Droë-etsproses bestaan gewoonlik uit vier basiese toestande: voor ets, gedeeltelike ets, net ets en oor-ets. Die hoofkenmerke is etstempo, selektiwiteit, kritieke dimensie, eenvormigheid en eindpuntopsporing.
Figuur 1 Voor ets
Figuur 2 Gedeeltelike ets
Figuur 3 Net ets
Figuur 4 Oor-ets
(1) Etstempo: die diepte of dikte van die geëtste materiaal wat per tydseenheid verwyder is.
Figuur 5 Etstempodiagram
(2) Selektiwiteit: die verhouding van etstempo's van verskillende etsmateriale.
Figuur 6 Selektiwiteitsdiagram
(3) Kritiese dimensie: die grootte van die patroon in 'n spesifieke area nadat ets voltooi is.
Figuur 7 Kritiese dimensiediagram
(4) Eenvormigheid: om die eenvormigheid van die kritiese etsdimensie (CD), algemeen gekenmerk deur die volle kaart van CD, te meet, is die formule: U=(Maks-Min)/2*AVG.
Figuur 8 Eenvormigheid Skematiese Diagram
(5) Eindpuntbespeuring: Tydens die etsproses word die verandering van ligintensiteit voortdurend bespeur. Wanneer 'n sekere ligintensiteit aansienlik styg of daal, word die ets beëindig om die voltooiing van 'n sekere laag film-ets te merk.
Figuur 9 Eindpunt skematiese diagram
In droë ets word die gas opgewek deur hoë frekwensie (hoofsaaklik 13,56 MHz of 2,45 GHz). By 'n druk van 1 tot 100 Pa is sy gemiddelde vrye pad etlike millimeters tot etlike sentimeters. Daar is drie hooftipes droë ets:
•Fisiese droë ets: versnelde deeltjies dra fisies die wafeloppervlak
•Chemiese droë ets: gas reageer chemies met die wafeloppervlak
•Chemiese fisiese droë ets: fisiese etsproses met chemiese eienskappe
1. Ioonstraal-ets
Ioonstraal-ets (Ion Beam Etching) is 'n fisiese droë verwerkingsproses wat 'n hoë-energie argon-ioonstraal met 'n energie van ongeveer 1 tot 3 keV gebruik om die materiaaloppervlak te bestraal. Die energie van die ioonstraal veroorsaak dat dit die oppervlakmateriaal tref en verwyder. Die etsproses is anisotroop in die geval van vertikale of skuins invallende ioonstrale. Weens die gebrek aan selektiwiteit is daar egter geen duidelike onderskeid tussen materiale op verskillende vlakke nie. Die gegenereerde gasse en die geëtste materiale word deur die vakuumpomp uitgeput, maar aangesien die reaksieprodukte nie gasse is nie, word deeltjies op die wafer of kamerwande neergesit.
Om die vorming van deeltjies te voorkom, kan 'n tweede gas in die kamer ingebring word. Hierdie gas sal met die argon-ione reageer en 'n fisiese en chemiese etsproses veroorsaak. 'n Deel van die gas sal met die oppervlakmateriaal reageer, maar dit sal ook met die gepoleerde deeltjies reageer om gasvormige neweprodukte te vorm. Byna alle soorte materiale kan met hierdie metode geëts word. As gevolg van die vertikale bestraling is die slytasie op die vertikale mure baie klein (hoë anisotropie). As gevolg van sy lae selektiwiteit en stadige etstempo, word hierdie proses egter selde in huidige halfgeleiervervaardiging gebruik.
2. Plasma-ets
Plasma-ets is 'n absolute chemiese etsproses, ook bekend as chemiese droë-ets. Die voordeel daarvan is dat dit nie ioonskade aan die wafeloppervlak veroorsaak nie. Aangesien die aktiewe spesies in die etsgas vry is om te beweeg en die etsproses isotropies is, is hierdie metode geskik om die hele filmlaag te verwyder (byvoorbeeld om die agterkant skoon te maak na termiese oksidasie).
'n Stroomaf reaktor is 'n tipe reaktor wat algemeen gebruik word vir plasma-ets. In hierdie reaktor word die plasma gegenereer deur impakionisasie in 'n hoëfrekwensie elektriese veld van 2.45GHz en van die wafer geskei.
In die gasontladingsgebied word verskeie deeltjies gegenereer as gevolg van impak en opwekking, insluitend vrye radikale. Vrye radikale is neutrale atome of molekules met onversadigde elektrone, so hulle is hoogs reaktief. In die plasma-etsproses word sommige neutrale gasse, soos tetrafluormetaan (CF4), dikwels gebruik, wat in die gasontladingsarea ingebring word om aktiewe spesies te genereer deur ionisasie of ontbinding.
Byvoorbeeld, in CF4-gas word dit in die gasontladingsarea ingevoer en in fluoorradikale (F) en koolstofdifluoriedmolekules (CF2) ontbind. Net so kan fluoor (F) uit CF4 ontbind word deur suurstof (O2) by te voeg.
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
Die fluoormolekule kan onder die energie van die gasontladingsgebied in twee onafhanklike fluooratome verdeel, wat elk 'n fluoor vrye radikale is. Aangesien elke fluooratoom sewe valenselektrone het en geneig is om die elektroniese konfigurasie van 'n inerte gas te bereik, is hulle almal baie reaktief. Benewens neutrale fluoor vrye radikale, sal daar gelaaide deeltjies soos CF+4, CF+3, CF+2, ens. in die gasontladingsgebied wees. Vervolgens word al hierdie deeltjies en vrye radikale deur die keramiekbuis in die etskamer ingebring.
Die gelaaide deeltjies kan deur ekstraksieroosters geblokkeer word of herkombineer word in die proses om neutrale molekules te vorm om hul gedrag in die etskamer te beheer. Fluoor vrye radikale sal ook gedeeltelike rekombinasie ondergaan, maar is steeds aktief genoeg om die etskamer binne te gaan, chemies op die wafeloppervlak te reageer en materiaalstroop te veroorsaak. Ander neutrale deeltjies neem nie deel aan die etsproses nie en word saam met die reaksieprodukte verbruik.
Voorbeelde van dun films wat in plasma-ets geëts kan word:
• Silikon: Si + 4F—> SiF4
• Silikondioksied: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Silikonnitried: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3. Reaktiewe ioon-ets (RIE)
Reaktiewe ioon-ets is 'n chemies-fisiese etsproses wat selektiwiteit, etsprofiel, etstempo, eenvormigheid en herhaalbaarheid baie akkuraat kan beheer. Dit kan isotropiese en anisotropiese etsprofiele bereik en is dus een van die belangrikste prosesse vir die bou van verskeie dun films in halfgeleiervervaardiging.
Tydens RIE word die wafer op 'n hoëfrekwensie-elektrode (HF-elektrode) geplaas. Deur impakionisasie word 'n plasma gegenereer waarin vrye elektrone en positief gelaaide ione bestaan. As 'n positiewe spanning op die HF-elektrode toegepas word, versamel die vrye elektrone op die elektrode-oppervlak en kan dit nie weer die elektrode verlaat nie as gevolg van hul elektronaffiniteit. Daarom word die elektrodes tot -1000V (voorspanningspanning) gelaai sodat die stadige ione nie die vinnig veranderende elektriese veld na die negatief gelaaide elektrode kan volg nie.
Tydens ioon-ets (RIE), as die gemiddelde vrye pad van die ione hoog is, tref hulle die wafeloppervlak in 'n byna loodregte rigting. Op hierdie manier slaan die versnelde ione die materiaal uit en vorm 'n chemiese reaksie deur fisiese ets. Aangesien die laterale sywande nie aangetas word nie, bly die etsprofiel anisotroop en die oppervlakslytasie is klein. Die selektiwiteit is egter nie baie hoog nie omdat die fisiese etsproses ook plaasvind. Daarbenewens veroorsaak die versnelling van die ione skade aan die wafeloppervlak, wat termiese uitgloeiing vereis om te herstel.
Die chemiese deel van die etsproses word voltooi deur vrye radikale wat met die oppervlak reageer en die ione wat die materiaal fisies tref sodat dit nie weer op die wafer of die kamerwande neerslaan nie, wat die herafsettingsverskynsel soos ioonstraal-ets vermy. Wanneer die gasdruk in die etskamer verhoog word, word die gemiddelde vrye pad van die ione verminder, wat die aantal botsings tussen die ione en die gasmolekules verhoog, en die ione word in meer verskillende rigtings verstrooi. Dit lei tot minder rigting-ets, wat die etsproses meer chemies maak.
Anisotropiese etsprofiele word verkry deur die sywande tydens silikon-ets te passiveer. Suurstof word in die etskamer ingebring, waar dit met die geëtste silikon reageer om silikondioksied te vorm, wat op die vertikale sywande neergelê word. As gevolg van ioonbombardement word die oksiedlaag op die horisontale areas verwyder, wat die laterale etsproses toelaat om voort te gaan. Hierdie metode kan die vorm van die etsprofiel en die steilheid van die sywande beheer.
Die etstempo word beïnvloed deur faktore soos druk, HF-opwekkerkrag, prosesgas, werklike gasvloeitempo en wafeltemperatuur, en die variasiereeks daarvan word onder 15% gehou. Anisotropie neem toe met toenemende HF-krag, dalende druk en dalende temperatuur. Die eenvormigheid van die etsproses word bepaal deur die gas, elektrodespasiëring en elektrodemateriaal. As die elektrodeafstand te klein is, kan die plasma nie eweredig versprei word nie, wat lei tot ongelykvormigheid. Die verhoging van die elektrodeafstand verminder die etstempo omdat die plasma in 'n groter volume versprei word. Koolstof is die voorkeur-elektrodemateriaal omdat dit 'n eenvormige gespanne plasma produseer sodat die rand van die wafer op dieselfde manier as die middel van die wafer aangetas word.
Die prosesgas speel 'n belangrike rol in selektiwiteit en etstempo. Vir silikon en silikonverbindings word fluoor en chloor hoofsaaklik gebruik om ets te bewerkstellig. Deur die toepaslike gas te kies, gasvloei en druk aan te pas, en ander parameters soos temperatuur en krag in die proses te beheer, kan die verlangde etstempo, selektiwiteit en eenvormigheid bereik. Die optimalisering van hierdie parameters word gewoonlik vir verskillende toepassings en materiale aangepas.
Die etsproses is nie beperk tot een gas, gasmengsel of vaste prosesparameters nie. Byvoorbeeld, die inheemse oksied op polisilikon kan eers met 'n hoë etstempo en lae selektiwiteit verwyder word, terwyl die polisilicon later geëts kan word met 'n hoër selektiwiteit relatief tot die onderliggende lae.
—————————————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera kan verskafgrafiet dele, sagte/rigiede vilt, silikonkarbiedonderdele,CVD silikonkarbiedonderdele,enSiC/TaC-bedekte dele met in 30 dae.
As jy belangstel in die bogenoemde halfgeleierprodukte,moet asseblief nie huiwer om ons die eerste keer te kontak nie.
Tel: +86-13373889683
WhatsAPP:+86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Postyd: 12-Sep-2024