Am Semiconductor Fabrikatiounsprozess,ÄtzenTechnologie ass e kriteschen Prozess dee benotzt gëtt fir ongewollt Materialien um Substrat präzis ze läschen fir komplex Circuitmuster ze bilden. Dësen Artikel wäert zwee Mainstream Ätzen Technologien am Detail aféieren - capacitively coupled Plasma Ätzen (CCP) an induktiv gekoppelt Plasma Ätzen (ICP), an entdeckt hir Uwendungen beim Ätzen vu verschiddene Materialien.
Kapazitiv gekoppelt Plasma Ätzen (CCP)
Kapazitiv gekoppelt Plasma Ätzen (CCP) gëtt erreecht andeems eng RF Spannung op zwou parallele Plackelektroden duerch e Matcher an en DC Blocking Kondensator applizéiert gëtt. Déi zwou Elektroden an de Plasma bilden zesummen en gläichwäertege Kondensator. An dësem Prozess bildt d'RF Spannung eng kapazitiv Mantel no bei der Elektrode, an d'Grenz vun der Mantel ännert sech mat der séierer Schwéngung vun der Spannung. Wann d'Elektronen dës séier verännert Mantel erreechen, gi se reflektéiert a kréien Energie, wat dann d'Dissoziatioun oder d'Ioniséierung vu Gasmoleküle ausléist fir Plasma ze bilden. CCP Ätzen gëtt normalerweis op Materialien mat méi héijer chemescher Bindungsenergie ugewannt, sou wéi Dielektrik, awer wéinst senger méi niddereger Ätzrate ass et gëeegent fir Uwendungen déi fein Kontroll erfuerderen.
Induktiv gekoppelt Plasma Ätzen (ICP)
Induktiv gekoppelt PlasmaÄtzen(ICP) baséiert um Prinzip datt en Ofwiesselungsstroum duerch eng Spule passéiert fir en induzéiert Magnéitfeld ze generéieren. Ënnert der Handlung vun dësem Magnéitfeld ginn d'Elektronen an der Reaktiounskammer beschleunegt a weider am induzéierten elektresche Feld beschleunegt, a schliisslech mat de Reaktiounsgasmoleküle kollidéieren, wat d'Moleküle verursaache fir ze dissoziéieren oder ioniséieren a Plasma ze bilden. Dës Method kann eng héich Ioniséierungsquote produzéieren an erlaabt datt d'Plasma Dicht an d'Bombardementenergie onofhängeg ugepasst ginn, wat méchtICP Ätzenganz gëeegent fir Ätzmaterial mat gerénger chemescher Bindungsenergie, wéi Silizium a Metall. Zousätzlech liwwert d'ICP Technologie och eng besser Uniformitéit an Ätzrate.
1. Metal Äss
Metal Ässung gëtt haaptsächlech fir d'Veraarbechtung vun Interconnects a Multi-Layer Metallkabel benotzt. Seng Ufuerderunge enthalen: héich Ätzenquote, héich Selektivitéit (méi wéi 4:1 fir d'Maskeschicht a méi wéi 20:1 fir d'Interlayer-Dielektrik), héich Ässuniformitéit, gutt kritesch Dimensiounskontroll, kee Plasma Schued, manner Reschtverschmotzung, an keng Korrosioun op Metall. Metal Ätz benotzt normalerweis induktiv gekoppelt Plasma Ätsausrüstung.
•Aluminium Ätz: Aluminium ass dat wichtegst Drotmaterial an de Mëttel- a Réckstadien vun der Chipfabrikatioun, mat de Virdeeler vu gerénger Resistenz, einfacher Oflagerung an Ätzen. Aluminium Ätz benotzt normalerweis Plasma generéiert vu Chloridgas (wéi Cl2). Aluminium reagéiert mat Chlor fir flüchteg Aluminiumchlorid (AlCl3) ze produzéieren. Zousätzlech kënnen aner Halogeniden wéi SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, etc.
• Wolfram Ätzen: An Multi-Layer Metal Drot interconnection Strukturen, Wolfram ass den Haaptgrond Metal fir d'Mëtt Rubrik interconnection vun der Chip benotzt. Fluor- oder Chlor-baséiert Gase kënne benotzt ginn fir Metallwolfram ze ätzen, awer Fluor-baséiert Gase hunn eng schlecht Selektivitéit fir Siliziumoxid, während Chlor-baséiert Gase (wéi CCl4) besser Selektivitéit hunn. Stickstoff gëtt normalerweis zum Reaktiounsgas bäigefüügt fir eng héich Ätzkleimselektivitéit ze kréien, a Sauerstoff gëtt bäigefüügt fir Kuelestoffdepositioun ze reduzéieren. Ätzen Wolfram mat Chlor-baséiert Gas kann anisotropic Ätz an héich Selektivitéit erreechen. D'Gasen, déi an dréchen Ässung vu Wolfram benotzt ginn, sinn haaptsächlech SF6, Ar an O2, dorënner SF6 kann am Plasma ofgebaut ginn fir Fluoratome a Wolfram fir chemesch Reaktioun fir Fluorid ze produzéieren.
• Titaniumnitrid Ätzen: Titannitrid, als haart Maskmaterial, ersetzt déi traditionell Siliziumnitrid oder Oxidmaske am Dual Damascene Prozess. Titannitrid Ätzen gëtt haaptsächlech am haarde Mask Ouverturesprozess benotzt, an den Haaptreaktiounsprodukt ass TiCl4. D'Selektivitéit tëscht der traditioneller Mask an der Low-k-dielektrescher Schicht ass net héich, wat zu der Erscheinung vum arc-förmleche Profil op der Spëtzt vun der Low-k-dielektrescher Schicht an der Expansioun vun der Groove Breet no Ätz féiert. D'Distanz tëscht den deposéierten Metalllinnen ass ze kleng, wat ufälleg ass fir Leckage oder direkten Decompte ze iwwerbrécken.
2. Isolator Äss
Den Objet vun der Isolator Ässung ass normalerweis dielektresch Materialien wéi Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid, déi wäit benotzt gi fir Kontaktlächer a Kanallächer ze bilden fir verschidde Circuitschichten ze verbannen. Dielektresch Ätzen benotzt normalerweis eng Ässer baséiert op dem Prinzip vu capacitively gekoppelter Plasma Ätzen.
• Plasma Ässung vu Siliziumdioxidfilm: Siliziumdioxidfilm gëtt normalerweis mat Ätzgase mat Fluor geätzt, wéi CF4, CHF3, C2F6, SF6 an C3F8. De Kuelestoff am Ätzgas enthale ka mam Sauerstoff an der Oxidschicht reagéieren fir Nebenprodukter CO an CO2 ze produzéieren, doduerch de Sauerstoff an der Oxidschicht ewechzehuelen. CF4 ass deen am meeschte benotzte Ätzgas. Wann CF4 mat héijer Energie Elektronen kollidéiert, gi verschidde Ionen, Radikaler, Atomer a fräi Radikale produzéiert. Fluor fräi Radikale kënne chemesch mat SiO2 a Si reagéieren fir flüchteg Siliziumtetrafluorid (SiF4) ze produzéieren.
• Plasma Ässung vu Siliziumnitridfilm: Siliziumnitridfilm kann mat Plasma Ätzen mat CF4 oder CF4 Mëschgas (mat O2, SF6 an NF3) geätzt ginn. Fir Si3N4 Film, wann CF4-O2 Plasma oder aner Gasplasma mat F Atomer fir Ätzen benotzt gëtt, kann d'Ätzrate vu Siliziumnitrid 1200Å / min erreechen, an d'Ätzselektivitéit kann esou héich wéi 20:1 sinn. Den Haaptprodukt ass liichtflüchtege Siliziumtetrafluorid (SiF4) dat einfach ze extrahéiert ass.
4. Single Kristallsilisium Ässung
Eenkristall Silizium Ätzen gëtt haaptsächlech benotzt fir flächeg Trenchisolatioun (STI) ze bilden. Dëse Prozess enthält normalerweis en Duerchbrochprozess an en Haaptätsprozess. Den Duerchbrochprozess benotzt SiF4 an NF Gas fir d'Oxidschicht op der Uewerfläch vum Eenkristallsilizium duerch staark Ionbombardement an d'chemesch Handlung vu Fluorelementer ze läschen; d'Haaptätsung benotzt Waasserstoffbromid (HBr) als Haaptätser. D'Bromradikale, déi vum HBr am Plasma-Ëmfeld ofgebaut ginn, reagéiere mat Silizium fir flüchteg Siliziumtetrabromid (SiBr4) ze bilden, an doduerch Silizium ewechzehuelen. Eenkristall Silizium Ätzen benotzt normalerweis eng induktiv gekoppelt Plasma Ätzmaschinn.
5. Polysilicon Ätz
Polysilicon Ätzen ass ee vun de Schlësselprozesser déi d'Paartgréisst vun den Transistoren bestëmmen, an d'Paartgréisst beaflosst direkt d'Leeschtung vun integréierte Circuiten. Polysilicon Ätzen erfuerdert e gudde Selektivitéitsverhältnis. Halogengase wéi Chlor (Cl2) ginn normalerweis benotzt fir anisotrop Ätzen z'erreechen, an hunn e gudde Selektivitéitsverhältnis (bis zu 10: 1). Brombaséiert Gase wéi Waasserstoffbromid (HBr) kënnen e méi héije Selektivitéitsverhältnis kréien (bis zu 100:1). Eng Mëschung aus HBr mat Chlor a Sauerstoff kann d'Ätzrate erhéijen. D'Reaktiounsprodukter vum Halogengas a Silizium ginn op de Säitewänn deposéiert fir eng Schutzroll ze spillen. Polysilicon Ätzen benotzt normalerweis eng induktiv gekoppelt Plasma Ätzmaschinn.
Egal ob et kapazitiv gekoppelt Plasma Ätzen oder induktiv gekoppelt Plasma Ätzen ass, all huet seng eege eenzegaarteg Virdeeler an technesch Charakteristiken. Wiel vun enger gëeegenter Ätztechnologie kann net nëmmen d'Produktiounseffizienz verbesseren, awer och d'Ausbezuele vum Endprodukt garantéieren.
Post Zäit: Nov-12-2024