Sa proseso ng paggawa ng semiconductor,pag-ukitAng teknolohiya ay isang kritikal na proseso na ginagamit upang tumpak na alisin ang mga hindi gustong materyales sa substrate upang bumuo ng mga kumplikadong pattern ng circuit. Ang artikulong ito ay magpapakilala ng dalawang pangunahing teknolohiya ng pag-ukit nang detalyado – capacitively coupled plasma etching (CCP) at inductively coupled plasma etching (ICP), at galugarin ang kanilang mga aplikasyon sa pag-ukit ng iba't ibang materyales.
Capacitively coupled plasma etching (CCP)
Ang capacitively coupled plasma etching (CCP) ay nakakamit sa pamamagitan ng paglalapat ng RF voltage sa dalawang parallel plate electrodes sa pamamagitan ng isang matcher at isang DC blocking capacitor. Ang dalawang electrodes at ang plasma magkasama ay bumubuo ng isang katumbas na kapasitor. Sa prosesong ito, ang boltahe ng RF ay bumubuo ng isang capacitive sheath malapit sa elektrod, at ang hangganan ng sheath ay nagbabago sa mabilis na pag-oscillation ng boltahe. Kapag naabot ng mga electron ang mabilis na pagbabago ng kaluban na ito, makikita ang mga ito at nakakakuha ng enerhiya, na kung saan ay nag-trigger ng dissociation o ionization ng mga molekula ng gas upang bumuo ng plasma. Ang pag-ukit ng CCP ay karaniwang inilalapat sa mga materyales na may mas mataas na enerhiya ng bono ng kemikal, tulad ng mga dielectric, ngunit dahil sa mas mababang rate ng pag-ukit nito, angkop ito para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mahusay na kontrol.
Inductively coupled plasma etching (ICP)
Inductively coupled plasmapag-ukit(ICP) ay batay sa prinsipyo na ang isang alternating current ay dumadaan sa isang coil upang makabuo ng isang sapilitan na magnetic field. Sa ilalim ng pagkilos ng magnetic field na ito, ang mga electron sa reaction chamber ay pinabilis at patuloy na bumibilis sa sapilitan na electric field, sa kalaunan ay bumabangga sa mga molekula ng reaksyon ng gas, na nagiging sanhi ng mga molekula na maghiwalay o mag-ionize at bumuo ng plasma. Ang pamamaraang ito ay maaaring makabuo ng isang mataas na rate ng ionization at payagan ang plasma density at bombardment energy na i-adjust nang nakapag-iisa, na ginagawangPag-ukit ng ICPnapaka-angkop para sa mga materyales sa pag-ukit na may mababang enerhiya ng bono ng kemikal, tulad ng silikon at metal. Bilang karagdagan, ang teknolohiya ng ICP ay nagbibigay din ng mas mahusay na pagkakapareho at rate ng pag-ukit.
1. Pag-ukit ng metal
Pangunahing ginagamit ang metal etching para sa pagproseso ng mga interconnect at multi-layer na mga kable ng metal. Kabilang sa mga kinakailangan nito ang: mataas na rate ng etching, mataas na selectivity (mas malaki sa 4:1 para sa layer ng mask at higit sa 20:1 para sa interlayer dielectric), mataas na pagkakapareho ng etching, mahusay na kontrol sa kritikal na dimensyon, walang pinsala sa plasma, mas kaunting mga natitirang contaminant, at walang kaagnasan sa metal. Karaniwang gumagamit ang metal etching na inductively coupled plasma etching equipment.
•Pag-ukit ng aluminyo: Ang aluminyo ay ang pinakamahalagang materyal ng kawad sa gitna at likod na mga yugto ng paggawa ng chip, na may mga bentahe ng mababang pagtutol, madaling pag-deposito at pag-ukit. Ang pag-ukit ng aluminyo ay karaniwang gumagamit ng plasma na nabuo ng chloride gas (tulad ng Cl2). Ang aluminyo ay tumutugon sa chlorine upang makagawa ng pabagu-bago ng isip na aluminyo klorido (AlCl3). Bilang karagdagan, ang iba pang mga halides tulad ng SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, atbp ay maaaring idagdag upang alisin ang layer ng oksido sa ibabaw ng aluminyo upang matiyak ang normal na pag-ukit.
• Tungsten etching: Sa multi-layer na metal wire interconnection structures, ang tungsten ang pangunahing metal na ginagamit para sa middle section interconnection ng chip. Ang mga fluorine-based o chlorine-based na gas ay maaaring gamitin upang mag-etch ng metal tungsten, ngunit ang mga fluorine-based na gas ay may mahinang selectivity para sa silicon oxide, habang ang mga chlorine-based na gas (gaya ng CCl4) ay may mas mahusay na selectivity. Karaniwang idinaragdag ang nitrogen sa reaction gas upang makakuha ng mataas na etching glue selectivity, at idinaragdag ang oxygen upang mabawasan ang carbon deposition. Ang pag-ukit ng tungsten na may chlorine-based na gas ay maaaring makamit ang anisotropic etching at mataas na selectivity. Ang mga gas na ginagamit sa dry etching ng tungsten ay pangunahing SF6, Ar at O2, kung saan ang SF6 ay maaaring mabulok sa plasma upang magbigay ng fluorine atoms at tungsten para sa kemikal na reaksyon upang makagawa ng fluoride.
• Pag-ukit ng Titanium nitride: Ang Titanium nitride, bilang isang hard mask material, ay pinapalitan ang tradisyonal na silicon nitride o oxide mask sa dual damascene na proseso. Ang Titanium nitride etching ay pangunahing ginagamit sa proseso ng pagbubukas ng hard mask, at ang pangunahing produkto ng reaksyon ay TiCl4. Ang selectivity sa pagitan ng tradisyunal na maskara at ang low-k na dielectric na layer ay hindi mataas, na hahantong sa hitsura ng hugis-arc na profile sa tuktok ng low-k na dielectric na layer at ang pagpapalawak ng lapad ng uka pagkatapos ng pag-ukit. Masyadong maliit ang espasyo sa pagitan ng mga nakadepositong linya ng metal, na madaling ma-bridge sa pagtagas o direktang pagkasira.
2. Insulator etching
Ang object ng insulator etching ay karaniwang mga dielectric na materyales tulad ng silicon dioxide o silicon nitride, na malawakang ginagamit upang bumuo ng mga contact hole at channel hole upang kumonekta sa iba't ibang mga layer ng circuit. Ang dielectric etching ay karaniwang gumagamit ng isang etcher batay sa prinsipyo ng capacitively coupled plasma etching.
• Plasma etching ng silicon dioxide film: Ang silicone dioxide film ay karaniwang naka-ukit gamit ang etching gases na naglalaman ng fluorine, tulad ng CF4, CHF3, C2F6, SF6 at C3F8. Ang carbon na nakapaloob sa etching gas ay maaaring tumugon sa oxygen sa oxide layer upang makabuo ng byproducts CO at CO2, at sa gayon ay inaalis ang oxygen sa oxide layer. Ang CF4 ay ang pinakakaraniwang ginagamit na etching gas. Kapag ang CF4 ay bumangga sa mga electron na may mataas na enerhiya, ang iba't ibang mga ions, radical, atoms at libreng radicals ay ginawa. Ang mga fluorine free radical ay maaaring mag-react ng kemikal sa SiO2 at Si upang makabuo ng volatile silicon tetrafluoride (SiF4).
• Plasma etching ng silicon nitride film: Silicon nitride film ay maaaring ukit gamit ang plasma etching na may CF4 o CF4 mixed gas (na may O2, SF6 at NF3). Para sa Si3N4 film, kapag ang CF4-O2 plasma o iba pang gas plasma na naglalaman ng F atoms ay ginagamit para sa etching, ang etching rate ng silicon nitride ay maaaring umabot sa 1200Å/min, at ang etching selectivity ay maaaring kasing taas ng 20:1. Ang pangunahing produkto ay volatile silicon tetrafluoride (SiF4) na madaling makuha.
4. Single crystal silicon etching
Ang solong kristal na silikon na pag-ukit ay pangunahing ginagamit upang bumuo ng mababaw na trench isolation (STI). Ang prosesong ito ay karaniwang may kasamang isang pambihirang proseso at isang pangunahing proseso ng pag-ukit. Ang proseso ng pambihirang tagumpay ay gumagamit ng SiF4 at NF na gas upang alisin ang oxide layer sa ibabaw ng solong kristal na silikon sa pamamagitan ng malakas na pambobomba ng ion at ang kemikal na pagkilos ng mga elemento ng fluorine; ang pangunahing pag-ukit ay gumagamit ng hydrogen bromide (HBr) bilang pangunahing etchant. Ang mga radikal na bromine na nabulok ng HBr sa kapaligiran ng plasma ay tumutugon sa silikon upang bumuo ng pabagu-bagong silikon na tetrabromide (SiBr4), sa gayon ay inaalis ang silikon. Ang solong kristal na silicon etching ay karaniwang gumagamit ng isang inductively coupled plasma etching machine.
5. Polysilicon Etching
Ang polysilicon etching ay isa sa mga pangunahing proseso na tumutukoy sa laki ng gate ng mga transistor, at ang laki ng gate ay direktang nakakaapekto sa pagganap ng mga integrated circuit. Ang polysilicon etching ay nangangailangan ng magandang selectivity ratio. Ang mga halogen gas tulad ng chlorine (Cl2) ay karaniwang ginagamit upang makamit ang anisotropic etching, at may magandang selectivity ratio (hanggang 10:1). Ang mga bromine-based na gas tulad ng hydrogen bromide (HBr) ay maaaring makakuha ng mas mataas na selectivity ratio (hanggang 100:1). Ang pinaghalong HBr na may chlorine at oxygen ay maaaring tumaas ang rate ng etching. Ang mga produkto ng reaksyon ng halogen gas at silikon ay idineposito sa mga sidewall upang maglaro ng isang proteksiyon na papel. Karaniwang gumagamit ang polysilicon etching ng inductively coupled plasma etching machine.
Kung ito man ay capacitively coupled plasma etching o inductively coupled plasma etching, ang bawat isa ay may sariling natatanging bentahe at teknikal na katangian. Ang pagpili ng angkop na teknolohiya sa pag-ukit ay hindi lamang maaaring mapabuti ang kahusayan ng produksyon, ngunit matiyak din ang ani ng panghuling produkto.
Oras ng post: Nob-12-2024