Yarı iletken üretim sürecinde,gravürteknolojisi, karmaşık devre desenleri oluşturmak üzere alt tabakadaki istenmeyen malzemeleri hassas bir şekilde ortadan kaldırmak için kullanılan kritik bir işlemdir. Bu makale iki ana akım aşındırma teknolojisini ayrıntılı olarak tanıtacaktır: kapasitif olarak eşleşmiş plazma aşındırma (CCP) ve endüktif olarak eşleşmiş plazma aşındırma (ICP) ve farklı malzemelerin aşındırılmasındaki uygulamalarını keşfedin.
Kapasitif olarak eşleşmiş plazma aşındırma (CCP)
Kapasitif olarak eşleşmiş plazma aşındırma (CCP), bir eşleştirici ve bir DC engelleme kapasitörü aracılığıyla iki paralel plaka elektroduna bir RF voltajı uygulanarak elde edilir. İki elektrot ve plazma birlikte eşdeğer bir kapasitör oluşturur. Bu süreçte RF voltajı elektrot yakınında kapasitif bir kılıf oluşturur ve voltajın hızlı salınımıyla kılıfın sınırı değişir. Elektronlar hızla değişen bu kılıfa ulaştığında yansırlar ve enerji kazanırlar, bu da gaz moleküllerinin plazmayı oluşturmak üzere ayrışmasını veya iyonlaşmasını tetikler. CCP aşındırma genellikle dielektrikler gibi daha yüksek kimyasal bağ enerjisine sahip malzemelere uygulanır, ancak daha düşük aşındırma oranı nedeniyle ince kontrol gerektiren uygulamalar için uygundur.
İndüktif eşleşmiş plazma aşındırma (ICP)
İndüktif olarak eşleşmiş plazmagravür(ICP), indüklenmiş bir manyetik alan oluşturmak için alternatif bir akımın bir bobinden geçmesi prensibine dayanmaktadır. Bu manyetik alanın etkisi altında, reaksiyon odasındaki elektronlar hızlandırılır ve indüklenen elektrik alanında hızlanmaya devam eder, sonunda reaksiyon gazı molekülleriyle çarpışır, moleküllerin ayrışmasına veya iyonize olmasına ve plazma oluşturmasına neden olur. Bu yöntem, yüksek bir iyonizasyon hızı üretebilir ve plazma yoğunluğunun ve bombardıman enerjisinin bağımsız olarak ayarlanmasına olanak tanır;ICP gravürüSilikon ve metal gibi düşük kimyasal bağ enerjisine sahip malzemelerin aşındırılması için çok uygundur. Ayrıca ICP teknolojisi daha iyi bir tekdüzelik ve aşındırma hızı sağlar.
1. Metal aşındırma
Metal aşındırma esas olarak ara bağlantıların ve çok katmanlı metal kabloların işlenmesi için kullanılır. Gereksinimleri şunları içerir: yüksek dağlama hızı, yüksek seçicilik (maske katmanı için 4:1'den büyük ve ara katman dielektrik için 20:1'den büyük), yüksek dağlama tekdüzeliği, iyi kritik boyut kontrolü, plazma hasarı yok, daha az kalıntı kirletici madde ve metalde korozyon olmaz. Metal aşındırma genellikle endüktif olarak eşleşmiş plazma aşındırma ekipmanı kullanır.
•Alüminyum dağlama: Alüminyum, düşük direnç, kolay biriktirme ve dağlama avantajlarıyla talaş üretiminin orta ve arka aşamalarındaki en önemli tel malzemedir. Alüminyum aşındırma genellikle klorür gazı (Cl2 gibi) tarafından üretilen plazmayı kullanır. Alüminyum, uçucu alüminyum klorür (AlCl3) üretmek için klorla reaksiyona girer. Ayrıca normal aşındırma işlemini sağlamak için alüminyum yüzeyindeki oksit tabakasını çıkarmak için SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 vb. gibi diğer halojenürler eklenebilir.
• Tungsten aşındırma: Çok katmanlı metal tel ara bağlantı yapılarında, çipin orta bölüm ara bağlantısı için kullanılan ana metal tungstendir. Metal tungsteni aşındırmak için flor bazlı veya klor bazlı gazlar kullanılabilir, ancak flor bazlı gazlar silikon oksit için zayıf seçiciliğe sahipken, klor bazlı gazlar (CCl4 gibi) daha iyi seçiciliğe sahiptir. Yüksek bir aşındırma tutkalı seçiciliği elde etmek için reaksiyon gazına genellikle nitrojen eklenir ve karbon birikimini azaltmak için oksijen eklenir. Tungstenin klor bazlı gazla aşındırılması, anizotropik aşındırma ve yüksek seçicilik sağlayabilir. Tungstenin kuru aşındırılmasında kullanılan gazlar esas olarak SF6, Ar ve O2'dir; bunların arasında SF6, flor atomları sağlamak üzere plazmada ayrıştırılabilir ve florür üretmek üzere kimyasal reaksiyon için tungsten kullanılabilir.
• Titanyum nitrür aşındırma: Sert bir maske malzemesi olarak titanyum nitrür, ikili damassen işleminde geleneksel silikon nitrür veya oksit maskesinin yerini alır. Titanyum nitrür aşındırma esas olarak sert maske açma işleminde kullanılır ve ana reaksiyon ürünü TiCl4'tür. Geleneksel maske ile low-k dielektrik katman arasındaki seçicilik yüksek değildir, bu da low-k dielektrik katmanın tepesinde yay şekilli profilin görünmesine ve aşındırma sonrasında oluk genişliğinin genişlemesine yol açacaktır. Biriktirilen metal hatlar arasındaki boşluk çok küçüktür ve bu da köprü sızıntısına veya doğrudan arızaya neden olabilir.
2. Yalıtkan aşındırma
Yalıtkan aşındırma işleminin amacı genellikle, farklı devre katmanlarını bağlamak için kontak delikleri ve kanal delikleri oluşturmak için yaygın olarak kullanılan silikon dioksit veya silikon nitrür gibi dielektrik malzemelerdir. Dielektrik aşındırma genellikle kapasitif olarak eşleşmiş plazma aşındırma prensibine dayanan bir dağlayıcı kullanır.
• Silikon dioksit filminin plazmayla aşındırılması: Silikon dioksit filmi genellikle CF4, CHF3, C2F6, SF6 ve C3F8 gibi flor içeren aşındırma gazları kullanılarak aşındırılır. Aşındırma gazında bulunan karbon, CO ve CO2 yan ürünlerini üretmek için oksit tabakasındaki oksijenle reaksiyona girebilir, böylece oksit tabakasındaki oksijeni ortadan kaldırır. CF4 en yaygın kullanılan aşındırma gazıdır. CF4 yüksek enerjili elektronlarla çarpıştığında çeşitli iyonlar, radikaller, atomlar ve serbest radikaller üretilir. Flor serbest radikalleri, uçucu silikon tetraflorür (SiF4) üretmek için SiO2 ve Si ile kimyasal olarak reaksiyona girebilir.
• Silikon nitrür filmin plazma aşındırması: Silikon nitrür filmi, CF4 veya CF4 karışık gazla (O2, SF6 ve NF3 ile) plazma aşındırma kullanılarak aşındırılabilir. Si3N4 filmi için, aşındırma için CF4-O2 plazması veya F atomları içeren diğer gaz plazması kullanıldığında, silikon nitrürün aşındırma hızı 1200Å/dak'ya ulaşabilir ve aşındırma seçiciliği 20:1 kadar yüksek olabilir. Ana ürün, çıkarılması kolay olan uçucu silikon tetraflorürdür (SiF4).
4. Tek kristal silikon aşındırma
Tek kristal silikon aşındırma esas olarak sığ hendek izolasyonu (STI) oluşturmak için kullanılır. Bu süreç genellikle bir atılım sürecini ve bir ana aşındırma sürecini içerir. Çığır açan süreç, güçlü iyon bombardımanı ve flor elementlerinin kimyasal etkisi yoluyla tek kristal silikonun yüzeyindeki oksit katmanını çıkarmak için SiF4 ve NF gazını kullanıyor; ana aşındırma işleminde ana aşındırıcı olarak hidrojen bromür (HBr) kullanılır. Plazma ortamında HBr tarafından ayrıştırılan brom radikalleri silikon ile reaksiyona girerek uçucu silikon tetrabromürü (SiBr4) oluşturur ve böylece silikonu uzaklaştırır. Tek kristal silikon aşındırma genellikle endüktif olarak eşleşmiş bir plazma aşındırma makinesi kullanır.
5. Polisilikon Aşındırma
Polisilikon aşındırma, transistörlerin geçit boyutunu belirleyen temel işlemlerden biridir ve geçit boyutu, entegre devrelerin performansını doğrudan etkiler. Polisilikon aşındırma iyi bir seçicilik oranı gerektirir. Anizotropik aşındırma elde etmek için genellikle klor (Cl2) gibi halojen gazları kullanılır ve iyi bir seçicilik oranına sahiptirler (10:1'e kadar). Hidrojen bromür (HBr) gibi brom bazlı gazlar daha yüksek bir seçicilik oranı (100:1'e kadar) elde edebilir. HBr'nin klor ve oksijenle karışımı dağlama hızını artırabilir. Halojen gazı ve silikonun reaksiyon ürünleri, koruyucu bir rol oynamak üzere yan duvarlarda biriktirilir. Polisilikon aşındırma genellikle endüktif olarak bağlanmış bir plazma aşındırma makinesi kullanır.
İster kapasitif olarak eşleşmiş plazma aşındırma, ister endüktif olarak eşleşmiş plazma aşındırma olsun, her birinin kendine özgü avantajları ve teknik özellikleri vardır. Uygun bir aşındırma teknolojisinin seçilmesi yalnızca üretim verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda nihai ürünün verimini de garanti eder.
Gönderim zamanı: Kasım-12-2024