Plazminiai procesai CVD operacijose

1. Kameros valymas

Cheminio garų nusodinimo (CVD) proceso metu nuosėdos susidaro ne tik ant plokštelės paviršiaus, bet ir ant komponentų proceso kameroje bei jos sienelėse. Norint išlaikyti stabilias proceso sąlygas ir išvengti plokštelių užteršimo dalelėmis, ant dalių nusėdusios plėvelės turi būti reguliariai pašalinamos. Daugumoje CVD kamerų valymui naudojamos fluoro pagrindu pagamintos cheminės reakcijos dujos.

Silicio oksido CVD kamerose valant plazmą paprastai naudojamos fluoro angliavandenilių dujos, tokios kaip CF4, C2F6 ir C3F8, kurios suyra plazmoje ir išskirdamos fluoro radikalus. Cheminės reakcijos pavaizduotos taip:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

Fluoro atomai, būdami vieni reaktyviausių radikalų, greitai reaguoja su silicio oksidu, sudarydami dujinį SiF4, kurį galima lengvai pašalinti iš kameros:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + kiti lakūs šalutiniai produktai

Volframo CVD kamerose kaip fluoro šaltiniai paprastai naudojami SF6 ir NF3. Fluoro radikalai reaguoja su volframu ir gamina lakiąjį volframo heksafluoridą (WF6), kurį galima evakuoti iš kameros vakuuminiais siurbliais. Plazmos kameros valymas gali būti automatiškai nutrauktas stebint fluoro emisijos plazmoje charakteristikas, išvengiant pernelyg didelio kameros valymo. Šie aspektai bus aptarti išsamiau.

2. Tarpų užpildymas

Kai tarpas tarp metalinių linijų susiaurėja iki 0,25 µm, kai kraštinių santykis yra 4:1, dauguma CVD nusodinimo metodų stengiasi užpildyti tarpus be tuštumų. Didelio tankio plazminis CVD (HDP-CVD) gali užpildyti tokius siaurus tarpus nesudarant tuštumų (žr. paveikslėlį žemiau). HDP-CVD procesas bus aprašytas vėliau.

3. Plazminis ėsdinimas

Palyginti su šlapiuoju ėsdinimu, plazminis ėsdinimas turi pranašumų, tokių kaip anizotropiniai ėsdinimo profiliai, automatinis galutinio taško aptikimas ir mažesnės cheminės medžiagos sąnaudos, taip pat pagrįstas didelis ėsdinimo greitis, geras selektyvumas ir vienodumas.

4. Etch profilių valdymas

Kol plazminis ėsdinimas tapo plačiai paplitęs puslaidininkių gamyboje, dauguma plokštelių gaminių naudojo drėgną cheminį ėsdinimą modelio perkėlimui. Tačiau šlapiasis ėsdinimas yra izotropinis procesas (ėsdinimas visomis kryptimis tuo pačiu greičiu). Kai elementų dydžiai susitraukia mažiau nei 3 µm, izotropinis ėsdinimas sukelia apatinį įpjovimą, ribojant šlapiojo ėsdinimo taikymą.

Plazminiuose procesuose jonai nuolat bombarduoja plokštelės paviršių. Nesvarbu, ar naudojant grotelių pažeidimo mechanizmus, ar šoninės sienelės pasyvavimo mechanizmus, ėsdinant plazma galima pasiekti anizotropinius ėsdinimo profilius. Sumažinus slėgį ėsdinimo proceso metu, galima padidinti vidutinį laisvąjį jonų kelią, taip sumažinant jonų susidūrimus, kad būtų galima geriau valdyti profilį.

5. Išgraviravimo greitis ir selektyvumas

Jonų bombardavimas plazmoje padeda nutraukti paviršiaus atomų chemines jungtis, veikiant juos plazmos sukuriamiems radikalams. Šis fizinio ir cheminio apdorojimo derinys žymiai padidina ėsdinimo cheminės reakcijos greitį. Išėsdinimo greitis ir selektyvumas priklauso nuo proceso reikalavimų. Kadangi ir jonų bombardavimas, ir radikalai atlieka esminį vaidmenį ėsdinant, o RF galia gali kontroliuoti jonų bombardavimą ir radikalus, radijo dažnių galia tampa pagrindiniu ėsdinimo greičio valdymo parametru. Didinant RF galią, galima žymiai padidinti ėsdinimo greitį, kuris bus aptartas išsamiau, taip pat paveikdamas selektyvumą.

6. Galinio taško aptikimas

Be plazmos ėsdinimo galutinis taškas turi būti nustatytas pagal laiką arba operatoriaus vizualinį patikrinimą. Plazmos procesų metu, kai ėsdinimas vyksta per paviršiaus medžiagą, kad būtų pradėta ėsdinti pagrindinė (galinio taško) medžiaga, plazmos cheminė sudėtis pasikeičia dėl ėsdinimo šalutinių produktų pokyčių, kurie akivaizdūs pasikeitus emisijos spalvai. Stebint spinduliuotės spalvos pasikeitimą optiniais jutikliais, ėsdinimo galutinį tašką galima apdoroti automatiškai. IC gamyboje tai labai vertingas įrankis.**