Во процесот на производство на полупроводници,офорттехнологијата е критичен процес кој се користи за прецизно отстранување на несаканите материјали на подлогата за да се формираат сложени обрасци на кола. Оваа статија детално ќе воведе две мејнстрим технологии за офорт - капацитивно поврзано плазма офорт (CCP) и индуктивно поврзано плазма офорт (ICP), и истражете ги нивните апликации при офортирање на различни материјали.
Капацитивно поврзано плазма офорт (CCP)
Капацитивно поврзаното плазма офорт (CCP) се постигнува со примена на RF напон на две паралелни електроди на плочи преку спојувач и кондензатор за блокирање на еднонасочна струја. Двете електроди и плазмата заедно формираат еквивалентен кондензатор. Во овој процес, RF напонот формира капацитивна обвивка во близина на електродата, а границата на обвивката се менува со брзото осцилирање на напонот. Кога електроните ќе стигнат до оваа обвивка што брзо се менува, тие се рефлектираат и добиваат енергија, што пак предизвикува дисоцијација или јонизација на молекулите на гасот за да се формира плазма. CCP офорт обично се применува на материјали со поголема енергија на хемиската врска, како што се диелектриците, но поради неговата помала стапка на офорт, таа е погодна за апликации кои бараат фина контрола.
Индуктивно поврзано плазма офорт (ICP)
Индуктивно поврзана плазмаофорт(ICP) се заснова на принципот дека наизменична струја поминува низ калем за да генерира индуцирано магнетно поле. Под дејство на ова магнетно поле, електроните во реакционата комора се забрзуваат и продолжуваат да се забрзуваат во индуцираното електрично поле, на крајот се судираат со молекулите на реакциониот гас, предизвикувајќи молекулите да се дисоцираат или јонизираат и да формираат плазма. Овој метод може да произведе висока стапка на јонизација и да дозволи густината на плазмата и енергијата на бомбардирањето да се прилагодат независно, што правиICP офортмногу погоден за офортирање материјали со мала енергија на хемиска врска, како што се силициум и метал. Покрај тоа, технологијата ICP обезбедува подобра униформност и брзина на офорт.
1. Метално офорт
Металното офорт главно се користи за обработка на меѓусебни врски и повеќеслојни метални жици. Неговите барања вклучуваат: висока стапка на офорт, висока селективност (поголема од 4:1 за слојот на маската и поголема од 20:1 за меѓуслојниот диелектрик), висока униформност на офорт, добра контрола на критичните димензии, без оштетување на плазмата, помалку преостанати загадувачи и нема корозија на метал. Металното офорт обично користи индуктивно поврзана опрема за офорт со плазма.
•Алуминиумско офорт: Алуминиумот е најважниот жичен материјал во средната и задната фаза на производството на чипови, со предностите на низок отпор, лесно таложење и офорт. Алуминиумското офорт обично користи плазма генерирана од гас хлорид (како Cl2). Алуминиумот реагира со хлор за да произведе испарлив алуминиум хлорид (AlCl3). Дополнително, може да се додадат и други халиди како SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 итн. за да се отстрани оксидниот слој на алуминиумската површина за да се обезбеди нормално офортување.
• Волфрам офорт: Во повеќеслојните структури за меѓусебно поврзување со метална жица, волфрамот е главниот метал што се користи за меѓусебно поврзување на средниот дел на чипот. Гасовите базирани на флуор или хлор може да се користат за гравирање на метален волфрам, но гасовите базирани на флуор имаат слаба селективност за силициум оксид, додека гасовите базирани на хлор (како што е CCl4) имаат подобра селективност. Азот обично се додава во реакциониот гас за да се добие висока селективност на лепак за офорт, а кислородот се додава за да се намали таложењето на јаглеродот. Со гравирање на волфрам со гас на база на хлор може да се постигне анизотропно офортување и висока селективност. Гасовите што се користат при суво гравирање на волфрам се главно SF6, Ar и O2, меѓу кои SF6 може да се разложи во плазмата за да обезбеди атоми на флуор и волфрам за хемиска реакција за производство на флуор.
• Офорт со титаниум нитрид: Титаниум нитрид, како тврд материјал за маска, ја заменува традиционалната маска од силициум нитрид или оксид во процесот на двојна дамаскина. Офортувањето со титаниум нитрид главно се користи во процесот на отворање на тврди маски, а главниот производ на реакција е TiCl4. Селективноста помеѓу традиционалната маска и диелектричниот слој со ниска k не е висока, што ќе доведе до појава на профилот во облик на лак на врвот на слојот со низок k диелектрик и проширување на ширината на жлебот по офорт. Растојанието помеѓу депонираните метални линии е премногу мало, што е склоно кон истекување на мостот или директен дефект.
2. Офорт на изолатор
Предмет на офорт на изолатор се обично диелектрични материјали како што се силициум диоксид или силициум нитрид, кои се широко користени за формирање контактни дупки и канални дупки за поврзување на различни слоеви на кола. Диелектричното офорт обично користи офорт заснован на принципот на капацитивно поврзано плазма офорт.
• Плазма офорт на филм со силициум диоксид: Филмот со силициум диоксид обично се гравира со користење на гасови за офорт што содржат флуор, како што се CF4, CHF3, C2F6, SF6 и C3F8. Јаглеродот содржан во гасот за офорт може да реагира со кислородот во оксидниот слој за да произведе нуспроизводи CO и CO2, а со тоа да го отстрани кислородот во оксидниот слој. CF4 е најчесто користениот гас за офорт. Кога CF4 се судира со електрони со висока енергија, се создаваат различни јони, радикали, атоми и слободни радикали. Слободните радикали на флуор можат хемиски да реагираат со SiO2 и Si за да произведат испарлив силициум тетрафлуорид (SiF4).
• Плазма офорт на филм од силициум нитрид: Филмот со силициум нитрид може да се гравира со користење на плазма офорт со мешан гас CF4 или CF4 (со O2, SF6 и NF3). За филмот Si3N4, кога плазмата CF4-O2 или друга гасна плазма која содржи F атоми се користи за офорт, брзината на офорт на силициум нитрид може да достигне 1200 A/min, а селективноста на офорт може да биде висока до 20:1. Главниот производ е испарливиот силикон тетрафлуорид (SiF4) кој лесно се екстрахира.
4. Силиконски офорт со единечен кристал
Еднокристално силиконско офорт главно се користи за формирање на плитка изолација на ровот (СПИ). Овој процес обично вклучува процес на пробив и главен процес на офорт. Пробивниот процес користи SiF4 и NF гас за отстранување на оксидниот слој на површината на еднокристалниот силициум преку силно јонско бомбардирање и хемиското дејство на флуорните елементи; главната офорт користи водород бромид (HBr) како главен офорт. Бромските радикали распаднати од HBr во плазматската средина реагираат со силициум за да формираат испарлив силициум тетрабромид (SiBr4), со што се отстранува силициумот. Силиконскиот офорт со еден кристал обично користи индуктивно поврзана плазма машина за офорт.
5. Офорт со полисилициум
Полисилициумското гравирање е еден од клучните процеси што ја одредува големината на портата на транзисторите, а големината на портата директно влијае на перформансите на интегрираните кола. Полисилициумското гравирање бара добар сооднос на селективност. Халогените гасови како хлорот (Cl2) обично се користат за да се постигне анизотропно офорт и имаат добар сооднос на селективност (до 10:1). Гасовите базирани на бром, како што е водород бромидот (HBr) може да добијат поголем сооднос на селективност (до 100:1). Мешавина од HBr со хлор и кислород може да ја зголеми стапката на офорт. Реакционите производи на халоген гас и силициум се депонираат на страничните ѕидови за да играат заштитна улога. Полисилициумското офорт обично користи индуктивно поврзана плазма машина за офорт.
Без разлика дали се работи за капацитивно сврзано плазма офорт или индуктивно поврзано плазма офорт, секое има свои уникатни предности и технички карактеристики. Изборот на соодветна технологија за офорт не само што може да ја подобри ефикасноста на производството, туку и да обезбеди принос на финалниот производ.
Време на објавување: ноември-12-2024 година