U procesu proizvodnje poluprovodnika,bakropisTehnologija je kritičan proces koji se koristi za precizno uklanjanje neželjenih materijala na podlozi za formiranje složenih uzoraka kola. Ovaj članak će u detalje predstaviti dvije glavne tehnologije jetkanja – jetkanje s kapacitivno spregnutom plazmom (CCP) i induktivno spregnuto jetkanje plazmom (ICP) i istražuju njihovu primjenu u jetkanju različitih materijala.
Kapacitivno spregnuta plazma graviranje (CCP)
Kapacitivno spregnuto jetkanje plazme (CCP) postiže se primjenom RF napona na dvije paralelne pločaste elektrode kroz podudarnik i DC kondenzator za blokiranje. Dvije elektrode i plazma zajedno čine ekvivalentni kondenzator. U ovom procesu, RF napon formira kapacitivni omotač u blizini elektrode, a granica omotača se mijenja brzim oscilacijom napona. Kada elektroni stignu do ovog omotača koji se brzo mijenja, oni se reflektiraju i dobivaju energiju, što zauzvrat pokreće disocijaciju ili ionizaciju molekula plina kako bi se formirala plazma. CCP jetkanje se obično primjenjuje na materijale s većom energijom kemijske veze, kao što su dielektrici, ali zbog niže brzine jetkanja, pogodno je za aplikacije koje zahtijevaju finu kontrolu.
Induktivno spregnuta plazma graviranje (ICP)
Induktivno spregnuta plazmabakropis(ICP) se zasniva na principu da naizmjenična struja prolazi kroz zavojnicu kako bi se stvorilo inducirano magnetsko polje. Pod djelovanjem ovog magnetnog polja, elektroni u reakcionoj komori se ubrzavaju i nastavljaju ubrzavati u induciranom električnom polju, na kraju se sudarajući s molekulama reakcionog plina, uzrokujući da se molekuli disociraju ili ioniziraju i formiraju plazmu. Ova metoda može proizvesti visoku stopu ionizacije i omogućiti da se gustina plazme i energija bombardiranja nezavisno podese, što činiICP graviranjeveoma pogodan za jetkanje materijala sa niskom hemijskom energijom veze, kao što su silicijum i metal. Osim toga, ICP tehnologija također pruža bolju uniformnost i brzinu jetkanja.
1. Metalni bakropis
Metalno jetkanje se uglavnom koristi za obradu interkonekcija i višeslojnih metalnih ožičenja. Njegovi zahtjevi uključuju: visoku brzinu jetkanja, visoku selektivnost (veća od 4:1 za sloj maske i veća od 20:1 za međuslojni dielektrik), visoku uniformnost jetkanja, dobru kontrolu kritičnih dimenzija, bez oštećenja plazme, manje zaostalih kontaminanata i nema korozije za metal. Jetkanje metala obično koristi opremu za jetkanje induktivno spregnutom plazmom.
•Aluminijsko jetkanje: Aluminij je najvažniji materijal žice u srednjoj i zadnjoj fazi proizvodnje čipova, s prednostima niske otpornosti, lakog nanošenja i jetkanja. Aluminijsko jetkanje obično koristi plazmu generiranu plinom klorida (kao što je Cl2). Aluminij reaguje sa hlorom i proizvodi isparljivi aluminijum hlorid (AlCl3). Osim toga, mogu se dodati i drugi halogenidi kao što su SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, itd. kako bi se uklonio oksidni sloj na površini aluminija kako bi se osiguralo normalno jetkanje.
• Volfram jetkanje: U višeslojnim metalnim žičanim strukturama za međusobno povezivanje, volfram je glavni metal koji se koristi za međupovezivanje srednjeg dela čipa. Plinovi na bazi fluora ili hlora mogu se koristiti za jetkanje metalnog volframa, ali plinovi na bazi fluora imaju lošu selektivnost za silicijum oksid, dok plinovi na bazi hlora (kao što je CCl4) imaju bolju selektivnost. Azot se obično dodaje u reakcijski plin kako bi se postigla visoka selektivnost ljepila za jetkanje, a kisik se dodaje kako bi se smanjilo taloženje ugljika. Jetkanjem volframa gasom na bazi hlora može se postići anizotropno jetkanje i visoka selektivnost. Plinovi koji se koriste u suhom nagrizanju volframa su uglavnom SF6, Ar i O2, među kojima se SF6 može razgraditi u plazmi kako bi se dobili atomi fluora i volfram za hemijsku reakciju za proizvodnju fluorida.
• Jetkanje titanijum nitridom: Titanijum nitrid, kao tvrdi materijal za masku, zamenjuje tradicionalnu masku od silicijum nitrida ili oksida u procesu dvostrukog damascena. Jetkanje titanijum nitridom se uglavnom koristi u procesu otvaranja tvrde maske, a glavni proizvod reakcije je TiCl4. Selektivnost između tradicionalne maske i low-k dielektričnog sloja nije visoka, što će dovesti do pojave profila u obliku luka na vrhu low-k dielektričnog sloja i proširenja širine žlijeba nakon jetkanja. Razmak između taloženih metalnih linija je premali, što je sklono curenju mosta ili direktnom kvaru.
2. Izolator graviranje
Predmet izolatorskog jetkanja obično su dielektrični materijali kao što su silicijum dioksid ili silicijum nitrid, koji se široko koriste za formiranje kontaktnih rupa i rupa kanala za povezivanje različitih slojeva kola. Dielektrično jetkanje obično koristi jetkač baziran na principu kapacitivno spregnutog jetkanja plazme.
• Plazma jetkanje filma od silicijum dioksida: Film od silicijum dioksida se obično jetka pomoću gasova 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 kako bi proizveo nusproizvode CO i CO2, čime se uklanja kisik iz oksidnog sloja. CF4 je najčešće korišteni plin za jetkanje. Kada se CF4 sudari s elektronima visoke energije, nastaju različiti ioni, radikali, atomi i slobodni radikali. Slobodni radikali fluora mogu hemijski reagovati sa SiO2 i Si da bi proizveli isparljivi silicijum tetrafluorid (SiF4).
• Plazma jetkanje filma od silicijum nitrida: Film od silicijum nitrida se može nagrizati plazma jetkanjem sa CF4 ili CF4 mešanim gasom (sa O2, SF6 i NF3). Za film Si3N4, kada se CF4-O2 plazma ili druga plinska plazma koja sadrži F atome koristi za jetkanje, brzina jetkanja silicijum nitrida može doseći 1200Å/min, a selektivnost jetkanja može biti čak 20:1. Glavni proizvod je isparljivi silicijum tetrafluorid (SiF4) koji se lako ekstrahuje.
4. Silikonsko graviranje od jednog kristala
Jetkanje od jednog kristala silikona se uglavnom koristi za formiranje izolacije plitkih rovova (STI). Ovaj proces obično uključuje probojni proces i glavni proces jetkanja. Probojni proces koristi SiF4 i NF gas za uklanjanje oksidnog sloja na površini monokristalnog silicijuma kroz snažno ionsko bombardovanje i hemijsko dejstvo fluornih elemenata; glavno jetkanje koristi bromovodonik (HBr) kao glavni jetkač. Bromni radikali razloženi HBr u okruženju plazme reaguju sa silicijumom i formiraju isparljivi silicijum tetrabromid (SiBr4), čime se uklanja silicijum. Jednokristalno silikonsko jetkanje obično koristi induktivno spregnutu mašinu za jetkanje plazmom.
5. Polisilikonsko graviranje
Polisilikonsko jetkanje je jedan od ključnih procesa koji određuje veličinu gejta tranzistora, a veličina gejta direktno utiče na performanse integrisanih kola. Polisilikonsko jetkanje zahtijeva dobar omjer selektivnosti. Halogeni plinovi poput hlora (Cl2) se obično koriste za postizanje anizotropnog jetkanja i imaju dobar omjer selektivnosti (do 10:1). Gasovi na bazi broma kao što je bromovodonik (HBr) mogu postići veći omjer selektivnosti (do 100:1). Mješavina HBr sa hlorom i kiseonikom može povećati brzinu jetkanja. Reakcioni proizvodi gasa halogena i silicijuma se talože na bočnim zidovima da bi imali zaštitnu ulogu. Polisilikonsko jetkanje obično koristi induktivno spregnutu mašinu za jetkanje plazmom.
Bilo da se radi o kapacitivno spregnutoj plazmi jetkanju ili induktivno spregnutoj plazmi jetkanju, svako ima svoje jedinstvene prednosti i tehničke karakteristike. Odabir odgovarajuće tehnologije jetkanja može ne samo poboljšati efikasnost proizvodnje, već i osigurati prinos konačnog proizvoda.
Vrijeme objave: Nov-12-2024