Жартылай өткiзгiштi ою процесiнiң технологиясы

Эттинг немесе ою - жартылай өткізгіштерді өндірудегі, микроэлектроника IC өндірісіндегі және микро/нано өндіріс процестеріндегі шешуші қадам. Бұл фотолитографиямен байланысты негізгі үлгілеу процесі. Тар мағынада, ою-өрнек шын мәнінде фотолитографиялық ою болып табылады, мұнда фоторезист алдымен фотолитография көмегімен әсер етеді, содан кейін қажет емес материалды жою үшін басқа әдістер қолданылады. Эттинг – химиялық немесе физикалық әдістерді қолдана отырып, кремний пластинкасының бетінен қажетсіз материалдарды таңдап алу процесі. Оның негізгі мақсаты - қапталған кремний пластинасында маска үлгісін дәл қайталау. Микрофабрикациялық процестердің дамуымен офортизация ерітінділерді, реактивті иондарды немесе басқа механикалық әдістерді қолданып материалды аршу және алу үшін жалпы терминге айналды, бұл микрофабрикатта кең таралған терминге айналды.

Офортты екі түрге бөлуге болады: дымқыл ою және құрғақ ою. Құрғақ оюлау кезінде газ жоғары жиілікте (ең алдымен 13,56 МГц немесе 2,45 ГГц) қозғалады. 1-ден 100 Па дейінгі қысымда оның орташа бос жолы бірнеше миллиметрден бірнеше сантиметрге дейін ауытқиды. Құрғақ бояудың үш негізгі түрі бар:

• Физикалық құрғақ ою: пластинаның бетіндегі бөлшектердің физикалық тозуын тездетеді;

• Химиялық құрғақ ою: газ пластинаның бетімен химиялық әрекеттеседі;

• Химиялық-физикалық құрғақ оюлау: Химиялық қасиеттері бар физикалық оюлау процесі;

1. Иондық сәулелік ою

Иондық сәулемен өрнектеу – физикалық құрғақ өрнектеу процесі. Аргон иондары шамамен 1-ден 3 кВ-қа дейінгі иондық сәуледе бетіне сәулеленеді. Иондардың энергиясының арқасында олар беттік материалды бомбалайды. Вафли иондық сәулеге тігінен немесе бұрышта енгізіледі, ал оюлау процесі абсолютті анизотропты. Селективтілігі төмен, өйткені ол қабаттарды ажыратпайды. Газ және жылтыратылған материал вакуумдық сорғы арқылы шығарылады; дегенмен, реакция өнімдері газ тәріздес болмағандықтан, бөлшектер пластинаның немесе камераның қабырғаларында жиналуы мүмкін.

Бұл бөлшектерді болдырмау үшін камераға екінші газ енгізіледі. Бұл газ аргон иондарымен әрекеттеседі, бұл физикалық-химиялық өңдеу процесін тудырады. Газдың бір бөлігі бетімен әрекеттеседі, бірақ кейбіреулері жылтыратылған бөлшектермен әрекеттесіп, газ тәрізді жанама өнімдер түзеді. Бұл әдісті қолдана отырып, барлық дерлік материалдарды оюға болады. Тік радиацияның әсерінен тік қабырғалардың тозуы өте төмен (жоғары анизотропия). Алайда, селективтілігі төмен және қышқылдану жылдамдығы төмен болғандықтан, бұл процесс қазіргі заманғы жартылай өткізгіш өндірісінде сирек қолданылады.

2. Плазмалық ою

Плазмалық ою – бұл абсолютті химиялық өңдеу процесі (химиялық құрғақ ою). Оның артықшылығы - вафли беті үдетілген иондармен зақымдалмайды. Озарту газының жылжымалы бөлшектеріне байланысты, ою профилі изотропты болып табылады, бұл әдіс бүкіл пленка қабаттарын жою үшін қолайлы етеді (мысалы, термиялық тотығудан кейін артқы жағын тазалау).

Плазмалық өрнектеу үшін қолданылатын реактордың бір түрі төменгі ағынды реактор болып табылады. Плазма соққы ионизациясы арқылы 2,45 ГГц жоғары жиілікте жанады, ал соққы ионизациясы пластинкадан бөлінеді.

Газ разряд аймағында әсер ету салдарынан әртүрлі бөлшектер, соның ішінде бос радикалдар бар. Бос радикалдар - қанықпаған электрондары бар бейтарап атомдар немесе молекулалар, сондықтан реактивтілігі жоғары. Бейтарап газ ретінде тетрафторметан (CF4) газ шығару аймағына енгізіледі және CF2 және фтор молекулаларына (F2) бөлінеді. Сол сияқты, фторды CF4-тен оттегі (O2) қосу арқылы бөлуге болады:

2 CF4 + O2 ---> 2 COF2 + 2 F2

Фтор молекуласын газ разряд аймағындағы энергия бойынша екі бөлек фтор атомына бөлуге болады: әрбір фтор атомы фтордың бос радикалы болып табылады, өйткені әрбір атомда жеті валенттік электрон бар және инертті газ конфигурациясына қол жеткізуді көздейді. Бейтарап бос радикалдардан басқа бірнеше жартылай зарядталған бөлшектер бар (CF+4, CF+3, CF+2, ...). Барлық бөлшектер, бос радикалдар және т.б., содан кейін керамикалық түтік арқылы ою камерасына түседі. Зарядталған бөлшектерді экстракциялық тор арқылы өңдеу камерасынан блоктауға немесе бейтарап молекулаларды қалыптастыру кезінде рекомбинациялауға болады. Фтор радикалдары да ішінара рекомбинацияланады, бірақ ою камерасына жету үшін жеткілікті, пластинаның бетінде әрекеттесіп, химиялық абразия тудырады. Басқа бейтарап бөлшектер өрнектеу процесінің бөлігі болып табылмайды және реакция өнімдерімен бірге таусылады.

Плазмалық өрнекте оюға болатын жұқа қабықшалардың мысалдары: • Кремний: Si + 4F ---> SiF4 • Кремний диоксиді: SiO2 + 4F ---> SiF4 + O2 • Кремний нитриді: Si3N4 + 12F ---> 3SiF4 + 2N2 белсенділік (таңдалу) сипаттамалары: реактивті ионды оюлауда сызу профилін, сызу жылдамдығын, біркелкілігін және қайталануын өте дәл бақылауға болады. Изотропты ою профильдері де, анизотропты да болуы мүмкін. Сондықтан, RIE химиялық физикалық қию процесі болып табылады және жұқа пленкалардың алуан түрін құруға арналған жартылай өткізгіштер өндірісіндегі ең маңызды процесс. Технологиялық камерада пластинаны жоғары жиілікті электродқа (ЖЖ электроды) орналастырады. Плазма бос электрондар мен оң зарядталған иондар пайда болатын соққы ионизациясы арқылы жасалады. Егер ЖЖ электроды оң кернеуде болса, онда бос электрондар оған жиналады және олардың электронға жақындығына байланысты электродтан қайтадан шыға алмайды. Сондықтан электрод -1000 В-қа дейін зарядталады (қиғаш кернеу). Жылдам айнымалы өрісті бақылай алмайтын баяу иондар теріс зарядталған электродқа қарай жылжиды.

Егер иондардың орташа бос жолы жоғары болса, бөлшектер пластинаның бетін дерлік перпендикуляр бұрыштармен бомбалайды. Осылайша, материал жеделдетілген иондармен (физикалық ою) бетінен шығарылады, ал кейбір бөлшектер де бетпен химиялық әрекеттеседі. Бүйірлік бүйір қабырғалары әсер етпейді, сондықтан ешқандай тозу болмайды және қию профилі анизотропты болып қалады. Селективтілік тым аз емес, бірақ физикалық оюлау процесіне байланысты тым үлкен емес. Сонымен қатар, пластинаның беті жеделдетілген иондармен зақымдалған және термиялық жасыту арқылы өңделуі керек. Оңалту процесінің химиялық бөлігі бос радикалдардың бетпен және физикалық ұнтақталған материалмен әрекеттесуі арқылы жүзеге асырылады, сондықтан ол иондық сәулемен өңдеудегідей пластинаға немесе камераның қабырғаларына қайта түспейді. Озарту камерасындағы қысымды жоғарылату арқылы бөлшектердің орташа еркін жүру жолы азаяды. Сондықтан соқтығыстар көбірек болады, ал бөлшектер әртүрлі бағытта қозғалады. Бұл бағытты оюдың аз болуына әкеледі, ал ою процесі көбірек химиялық қасиеттерге ие болады. Селективтіліктің жоғарылауы изотропты өңдеу профиліне әкеледі. Анизотропты өңдеу профильдері кремнийді ою кезінде бүйір қабырғаларды пассивациялау арқылы қол жеткізіледі. Сақтау камерасындағы оттегі ұнтақталған кремниймен әрекеттесіп, кремний диоксидін түзеді, ол тік бүйір қабырғаларында шөгеді. Көлденең аймақтардағы оксидті пленка иондық бомбалаудың арқасында жойылады, бұл бүйірлік өңдеу процесін жалғастыруға мүмкіндік береді.

Эфир жылдамдығы қысымға, жоғары жиілікті генератордың қуатына, технологиялық газға, нақты газ ағынының жылдамдығына және пластинаның температурасына байланысты. Анизотропия жоғары жиілікті қуаттың жоғарылауымен, қысымның төмендеуімен және температураның төмендеуімен артады. Офорттау процесінің біркелкілігі газға, екі электрод арасындағы қашықтыққа және электрод материалына байланысты. Егер қашықтық тым аз болса, плазманы біркелкі тарату мүмкін емес, нәтижесінде біркелкі болмайды. Электродтың қашықтығын ұлғайту плазма кеңейтілген көлемге таралатындықтан, сызу жылдамдығын төмендетеді. Электродтар үшін көміртегі қолайлы материал болып шықты. Фтор мен хлор көміртегіге де әсер ететіндіктен, электродтар біркелкі тартылған плазманы шығарады, осылайша пластинаның жиектері вафли орталығы сияқты әсер етеді.

Селективтілік пен сілтілеу жылдамдығы негізінен технологиялық газға байланысты. Кремний және кремний қосылыстары үшін ең алдымен фтор және хлор қолданылады.

Офтинг процестері бір ғана газ, газ қоспасы немесе процесстің бекітілген параметрлерімен шектелмейді. Мысалы, полисилицийдегі табиғи оксидтерді алдымен жоғары тегістеу жылдамдығымен және төмен селективтілігімен, содан кейін полисилицийдің астындағы қабаттарға қатысты жоғары селективті қышқылдан тазарту арқылы жоюға болады.

Semicorex әртүрлі ұсынадыSiC компоненттеріою процесінде. Егер сізде қандай да бір сұрақтар болса немесе қосымша мәліметтер қажет болса, бізбен байланысудан тартынбаңыз.

Байланыс телефоны +86-13567891907

Электрондық пошта: sales@semicorex.com