta densità ponu ancu esse ottenute attraversu a risonanza di ciclotroni elettroni è a scarica d'onda di ciclotroni. U plasma d'alta densità pò ottimisà a velocità di incisione è a selettività di u prucessu di incisione mentre riduce i danni di incisione cuntrullendu indipindentamente u flussu di ioni è l'energia di bombardamentu ionicu attraversu una fonte di energia esterna RF o microonde è una fonte di energia bias RF nantu à u sustrato.
U prucessu di incisione secca hè a siguenti: u gasu di incisione hè injected in a camera di reazzione di vacuum, è dopu chì a pressione in a camera di reazzione hè stabilizzata, u plasma hè generatu da una scarica di glow di freccia di radiofrequenza; dopu avè influenzatu da l'elettroni d'alta veloce, si decompone per pruduce radicali liberi, chì diffondenu à a superficia di u sustrato è sò adsorbiti. Sutta l'azzione di u bumbardamentu di ioni, i radicali liberi adsorbiti reagiscenu cù l'atomi o molécule nantu à a superficia di u sustrato per furmà prudutti di gasu, chì sò scaricati da a camera di reazzione. U prucessu hè mostratu in a figura seguente:
I prucessi di incisione secca ponu esse divisi in i quattru categurie seguenti:
(1)Incisione sputtering fisica: Si basa principalmente nantu à i ioni energetichi in u plasma per bombardà a superficia di u materiale incisu. U numaru d'atomi sputtered dipende da l'energia è l'angolo di e particelle incidenti. Quandu l'energia è l'angolo restanu invariati, a rata di sputtering di diversi materiali di solitu differisce solu da 2 à 3 volte, cusì ùn ci hè micca selettività. U prucessu di reazione hè principalmente anisotropicu.
(2)Incisione chimica: Plasma furnisce atomi è molécule di incisione in fase di gas, chì reagiscenu chimicamente cù a superficia di u materiale per pruduce gasi volatili. Questa reazzione puramente chimica hà una bona selettività è presenta caratteristiche isotropiche senza cunsiderà a struttura di lattice.
Per esempiu: Si (solidu) + 4F → SiF4 (gaseous), photoresist + O (gasseous) → CO2 (gasseous) + H2O (gasseous)
(3)Incisione guidata da energia ionica: Ioni sò tramindui particeddi chì causanu incisione è particelle chì portanu energia. L'efficienza di incisione di tali particelle chì portanu energia hè più di un ordine di grandezza più altu ch'è di l'incisione fisica o chimica simplice. Frà elli, l'ottimisazione di i paràmetri fisichi è chimichi di u prucessu hè u core di cuntrullà u prucessu di incisione.
(4)Incisione composita à barriera ionica: Si riferisce principalmente à a generazione di una strata protettiva di a barriera di polimeru da particelle cumposti durante u prucessu di incisione. U Plasma richiede una tale capa protettiva per impedisce a reazione di incisione di e pareti laterali durante u prucessu di incisione. Per esempiu, aghjunghjendu C à Cl è Cl2 incisione pò pruduce una strata di compostu di chlorocarbonu durante l'incisione per prutege i fianchi da esse incisi.
2.2.1 Lavaggio a secco
La pulizia a secco si riferisce principalmente alla pulizia al plasma. I ioni in u plasma sò usati per bombardà a superficia per esse pulita, è l'atomi è e molécule in u statu attivatu interagiscenu cù a superficia per esse pulita, per sguassà è cendra u photoresist. A cuntrariu di l'incisione secca, i paràmetri di u prucessu di lavaggio seccu di solitu ùn includenu selettività direzionale, cusì u disignu di u prucessu hè relativamente simplice. In i prucessi di produzzione à grande scala, i gasi basati in fluoru, l'ossigenu o l'idrogenu sò principarmenti usati cum'è u corpu principale di u plasma di reazzione. Inoltre, aghjunghjendu una certa quantità di plasma d'argon pò rinfurzà l'effettu di u bumbardamentu di ioni, migliurà cusì l'efficienza di pulizia.
In u prucessu di purificazione in secca di plasma, u metudu di plasma à distanza hè generalmente utilizatu. Questu hè chì in u prucessu di pulizia, hè speratu per riduce l'effettu di bumbardamentu di ioni in u plasma per cuntrullà i danni causati da u bombardamentu di ioni; è a reazione rinfurzata di i radicali liberi chimichi ponu migliurà l'efficienza di pulizia. U plasma remotu pò aduprà microonde per generà un plasma stabile è d'alta densità fora di a camera di reazione, generendu un gran numaru di radicali liberi chì entranu in a camera di reazione per ottene a reazione necessaria per a pulizia. A maiò parte di e fonti di gas di pulizia secca in l'industria utilizanu gasi basati in fluoru, cum'è NF3, è più di 99% di NF3 hè scompostu in plasma di micru. Ùn ci hè quasi nisun effettu di bumbardamentu di ioni in u prucessu di pulitura secca, per quessa, hè benefica per prutege u wafer di siliciu da danni è allargà a vita di a camera di reazione.
Trè equipaghji di incisione è pulizia bagnata
3.1 Macchina di pulizia di wafer di tipu di cisterna
A macchina di pulizia di wafer di tippu hè cumpostu principalmente di un modulu di trasmissione di scatula di trasferimentu di wafer d'apertura frontale, un modulu di trasmissione di carica / scaricamentu di wafer, un modulu di presa d'aria di scarico, un modulu di cisterna di liquidu chimicu, un modulu di cisterna d'acqua deionizzata, un cisterna di secca. modulu è un modulu di cuntrollu. Pò pulisce parechje scatuli di wafers à u stessu tempu è pò ottene l'asciugatura è l'asciugatura di wafers.
3.2 Incisore di Wafer di Trench
3.3 Single Wafer Wet Processing Equipment
Sicondu i diversi scopi di u prucessu, l'equipaggiu di prucessu umitu di wafer unicu pò esse divisu in trè categurie. A prima categuria hè l'equipaggiu di pulizia di wafer unicu, chì i so scopi di pulizia includenu particelle, materia urganica, strata d'ossidu naturali, impurità metalliche è altri contaminanti; a seconda categuria hè l'equipaggiu di scrubbing single wafer, chì u scopu principale di u prucessu hè di sguassà particelle nantu à a superficia di l'ostia; a terza categuria hè l'attrezzatura di incisione di wafer, chì hè principalmente utilizata per caccià i filmi sottili. Sicondu diversi scopi di prucessu, l'equipaggiu di incisione di wafer unicu pò esse divisu in dui tipi. U primu tipu hè l'attrezzatura di incisione ligera, chì hè principalmente utilizata per sguassà i strati di danni di film superficia causati da l'implantazione di ioni d'alta energia; u sicondu tipu hè l'attrezzatura di rimozione di strati sacrificali, chì hè principalmente utilizata per sguassà i strati di barriera dopu a diluzione di wafer o lucidatura meccanica chimica.
Da a perspettiva di l'architettura generale di a macchina, l'architettura di basa di tutti i tipi di equipaghji di prucessu umitu di una sola wafer hè simile, generalmente custituita da sei parti: quadru principale, sistema di trasferimentu di wafer, modulu di camera, fornitura di liquidu chimicu è modulu di trasferimentu, sistema di software. è modulu di cuntrollu elettronicu.
3.4 Equipamentu di Pulizia Wafer Single
L'equipaggiu di pulizia di wafer hè cuncepitu basatu annantu à u metudu di pulizia tradiziunale RCA, è u so scopu di prucessu hè di pulisce particelle, materia urganica, strata d'ossidu naturali, impurità metalliche è altri contaminanti. In quantu à l'applicazione di u prucessu, l'equipaggiu di pulizia di wafer unicu hè attualmente largamente utilizatu in i prucessi front-end è back-end di a fabricazione di circuiti integrati, cumprese a pulizia prima è dopu a furmazione di film, a pulizia dopu à l'incisione di plasma, a pulizia dopu l'implantazione di ioni, a pulizia dopu à a chimica. lucidatura meccanica, è a pulizia dopu a deposizione di metalli. Eccettu per u prucessu di l'acidu fosforicu à alta temperatura, l'equipaggiu di pulizia di wafer hè basamente cumpatibile cù tutti i prucessi di pulizia.
3.5 Single Wafer Etching Equipment
U scopu di u prucessu di l'attrezzatura di incisione di wafer unica hè principalmente incisione di film sottile. Sicondu u scopu di u prucessu, pò esse divisu in duie categurie, vale à dì, l'attrezzatura di incisione ligera (aduprata per caccià a strata di danni di film di superficia causata da l'implantazione di ioni d'alta energia) è l'attrezzatura di rimozione di strati sacrificali (aduprata per caccià a capa di barriera dopu l'ostia). diluizione o lucidatura meccanica chimica). I materiali chì deve esse eliminati in u prucessu sò generalmente silicium, oxide di siliciu, nitruru di siliciu è strati di film di metallu.
Quattru attrezzature per l'incisione è a pulizia secca
4.1 Classificazione di l'equipaggiu di incisione di plasma
In più di l'attrezzatura di incisione di sputtering ionicu chì hè vicinu à a reazione fisica pura è di l'equipaggiu di degumming chì hè vicinu à a reazione chimica pura, l'incisione di plasma pò esse divisa à pocu pressu in duie categurie secondu e diverse tecnulugia di generazione di plasma è di cuntrollu:
- Incisione di plasma accoppiatu capacitivu (CCP);
- Incisione al plasma accoppiato induttivamente (ICP).
4.1.1 CCP
L'incisione di plasma accoppiata capacitivamente hè di cunnette l'alimentazione di freccia di radiofrequenza à unu o à i dui elettrodi superiori è inferiori in a camera di reazione, è u plasma trà e duie piastre forma un condensatore in un circuitu equivalente simplificatu.
Ci sò dui primi tecnulugia tali:
Unu hè l'incisione di plasma iniziale, chì cunnetta l'alimentazione RF à l'elettrodu superiore è l'elettrodu inferiore induve si trova a wafer hè messa in terra. Perchè u plasma generatu in questu modu ùn formarà micca una guaina di ioni abbastanza grossa nantu à a superficia di l'ostia, l'energia di u bumbardamentu di ioni hè bassu, è hè generalmente utilizatu in prucessi cum'è l'incisione di siliciu chì utilizanu particelle attive cum'è l'incisione principale.
L'altru hè l'incisione ionica reattiva iniziale (RIE), chì cunnetta l'alimentazione RF à l'elettrodu inferiore induve si trova l'ostia, è mette in terra l'elettrodu superiore cù una zona più grande. Sta tecnulugia pò furmà una guaina di ioni più grossa, chì hè adattata per i prucessi di incisione dielettrica chì necessitanu una energia ionica più alta per participà à a reazione. In basa di l'incisione di ioni reattivi precoci, un campu magneticu DC perpendiculare à u campu elettricu RF hè aghjuntu per furmà a deriva ExB, chì pò aumentà a probabilità di collisione di l'elettroni è di e particelle di gas, migliurà cusì efficacemente a concentrazione di plasma è a rata di incisione. Questa incisione hè chjamata incisione ionica reattiva potenziata da u campu magneticu (MERIE).
I trè tecnulugii sopra anu un svantaghju cumuni, vale à dì, a cuncentrazione di plasma è a so energia ùn ponu esse cuntrullati separatamente. Per esempiu, per aumentà a rata di incisione, u metudu di aumentà a putenza RF pò esse usata per aumentà a cuncentrazione di plasma, ma l'aumentu di a putenza RF inevitabbilmente porta à un aumentu di l'energia ionica, chì causarà danni à i dispositi nantu à l'ostia. In l'ultima dècada, a tecnulugia di accoppiamentu capacitivu hà aduttatu un disignu di parechje fonti RF, chì sò cunnessi à l'elettrodi superiori è inferiori rispettivamente o tramindui à l'elettrodu inferiore.
Selezziunate è currispondenu à e diverse frequenze RF, l'area di l'elettrodu, u spaziu, i materiali è altri paràmetri chjave sò coordinati l'una cù l'altru, a concentrazione di plasma è l'energia ionica ponu esse disaccoppiate quant'è pussibule.
4.1.2 ICP
L'incisione di plasma accoppiata induttivamente hè di mette unu o più insemi di bobine cunnessi à una fonte d'energia di freccia radio nantu à o intornu à a camera di reazione. U campu magneticu alternante generatu da a corrente di freccia radio in a bobina entra in a camera di reazione attraversu a finestra dielettrica per accelerà l'elettroni, generendu cusì plasma. In un circuitu equivalenti simplificatu (trasformatore), a bobina hè l'induttanza di l'avvolgimentu primariu, è u plasma hè l'induttanza di l'avvolgimentu secundariu.
Stu metudu di accoppiamentu pò ottene una concentrazione di plasma chì hè più di un ordine di grandezza più altu ch'è l'accoppiamentu capacitivu à bassa pressione. Inoltre, a seconda fonte d'energia RF hè cunnessa à u locu di l'ostia cum'è una fonte di energia bias per furnisce l'energia di bombardamentu di ioni. Dunque, a cuncentrazione ionica dipende da a fonte di energia di a bobina è l'energia ionica dipende da l'alimentazione bias, ottenendu cusì un disaccoppiamentu più cumpletu di cuncentrazione è energia.
4.2 Plasma Etching Equipment
Quasi tutti l'incisioni in incisione secca sò generati direttamente o indirettamente da u plasma, cusì l'incisione secca hè spessu chjamata incisione plasma. L'incisione di plasma hè un tipu di incisione di plasma in un sensu largu. In i dui primi disinni di reattori flat-plate, unu hè di mette in terra a piastra induve u wafer hè situatu è l'altru platu hè cunnessu à a fonte RF; l'altru hè u cuntrariu. In l'antica cuncepimentu, l'area di a piastra in terra hè di solitu più grande di l'area di a piastra cunnessa à a fonte RF, è a pressione di gas in u reattore hè alta. A guaina ionica formata nantu à a superficia di l'ostia hè assai fina, è l'ostia pare esse "immersa" in plasma. L'incisione hè principarmenti cumpletata da a reazione chimica trà e particelle attive in u plasma è a superficia di u materiale incisu. L'energia di u bumbardamentu di ioni hè assai chjuca, è a so participazione à l'incisione hè assai bassu. Stu disignu hè chjamatu modu di incisione plasma. In un altru disignu, perchè u gradu di participazione di u bumbardamentu di ioni hè relativamente grande, hè chjamatu modu di incisione ionica reattiva.
4.3 Reactive Ion Etching Equipment
L'incisione di ioni reattivi (RIE) si riferisce à un prucessu di incisione in quale particeddi attivi è ioni caricati participanu à u prucessu à u stessu tempu. Frà elli, i particeddi attivi sò principarmenti particeddi neutri (cunnisciutu ancu com'è radicali liberi), cù una alta cuncentrazione (circa 1% à 10% di a cuncentrazione di gas), chì sò i cumpunenti principali di l'etchant. I prudutti pruduciuti da a reazzione chimica trà elli è u materiale incisu sò o volatilizzati è direttamente estratti da a camera di reazzione, o accumulati nantu à a superficia incisa; mentri l 'ioni carichi sò à una cuncintrazioni più bassu (10-4 à 10-3 di a cuncentrazione di gas), è sò accelerati da u campu elettricu di a guaina ionica furmatu nantu à a superficia di l'ostia per bombardà a superficia incisa. Ci sò dui funzioni principali di particeddi carchi. Unu hè di distrughjini a struttura atomica di u materiale incisu, accelerandu cusì u ritmu à quale i particeddi attivi reagiscenu cun ellu; l'altru hè di bombarde è caccià i prudutti di reazzione accumulate in modu chì u materiale incisu hè in pienu cuntattu cù e particelle attive, per chì l'incisione cuntinueghja.
Perchè l'ioni ùn participanu micca direttamente à a reazzione di incisione (o in contu di una proporzione assai chjuca, cum'è a rimozione di u bumbardamentu fisicu è l'incisione chimica diretta di ioni attivi), in modu strettu, u prucessu di incisione sopra deve esse chjamatu incisione assistita da ioni. U nome di incisione ionica reattiva ùn hè micca precisu, ma hè sempre usatu oghje. U primu equipamentu RIE hè statu messu in usu in l'anni 1980. A causa di l'usu di una sola fonte di energia RF è di un disignu di camera di reazione relativamente simplice, hà limitazioni in termini di velocità di incisione, uniformità è selettività.
4.4 Attrezzatura d'incisione di ioni reattivi potenziata da u campu magneticu
U dispusitivu MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) hè un dispositivu di incisione chì hè custruitu aghjunghjendu un campu magneticu DC à un dispositivu RIE à pannellu pianu è hè destinatu à aumentà a tarifa di incisione.
L'equipaggiu MERIE hè statu messu in usu à grande scala in l'anni 1990, quandu l'equipaggiu di incisione à wafer unica era diventatu l'equipaggiu mainstream in l'industria. U più grande svantaghju di l'equipaggiu MERIE hè chì l'inhomogeneità di a distribuzione spaziale di a concentrazione di plasma causata da u campu magneticu hà da purtà à diffirenzii di corrente o di tensione in u dispusitivu di circuit integratu, causendu cusì danni à u dispusitivu. Siccomu stu dannu hè causatu da inhomogeneità istantanea, a rotazione di u campu magneticu ùn pò micca eliminà. Siccomu a dimensione di i circuiti integrati cuntinueghja à riduzzione, u dannu di u so dispositivu hè sempre più sensibile à l'inhomogeneità di plasma, è a tecnulugia di aumentà a velocità di incisione aumentendu u campu magneticu hè stata gradualmente rimpiazzata da a tecnulugia di incisione di ioni reattivi planari di alimentazione multi-RF, chì hè, tecnulugia di incisione di plasma accoppiata capacitivamente.
4.5 Equipaggiamento di incisione al plasma accoppiato capacitivamente
L'attrezzatura di incisione di plasma accoppiatu capacitivu (CCP) hè un dispositivu chì genera plasma in una camera di reazione attraversu l'accoppiamentu capacitivu applicà una alimentazione di frequenza radio (o DC) à a piastra di l'elettrodu è hè aduprata per l'incisione. U so principiu di incisione hè simile à quellu di l'equipaggiu di incisione ionica reattiva.
U schema schematicu simplificatu di l'equipaggiu di incisione CCP hè mostratu quì sottu. In generale, usa duie o trè fonti RF di frequenze diverse, è certi utilizanu ancu alimentazione DC. A freccia di l'alimentazione RF hè 800kHz ~ 162MHz, è i più cumuni sò 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz è 60MHz. L'alimentazione RF cù una frequenza di 2MHz o 4MHz sò generalmente chjamate fonti RF di bassa frequenza. Sò generalmente cunnessi à l'elettrodu più bassu induve si trova u wafer. Sò più efficaci in u cuntrollu di l'energia ionica, per quessa sò ancu chjamati forniture di energia bias; L'alimentazione RF cù una frequenza sopra 27MHz sò chjamati fonti RF d'alta freccia. Puderanu esse cunnessi sia à l'elettrodu superiore sia à l'elettrodu inferiore. Sò più efficaci à cuntrullà a cuncentrazione di plasma, per quessa sò ancu chjamati fonti d'energia. L'alimentazione di 13MHz RF hè in u mità è hè generalmente cunsiderata chì hà e duie funzioni sopra, ma sò relativamente più debuli. Innota chì ancu s'è a cuncentrazione di plasma è l'energia ponu esse aghjustate in un certu intervallu da a putenza di fonti RF di frequenze diverse (u cosiddettu effettu di decoupling), per via di e caratteristiche di l'accoppiamentu capacitivu, ùn ponu micca esse aghjustate è cuntrullati in modu completamente indipendente.
A distribuzione di l'energia di l'ioni hà un impattu significativu nantu à a prestazione dettagliata di l'incisione è u dannu di u dispusitivu, cusì u sviluppu di a tecnulugia per ottimisà a distribuzione di l'energia ionica hè diventatu unu di i punti chjave di l'equipaggiu di incisione avanzata. Attualmente, e tecnulugia chì sò state aduprate cù successu in a produzzione includenu l'unità hibrida multi-RF, a superposizione DC, RF cumminata cù u bias di impulsu DC, è l'uscita RF pulsata sincrona di l'alimentazione bias è l'alimentazione di fonte.
L'equipaggiu di incisione CCP hè unu di i dui tippi di apparecchi di incisione plasma più utilizati. Hè principarmenti utilizatu in u prucessu di incisione di materiali dielettrici, cum'è a parete laterale di a porta è l'incisione di maschera dura in u stadiu frontale di u prucessu di chip logicu, l'incisione di buchi di cuntattu in u stadiu mediu, l'incisione di mosaicu è di pad d'aluminiu in u back stage, è ancu incisione di trincee profonde, buchi profondi è buchi di cuntattu di cablaggio in u prucessu di chip di memoria flash 3D (pigliendu a struttura di nitruru di siliciu / ossidu di silicu per esempiu).
Ci sò duie sfide principali è direzzione di migliione affrontate da l'equipaggiu di incisione CCP. Prima, in l'applicazione di l'energia ionica estremamente alta, a capacità di incisione di strutture di rapportu d'aspettu elevatu (cum'è l'incisione di buchi è groove di memoria flash 3D richiede un rapportu più altu di 50: 1). U metudu attuale di aumentà a putenza di preghjudiziu per aumentà l'energia ionica hà utilizatu forniture di energia RF finu à 10 000 watts. In vista di a grande quantità di calore generatu, a tecnulugia di rinfrescante è di cuntrollu di temperatura di a camera di reazione deve esse migliurata continuamente. Siconda, ci vole à esse una scuperta in u sviluppu di novi gasi incisione à risolve fundamentale u prublema di capacità incisione.
4.6 Attrezzatura per l'incisione di Plasma Coupled Inductively
L'equipaggiu di incisione di plasma accoppiatu induttivamente (ICP) hè un dispositivu chì accoppia l'energia di una fonte di energia di frequenza radio in una camera di reazione in forma di un campu magneticu attraversu una bobina induttore, generendu cusì plasma per incisione. U so principiu di incisione appartene ancu à l'incisione ionica reattiva generalizata.
Ci sò dui tipi principali di disinni di fonte di plasma per l'equipaggiu di incisione ICP. Unu hè a tecnulugia di plasma accoppiatu di trasformatore (TCP) sviluppata è prodotta da Lam Research. A so bobina induttore hè posta nantu à u pianu di a finestra dielettrica sopra à a camera di reazzione. U signale RF 13.56MHz genera un campu magneticu alternante in a bobina chì hè perpendiculare à a finestra dielettrica è diverge radialmente cù l'assi di bobina cum'è u centru.
U campu magneticu entra in a camera di reazione attraversu a finestra dielettrica, è u campu magneticu alternante genera un campu elettricu alternante parallelu à a finestra dielettrica in a camera di reazione, ottenendu cusì a dissociazione di u gas di incisione è generà plasma. Siccomu stu principiu pò esse capitu cum'è un trasformatore cù una bobina inductora cum'è l'avvolgimentu primariu è u plasma in a camera di reazzione cum'è l'avvolgimentu secundariu, l'incisione ICP hè chjamata dopu à questu.
U vantaghju principali di a tecnulugia TCP hè chì a struttura hè faciule di scala. Per esempiu, da una wafer di 200 mm à una wafer di 300 mm, TCP pò mantene u listessu effettu di incisione semplicemente aumentendu a dimensione di a bobina.
Un altru disignu di fonte di plasma hè a tecnulugia di fonte di plasma disaccoppiata (DPS) sviluppata è prodotta da Applied Materials, Inc. di i Stati Uniti. A so bobina inductora hè avvolta tridimensionalmente nantu à una finestra dielettrica emisferica. U principiu di generazione di plasma hè simile à a tecnulugia TCP sopra citata, ma l'efficienza di dissociazione di gasu hè relativamente alta, chì conduce à ottene una concentrazione di plasma più altu.
Siccomu l'efficienza di l'accoppiamentu induttivu per generà plasma hè più altu ch'è quella di l'accoppiamentu capacitivu, è u plasma hè principalmente generatu in l'area vicinu à a finestra dielettrica, a so concentrazione di plasma hè basamente determinata da a putenza di l'alimentazione di fonte cunnessa à l'inductor. bobina, è l'energia ionica in a guaina ionica nantu à a superficia di l'ostia hè basamente determinata da a putenza di l'alimentazione bias, cusì a cuncentrazione è l'energia di i ioni ponu esse cuntrullati indipindentamente, ottenendu cusì disaccoppiamentu.
L'equipaggiu di incisione ICP hè unu di i dui tippi di apparecchi di incisione di plasma più utilizati. Hè principarmenti utilizatu per l'incisione di trincee superficiali di siliciu, germanium (Ge), strutture di cancelli di polisiliconu, strutture di cancelli metallici, silicium strained (Strained-Si), fili metallici, cuscinetti metallici (Pads), maschere dure di metallo incisione in mosaicu è processi multipli in tecnulugia d'imaghjini multiplici.
Inoltre, cù l'aumentu di i circuiti integrati tridimensionali, i sensori di l'imaghjini CMOS è i sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS), è ancu u rapidu aumentu di l'applicazione di vias di silicio (TSV), fori obliqui di grande dimensione è incisione profonda di silicone cù diverse morfologie, parechji pruduttori anu lanciatu un equipamentu di incisione sviluppatu apposta per queste applicazioni. E so caratteristiche sò una grande prufundità di incisione (decine o ancu centinaie di microni), cusì travaglia soprattuttu sottu un flussu di gasu altu, alta pressione è cundizioni d'alta putenza.
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