Процесот на суво офорт обично се состои од четири основни состојби: пред офорт, делумно офорт, само офорт и над офорт. Главните карактеристики се брзина на офорт, селективност, критична димензија, униформност и откривање на крајната точка.
Слика 1 Пред офорт
Слика 2 Делумно офорт
Слика 3 Само офорт
Слика 4 Над офорт
(1) Стапка на офорт: длабочината или дебелината на отстранетиот гравиран материјал по единица време.
Слика 5 Дијаграм за брзина на офорт
(2) Селективност: односот на стапките на офорт на различни материјали за офорт.
Слика 6 Дијаграм на селективност
(3) Критична димензија: големината на шаблонот во одредена област по завршувањето на офорт.
Слика 7 Дијаграм на критична димензија
(4) Еднообразност: за мерење на униформноста на критичната димензија на офорт (CD), генерално се карактеризира со целосната карта на ЦД, формулата е: U=(Max-Min)/2*AVG.
Слика 8 Шематски дијаграм на униформност
(5) Откривање на крајна точка: За време на процесот на офорт, промената на интензитетот на светлината постојано се открива. Кога одреден интензитет на светлина значително се зголемува или опаѓа, офорт се прекинува за да се означи завршувањето на одреден слој на филмска офорт.
Слика 9 Шематски дијаграм на крајната точка
При суво офорт, гасот се возбудува со висока фреквенција (главно 13,56 MHz или 2,45 GHz). При притисок од 1 до 100 Pa, неговата средна слободна патека е од неколку милиметри до неколку сантиметри. Постојат три главни типа на суво офорт:
•Физичко суво офорт: забрзаните честички физички ја носат површината на обландата
•Хемиско суво офорт: гасот хемиски реагира со површината на обландата
•Хемиско физичко суво офорт: процес на физичко офорт со хемиски карактеристики
1. Офорт со јонски сноп
Офорт со јонски сноп (Ion Beam Etching) е физички процес на сува обработка што користи високоенергетски јонски сноп на аргон со енергија од околу 1 до 3 keV за да ја зрачи површината на материјалот. Енергијата на јонскиот зрак предизвикува удар и отстранување на површинскиот материјал. Процесот на офорт е анизотропен во случај на вертикални или коси инцидентни јонски снопови. Сепак, поради недостатокот на селективност, не постои јасна разлика помеѓу материјалите на различни нивоа. Создадените гасови и гравираните материјали се исцрпуваат од вакуумската пумпа, но бидејќи продуктите на реакцијата не се гасови, честичките се таложат на ѕидовите на обландата или комората.
За да се спречи формирање на честички, може да се внесе втор гас во комората. Овој гас ќе реагира со јоните на аргон и ќе предизвика физички и хемиски процес на офорт. Дел од гасот ќе реагира со површинскиот материјал, но ќе реагира и со полираните честички за да формира гасовити нуспроизводи. Со овој метод може да се гравираат речиси сите видови материјали. Поради вертикалното зрачење, абењето на вертикалните ѕидови е многу мало (висока анизотропија). Сепак, поради неговата мала селективност и бавната стапка на офорт, овој процес ретко се користи во тековното производство на полупроводници.
2. Плазма офорт
Плазма офорт е апсолутен хемиски процес на офорт, исто така познат како хемиско суво офорт. Неговата предност е што не предизвикува јонско оштетување на површината на обландата. Бидејќи активните видови во гасот за офорт се слободни да се движат и процесот на офорт е изотропен, овој метод е погоден за отстранување на целиот филмски слој (на пример, чистење на задната страна по термичка оксидација).
Реактор низводно е тип на реактор кој најчесто се користи за плазма офорт. Во овој реактор, плазмата се генерира со ударна јонизација во високофреквентно електрично поле од 2,45 GHz и одвоена од обландата.
Во областа на испуштање гас, поради удар и возбудување се генерираат различни честички, вклучувајќи ги и слободните радикали. Слободните радикали се неутрални атоми или молекули со незаситени електрони, така што тие се многу реактивни. Во процесот на плазма офорт, често се користат некои неутрални гасови, како што е тетрафлуорометан (CF4), кои се внесуваат во областа за испуштање гас за да генерираат активни видови со јонизација или распаѓање.
На пример, во гасот CF4, тој се внесува во областа за испуштање гас и се распаѓа на флуорски радикали (F) и молекули на јаглерод дифлуорид (CF2). Слично на тоа, флуорот (F) може да се разложи од CF4 со додавање на кислород (О2).
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
Молекулата на флуор може да се подели на два независни атоми на флуор под енергијата на регионот на испуштање гас, од кои секој е слободен радикал на флуор. Бидејќи секој атом на флуор има седум валентни електрони и има тенденција да ја постигне електронската конфигурација на инертен гас, сите тие се многу реактивни. Покрај неутралните слободни радикали на флуор, во регионот на испуштање гас ќе има и наелектризирани честички како CF+4, CF+3, CF+2 итн. Последователно, сите овие честички и слободни радикали се внесуваат во комората за офорт преку керамичката цевка.
Наелектризираните честички може да се блокираат со решетки за екстракција или да се рекомбинираат во процесот на формирање неутрални молекули за да се контролира нивното однесување во комората за офорт. Слободните радикали на флуор исто така ќе претрпат делумна рекомбинација, но сепак се доволно активни за да влезат во комората за офорт, да реагираат хемиски на површината на обландата и да предизвикаат соголување на материјалот. Другите неутрални честички не учествуваат во процесот на офорт и се консумираат заедно со производите на реакцијата.
Примери на тенки филмови кои можат да се гравираат во плазма офорт:
• Силикон: Si + 4F—> SiF4
• Силициум диоксид: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Силициум нитрид: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3. Реактивно јонско гравирање (RIE)
Реактивното јонско офортување е хемиско-физички процес на офорт што може многу прецизно да ја контролира селективноста, профилот на офорт, брзината на офорт, униформноста и повторливоста. Може да постигне изотропни и анизотропни профили на офорт и затоа е еден од најважните процеси за градење на различни тенки слоеви во производството на полупроводници.
За време на RIE, нафората се поставува на електрода со висока фреквенција (HF електрода). Преку ударната јонизација, се генерира плазма во која постојат слободни електрони и позитивно наелектризирани јони. Ако се примени позитивен напон на HF електродата, слободните електрони се акумулираат на површината на електродата и не можат повторно да ја напуштат електродата поради нивниот афинитет за електрони. Затоа, електродите се полнат до -1000V (пристрасен напон) така што бавните јони не можат да го следат брзо променливото електрично поле до негативно наелектризираната електрода.
За време на јонско гравирање (RIE), ако просечната слободна патека на јоните е висока, тие удираат во површината на обландата во речиси нормална насока. На овој начин, забрзаните јони го нокаутираат материјалот и формираат хемиска реакција преку физичко офортување. Бидејќи страничните странични ѕидови не се засегнати, профилот на офорт останува анизотропен и абењето на површината е мало. Сепак, селективноста не е многу висока бидејќи се случува и процесот на физичко офортување. Покрај тоа, забрзувањето на јоните предизвикува оштетување на површината на обландата, што бара термичко жарење за да се поправи.
Хемискиот дел од процесот на офорт е завршен со тоа што слободните радикали реагираат со површината и јоните физички го погодуваат материјалот така што тој повторно не се таложи на нафората или на ѕидовите на комората, избегнувајќи го феноменот на повторно таложење како офорт со јонски зрак. При зголемување на притисокот на гасот во комората за офорт, се намалува средната слободна патека на јоните, што го зголемува бројот на судири помеѓу јоните и молекулите на гасот, а јоните се расфрлаат во повеќе различни насоки. Ова резултира со помалку насочено офорт, што го прави процесот на офорт повеќе хемиски.
Анизотропните офорни профили се постигнуваат со пасивирање на страничните ѕидови за време на силициумското офортување. Кислородот се внесува во комората за офорт, каде што реагира со гравираниот силициум за да формира силициум диоксид, кој се депонира на вертикалните странични ѕидови. Поради јонско бомбардирање, оксидниот слој на хоризонталните области се отстранува, овозможувајќи да продолжи процесот на латерално офортување. Овој метод може да го контролира обликот на профилот на офорт и стрмнината на страничните ѕидови.
Стапката на офорт е под влијание на фактори како што се притисокот, моќноста на генераторот HF, процесниот гас, вистинската брзина на проток на гас и температурата на обландата, а опсегот на неговата варијација се одржува под 15%. Анизотропијата се зголемува со зголемување на моќноста на HF, намалување на притисокот и намалување на температурата. Еднообразноста на процесот на офорт се одредува според гасот, растојанието меѓу електродите и материјалот на електродата. Ако растојанието на електродата е премало, плазмата не може рамномерно да се дисперзира, што резултира со нерамномерност. Зголемувањето на растојанието на електродата ја намалува брзината на офорт бидејќи плазмата се дистрибуира во поголем волумен. Јаглеродот е префериран материјал за електродата бидејќи произведува униформа напната плазма, така што работ на обландата е зафатена на ист начин како и центарот на обландата.
Процесниот гас игра важна улога во селективноста и стапката на офорт. За силициум и силициум соединенија, флуор и хлор главно се користат за да се постигне офорт. Со избирање на соодветен гас, прилагодување на протокот и притисокот на гасот и контролирање на други параметри како што се температурата и моќноста во процесот може да се постигне саканата стапка на офорт, селективност и униформност. Оптимизацијата на овие параметри обично се прилагодува за различни апликации и материјали.
Процесот на офорт не е ограничен на еден гас, мешавина на гас или фиксни параметри на процесот. На пример, природниот оксид на полисиликонот може да се отстрани прво со висока стапка на офорт и ниска селективност, додека полисиликонот може да се гравира подоцна со поголема селективност во однос на основните слоеви.
————————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera може да обезбедиграфитни делови, мек/ригиден филц, делови од силициум карбид,CVD делови од силициум карбид, иДелови обложени со SiC/TaC со за 30 дена.
Доколку сте заинтересирани за горенаведените полупроводнички производи,Ве молиме не двоумете се да не контактирате на прв пат.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP: + 86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Време на објавување: Сеп-12-2024 година