U procesu proizvodnje poluvodiča,jetkanjetehnologija je kritičan proces koji se koristi za precizno uklanjanje neželjenih materijala na podlozi za formiranje složenih uzoraka strujnih krugova. Ovaj će članak detaljno predstaviti dvije glavne tehnologije jetkanja – jetkanje kapacitivno spregnutom plazmom (CCP) i jetkanje induktivno spregnutom plazmom (ICP), te istražite njihovu primjenu u graviranju različitih materijala.
Jetkanje kapacitivno povezanom plazmom (CCP)
Kapacitivno spregnuto plazma jetkanje (CCP) postiže se primjenom RF napona na dvije paralelne pločaste elektrode kroz usklađivač i DC blokirajući kondenzator. Dvije elektrode i plazma zajedno tvore ekvivalentni kondenzator. U tom procesu, RF napon formira kapacitivni omotač u blizini elektrode, a granica omotača se mijenja s brzim osciliranjem napona. Kada elektroni dođu do ovog omotača koji se brzo mijenja, reflektiraju se i dobivaju energiju, što zauzvrat pokreće disocijaciju ili ionizaciju molekula plina kako bi se stvorila plazma. CCP jetkanje se obično primjenjuje na materijale s većom energijom kemijske veze, kao što su dielektrici, ali zbog niže brzine jetkanja, prikladno je za primjene koje zahtijevaju finu kontrolu.
Jetkanje induktivno spregnutom plazmom (ICP)
Induktivno spregnuta plazmajetkanje(ICP) temelji se na principu da izmjenična struja prolazi kroz zavojnicu kako bi stvorila inducirano magnetsko polje. Pod djelovanjem tog magnetskog polja, elektroni u reakcijskoj komori se ubrzavaju i nastavljaju ubrzavati u induciranom električnom polju, naposljetku se sudarajući s molekulama reakcijskog plina, uzrokujući disocijaciju ili ionizaciju molekula i stvaranje plazme. Ova metoda može proizvesti visoku stopu ionizacije i omogućiti neovisno podešavanje gustoće plazme i energije bombardiranja, što činiICP jetkanjevrlo prikladan za jetkanje materijala s niskom energijom kemijske veze, kao što su silicij i metal. Osim toga, ICP tehnologija također osigurava bolju ujednačenost i brzinu jetkanja.
1. Jetkanje metala
Jetkanje metala se uglavnom koristi za obradu međuspoja i višeslojnih metalnih žica. Njegovi zahtjevi uključuju: visoku stopu jetkanja, visoku selektivnost (veću od 4:1 za sloj maske i veću od 20:1 za međuslojni dielektrik), visoku ujednačenost jetkanja, dobru kontrolu kritične dimenzije, bez oštećenja plazmom, manje zaostalih kontaminanata i bez korozije metala. Jetkanje metala obično koristi opremu za jetkanje s induktivno povezanom plazmom.
•Jetkanje aluminija: Aluminij je najvažniji žičani materijal u srednjim i stražnjim fazama proizvodnje čipova, s prednostima niske otpornosti, jednostavnog taloženja i jetkanja. Jetkanje aluminija obično koristi plazmu koju stvara plin klorid (kao što je Cl2). Aluminij reagira s klorom i proizvodi hlapljivi aluminijev klorid (AlCl3). Osim toga, mogu se dodati i drugi halidi kao što su SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 itd. kako bi se uklonio oksidni sloj na površini aluminija kako bi se osiguralo normalno jetkanje.
• Jetkanje volframa: U višeslojnim strukturama međusobnog povezivanja metalnih žica, volfram je glavni metal koji se koristi za međusobno povezivanje srednjeg dijela čipa. Plinovi na bazi fluora ili klora mogu se koristiti za jetkanje metalnog volframa, ali plinovi na bazi fluora imaju lošu selektivnost za silicijev oksid, dok plinovi na bazi klora (kao što je CCl4) imaju bolju selektivnost. Dušik se obično dodaje reakcijskom plinu kako bi se postigla visoka selektivnost ljepila za jetkanje, a kisik se dodaje kako bi se smanjilo taloženje ugljika. Jetkanje volframa plinom na bazi klora može postići anizotropno jetkanje i visoku selektivnost. Plinovi koji se koriste u suhom jetkanju volframa uglavnom su SF6, Ar i O2, među kojima se SF6 može razgraditi u plazmi da bi se dobili atomi fluora i volfram za kemijsku reakciju za proizvodnju fluorida.
• Jetkanje titanijevim nitridom: Titanijev nitrid, kao materijal za tvrdu masku, zamjenjuje tradicionalnu masku od silicijevog nitrida ili oksida u dvostrukom damaskom procesu. Jetkanje titanijevim nitridom uglavnom se koristi u procesu otvaranja tvrde maske, a glavni proizvod reakcije je TiCl4. Selektivnost između tradicionalne maske i nisko-k dielektričnog sloja nije visoka, što će dovesti do pojave profila u obliku luka na vrhu nisko-k dielektričnog sloja i proširenja širine utora nakon jetkanja. Razmak između nataloženih metalnih linija je premali, što je sklono curenju mosta ili izravnom kvaru.
2. Jetkanje izolatora
Predmet jetkanja izolatora obično su dielektrični materijali kao što su silicij dioksid ili silicij nitrid, koji se naširoko koriste za formiranje kontaktnih rupa i rupa kanala za povezivanje različitih slojeva kruga. Dielektrično jetkanje obično koristi jetkač koji se temelji na principu jetkanja kapacitivno spregnutom plazmom.
• Plazma jetkanje filma silicij-dioksida: Film silicij-dioksida obično se jetka plinovima za jetkanje koji sadrže fluor, kao što su CF4, CHF3, C2F6, SF6 i C3F8. Ugljik sadržan u plinu za jetkanje može reagirati s kisikom u oksidnom sloju i proizvesti nusproizvode CO i CO2, čime se uklanja kisik iz oksidnog sloja. CF4 je najčešće korišten plin za jetkanje. Kada se CF4 sudari s elektronima visoke energije, stvaraju se razni ioni, radikali, atomi i slobodni radikali. Slobodni radikali fluora mogu kemijski reagirati sa SiO2 i Si da proizvedu hlapljivi silicijev tetrafluorid (SiF4).
• Plazma jetkanje filma silicijevog nitrida: Film silicij nitrida može se jetkati korištenjem plazma jetkanja s CF4 ili miješanim plinom CF4 (s O2, SF6 i NF3). Za Si3N4 film, kada se za jetkanje koristi CF4-O2 plazma ili druga plinska plazma koja sadrži F atome, brzina jetkanja silicijevog nitrida može doseći 1200Å/min, a selektivnost jetkanja može biti čak 20:1. Glavni proizvod je hlapljivi silicijev tetrafluorid (SiF4) koji se lako ekstrahira.
4. Jetkanje monokristala silicija
Jetkanje monokristalnog silicija uglavnom se koristi za formiranje izolacije plitkog kanala (STI). Ovaj proces obično uključuje probojni proces i glavni proces jetkanja. Probojni proces koristi SiF4 i NF plin za uklanjanje oksidnog sloja na površini monokristalnog silicija kroz snažno ionsko bombardiranje i kemijsko djelovanje fluorovih elemenata; glavno jetkanje koristi bromovodik (HBr) kao glavno sredstvo za jetkanje. Radikali broma koje razgrađuje HBr u okruženju plazme reagiraju sa silicijem i formiraju hlapljivi silicij tetrabromid (SiBr4), čime se uklanja silicij. Jetkanje monokristala silicija obično koristi stroj za jetkanje s induktivno povezanom plazmom.
5. Polisilikonsko jetkanje
Jetkanje polisilicija jedan je od ključnih procesa koji određuje veličinu vrata tranzistora, a veličina vrata izravno utječe na performanse integriranih sklopova. Jetkanje polisilicija zahtijeva dobar omjer selektivnosti. Halogeni plinovi poput klora (Cl2) obično se koriste za postizanje anizotropnog jetkanja i imaju dobar omjer selektivnosti (do 10:1). Plinovi na bazi broma kao što je bromovodik (HBr) mogu postići veći omjer selektivnosti (do 100:1). Mješavina HBr s klorom i kisikom može povećati brzinu jetkanja. Produkti reakcije halogenog plina i silicija talože se na bočnim stijenkama kako bi igrali zaštitnu ulogu. Za jetkanje polisilicija obično se koristi stroj za jetkanje s induktivno spregnutom plazmom.
Bilo da se radi o jetkanju kapacitivno spregnutom plazmom ili jetkanju induktivno spregnutom plazmom, svaki ima svoje jedinstvene prednosti i tehničke karakteristike. Odabir odgovarajuće tehnologije jetkanja ne samo da može poboljšati učinkovitost proizvodnje, već i osigurati prinos konačnog proizvoda.
Vrijeme objave: 12. studenog 2024