Procesi i gërvishtjes së thatë zakonisht përbëhet nga katër gjendje themelore: para gravurës, gravurë e pjesshme, vetëm gravurë dhe mbi gërvishtje. Karakteristikat kryesore janë shpejtësia e gravimit, selektiviteti, dimensioni kritik, uniformiteti dhe zbulimi i pikës fundore.
Figura 1 Përpara gravurës
Figura 2 Gravurë e pjesshme
Figura 3 Vetëm gravurë
Figura 4 Mbi gravurë
(1) Shkalla e gdhendjes: thellësia ose trashësia e materialit të gdhendur të hequr për njësi të kohës.
Figura 5 Diagrami i shkallës së gravurës
(2) Selektiviteti: raporti i shkallëve të gravurës së materialeve të ndryshme gravurë.
Figura 6 Diagrami i selektivitetit
(3) Dimensioni kritik: madhësia e modelit në një zonë specifike pas përfundimit të gravurës.
Figura 7 Diagrami i dimensionit kritik
(4) Uniformiteti: për të matur uniformitetin e dimensionit kritik të gravurës (CD), i karakterizuar përgjithësisht nga harta e plotë e CD-së, formula është: U=(Max-Min)/2*AVG.
Figura 8 Diagrami Skematik i Uniformitetit
(5) Zbulimi i pikës fundore: Gjatë procesit të gravurës, ndryshimi i intensitetit të dritës zbulohet vazhdimisht. Kur një intensitet i caktuar drite rritet ose bie ndjeshëm, gravurja përfundon për të shënuar përfundimin e një shtrese të caktuar të gravurës së filmit.
Figura 9 Diagrami skematik i pikës fundore
Në gdhendjen e thatë, gazi ngacmohet nga frekuenca e lartë (kryesisht 13,56 MHz ose 2,45 GHz). Në një presion prej 1 deri në 100 Pa, rruga mesatare e lirë është nga disa milimetra në disa centimetra. Ekzistojnë tre lloje kryesore të gdhendjes së thatë:
•Gravurë fizike e thatë: grimcat e përshpejtuara veshin fizikisht sipërfaqen e vaferës
•Gdhendje kimike e thatë: gazi reagon kimikisht me sipërfaqen e vaferës
•Gravurë kimike fizike e thatë: procesi fizik i gravurës me karakteristika kimike
1. Gravurë me rreze jonike
Etching me rreze jonike (Ion Beam Etching) është një proces përpunimi fizik i thatë që përdor një rreze joni argon me energji të lartë me një energji prej rreth 1 deri në 3 keV për të rrezatuar sipërfaqen e materialit. Energjia e rrezes jonike bën që ajo të godasë dhe të heqë materialin sipërfaqësor. Procesi i gdhendjes është anizotropik në rastin e rrezeve jonike vertikale ose të pjerrëta. Megjithatë, për shkak të mungesës së selektivitetit, nuk ka dallim të qartë midis materialeve në nivele të ndryshme. Gazrat e krijuara dhe materialet e gdhendura shterohen nga pompa e vakumit, por meqenëse produktet e reagimit nuk janë gazra, grimcat depozitohen në muret e vaferës ose të dhomës.
Për të parandaluar formimin e grimcave, një gaz i dytë mund të futet në dhomë. Ky gaz do të reagojë me jonet e argonit dhe do të shkaktojë një proces gravimi fizik dhe kimik. Një pjesë e gazit do të reagojë me materialin sipërfaqësor, por gjithashtu do të reagojë me grimcat e lëmuara për të formuar nënprodukte të gazta. Pothuajse të gjitha llojet e materialeve mund të gërmohen me këtë metodë. Për shkak të rrezatimit vertikal, konsumimi në muret vertikale është shumë i vogël (anizotropi e lartë). Megjithatë, për shkak të selektivitetit të tij të ulët dhe shkallës së ngadaltë të gravimit, ky proces përdoret rrallë në prodhimin aktual të gjysmëpërçuesve.
2. Etching plazma
Etching plazma është një proces absolut i gravurë kimike, i njohur gjithashtu si gravurë kimike thatë. Avantazhi i tij është se nuk shkakton dëmtim të joneve në sipërfaqen e vaferës. Meqenëse speciet aktive në gazin e gravurës janë të lira për të lëvizur dhe procesi i gdhendjes është izotropik, kjo metodë është e përshtatshme për heqjen e të gjithë shtresës së filmit (për shembull, pastrimin e pjesës së pasme pas oksidimit termik).
Një reaktor në rrjedhën e poshtme është një lloj reaktori që përdoret zakonisht për gravimin e plazmës. Në këtë reaktor, plazma gjenerohet nga jonizimi i ndikimit në një fushë elektrike me frekuencë të lartë prej 2.45 GHz dhe ndahet nga vaferi.
Në zonën e shkarkimit të gazit, grimca të ndryshme gjenerohen për shkak të ndikimit dhe ngacmimit, duke përfshirë radikalet e lira. Radikalet e lira janë atome neutrale ose molekula me elektrone të pangopura, kështu që ato janë shumë reaktive. Në procesin e gravimit të plazmës, shpesh përdoren disa gazra neutralë, si tetrafluorometani (CF4), të cilët futen në zonën e shkarkimit të gazit për të gjeneruar specie aktive nga jonizimi ose dekompozimi.
Për shembull, në gazin CF4, ai futet në zonën e shkarkimit të gazit dhe zbërthehet në radikale fluori (F) dhe molekula të difluoridit të karbonit (CF2). Në mënyrë të ngjashme, fluori (F) mund të dekompozohet nga CF4 duke shtuar oksigjen (O2).
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
Molekula e fluorit mund të ndahet në dy atome të pavarura të fluorit nën energjinë e rajonit të shkarkimit të gazit, secila prej të cilave është një radikal i lirë i fluorit. Meqenëse çdo atom fluori ka shtatë elektrone valente dhe tenton të arrijë konfigurimin elektronik të një gazi inert, ata janë të gjithë shumë reaktivë. Përveç radikaleve të lira të fluorit neutral, në rajonin e shkarkimit të gazit do të ketë grimca të ngarkuara si CF+4, CF+3, CF+2 etj. Më pas, të gjitha këto grimca dhe radikale të lira futen në dhomën e gravurës përmes tubit qeramik.
Grimcat e ngarkuara mund të bllokohen nga grilat e nxjerrjes ose të rikombinohen në procesin e formimit të molekulave neutrale për të kontrolluar sjelljen e tyre në dhomën e gravurës. Radikalet e lira të fluorit do t'i nënshtrohen gjithashtu rikombinimit të pjesshëm, por janë ende mjaftueshëm aktivë për të hyrë në dhomën e gravurës, reagojnë kimikisht në sipërfaqen e vaferës dhe shkaktojnë zhveshje të materialit. Grimcat e tjera neutrale nuk marrin pjesë në procesin e gdhendjes dhe konsumohen së bashku me produktet e reaksionit.
Shembuj të filmave të hollë që mund të gërmohen në gdhendjen e plazmës:
• Silic: Si + 4F—> SiF4
• Dioksidi i silicit: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Nitridi i silikonit: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3. Gravimi i joneve reaktive (RIE)
Etching jonik reaktiv është një proces kimiko-fizik gravurë që mund të kontrollojë me shumë saktësi selektivitetin, profilin e gravurë, shkallën e gravurë, uniformitetin dhe përsëritshmërinë. Mund të arrijë profile të gravurës izotropike dhe anizotropike dhe për këtë arsye është një nga proceset më të rëndësishme për ndërtimin e shtresave të ndryshme të hollë në prodhimin e gjysmëpërçuesve.
Gjatë RIE, vaferi vendoset në një elektrodë me frekuencë të lartë (elektrodë HF). Nëpërmjet jonizimit të ndikimit, gjenerohet një plazmë në të cilën ekzistojnë elektrone të lira dhe jone të ngarkuar pozitivisht. Nëse një tension pozitiv aplikohet në elektrodën HF, elektronet e lira grumbullohen në sipërfaqen e elektrodës dhe nuk mund të largohen përsëri nga elektroda për shkak të afinitetit të tyre elektronik. Prandaj, elektrodat ngarkohen në -1000V (tensioni i paragjykimit) në mënyrë që jonet e ngadalta të mos mund të ndjekin fushën elektrike që ndryshon me shpejtësi tek elektroda e ngarkuar negativisht.
Gjatë gravimit të joneve (RIE), nëse rruga mesatare e lirë e joneve është e lartë, ato godasin sipërfaqen e vaferës në një drejtim pothuajse pingul. Në këtë mënyrë, jonet e përshpejtuara nxjerrin jashtë materialin dhe formojnë një reaksion kimik përmes gravurës fizike. Meqenëse muret anësore anësore nuk preken, profili i gravurës mbetet anizotropik dhe veshja e sipërfaqes është e vogël. Megjithatë, selektiviteti nuk është shumë i lartë sepse ndodh edhe procesi fizik i gravurës. Përveç kësaj, përshpejtimi i joneve shkakton dëme në sipërfaqen e vaferës, e cila kërkon pjekje termike për t'u riparuar.
Pjesa kimike e procesit të gdhendjes përfundon nga radikalet e lira që reagojnë me sipërfaqen dhe jonet që godasin fizikisht materialin në mënyrë që të mos depozitohet sërish në vaferë ose në muret e dhomës, duke shmangur fenomenin e ridepozitimit si gravimi me rreze jonike. Kur rritet presioni i gazit në dhomën e gdhendjes, rruga mesatare e lirë e joneve zvogëlohet, gjë që rrit numrin e përplasjeve midis joneve dhe molekulave të gazit, dhe jonet shpërndahen në drejtime më të ndryshme. Kjo rezulton në gravurë më pak të drejtuar, duke e bërë procesin e gravimit më kimik.
Profilet e gravurës anizotropike arrihen duke pasivizuar muret anësore gjatë gravimit të silikonit. Oksigjeni futet në dhomën e gravurës, ku reagon me silikonin e gdhendur për të formuar dioksid silikoni, i cili depozitohet në muret anësore vertikale. Për shkak të bombardimit të joneve, shtresa e oksidit në zonat horizontale hiqet, duke lejuar që procesi i gravimit anësor të vazhdojë. Kjo metodë mund të kontrollojë formën e profilit të gravurës dhe pjerrësinë e mureve anësore.
Shpejtësia e gravimit ndikohet nga faktorë të tillë si presioni, fuqia e gjeneratorit HF, gazi i procesit, shpejtësia aktuale e rrjedhës së gazit dhe temperatura e vaferës, dhe diapazoni i variacionit të tij mbahet nën 15%. Anizotropia rritet me rritjen e fuqisë HF, uljen e presionit dhe uljen e temperaturës. Uniformiteti i procesit të gdhendjes përcaktohet nga gazi, hapësira e elektrodave dhe materiali i elektrodës. Nëse distanca e elektrodës është shumë e vogël, plazma nuk mund të shpërndahet në mënyrë të barabartë, duke rezultuar në jouniformitet. Rritja e distancës së elektrodës zvogëlon shkallën e gravimit sepse plazma shpërndahet në një vëllim më të madh. Karboni është materiali i preferuar i elektrodës sepse prodhon një plazmë të tendosur uniforme, në mënyrë që skaji i vaferit të ndikohet në të njëjtën mënyrë si qendra e vaferës.
Gazi i procesit luan një rol të rëndësishëm në selektivitetin dhe shkallën e gravimit. Për komponimet e silikonit dhe silikonit, fluori dhe klori përdoren kryesisht për të arritur gravurë. Përzgjedhja e gazit të përshtatshëm, rregullimi i rrjedhës dhe presionit të gazit dhe kontrollimi i parametrave të tjerë si temperatura dhe fuqia në proces mund të arrijë shkallën e dëshiruar të gravimit, selektivitetin dhe uniformitetin. Optimizimi i këtyre parametrave zakonisht rregullohet për aplikacione dhe materiale të ndryshme.
Procesi i gdhendjes nuk është i kufizuar në një gaz, përzierje gazi ose parametra të caktuar të procesit. Për shembull, oksidi vendas në polisilikon mund të hiqet fillimisht me një shkallë të lartë të gravimit dhe selektivitet të ulët, ndërsa polisiliku mund të gdhendet më vonë me një selektivitet më të lartë në krahasim me shtresat themelore.
—————————————————————————————————————————————— ————————————
Semicera mund të sigurojëpjesë grafiti, ndjesi e butë/e ngurtë, pjesë të karbitit të silikonit,Pjesë karabit silikoni CVD, dhePjesë të veshura me SiC/TaC me në 30 ditë.
Nëse jeni të interesuar për produktet gjysmëpërçuese të mësipërme,ju lutemi mos hezitoni të na kontaktoni herën e parë.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP: + 86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Koha e postimit: Shtator-12-2024