Isang Panimula
Ang pag-ukit sa proseso ng pagmamanupaktura ng integrated circuit ay nahahati sa:
-Basang pag-ukit;
-Tuyong pag-ukit.
Noong mga unang araw, malawakang ginagamit ang wet etching, ngunit dahil sa mga limitasyon nito sa line width control at etching directionality, karamihan sa mga proseso pagkatapos ng 3μm ay gumagamit ng dry etching. Ginagamit lamang ang wet etching upang alisin ang ilang mga espesyal na layer ng materyal at malinis na residues.
Ang dry etching ay tumutukoy sa proseso ng paggamit ng mga gaseous chemical etchants upang mag-react sa mga materyales sa wafer upang ukit ang bahagi ng materyal na aalisin at bumuo ng mga pabagu-bago ng reaksyon na mga produkto, na pagkatapos ay kinukuha mula sa silid ng reaksyon. Ang etchant ay karaniwang nabuo nang direkta o hindi direkta mula sa plasma ng etching gas, kaya ang dry etching ay tinatawag ding plasma etching.
1.1 Plasma
Ang plasma ay isang gas na nasa mahinang ionized na estado na nabuo sa pamamagitan ng glow discharge ng etching gas sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na electromagnetic field (tulad ng nabuo ng isang radio frequency power supply). Kabilang dito ang mga electron, ions at neutral na aktibong particle. Kabilang sa mga ito, ang mga aktibong particle ay maaaring direktang gumanti ng kemikal sa nakaukit na materyal upang makamit ang pag-ukit, ngunit ang purong kemikal na reaksyong ito ay kadalasang nangyayari lamang sa napakaliit na bilang ng mga materyales at hindi nakadirekta; kapag ang mga ion ay may isang tiyak na enerhiya, maaari silang maukit sa pamamagitan ng direktang pisikal na sputtering, ngunit ang rate ng pag-ukit ng purong pisikal na reaksyon na ito ay napakababa at ang selectivity ay napakahina.
Karamihan sa pag-ukit ng plasma ay nakumpleto na may partisipasyon ng mga aktibong particle at ion sa parehong oras. Sa prosesong ito, ang ion bombardment ay may dalawang function. Ang isa ay upang sirain ang mga atomic bond sa ibabaw ng nakaukit na materyal, at sa gayon ay tumataas ang bilis kung saan ang mga neutral na particle ay tumutugon dito; ang isa ay upang itumba ang mga produkto ng reaksyon na idineposito sa interface ng reaksyon upang mapadali ang etchant na ganap na makipag-ugnay sa ibabaw ng materyal na nakaukit, upang magpatuloy ang pag-ukit.
Ang mga produkto ng reaksyon na idineposito sa mga sidewall ng nakaukit na istraktura ay hindi maaaring maalis nang epektibo sa pamamagitan ng pagbomba ng ion na direksyon, at sa gayon ay hinaharangan ang pag-ukit ng mga sidewall at bumubuo ng anisotropic etching.
Pangalawang proseso ng pag-ukit
2.1 Basang Pag-ukit at Paglilinis
Ang wet etching ay isa sa mga pinakaunang teknolohiyang ginamit sa integrated circuit manufacturing. Bagama't ang karamihan sa mga proseso ng wet etching ay napalitan ng anisotropic dry etching dahil sa isotropic etching nito, gumaganap pa rin ito ng mahalagang papel sa paglilinis ng mga hindi kritikal na layer ng mas malalaking sukat. Lalo na sa pag-ukit ng mga nalalabi sa pagtanggal ng oksido at pagtanggal ng epidermal, ito ay mas epektibo at matipid kaysa sa tuyo na pag-ukit.
Ang mga bagay ng wet etching ay pangunahing kinabibilangan ng silicon oxide, silicon nitride, single crystal silicon at polycrystalline silicon. Ang wet etching ng silicon oxide ay karaniwang gumagamit ng hydrofluoric acid (HF) bilang pangunahing carrier ng kemikal. Upang mapabuti ang selectivity, ang dilute hydrofluoric acid na buffered ng ammonium fluoride ay ginagamit sa proseso. Upang mapanatili ang katatagan ng halaga ng pH, maaaring magdagdag ng isang maliit na halaga ng malakas na acid o iba pang elemento. Ang doped silicon oxide ay mas madaling corroded kaysa purong silicon oxide. Pangunahing ginagamit ang wet chemical stripping para alisin ang photoresist at hard mask (silicon nitride). Ang mainit na phosphoric acid (H3PO4) ay ang pangunahing kemikal na likido na ginagamit para sa wet chemical stripping upang alisin ang silicon nitride, at may magandang selectivity para sa silicon oxide.
Ang wet cleaning ay katulad ng wet etching, at pangunahing nag-aalis ng mga pollutant sa ibabaw ng silicone wafers sa pamamagitan ng mga kemikal na reaksyon, kabilang ang mga particle, organic matter, metal at oxide. Ang pangunahing wet cleaning ay wet chemical method. Bagama't maaaring palitan ng dry cleaning ang maraming paraan ng wet cleaning, walang paraan na ganap na makakapalit ng wet cleaning.
Ang karaniwang ginagamit na mga kemikal para sa basang paglilinis ay kinabibilangan ng sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, hydrogen peroxide, ammonium hydroxide, ammonium fluoride, atbp. Sa mga praktikal na aplikasyon, isa o higit pang mga kemikal ay hinahalo sa deionized na tubig sa isang tiyak na proporsyon kung kinakailangan upang bumuo ng solusyon sa paglilinis, tulad ng SC1, SC2, DHF, BHF, atbp.
Ang paglilinis ay kadalasang ginagamit sa proseso bago ang oxide film deposition, dahil ang paghahanda ng oxide film ay dapat isagawa sa isang ganap na malinis na ibabaw ng silicon wafer. Ang karaniwang proseso ng paglilinis ng silicon wafer ay ang mga sumusunod:
2.2 Dry Etching and Paglilinis
2.2.1 Dry Etching
Ang dry etching sa industriya ay pangunahing tumutukoy sa plasma etching, na gumagamit ng plasma na may pinahusay na aktibidad upang mag-ukit ng mga partikular na sangkap. Ang sistema ng kagamitan sa malakihang proseso ng produksyon ay gumagamit ng mababang temperatura na non-equilibrium na plasma.
Pangunahing gumagamit ang plasma etching ng dalawang discharge mode: capacitive coupled discharge at inductive coupled discharge
Sa capacitively coupled discharge mode: ang plasma ay nabuo at pinananatili sa dalawang parallel plate capacitor sa pamamagitan ng external radio frequency (RF) power supply. Ang presyon ng gas ay karaniwang ilang millitorr hanggang sampu-sampung millitorr, at ang ionization rate ay mas mababa sa 10-5. Sa inductively coupled discharge mode: sa pangkalahatan sa mas mababang gas pressure (sampu-sampung millitorr), ang plasma ay nabuo at pinapanatili ng inductively coupled input energy. Ang rate ng ionization ay karaniwang mas malaki kaysa sa 10-5, kaya tinatawag din itong high-density plasma. Ang mga mapagkukunan ng high-density na plasma ay maaari ding makuha sa pamamagitan ng electron cyclotron resonance at cyclotron wave discharge. Maaaring i-optimize ng high-density plasma ang rate ng etching at selectivity ng proseso ng etching habang binabawasan ang pinsala sa etching sa pamamagitan ng hiwalay na pagkontrol sa daloy ng ion at enerhiya ng bombardment ng ion sa pamamagitan ng external na RF o microwave power supply at isang RF bias power supply sa substrate.
Ang proseso ng dry etching ay ang mga sumusunod: ang etching gas ay na-injected sa vacuum reaction chamber, at pagkatapos na ang presyon sa reaction chamber ay nagpapatatag, ang plasma ay nabuo sa pamamagitan ng radio frequency glow discharge; pagkatapos maapektuhan ng mga high-speed electron, ito ay nabubulok upang makagawa ng mga libreng radical, na nagkakalat sa ibabaw ng substrate at na-adsorbed. Sa ilalim ng pagkilos ng pambobomba ng ion, ang mga adsorbed na libreng radical ay tumutugon sa mga atomo o molekula sa ibabaw ng substrate upang bumuo ng mga gas na byproduct, na pinalabas mula sa silid ng reaksyon. Ang proseso ay ipinapakita sa sumusunod na figure:
Ang mga proseso ng dry etching ay maaaring nahahati sa sumusunod na apat na kategorya:
(1)Pisikal na sputtering etching: Pangunahing umaasa ito sa mga energetic na ion sa plasma upang bombahin ang ibabaw ng nakaukit na materyal. Ang bilang ng mga atom na nag-sputter ay depende sa enerhiya at anggulo ng mga particle ng insidente. Kapag ang enerhiya at anggulo ay nananatiling hindi nagbabago, ang sputtering rate ng iba't ibang mga materyales ay karaniwang nag-iiba lamang ng 2 hanggang 3 beses, kaya walang selectivity. Ang proseso ng reaksyon ay pangunahing anisotropic.
(2)Pag-ukit ng kemikal: Ang Plasma ay nagbibigay ng gas-phase etching atoms at molecules, na may kemikal na reaksyon sa ibabaw ng materyal upang makagawa ng mga pabagu-bagong gas. Ang purong kemikal na reaksyong ito ay may mahusay na pagpili at nagpapakita ng mga katangiang isotropiko nang hindi isinasaalang-alang ang istraktura ng sala-sala.
Halimbawa: Si (solid) + 4F → SiF4 (gaseous), photoresist + O (gaseous) → CO2 (gaseous) + H2O (gaseous)
(3)Ion energy driven etching: Ang mga ion ay parehong mga particle na nagdudulot ng pag-ukit at mga particle na nagdadala ng enerhiya. Ang kahusayan sa pag-ukit ng naturang mga particle na nagdadala ng enerhiya ay higit sa isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa simpleng pisikal o kemikal na pag-ukit. Kabilang sa mga ito, ang pag-optimize ng pisikal at kemikal na mga parameter ng proseso ay ang ubod ng pagkontrol sa proseso ng pag-ukit.
(4)Ion-barrier composite etching: Pangunahing tumutukoy ito sa pagbuo ng polymer barrier protective layer sa pamamagitan ng mga composite particle sa panahon ng proseso ng etching. Ang plasma ay nangangailangan ng gayong proteksiyon na layer upang maiwasan ang pag-ukit na reaksyon ng mga sidewall sa panahon ng proseso ng pag-ukit. Halimbawa, ang pagdaragdag ng C sa Cl at Cl2 etching ay maaaring makabuo ng chlorocarbon compound layer sa panahon ng pag-uukit upang maprotektahan ang mga sidewall mula sa pagkaka-ukit.
2.2.1 Dry cleaning
Ang dry cleaning ay pangunahing tumutukoy sa paglilinis ng plasma. Ang mga ion sa plasma ay ginagamit upang bombahin ang ibabaw na lilinisin, at ang mga atomo at molekula sa activated state ay nakikipag-ugnayan sa ibabaw na lilinisin, upang alisin at abohin ang photoresist. Hindi tulad ng dry etching, karaniwang hindi kasama sa mga parameter ng proseso ng dry cleaning ang directional selectivity, kaya medyo simple ang disenyo ng proseso. Sa malalaking proseso ng produksyon, ang mga gas na nakabatay sa fluorine, oxygen o hydrogen ay pangunahing ginagamit bilang pangunahing katawan ng plasma ng reaksyon. Bilang karagdagan, ang pagdaragdag ng isang tiyak na halaga ng argon plasma ay maaaring mapahusay ang epekto ng pambobomba ng ion, at sa gayon ay mapabuti ang kahusayan sa paglilinis.
Sa proseso ng dry cleaning ng plasma, kadalasang ginagamit ang remote plasma method. Ito ay dahil sa proseso ng paglilinis, inaasahang mabawasan ang bombardment effect ng mga ions sa plasma upang makontrol ang pinsalang dulot ng ion bombardment; at ang pinahusay na reaksyon ng mga libreng radikal na kemikal ay maaaring mapabuti ang kahusayan sa paglilinis. Ang malayuang plasma ay maaaring gumamit ng mga microwave upang makabuo ng isang matatag at mataas na densidad na plasma sa labas ng silid ng reaksyon, na bumubuo ng isang malaking bilang ng mga libreng radikal na pumapasok sa silid ng reaksyon upang makamit ang reaksyon na kinakailangan para sa paglilinis. Karamihan sa mga pinagmumulan ng dry cleaning gas sa industriya ay gumagamit ng mga fluorine-based na gas, gaya ng NF3, at higit sa 99% ng NF3 ay nabubulok sa microwave plasma. Halos walang ion bombardment effect sa proseso ng dry cleaning, kaya kapaki-pakinabang na protektahan ang silicon wafer mula sa pinsala at pahabain ang buhay ng reaction chamber.
Tatlong basang ukit at kagamitan sa paglilinis
3.1 Makinang panlinis ng wafer na uri ng tangke
Ang trough-type na wafer cleaning machine ay pangunahing binubuo ng isang front-opening na wafer transfer box transmission module, isang wafer loading/unloading transmission module, isang exhaust air intake module, isang chemical liquid tank module, isang deionized water tank module, isang drying tank module at isang control module. Maaari itong maglinis ng maraming kahon ng mga wafer nang sabay-sabay at makakamit ang dry-in at dry-out ng mga wafer.
3.2 Trench Wafer Etcher
3.3 Single Wafer Wet Processing Equipment
Ayon sa iba't ibang mga layunin ng proseso, ang single wafer wet process equipment ay maaaring nahahati sa tatlong kategorya. Ang unang kategorya ay isang kagamitan sa paglilinis ng wafer, na ang mga target sa paglilinis ay kinabibilangan ng mga particle, organikong bagay, natural na layer ng oksido, mga dumi ng metal at iba pang mga pollutant; ang pangalawang kategorya ay ang single wafer scrubbing equipment, na ang pangunahing layunin ng proseso ay alisin ang mga particle sa ibabaw ng wafer; ang pangatlong kategorya ay ang single wafer etching equipment, na pangunahing ginagamit upang alisin ang mga manipis na pelikula. Ayon sa iba't ibang layunin ng proseso, ang solong wafer etching equipment ay maaaring nahahati sa dalawang uri. Ang unang uri ay banayad na kagamitan sa pag-ukit, na pangunahing ginagamit upang alisin ang mga layer ng pinsala sa ibabaw ng pelikula na dulot ng pagtatanim ng high-energy ion; ang pangalawang uri ay ang sacrificial layer removal equipment, na pangunahing ginagamit upang alisin ang barrier layer pagkatapos ng wafer thinning o kemikal na mekanikal na buli.
Mula sa pananaw ng pangkalahatang arkitektura ng makina, ang pangunahing arkitektura ng lahat ng uri ng single-wafer wet process equipment ay magkatulad, sa pangkalahatan ay binubuo ng anim na bahagi: pangunahing frame, wafer transfer system, chamber module, chemical liquid supply at transfer module, software system at electronic control module.
3.4 Isang Kagamitan sa Paglilinis ng Wafer
Ang nag-iisang kagamitan sa paglilinis ng wafer ay idinisenyo batay sa tradisyonal na paraan ng paglilinis ng RCA, at ang layunin ng proseso nito ay linisin ang mga particle, organikong bagay, natural na layer ng oxide, mga dumi ng metal at iba pang mga pollutant. Sa mga tuntunin ng proseso ng aplikasyon, ang solong wafer cleaning equipment ay kasalukuyang malawakang ginagamit sa front-end at back-end na mga proseso ng integrated circuit manufacturing, kabilang ang paglilinis bago at pagkatapos ng pagbuo ng pelikula, paglilinis pagkatapos ng plasma etching, paglilinis pagkatapos ng ion implantation, paglilinis pagkatapos ng kemikal. mekanikal na buli, at paglilinis pagkatapos ng pagtitiwalag ng metal. Maliban sa mataas na temperatura na proseso ng phosphoric acid, ang solong kagamitan sa paglilinis ng wafer ay karaniwang tugma sa lahat ng proseso ng paglilinis.
3.5 Single Wafer Etching Equipment
Ang layunin ng proseso ng single wafer etching equipment ay higit sa lahat ay manipis na film etching. Ayon sa layunin ng proseso, maaari itong nahahati sa dalawang kategorya, katulad, light etching equipment (ginagamit upang alisin ang layer ng pinsala sa ibabaw ng film na dulot ng high-energy ion implantation) at sacrificial layer removal equipment (ginagamit upang alisin ang barrier layer pagkatapos ng wafer. pagnipis o kemikal na mekanikal na buli). Ang mga materyales na kailangang alisin sa proseso ay karaniwang kinabibilangan ng silicon, silicon oxide, silicon nitride at mga layer ng metal film.
Apat na dry etching at kagamitan sa paglilinis
4.1 Pag-uuri ng plasma etching equipment
Bilang karagdagan sa ion sputtering etching equipment na malapit sa purong pisikal na reaksyon at degumming equipment na malapit sa purong kemikal na reaksyon, ang plasma etching ay maaaring halos nahahati sa dalawang kategorya ayon sa iba't ibang teknolohiya ng pagbuo at pagkontrol ng plasma:
-Capacitively Coupled Plasma (CCP) etching;
-Inductively Coupled Plasma (ICP) etching.
4.1.1 CCP
Ang capacitively coupled plasma etching ay para ikonekta ang radio frequency power supply sa isa o pareho ng upper at lower electrodes sa reaction chamber, at ang plasma sa pagitan ng dalawang plate ay bumubuo ng capacitor sa isang pinasimple na katumbas na circuit.
Mayroong dalawang pinakamaagang tulad ng mga teknolohiya:
Ang isa ay ang maagang pag-ukit ng plasma, na nag-uugnay sa RF power supply sa itaas na elektrod at ang ibabang elektrod kung saan matatagpuan ang wafer ay pinagbabatayan. Dahil ang plasma na nabuo sa ganitong paraan ay hindi bubuo ng isang sapat na makapal na ion sheath sa ibabaw ng wafer, ang enerhiya ng ion bombardment ay mababa, at ito ay kadalasang ginagamit sa mga proseso tulad ng silicon etching na gumagamit ng mga aktibong particle bilang pangunahing etchant.
Ang isa pa ay ang maagang reactive ion etching (RIE), na nagkokonekta sa RF power supply sa ibabang electrode kung saan matatagpuan ang wafer, at pinagbabatayan ang itaas na electrode na may mas malaking lugar. Ang teknolohiyang ito ay maaaring bumuo ng mas makapal na ion sheath, na angkop para sa mga proseso ng dielectric etching na nangangailangan ng mas mataas na enerhiya ng ion upang lumahok sa reaksyon. Sa batayan ng maagang reaktibong pag-ukit ng ion, isang DC magnetic field na patayo sa RF electric field ay idinagdag upang bumuo ng ExB drift, na maaaring tumaas ang posibilidad ng banggaan ng mga electron at gas particle, at sa gayon ay epektibong nagpapabuti sa konsentrasyon ng plasma at rate ng etching. Ang pag-ukit na ito ay tinatawag na magnetic field na pinahusay na reactive ion etching (MERIE).
Ang tatlong mga teknolohiya sa itaas ay may isang karaniwang kawalan, iyon ay, ang konsentrasyon ng plasma at ang enerhiya nito ay hindi maaaring kontrolin nang hiwalay. Halimbawa, upang mapataas ang rate ng pag-ukit, ang paraan ng pagtaas ng RF power ay maaaring gamitin upang mapataas ang konsentrasyon ng plasma, ngunit ang tumaas na RF power ay hindi maiiwasang hahantong sa pagtaas ng enerhiya ng ion, na magdudulot ng pinsala sa mga device sa ang ostiya. Sa nakalipas na dekada, ang capacitive coupling technology ay nagpatibay ng disenyo ng maramihang RF sources, na konektado sa upper at lower electrodes ayon sa pagkakabanggit o pareho sa lower electrode.
Sa pamamagitan ng pagpili at pagtutugma ng iba't ibang mga frequency ng RF, ang lugar ng elektrod, espasyo, mga materyales at iba pang mga pangunahing parameter ay pinag-ugnay sa isa't isa, ang konsentrasyon ng plasma at enerhiya ng ion ay maaaring ihiwalay hangga't maaari.
4.1.2 ICP
Ang inductively coupled plasma etching ay ang paglalagay ng isa o higit pang mga set ng coils na konektado sa isang radio frequency power supply sa o sa paligid ng reaction chamber. Ang alternating magnetic field na nabuo ng radio frequency current sa coil ay pumapasok sa reaction chamber sa pamamagitan ng dielectric window upang mapabilis ang mga electron, at sa gayon ay bumubuo ng plasma. Sa isang pinasimple na katumbas na circuit (transformer), ang coil ay ang pangunahing winding inductance, at ang plasma ay ang pangalawang winding inductance.
Ang pamamaraang ito ng pagkabit ay maaaring makamit ang konsentrasyon ng plasma na higit sa isang pagkakasunud-sunod ng magnitude na mas mataas kaysa sa capacitive coupling sa mababang presyon. Bilang karagdagan, ang pangalawang RF power supply ay konektado sa lokasyon ng wafer bilang isang bias power supply upang magbigay ng ion bombardment energy. Samakatuwid, ang konsentrasyon ng ion ay nakasalalay sa pinagmumulan ng power supply ng coil at ang enerhiya ng ion ay nakasalalay sa bias na supply ng kuryente, sa gayon ay nakakamit ang isang mas masusing pag-decoupling ng konsentrasyon at enerhiya.
4.2 Plasma Etching Equipment
Halos lahat ng etchant sa dry etching ay direkta o hindi direktang nabuo mula sa plasma, kaya ang dry etching ay madalas na tinatawag na plasma etching. Ang plasma etching ay isang uri ng plasma etching sa malawak na kahulugan. Sa dalawang unang bahagi ng flat-plate na disenyo ng reactor, ang isa ay ang pag-ground sa plate kung saan matatagpuan ang wafer at ang isa pang plate ay konektado sa RF source; ang isa ay kabaligtaran. Sa dating disenyo, ang lugar ng grounded plate ay karaniwang mas malaki kaysa sa lugar ng plate na konektado sa RF source, at ang gas pressure sa reactor ay mataas. Ang kaluban ng ion na nabuo sa ibabaw ng ostiya ay napakanipis, at ang wafer ay tila "nalulubog" sa plasma. Pangunahing nakumpleto ang pag-ukit sa pamamagitan ng kemikal na reaksyon sa pagitan ng mga aktibong particle sa plasma at sa ibabaw ng nakaukit na materyal. Ang enerhiya ng ion bombardment ay napakaliit, at ang pakikilahok nito sa pag-ukit ay napakababa. Ang disenyong ito ay tinatawag na plasma etching mode. Sa isa pang disenyo, dahil ang antas ng pakikilahok ng ion bombardment ay medyo malaki, ito ay tinatawag na reactive ion etching mode.
4.3 Reactive Ion Etching Equipment
Ang reactive ion etching (RIE) ay tumutukoy sa isang proseso ng pag-ukit kung saan ang mga aktibong particle at mga naka-charge na ion ay lumalahok sa proseso nang sabay-sabay. Kabilang sa mga ito, ang mga aktibong particle ay pangunahing mga neutral na particle (kilala rin bilang mga libreng radical), na may mataas na konsentrasyon (mga 1% hanggang 10% ng konsentrasyon ng gas), na siyang mga pangunahing bahagi ng etchant. Ang mga produktong ginawa ng kemikal na reaksyon sa pagitan ng mga ito at ng nakaukit na materyal ay alinman sa volatilized at direktang nakuha mula sa reaction chamber, o naipon sa nakaukit na ibabaw; habang ang mga sisingilin na ions ay nasa mas mababang konsentrasyon (10-4 hanggang 10-3 ng konsentrasyon ng gas), at pinabilis sila ng electric field ng ion sheath na nabuo sa ibabaw ng wafer upang bombahin ang nakaukit na ibabaw. Mayroong dalawang pangunahing pag-andar ng mga sisingilin na particle. Ang isa ay upang sirain ang atomic na istraktura ng nakaukit na materyal, at sa gayon ay pinabilis ang bilis kung saan ang mga aktibong particle ay tumutugon dito; ang isa naman ay ang pagbomba at pagtanggal ng mga naipon na produkto ng reaksyon upang ang nakaukit na materyal ay ganap na nadikit sa mga aktibong particle, upang magpatuloy ang pag-ukit.
Dahil ang mga ions ay hindi direktang nakikilahok sa reaksyon ng pag-ukit (o ang account para sa isang napakaliit na proporsyon, tulad ng pisikal na pag-aalis ng bombardment at direktang kemikal na pag-ukit ng mga aktibong ions), mahigpit na pagsasalita, ang proseso ng pag-ukit sa itaas ay dapat tawaging ion-assisted etching. Ang pangalang reactive ion etching ay hindi tumpak, ngunit ito ay ginagamit pa rin hanggang ngayon. Ang pinakaunang kagamitan ng RIE ay ginamit noong 1980s. Dahil sa paggamit ng iisang RF power supply at medyo simpleng disenyo ng reaction chamber, mayroon itong mga limitasyon sa mga tuntunin ng rate ng pag-ukit, pagkakapareho at pagpili.
4.4 Magnetic Field Enhanced Reactive Ion Etching Equipment
Ang MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) na device ay isang etching device na binuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng DC magnetic field sa isang flat-panel RIE device at nilalayon na pataasin ang rate ng etching.
Ang kagamitan ng MERIE ay ginamit sa malaking sukat noong 1990s, nang ang single-wafer etching equipment ay naging pangunahing kagamitan sa industriya. Ang pinakamalaking disbentaha ng MERIE equipment ay ang spatial distribution inhomogeneity ng plasma concentration na dulot ng magnetic field ay hahantong sa kasalukuyang o boltahe na pagkakaiba sa integrated circuit device, at sa gayo'y magdudulot ng pinsala sa device. Dahil ang pinsalang ito ay sanhi ng agarang inhomogeneity, ang pag-ikot ng magnetic field ay hindi maaaring alisin ito. Habang ang laki ng mga integrated circuit ay patuloy na lumiliit, ang pinsala ng kanilang device ay lalong nagiging sensitibo sa plasma inhomogeneity, at ang teknolohiya ng pagtaas ng etching rate sa pamamagitan ng pagpapahusay ng magnetic field ay unti-unting napalitan ng multi-RF power supply planar reactive ion etching technology, na ay, capacitively coupled plasma etching technology.
4.5 Capacitively coupled plasma etching equipment
Ang capacitively coupled plasma (CCP) etching equipment ay isang device na bumubuo ng plasma sa isang reaction chamber sa pamamagitan ng capacitive coupling sa pamamagitan ng paglalagay ng radio frequency (o DC) power supply sa electrode plate at ginagamit para sa etching. Ang prinsipyo ng pag-ukit nito ay katulad ng sa reactive ion etching equipment.
Ang pinasimple na schematic diagram ng CCP etching equipment ay ipinapakita sa ibaba. Ito ay karaniwang gumagamit ng dalawa o tatlong RF source ng iba't ibang frequency, at ang ilan ay gumagamit din ng DC power supply. Ang dalas ng RF power supply ay 800kHz~162MHz, at ang karaniwang ginagamit ay 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz at 60MHz. Ang mga RF power supply na may dalas na 2MHz o 4MHz ay karaniwang tinatawag na low-frequency na RF source. Ang mga ito ay karaniwang konektado sa mas mababang elektrod kung saan matatagpuan ang wafer. Ang mga ito ay mas epektibo sa pagkontrol ng enerhiya ng ion, kaya tinatawag din silang mga bias power supply; Ang mga RF power supply na may frequency na higit sa 27MHz ay tinatawag na high-frequency RF source. Maaari silang konektado sa alinman sa itaas na elektrod o mas mababang elektrod. Mas mabisa ang mga ito sa pagkontrol sa konsentrasyon ng plasma, kaya tinatawag din silang source power supply. Ang 13MHz RF power supply ay nasa gitna at karaniwang itinuturing na may parehong mga function sa itaas ngunit medyo mahina. Tandaan na kahit na ang plasma concentration at enerhiya ay maaaring iakma sa loob ng isang tiyak na hanay sa pamamagitan ng kapangyarihan ng RF na pinagmumulan ng iba't ibang mga frequency (ang tinatawag na decoupling effect), dahil sa mga katangian ng capacitive coupling, hindi sila maisasaayos at ganap na makontrol nang nakapag-iisa.
Ang pamamahagi ng enerhiya ng mga ions ay may malaking epekto sa detalyadong pagganap ng pag-ukit at pagkasira ng device, kaya ang pag-unlad ng teknolohiya upang ma-optimize ang pamamahagi ng enerhiya ng ion ay naging isa sa mga pangunahing punto ng advanced na kagamitan sa pag-ukit. Sa kasalukuyan, ang mga teknolohiyang matagumpay na nagamit sa produksyon ay kinabibilangan ng multi-RF hybrid drive, DC superposition, RF na pinagsama sa DC pulse bias, at synchronous pulsed RF output ng bias power supply at source power supply.
Ang kagamitan sa pag-ukit ng CCP ay isa sa dalawang pinakakaraniwang ginagamit na uri ng kagamitan sa pag-ukit ng plasma. Pangunahing ginagamit ito sa proseso ng pag-ukit ng mga dielectric na materyales, tulad ng sidewall ng gate at hard mask etching sa harap na yugto ng proseso ng logic chip, contact hole etching sa gitnang yugto, mosaic at aluminum pad etching sa back stage, pati na rin ang pag-ukit ng malalalim na kanal, malalim na butas at mga butas sa pakikipag-ugnayan sa mga kable sa proseso ng 3D flash memory chip (pagkuha ng silicon nitride/silicon oxide structure bilang isang halimbawa).
Mayroong dalawang pangunahing hamon at mga direksyon sa pagpapabuti na kinakaharap ng CCP etching equipment. Una, sa paggamit ng napakataas na enerhiya ng ion, ang kakayahan sa pag-ukit ng mga istrukturang may mataas na aspect ratio (tulad ng butas at groove etching ng 3D flash memory ay nangangailangan ng ratio na mas mataas sa 50:1). Ang kasalukuyang paraan ng pagtaas ng bias power upang madagdagan ang ion energy ay gumamit ng RF power supply na hanggang 10,000 watts. Dahil sa malaking halaga ng init na nabuo, ang teknolohiya ng paglamig at pagkontrol ng temperatura ng silid ng reaksyon ay kailangang patuloy na mapabuti. Pangalawa, kailangang magkaroon ng isang pambihirang tagumpay sa pagbuo ng mga bagong etching gas upang malutas ang problema ng kakayahan sa pag-ukit.
4.6 Inductively Coupled Plasma Etching Equipment
Ang inductively coupled plasma (ICP) etching equipment ay isang device na pinagsasama ang enerhiya ng isang radio frequency power source sa isang reaction chamber sa anyo ng magnetic field sa pamamagitan ng inductor coil, at sa gayon ay bumubuo ng plasma para sa etching. Ang prinsipyo ng pag-ukit nito ay kabilang din sa pangkalahatang reaktibong pag-ukit ng ion.
Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga disenyo ng pinagmumulan ng plasma para sa kagamitan sa pag-ukit ng ICP. Ang isa ay ang teknolohiyang transformer coupled plasma (TCP) na binuo at ginawa ng Lam Research. Ang inductor coil nito ay inilalagay sa dielectric window plane sa itaas ng reaction chamber. Ang 13.56MHz RF signal ay bumubuo ng isang alternating magnetic field sa coil na patayo sa dielectric window at radially diverge sa coil axis bilang sentro.
Ang magnetic field ay pumapasok sa reaction chamber sa pamamagitan ng dielectric window, at ang alternating magnetic field ay bumubuo ng alternating electric field parallel sa dielectric window sa reaction chamber, at sa gayon ay nakakamit ang dissociation ng etching gas at pagbuo ng plasma. Dahil ang prinsipyong ito ay mauunawaan bilang isang transpormer na may isang inductor coil bilang pangunahing paikot-ikot at ang plasma sa silid ng reaksyon bilang pangalawang paikot-ikot, ang ICP etching ay pinangalanan dito.
Ang pangunahing bentahe ng teknolohiya ng TCP ay ang istraktura ay madaling palakihin. Halimbawa, mula sa isang 200mm na wafer hanggang sa isang 300mm na wafer, maaaring mapanatili ng TCP ang parehong epekto ng pag-ukit sa pamamagitan lamang ng pagpapalaki ng laki ng coil.
Ang isa pang disenyo ng pinagmumulan ng plasma ay ang teknolohiyang decoupled plasma source (DPS) na binuo at ginawa ng Applied Materials, Inc. ng United States. Ang inductor coil nito ay tatlong-dimensional na sugat sa isang hemispherical dielectric window. Ang prinsipyo ng pagbuo ng plasma ay katulad ng nabanggit na teknolohiya ng TCP, ngunit ang kahusayan ng dissociation ng gas ay medyo mataas, na nakakatulong sa pagkuha ng mas mataas na konsentrasyon ng plasma.
Dahil ang kahusayan ng inductive coupling upang makabuo ng plasma ay mas mataas kaysa sa capacitive coupling, at ang plasma ay pangunahing nabuo sa lugar na malapit sa dielectric window, ang plasma concentration nito ay karaniwang tinutukoy ng kapangyarihan ng source power supply na konektado sa inductor coil, at ang enerhiya ng ion sa ion sheath sa ibabaw ng wafer ay karaniwang tinutukoy ng kapangyarihan ng bias power supply, kaya ang konsentrasyon at enerhiya ng mga ions ay maaaring independiyenteng kontrolin, sa gayon ay nakakamit ang decoupling.
Ang kagamitan sa pag-ukit ng ICP ay isa sa dalawang pinakakaraniwang ginagamit na uri ng kagamitan sa pag-ukit ng plasma. Pangunahing ginagamit ito para sa pag-ukit ng mga mababaw na trench ng silikon, germanium (Ge), mga istruktura ng polysilicon gate, istruktura ng metal na gate, strained silicon (Srained-Si), mga wire ng metal, mga metal pad (Pads), mosaic etching metal hard mask at maraming proseso sa maramihang teknolohiya ng imaging.
Bilang karagdagan, sa pagtaas ng three-dimensional integrated circuits, CMOS image sensors at micro-electro-mechanical system (MEMS), pati na rin ang mabilis na pagtaas ng application ng through silicon vias (TSV), malalaking pahilig na butas at malalim na pag-ukit ng silikon na may iba't ibang mga morpolohiya, maraming mga tagagawa ang naglunsad ng kagamitan sa pag-ukit na partikular na binuo para sa mga application na ito. Ang mga katangian nito ay malaking lalim ng pag-ukit (sampu o kahit daan-daang micron), kaya kadalasang gumagana ito sa ilalim ng mataas na daloy ng gas, mataas na presyon at mga kondisyon ng mataas na kapangyarihan.
—————————————————————————————————————————————————— ———————————-
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/TaCkasama 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: Aug-31-2024