A félvezető gyártási folyamatbanrézkarcA technológia egy kritikus folyamat, amelyet a nem kívánt anyagok pontos eltávolítására használnak a szubsztrátumról, így összetett áramköri mintákat alakítanak ki. Ez a cikk két főbb maratási technológiát mutat be részletesen – a kapacitív csatolású plazmamaratást (CCP) és az induktív csatolású plazmamaratot (ICP), és fedezze fel alkalmazásukat különböző anyagok maratására.
Kapacitív csatolású plazmamarat (CCP)
A kapacitív csatolású plazmamaratást (CCP) úgy érik el, hogy rádiófrekvenciás feszültséget kapcsolnak két párhuzamos lemezelektródára egy illesztőn és egy DC blokkoló kondenzátoron keresztül. A két elektróda és a plazma együtt egyenértékű kondenzátort alkot. Ebben a folyamatban az RF feszültség az elektróda közelében kapacitív burkot képez, és a feszültség gyors oszcillációjával a köpeny határa megváltozik. Amikor az elektronok elérik ezt a gyorsan változó burkot, visszaverődnek és energiát nyernek, ami viszont kiváltja a gázmolekulák disszociációját vagy ionizációját, és plazmát képeznek. A CCP maratást általában nagyobb kémiai kötésenergiájú anyagokra, például dielektrikumokra alkalmazzák, de kisebb maratási sebessége miatt finom szabályozást igénylő alkalmazásokhoz is alkalmas.
Induktív csatolású plazmamarat (ICP)
Induktív csatolású plazmarézkarcAz ICP azon az elven alapul, hogy a váltakozó áram áthalad egy tekercsen, és indukált mágneses teret hoz létre. Ennek a mágneses térnek a hatására a reakciókamrában lévő elektronok felgyorsulnak, és az indukált elektromos térben tovább gyorsulnak, végül összeütköznek a reakciógáz molekuláival, aminek következtében a molekulák disszociálnak vagy ionizálódnak és plazmát képeznek. Ezzel a módszerrel nagy ionizációs sebesség érhető el, és lehetővé válik a plazmasűrűség és a bombázási energia egymástól függetlenül történő beállítása, amiICP maratáskiválóan alkalmas alacsony kémiai kötési energiájú anyagok, például szilícium és fém maratására. Ezenkívül az ICP technológia jobb egyenletességet és maratási sebességet is biztosít.
1. Fémmaratás
A fémmaratást elsősorban összeköttetések és többrétegű fémhuzalozások feldolgozására használják. Követelményei a következők: magas maratási sebesség, nagy szelektivitás (4:1-nél nagyobb a maszkrétegnél és 20:1-nél nagyobb a rétegközi dielektrikumnál), magas maratási egyenletesség, jó kritikus méretszabályozás, plazmakárosodás nélkül, kevesebb maradék szennyeződés, és nincs fémkorrózió. A fémmaratáshoz általában induktív csatolású plazmamarató berendezést használnak.
•Alumínium maratás: Az alumínium a legfontosabb huzalanyag a forgácsgyártás középső és hátsó szakaszában, amelynek előnyei az alacsony ellenállás, a könnyű lerakódás és a maratás. Az alumínium maratásához általában kloridgáz (például Cl2) által generált plazmát használnak. Az alumínium klórral reagál, és illékony alumínium-kloridot (AlCl3) képez. Ezenkívül más halogenidek, például SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 stb. adhatók hozzá, hogy eltávolítsák az oxidréteget az alumínium felületéről, hogy biztosítsák a normál maratást.
• Volfrámmarás: A többrétegű fémhuzal-összekötő szerkezetekben a volfrám a fő fém, amelyet a chip középső szakaszának összekapcsolásához használnak. Fluor alapú vagy klór alapú gázok használhatók fémvolfrám maratására, de a fluor alapú gázok gyenge szelektivitással rendelkeznek a szilícium-oxiddal szemben, míg a klór alapú gázok (például CCl4) jobb szelektivitással rendelkeznek. Általában nitrogént adnak a reakciógázhoz, hogy magas maratási ragasztószelektivitást érjenek el, és oxigént adnak a szénlerakódás csökkentésére. A volfrám klór alapú gázzal történő maratásával anizotróp maratást és nagy szelektivitás érhető el. A volfrám száraz maratásához használt gázok főként az SF6, Ar és O2, amelyek közül az SF6 a plazmában lebontható fluoratomokká, volfrám pedig a kémiai reakcióhoz fluorid előállításához.
• Titán-nitrid maratás: A titán-nitrid kemény maszkanyagként helyettesíti a hagyományos szilícium-nitrid vagy oxidmaszkot a kettős damaszcén eljárásban. A titán-nitrid maratást főként a kemény maszk nyitási folyamatában használják, és a fő reakciótermék a TiCl4. A hagyományos maszk és az alacsony k dielektromos réteg közötti szelektivitás nem magas, ami az ív alakú profil megjelenéséhez vezet az alacsony k dielektromos réteg tetején, és a maratást követően a horonyszélesség kitágulásához vezet. A lerakódott fémvezetékek közötti távolság túl kicsi, ami hajlamos hídszivárgásra vagy közvetlen meghibásodásra.
2. Szigetelő maratása
A szigetelőanyag maratásának tárgya általában olyan dielektromos anyagok, mint a szilícium-dioxid vagy a szilícium-nitrid, amelyeket széles körben használnak érintkező- és csatornalyukak kialakítására különböző áramköri rétegek összekapcsolására. A dielektromos maratáshoz általában a kapacitív csatolású plazmamarás elvén alapuló maratószert használnak.
• Szilícium-dioxid film plazmamarása: A szilícium-dioxid filmet általában fluortartalmú maratógázokkal, mint például CF4, CHF3, C2F6, SF6 és C3F8 maratják. A maratógázban lévő szén reakcióba léphet az oxidrétegben lévő oxigénnel, CO és CO2 melléktermékeket hozva létre, ezáltal eltávolítva az oxidrétegből az oxigént. A CF4 a leggyakrabban használt maratógáz. Amikor a CF4 nagy energiájú elektronokkal ütközik, különféle ionok, gyökök, atomok és szabad gyökök keletkeznek. A fluor szabad gyökök kémiai reakcióba léphetnek SiO2-val és Si-vel, és így illékony szilícium-tetrafluoridot (SiF4) termelnek.
• Szilícium-nitrid film plazmamarása: A szilícium-nitrid film plazmamaratással CF4 vagy CF4 kevert gázzal (O2, SF6 és NF3) maratható. Si3N4 filmnél, ha CF4-O2 plazmát vagy más F atomokat tartalmazó gázplazmát használnak maratáshoz, a szilícium-nitrid marási sebessége elérheti az 1200Å/perc értéket, a maratási szelektivitása pedig akár 20:1 is lehet. A fő termék az illékony szilícium-tetrafluorid (SiF4), amely könnyen extrahálható.
4. Egykristályos szilícium maratás
Az egykristályos szilícium maratást főként sekély árokszigetelés (STI) kialakítására használják. Ez a folyamat általában egy áttörési folyamatot és egy fő maratási folyamatot foglal magában. Az áttörő eljárás SiF4 és NF gázt használ az oxidréteg eltávolítására az egykristályos szilícium felületéről erős ionos bombázás és fluorelemek kémiai hatása révén; a fő maratáshoz hidrogén-bromidot (HBr) használnak fő maratószerként. A plazmakörnyezetben a HBr által lebontott bróm gyökök a szilíciummal reagálva illékony szilícium-tetrabromidot (SiBr4) képeznek, ezáltal eltávolítják a szilíciumot. Az egykristályos szilícium maratáshoz általában induktív csatolású plazmamarató gépet használnak.
5. Poliszilícium rézkarc
A poliszilícium maratás az egyik kulcsfontosságú folyamat, amely meghatározza a tranzisztorok kapuméretét, és a kapu mérete közvetlenül befolyásolja az integrált áramkörök teljesítményét. A poliszilícium maratáshoz jó szelektivitási arány szükséges. Az anizotróp maratáshoz általában halogéngázokat, például klórt (Cl2) használnak, és jó szelektivitási aránnyal rendelkeznek (10:1-ig). A bróm alapú gázok, például a hidrogén-bromid (HBr) magasabb szelektivitási arányt érhetnek el (akár 100:1). A HBr klórral és oxigénnel való keveréke növelheti a maratási sebességet. A halogéngáz és a szilícium reakciótermékei az oldalfalakon rakódnak le, hogy védő szerepet töltsenek be. A poliszilícium maratáshoz általában induktív csatolású plazmamarató gépet használnak.
Legyen szó kapacitív csatolású plazmamaratásról vagy induktív csatolású plazmamaratról, mindegyiknek megvannak a maga egyedi előnyei és műszaki jellemzői. A megfelelő maratási technológia megválasztásával nemcsak a termelés hatékonysága javítható, hanem a végtermék hozama is biztosítható.
Feladás időpontja: 2024.11.12