Eén introductie
Etsen in het productieproces van geïntegreerde schakelingen is onderverdeeld in:
-Nat etsen;
-Droog etsen.
In de begintijd werd nat etsen veel gebruikt, maar vanwege de beperkingen in de controle van de lijnbreedte en de richting van de ets, maken de meeste processen na 3 μm gebruik van droog etsen. Nat etsen wordt alleen gebruikt om bepaalde speciale materiaallagen te verwijderen en resten te reinigen.
Droog etsen verwijst naar het proces waarbij gasvormige chemische etsmiddelen worden gebruikt om te reageren met materialen op de wafer om het te verwijderen deel van het materiaal weg te etsen en vluchtige reactieproducten te vormen, die vervolgens uit de reactiekamer worden geëxtraheerd. Etsmiddel wordt meestal direct of indirect gegenereerd uit het plasma van het etsgas, dus droog etsen wordt ook wel plasma-etsen genoemd.
1.1 Plasma
Plasma is een gas in een zwak geïoniseerde toestand dat wordt gevormd door glimontlading van etsgas onder invloed van een extern elektromagnetisch veld (zoals gegenereerd door een radiofrequentievoeding). Het omvat elektronen, ionen en neutrale actieve deeltjes. Onder hen kunnen actieve deeltjes direct chemisch reageren met het geëtste materiaal om etsen te bewerkstelligen, maar deze zuivere chemische reactie treedt gewoonlijk alleen op in een zeer klein aantal materialen en is niet directioneel; wanneer de ionen een bepaalde energie hebben, kunnen ze worden geëtst door direct fysiek sputteren, maar de etssnelheid van deze puur fysieke reactie is extreem laag en de selectiviteit is zeer slecht.
Het meeste plasma-etsen wordt voltooid met gelijktijdige deelname van actieve deeltjes en ionen. In dit proces heeft ionenbombardement twee functies. Eén daarvan is het vernietigen van de atomaire bindingen op het oppervlak van het geëtste materiaal, waardoor de snelheid waarmee neutrale deeltjes ermee reageren toeneemt; de andere is het verwijderen van de reactieproducten die zijn afgezet op het reactie-grensvlak om het etsmiddel te vergemakkelijken volledig in contact te komen met het oppervlak van het geëtste materiaal, zodat het etsen doorgaat.
De reactieproducten die op de zijwanden van de geëtste structuur worden afgezet, kunnen niet effectief worden verwijderd door gericht ionenbombardement, waardoor het etsen van de zijwanden wordt geblokkeerd en anisotroop etsen ontstaat.
Tweede etsproces
2.1 Nat etsen en reinigen
Nat etsen is een van de eerste technologieën die worden gebruikt bij de productie van geïntegreerde schakelingen. Hoewel de meeste natte etsprocessen zijn vervangen door anisotropisch droog etsen vanwege het isotrope etsen, speelt het nog steeds een belangrijke rol bij het reinigen van niet-kritische lagen met grotere afmetingen. Vooral bij het etsen van oxideverwijderingsresiduen en epidermaal strippen is het effectiever en economischer dan droog etsen.
De objecten van nat etsen omvatten voornamelijk siliciumoxide, siliciumnitride, monokristallijn silicium en polykristallijn silicium. Bij het nat etsen van siliciumoxide wordt gewoonlijk waterstoffluoride (HF) als de belangrijkste chemische drager gebruikt. Om de selectiviteit te verbeteren wordt in het proces verdund waterstoffluoride gebufferd met ammoniumfluoride gebruikt. Om de stabiliteit van de pH-waarde te behouden, kan een kleine hoeveelheid sterk zuur of andere elementen worden toegevoegd. Gedoteerd siliciumoxide wordt gemakkelijker gecorrodeerd dan puur siliciumoxide. Natchemisch strippen wordt voornamelijk gebruikt om fotoresist en hardmasker (siliciumnitride) te verwijderen. Heet fosforzuur (H3PO4) is de belangrijkste chemische vloeistof die wordt gebruikt voor natchemisch strippen om siliciumnitride te verwijderen, en heeft een goede selectiviteit voor siliciumoxide.
Nat reinigen is vergelijkbaar met nat etsen en verwijdert voornamelijk verontreinigende stoffen op het oppervlak van siliciumwafels door middel van chemische reacties, waaronder deeltjes, organisch materiaal, metalen en oxiden. De reguliere natte reiniging is een natchemische methode. Hoewel chemisch reinigen veel natte reinigingsmethoden kan vervangen, is er geen methode die nat reinigen volledig kan vervangen.
Veelgebruikte chemicaliën voor nat reinigen zijn onder meer zwavelzuur, zoutzuur, fluorwaterstofzuur, fosforzuur, waterstofperoxide, ammoniumhydroxide, ammoniumfluoride, enz. In praktische toepassingen worden een of meer chemicaliën in een bepaalde verhouding met gedeïoniseerd water gemengd om de gewenste hoeveelheid te bereiken. vormen een reinigingsoplossing, zoals SC1, SC2, DHF, BHF, enz.
Reiniging wordt vaak gebruikt in het proces vóór het afzetten van de oxidefilm, omdat de voorbereiding van de oxidefilm moet worden uitgevoerd op een absoluut schoon siliciumwafeloppervlak. Het gebruikelijke reinigingsproces voor siliciumwafels is als volgt:
2.2 Droog etsenen schoonmaak
2.2.1 Droog etsen
Droog etsen in de industrie verwijst voornamelijk naar plasma-etsen, waarbij plasma met verhoogde activiteit wordt gebruikt om specifieke stoffen te etsen. Het apparatuursysteem in grootschalige productieprocessen maakt gebruik van niet-evenwichtsplasma bij lage temperatuur.
Bij plasma-etsen worden hoofdzakelijk twee ontladingsmodi gebruikt: capacitieve gekoppelde ontlading en inductieve gekoppelde ontlading
In de capacitief gekoppelde ontladingsmodus: plasma wordt gegenereerd en onderhouden in twee parallelle plaatcondensatoren door een externe radiofrequentie (RF) voeding. De gasdruk bedraagt gewoonlijk enkele millitorr tot tientallen millitorr, en de ionisatiesnelheid is minder dan 10-5. In de inductief gekoppelde ontladingsmodus: doorgaans bij een lagere gasdruk (tientallen millitorr), wordt het plasma gegenereerd en onderhouden door inductief gekoppelde invoerenergie. De ionisatiesnelheid is meestal groter dan 10-5, daarom wordt dit ook plasma met hoge dichtheid genoemd. Plasmabronnen met hoge dichtheid kunnen ook worden verkregen door middel van elektronencyclotronresonantie en cyclotrongolfontlading. Plasma met hoge dichtheid kan de etssnelheid en selectiviteit van het etsproces optimaliseren en tegelijkertijd de etsschade verminderen door de ionenstroom en de ionenbombardementsenergie onafhankelijk te regelen via een externe RF- of microgolfvoeding en een RF-voorspanningsvoeding op het substraat.
Het droge etsproces is als volgt: het etsgas wordt in de vacuümreactiekamer geïnjecteerd en nadat de druk in de reactiekamer is gestabiliseerd, wordt het plasma gegenereerd door radiofrequentie-glimontlading; na te zijn beïnvloed door snelle elektronen, valt het uiteen en produceert het vrije radicalen, die naar het oppervlak van het substraat diffunderen en worden geadsorbeerd. Onder invloed van ionenbombardement reageren de geadsorbeerde vrije radicalen met atomen of moleculen op het oppervlak van het substraat om gasvormige bijproducten te vormen, die uit de reactiekamer worden afgevoerd. Het proces wordt weergegeven in de volgende afbeelding:
Droge etsprocessen kunnen worden onderverdeeld in de volgende vier categorieën:
(1)Fysiek sputteretsen: Het is voornamelijk afhankelijk van de energetische ionen in het plasma om het oppervlak van het geëtste materiaal te bombarderen. Het aantal atomen dat wordt gesputterd, hangt af van de energie en de hoek van de invallende deeltjes. Wanneer de energie en hoek onveranderd blijven, verschilt de sputtersnelheid van verschillende materialen gewoonlijk slechts 2 tot 3 keer, dus er is geen selectiviteit. Het reactieproces is hoofdzakelijk anisotroop.
(2)Chemisch etsen: Plasma biedt gasfase-etsende atomen en moleculen, die chemisch reageren met het oppervlak van het materiaal om vluchtige gassen te produceren. Deze puur chemische reactie heeft een goede selectiviteit en vertoont isotrope kenmerken zonder rekening te houden met de roosterstructuur.
Bijvoorbeeld: Si (vast) + 4F → SiF4 (gasvormig), fotoresist + O (gasvormig) → CO2 (gasvormig) + H2O (gasvormig)
(3)Door ionenenergie aangedreven etsen: Ionen zijn zowel deeltjes die etsen veroorzaken als energiedragende deeltjes. De etsefficiëntie van dergelijke energiedragende deeltjes is meer dan één orde van grootte hoger dan die van eenvoudig fysisch of chemisch etsen. Onder hen vormt de optimalisatie van de fysische en chemische parameters van het proces de kern van het beheersen van het etsproces.
(4)Composietetsen met ionenbarrière: Het verwijst voornamelijk naar het genereren van een polymeerbarrière-beschermlaag door composietdeeltjes tijdens het etsproces. Plasma heeft een dergelijke beschermlaag nodig om de etsreactie van de zijwanden tijdens het etsproces te voorkomen. Door bijvoorbeeld C toe te voegen aan Cl- en Cl2-etsen kan tijdens het etsen een laag van een chloorkoolstofverbinding worden geproduceerd om de zijwanden tegen etsen te beschermen.
2.2.1 Stomerij
Bij stomerij wordt vooral plasmareiniging bedoeld. De ionen in het plasma worden gebruikt om het te reinigen oppervlak te bombarderen, en de atomen en moleculen in de geactiveerde toestand interageren met het te reinigen oppervlak, om de fotoresist te verwijderen en te verassen. In tegenstelling tot droog etsen omvatten de procesparameters van chemisch reinigen meestal geen richtingsselectiviteit, dus het procesontwerp is relatief eenvoudig. Bij grootschalige productieprocessen worden voornamelijk op fluor gebaseerde gassen, zuurstof of waterstof gebruikt als hoofdbestanddeel van het reactieplasma. Bovendien kan het toevoegen van een bepaalde hoeveelheid argonplasma het ionenbombardementeffect versterken, waardoor de reinigingsefficiëntie wordt verbeterd.
Bij het plasma-stomerijproces wordt meestal de plasmamethode op afstand gebruikt. Dit komt omdat men tijdens het reinigingsproces hoopt het bombardementseffect van ionen in het plasma te verminderen om de schade veroorzaakt door ionenbombardementen onder controle te houden; en de verbeterde reactie van chemische vrije radicalen kan de reinigingsefficiëntie verbeteren. Plasma op afstand kan microgolven gebruiken om een stabiel plasma met hoge dichtheid buiten de reactiekamer te genereren, waardoor een groot aantal vrije radicalen wordt gegenereerd die de reactiekamer binnendringen om de reactie te bewerkstelligen die nodig is voor reiniging. De meeste bronnen van stomerijgas in de industrie maken gebruik van op fluor gebaseerde gassen, zoals NF3, en meer dan 99% van NF3 wordt ontleed in microgolfplasma. Er is vrijwel geen ionenbombardementeffect bij het stomerijproces, dus het is gunstig om de siliciumwafel tegen beschadiging te beschermen en de levensduur van de reactiekamer te verlengen.
Drie natets- en reinigingsapparatuur
3.1 Waferreinigingsmachine van het tanktype
De wafelreinigingsmachine van het trogtype bestaat hoofdzakelijk uit een transmissiemodule voor de waferoverdrachtsbox aan de voorkant, een transmissiemodule voor het laden/lossen van wafers, een uitlaatluchtinlaatmodule, een tankmodule voor chemische vloeistoffen, een tankmodule voor gedeïoniseerd water, een droogtank module en een besturingsmodule. Het kan meerdere dozen met wafels tegelijkertijd reinigen en kan het indrogen en uitdrogen van wafels bereiken.
3.2 Geulwafeletser
3.3 Apparatuur voor natte verwerking van enkele wafers
Volgens verschillende procesdoeleinden kan apparatuur voor nat proces met enkele wafer worden onderverdeeld in drie categorieën. De eerste categorie bestaat uit apparatuur voor het reinigen van afzonderlijke wafels, waarvan de reinigingsdoelstellingen deeltjes, organisch materiaal, natuurlijke oxidelaag, metaalonzuiverheden en andere verontreinigende stoffen omvatten; de tweede categorie bestaat uit apparatuur voor het schrobben van enkele wafers, waarvan het voornaamste procesdoel het verwijderen van deeltjes op het oppervlak van de wafer is; de derde categorie is apparatuur voor het etsen van enkele wafers, die voornamelijk wordt gebruikt om dunne films te verwijderen. Volgens verschillende procesdoeleinden kan apparatuur voor het etsen van enkele wafers in twee typen worden verdeeld. Het eerste type is milde etsapparatuur, die voornamelijk wordt gebruikt om lagen die schade aan de oppervlaktefilm veroorzaken, veroorzaakt door hoogenergetische ionenimplantatie, te verwijderen; het tweede type is apparatuur voor het verwijderen van opofferingslagen, die voornamelijk wordt gebruikt om barrièrelagen te verwijderen na het verdunnen van de wafel of chemisch-mechanisch polijsten.
Vanuit het perspectief van de algehele machinearchitectuur is de basisarchitectuur van alle soorten natte verwerkingsapparatuur met één wafer vergelijkbaar en bestaat deze doorgaans uit zes delen: hoofdframe, waferoverdrachtssysteem, kamermodule, toevoer- en overdrachtsmodule voor chemische vloeistoffen, softwaresysteem en elektronische regelmodule.
3.4 Reinigingsapparatuur voor enkele wafels
De reinigingsapparatuur voor enkele wafels is ontworpen op basis van de traditionele RCA-reinigingsmethode en het procesdoel ervan is het reinigen van deeltjes, organisch materiaal, natuurlijke oxidelagen, metaalonzuiverheden en andere verontreinigende stoffen. In termen van procestoepassing wordt apparatuur voor het reinigen van afzonderlijke wafers momenteel veel gebruikt in de front-end- en back-end-processen van de productie van geïntegreerde schakelingen, inclusief reiniging voor en na filmvorming, reiniging na plasma-etsen, reiniging na ionenimplantatie, reiniging na chemische reiniging. mechanisch polijsten en reinigen na metaalafzetting. Met uitzondering van het fosforzuurproces op hoge temperatuur is reinigingsapparatuur voor één wafer in principe compatibel met alle reinigingsprocessen.
3.5 Apparatuur voor het etsen van enkele wafels
Het procesdoel van apparatuur voor het etsen van enkele wafers is voornamelijk het etsen van dunne films. Afhankelijk van het procesdoel kan het in twee categorieën worden verdeeld, namelijk apparatuur voor lichtetsen (gebruikt om de schadelaag aan de oppervlaktefilm te verwijderen die wordt veroorzaakt door implantatie van hoogenergetische ionen) en apparatuur voor het verwijderen van opofferingslagen (gebruikt om de barrièrelaag na wafer te verwijderen). verdunnen of chemisch-mechanisch polijsten). Tot de materialen die tijdens het proces moeten worden verwijderd, behoren doorgaans silicium-, siliciumoxide-, siliciumnitride- en metaalfilmlagen.
Vier droogets- en reinigingsapparatuur
4.1 Classificatie van plasma-etsapparatuur
Naast ionensputter-etsapparatuur die dicht bij een pure fysieke reactie staat en ontgommingsapparatuur die dicht bij een pure chemische reactie ligt, kan plasma-etsen grofweg in twee categorieën worden verdeeld op basis van de verschillende plasmageneratie- en controletechnologieën:
-Capacitief gekoppeld plasma (CCP) etsen;
-Inductief gekoppeld plasma (ICP) etsen.
4.1.1 CCP
Capacitief gekoppeld plasma-etsen is bedoeld om de hoogfrequente stroomvoorziening aan te sluiten op een of beide van de bovenste en onderste elektroden in de reactiekamer, en het plasma tussen de twee platen vormt een condensator in een vereenvoudigd equivalent circuit.
Er zijn twee vroegste dergelijke technologieën:
Een daarvan is het vroege plasma-etsen, waarbij de RF-voeding wordt aangesloten op de bovenste elektrode en de onderste elektrode waar de wafer zich bevindt, is geaard. Omdat het op deze manier gegenereerde plasma geen voldoende dikke ionenmantel op het oppervlak van de wafel zal vormen, is de energie van het ionenbombardement laag, en wordt het gewoonlijk gebruikt in processen zoals siliciumetsen waarbij actieve deeltjes als het belangrijkste etsmiddel worden gebruikt.
De andere is het vroege reactieve ionenetsen (RIE), dat de RF-voeding verbindt met de onderste elektrode waar de wafer zich bevindt, en de bovenste elektrode met een groter oppervlak aardt. Deze technologie kan een dikkere ionenmantel vormen, die geschikt is voor diëlektrische etsprocessen waarbij hogere ionenenergie nodig is om aan de reactie deel te nemen. Op basis van vroeg reactief ionenetsen wordt een magnetisch gelijkstroomveld loodrecht op het elektrische RF-veld toegevoegd om ExB-drift te vormen, wat de kans op botsingen van elektronen en gasdeeltjes kan vergroten, waardoor de plasmaconcentratie en de etssnelheid effectief worden verbeterd. Dit etsen wordt magnetisch veldversterkt reactief ionenetsen (MERIE) genoemd.
De bovengenoemde drie technologieën hebben een gemeenschappelijk nadeel: de plasmaconcentratie en de energie ervan kunnen niet afzonderlijk worden geregeld. Om bijvoorbeeld de etssnelheid te verhogen, kan de methode van het verhogen van het RF-vermogen worden gebruikt om de plasmaconcentratie te verhogen, maar het verhoogde RF-vermogen zal onvermijdelijk leiden tot een toename van de ionenenergie, wat schade zal veroorzaken aan de apparaten op het apparaat. de wafel. In het afgelopen decennium heeft de capacitieve koppelingstechnologie een ontwerp aangenomen van meerdere RF-bronnen, die respectievelijk zijn verbonden met de bovenste en onderste elektroden, of beide met de onderste elektrode.
Door verschillende RF-frequenties te selecteren en op elkaar af te stemmen, worden het elektrodeoppervlak, de afstand, de materialen en andere belangrijke parameters op elkaar afgestemd, waardoor de plasmaconcentratie en ionenenergie zoveel mogelijk kunnen worden ontkoppeld.
4.1.2 ICP
Bij inductief gekoppeld plasma-etsen worden een of meer sets spoelen aangesloten op een radiofrequentievoeding op of rond de reactiekamer geplaatst. Het wisselende magnetische veld dat wordt gegenereerd door de radiofrequentiestroom in de spoel komt de reactiekamer binnen via het diëlektrische venster om de elektronen te versnellen, waardoor plasma wordt gegenereerd. In een vereenvoudigd equivalent circuit (transformator) is de spoel de primaire wikkelinductantie en het plasma de secundaire wikkelinginductantie.
Deze koppelingsmethode kan een plasmaconcentratie bereiken die meer dan één orde van grootte hoger is dan capacitieve koppeling bij lage druk. Bovendien is de tweede RF-voedingsbron verbonden met de locatie van de wafer als een bias-voedingsbron om ionenbombardementsenergie te leveren. Daarom hangt de ionenconcentratie af van de voedingsbron van de spoel en de ionenenergie van de voorspanningsvoeding, waardoor een grondiger ontkoppeling van concentratie en energie wordt bereikt.
4.2 Apparatuur voor plasma-etsen
Bijna alle etsmiddelen bij droog etsen worden direct of indirect gegenereerd uit plasma, dus droog etsen wordt vaak plasma-etsen genoemd. Plasma-etsen is een vorm van plasma-etsen in brede zin. In de twee vroege ontwerpen van vlakke plaatreactoren is er één om de plaat waar de wafer zich bevindt te aarden en de andere plaat is verbonden met de RF-bron; de andere is het tegenovergestelde. In het eerste ontwerp is het oppervlak van de geaarde plaat doorgaans groter dan het oppervlak van de plaat die is aangesloten op de RF-bron, en is de gasdruk in de reactor hoog. De ionenmantel die op het oppervlak van de wafel is gevormd, is erg dun en de wafel lijkt te zijn "ondergedompeld" in plasma. Het etsen wordt hoofdzakelijk voltooid door de chemische reactie tussen de actieve deeltjes in het plasma en het oppervlak van het geëtste materiaal. De energie van het ionenbombardement is erg klein en de deelname aan het etsen is erg laag. Dit ontwerp wordt de plasma-etsmodus genoemd. In een ander ontwerp wordt dit de reactieve ionenetsmodus genoemd, omdat de mate van deelname aan ionenbombardement relatief groot is.
4.3 Apparatuur voor reactieve ionenetsing
Reactief ionenetsen (RIE) verwijst naar een etsproces waarbij actieve deeltjes en geladen ionen tegelijkertijd aan het proces deelnemen. Onder hen zijn actieve deeltjes voornamelijk neutrale deeltjes (ook bekend als vrije radicalen), met een hoge concentratie (ongeveer 1% tot 10% van de gasconcentratie), die de belangrijkste componenten van het etsmiddel zijn. De producten die worden geproduceerd door de chemische reactie tussen hen en het geëtste materiaal worden ofwel vervluchtigd en rechtstreeks uit de reactiekamer geëxtraheerd, ofwel verzameld op het geëtste oppervlak; terwijl de geladen ionen een lagere concentratie hebben (10-4 tot 10-3 van de gasconcentratie), en ze worden versneld door het elektrische veld van de ionenmantel die op het oppervlak van de wafer is gevormd om het geëtste oppervlak te bombarderen. Er zijn twee hoofdfuncties van geladen deeltjes. Eén daarvan is het vernietigen van de atomaire structuur van het geëtste materiaal, waardoor de snelheid waarmee de actieve deeltjes ermee reageren wordt versneld; de andere is het bombarderen en verwijderen van de verzamelde reactieproducten zodat het geëtste materiaal volledig in contact komt met de actieve deeltjes, zodat het etsen doorgaat.
Omdat ionen niet direct deelnemen aan de etsreactie (of slechts een zeer klein deel voor hun rekening nemen, zoals het verwijderen van fysieke bombardementen en het direct chemisch etsen van actieve ionen), zou het bovenstaande etsproces strikt genomen ionenondersteund etsen moeten worden genoemd. De naam reactief ionenetsen is niet juist, maar wordt nog steeds gebruikt. De eerste RIE-apparatuur werd in de jaren tachtig in gebruik genomen. Vanwege het gebruik van een enkele RF-voeding en een relatief eenvoudig ontwerp van de reactiekamer heeft het beperkingen in termen van etssnelheid, uniformiteit en selectiviteit.
4.4 Apparatuur voor reactief ionenetsen met magnetisch veld
Het MERIE-apparaat (Magnetical Enhanced Reactive Ion Etching) is een etsapparaat dat is geconstrueerd door een magnetisch gelijkstroomveld toe te voegen aan een RIE-apparaat met plat paneel en is bedoeld om de etssnelheid te verhogen.
MERIE-apparatuur werd op grote schaal in gebruik genomen in de jaren negentig, toen apparatuur voor het etsen van afzonderlijke wafers de mainstreamapparatuur in de industrie was geworden. Het grootste nadeel van MERIE-apparatuur is dat de inhomogeniteit van de ruimtelijke verdeling van de plasmaconcentratie, veroorzaakt door het magnetische veld, zal leiden tot stroom- of spanningsverschillen in het geïntegreerde circuitapparaat, waardoor schade aan het apparaat wordt veroorzaakt. Omdat deze schade wordt veroorzaakt door onmiddellijke inhomogeniteit, kan de rotatie van het magnetische veld deze niet elimineren. Naarmate de omvang van geïntegreerde schakelingen blijft krimpen, wordt de schade aan hun apparaten steeds gevoeliger voor plasma-inhomogeniteit, en de technologie van het verhogen van de etssnelheid door het versterken van het magnetische veld is geleidelijk vervangen door planaire reactieve ionenetstechnologie met multi-RF-voeding, die is capacitief gekoppelde plasma-etstechnologie.
4.5 Capacitief gekoppelde plasma-etsapparatuur
Capacitief gekoppeld plasma (CCP)-etsapparatuur is een apparaat dat plasma genereert in een reactiekamer via capacitieve koppeling door een radiofrequentie (of gelijkstroom) voeding aan te leggen op de elektrodeplaat en wordt gebruikt voor het etsen. Het etsprincipe is vergelijkbaar met dat van reactieve ionenetsapparatuur.
Het vereenvoudigde schematische diagram van de CCP-etsapparatuur wordt hieronder weergegeven. Het maakt doorgaans gebruik van twee of drie RF-bronnen met verschillende frequenties, en sommige gebruiken ook gelijkstroomvoedingen. De frequentie van de RF-voeding is 800 kHz ~ 162 MHz, en de meest gebruikte frequenties zijn 2 MHz, 4 MHz, 13 MHz, 27 MHz, 40 MHz en 60 MHz. RF-voedingen met een frequentie van 2 MHz of 4 MHz worden doorgaans laagfrequente RF-bronnen genoemd. Ze zijn over het algemeen verbonden met de onderste elektrode waar de wafer zich bevindt. Ze zijn effectiever in het beheersen van ionenenergie, daarom worden ze ook bias-voedingen genoemd; RF-voedingen met een frequentie boven de 27 MHz worden hoogfrequente RF-bronnen genoemd. Ze kunnen worden aangesloten op de bovenste elektrode of op de onderste elektrode. Ze zijn effectiever in het beheersen van de plasmaconcentratie, daarom worden ze ook wel bronvoedingen genoemd. De 13 MHz RF-voeding bevindt zich in het midden en wordt over het algemeen geacht beide bovengenoemde functies te hebben, maar is relatief zwakker. Merk op dat hoewel de plasmaconcentratie en energie binnen een bepaald bereik kunnen worden aangepast door het vermogen van RF-bronnen met verschillende frequenties (het zogenaamde ontkoppelingseffect), vanwege de kenmerken van capacitieve koppeling, ze niet volledig onafhankelijk kunnen worden aangepast en geregeld.
De energieverdeling van ionen heeft een aanzienlijke invloed op de gedetailleerde prestaties van etsen en apparaatschade, dus de ontwikkeling van technologie om de ionenenergieverdeling te optimaliseren is een van de belangrijkste punten van geavanceerde etsapparatuur geworden. Momenteel zijn de technologieën die met succes bij de productie zijn gebruikt, onder meer multi-RF hybride aandrijving, DC-superpositie, RF gecombineerd met DC-pulsbias en synchrone gepulseerde RF-uitvoer van bias-voeding en bronvoeding.
CCP-etsapparatuur is een van de twee meest gebruikte typen plasma-etsapparatuur. Het wordt voornamelijk gebruikt in het etsproces van diëlektrische materialen, zoals het etsen van de zijwand van de poort en het harde masker in de voorfase van het logica-chipproces, het etsen van contactgaten in het middenstadium, het etsen van mozaïek en aluminium pads in de achterfase, evenals etsen van diepe sleuven, diepe gaten en bedradingscontactgaten in een 3D-flashgeheugenchipproces (waarbij de siliciumnitride/siliciumoxidestructuur als voorbeeld wordt genomen).
Er zijn twee belangrijke uitdagingen en verbeterrichtingen waarmee CCP-etsapparatuur wordt geconfronteerd. Ten eerste vereist bij de toepassing van extreem hoge ionenenergie het etsvermogen van structuren met een hoge aspectverhouding (zoals het etsen van gaten en groeven van 3D-flashgeheugen een verhouding hoger dan 50:1). De huidige methode om het voorspanningsvermogen te vergroten om de ionenenergie te vergroten, maakt gebruik van RF-voedingen tot 10.000 watt. Gezien de grote hoeveelheid gegenereerde warmte moet de koel- en temperatuurcontroletechnologie van de reactiekamer voortdurend worden verbeterd. Ten tweede moet er een doorbraak komen in de ontwikkeling van nieuwe etsgassen om het probleem van de etsmogelijkheden fundamenteel op te lossen.
4.6 Inductief gekoppelde plasma-etsapparatuur
Inductief gekoppeld plasma (ICP)-etsapparatuur is een apparaat dat de energie van een radiofrequentie-stroombron in de vorm van een magnetisch veld via een inductorspoel koppelt aan een reactiekamer, waardoor plasma wordt gegenereerd voor het etsen. Het etsprincipe behoort ook tot het algemene reactieve ionenetsen.
Er zijn twee hoofdtypen plasmabronontwerpen voor ICP-etsapparatuur. Een daarvan is de Transformer Coupled Plasma (TCP)-technologie, ontwikkeld en geproduceerd door Lam Research. De inductorspoel wordt op het diëlektrische venstervlak boven de reactiekamer geplaatst. Het 13,56 MHz RF-signaal genereert een wisselend magnetisch veld in de spoel dat loodrecht op het diëlektrische venster staat en radiaal divergeert met de spoelas als middelpunt.
Het magnetische veld komt de reactiekamer binnen via het diëlektrische venster, en het magnetische wisselveld genereert een elektrisch wisselveld evenwijdig aan het diëlektrische venster in de reactiekamer, waardoor de dissociatie van het etsgas wordt bereikt en plasma wordt gegenereerd. Omdat dit principe kan worden opgevat als een transformator met een inductorspoel als primaire wikkeling en het plasma in de reactiekamer als secundaire wikkeling, is ICP-etsen hiernaar vernoemd.
Het grote voordeel van TCP-technologie is dat de structuur eenvoudig op te schalen is. Van een wafer van 200 mm tot een wafer van 300 mm kan TCP bijvoorbeeld hetzelfde etseffect behouden door eenvoudigweg de afmeting van de spoel te vergroten.
Een ander plasmabronontwerp is de ontkoppelde plasmabrontechnologie (DPS), ontwikkeld en geproduceerd door Applied Materials, Inc. uit de Verenigde Staten. De inductorspoel is driedimensionaal gewikkeld op een halfbolvormig diëlektrisch venster. Het principe van het genereren van plasma is vergelijkbaar met de bovengenoemde TCP-technologie, maar de gasdissociatie-efficiëntie is relatief hoog, wat bevorderlijk is voor het verkrijgen van een hogere plasmaconcentratie.
Omdat de efficiëntie van inductieve koppeling om plasma te genereren hoger is dan die van capacitieve koppeling, en het plasma voornamelijk wordt gegenereerd in het gebied dicht bij het diëlektrische venster, wordt de plasmaconcentratie ervan in principe bepaald door het vermogen van de bronvoeding die is aangesloten op de inductor. spoel, en de ionenenergie in de ionenmantel op het oppervlak van de wafer wordt in principe bepaald door het vermogen van de voorspanningsvoeding, zodat de concentratie en energie van de ionen onafhankelijk kunnen worden geregeld, waardoor ontkoppeling wordt bereikt.
ICP-etsapparatuur is een van de twee meest gebruikte typen plasma-etsapparatuur. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het etsen van ondiepe sleuven van silicium, germanium (Ge), polysilicium poortstructuren, metalen poortstructuren, gespannen silicium (Strained-Si), metalen draden, metalen pads (Pads), mozaïek-etsen van metalen harde maskers en meerdere processen in meerdere beeldtechnologie.
Bovendien, met de opkomst van driedimensionale geïntegreerde schakelingen, CMOS-beeldsensoren en micro-elektromechanische systemen (MEMS), evenals de snelle toename van de toepassing van door silicium via's (TSV), grote schuine gaten en diep siliciumetsen met verschillende morfologieën, hebben veel fabrikanten etsapparatuur op de markt gebracht die speciaal voor deze toepassingen is ontwikkeld. De kenmerken zijn een grote etsdiepte (tientallen of zelfs honderden microns), dus het werkt meestal onder omstandigheden met een hoge gasstroom, hoge druk en hoog vermogen.
————————————————————————————————————————————————— ————————————-
Semicera kan dit biedengrafiet onderdelen, zacht/stijf vilt, onderdelen van siliciumcarbide, CVD siliciumcarbide onderdelen, EnOnderdelen met SiC/TaC-coatingmet binnen 30 dagen.
Als u geïnteresseerd bent in de bovengenoemde halfgeleiderproducten,Aarzel dan niet om de eerste keer contact met ons op te nemen.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Posttijd: 31 augustus 2024