Viens ievads
Kodināšana integrālās shēmas ražošanas procesā ir sadalīta:
-Mitrā kodināšana;
-Sausā kodināšana.
Sākumā plaši izmantoja mitro kodināšanu, taču, ņemot vērā tās ierobežojumus līnijas platuma kontrolē un kodināšanas virzienam, lielākajā daļā procesu pēc 3 μm tiek izmantota sausā kodināšana. Mitrā kodināšana tiek izmantota tikai noteiktu īpašu materiālu slāņu noņemšanai un tīru atlikumu noņemšanai.
Sausā kodināšana attiecas uz gāzveida ķīmisko kodinātāju izmantošanu, lai reaģētu ar materiāliem uz vafeles, lai kodinātu noņemamā materiāla daļu un veidotu gaistošus reakcijas produktus, kurus pēc tam ekstrahē no reakcijas kameras. Kodinātāju parasti ģenerē tieši vai netieši no kodināšanas gāzes plazmas, tāpēc sauso kodināšanu sauc arī par plazmas kodināšanu.
1.1 Plazma
Plazma ir gāze vāji jonizētā stāvoklī, ko veido kodināšanas gāzes svelme izlāde ārējā elektromagnētiskā lauka iedarbībā (piemēram, radiofrekvences barošanas avota radītā). Tas ietver elektronus, jonus un neitrālas aktīvās daļiņas. Tostarp aktīvās daļiņas var tieši ķīmiski reaģēt ar kodināto materiālu, lai panāktu kodināšanu, taču šī tīrā ķīmiskā reakcija parasti notiek tikai ļoti nelielā skaitā materiālu un nav virziena; ja joniem ir noteikta enerģija, tos var kodināt ar tiešu fizisku izsmidzināšanu, taču šīs tīrās fiziskās reakcijas kodināšanas ātrums ir ārkārtīgi zems un selektivitāte ir ļoti slikta.
Lielākā daļa plazmas kodināšanas tiek pabeigta, vienlaikus piedaloties aktīvām daļiņām un joniem. Šajā procesā jonu bombardēšanai ir divas funkcijas. Viens no tiem ir iznīcināt atomu saites uz kodinātā materiāla virsmas, tādējādi palielinot ātrumu, kādā neitrālas daļiņas ar to reaģē; otrs ir notriekt reakcijas produktus, kas nogulsnēti uz reakcijas saskarnes, lai atvieglotu kodinātāja pilnīgu saskari ar kodinātā materiāla virsmu, lai kodināšana turpinātos.
Reakcijas produktus, kas nogulsnēti uz kodinātās struktūras sānu sienām, nevar efektīvi noņemt ar virziena jonu bombardēšanu, tādējādi bloķējot sānu sienu kodināšanu un veidojot anizotropu kodināšanu.
Otrais kodināšanas process
2.1. Mitra kodināšana un tīrīšana
Mitrā kodināšana ir viena no agrākajām tehnoloģijām, ko izmanto integrālo shēmu ražošanā. Lai gan lielākā daļa mitrās kodināšanas procesu ir aizstāti ar anizotropo sauso kodināšanu tās izotropās kodināšanas dēļ, tai joprojām ir svarīga loma lielāku izmēru nekritisku slāņu attīrīšanā. Īpaši oksīdu noņemšanas atlikumu kodināšanā un epidermas noņemšanai tā ir efektīvāka un ekonomiskāka nekā sausā kodināšana.
Mitrās kodināšanas objekti galvenokārt ietver silīcija oksīdu, silīcija nitrīdu, monokristālu silīciju un polikristālisko silīciju. Silīcija oksīda mitrajā kodināšanā kā galveno ķīmisko nesēju parasti izmanto fluorūdeņražskābi (HF). Lai uzlabotu selektivitāti, procesā tiek izmantota atšķaidīta fluorūdeņražskābe, kas buferēta ar amonija fluorīdu. Lai saglabātu pH vērtības stabilitāti, var pievienot nelielu daudzumu stipras skābes vai citus elementus. Leģēts silīcija oksīds ir vieglāk sarūsējis nekā tīrs silīcija oksīds. Mitrā ķīmiskā noņemšana galvenokārt tiek izmantota fotorezista un cietās maskas (silīcija nitrīda) noņemšanai. Karstā fosforskābe (H3PO4) ir galvenais ķīmiskais šķidrums, ko izmanto mitrai ķīmiskai noņemšanai, lai noņemtu silīcija nitrīdu, un tai ir laba selektivitāte pret silīcija oksīdu.
Mitrā tīrīšana ir līdzīga mitrajai kodināšanai, un galvenokārt ķīmisko reakciju ceļā noņem piesārņotājus no silīcija plātņu virsmas, tostarp daļiņas, organiskās vielas, metālus un oksīdus. Galvenā mitrā tīrīšana ir mitrā ķīmiskā metode. Lai gan ķīmiskā tīrīšana var aizstāt daudzas mitrās tīrīšanas metodes, nav metodes, kas pilnībā aizstātu mitro tīrīšanu.
Parasti mitrai tīrīšanai izmantotās ķīmiskās vielas ir sērskābe, sālsskābe, fluorūdeņražskābe, fosforskābe, ūdeņraža peroksīds, amonija hidroksīds, amonija fluorīds utt. Praktiskā lietošanā vienu vai vairākas ķimikālijas sajauc ar dejonizētu ūdeni noteiktā proporcijā, cik nepieciešams, lai veido tīrīšanas šķīdumu, piemēram, SC1, SC2, DHF, BHF utt.
Tīrīšana bieži tiek izmantota procesā pirms oksīda plēves uzklāšanas, jo oksīda plēves sagatavošana jāveic uz absolūti tīras silīcija vafeles virsmas. Parastais silīcija vafeļu tīrīšanas process ir šāds:
2.2. Sausā kodināšana and Tīrīšana
2.2.1. Sausā kodināšana
Sausā kodināšana nozarē galvenokārt attiecas uz plazmas kodināšanu, kurā izmanto plazmu ar pastiprinātu aktivitāti, lai kodinātu noteiktas vielas. Iekārtu sistēma liela mēroga ražošanas procesos izmanto zemas temperatūras nelīdzsvara plazmu.
Plazmas kodināšanai galvenokārt tiek izmantoti divi izlādes režīmi: kapacitatīvā savienotā izlāde un induktīvā savienotā izlāde
Kapacitatīvi savienotā izlādes režīmā: plazmu ģenerē un uztur divos paralēlos plākšņu kondensatoros ar ārēju radiofrekvenču (RF) barošanas avotu. Gāzes spiediens parasti ir no vairākiem militoriem līdz desmitiem militoru, un jonizācijas ātrums ir mazāks par 10-5. Induktīvi savienotas izlādes režīmā: parasti pie zemāka gāzes spiediena (desmitiem militoru) plazmu ģenerē un uztur induktīvi savienota ieejas enerģija. Jonizācijas ātrums parasti ir lielāks par 10-5, tāpēc to sauc arī par augsta blīvuma plazmu. Augsta blīvuma plazmas avotus var iegūt arī ar elektronu ciklotronu rezonansi un ciklotronu viļņu izlādi. Augsta blīvuma plazma var optimizēt kodināšanas ātrumu un kodināšanas procesa selektivitāti, vienlaikus samazinot kodināšanas bojājumus, neatkarīgi kontrolējot jonu plūsmu un jonu bombardēšanas enerģiju, izmantojot ārēju RF vai mikroviļņu barošanas avotu un RF novirzes barošanas avotu uz pamatnes.
Sausā kodināšanas process ir šāds: kodināšanas gāze tiek ievadīta vakuuma reakcijas kamerā, un pēc tam, kad spiediens reakcijas kamerā ir stabilizējies, plazma tiek ģenerēta ar radiofrekvences mirdzuma izlādi; pēc ātrdarbīgu elektronu ietekmes tas sadalās, veidojot brīvos radikāļus, kas izkliedējas uz substrāta virsmas un tiek adsorbēti. Jonu bombardēšanas iedarbībā adsorbētie brīvie radikāļi reaģē ar atomiem vai molekulām uz substrāta virsmas, veidojot gāzveida blakusproduktus, kas tiek izvadīti no reakcijas kameras. Process ir parādīts attēlā:
Sausās kodināšanas procesus var iedalīt šādās četrās kategorijās:
(1)Fiziskā izsmidzināšanas kodināšana: Tas galvenokārt paļaujas uz plazmas enerģētiskajiem joniem, lai bombardētu iegravētā materiāla virsmu. Izsmidzināto atomu skaits ir atkarīgs no krītošo daļiņu enerģijas un leņķa. Ja enerģija un leņķis paliek nemainīgi, dažādu materiālu izsmidzināšanas ātrums parasti atšķiras tikai 2 līdz 3 reizes, tāpēc nav selektivitātes. Reakcijas process galvenokārt ir anizotrops.
(2)Ķīmiskā kodināšana: Plazma nodrošina gāzes fāzes kodināšanas atomus un molekulas, kas ķīmiski reaģē ar materiāla virsmu, veidojot gaistošas gāzes. Šai tīri ķīmiskai reakcijai ir laba selektivitāte, un tai ir izotropiskas īpašības, neņemot vērā režģa struktūru.
Piemēram: Si (ciets) + 4F → SiF4 (gāzveida), fotorezists + O (gāzveida) → CO2 (gāzveida) + H2O (gāzveida)
(3)Jonu enerģijas vadīta kodināšana: Joni ir gan daļiņas, kas izraisa kodināšanu, gan enerģiju nesošas daļiņas. Šādu enerģiju nesošo daļiņu kodināšanas efektivitāte ir vairāk nekā par vienu pakāpi augstāka nekā vienkāršai fiziskai vai ķīmiskai kodināšanai. Starp tiem procesa fizikālo un ķīmisko parametru optimizācija ir kodināšanas procesa kontroles pamatā.
(4)Jonu barjeras kompozīta kodināšana: Tas galvenokārt attiecas uz polimēra barjeras aizsargslāņa ģenerēšanu ar kompozītmateriālu daļiņām kodināšanas procesa laikā. Plazmai ir nepieciešams šāds aizsargslānis, lai kodināšanas procesa laikā novērstu sānu sienu kodināšanas reakciju. Piemēram, pievienojot C Cl un Cl2 kodināšanai, kodināšanas laikā var izveidoties hloroglekļa savienojuma slānis, lai aizsargātu sānu sienas no kodināšanas.
2.2.1 Ķīmiskā tīrīšana
Ķīmiskā tīrīšana galvenokārt attiecas uz plazmas tīrīšanu. Plazmā esošie joni tiek izmantoti, lai bombardētu tīrāmo virsmu, un aktivizētā stāvoklī esošie atomi un molekulas mijiedarbojas ar tīrāmo virsmu, lai noņemtu un pārpelnotu fotorezistu. Atšķirībā no sausās kodināšanas, ķīmiskās tīrīšanas procesa parametri parasti neietver virziena selektivitāti, tāpēc procesa dizains ir salīdzinoši vienkāršs. Liela mēroga ražošanas procesos fluoru saturošas gāzes, skābekli vai ūdeņradi galvenokārt izmanto kā reakcijas plazmas galveno daļu. Turklāt, pievienojot noteiktu daudzumu argona plazmas, var uzlabot jonu bombardēšanas efektu, tādējādi uzlabojot tīrīšanas efektivitāti.
Plazmas ķīmiskās tīrīšanas procesā parasti izmanto attālās plazmas metodi. Tas ir tāpēc, ka tīrīšanas procesā tiek cerēts samazināt jonu bombardēšanas efektu plazmā, lai kontrolētu jonu bombardēšanas radītos bojājumus; un ķīmisko brīvo radikāļu pastiprinātā reakcija var uzlabot tīrīšanas efektivitāti. Attālā plazma var izmantot mikroviļņus, lai radītu stabilu un augsta blīvuma plazmu ārpus reakcijas kameras, radot lielu skaitu brīvo radikāļu, kas nonāk reakcijas kamerā, lai panāktu tīrīšanai nepieciešamo reakciju. Lielākā daļa ķīmiskās tīrīšanas gāzes avotu rūpniecībā izmanto fluoru saturošas gāzes, piemēram, NF3, un vairāk nekā 99% NF3 sadalās mikroviļņu plazmā. Ķīmiskās tīrīšanas procesā gandrīz nav jonu bombardēšanas efekta, tāpēc ir izdevīgi aizsargāt silīcija plāksni no bojājumiem un pagarināt reakcijas kameras kalpošanas laiku.
Trīs mitrās kodināšanas un tīrīšanas iekārtas
3.1 Tvertnes tipa vafeļu tīrīšanas mašīna
Siles tipa vafeļu tīrīšanas mašīna galvenokārt sastāv no priekšpuses atverama vafeļu pārvades kārbas transmisijas moduļa, vafeļu iekraušanas/izkraušanas transmisijas moduļa, izplūdes gaisa ieplūdes moduļa, ķīmisko šķidrumu tvertnes moduļa, dejonizētā ūdens tvertnes moduļa, žāvēšanas tvertnes. modulis un vadības modulis. Tas var vienlaikus iztīrīt vairākas vafeļu kastes un nodrošināt vafeļu iežūšanu un izžūšanu.
3.2 Tranšeju vafeļu kodinātājs
3.3. Vienas vafeles mitrās apstrādes iekārtas
Atbilstoši dažādiem procesa mērķiem vienas vafeles mitrā procesa iekārtas var iedalīt trīs kategorijās. Pirmā kategorija ir vienas vafeļu tīrīšanas iekārtas, kuru tīrīšanas mērķi ir daļiņas, organiskās vielas, dabīgais oksīda slānis, metāla piemaisījumi un citi piesārņotāji; otrā kategorija ir vienas vafeles tīrīšanas iekārtas, kuru galvenais procesa mērķis ir noņemt daļiņas no vafeles virsmas; trešā kategorija ir vienas vafeles kodināšanas iekārtas, ko galvenokārt izmanto plānu kārtiņu noņemšanai. Atbilstoši dažādiem procesa mērķiem vienas vafeļu kodināšanas iekārtas var iedalīt divos veidos. Pirmais veids ir vieglas kodināšanas iekārtas, ko galvenokārt izmanto, lai noņemtu virsmas plēves bojājumu slāņus, ko izraisa augstas enerģijas jonu implantācija; otrs veids ir upura slāņu noņemšanas iekārtas, ko galvenokārt izmanto barjerslāņu noņemšanai pēc vafeļu retināšanas vai ķīmiskās mehāniskās pulēšanas.
No kopējās mašīnas arhitektūras viedokļa visu veidu vienas vafeles mitrā procesa iekārtu pamata arhitektūra ir līdzīga, kas parasti sastāv no sešām daļām: galvenā rāmja, vafeļu pārneses sistēmas, kameras moduļa, ķīmisko šķidrumu padeves un pārvades moduļa, programmatūras sistēmas. un elektroniskais vadības modulis.
3.4. Viena plāksnīšu tīrīšanas aprīkojums
Viena vafeļu tīrīšanas iekārta ir izstrādāta, pamatojoties uz tradicionālo RCA tīrīšanas metodi, un tās procesa mērķis ir attīrīt daļiņas, organiskās vielas, dabisko oksīdu slāni, metāla piemaisījumus un citus piesārņotājus. Runājot par procesa pielietojumu, vienas vafeļu tīrīšanas iekārtas pašlaik plaši izmanto integrālo shēmu ražošanas priekšgala un aizmugures procesos, tostarp tīrīšanā pirms un pēc plēves veidošanas, tīrīšanā pēc plazmas kodināšanas, tīrīšanu pēc jonu implantācijas, tīrīšanu pēc ķīmiskās apstrādes. mehāniskā pulēšana un tīrīšana pēc metāla pārklāšanas. Izņemot augstas temperatūras fosforskābes procesu, vienas vafeļu tīrīšanas iekārtas būtībā ir saderīgas ar visiem tīrīšanas procesiem.
3.5. Vienas vafeles kodināšanas aprīkojums
Vienas vafeļu kodināšanas iekārtas procesa mērķis galvenokārt ir plānās plēves kodināšana. Atbilstoši procesa mērķim to var iedalīt divās kategorijās, proti, vieglās kodināšanas iekārtās (izmanto, lai noņemtu virsmas plēves bojājumu slāni, ko izraisa augstas enerģijas jonu implantācija) un upura slāņa noņemšanas iekārtās (izmanto barjeras slāņa noņemšanai pēc vafeles. retināšana vai ķīmiski mehāniska pulēšana). Materiāli, kas šajā procesā ir jānoņem, parasti ir silīcija, silīcija oksīda, silīcija nitrīda un metāla plēves slāņi.
Četras sausās kodināšanas un tīrīšanas iekārtas
4.1. Plazmas kodināšanas iekārtu klasifikācija
Papildus jonu izsmidzināšanas kodināšanas iekārtām, kas ir tuvu tīrai fizikālai reakcijai, un attīrīšanas iekārtām, kas ir tuvu tīrai ķīmiskai reakcijai, plazmas kodināšanu var aptuveni iedalīt divās kategorijās atbilstoši dažādām plazmas ģenerēšanas un kontroles tehnoloģijām:
-Kapacitatīvi savienotas plazmas (CCP) kodināšana;
-Induktīvi savienotas plazmas (ICP) kodināšana.
4.1.1. CCP
Kapacitatīvi savienotā plazmas kodināšana ir savienot radiofrekvences barošanas avotu ar vienu vai abiem augšējiem un apakšējiem elektrodiem reakcijas kamerā, un plazma starp abām plāksnēm veido kondensatoru vienkāršotā ekvivalentā ķēdē.
Ir divas agrākās šādas tehnoloģijas:
Viens no tiem ir agrīnā plazmas kodināšana, kas savieno RF barošanas avotu ar augšējo elektrodu, un apakšējais elektrods, kurā atrodas vafele, ir iezemēts. Tā kā šādā veidā ģenerētā plazma neveido pietiekami biezu jonu apvalku uz vafeles virsmas, jonu bombardēšanas enerģija ir zema, un to parasti izmanto tādos procesos kā silīcija kodināšana, kuros kā galveno kodinātāju izmanto aktīvās daļiņas.
Otrs ir agrīnā reaktīvo jonu kodināšana (RIE), kas savieno RF barošanas avotu ar apakšējo elektrodu, kurā atrodas vafele, un iezemē augšējo elektrodu ar lielāku laukumu. Šī tehnoloģija var veidot biezāku jonu apvalku, kas ir piemērots dielektriskiem kodināšanas procesiem, kuru dalībai reakcijā nepieciešama lielāka jonu enerģija. Pamatojoties uz agrīnu reaktīvo jonu kodināšanu, tiek pievienots līdzstrāvas magnētiskais lauks, kas ir perpendikulārs RF elektriskajam laukam, veidojot ExB novirzi, kas var palielināt elektronu un gāzes daļiņu sadursmes iespēju, tādējādi efektīvi uzlabojot plazmas koncentrāciju un kodināšanas ātrumu. Šo kodināšanu sauc par magnētiskā lauka pastiprinātu reaktīvo jonu kodināšanu (MERIE).
Iepriekšminētajām trim tehnoloģijām ir kopīgs trūkums, tas ir, plazmas koncentrāciju un tās enerģiju nevar kontrolēt atsevišķi. Piemēram, lai palielinātu kodināšanas ātrumu, RF jaudas palielināšanas metodi var izmantot, lai palielinātu plazmas koncentrāciju, bet palielinātā RF jauda neizbēgami novedīs pie jonu enerģijas palielināšanās, kas radīs bojājumus ierīcēs vafele. Pēdējo desmit gadu laikā kapacitatīvā savienojuma tehnoloģija ir pieņēmusi vairāku RF avotu dizainu, kas ir savienoti attiecīgi ar augšējo un apakšējo elektrodu vai abiem ar apakšējo elektrodu.
Izvēloties un saskaņojot dažādas RF frekvences, elektrodu laukums, attālums, materiāli un citi galvenie parametri tiek saskaņoti savā starpā, plazmas koncentrāciju un jonu enerģiju var pēc iespējas vairāk atsaistīt.
4.1.2. ICP
Induktīvi savienotā plazmas kodināšana ir novietot vienu vai vairākus spoļu komplektus, kas savienoti ar radiofrekvences barošanas avotu, reakcijas kamerā vai ap to. Maiņstrāvas magnētiskais lauks, ko rada radiofrekvences strāva spolē, caur dielektrisko logu nonāk reakcijas kamerā, lai paātrinātu elektronus, tādējādi radot plazmu. Vienkāršotā ekvivalentā shēmā (transformatorā) spole ir primārā tinuma induktivitāte, bet plazma ir sekundārā tinuma induktivitāte.
Šī savienojuma metode var sasniegt koncentrāciju plazmā, kas ir vairāk nekā par vienu pakāpi augstāka nekā kapacitatīvā savienošana zemā spiedienā. Turklāt otrs RF barošanas avots ir savienots ar vafeles atrašanās vietu kā novirzes barošanas avots, lai nodrošinātu jonu bombardēšanas enerģiju. Tāpēc jonu koncentrācija ir atkarīga no spoles avota barošanas avota, un jonu enerģija ir atkarīga no nobīdes barošanas avota, tādējādi panākot rūpīgāku koncentrācijas un enerģijas atsaisti.
4.2. Plazmas kodināšanas aprīkojums
Gandrīz visi kodinātāji sausajā kodināšanā tiek tieši vai netieši iegūti no plazmas, tāpēc sauso kodināšanu bieži sauc par plazmas kodināšanu. Plazmas kodināšana ir plazmas kodināšanas veids plašā nozīmē. Divos agrīnajos plakano plākšņu reaktoru projektos viens ir iezemēt plāksni, kur atrodas vafele, un otra plāksne ir savienota ar RF avotu; otrs ir pretējs. Iepriekšējā dizainā iezemētās plāksnes laukums parasti ir lielāks par RF avotam pievienotās plāksnes laukumu, un gāzes spiediens reaktorā ir augsts. Uz vafeles virsmas izveidotais jonu apvalks ir ļoti plāns, un šķiet, ka vafele ir “iegremdēta” plazmā. Kodināšanu galvenokārt pabeidz ķīmiskā reakcija starp aktīvajām daļiņām plazmā un kodinātā materiāla virsmu. Jonu bombardēšanas enerģija ir ļoti maza, un tā līdzdalība kodināšanā ir ļoti zema. Šo dizainu sauc par plazmas kodināšanas režīmu. Citā dizainā, jo jonu bombardēšanas līdzdalības pakāpe ir salīdzinoši liela, to sauc par reaktīvo jonu kodināšanas režīmu.
4.3. Reaktīvo jonu kodināšanas iekārtas
Reaktīvā jonu kodināšana (RIE) attiecas uz kodināšanas procesu, kurā vienlaikus piedalās aktīvās daļiņas un uzlādēti joni. To vidū aktīvās daļiņas galvenokārt ir neitrālas daļiņas (pazīstamas arī kā brīvie radikāļi) ar augstu koncentrāciju (apmēram 1% līdz 10% no gāzes koncentrācijas), kas ir kodinātāja galvenās sastāvdaļas. Produkti, kas rodas ķīmiskajā reakcijā starp tiem un kodināto materiālu, tiek vai nu iztvaikojoši un tieši ekstrahēti no reakcijas kameras, vai arī uzkrājas uz kodinātās virsmas; kamēr uzlādētie joni ir zemākā koncentrācijā (10-4 līdz 10-3 no gāzes koncentrācijas), un tos paātrina jonu apvalka elektriskais lauks, kas veidojas uz vafeles virsmas, lai bombardētu iegravēto virsmu. Ir divas galvenās lādētu daļiņu funkcijas. Viens no tiem ir iznīcināt kodinātā materiāla atomu struktūru, tādējādi paātrinot aktīvās daļiņas ar to reaģēšanas ātrumu; otrs ir bombardēt un noņemt uzkrātos reakcijas produktus, lai kodinātais materiāls pilnībā saskartos ar aktīvajām daļiņām, lai kodināšana turpinātos.
Tā kā joni tieši nepiedalās kodināšanas reakcijā (vai veido ļoti nelielu daļu, piemēram, fiziskas bombardēšanas noņemšana un aktīvo jonu tieša ķīmiskā kodināšana), stingri runājot, iepriekš minētais kodināšanas process būtu jāsauc par kodināšanu ar jonu palīdzību. Nosaukums reaktīvā jonu kodināšana nav precīzs, taču to lieto arī mūsdienās. Agrākā RIE iekārta tika nodota ekspluatācijā 1980. gados. Tā kā tiek izmantots viens RF barošanas avots un salīdzinoši vienkārša reakcijas kameras konstrukcija, tam ir ierobežojumi kodināšanas ātruma, viendabīguma un selektivitātes ziņā.
4.4. Magnētiskā lauka uzlabotas reaktīvo jonu kodināšanas iekārtas
MERIE (magnētiski uzlabota reaktīvo jonu kodināšana) ierīce ir kodināšanas ierīce, kas ir izveidota, pievienojot līdzstrāvas magnētisko lauku plakanā paneļa RIE ierīcei, un tā ir paredzēta kodināšanas ātruma palielināšanai.
MERIE iekārtas tika plaši izmantotas 1990. gados, kad vienas vafeles kodināšanas iekārtas bija kļuvušas par galveno iekārtu nozarē. Lielākais MERIE aprīkojuma trūkums ir tas, ka plazmas koncentrācijas telpiskā sadalījuma neviendabīgums, ko izraisa magnētiskais lauks, radīs strāvas vai sprieguma atšķirības integrālās shēmas ierīcē, tādējādi radot ierīces bojājumus. Tā kā šo bojājumu izraisa momentāna neviendabīgums, magnētiskā lauka rotācija to nevar novērst. Tā kā integrālo shēmu izmērs turpina samazināties, to ierīču bojājumi kļūst arvien jutīgāki pret plazmas neviendabīgumu, un kodināšanas ātruma palielināšanas tehnoloģija, uzlabojot magnētisko lauku, pakāpeniski tiek aizstāta ar daudzfrekvenču barošanas avota plakanās reaktīvās jonu kodināšanas tehnoloģiju, ir kapacitatīvi savienota plazmas kodināšanas tehnoloģija.
4.5. Kapacitatīvi savienotas plazmas kodināšanas iekārtas
Kapacitatīvi savienotas plazmas (CCP) kodināšanas iekārta ir ierīce, kas ģenerē plazmu reakcijas kamerā, izmantojot kapacitatīvo savienojumu, elektroda plāksnei pieslēdzot radiofrekvences (vai līdzstrāvas) barošanas avotu, un tiek izmantota kodināšanai. Tās kodināšanas princips ir līdzīgs reaktīvo jonu kodināšanas iekārtu principam.
CCP kodināšanas iekārtas vienkāršotā shematiskā diagramma ir parādīta zemāk. Tas parasti izmanto divus vai trīs dažādu frekvenču RF avotus, un daži izmanto arī līdzstrāvas barošanas avotus. RF barošanas avota frekvence ir 800kHz ~ 162MHz, un parasti tiek izmantoti 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz un 60MHz. RF barošanas avotus ar frekvenci 2MHz vai 4MHz parasti sauc par zemfrekvences RF avotiem. Tie parasti ir savienoti ar apakšējo elektrodu, kur atrodas vafele. Tie ir efektīvāki, lai kontrolētu jonu enerģiju, tāpēc tos sauc arī par novirzes barošanas avotiem; RF barošanas blokus ar frekvenci virs 27MHz sauc par augstfrekvences RF avotiem. Tos var savienot ar augšējo vai apakšējo elektrodu. Tie ir efektīvāki plazmas koncentrācijas kontrolēšanā, tāpēc tos sauc arī par avota barošanas avotiem. 13MHz RF barošanas avots atrodas vidū, un parasti tiek uzskatīts, ka tam ir abas iepriekš minētās funkcijas, taču tas ir salīdzinoši vājāks. Ņemiet vērā, ka, lai gan plazmas koncentrāciju un enerģiju var regulēt noteiktā diapazonā ar dažādu frekvenču RF avotu jaudu (tā sauktais atsaistes efekts), kapacitatīvās sakabes īpašību dēļ tos nevar regulēt un kontrolēt pilnīgi neatkarīgi.
Jonu enerģijas sadalījums būtiski ietekmē kodināšanas un ierīces bojājumu detalizēto veiktspēju, tāpēc tehnoloģiju attīstība jonu enerģijas sadales optimizēšanai ir kļuvusi par vienu no modernu kodināšanas iekārtu galvenajiem punktiem. Pašlaik ražošanā veiksmīgi izmantotās tehnoloģijas ietver vairāku RF hibrīda piedziņu, līdzstrāvas superpozīciju, RF apvienojumā ar līdzstrāvas impulsa nobīdi un sinhrono impulsu RF izvadi no nobīdes barošanas avota un avota barošanas avota.
CCP kodināšanas iekārtas ir viens no diviem visplašāk izmantotajiem plazmas kodināšanas iekārtu veidiem. To galvenokārt izmanto dielektrisko materiālu kodināšanas procesā, piemēram, vārtu sānu sienu un cietās maskas kodināšanā loģikas mikroshēmas procesa priekšējā posmā, kontakta caurumu kodināšanā vidējā stadijā, mozaīkas un alumīnija spilventiņu kodināšanā aizmugurē, kā arī dziļu tranšeju, dziļu caurumu un elektroinstalācijas kontaktu caurumu kodināšana 3D zibatmiņas mikroshēmas procesā (kā piemēru ņemot silīcija nitrīda/silīcija oksīda struktūru).
CCP kodināšanas iekārtai ir divi galvenie izaicinājumi un uzlabojumu virzieni. Pirmkārt, izmantojot ārkārtīgi lielu jonu enerģiju, augstas malu attiecības struktūru kodināšanas spējai (piemēram, 3D zibatmiņas caurumu un rievu kodināšanai ir nepieciešama attiecība, kas ir lielāka par 50:1). Pašreizējā metode novirzes jaudas palielināšanai, lai palielinātu jonu enerģiju, ir izmantojusi RF barošanas avotus līdz 10 000 vatiem. Ņemot vērā lielo radītā siltuma daudzumu, reakcijas kameras dzesēšanas un temperatūras kontroles tehnoloģija ir nepārtraukti jāuzlabo. Otrkārt, ir nepieciešams izrāviens jaunu kodināšanas gāzu izstrādē, lai fundamentāli atrisinātu kodināšanas iespēju problēmu.
4.6. Induktīvi savienotas plazmas kodināšanas iekārtas
Induktīvi savienotas plazmas (ICP) kodināšanas iekārta ir ierīce, kas savieno radiofrekvences strāvas avota enerģiju reakcijas kamerā magnētiskā lauka veidā caur induktora spoli, tādējādi radot plazmu kodināšanai. Tās kodināšanas princips pieder arī vispārinātajai reaktīvai jonu kodināšanai.
Ir divi galvenie ICP kodināšanas iekārtu plazmas avotu konstrukciju veidi. Viena no tām ir transformatora savienojuma plazmas (TCP) tehnoloģija, ko izstrādājusi un ražojusi Lam Research. Tās induktora spole ir novietota uz dielektriskā loga plaknes virs reakcijas kameras. 13,56 MHz RF signāls spolē ģenerē mainīgu magnētisko lauku, kas ir perpendikulārs dielektriskajam logam un radiāli atšķiras ar spoles asi kā centru.
Magnētiskais lauks iekļūst reakcijas kamerā caur dielektrisko logu, un mainīgais magnētiskais lauks rada mainīgu elektrisko lauku paralēli dielektriskajam logam reakcijas kamerā, tādējādi panākot kodināšanas gāzes disociāciju un plazmas ģenerēšanu. Tā kā šo principu var saprast kā transformatoru ar induktora spoli kā primāro tinumu un plazmu reakcijas kamerā kā sekundāro tinumu, ICP kodināšana ir nosaukta pēc šī vārda.
Galvenā TCP tehnoloģijas priekšrocība ir tā, ka struktūru ir viegli palielināt. Piemēram, no 200 mm vafeles līdz 300 mm vafelei, TCP var saglabāt tādu pašu kodināšanas efektu, vienkārši palielinot spoles izmēru.
Vēl viens plazmas avota dizains ir atsaistītā plazmas avota (DPS) tehnoloģija, ko izstrādājusi un ražo Amerikas Savienoto Valstu Applied Materials, Inc. Tās induktora spole ir trīsdimensiju uztīta uz puslodes dielektriskā loga. Plazmas ģenerēšanas princips ir līdzīgs iepriekšminētajai TCP tehnoloģijai, taču gāzu disociācijas efektivitāte ir salīdzinoši augsta, kas veicina augstākas koncentrācijas plazmā iegūšanu.
Tā kā induktīvā savienojuma efektivitāte plazmas ģenerēšanai ir augstāka nekā kapacitatīvā savienojuma efektivitāte, un plazma galvenokārt tiek ģenerēta apgabalā, kas atrodas tuvu dielektriskajam logam, tās koncentrāciju plazmā galvenokārt nosaka ar induktors savienotā avota barošanas avota jauda. spole, un jonu enerģiju jonu apvalkā uz vafeles virsmas pamatā nosaka slīpās barošanas avota jauda, tāpēc jonu koncentrāciju un enerģiju var kontrolēt neatkarīgi, tādējādi panākot atsaisti.
ICP kodināšanas iekārta ir viens no diviem visplašāk izmantotajiem plazmas kodināšanas iekārtu veidiem. To galvenokārt izmanto silīcija seklu tranšeju, germānija (Ge), polisilīcija vārtu konstrukciju, metāla vārtu konstrukciju, sasprindzināta silīcija (Strained-Si), metāla stiepļu, metāla paliktņu (padiņu), mozaīkas kodināšanas metāla cieto masku kodināšanai un vairākiem procesiem vairāku attēlveidošanas tehnoloģija.
Turklāt, pieaugot trīsdimensiju integrālo shēmu, CMOS attēla sensoru un mikroelektromehānisko sistēmu (MEMS), kā arī strauji pieaugot cauruļu silīcija cauruļu (TSV), liela izmēra slīpo caurumu un dziļa silīcija kodināšana ar dažādām morfoloģijām, daudzi ražotāji ir laiduši klajā kodināšanas iekārtas, kas īpaši izstrādātas šiem lietojumiem. Tā īpašības ir liels kodināšanas dziļums (desmitiem vai pat simtiem mikronu), tāpēc tas galvenokārt darbojas lielas gāzes plūsmas, augsta spiediena un lielas jaudas apstākļos.
——————————————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera var nodrošinātgrafīta daļas, mīksts/stingrs filcs, silīcija karbīda detaļas, CVD silīcija karbīda detaļas, unSiC/TaC pārklātas detaļasar 30 dienu laikā.
Ja jūs interesē iepriekš minētie pusvadītāju izstrādājumi,lūdzu, nevilcinieties sazināties ar mums pirmo reizi.
Tālr.: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Publicēšanas laiks: 31. augusts 2024