Yarımkeçirici aşındırma prosesi texnologiyası

Aşınma və ya aşındırma yarımkeçirici istehsalında, mikroelektronika IC istehsalında və mikro/nano istehsal proseslərində həlledici addımdır. Bu, fotolitoqrafiya ilə əlaqəli əsas modelləşdirmə prosesidir. Dar mənada, aşındırma mahiyyətcə fotolitoqrafiyadır, burada fotorezist əvvəlcə fotolitoqrafiyadan istifadə edərək ifşa olunur, sonra isə arzuolunmaz materialı aşındırmaq üçün digər üsullardan istifadə olunur. Aşınma kimyəvi və ya fiziki üsullardan istifadə edərək silisium vaflinin səthindən arzuolunmaz materialın seçici şəkildə çıxarılması prosesidir. Onun əsas məqsədi örtülmüş silikon vaflidə maska ​​naxışını dəqiq şəkildə təkrarlamaqdır. Mikrofabrikasiya proseslərinin inkişafı ilə aşındırma geniş şəkildə məhlullardan, reaktiv ionlardan və ya digər mexaniki üsullardan istifadə edərək materialın soyulması və çıxarılması üçün ümumi bir terminə çevrildi və mikrofabrikasiyada ümumi terminə çevrildi.

Aşınma geniş şəkildə iki növə bölünə bilər: yaş aşındırma və quru aşındırma. Quru aşındırmada qaz yüksək tezliklərdə (əsasən 13,56 MHz və ya 2,45 GHz) həyəcanlanır. 1 ilə 100 Pa təzyiq altında onun orta sərbəst yolu bir neçə millimetrdən bir neçə santimetrə qədər dəyişir. Quru aşındırmanın üç əsas növü var:

• Fiziki quru aşındırma: Vafli səthində hissəciklərin fiziki aşınmasını sürətləndirir;

• Kimyəvi quru aşındırma: Qaz vafli səthi ilə kimyəvi reaksiya verir;

• Kimyəvi-fiziki quru aşındırma: Kimyəvi xassələrə malik fiziki aşındırma prosesi;

1. İon şüası ilə aşındırma

İon şüası ilə aşındırma fiziki quru aşındırma prosesidir. Arqon ionları səthə təxminən 1-3 keV-lik bir ion şüasında şüalanır. İonların enerjisi sayəsində səth materialını bombalayırlar. Vafli ion şüasına şaquli və ya bucaq altında daxil edilir və aşındırma prosesi tamamilə anizotropikdir. Seçicilik aşağıdır, çünki təbəqələr arasında fərq yoxdur. Qaz və cilalanmış material vakuum nasosu ilə xaric edilir; lakin reaksiya məhsulları qaz halında olmadığı üçün hissəciklər vafli və ya kameranın divarlarında çökə bilər.

Bu hissəciklərin qarşısını almaq üçün kameraya ikinci bir qaz daxil edilir. Bu qaz arqon ionları ilə reaksiya verir və fiziki-kimyəvi aşındırma prosesini yaradır. Qazın bir hissəsi səthlə reaksiya verir, lakin bəziləri qaz halında yan məhsullar yaratmaq üçün cilalanmış hissəciklərlə reaksiya verir. Bu üsuldan istifadə edərək demək olar ki, bütün materialları həkk etmək olar. Şaquli radiasiyaya görə şaquli divarlarda aşınma çox azdır (yüksək anizotropiya). Bununla belə, aşağı seçicilik və aşağı aşındırma dərəcəsi səbəbindən bu proses müasir yarımkeçirici istehsalında nadir hallarda istifadə olunur.

2. Plazma aşındırma

Plazma aşındırma tamamilə kimyəvi aşındırma prosesidir (kimyəvi quru aşındırma). Onun üstünlüyü ondan ibarətdir ki, vafli səthi sürətlənmiş ionlar tərəfindən zədələnmir. Aşınma qazının daşınan hissəcikləri sayəsində aşındırma profili izotropikdir və bu üsulu bütün film təbəqələrinin çıxarılması (məsələn, termal oksidləşmədən sonra arxa tərəfin təmizlənməsi) üçün uyğundur.

Plazmanın aşındırılması üçün istifadə olunan reaktor növü aşağı axın reaktorudur. Plazma 2,45 GHz yüksək tezlikdə təsirli ionlaşma vasitəsilə alovlanır və zərbənin ionlaşma sahəsi vaflidən ayrılır.

Qaz boşalma bölgəsində təsirə görə müxtəlif hissəciklər, o cümlədən sərbəst radikallar mövcuddur. Sərbəst radikallar neytral atomlar və ya doymamış elektronları olan molekullardır və buna görə də yüksək reaktivdirlər. Neytral qaz kimi tetrafluorometan (CF4) qaz atma bölgəsinə daxil olur və CF2 və flüor molekullarına (F2) ayrılır. Eynilə, flüor oksigen (O2) əlavə etməklə CF4-dən ayrıla bilər:

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

Flüor molekulu qaz boşalma bölgəsindəki enerji ilə iki ayrı flüor atomuna bölünə bilər: hər bir flüor atomu flüorun sərbəst radikalıdır, çünki hər atom yeddi valent elektrona malikdir və inert qaz konfiqurasiyasına nail olmaq məqsədi daşıyır. Neytral sərbəst radikallarla yanaşı, bir neçə qismən yüklənmiş hissəciklər (CF+4, CF+3, CF+2, ...) mövcuddur. Bütün hissəciklər, sərbəst radikallar və s., sonra keramika boru vasitəsilə aşındırma kamerasına daxil olurlar. Yüklənmiş hissəciklər ekstraksiya ızgarası ilə aşındırma kamerasından bağlana və ya neytral molekulların əmələ gəlməsi zamanı yenidən birləşdirilə bilər. Flüor radikalları da qismən rekombinasiya olunur, lakin aşındırma kamerasına çatmaq, vafli səthində reaksiya vermək və kimyəvi aşınmaya səbəb olmaq üçün kifayətdir. Digər neytral hissəciklər aşındırma prosesinin bir hissəsi deyil və reaksiya məhsulları ilə birlikdə tükənir.

Plazma aşındırılması zamanı oyula bilən nazik təbəqələrə misallar: • Silikon: Si + 4F ---> SiF4 • Silikon dioksid: SiO2 + 4F ---> SiF4 + O2 • Silikon nitridi: Si3N4 + 12F ---> 3SiF4 + Reaktivlik (Seçmə xüsusiyyətləri: 2N2) aşındırma profili, aşındırma sürəti, vahidlik və təkrarlanma reaktiv ion ilə aşındırmada çox dəqiq şəkildə idarə oluna bilər. İzotropik aşındırma profilləri, eləcə də anizotroplar mümkündür. Buna görə də, RIE kimyəvi fiziki aşındırma prosesidir və müxtəlif növ nazik təbəqələrin qurulması üçün yarımkeçirici istehsalında ən vacib prosesdir. Proses kamerasında vafli yüksək tezlikli elektroda (HF elektrodu) yerləşdirilir. Plazma, sərbəst elektronların və müsbət yüklü ionların göründüyü zərbə ionlaşması ilə əmələ gəlir. HF elektrodu müsbət gərginlikdədirsə, sərbəst elektronlar onun üzərində toplanır və elektron yaxınlığına görə yenidən elektrodu tərk edə bilməz. Buna görə də, elektrod -1000 V-ə qədər yüklənir (qərəz gərginliyi). Sürətlə dəyişən sahəni izləyə bilməyən yavaş ionlar mənfi yüklü elektroda doğru hərəkət edir.

İonların orta sərbəst yolu yüksəkdirsə, hissəciklər vafli səthini demək olar ki, perpendikulyar açılarla bombalayır. Beləliklə, material sürətlənmiş ionlarla (fiziki aşındırma) səthdən atılır və bəzi hissəciklər də səthlə kimyəvi reaksiya verir. Yanal yan divarlar təsirlənmir, buna görə aşınma yoxdur və aşındırma profili anizotrop olaraq qalır. Seçicilik çox kiçik deyil, lakin fiziki aşındırma prosesinə görə çox böyük deyil. Bundan əlavə, vafli səthi sürətlənmiş ionlar tərəfindən zədələnir və termal tavlama ilə müalicə edilməlidir. Aşınma prosesinin kimyəvi hissəsi sərbəst radikalların səthlə və fiziki olaraq öğütülən materialla reaksiyası vasitəsilə həyata keçirilir, buna görə də ion şüası ilə aşındırmada olduğu kimi vafli və ya kameranın divarlarına yenidən çökmür. Aşınma kamerasında təzyiqi artırmaqla hissəciklərin orta sərbəst yolu azalır. Buna görə də daha çox toqquşma olur və hissəciklər müxtəlif istiqamətlərdə hərəkət edir. Bu, daha az istiqamətli aşındırma ilə nəticələnir və aşındırma prosesi daha çox kimyəvi xüsusiyyətlər əldə edir. Artan selektivlik daha izotropik aşındırma profilinə səbəb olur. Silikon aşındırma zamanı yan divarların passivləşdirilməsi yolu ilə anizotrop aşındırma profilləri əldə edilir. Aşınma kamerasındakı oksigen şaquli yan divarlarda çökən silisium dioksidi əmələ gətirmək üçün frezelənmiş silikonla reaksiya verir. Üfüqi nahiyələrdəki oksid filmi ion bombardmanı nəticəsində çıxarılaraq, yanal aşındırma prosesini davam etdirməyə imkan verir.

Aşınma dərəcəsi təzyiqdən, yüksək tezlikli generatorun gücündən, texnoloji qazdan, faktiki qaz axını sürətindən və vafli temperaturdan asılıdır. Anizotropiya yüksək tezlikli gücün artması, təzyiqin azalması və temperaturun azalması ilə artır. Aşınma prosesinin vahidliyi qazdan, iki elektrod arasındakı məsafədən və elektrod materialından asılıdır. Məsafə çox kiçik olarsa, plazma bərabər şəkildə yayıla bilməz, nəticədə qeyri-homogenlik yaranır. Elektrod məsafəsinin artırılması aşındırma sürətini azaldır, çünki plazma genişlənmiş həcmdə paylanır. Elektrodlar üçün karbonun üstünlük verilən material olduğu sübut edilmişdir. Flüor və xlor da karbona hücum etdiyi üçün elektrodlar vahid gərgin plazma əmələ gətirir, beləliklə, vaflinin kənarları vafli mərkəzi ilə eyni şəkildə təsirlənir.

Seçicilik və aşındırma dərəcəsi proses qazından çox asılıdır. Silikon və silisium birləşmələri üçün ilk növbədə flüor və xlor istifadə olunur.

Aşındırma prosesləri tək bir qaz, qaz qarışığı və ya sabit proses parametrləri ilə məhdudlaşmır. Məsələn, polisilikondakı yerli oksidlər əvvəlcə yüksək aşındırma sürəti ilə və aşağı seçiciliklə çıxarıla bilər, ardınca polisilikonun əsas təbəqələrə nisbətən daha yüksək seçiciliklə aşındırılması.

Semicorex müxtəlif təklif edirSiC komponentləriaşındırma prosesində. Hər hansı bir sualınız varsa və ya əlavə məlumatlara ehtiyacınız varsa, bizimlə əlaqə saxlamaqdan çəkinməyin.

Əlaqə telefonu +86-13567891907

E-poçt: sales@semicorex.com