У процесу производње полупроводника,бакропистехнологија је критичан процес који се користи за прецизно уклањање нежељених материјала на подлози да би се формирали сложени обрасци кола. Овај чланак ће детаљно представити две главне технологије гравирања – јеткање са капацитивно спрегнутом плазмом (ЦЦП) и индуктивно спрегнуто плазма гравирање (ИЦП) и истражују њихову примену у јеткању различитих материјала.
Капацитивно спрегнута плазма гравирање (ЦЦП)
Капацитивно спрегнуто јеткање плазме (ЦЦП) се постиже применом РФ напона на две паралелне плочасте електроде преко матчера и кондензатора за блокирање једносмерне струје. Две електроде и плазма заједно чине еквивалентни кондензатор. У овом процесу, РФ напон формира капацитивни омотач у близини електроде, а граница омотача се мења брзим осцилацијом напона. Када електрони стигну до овог омотача који се брзо мења, они се рефлектују и добијају енергију, што заузврат покреће дисоцијацију или јонизацију молекула гаса да би се формирала плазма. ЦЦП јеткање се обично примењује на материјале са већом енергијом хемијске везе, као што су диелектрици, али је због ниже брзине јеткања погодно за апликације које захтевају фину контролу.
Индуктивно спрегнута плазма гравирање (ИЦП)
Индуктивно спрегнута плазмабакропис(ИЦП) се заснива на принципу да наизменична струја пролази кроз калем да би створила индуковано магнетно поље. Под дејством овог магнетног поља, електрони у реакционој комори се убрзавају и настављају да убрзавају у индукованом електричном пољу, на крају се сударајући са молекулима реакционог гаса, узрокујући да се молекули дисоцирају или јонизују и формирају плазму. Овај метод може произвести високу стопу јонизације и омогућити да се густина плазме и енергија бомбардовања независно подесе, што чиниИЦП гравирањевеома погодан за гравирање материјала са малом енергијом хемијске везе, као што су силицијум и метал. Поред тога, ИЦП технологија такође обезбеђује бољу униформност и брзину нагризања.
1. Метални бакропис
Метално јеткање се углавном користи за обраду интерконекција и вишеслојних металних ожичења. Његови захтеви укључују: високу брзину нагризања, високу селективност (већа од 4:1 за слој маске и већа од 20:1 за међуслојни диелектрик), високу униформност јеткања, добру контролу критичних димензија, без оштећења плазме, мање заосталих контаминаната и нема корозије за метал. За гравирање метала се обично користи опрема за гравирање индуктивно спрегнутом плазмом.
•Алуминијумско гравирање: Алуминијум је најважнији материјал жице у средњој и задњој фази производње чипова, са предностима ниске отпорности, лаког наношења и гравирања. Алуминијумско нагризање обично користи плазму коју генерише хлоридни гас (као што је Цл2). Алуминијум реагује са хлором да би се добио испарљиви алуминијум хлорид (АлЦл3). Поред тога, могу се додати и други халогениди као што су СиЦл4, БЦл3, ББр3, ЦЦл4, ЦХФ3, итд. да би се уклонио оксидни слој на површини алуминијума како би се обезбедило нормално нагризање.
• Волфрам нагризање: У вишеслојним металним жичаним структурама за међусобно повезивање, волфрам је главни метал који се користи за међуповезивање средњег дела чипа. Гасови на бази флуора или хлора могу се користити за јеткање металног волфрама, али гасови на бази флуора имају лошу селективност за силицијум оксид, док гасови на бази хлора (као што је ЦЦл4) имају бољу селективност. Азот се обично додаје у реакциони гас да би се добила висока селективност лепка за јеткање, а кисеоник се додаје да би се смањило таложење угљеника. Нагризањем волфрама гасом на бази хлора може се постићи анизотропно јеткање и висока селективност. Гасови који се користе у сувом нагризању волфрама су углавном СФ6, Ар и О2, међу којима се СФ6 може разложити у плазми да би се обезбедили атоми флуора и волфрама за хемијску реакцију за производњу флуорида.
• Јеткање титанијум нитридом: Титанијум нитрид, као чврсти материјал за маску, замењује традиционалну маску од силицијум нитрида или оксида у процесу двоструког дамасцена. Јеткање титанијум нитридом се углавном користи у процесу отварања тврде маске, а главни производ реакције је ТиЦл4. Селективност између традиционалне маске и нискок диелектричног слоја није висока, што ће довести до појаве профила у облику лука на врху нискок диелектричног слоја и проширења ширине жлеба након нагризања. Размак између таложених металних линија је премали, што је склоно цурењу моста или директном квару.
2. Изолатор гравирање
Предмет изолаторског јеткања су обично диелектрични материјали као што су силицијум диоксид или силицијум нитрид, који се широко користе за формирање контактних рупа и рупа канала за повезивање различитих слојева кола. Диелектрично нагризање обично користи гравуру засновану на принципу капацитивно спрегнутог јеткања плазме.
• Плазма јеткање филма од силицијум нитрида: Филм од силицијум нитрида се може нагризати плазма нагризањем са ЦФ4 или ЦФ4 мешаним гасом (са О2, СФ6 и НФ3). За филм Си3Н4, када се ЦФ4-О2 плазма или друга гасна плазма која садржи Ф атоме користи за јеткање, брзина нагризања силицијум нитрида може да достигне 1200А/мин, а селективност јеткања може бити чак 20:1. Главни производ је испарљиви силицијум тетрафлуорид (СиФ4) који се лако екстрахује.
4. Силиконско гравирање од једног кристала
Јеткање од једног кристала силикона се углавном користи за формирање плитке изолације ровова (СТИ). Овај процес обично укључује пробојни процес и главни процес гравирања. Пробојни процес користи СиФ4 и НФ гас за уклањање оксидног слоја на површини монокристалног силицијума кроз снажно бомбардовање јонима и хемијско дејство флуорних елемената; главно нагризање користи бромоводоник (ХБр) као главно средство за нагризање. Бромни радикали разложени ХБр у окружењу плазме реагују са силицијумом и формирају испарљиви силицијум тетрабромид (СиБр4), чиме се уклања силицијум. Једнокристални силицијум за гравирање обично користи индуктивно спрегнуту машину за јеткање плазмом.
5. Полисиликонско гравирање
Јеткање полисилицијума је један од кључних процеса који одређује величину капије транзистора, а величина капије директно утиче на перформансе интегрисаних кола. Полисилицијумско нагризање захтева добар однос селективности. Халогени гасови као што је хлор (Цл2) се обично користе за постизање анизотропног јеткања и имају добар однос селективности (до 10:1). Гасови на бази брома као што је бромоводоник (ХБр) могу да добију већи однос селективности (до 100:1). Мешавина ХБр са хлором и кисеоником може повећати брзину јеткања. Реакциони производи гаса халогена и силицијума се таложе на бочним зидовима да би имали заштитну улогу. Полисилицијумско нагризање обично користи индуктивно спрегнуту машину за јеткање плазмом.
Било да се ради о капацитивно спрегнутој плазми нагризању или индуктивно спрегнутој плазми нагризању, свако има своје јединствене предности и техничке карактеристике. Избор одговарајуће технологије јеткања може не само побољшати ефикасност производње, већ и осигурати принос финалног производа.
Време поста: 12.11.2024