Një hyrje
Etching në procesin e prodhimit të qarkut të integruar ndahet në:
-Gravurë e lagësht;
- Gravurë e thatë.
Në ditët e para, gravurja e lagësht përdorej gjerësisht, por për shkak të kufizimeve të tij në kontrollin e gjerësisë së linjës dhe drejtimin e gravurës, shumica e proceseve pas 3μm përdorin gravurë të thatë. Gdhendja e lagësht përdoret vetëm për të hequr disa shtresa të veçanta materiale dhe për të pastruar mbetjet.
Gdhendja e thatë i referohet procesit të përdorimit të gdhendjeve kimike të gazta për të reaguar me materialet në vaferë për të gdhendur pjesën e materialit që do të hiqet dhe për të formuar produkte të paqëndrueshme të reagimit, të cilat më pas nxirren nga dhoma e reagimit. Etchanti zakonisht gjenerohet direkt ose indirekt nga plazma e gazit gravurë, kështu që gravurja e thatë quhet gjithashtu gravurë plazmatike.
1.1 Plazma
Plazma është një gaz në një gjendje të dobët të jonizuar, i formuar nga shkarkimi i shkëlqimit të gazit gravurë nën veprimin e një fushe elektromagnetike të jashtme (siç është gjeneruar nga një furnizim me energji radiofrekuence). Ai përfshin elektrone, jone dhe grimca aktive neutrale. Midis tyre, grimcat aktive mund të reagojnë drejtpërdrejt kimikisht me materialin e gdhendur për të arritur gravurë, por ky reaksion i pastër kimik zakonisht ndodh vetëm në një numër shumë të vogël materialesh dhe nuk është i drejtuar; kur jonet kanë një energji të caktuar, ato mund të gërmohen me spërkatje të drejtpërdrejtë fizike, por shkalla e gravimit të këtij reaksioni të pastër fizik është jashtëzakonisht i ulët dhe selektiviteti është shumë i dobët.
Shumica e gravurëve të plazmës përfundojnë me pjesëmarrjen e grimcave aktive dhe joneve në të njëjtën kohë. Në këtë proces, bombardimi i joneve ka dy funksione. Njëra është të shkatërrohen lidhjet atomike në sipërfaqen e materialit të gdhendur, duke rritur kështu shpejtësinë me të cilën grimcat neutrale reagojnë me të; tjetra është që të rrëzohen produktet e reagimit të depozituara në ndërfaqen e reagimit për të lehtësuar kontaktin e plotë të etchantit me sipërfaqen e materialit të gdhendur, në mënyrë që gravurja të vazhdojë.
Produktet e reaksionit të depozituara në muret anësore të strukturës së gdhendur nuk mund të hiqen në mënyrë efektive nga bombardimi i joneve me drejtim, duke bllokuar kështu gravimin e mureve anësore dhe duke formuar gravurë anizotropike.
Procesi i dytë i gdhendjes
2.1 Gravimi dhe pastrimi i lagësht
Gdhendja e lagësht është një nga teknologjitë më të hershme të përdorura në prodhimin e qarkut të integruar. Megjithëse shumica e proceseve të gravurës së lagësht janë zëvendësuar me gravurë të thatë anizotropike për shkak të gravurës së tij izotropike, ai ende luan një rol të rëndësishëm në pastrimin e shtresave jokritike të madhësive më të mëdha. Veçanërisht në gravimin e mbetjeve të heqjes së oksidit dhe zhveshjen epidermale, është më efektiv dhe më ekonomik se gravurja e thatë.
Objektet e gravurës së lagësht përfshijnë kryesisht oksid silikoni, nitrid silikoni, silikon me një kristal dhe silikon polikristalor. Gradimi i lagësht i oksidit të silikonit zakonisht përdor acidin hidrofluorik (HF) si bartësin kryesor kimik. Për të përmirësuar selektivitetin, në proces përdoret acidi hidrofluorik i holluar i buferuar nga fluori i amonit. Për të ruajtur qëndrueshmërinë e vlerës së pH, mund të shtohet një sasi e vogël e acidit të fortë ose elementëve të tjerë. Oksidi i silikonit i dopuar gërryhet më lehtë se oksidi i pastër i silikonit. Zhveshja kimike e lagësht përdoret kryesisht për të hequr fotorezistencën dhe maskën e fortë (nitrit silikoni). Acidi fosforik i nxehtë (H3PO4) është lëngu kryesor kimik që përdoret për zhveshjen e lagësht kimike për të hequr nitridin e silikonit dhe ka një selektivitet të mirë për oksidin e silikonit.
Pastrimi i lagësht është i ngjashëm me gdhendjen e lagësht dhe kryesisht largon ndotësit në sipërfaqen e vaferave të silikonit përmes reaksioneve kimike, duke përfshirë grimcat, lëndën organike, metalet dhe oksidet. Pastrimi i lagësht i zakonshëm është metoda kimike e lagësht. Megjithëse pastrimi kimik mund të zëvendësojë shumë metoda të pastrimit të lagësht, nuk ka asnjë metodë që mund të zëvendësojë plotësisht pastrimin e lagësht.
Kimikatet e përdorura zakonisht për pastrimin e lagësht përfshijnë acidin sulfurik, acidin klorhidrik, acidin hidrofluorik, acidin fosforik, peroksid hidrogjeni, hidroksid amoniumi, fluori i amonit, etj. Në aplikime praktike, një ose më shumë kimikate përzihen me ujë të dejonizuar në një proporcion të caktuar sipas nevojës. formoni një zgjidhje pastrimi, të tilla si SC1, SC2, DHF, BHF, etj.
Pastrimi përdoret shpesh në procesin para depozitimit të filmit të oksidit, sepse përgatitja e filmit oksid duhet të kryhet në një sipërfaqe absolutisht të pastër vafere silikoni. Procesi i zakonshëm i pastrimit të vaferës së silikonit është si më poshtë:
2.2 Etching thatë and Pastrimi
2.2.1 Gravurë e thatë
Gravimi i thatë në industri kryesisht i referohet gravurës së plazmës, i cili përdor plazmën me aktivitet të shtuar për të gravuar substanca specifike. Sistemi i pajisjeve në proceset e prodhimit në shkallë të gjerë përdor plazmën jo-ekuilibër me temperaturë të ulët.
Gravimi i plazmës përdor kryesisht dy mënyra shkarkimi: shkarkimi i shoqëruar me kapacitiv dhe shkarkimi i shoqëruar induktiv
Në modalitetin e shkarkimit të kombinuar në mënyrë kondensative: plazma gjenerohet dhe mirëmbahet në dy kondensatorë pllakash paralele nga një furnizim me energji me frekuencë të jashtme radio (RF). Presioni i gazit është zakonisht disa militorr deri në dhjetëra millitorr, dhe shkalla e jonizimit është më pak se 10-5. Në modalitetin e shkarkimit të shoqëruar në mënyrë induktive: përgjithësisht me një presion më të ulët të gazit (dhjetëra militorr), plazma gjenerohet dhe mirëmbahet nga energjia hyrëse e çiftuar në mënyrë induktive. Shkalla e jonizimit është zakonisht më e madhe se 10-5, kështu që quhet edhe plazma me densitet të lartë. Burimet plazmatike me densitet të lartë mund të merren gjithashtu nëpërmjet rezonancës së ciklotronit elektronik dhe shkarkimit të valës së ciklotronit. Plazma me densitet të lartë mund të optimizojë shkallën e gravimit dhe selektivitetin e procesit të gravimit duke reduktuar dëmtimin e gravimit duke kontrolluar në mënyrë të pavarur rrjedhën e joneve dhe energjinë e bombardimit të joneve përmes një furnizimi me energji të jashtme RF ose mikrovalë dhe një furnizimi me energji të paragjykuar RF në nënshtresë.
Procesi i gërvishtjes së thatë është si më poshtë: gazi i gravimit injektohet në dhomën e reaksionit të vakumit dhe pasi presioni në dhomën e reagimit të stabilizohet, plazma gjenerohet nga shkarkimi i shkëlqimit të frekuencës së radios; pasi ndikohet nga elektronet me shpejtësi të lartë, dekompozohet për të prodhuar radikale të lira, të cilat shpërndahen në sipërfaqen e nënshtresës dhe absorbohen. Nën veprimin e bombardimit të joneve, radikalet e lira të absorbuara reagojnë me atome ose molekula në sipërfaqen e substratit për të formuar nënprodukte të gazta, të cilat shkarkohen nga dhoma e reaksionit. Procesi është paraqitur në figurën e mëposhtme:
Proceset e gdhendjes së thatë mund të ndahen në katër kategoritë e mëposhtme:
(1)Gravurë me spërkatje fizike: Mbështet kryesisht në jonet energjetike në plazmë për të bombarduar sipërfaqen e materialit të gdhendur. Numri i atomeve të spërkatura varet nga energjia dhe këndi i grimcave rënëse. Kur energjia dhe këndi mbeten të pandryshuara, shkalla e spërkatjes së materialeve të ndryshme zakonisht ndryshon nga vetëm 2 deri në 3 herë, kështu që nuk ka selektivitet. Procesi i reagimit është kryesisht anizotropik.
(2)Gravurë kimike: Plazma siguron atome dhe molekula të gravimit të fazës së gazit, të cilat reagojnë kimikisht me sipërfaqen e materialit për të prodhuar gazra të paqëndrueshëm. Ky reaksion thjesht kimik ka selektivitet të mirë dhe shfaq karakteristika izotropike pa marrë parasysh strukturën e rrjetës.
Për shembull: Si (i ngurtë) + 4F → SiF4 (i gaztë), fotorezistent + O (i gaztë) → CO2 (i gaztë) + H2O (i gaztë)
(3)Gravurë e drejtuar nga energjia jonike: Jonet janë të dyja grimca që shkaktojnë gdhendje dhe grimca që mbartin energji. Efikasiteti i gravimit të grimcave të tilla që mbartin energji është më shumë se një rend i madhësisë më i lartë se ai i gravurës së thjeshtë fizike ose kimike. Midis tyre, optimizimi i parametrave fizikë dhe kimikë të procesit është thelbi i kontrollit të procesit të gravurës.
(4)Gravurë e përbërë me pengesë jonike: Kryesisht i referohet krijimit të një shtrese mbrojtëse të barrierës polimer nga grimcat e përbëra gjatë procesit të gravimit. Plazma kërkon një shtresë të tillë mbrojtëse për të parandaluar reaksionin e gravimit të mureve anësore gjatë procesit të gravimit. Për shembull, shtimi i C në gërvishtjen Cl dhe Cl2 mund të prodhojë një shtresë të përbërjes së klorokarbonit gjatë gdhendjes për të mbrojtur muret anësore nga gravimi.
2.2.1 Pastrim kimik
Pastrimi kimik kryesisht i referohet pastrimit të plazmës. Jonet në plazmë përdoren për të bombarduar sipërfaqen që do të pastrohet, dhe atomet dhe molekulat në gjendjen e aktivizuar ndërveprojnë me sipërfaqen që do të pastrohet, në mënyrë që të hiqet dhe hiqet fotorezisti. Ndryshe nga gravurja e thatë, parametrat e procesit të pastrimit kimik zakonisht nuk përfshijnë selektivitetin e drejtimit, kështu që dizajni i procesit është relativisht i thjeshtë. Në proceset e prodhimit në shkallë të gjerë, gazrat me bazë fluori, oksigjeni ose hidrogjeni përdoren kryesisht si trupi kryesor i plazmës së reaksionit. Përveç kësaj, shtimi i një sasie të caktuar të plazmës së argonit mund të përmirësojë efektin e bombardimit të joneve, duke përmirësuar kështu efikasitetin e pastrimit.
Në procesin e pastrimit kimik të plazmës, zakonisht përdoret metoda e plazmës në distancë. Kjo është për shkak se në procesin e pastrimit, shpresohet të zvogëlohet efekti i bombardimit të joneve në plazmë për të kontrolluar dëmtimin e shkaktuar nga bombardimi i joneve; dhe reagimi i zgjeruar i radikaleve të lira kimike mund të përmirësojë efikasitetin e pastrimit. Plazma e largët mund të përdorë mikrovalët për të gjeneruar një plazmë të qëndrueshme dhe me densitet të lartë jashtë dhomës së reagimit, duke gjeneruar një numër të madh radikalësh të lirë që hyjnë në dhomën e reagimit për të arritur reagimin e kërkuar për pastrim. Shumica e burimeve të gazit të pastrimit kimik në industri përdorin gazra me bazë fluori, si NF3, dhe më shumë se 99% e NF3 dekompozohet në plazmën me mikrovalë. Nuk ka pothuajse asnjë efekt bombardimi jonik në procesin e pastrimit të thatë, kështu që është e dobishme të mbroni vaferën e silikonit nga dëmtimi dhe të zgjasni jetëgjatësinë e dhomës së reagimit.
Tre pajisje për gdhendje dhe pastrim të lagësht
3.1 Makinë për pastrimin e vaferave të tipit tank
Makina e pastrimit të vaferës së tipit gropë përbëhet kryesisht nga një modul i transmetimit të kutisë së transferimit të vaferës me hapje të përparme, një modul transmetimi ngarkimi/shkarkimi vaferi, një modul i marrjes së ajrit të shkarkimit, një modul rezervuari kimik të lëngjeve, një modul i rezervuarit të ujit të dejonizuar, një rezervuar tharjeje modul dhe një modul kontrolli. Mund të pastrojë shumë kuti me vaferë në të njëjtën kohë dhe mund të arrijë tharjen dhe tharjen e vaferave.
3.2 Gjurmues vaferi në kanal
3.3 Pajisjet e përpunimit të lagësht të vaferës së vetme
Sipas qëllimeve të ndryshme të procesit, pajisjet e procesit të lagësht me meshë të vetme mund të ndahen në tre kategori. Kategoria e parë janë pajisjet e pastrimit të vaferës së vetme, objektivat e pastrimit të të cilave përfshijnë grimcat, lëndën organike, shtresën e oksidit natyror, papastërtitë metalike dhe ndotës të tjerë; kategoria e dytë janë pajisjet e pastrimit të vaferës së vetme, qëllimi kryesor i procesit të të cilave është heqja e grimcave në sipërfaqen e vaferës; kategoria e tretë janë pajisjet e gravurës së vaferës së vetme, e cila përdoret kryesisht për heqjen e filmave të hollë. Sipas qëllimeve të ndryshme të procesit, pajisjet e gravurës së vaferës së vetme mund të ndahen në dy lloje. Lloji i parë është pajisja me gravurë të butë, e cila përdoret kryesisht për të hequr shtresat e dëmtimit të filmit sipërfaqësor të shkaktuar nga implantimi i joneve me energji të lartë; lloji i dytë është pajisja për heqjen e shtresave sakrifikuese, e cila përdoret kryesisht për të hequr shtresat penguese pas hollimit të vaferës ose lustrimit mekanik kimik.
Nga këndvështrimi i arkitekturës së përgjithshme të makinës, arkitektura bazë e të gjitha llojeve të pajisjeve të procesit të lagësht me një vaferë është e ngjashme, përgjithësisht përbëhet nga gjashtë pjesë: korniza kryesore, sistemi i transferimit të vaferës, moduli i dhomës, moduli i furnizimit dhe transferimit të lëngjeve kimike, sistemi softuerik. dhe modulin e kontrollit elektronik.
3.4 Pajisje për pastrimin e vaferës së vetme
Pajisja e vetme e pastrimit të vaferës është projektuar bazuar në metodën tradicionale të pastrimit RCA dhe qëllimi i procesit të saj është të pastrojë grimcat, lëndën organike, shtresën e oksidit natyror, papastërtitë metalike dhe ndotës të tjerë. Për sa i përket aplikimit të procesit, pajisja e pastrimit me vaferë të vetme aktualisht përdoret gjerësisht në proceset e përparme dhe të pasme të prodhimit të qarkut të integruar, duke përfshirë pastrimin para dhe pas formimit të filmit, pastrimin pas gdhendjes plazmatike, pastrimin pas implantimit të joneve, pastrimin pas kimikateve. lustrim mekanik dhe pastrim pas depozitimit të metaleve. Me përjashtim të procesit të acidit fosforik me temperaturë të lartë, pajisja e pastrimit të vaferës së vetme është në thelb e pajtueshme me të gjitha proceset e pastrimit.
3.5 Pajisje për gravurë me vaferë të vetme
Qëllimi i procesit të pajisjeve të gravurës së vaferës së vetme është kryesisht gravurja me film të hollë. Sipas qëllimit të procesit, ai mund të ndahet në dy kategori, përkatësisht, pajisjet e gravurës së lehtë (të përdorura për të hequr shtresën e dëmtimit të filmit sipërfaqësor të shkaktuar nga implantimi i joneve me energji të lartë) dhe pajisje për heqjen e shtresës sakrifikuese (përdoret për të hequr shtresën penguese pas vaferit. hollim ose lustrim mekanik kimik). Materialet që duhet të hiqen në proces përfshijnë përgjithësisht silikon, oksid silikoni, nitrid silikoni dhe shtresa filmi metalik.
Katër pajisje për gdhendje dhe pastrim të thatë
4.1 Klasifikimi i pajisjeve të gravurës së plazmës
Përveç pajisjeve të gravurës së spërkatjes së joneve që janë afër reaksionit të pastër fizik dhe pajisjes së heqjes së gumzave që është afër reaksionit të pastër kimik, gravimi i plazmës mund të ndahet afërsisht në dy kategori sipas teknologjive të ndryshme të gjenerimit dhe kontrollit të plazmës:
-Etching me plazmë të lidhur në mënyrë kapacitive (CCP);
- Gravurë me plazmë të çiftëzuar në mënyrë induktive (ICP).
4.1.1 CCP
Gravimi i plazmës i lidhur në mënyrë kondenciale është për të lidhur furnizimin me energji të radiofrekuencës me një ose të dyja elektrodat e sipërme dhe të poshtme në dhomën e reaksionit, dhe plazma midis dy pllakave formon një kondensator në një qark ekuivalent të thjeshtuar.
Ekzistojnë dy teknologji të tilla më të hershme:
Njëra është gravurja e hershme e plazmës, e cila lidh furnizimin me energji RF me elektrodën e sipërme dhe elektroda e poshtme ku ndodhet vaferi është e tokëzuar. Për shkak se plazma e gjeneruar në këtë mënyrë nuk do të formojë një shtresë jonike mjaftueshëm të trashë në sipërfaqen e vaferës, energjia e bombardimit jonik është e ulët dhe zakonisht përdoret në procese të tilla si gravimi i silikonit që përdorin grimcat aktive si gravën kryesore.
Tjetri është gravimi i hershëm i joneve reaktive (RIE), i cili lidh furnizimin me energji RF me elektrodën e poshtme ku ndodhet vaferi, dhe e argumenton elektrodën e sipërme me një zonë më të madhe. Kjo teknologji mund të formojë një shtresë joni më të trashë, e cila është e përshtatshme për proceset e gdhendjes dielektrike që kërkojnë energji më të lartë jonike për të marrë pjesë në reaksion. Në bazë të gravimit të hershëm të joneve reaktive, një fushë magnetike DC pingul me fushën elektrike RF shtohet për të formuar zhvendosjen ExB, e cila mund të rrisë mundësinë e përplasjes së elektroneve dhe grimcave të gazit, duke përmirësuar kështu në mënyrë efektive përqendrimin e plazmës dhe shkallën e gravimit. Kjo gravurë quhet gravurë jone reaktive e zgjeruar me fushë magnetike (MERIE).
Tre teknologjitë e mësipërme kanë një disavantazh të përbashkët, domethënë, përqendrimi i plazmës dhe energjia e saj nuk mund të kontrollohen veçmas. Për shembull, për të rritur shkallën e gravimit, metoda e rritjes së fuqisë RF mund të përdoret për të rritur përqendrimin e plazmës, por rritja e fuqisë RF në mënyrë të pashmangshme do të çojë në një rritje të energjisë së joneve, e cila do të shkaktojë dëmtim të pajisjeve në meshës. Në dekadën e kaluar, teknologjia e bashkimit kapacitiv ka adoptuar një dizajn të burimeve të shumta RF, të cilat janë të lidhura me elektrodat e sipërme dhe të poshtme përkatësisht ose të dyja me elektrodën e poshtme.
Duke zgjedhur dhe përputhur frekuenca të ndryshme RF, zona e elektrodës, hapësira, materialet dhe parametrat e tjerë kyç koordinohen me njëri-tjetrin, përqendrimi i plazmës dhe energjia e joneve mund të shkëputen sa më shumë që të jetë e mundur.
4.1.2 ICP
Gravimi i plazmës i shoqëruar në mënyrë induktive është vendosja e një ose më shumë grupeve të mbështjellësve të lidhur me një furnizim me energji radiofrekuence mbi ose rreth dhomës së reagimit. Fusha magnetike e alternuar e gjeneruar nga rryma e radiofrekuencës në spirale hyn në dhomën e reagimit përmes dritares dielektrike për të përshpejtuar elektronet, duke gjeneruar kështu plazmën. Në një qark ekuivalent të thjeshtuar (transformator), spiralja është induktanca kryesore e mbështjelljes, dhe plazma është induktanca e mbështjelljes dytësore.
Kjo metodë e bashkimit mund të arrijë një përqendrim plazmatik që është më shumë se një rend i madhësisë më i lartë se bashkimi kapacitiv në presion të ulët. Përveç kësaj, furnizimi i dytë me energji RF është i lidhur me vendndodhjen e vaferit si një furnizim me energji paragjykimore për të siguruar energjinë e bombardimit jon. Prandaj, përqendrimi i joneve varet nga burimi i furnizimit me energji të spirales dhe energjia e joneve varet nga furnizimi me energji i paragjykuar, duke arritur kështu një shkëputje më të plotë të përqendrimit dhe energjisë.
4.2 Pajisjet e gravurës së plazmës
Pothuajse të gjithë gravurët në gravurë të thatë krijohen drejtpërdrejt ose tërthorazi nga plazma, kështu që gravurja e thatë shpesh quhet gravurë plazmatike. Etching plazma është një lloj gravurë plazma në një kuptim të gjerë. Në dy modelet e hershme të reaktorëve me pllaka të sheshta, njëra është tokëzimi i pllakës ku ndodhet vaferi dhe tjetra është e lidhur me burimin RF; tjetra është e kundërta. Në modelin e mëparshëm, zona e pllakës së tokëzuar është zakonisht më e madhe se zona e pllakës së lidhur me burimin RF, dhe presioni i gazit në reaktor është i lartë. Mbulesa jonike e formuar në sipërfaqen e vaferës është shumë e hollë dhe vaferi duket se është "i zhytur" në plazmë. Gravimi kryhet kryesisht nga reaksioni kimik midis grimcave aktive në plazmë dhe sipërfaqes së materialit të gdhendur. Energjia e bombardimit të joneve është shumë e vogël dhe pjesëmarrja e tij në gravurë është shumë e ulët. Ky dizajn quhet modaliteti i gravimit të plazmës. Në një dizajn tjetër, për shkak se shkalla e pjesëmarrjes së bombardimeve jonike është relativisht e madhe, quhet mënyra e gravimit të joneve reaktive.
4.3 Pajisjet për gravimin e joneve reaktive
Gravimi i joneve reaktive (RIE) i referohet një procesi gravimi në të cilin grimcat aktive dhe jonet e ngarkuara marrin pjesë në proces në të njëjtën kohë. Midis tyre, grimcat aktive janë kryesisht grimca neutrale (të njohura edhe si radikale të lira), me një përqendrim të lartë (rreth 1% deri në 10% të përqendrimit të gazit), të cilat janë përbërësit kryesorë të etchantit. Produktet e prodhuara nga reaksioni kimik midis tyre dhe materialit të gdhendur ose avullohen dhe nxirren drejtpërdrejt nga dhoma e reaksionit, ose grumbullohen në sipërfaqen e gdhendur; ndërsa jonet e ngarkuara janë në një përqendrim më të ulët (10-4 deri në 10-3 të përqendrimit të gazit), dhe ato përshpejtohen nga fusha elektrike e mbështjellësit jonik të formuar në sipërfaqen e vaferit për të bombarduar sipërfaqen e gdhendur. Ekzistojnë dy funksione kryesore të grimcave të ngarkuara. Njëra është të shkatërrohet struktura atomike e materialit të gdhendur, duke përshpejtuar kështu shpejtësinë me të cilën grimcat aktive reagojnë me të; tjetra është bombardimi dhe heqja e produkteve të akumuluara të reaksionit në mënyrë që materiali i gdhendur të jetë në kontakt të plotë me grimcat aktive, në mënyrë që gravurja të vazhdojë.
Për shkak se jonet nuk marrin pjesë drejtpërdrejt në reaksionin e gravurës (ose përbëjnë një pjesë shumë të vogël, siç është heqja e bombardimeve fizike dhe gravimi i drejtpërdrejtë kimik i joneve aktive), në mënyrë rigoroze, procesi i mësipërm i gravurës duhet të quhet gravurë me ndihmën e joneve. Emri gravurë me jon reaktiv nuk është i saktë, por përdoret ende sot. Pajisjet më të hershme RIE u vunë në përdorim në vitet 1980. Për shkak të përdorimit të një furnizimi të vetëm me energji RF dhe një modeli relativisht të thjeshtë të dhomës së reagimit, ai ka kufizime në aspektin e shkallës së gravimit, uniformitetit dhe selektivitetit.
4.4 Pajisje për gravimin e joneve reaktive të zgjeruara të fushës magnetike
Pajisja MERIE (Etching Reactive Jon Reactive Magnetically Enhanced) është një pajisje gravimi që është ndërtuar duke shtuar një fushë magnetike DC në një pajisje RIE me panel të sheshtë dhe ka për qëllim të rrisë shkallën e gravurës.
Pajisjet MERIE u vunë në përdorim në një shkallë të gjerë në vitet 1990, kur pajisjet e gravimit me një vaferë ishin bërë pajisjet kryesore në industri. Disavantazhi më i madh i pajisjeve MERIE është se johomogjeniteti i shpërndarjes hapësinore të përqendrimit të plazmës i shkaktuar nga fusha magnetike do të çojë në ndryshime të rrymës ose tensionit në pajisjen e qarkut të integruar, duke shkaktuar kështu dëmtim të pajisjes. Meqenëse ky dëm shkaktohet nga johomogjeniteti i menjëhershëm, rrotullimi i fushës magnetike nuk mund ta eliminojë atë. Ndërsa madhësia e qarqeve të integruara vazhdon të zvogëlohet, dëmtimi i pajisjes së tyre është gjithnjë e më i ndjeshëm ndaj johomogjenitetit të plazmës dhe teknologjia e rritjes së shkallës së gravimit duke rritur fushën magnetike është zëvendësuar gradualisht nga teknologjia planare e gravimit të joneve reaktive të furnizimit me energji multi-RF, që është, teknologjia e gravimit të plazmës së lidhur në mënyrë kapacitive.
4.5 Pajisje për gravimin e plazmës së lidhur në mënyrë kondenciale
Pajisja e gravimit të plazmës së çiftuar në mënyrë kondenciale (CCP) është një pajisje që gjeneron plazmën në një dhomë reaksioni përmes bashkimit kapacitiv duke aplikuar një furnizim me energji radiofrekuence (ose DC) në pllakën e elektrodës dhe përdoret për gravurë. Parimi i tij i gravurës është i ngjashëm me atë të pajisjeve të gravimit të joneve reaktive.
Diagrami skematik i thjeshtuar i pajisjes së gravimit të CCP është paraqitur më poshtë. Zakonisht përdor dy ose tre burime RF të frekuencave të ndryshme, dhe disa përdorin gjithashtu furnizime me energji DC. Frekuenca e furnizimit me energji RF është 800kHz~162MHz dhe ato që përdoren zakonisht janë 2MHz,4MHz,13MHz,27MHz,40MHz dhe 60MHz. Furnizimet e energjisë RF me një frekuencë prej 2 MHz ose 4 MHz zakonisht quhen burime RF me frekuencë të ulët. Në përgjithësi ato lidhen me elektrodën e poshtme ku ndodhet vaferi. Ato janë më efektive në kontrollin e energjisë jonike, kështu që quhen edhe furnizime me energji të paragjykuar; Furnizimet e energjisë RF me një frekuencë mbi 27 MHz quhen burime RF me frekuencë të lartë. Ato mund të lidhen ose me elektrodën e sipërme ose me elektrodën e poshtme. Ato janë më efektive në kontrollin e përqendrimit të plazmës, prandaj quhen edhe burime të energjisë. Furnizimi me energji RF 13 MHz është në mes dhe përgjithësisht konsiderohet të ketë të dyja funksionet e mësipërme, por janë relativisht më të dobëta. Vini re se megjithëse përqendrimi dhe energjia e plazmës mund të rregullohen brenda një diapazoni të caktuar nga fuqia e burimeve RF të frekuencave të ndryshme (i ashtuquajturi efekti i shkëputjes), për shkak të karakteristikave të bashkimit kapacitiv, ato nuk mund të rregullohen dhe kontrollohen plotësisht në mënyrë të pavarur.
Shpërndarja e energjisë e joneve ka një ndikim të rëndësishëm në performancën e detajuar të gdhendjes dhe dëmtimit të pajisjes, kështu që zhvillimi i teknologjisë për të optimizuar shpërndarjen e energjisë jonike është bërë një nga pikat kyçe të pajisjeve të avancuara të gravurës. Aktualisht, teknologjitë që janë përdorur me sukses në prodhim përfshijnë diskun hibrid me shumë RF, mbivendosjen DC, RF të kombinuar me paragjykimin e pulsit DC dhe daljen sinkrone të pulsit RF të furnizimit me paragjykim dhe furnizimit me energji të burimit.
Pajisjet e gravurës së CCP janë një nga dy llojet më të përdorura të pajisjeve për gravimin e plazmës. Përdoret kryesisht në procesin e gdhendjes së materialeve dielektrike, të tilla si gravimi i murit anësor të portës dhe i maskës së fortë në fazën e përparme të procesit të çipit logjik, gravimi i vrimave të kontaktit në fazën e mesme, gravimi i mozaikut dhe jastëk alumini në fazën e pasme, si dhe gdhendja e kanaleve të thella, vrimave të thella dhe vrimave të kontaktit të instalimeve elektrike në procesin e çipit të memories flash 3D (duke marrë si shembull strukturën e nitridit të silikonit/oksidit të silikonit).
Ekzistojnë dy sfida kryesore dhe drejtime përmirësimi me të cilat përballen pajisjet e gravurës së CCP. Së pari, në aplikimin e energjisë jashtëzakonisht të lartë të joneve, aftësia e gravimit të strukturave me raport të lartë aspekti (të tilla si gravimi i vrimës dhe brazdës së memories flash 3D kërkon një raport më të lartë se 50:1). Metoda aktuale e rritjes së fuqisë së paragjykimit për të rritur energjinë e joneve ka përdorur furnizime me energji RF deri në 10,000 watts. Duke pasur parasysh sasinë e madhe të nxehtësisë së gjeneruar, teknologjia e ftohjes dhe kontrollit të temperaturës së dhomës së reagimit duhet të përmirësohet vazhdimisht. Së dyti, duhet të ketë një përparim në zhvillimin e gazeve të reja gravurë për të zgjidhur rrënjësisht problemin e aftësisë së gravurës.
4.6 Pajisje për gravurë me plazmë të lidhur në mënyrë induktive
Pajisja e gravimit të plazmës së çiftuar në mënyrë induktive (ICP) është një pajisje që bashkon energjinë e një burimi energjie të frekuencës radio në një dhomë reaksioni në formën e një fushe magnetike nëpërmjet një spirale induktore, duke gjeneruar kështu plazmën për gravurë. Parimi i tij i gravurës i përket gjithashtu gravurës së përgjithësuar të joneve reaktive.
Ekzistojnë dy lloje kryesore të modeleve të burimeve të plazmës për pajisjet e gravimit të ICP. Njëra është teknologjia e plazmës së bashkuar me transformator (TCP) e zhvilluar dhe prodhuar nga Lam Research. Bobina e saj induktore vendoset në rrafshin e dritares dielektrike mbi dhomën e reagimit. Sinjali RF 13,56 MHz gjeneron një fushë magnetike të alternuar në spiralen që është pingul me dritaren dielektrike dhe divergjent radikal me boshtin e spirales si qendër.
Fusha magnetike hyn në dhomën e reaksionit përmes dritares dielektrike, dhe fusha magnetike e alternuar gjeneron një fushë elektrike alternative paralele me dritaren dielektrike në dhomën e reaksionit, duke arritur kështu ndarjen e gazit gravurë dhe gjenerimin e plazmës. Meqenëse ky parim mund të kuptohet si një transformator me një spirale induktore si dredha-dredha parësore dhe plazma në dhomën e reagimit si dredha-dredha dytësore, gravimi ICP është emëruar pas kësaj.
Avantazhi kryesor i teknologjisë TCP është se struktura është e lehtë për t'u rritur. Për shembull, nga një vafer 200 mm në një vaferë 300 mm, TCP mund të ruajë të njëjtin efekt gravurë duke rritur thjesht madhësinë e spirales.
Një dizajn tjetër i burimit të plazmës është teknologjia e burimit të plazmës së shkëputur (DPS) e zhvilluar dhe prodhuar nga Applied Materials, Inc. të Shteteve të Bashkuara. Spiralja e saj induktore është e mbështjellë tre-dimensionale në një dritare dielektrike hemisferike. Parimi i gjenerimit të plazmës është i ngjashëm me teknologjinë e lartpërmendur TCP, por efikasiteti i disociimit të gazit është relativisht i lartë, gjë që është e favorshme për të marrë një përqendrim më të lartë plazmatik.
Meqenëse efikasiteti i bashkimit induktiv për të gjeneruar plazmë është më i lartë se ai i bashkimit kapacitiv, dhe plazma gjenerohet kryesisht në zonën afër dritares dielektrike, përqendrimi i saj në plazmë përcaktohet kryesisht nga fuqia e burimit të furnizimit me energji të lidhur me induktorin. spiralja, dhe energjia e joneve në mbështjellësin e joneve në sipërfaqen e vaferës përcaktohet në thelb nga fuqia e furnizimit me energji të paragjykuar, kështu që përqendrimi dhe energjia e joneve mund të kontrollohen në mënyrë të pavarur, duke arritur kështu shkëputjen.
Pajisja e gravurës ICP është një nga dy llojet më të përdorura të pajisjeve për gravimin e plazmës. Përdoret kryesisht për gravimin e llogoreve të cekëta të silikonit, germaniumit (Ge), strukturave të portës polisilikoni, strukturave të portave metalike, silikonit të tendosur (Strained-Si), telave metalikë, jastëkëve metalikë (Pads), maskave të forta metalike për gravimin e mozaikut dhe proceseve të shumta në teknologji të shumëfishtë të imazhit.
Për më tepër, me rritjen e qarqeve të integruara tredimensionale, sensorët e imazhit CMOS dhe sistemet mikroelektro-mekanike (MEMS), si dhe me rritjen e shpejtë të aplikimit të viave të silikonit (TSV), vrimave të pjerrëta me përmasa të mëdha dhe gravurë të thellë të silikonit me morfologji të ndryshme, shumë prodhues kanë lançuar pajisje për gravurë të zhvilluara posaçërisht për këto aplikacione. Karakteristikat e tij janë thellësia e madhe e gravimit (dhjetëra apo edhe qindra mikronë), kështu që funksionon kryesisht në kushte të rrjedhjes së lartë të gazit, presionit të lartë dhe fuqisë së lartë.
—————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera mund të sigurojëpjesë grafiti, ndjesi e butë/e ngurtë, pjesë të karbitit të silikonit, Pjesë karabit silikoni CVD, dhePjesë të veshura me SiC/TaCme 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: 31 gusht 2024