Ang proseso ng dry etching ay karaniwang binubuo ng apat na pangunahing estado: bago ang pag-ukit, bahagyang pag-ukit, pag-ukit lamang, at pag-ukit nang labis. Ang mga pangunahing katangian ay ang rate ng etching, selectivity, kritikal na dimensyon, pagkakapareho, at endpoint detection.
Larawan 1 Bago mag-ukit
Larawan 2 Bahagyang pag-ukit
Figure 3 Pag-ukit lang
Larawan 4 Over etching
(1) Rate ng pag-ukit: ang lalim o kapal ng nakaukit na materyal na inalis sa bawat yunit ng oras.
Figure 5 Etching rate diagram
(2) Selectivity: ang ratio ng mga rate ng pag-ukit ng iba't ibang materyales sa pag-ukit.
Larawan 6 Selectivity diagram
(3) Kritikal na dimensyon: ang laki ng pattern sa isang partikular na lugar pagkatapos makumpleto ang pag-ukit.
Figure 7 Kritikal na diagram ng dimensyon
(4) Pagkakapareho: upang sukatin ang pagkakapareho ng kritikal na dimensyon ng pag-ukit (CD), na karaniwang nailalarawan sa buong mapa ng CD, ang formula ay: U=(Max-Min)/2*AVG.
Figure 8 Uniformity Schematic Diagram
(5) End point detection: Sa panahon ng proseso ng pag-ukit, ang pagbabago ng intensity ng liwanag ay patuloy na nakikita. Kapag tumaas o bumaba nang malaki ang isang tiyak na intensity ng liwanag, wawakasan ang pag-ukit upang markahan ang pagkumpleto ng isang partikular na layer ng film etching.
Figure 9 End point schematic diagram
Sa dry etching, ang gas ay nasasabik ng mataas na dalas (pangunahing 13.56 MHz o 2.45 GHz). Sa presyon na 1 hanggang 100 Pa, ang ibig sabihin ng libreng landas nito ay ilang millimeters hanggang ilang sentimetro. Mayroong tatlong pangunahing uri ng dry etching:
•Pisikal na dry etching: pisikal na isinusuot ng mga pinabilis na particle ang ibabaw ng ostiya
•Chemical dry etching: ang gas ay tumutugon ng kemikal sa ibabaw ng wafer
•Kemikal na pisikal na dry etching: proseso ng pisikal na pag-ukit na may mga katangiang kemikal
1. Ion beam etching
Ang Ion beam etching (Ion Beam Etching) ay isang pisikal na dry processing process na gumagamit ng high-energy argon ion beam na may enerhiya na humigit-kumulang 1 hanggang 3 keV upang i-irradiate ang materyal na ibabaw. Ang enerhiya ng ion beam ay nagiging sanhi ng epekto at pag-alis nito sa ibabaw na materyal. Ang proseso ng pag-ukit ay anisotropic sa kaso ng vertical o oblique incident ion beams. Gayunpaman, dahil sa kakulangan nito sa pagpili, walang malinaw na pagkakaiba sa pagitan ng mga materyales sa iba't ibang antas. Ang mga nabuong gas at ang mga nakaukit na materyales ay naubos ng vacuum pump, ngunit dahil ang mga produkto ng reaksyon ay hindi mga gas, ang mga particle ay idineposito sa wafer o mga dingding ng silid.
Upang maiwasan ang pagbuo ng mga particle, ang pangalawang gas ay maaaring ipasok sa silid. Ang gas na ito ay tutugon sa mga argon ions at magdudulot ng pisikal at kemikal na proseso ng pag-ukit. Ang bahagi ng gas ay tutugon sa materyal na pang-ibabaw, ngunit ito rin ay tutugon sa mga pinakintab na particle upang bumuo ng mga gas na byproduct. Halos lahat ng uri ng mga materyales ay maaaring ma-ukit sa pamamagitan ng pamamaraang ito. Dahil sa vertical radiation, napakaliit ng wear sa vertical walls (high anisotropy). Gayunpaman, dahil sa mababang selectivity nito at mabagal na rate ng etching, ang prosesong ito ay bihirang ginagamit sa kasalukuyang paggawa ng semiconductor.
2. Plasma etching
Ang plasma etching ay isang ganap na proseso ng chemical etching, na kilala rin bilang chemical dry etching. Ang bentahe nito ay hindi ito nagiging sanhi ng pinsala ng ion sa ibabaw ng wafer. Dahil ang mga aktibong species sa etching gas ay malayang gumagalaw at ang proseso ng etching ay isotropic, ang pamamaraang ito ay angkop para sa pag-alis ng buong layer ng pelikula (halimbawa, paglilinis sa likod na bahagi pagkatapos ng thermal oxidation).
Ang downstream reactor ay isang uri ng reactor na karaniwang ginagamit para sa plasma etching. Sa reaktor na ito, ang plasma ay nabuo sa pamamagitan ng impact ionization sa isang high-frequency na electric field na 2.45GHz at nahiwalay sa wafer.
Sa lugar ng paglabas ng gas, ang iba't ibang mga particle ay nabuo dahil sa epekto at paggulo, kabilang ang mga libreng radical. Ang mga libreng radikal ay mga neutral na atomo o molekula na may mga unsaturated electron, kaya sila ay lubos na reaktibo. Sa proseso ng pag-ukit ng plasma, ang ilang mga neutral na gas, tulad ng tetrafluoromethane (CF4), ay kadalasang ginagamit, na ipinapasok sa lugar ng paglabas ng gas upang makabuo ng mga aktibong species sa pamamagitan ng ionization o decomposition.
Halimbawa, sa CF4 gas, ipinapasok ito sa lugar ng paglabas ng gas at nabubulok sa mga fluorine radical (F) at mga molekula ng carbon difluoride (CF2). Katulad nito, ang fluorine (F) ay maaaring mabulok mula sa CF4 sa pamamagitan ng pagdaragdag ng oxygen (O2).
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
Ang molekula ng fluorine ay maaaring hatiin sa dalawang independiyenteng mga atomo ng fluorine sa ilalim ng enerhiya ng rehiyon ng paglabas ng gas, na ang bawat isa ay isang fluorine free radical. Dahil ang bawat fluorine atom ay may pitong valence electron at may posibilidad na makamit ang elektronikong pagsasaayos ng isang inert gas, lahat sila ay napaka-reaktibo. Bilang karagdagan sa mga neutral na fluorine free radical, magkakaroon ng mga sisingilin na particle tulad ng CF+4, CF+3, CF+2, atbp. sa rehiyon ng paglabas ng gas. Kasunod nito, ang lahat ng mga particle at libreng radical na ito ay ipinakilala sa etching chamber sa pamamagitan ng ceramic tube.
Ang mga sisingilin na particle ay maaaring ma-block ng extraction gratings o recombined sa proseso ng pagbuo ng mga neutral na molekula upang kontrolin ang kanilang pag-uugali sa etching chamber. Ang mga fluorine free radical ay sasailalim din sa partial recombination, ngunit sapat pa rin itong aktibo upang makapasok sa etching chamber, magreaksyon ng kemikal sa ibabaw ng wafer at maging sanhi ng pagtanggal ng materyal. Ang iba pang mga neutral na particle ay hindi nakikilahok sa proseso ng pag-ukit at natupok kasama ng mga produkto ng reaksyon.
Mga halimbawa ng manipis na pelikula na maaaring ma-etch sa plasma etching:
• Silicon: Si + 4F—> SiF4
• Silicon dioxide: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Silicon nitride: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3.Reactive ion etching (RIE)
Ang reactive ion etching ay isang kemikal-pisikal na proseso ng pag-ukit na napakatumpak na makokontrol ang selectivity, etching profile, etching rate, pagkakapareho at repeatability. Maaari itong makamit ang isotropic at anisotropic etching profile at samakatuwid ay isa sa pinakamahalagang proseso para sa pagbuo ng iba't ibang manipis na pelikula sa paggawa ng semiconductor.
Sa panahon ng RIE, ang wafer ay inilalagay sa isang high-frequency electrode (HF electrode). Sa pamamagitan ng impact ionization, nabuo ang isang plasma kung saan umiiral ang mga libreng electron at positively charged ions. Kung ang isang positibong boltahe ay inilapat sa HF electrode, ang mga libreng electron ay nag-iipon sa ibabaw ng electrode at hindi maaaring umalis muli sa electrode dahil sa kanilang electron affinity. Samakatuwid, ang mga electrodes ay sinisingil sa -1000V (bias boltahe) upang ang mga mabagal na ion ay hindi makasunod sa mabilis na pagbabago ng electric field sa negatibong sisingilin na elektrod.
Sa panahon ng pag-ukit ng ion (RIE), kung mataas ang mean free path ng mga ion, tumama sila sa ibabaw ng wafer sa halos patayong direksyon. Sa ganitong paraan, ang mga pinabilis na ion ay nagpapatumba sa materyal at bumubuo ng isang kemikal na reaksyon sa pamamagitan ng pisikal na pag-ukit. Dahil ang mga lateral sidewalls ay hindi apektado, ang etch profile ay nananatiling anisotropic at ang surface wear ay maliit. Gayunpaman, ang pagpili ay hindi masyadong mataas dahil ang proseso ng pisikal na pag-ukit ay nangyayari din. Bilang karagdagan, ang acceleration ng mga ions ay nagdudulot ng pinsala sa ibabaw ng wafer, na nangangailangan ng thermal annealing upang ayusin.
Ang kemikal na bahagi ng proseso ng pag-ukit ay nakumpleto sa pamamagitan ng mga libreng radical na tumutugon sa ibabaw at ang mga ion ay pisikal na tumama sa materyal upang hindi ito muling magdeposito sa wafer o sa mga dingding ng silid, na iniiwasan ang pagbabago ng kababalaghan tulad ng ion beam etching. Kapag pinapataas ang presyon ng gas sa silid ng pag-ukit, ang ibig sabihin ng libreng landas ng mga ions ay nabawasan, na nagpapataas ng bilang ng mga banggaan sa pagitan ng mga ions at ng mga molekula ng gas, at ang mga ion ay nakakalat sa mas iba't ibang direksyon. Nagreresulta ito sa hindi gaanong direksyon na pag-ukit, na ginagawang mas kemikal ang proseso ng pag-ukit.
Ang mga profile ng anisotropic etch ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-passivating sa mga sidewall sa panahon ng pag-ukit ng silikon. Ang oxygen ay ipinapasok sa etching chamber, kung saan ito ay tumutugon sa nakaukit na silikon upang bumuo ng silicon dioxide, na idineposito sa mga patayong sidewalls. Dahil sa pambobomba ng ion, ang layer ng oxide sa mga pahalang na lugar ay tinanggal, na nagpapahintulot sa proseso ng pag-ukit sa gilid na magpatuloy. Ang pamamaraang ito ay maaaring makontrol ang hugis ng etch profile at ang steepness ng sidewalls.
Ang rate ng pag-ukit ay apektado ng mga kadahilanan tulad ng presyon, kapangyarihan ng generator ng HF, gas ng proseso, aktwal na rate ng daloy ng gas at temperatura ng wafer, at ang hanay ng pagkakaiba-iba nito ay pinananatiling mababa sa 15%. Tumataas ang anisotropy sa pagtaas ng kapangyarihan ng HF, pagbaba ng presyon at pagbaba ng temperatura. Ang pagkakapareho ng proseso ng pag-ukit ay tinutukoy ng gas, electrode spacing at electrode material. Kung ang distansya ng elektrod ay masyadong maliit, ang plasma ay hindi maaaring pantay-pantay na nakakalat, na nagreresulta sa hindi pagkakapareho. Ang pagtaas ng distansya ng elektrod ay binabawasan ang rate ng pag-ukit dahil ang plasma ay ipinamamahagi sa mas malaking volume. Ang carbon ay ang ginustong materyal na elektrod dahil gumagawa ito ng pare-parehong strained plasma upang ang gilid ng wafer ay maapektuhan sa parehong paraan tulad ng gitna ng wafer.
Ang proseso ng gas ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa selectivity at etching rate. Para sa mga silikon at silikon na compound, ang fluorine at chlorine ay pangunahing ginagamit upang makamit ang pag-ukit. Ang pagpili ng naaangkop na gas, pagsasaayos ng daloy at presyon ng gas, at pagkontrol sa iba pang mga parameter tulad ng temperatura at kapangyarihan sa proseso ay maaaring makamit ang nais na rate ng etch, selectivity, at pagkakapareho. Ang pag-optimize ng mga parameter na ito ay karaniwang inaayos para sa iba't ibang mga aplikasyon at materyales.
Ang proseso ng etching ay hindi limitado sa isang gas, gas mixture, o fixed process parameters. Halimbawa, ang native oxide sa polysilicon ay maaaring alisin muna na may mataas na etch rate at mababang selectivity, habang ang polysilicon ay maaaring i-etch sa ibang pagkakataon na may mas mataas na selectivity na may kaugnayan sa pinagbabatayan na mga layer.
—————————————————————————————————————————————————— ———————————
Maaaring magbigay ang Semiceramga bahagi ng grapayt, malambot/matigas ang pakiramdam, mga bahagi ng silicon carbide,Mga bahagi ng CVD silicon carbide,atMga bahaging pinahiran ng SiC/TaC kasama sa loob ng 30 araw.
Kung interesado ka sa mga produktong semiconductor sa itaas,mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnay sa amin sa unang pagkakataon.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp:+86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Oras ng post: Set-12-2024