In die halfgeleiervervaardigingsproses,etstegnologie is 'n kritieke proses wat gebruik word om ongewenste materiale op die substraat presies te verwyder om komplekse stroombaanpatrone te vorm. Hierdie artikel sal twee hoofstroom-etstegnologieë in detail bekendstel – kapasitief gekoppelde plasma-ets (CCP) en induktief gekoppelde plasma-ets (ICP), en verken hul toepassings in die ets van verskillende materiale.
Kapasitief gekoppelde plasma-ets (CCP)
Kapasitief-gekoppelde plasma-ets (CCP) word verkry deur 'n RF-spanning aan twee parallelle plaatelektrodes toe te pas deur 'n pasvormer en 'n GS-blokkerende kapasitor. Die twee elektrodes en die plasma vorm saam 'n ekwivalente kapasitor. In hierdie proses vorm die RF-spanning 'n kapasitiewe omhulsel naby die elektrode, en die grens van die omhulsel verander met die vinnige ossillasie van die spanning. Wanneer elektrone hierdie vinnig veranderende skede bereik, word hulle weerkaats en kry energie op, wat weer die dissosiasie of ionisasie van gasmolekules veroorsaak om plasma te vorm. CCP-ets word gewoonlik toegepas op materiale met hoër chemiese bindingsenergie, soos diëlektrika, maar as gevolg van die laer etstempo is dit geskik vir toepassings wat fyn beheer vereis.
Induktief gekoppelde plasma-ets (ICP)
Induktief gekoppelde plasmaets(ICP) is gebaseer op die beginsel dat 'n wisselstroom deur 'n spoel gaan om 'n geïnduseerde magnetiese veld op te wek. Onder die werking van hierdie magnetiese veld word die elektrone in die reaksiekamer versnel en gaan voort om in die geïnduseerde elektriese veld te versnel, wat uiteindelik met die reaksiegasmolekules bots, wat veroorsaak dat die molekules dissosieer of ioniseer en plasma vorm. Hierdie metode kan 'n hoë ionisasietempo produseer en toelaat dat die plasmadigtheid en bombardementenergie onafhanklik aangepas word, wat maakICP etsbaie geskik vir etsmateriale met lae chemiese bindingsenergie, soos silikon en metaal. Daarbenewens bied ICP-tegnologie ook beter eenvormigheid en etstempo.
1. Metaal-ets
Metaal-ets word hoofsaaklik gebruik vir die verwerking van verbindings en multi-laag metaal bedrading. Die vereistes daarvan sluit in: hoë etstempo, hoë selektiwiteit (meer as 4:1 vir die maskerlaag en groter as 20:1 vir die tussenlaagdiëlektrikum), hoë etsuniformiteit, goeie kritieke dimensiebeheer, geen plasmaskade, minder oorblywende kontaminante, en geen korrosie aan metaal nie. Metaal-ets gebruik gewoonlik induktief gekoppelde plasma-etstoerusting.
•Aluminium-ets: Aluminium is die belangrikste draadmateriaal in die middel- en agterstadium van spaandervervaardiging, met die voordele van lae weerstand, maklike afsetting en ets. Aluminium-ets gebruik gewoonlik plasma wat deur chloriedgas (soos Cl2) gegenereer word. Aluminium reageer met chloor om vlugtige aluminiumchloried (AlCl3) te produseer. Daarbenewens kan ander haliede soos SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, ens bygevoeg word om die oksiedlaag op die aluminium oppervlak te verwyder om die normale ets te verseker.
• Tungsten-ets: In multi-laag metaaldraad-interkonneksiestrukture is wolfram die hoofmetaal wat gebruik word vir die middelste gedeelte-interkonneksie van die skyfie. Fluoorgebaseerde of chloorgebaseerde gasse kan gebruik word om metaalwolfram te ets, maar fluoorgebaseerde gasse het swak selektiwiteit vir silikonoksied, terwyl chloorgebaseerde gasse (soos CCl4) beter selektiwiteit het. Stikstof word gewoonlik by die reaksiegas gevoeg om 'n hoë etsgom-selektiwiteit te verkry, en suurstof word bygevoeg om koolstofafsetting te verminder. Om wolfram met chloor-gebaseerde gas te ets kan anisotropiese ets en hoë selektiwiteit bereik. Die gasse wat in droë ets van wolfram gebruik word, is hoofsaaklik SF6, Ar en O2, waaronder SF6 in plasma ontbind kan word om fluooratome te verskaf en wolfram vir chemiese reaksie om fluoried te produseer.
• Titaannitried-ets: Titaannitried, as 'n harde maskermateriaal, vervang die tradisionele silikonnitried- of oksiedmasker in die dubbele damascene proses. Titaannitried-ets word hoofsaaklik gebruik in die oopmaakproses van harde masker, en die hoofreaksieproduk is TiCl4. Die selektiwiteit tussen die tradisionele masker en die lae-k diëlektriese laag is nie hoog nie, wat sal lei tot die voorkoms van die boogvormige profiel aan die bokant van die lae-k diëlektriese laag en die uitbreiding van die groefwydte na ets. Die spasiëring tussen die gedeponeerde metaallyne is te klein, wat geneig is om lekkasie of direkte ineenstorting te oorbrug.
2. Isolator-ets
Die voorwerp van isolator-ets is gewoonlik diëlektriese materiale soos silikondioksied of silikonnitried, wat wyd gebruik word om kontakgate en kanaalgate te vorm om verskillende stroombaanlae te verbind. Diëlektriese ets gebruik gewoonlik 'n etser gebaseer op die beginsel van kapasitief gekoppelde plasma-ets.
• Plasma-ets van silikondioksiedfilm: Silikondioksiedfilm word gewoonlik geëts met etsgasse wat fluoor bevat, soos CF4, CHF3, C2F6, SF6 en C3F8. Die koolstof in die etsgas kan met die suurstof in die oksiedlaag reageer om neweprodukte CO en CO2 te produseer, en sodoende die suurstof in die oksiedlaag verwyder. CF4 is die mees gebruikte etsgas. Wanneer CF4 met hoë-energie elektrone bots, word verskeie ione, radikale, atome en vrye radikale gevorm. Fluoor vrye radikale kan chemies met SiO2 en Si reageer om vlugtige silikontetrafluoried (SiF4) te produseer.
• Plasma-ets van silikonnitriedfilm: Silikonnitriedfilm kan geëts word deur plasma-ets met CF4 of CF4 gemengde gas (met O2, SF6 en NF3) te gebruik. Vir Si3N4-film, wanneer CF4-O2-plasma of ander gasplasma wat F-atome bevat vir ets gebruik word, kan die etstempo van silikonnitried 1200Å/min bereik, en die etselektiwiteit kan so hoog as 20:1 wees. Die hoofproduk is vlugtige silikontetrafluoried (SiF4) wat maklik onttrek kan word.
4. Enkelkristal silikon-ets
Enkelkristal silikon-ets word hoofsaaklik gebruik om vlak sloot-isolasie (STI) te vorm. Hierdie proses sluit gewoonlik 'n deurbraakproses en 'n hoof-etsproses in. Die deurbraakproses gebruik SiF4- en NF-gas om die oksiedlaag op die oppervlak van enkelkristalsilikon te verwyder deur sterk ioonbombardement en die chemiese werking van fluoorelemente; die hoofets gebruik waterstofbromied (HBr) as die hoofetsmiddel. Die broomradikale wat deur HBr in die plasma-omgewing ontbind word, reageer met silikon om vlugtige silikontetrabromied (SiBr4) te vorm, waardeur silikon verwyder word. Enkelkristal silikon-ets gebruik gewoonlik 'n induktief gekoppelde plasma-etsmasjien.
5. Polisilikon Ets
Polisilikon-ets is een van die sleutelprosesse wat die hekgrootte van transistors bepaal, en die hekgrootte beïnvloed die werkverrigting van geïntegreerde stroombane direk. Polisilikon-ets vereis 'n goeie selektiwiteitsverhouding. Halogeengasse soos chloor (Cl2) word gewoonlik gebruik om anisotropiese ets te verkry, en het 'n goeie selektiwiteitsverhouding (tot 10:1). Broomgebaseerde gasse soos waterstofbromied (HBr) kan 'n hoër selektiwiteitsverhouding (tot 100:1) verkry. 'n Mengsel van HBr met chloor en suurstof kan die etstempo verhoog. Die reaksieprodukte van halogeengas en silikon word op die sywande neergesit om 'n beskermende rol te speel. Polisilikon-ets gebruik gewoonlik 'n induktief gekoppelde plasma-etsmasjien.
Postyd: Nov-12-2024