ການຜະລິດຊິບ: ອຸປະກອນ ແລະ ຂະບວນການປັກແສ່ວ

ໃນຂະບວນການຜະລິດ semiconductor,ຮອຍຂີດຂ່ວນເທັກໂນໂລຢີແມ່ນຂະບວນການທີ່ສຳຄັນທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເອົາວັດສະດຸທີ່ບໍ່ຕ້ອງການອອກຢ່າງແນ່ນອນຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍເພື່ອສ້າງຮູບແບບວົງຈອນທີ່ຊັບຊ້ອນ. ບົດ​ຄວາມ​ນີ້​ຈະ​ນໍາ​ສະ​ເຫນີ​ສອງ​ເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ etching ຫລັກ​ໃນ​ລະ​ອຽດ - capacitively coupled plasma etching (CCP) ແລະ inductively plasma etching (ICP), ແລະສໍາຫຼວດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຂົາເຈົ້າໃນການ etching ວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

ການຈັບຄູ່ plasma ທີ່ມີຄວາມສາມາດໃນການຈັບຄູ່ (CCP)

ການຈັບຄູ່ plasma capacitively capacitively etching (CCP) ແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການໃຊ້ແຮງດັນ RF ກັບສອງ electrodes ແຜ່ນຂະຫນານໂດຍຜ່ານ matcher ແລະ capacitor ຕັນ DC. ສອງ electrodes ແລະ plasma ຮ່ວມກັນປະກອບເປັນ capacitor ທຽບເທົ່າ. ໃນຂະບວນການນີ້, ແຮງດັນ RF ປະກອບເປັນກາບ capacitive ຢູ່ໃກ້ກັບ electrode, ແລະຂອບເຂດຂອງກາບໄດ້ມີການປ່ຽນແປງກັບ oscillation ຢ່າງໄວວາຂອງແຮງດັນ. ເມື່ອເອເລັກໂທຣນິກເຂົ້າເຖິງກາບທີ່ປ່ຽນແປງຢ່າງໄວວາ, ພວກມັນຈະຖືກສະທ້ອນແລະໄດ້ຮັບພະລັງງານ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການແຍກຕົວຫຼື ionization ຂອງໂມເລກຸນອາຍແກັສເພື່ອສ້າງເປັນ plasma. CCP etching ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນໃຊ້ກັບວັດສະດຸທີ່ມີພະລັງງານພັນທະບັດເຄມີທີ່ສູງຂຶ້ນ, ເຊັ່ນ: dielectrics, ແຕ່ເນື່ອງຈາກອັດຕາການ etching ຕ່ໍາ, ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ຕ້ອງການການຄວບຄຸມການປັບໄຫມ.

ການເຊື່ອມສານໃນ plasma ຄູ່ກັນແບບ inductively (ICP)

plasma ປະສົມປະສານ inductivelyຮອຍຂີດຂ່ວນ(ICP) ແມ່ນອີງໃສ່ຫຼັກການທີ່ກະແສໄຟຟ້າສະຫຼັບຜ່ານເສັ້ນລວດເພື່ອສ້າງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ induced. ພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກນີ້, ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາໄດ້ຖືກເລັ່ງແລະສືບຕໍ່ເລັ່ງໃນພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ induced, ໃນທີ່ສຸດ colliding ກັບໂມເລກຸນອາຍແກັສຕິກິຣິຍາ, ເຮັດໃຫ້ໂມເລກຸນ dissociate ຫຼື ionize ແລະປະກອບເປັນ plasma. ວິທີການນີ້ສາມາດຜະລິດອັດຕາການ ionization ສູງແລະອະນຸຍາດໃຫ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ plasma ແລະພະລັງງານລະເບີດໄດ້ຖືກປັບເປັນເອກະລາດ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້.ICP etchingເຫມາະຫຼາຍສໍາລັບການ etching ອຸປະກອນທີ່ມີພະລັງງານພັນທະບັດເຄມີຕ່ໍາ, ເຊັ່ນຊິລິຄອນແລະໂລຫະ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເທກໂນໂລຍີ ICP ຍັງໃຫ້ຄວາມສອດຄ່ອງແລະອັດຕາການ etching ທີ່ດີກວ່າ.

1. ການ etching ໂລຫະ

ການຂຸດເຈາະໂລຫະສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບການປຸງແຕ່ງການເຊື່ອມຕໍ່ກັນແລະສາຍໂລຫະຫຼາຍຊັ້ນ. ຂໍ້ກໍານົດຂອງມັນປະກອບມີ: ອັດຕາການ etching ສູງ, ການຄັດເລືອກສູງ (ຫຼາຍກ່ວາ 4: 1 ສໍາລັບຊັ້ນຫນ້າກາກແລະຫຼາຍກ່ວາ 20: 1 ສໍາລັບ dielectric interlayer), ຄວາມສອດຄ່ອງ etching ສູງ, ການຄວບຄຸມຂະຫນາດທີ່ສໍາຄັນ, ບໍ່ມີຄວາມເສຍຫາຍ plasma, ຫນ້ອຍການປົນເປື້ອນ, ແລະ. ບໍ່ corrosion ກັບໂລຫະ. ການແກະສະຫລັກໂລຫະປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ອຸປະກອນ plasma etching ປະສົມປະສານ inductively.

•Aluminum etching: ອະລູມິນຽມເປັນວັດສະດຸສາຍໄຟທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນຂັ້ນຕອນກາງແລະດ້ານຫລັງຂອງການຜະລິດຊິບ, ມີຂໍ້ດີຂອງການຕໍ່ຕ້ານຕ່ໍາ, ງ່າຍ deposition ແລະ etching. ການຂັດອະລູມິນຽມປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ plasma ທີ່ຜະລິດໂດຍອາຍແກັສ chloride (ເຊັ່ນ Cl2). ອະລູມິນຽມປະຕິກິລິຍາກັບ chlorine ເພື່ອຜະລິດອາລູມິນຽມ chloride ທີ່ລະເຫີຍ (AlCl3). ນອກຈາກນັ້ນ, halides ອື່ນໆເຊັ່ນ SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, ແລະອື່ນໆສາມາດຖືກເພີ່ມເພື່ອເອົາຊັ້ນ oxide ເທິງພື້ນຜິວອາລູມິນຽມເພື່ອຮັບປະກັນການ etching ປົກກະຕິ.

• ການປັກແສ່ວ Tungsten: ໃນໂຄງສ້າງເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂອງສາຍໂລຫະຫຼາຍຊັ້ນ, tungsten ແມ່ນໂລຫະຕົ້ນຕໍທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂອງ chip ພາກກາງ. ທາດອາຍຜິດທີ່ອີງໃສ່ fluorine ຫຼື chlorine ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອ etch tungsten ໂລຫະ, ແຕ່ທາດອາຍຜິດທີ່ອີງໃສ່ fluorine ມີການຄັດເລືອກທີ່ບໍ່ດີສໍາລັບຊິລິຄອນ oxide, ໃນຂະນະທີ່ທາດອາຍຜິດທີ່ມີ chlorine (ເຊັ່ນ CCl4) ມີການຄັດເລືອກທີ່ດີກວ່າ. ປົກກະຕິແລ້ວໄນໂຕຣເຈນຈະຖືກເພີ່ມໃສ່ອາຍແກັສຕິກິຣິຍາເພື່ອໃຫ້ໄດ້ການຄັດເລືອກກາວສູງ, ແລະອົກຊີເຈນຈະຖືກເພີ່ມເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນການຕົກຄ້າງຄາບອນ. ການຂຸດ tungsten ທີ່ມີອາຍແກັສ chlorine ສາມາດບັນລຸ anisotropic etching ແລະການຄັດເລືອກສູງ. ທາດອາຍຜິດທີ່ນໍາໃຊ້ໃນການ etching ແຫ້ງຂອງ tungsten ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ SF6, Ar ແລະ O2, ຊຶ່ງໃນນັ້ນ SF6 ສາມາດ decomposed ໃນ plasma ເພື່ອສະຫນອງປະລໍາມະນູ fluorine ແລະ tungsten ສໍາລັບປະຕິກິລິຍາເຄມີເພື່ອຜະລິດ fluoride.

• Titanium nitride etching: Titanium nitride, ເປັນວັດສະດຸຫນ້າກາກແຂງ, ແທນທີ່ຫນ້າກາກ silicon nitride ຫຼື oxide ແບບດັ້ງເດີມໃນຂະບວນການ damascene ສອງ. Titanium nitride etching ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ໃນຂະບວນການເປີດຫນ້າກາກແຂງ, ແລະຜະລິດຕະພັນປະຕິກິລິຍາຕົ້ນຕໍແມ່ນ TiCl4. ການຄັດເລືອກລະຫວ່າງຫນ້າກາກແບບດັ້ງເດີມແລະຊັ້ນ dielectric ຕ່ໍາ k ແມ່ນບໍ່ສູງ, ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການປະກົດຕົວຂອງ profile ຮູບໂຄ້ງຢູ່ດ້ານເທິງຂອງຊັ້ນ dielectric ຕ່ໍາ k ແລະການຂະຫຍາຍຄວາມກວ້າງຂອງຮ່ອງຫຼັງຈາກ etching. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນໂລຫະທີ່ຝາກໄວ້ແມ່ນນ້ອຍເກີນໄປ, ເຊິ່ງມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການຮົ່ວໄຫຼຂອງຂົວຫຼືການແຕກຫັກໂດຍກົງ.

2. Insulator etching

ວັດຖຸຂອງ insulator etching ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນວັດສະດຸ dielectric ເຊັ່ນ silicon dioxide ຫຼື silicon nitride, ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເພື່ອປະກອບເປັນຮູຕິດຕໍ່ແລະຮູຊ່ອງເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ຊັ້ນວົງຈອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ການແກະສະຫລັກແບບ Dielectric ປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ເຄື່ອງອັດເຫຼັກໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການຂອງການຈັບຄູ່ plasma capacitively.

• ການແກະສະຫຼັກຂອງແຜ່ນຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊໃນ plasma: ປົກກະຕິແລ້ວ ຟິມຊິລິໂຄນໄດອອກໄຊແມ່ນຖືກເຈາະດ້ວຍທາດອາຍແກັສທີ່ບັນຈຸ fluorine ເຊັ່ນ CF4, CHF3, C2F6, SF6 ແລະ C3F8. ກາກບອນທີ່ມີຢູ່ໃນອາຍແກັສ etching ສາມາດປະຕິກິລິຍາກັບອົກຊີເຈນໃນຊັ້ນອອກຊິເຈນເພື່ອຜະລິດຜະລິດຕະພັນ CO2 ແລະ CO2, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເອົາອອກຊິເຈນໃນຊັ້ນອອກໄຊອອກ. CF4 ແມ່ນອາຍແກັສ etching ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດ. ເມື່ອ CF4 collides ກັບເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີພະລັງງານສູງ, ion ຕ່າງໆ, ຮາກ, ອະຕອມແລະອະນຸມູນອິດສະລະແມ່ນຜະລິດ. ອະນຸມູນອິດສະລະ fluorine ສາມາດປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີກັບ SiO2 ແລະ Si ເພື່ອຜະລິດ silicon tetrafluoride (SiF4).

• ການເຈາະແຜ່ນ plasma ຂອງແຜ່ນ silicon nitride: ແຜ່ນ silicon nitride ສາມາດ etched ໂດຍໃຊ້ plasma etching ກັບ CF4 ຫຼື CF4 ອາຍແກັສປະສົມ (ມີ O2, SF6 ແລະ NF3). ສໍາລັບຮູບເງົາ Si3N4, ເມື່ອ CF4-O2 plasma ຫຼື plasma ອາຍແກັສອື່ນໆທີ່ມີປະລໍາມະນູ F ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການ etching, ອັດຕາການ etching ຂອງ silicon nitride ສາມາດບັນລຸ 1200Å / ນາທີ, ແລະການເລືອກເອົາ etching ສາມາດສູງເຖິງ 20: 1. ຜະລິດຕະພັນຕົ້ນຕໍແມ່ນ silicon tetrafluoride ທີ່ລະລາຍ (SiF4) ທີ່ງ່າຍຕໍ່ການສະກັດ.

4. etching ຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນດຽວ

ການແກະສະຫຼັກຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນອັນດຽວແມ່ນໃຊ້ສ່ວນໃຫຍ່ເພື່ອສ້າງການແຍກຮ່ອງຮອຍຕື້ນ (STI). ຂະບວນການນີ້ປົກກະຕິແລ້ວປະກອບມີຂະບວນການທໍາລາຍແລະຂະບວນການ etching ຕົ້ນຕໍ. ຂະບວນການທໍາລາຍການນໍາໃຊ້ອາຍແກັສ SiF4 ແລະ NF ເພື່ອເອົາຊັ້ນ oxide ເທິງຫນ້າດິນຂອງຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນດຽວໂດຍຜ່ານການລະເບີດ ion ທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະການປະຕິບັດທາງເຄມີຂອງອົງປະກອບ fluorine; etching ຕົ້ນຕໍໃຊ້ hydrogen bromide (HBr) ເປັນ etchant ຕົ້ນຕໍ. ອະນຸມູນອິດສະລະ bromine decomposed ໂດຍ HBr ໃນສະພາບແວດລ້ອມ plasma react ກັບ silicon ເພື່ອສ້າງເປັນ silicon tetrabromide (SiBr4) ທີ່ລະເຫີຍ, ດັ່ງນັ້ນການເອົາຊິລິຄອນ. ການແກະສະຫຼັກຊິລິໂຄນໄປເຊຍກັນແບບດ່ຽວ ປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ເຄື່ອງຂັດ plasma ປະສົມປະສານແບບ inductively.

5. ການປັກແສ່ວ Polysilicon

Polysilicon etching ແມ່ນຫນຶ່ງໃນຂະບວນການທີ່ສໍາຄັນທີ່ກໍານົດຂະຫນາດປະຕູຮົ້ວຂອງ transistors, ແລະຂະຫນາດປະຕູໄດ້ໂດຍກົງຜົນກະທົບຕໍ່ການປະຕິບັດຂອງວົງຈອນປະສົມປະສານ. ການແກະສະຫຼັກໂພລີຊິລິຄອນຕ້ອງການອັດຕາສ່ວນການເລືອກທີ່ດີ. ທາດອາຍແກັສ halogen ເຊັ່ນ chlorine (Cl2) ປົກກະຕິແລ້ວຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸ anisotropic etching, ແລະມີອັດຕາສ່ວນການຄັດເລືອກທີ່ດີ (ເຖິງ 10: 1). ທາດອາຍຜິດທີ່ອີງໃສ່ bromine ເຊັ່ນ hydrogen bromide (HBr) ສາມາດໄດ້ຮັບອັດຕາສ່ວນການເລືອກທີ່ສູງກວ່າ (ເຖິງ 100:1). ການປະສົມຂອງ HBr ກັບ chlorine ແລະອົກຊີເຈນສາມາດເພີ່ມອັດຕາການ etching. ຜະລິດຕະພັນປະຕິກິລິຢາຂອງອາຍແກັສ halogen ແລະຊິລິຄອນຖືກຝາກໄວ້ຢູ່ດ້ານຂ້າງເພື່ອມີບົດບາດປ້ອງກັນ. ການແກະສະຫລັກໂພລີຊິລິໂຄນປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ເຄື່ອງແກະສະຫຼັກ plasma ປະສົມປະສານແບບ inductively.

ບໍ່ວ່າຈະເປັນການເຊື່ອມ plasma etching ແບບ capacitively ຫຼື inductively copper plasma etching, ແຕ່ລະຄົນມີຂໍ້ດີແລະຄຸນລັກສະນະທາງວິຊາການທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງຕົນເອງ. ການເລືອກເຕັກໂນໂລຊີ etching ທີ່ເຫມາະສົມບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບການຜະລິດ, ແຕ່ຍັງຮັບປະກັນຜົນຜະລິດຂອງຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍ.