V procesu výroby polovodičůleptTechnologie je kritický proces, který se používá k přesnému odstranění nežádoucích materiálů na substrátu za účelem vytvoření složitých obvodových vzorů. Tento článek podrobně představí dvě hlavní technologie leptání – kapacitně vázané plazmové leptání (CCP) a indukčně vázané plazmové leptání (ICP) a prozkoumejte jejich aplikace při leptání různých materiálů.
Kapacitně vázané plazmové leptání (CCP)
Kapacitně vázaného plazmatu leptání (CCP) je dosaženo aplikací vysokofrekvenčního napětí na dvě paralelní deskové elektrody přes dohazovač a stejnosměrný blokovací kondenzátor. Dvě elektrody a plazma dohromady tvoří ekvivalentní kondenzátor. V tomto procesu vysokofrekvenční napětí tvoří kapacitní plášť v blízkosti elektrody a hranice pláště se mění s rychlou oscilací napětí. Když elektrony dosáhnou tohoto rychle se měnícího obalu, odrážejí se a získávají energii, která následně spouští disociaci nebo ionizaci molekul plynu za vzniku plazmy. Leptání CCP se obvykle aplikuje na materiály s vyšší energií chemické vazby, jako jsou dielektrika, ale vzhledem k nižší rychlosti leptání je vhodné pro aplikace vyžadující jemné řízení.
Indukčně vázané plazmové leptání (ICP)
Indukčně vázané plazmalept(ICP) je založen na principu, že střídavý proud prochází cívkou a vytváří indukované magnetické pole. Působením tohoto magnetického pole jsou elektrony v reakční komoře urychlovány a dále se zrychlují v indukovaném elektrickém poli, případně se srazí s molekulami reakčního plynu, což způsobí disociaci nebo ionizaci molekul a vytvoření plazmy. Tato metoda může produkovat vysokou rychlost ionizace a umožňuje nezávislé nastavení hustoty plazmatu a energie bombardování, což znamenáICP leptánívelmi vhodné pro leptání materiálů s nízkou energií chemické vazby, jako je křemík a kov. Kromě toho technologie ICP také poskytuje lepší jednotnost a rychlost leptání.
1. Leptání kovů
Leptání kovů se používá především pro zpracování propojek a vícevrstvých kovových rozvodů. Mezi jeho požadavky patří: vysoká rychlost leptání, vysoká selektivita (větší než 4:1 pro vrstvu masky a větší než 20:1 pro mezivrstvové dielektrikum), vysoká rovnoměrnost leptání, dobrá kontrola kritických rozměrů, žádné poškození plazmou, méně zbytkových nečistot a žádná koroze kovu. Pro leptání kovů se obvykle používá zařízení pro leptání s indukčně vázaným plazmatem.
•Leptání hliníku: Hliník je nejdůležitějším drátěným materiálem ve střední a zadní fázi výroby třísek, s výhodami nízké odolnosti, snadného nanášení a leptání. Leptání hliníku obvykle používá plazmu generovanou plynným chloridem (jako je Cl2). Hliník reaguje s chlórem za vzniku těkavého chloridu hlinitého (AlCl3). Kromě toho mohou být přidány další halogenidy, jako je SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 atd., aby se odstranila vrstva oxidu na povrchu hliníku, aby se zajistilo normální leptání.
• Leptání wolframem: Ve vícevrstvých strukturách propojení kovových drátů je wolfram hlavním kovem používaným pro propojení střední části čipu. Plyny na bázi fluoru nebo na bázi chloru lze použít k leptání kovového wolframu, ale plyny na bázi fluoru mají špatnou selektivitu pro oxid křemíku, zatímco plyny na bázi chloru (jako je CCl4) mají lepší selektivitu. Dusík se obvykle přidává do reakčního plynu, aby se získala vysoká selektivita leptacího lepidla, a kyslík se přidává ke snížení usazování uhlíku. Leptání wolframu plynem na bázi chloru může dosáhnout anizotropního leptání a vysoké selektivity. Plyny používané při suchém leptání wolframu jsou hlavně SF6, Ar a O2, z nichž SF6 lze rozložit v plazmě za vzniku atomů fluoru a wolframu pro chemickou reakci za vzniku fluoridu.
• Leptání nitridem titanu: Nitrid titanu jako tvrdý materiál masky nahrazuje tradiční masku z nitridu křemíku nebo oxidu v duálním damascénském procesu. Leptání nitridem titanu se používá hlavně v procesu otevírání tvrdé masky a hlavním reakčním produktem je TiCl4. Selektivita mezi tradiční maskou a nízkok dielektrickou vrstvou není vysoká, což povede k vzhledu obloukovitého profilu na vrchní části nízkok dielektrické vrstvy a rozšíření šířky drážky po leptání. Vzdálenost mezi uloženými kovovými čarami je příliš malá, což je náchylné k netěsnostem mostu nebo přímému poškození.
2. Leptání izolátoru
Předmětem leptání izolátoru jsou obvykle dielektrické materiály, jako je oxid křemičitý nebo nitrid křemíku, které se široce používají k vytváření kontaktních otvorů a kanálových otvorů pro spojení různých vrstev obvodů. Dielektrické leptání obvykle využívá leptadlo na principu kapacitně vázaného plazmového leptání.
• Plazmové leptání filmu oxidu křemičitého: Film oxidu křemičitého se obvykle leptá pomocí leptacích plynů obsahujících fluor, jako jsou CF4, CHF3, C2F6, SF6 a C3F8. Uhlík obsažený v leptacím plynu může reagovat s kyslíkem v oxidové vrstvě za vzniku vedlejších produktů CO a CO2, čímž se odstraní kyslík z oxidové vrstvy. CF4 je nejběžněji používaný leptací plyn. Při kolizi CF4 s vysokoenergetickými elektrony vznikají různé ionty, radikály, atomy a volné radikály. Volné radikály fluoru mohou chemicky reagovat s SiO2 a Si za vzniku těkavého fluoridu křemíku (SiF4).
• Plazmové leptání filmu z nitridu křemíku: Film z nitridu křemíku lze leptat pomocí plazmového leptání směsným plynem CF4 nebo CF4 (s O2, SF6 a NF3). U filmu Si3N4, když se pro leptání používá plazma CF4-O2 nebo jiné plynné plazma obsahující atomy F, může rychlost leptání nitridu křemíku dosáhnout 1200 Á/min a selektivita leptání může být až 20:1. Hlavním produktem je těkavý fluorid křemičitý (SiF4), který lze snadno extrahovat.
4. Monokrystalové leptání křemíku
Leptání monokrystalu křemíku se používá hlavně k vytvoření izolace v mělkém příkopu (STI). Tento proces obvykle zahrnuje průlomový proces a hlavní proces leptání. Průlomový proces využívá plyn SiF4 a NF k odstranění vrstvy oxidu na povrchu monokrystalického křemíku prostřednictvím silného bombardování ionty a chemického působení fluorových prvků; hlavní leptání používá bromovodík (HBr) jako hlavní leptadlo. Radikály bromu rozložené HBr v plazmovém prostředí reagují s křemíkem za vzniku těkavého bromidu křemičitého (SiBr4), čímž dochází k odstranění křemíku. Monokrystalové křemíkové leptání obvykle používá indukčně vázaný plazmový leptací stroj.
5. Polysilikonové leptání
Leptání polysilikonu je jedním z klíčových procesů, které určují velikost hradla tranzistorů a velikost hradla přímo ovlivňuje výkon integrovaných obvodů. Leptání polysilikonem vyžaduje dobrý poměr selektivity. Halogenové plyny, jako je chlor (Cl2), se obvykle používají k dosažení anizotropního leptání a mají dobrý poměr selektivity (až 10:1). Plyny na bázi bromu, jako je bromovodík (HBr), mohou získat vyšší poměr selektivity (až 100:1). Směs HBr s chlorem a kyslíkem může zvýšit rychlost leptání. Reakční produkty halogenového plynu a křemíku se ukládají na boční stěny a hrají ochrannou roli. Polysilikonové leptání obvykle používá indukčně vázaný plazmový leptací stroj.
Ať už se jedná o kapacitní plazmové leptání nebo indukčně vázané plazmové leptání, každé má své vlastní jedinečné výhody a technické vlastnosti. Volba vhodné technologie leptání může nejen zlepšit efektivitu výroby, ale také zajistit výtěžnost finálního produktu.
Čas odeslání: 12. listopadu 2024