Puslaidininkių ėsdinimo proceso technologija

Odinimas arba ėsdinimas yra esminis puslaidininkių gamybos, mikroelektronikos IC gamybos ir mikro/nano gamybos procesų žingsnis. Tai pagrindinis modeliavimo procesas, susijęs su fotolitografija. Siaurąja prasme ėsdinimas iš esmės yra fotolitografinis ėsdinimas, kai fotorezistas pirmiausia apšviečiamas naudojant fotolitografiją, o vėliau naudojami kiti metodai, kad būtų pašalinta nepageidaujama medžiaga. Odinimas – tai procesas, kai nuo silicio plokštelės paviršiaus selektyviai pašalinama nepageidaujama medžiaga naudojant cheminius arba fizinius metodus. Pagrindinis jo tikslas yra tiksliai atkartoti dengtos silicio plokštelės kaukės modelį. Tobulėjant mikrogamybos procesams, ėsdinimas iš esmės tapo bendru medžiagos nuėmimo ir pašalinimo terminu, naudojant tirpalus, reaktyvius jonus ar kitus mechaninius metodus, ir tapo įprastu terminu mikrogamyboje.

Ofortą galima iš esmės suskirstyti į du tipus: šlapią ėsdinimą ir sausą ėsdinimą. Sausojo ėsdinimo metu dujos sužadinamos aukštais dažniais (pirmiausia 13,56 MHz arba 2,45 GHz). Esant slėgiui nuo 1 iki 100 Pa, jo vidutinis laisvas kelias svyruoja nuo kelių milimetrų iki kelių centimetrų. Yra trys pagrindiniai sauso ėsdinimo tipai:

• Fizinis sausas ėsdinimas: pagreitina fizinį plokštelės paviršiaus dalelių nusidėvėjimą;

• Cheminis sausas ėsdinimas: dujos chemiškai reaguoja su plokštelės paviršiumi;

• Cheminis-fizinis sausas ėsdinimas: fizinis ėsdinimo procesas, turintis cheminių savybių;

1. Jonų pluošto ėsdinimas

Jonų pluošto ėsdinimas yra fizinis sausas ėsdinimo procesas. Argono jonai į paviršių spinduliuojami maždaug 1–3 keV jonų pluoštu. Dėl jonų energijos jie bombarduoja paviršiaus medžiagą. Plokštelė įkišama vertikaliai arba kampu į jonų pluoštą, o ėsdinimo procesas yra absoliučiai anizotropinis. Selektyvumas mažas, nes neskiria sluoksnių. Dujos ir poliruota medžiaga išstumiamos vakuuminiu siurbliu; tačiau kadangi reakcijos produktai nėra dujiniai, dalelės gali nusėsti ant plokštelės arba kameros sienelių.

Norint išvengti šių dalelių, į kamerą įleidžiamos antrosios dujos. Šios dujos reaguoja su argono jonais, sukeldamos fizikinį ir cheminį ėsdinimo procesą. Dalis dujų reaguoja su paviršiumi, bet kai kurios reaguoja su poliruotomis dalelėmis, sudarydamos dujinius šalutinius produktus. Šiuo metodu galima išgraviruoti beveik visas medžiagas. Dėl vertikalios spinduliuotės vertikalių sienų susidėvėjimas yra labai mažas (didelė anizotropija). Tačiau dėl mažo selektyvumo ir mažo ėsdinimo greičio šis procesas retai naudojamas šiuolaikinėje puslaidininkių gamyboje.

2. Plazminis ėsdinimas

Plazminis ėsdinimas yra visiškai cheminis ėsdinimo procesas (cheminis sausas ėsdinimas). Jo pranašumas yra tas, kad plokštelės paviršius nėra pažeistas pagreitintų jonų. Dėl judančių ėsdinimo dujų dalelių ėsdinimo profilis yra izotropinis, todėl šis metodas tinkamas pašalinti ištisus plėvelės sluoksnius (pvz., nugarinės pusės valymas po terminės oksidacijos).

Vienas iš plazmos ėsdinimo reaktorių tipų yra pasroviui esantis reaktorius. Plazma uždegama aukštu 2,45 GHz dažniu smūginės jonizacijos būdu, o smūginės jonizacijos vieta atsiskiria nuo plokštelės.

Dujų išleidimo srityje dėl smūgio yra įvairių dalelių, įskaitant laisvuosius radikalus. Laisvieji radikalai yra neutralūs atomai arba molekulės su nesočiaisiais elektronais, todėl yra labai reaktyvūs. Tetrafluormetanas (CF4), kaip neutralios dujos, patenka į dujų išleidimo sritį ir išsiskiria į CF2 ir fluoro molekules (F2). Panašiai fluoras gali būti atskirtas nuo CF4 pridedant deguonies (O2):

2 CF4 + O2 ---> 2 COF2 + 2 F2

Fluoro molekulė gali būti suskaidyta į du atskirus fluoro atomus dėl energijos dujų iškrovos srityje: kiekvienas fluoro atomas yra fluoro laisvasis radikalas, nes kiekvienas atomas turi septynis valentinius elektronus ir siekia pasiekti inertinių dujų konfigūraciją. Be neutralių laisvųjų radikalų, yra keletas dalinai įkrautų dalelių (CF+4, CF+3, CF+2, ...). Tada visos dalelės, laisvieji radikalai ir kt. per keraminį vamzdelį patenka į ėsdinimo kamerą. Įkrautos dalelės gali būti užblokuotos iš ėsdinimo kameros ekstrahavimo grotelėmis arba rekombinuoti, kai susidaro neutralios molekulės. Fluoro radikalai taip pat dalinai rekombinuojasi, bet pakankamai, kad pasiektų ėsdinimo kamerą, sureaguotų ant plokštelės paviršiaus ir sukeltų cheminį dilimą. Kitos neutralios dalelės nėra ėsdinimo proceso dalis ir išeikvojamos kartu su reakcijos produktais.

Plonų plėvelių, kurias galima išgraviruoti ėsdinant plazminiu būdu, pavyzdžiai: • Silicis: Si + 4F ---> SiF4 • Silicio dioksidas: SiO2 + 4F ---> SiF4 + O2 • Silicio nitridas: Si3N4 + 12F ---> 3SiF4 + 2N2 3. Reaktyvusis greitis, ėsdinimo charakteristika, ėsdinimas, ėsdinimas. ir pakartojamumą galima labai tiksliai valdyti reaktyviojo jonų ėsdinimo metu. Galimi ir izotropiniai, ir anizotropiniai ėsdinimo profiliai. Todėl RIE yra cheminis fizinis ėsdinimo procesas ir yra svarbiausias procesas puslaidininkių gamyboje, skirtas konstruoti įvairias plonas plėveles. Proceso kameroje plokštelė dedama ant aukšto dažnio elektrodo (HF elektrodo). Plazma susidaro smūginės jonizacijos būdu, kurioje atsiranda laisvieji elektronai ir teigiamai įkrauti jonai. Jei HF elektrodas turi teigiamą įtampą, laisvieji elektronai kaupiasi ant jo ir dėl savo elektronų giminingumo negali vėl palikti elektrodo. Todėl elektrodas įkraunamas iki -1000 V (šališkumo įtampa). Lėti jonai, kurie negali sekti greitai kintančio lauko, juda link neigiamai įkrauto elektrodo.

Jei vidutinis laisvas jonų kelias yra didelis, dalelės bombarduoja plokštelės paviršių beveik statmenais kampais. Taigi medžiaga iš paviršiaus išstumiama pagreitintais jonais (fizinis ėsdinimas), o kai kurios dalelės taip pat chemiškai reaguoja su paviršiumi. Šoninės šoninės sienelės nepakeistos, todėl nėra susidėvėjimo, o ėsdinimo profilis išlieka anizotropinis. Selektyvumas nėra per mažas, bet ir ne per didelis dėl fizinio ėsdinimo proceso. Be to, plokštelės paviršius yra pažeistas pagreitintų jonų ir turi būti kietinamas terminiu atkaitinimu. Cheminė ėsdinimo proceso dalis atliekama laisviesiems radikalams reaguojant su paviršiumi ir fiziškai frezuojama medžiaga, todėl ji nenusėda ant plokštelių ar kameros sienelių, kaip ėsdinant jonų pluoštu. Didinant slėgį ėsdinimo kameroje, vidutinis laisvas dalelių kelias mažėja. Todėl susidūrimų būna daugiau, o dalelės keliauja įvairiomis kryptimis. Dėl to mažesnis kryptingas ėsdinimas, o ėsdinimo procesas įgyja daugiau cheminių savybių. Padidėjęs selektyvumas lemia izotropiškesnį ėsdinimo profilį. Anizotropiniai ėsdinimo profiliai pasiekiami pasyvinant šonines sieneles silicio ėsdinimo metu. Deguonis ėsdinimo kameroje reaguoja su maltu siliciu, sudarydamas silicio dioksidą, kuris nusėda ant vertikalių šoninių sienelių. Oksido plėvelė horizontaliose srityse pašalinama dėl jonų bombardavimo, todėl šoninis ėsdinimo procesas gali tęstis.

Išgraviravimo greitis priklauso nuo slėgio, aukšto dažnio generatoriaus galios, proceso dujų, faktinio dujų srauto greičio ir plokštelės temperatūros. Anizotropija didėja didėjant aukšto dažnio galiai, mažėjant slėgiui ir mažėjant temperatūrai. Odinimo proceso vienodumas priklauso nuo dujų, atstumo tarp dviejų elektrodų ir elektrodo medžiagos. Jei atstumas per mažas, plazma negali būti tolygiai paskirstyta, todėl susidaro nehomogeniškumas. Padidinus elektrodo atstumą, ėsdinimo greitis sumažėja, nes plazma pasiskirsto išplėstame tūryje. Pasirodė, kad elektrodams tinkamiausia medžiaga yra anglis. Kadangi fluoras ir chloras taip pat atakuoja anglį, elektrodai sukuria vienodą įtemptą plazmą, todėl plokštelės kraštai paveikiami taip pat, kaip ir plokštelės centras.

Selektyvumas ir ėsdinimo greitis labai priklauso nuo proceso dujų. Siliciui ir silicio junginiams pirmiausia naudojamas fluoras ir chloras.

Odinimo procesai neapsiriboja vienomis dujomis, dujų mišiniu ar fiksuotais proceso parametrais. Pavyzdžiui, natūralūs polisilicio oksidai gali būti pašalinti pirmiausia dideliu ėsdinimo greičiu ir mažu selektyvumu, o po to polisilicio ėsdinimas didesniu selektyvumu, palyginti su apatiniais sluoksniais.

Semicorex siūlo įvairiusSiC komponentaiėsdinimo procese. Jei turite klausimų ar reikia papildomos informacijos, nedvejodami susisiekite su mumis.

Telefonas pasiteirauti # +86-13567891907

paštas: sales@semicorex.com