kodināšanatehnoloģija ir kritisks process, ko izmanto, lai precīzi noņemtu nevēlamos materiālus no pamatnes, veidojot sarežģītus ķēdes modeļus. Šis raksts detalizēti iepazīstinās ar divām galvenajām kodināšanas tehnoloģijām - kapacitatīvi savienoto plazmas kodināšanu (CCP) un induktīvi savienoto plazmas kodināšanu (ICP), un izpētiet to pielietojumu dažādu materiālu kodināšanā.
Kapacitatīvi saistītā plazmas kodināšana (CCP)
Kapacitatīvi savienotā plazmas kodināšana (CCP) tiek panākta, pieliekot RF spriegumu diviem paralēliem plākšņu elektrodiem caur saskaņotāju un līdzstrāvas bloķēšanas kondensatoru. Abi elektrodi un plazma kopā veido līdzvērtīgu kondensatoru. Šajā procesā RF spriegums veido kapacitatīvu apvalku pie elektroda, un apvalka robeža mainās līdz ar straujām sprieguma svārstībām. Kad elektroni sasniedz šo strauji mainīgo apvalku, tie tiek atspoguļoti un iegūst enerģiju, kas savukārt izraisa gāzes molekulu disociāciju vai jonizāciju, veidojot plazmu. CCP kodināšanu parasti izmanto materiāliem ar lielāku ķīmiskās saites enerģiju, piemēram, dielektriķiem, taču tā zemākā kodināšanas ātruma dēļ tas ir piemērots lietojumiem, kuriem nepieciešama smalka kontrole.
Induktīvi saistītā plazmas kodināšana (ICP)
Induktīvi savienota plazmakodināšana(ICP) pamatā ir princips, ka maiņstrāva iet caur spoli, lai radītu inducētu magnētisko lauku. Šī magnētiskā lauka iedarbībā elektroni reakcijas kamerā tiek paātrināti un turpina paātrināties inducētajā elektriskajā laukā, galu galā saduroties ar reakcijas gāzes molekulām, izraisot molekulu disociāciju vai jonizāciju un plazmas veidošanos. Šī metode var radīt augstu jonizācijas ātrumu un ļaut neatkarīgi noregulēt plazmas blīvumu un bombardēšanas enerģiju, kas padaraICP kodināšanaļoti piemērots kodināšanai materiāliem ar zemu ķīmiskās saites enerģiju, piemēram, silīciju un metālu. Turklāt ICP tehnoloģija nodrošina arī labāku viendabīgumu un kodināšanas ātrumu.
1. Metāla kodināšana
Metāla kodināšanu galvenokārt izmanto starpsavienojumu un daudzslāņu metāla vadu apstrādei. Tās prasības ietver: augstu kodināšanas ātrumu, augstu selektivitāti (lielāka par 4:1 maskas slānim un lielāku par 20:1 starpslāņa dielektriķim), augstu kodināšanas viendabīgumu, labu kritisko izmēru kontroli, bez plazmas bojājumiem, mazāku atlieku piesārņotāju skaitu un nav korozijas pret metālu. Metāla kodināšanai parasti izmanto induktīvi savienotas plazmas kodināšanas iekārtas.
•Alumīnija kodināšana: Alumīnijs ir vissvarīgākais stieples materiāls mikroshēmu ražošanas vidējā un aizmugurējā stadijā, un tam ir zemas pretestības, vieglas nogulsnēšanas un kodināšanas priekšrocības. Alumīnija kodināšanā parasti izmanto plazmu, ko rada hlorīda gāze (piemēram, Cl2). Alumīnijs reaģē ar hloru, veidojot gaistošu alumīnija hlorīdu (AlCl3). Turklāt var pievienot citus halogenīdus, piemēram, SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 utt., lai noņemtu oksīda slāni uz alumīnija virsmas, lai nodrošinātu normālu kodināšanu.
• Volframa kodināšana: daudzslāņu metāla stiepļu starpsavienojumu konstrukcijās volframs ir galvenais metāls, ko izmanto mikroshēmas vidējās daļas savienošanai. Metāla volframa kodināšanai var izmantot gāzes uz fluora vai hlora bāzes, bet gāzēm uz fluora bāzes ir vāja selektivitāte pret silīcija oksīdu, savukārt gāzēm uz hlora bāzes (piemēram, CCl4) ir labāka selektivitāte. Parasti reakcijas gāzei pievieno slāpekli, lai iegūtu augstu kodināšanas līmes selektivitāti, un skābekli pievieno, lai samazinātu oglekļa nogulsnēšanos. Kodinot volframu ar gāzi uz hlora bāzes, var panākt anizotropu kodināšanu un augstu selektivitāti. Gāzes, ko izmanto volframa sausajā kodināšanā, galvenokārt ir SF6, Ar un O2, starp kurām SF6 var sadalīties plazmā, lai nodrošinātu fluora atomus un volframu ķīmiskai reakcijai, lai iegūtu fluorīdu.
• Titāna nitrīda kodināšana: titāna nitrīds kā ciets maskas materiāls aizvieto tradicionālo silīcija nitrīda vai oksīda masku dubultā damascēnas procesā. Titāna nitrīda kodināšanu galvenokārt izmanto cietās maskas atvēršanas procesā, un galvenais reakcijas produkts ir TiCl4. Selektivitāte starp tradicionālo masku un zemu k dielektrisko slāni nav augsta, kas novedīs pie loka formas profila parādīšanās zemas k dielektriskā slāņa augšpusē un rievas platuma paplašināšanās pēc kodināšanas. Attālums starp nogulsnētajām metāla līnijām ir pārāk mazs, kas var izraisīt tilta noplūdi vai tiešu bojājumu.
2. Izolatora kodināšana
Izolatora kodināšanas objekts parasti ir dielektriski materiāli, piemēram, silīcija dioksīds vai silīcija nitrīds, ko plaši izmanto, lai izveidotu kontaktu caurumus un kanālu caurumus dažādu ķēdes slāņu savienošanai. Dielektriskajā kodināšanā parasti izmanto kodinātāju, kura pamatā ir kapacitatīvi savienotas plazmas kodināšanas princips.
• Silīcija dioksīda plēves plazmas kodināšana: silīcija dioksīda plēvi parasti kodina, izmantojot kodināšanas gāzes, kas satur fluoru, piemēram, CF4, CHF3, C2F6, SF6 un C3F8. Ogleklis, kas atrodas kodināšanas gāzē, var reaģēt ar skābekli oksīda slānī, veidojot blakusproduktus CO un CO2, tādējādi noņemot skābekli oksīda slānī. CF4 ir visbiežāk izmantotā kodināšanas gāze. Kad CF4 saduras ar augstas enerģijas elektroniem, rodas dažādi joni, radikāļi, atomi un brīvie radikāļi. Fluora brīvie radikāļi var ķīmiski reaģēt ar SiO2 un Si, veidojot gaistošu silīcija tetrafluorīdu (SiF4).
• Silīcija nitrīda plēves plazmas kodināšana: Silīcija nitrīda plēvi var kodināt, izmantojot plazmas kodināšanu ar CF4 vai CF4 jauktu gāzi (ar O2, SF6 un NF3). Si3N4 plēvei, ja kodināšanai izmanto CF4-O2 plazmu vai citu gāzes plazmu, kas satur F atomus, silīcija nitrīda kodināšanas ātrums var sasniegt 1200Å/min, un kodināšanas selektivitāte var būt pat 20:1. Galvenais produkts ir viegli ekstrahējams gaistošais silīcija tetrafluorīds (SiF4).
4. Viena kristāla silīcija kodināšana
Viena kristāla silīcija kodināšana galvenokārt tiek izmantota, lai izveidotu seklu tranšejas izolāciju (STI). Šis process parasti ietver izrāvienu procesu un galveno kodināšanas procesu. Izrāvienu procesā tiek izmantota SiF4 un NF gāze, lai noņemtu oksīda slāni uz monokristāla silīcija virsmas, izmantojot spēcīgu jonu bombardēšanu un fluora elementu ķīmisko iedarbību; galvenajā kodināšanā kā galveno kodinātāju izmanto ūdeņraža bromīdu (HBr). Broma radikāļi, ko HBr sadala plazmas vidē, reaģē ar silīciju, veidojot gaistošu silīcija tetrabromīdu (SiBr4), tādējādi atdalot silīciju. Viena kristāla silīcija kodināšanai parasti tiek izmantota induktīvi savienota plazmas kodināšanas iekārta.
5. Polisilīcija kodināšana
Polisilīcija kodināšana ir viens no galvenajiem procesiem, kas nosaka tranzistoru vārtu izmēru, un vārtu izmērs tieši ietekmē integrālo shēmu veiktspēju. Polisilīcija kodināšanai nepieciešama laba selektivitātes attiecība. Halogēna gāzes, piemēram, hlors (Cl2), parasti izmanto, lai panāktu anizotropu kodināšanu, un tām ir laba selektivitātes attiecība (līdz 10:1). Gāzes uz broma bāzes, piemēram, ūdeņraža bromīds (HBr), var iegūt augstāku selektivitātes koeficientu (līdz 100:1). HBr maisījums ar hloru un skābekli var palielināt kodināšanas ātrumu. Halogēna gāzes un silīcija reakcijas produkti tiek nogulsnēti uz sānu sienām, lai tiem būtu aizsargājoša loma. Polisilīcija kodināšanai parasti tiek izmantota induktīvi savienota plazmas kodināšanas iekārta.
Neatkarīgi no tā, vai tā ir kapacitatīvi savienota plazmas kodināšana vai induktīvi savienota plazmas kodināšana, katrai no tām ir savas unikālas priekšrocības un tehniskie parametri. Piemērotas kodināšanas tehnoloģijas izvēle var ne tikai uzlabot ražošanas efektivitāti, bet arī nodrošināt galaprodukta ražu.
Publicēšanas laiks: 12.11.2024