მშრალი აკრავის პროცესი, როგორც წესი, შედგება ოთხი ძირითადი მდგომარეობისაგან: აკრავის წინ, ნაწილობრივი აკრავი, მხოლოდ აკრავი და ზედმეტი აკრავი. ძირითადი მახასიათებლებია ოქროვის სიჩქარე, სელექციურობა, კრიტიკული განზომილება, ერთგვაროვნება და საბოლოო წერტილის გამოვლენა.
ნახაზი 1 გრავირებამდე
სურათი 2 ნაწილობრივი გრავირება
ნახაზი 3 მხოლოდ ოქროპირი
ნახაზი 4 გრავირება
(1) ჭურვის სიჩქარე: ამოღებული მასალის სიღრმე ან სისქე ერთეულ დროში.
სურათი 5 ოქროვის სიჩქარის დიაგრამა
(2) სელექციურობა: სხვადასხვა სახის ოქროვის მასალების აკრავის სიჩქარის თანაფარდობა.
სურათი 6 შერჩევითობის დიაგრამა
(3) კრიტიკული განზომილება: ნიმუშის ზომა კონკრეტულ არეალში ოქროვის დასრულების შემდეგ.
სურათი 7 კრიტიკული განზომილების დიაგრამა
(4) ერთგვაროვნება: კრიტიკული ფორმირების განზომილების (CD) ერთგვაროვნების გასაზომად, რომელიც ზოგადად ხასიათდება CD-ის სრული რუქით, ფორმულა არის: U=(Max-Min)/2*AVG.
სურათი 8 ერთგვაროვნების სქემატური დიაგრამა
(5) ბოლო წერტილის გამოვლენა: აკრავის პროცესის დროს მუდმივად ვლინდება სინათლის ინტენსივობის ცვლილება. როდესაც სინათლის გარკვეული ინტენსივობა მნიშვნელოვნად მატულობს ან იკლებს, ოხრაცია წყდება, რათა აღინიშნოს ფირის ოქროვის გარკვეული ფენის დასრულება.
სურათი 9 ბოლო წერტილის სქემატური დიაგრამა
მშრალ გრავირებაში გაზი აღფრთოვანებულია მაღალი სიხშირით (ძირითადად 13,56 MHz ან 2,45 GHz). 1-დან 100 Pa-მდე წნევის დროს, მისი საშუალო თავისუფალი გზა არის რამდენიმე მილიმეტრიდან რამდენიმე სანტიმეტრამდე. არსებობს სამი ძირითადი ტიპის მშრალი ოხრახუში:
•ფიზიკური მშრალი გრავირება: აჩქარებული ნაწილაკები ფიზიკურად ატარებენ ვაფლის ზედაპირს
•ქიმიური მშრალი გრავირება: გაზი ქიმიურად რეაგირებს ვაფლის ზედაპირთან
•ქიმიური ფიზიკური მშრალი გრავირება: ფიზიკური ჭურვის პროცესი ქიმიური მახასიათებლებით
1. იონური სხივის ჭურვი
იონის სხივის გრავირება (Ion Beam Etching) არის ფიზიკური მშრალი დამუშავების პროცესი, რომელიც იყენებს მაღალი ენერგიის არგონის იონის სხივს დაახლოებით 1-დან 3 კევ-მდე ენერგიით მასალის ზედაპირის დასხივებისთვის. იონური სხივის ენერგია იწვევს მის ზემოქმედებას და ზედაპირის მასალის ამოღებას. ოხრახუშის პროცესი ანიზოტროპულია ვერტიკალური ან ირიბი იონური სხივების შემთხვევაში. თუმცა, სელექციურობის ნაკლებობის გამო, არ არსებობს მკაფიო განსხვავება სხვადასხვა დონეზე მასალებს შორის. წარმოქმნილი აირები და ამოტვიფრული მასალები ამოიწურება ვაკუუმური ტუმბოს მიერ, მაგრამ ვინაიდან რეაქციის პროდუქტები არ არის აირები, ნაწილაკები დეპონირდება ვაფლის ან კამერის კედლებზე.
ნაწილაკების წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, შესაძლებელია მეორე გაზის შეყვანა კამერაში. ეს გაზი რეაგირებს არგონის იონებთან და გამოიწვევს ფიზიკურ და ქიმიურ აკრეფის პროცესს. გაზის ნაწილი რეაგირებს ზედაპირულ მასალასთან, მაგრამ ის ასევე რეაგირებს გაპრიალებულ ნაწილაკებთან და წარმოქმნის აირისებრ ქვეპროდუქტებს. ამ მეთოდით შესაძლებელია თითქმის ყველა სახის მასალის ამოკვეთა. ვერტიკალური გამოსხივების გამო ვერტიკალურ კედლებზე ცვეთა ძალიან მცირეა (მაღალი ანიზოტროპია). თუმცა, მისი დაბალი სელექციურობისა და ნელი ჭრის სიჩქარის გამო, ეს პროცესი იშვიათად გამოიყენება ნახევარგამტარების მიმდინარე წარმოებაში.
2. პლაზმური გრავირება
პლაზმური გრავირება არის აბსოლუტური ქიმიური ოქროვის პროცესი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ქიმიური მშრალი გრავირება. მისი უპირატესობა ის არის, რომ არ იწვევს იონების დაზიანებას ვაფლის ზედაპირზე. მას შემდეგ, რაც აირში აქტიური სახეობები თავისუფლად მოძრაობენ და აკრავის პროცესი იზოტროპულია, ეს მეთოდი შესაფერისია ფირის მთლიანი ფენის მოსაშორებლად (მაგალითად, უკანა მხარის გაწმენდა თერმული დაჟანგვის შემდეგ).
ქვედა დინების რეაქტორი არის რეაქტორის ტიპი, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება პლაზმური ატვირთვისთვის. ამ რეაქტორში პლაზმა წარმოიქმნება ზემოქმედების იონიზაციით მაღალი სიხშირის ელექტრულ ველში 2.45 გჰც და გამოყოფილია ვაფლისგან.
გაზის გამონადენის ზონაში ზემოქმედებისა და აგზნების შედეგად წარმოიქმნება სხვადასხვა ნაწილაკები, მათ შორის თავისუფალი რადიკალები. თავისუფალი რადიკალები არის ნეიტრალური ატომები ან მოლეკულები უჯერი ელექტრონებით, ამიტომ ისინი ძალიან რეაქტიულები არიან. პლაზმური ამოღების პროცესში ხშირად გამოიყენება ზოგიერთი ნეიტრალური აირი, როგორიცაა ტეტრაფტორმეთანი (CF4), რომლებიც შეჰყავთ აირის გამონადენის ზონაში იონიზაციის ან დაშლის გზით აქტიური სახეობების წარმოქმნის მიზნით.
მაგალითად, CF4 აირში ის შეჰყავთ აირის გამონადენის არეალში და იშლება ფტორის რადიკალებად (F) და ნახშირბადის დიფტორიდის მოლეკულებად (CF2). ანალოგიურად, ფტორი (F) შეიძლება დაიშალოს CF4-დან ჟანგბადის (O2) დამატებით.
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
ფტორის მოლეკულა შეიძლება გაიყოს ფტორის ორ დამოუკიდებელ ატომად გაზის გამონადენის რეგიონის ენერგიის ქვეშ, რომელთაგან თითოეული არის ფტორის თავისუფალი რადიკალი. ვინაიდან ფტორის თითოეულ ატომს აქვს შვიდი ვალენტური ელექტრონი და მიდრეკილია მიაღწიოს ინერტული აირის ელექტრონულ კონფიგურაციას, ისინი ყველა ძალიან რეაქტიულია. ნეიტრალური ფტორის თავისუფალი რადიკალების გარდა, აირის გამონადენის ზონაში იქნება დამუხტული ნაწილაკები, როგორიცაა CF+4, CF+3, CF+2 და ა.შ. შემდგომში, ყველა ეს ნაწილაკი და თავისუფალი რადიკალები კერამიკული მილის მეშვეობით შეჰყავთ ოხრვის პალატაში.
დამუხტული ნაწილაკები შეიძლება დაიბლოკოს ექსტრაქციის ბადეებით ან რეკომბინირებული იყოს ნეიტრალური მოლეკულების წარმოქმნის პროცესში, რათა გააკონტროლონ მათი ქცევა ოხრვის კამერაში. ფტორის თავისუფალი რადიკალები ასევე გაივლიან ნაწილობრივ რეკომბინაციას, მაგრამ მაინც საკმარისად აქტიურები არიან იმისათვის, რომ შევიდნენ ოხრვის კამერაში, ქიმიურად რეაგირებენ ვაფლის ზედაპირზე და იწვევენ მასალის გაშლას. სხვა ნეიტრალური ნაწილაკები არ მონაწილეობენ ჭრის პროცესში და მოიხმარენ რეაქციის პროდუქტებთან ერთად.
თხელი ფენების მაგალითები, რომლებიც შეიძლება იყოს ამოტვიფრული პლაზმური ოქროვით:
• სილიკონი: Si + 4F—> SiF4
• სილიციუმის დიოქსიდი: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• სილიციუმის ნიტრიდი: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3. რეაქტიული იონური გრავირება (RIE)
რეაქტიული იონების ოხრახუში არის ქიმიურ-ფიზიკური ატრაქტის პროცესი, რომელსაც შეუძლია ძალიან ზუსტად აკონტროლოს სელექციურობა, ატვირთვის პროფილი, ატვირთვის სიჩქარე, ერთგვაროვნება და განმეორებადობა. მას შეუძლია მიაღწიოს იზოტროპული და ანისოტროპული ოქროპირის პროფილებს და, შესაბამისად, არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესი სხვადასხვა თხელი ფირის შესაქმნელად ნახევარგამტარების წარმოებაში.
RIE-ის დროს ვაფლი მოთავსებულია მაღალი სიხშირის ელექტროდზე (HF ელექტროდი). ზემოქმედების იონიზაციის შედეგად წარმოიქმნება პლაზმა, რომელშიც არსებობს თავისუფალი ელექტრონები და დადებითად დამუხტული იონები. თუ HF ელექტროდზე დაყენებულია დადებითი ძაბვა, თავისუფალი ელექტრონები გროვდება ელექტროდის ზედაპირზე და ვერ ტოვებენ ელექტროდს ხელახლა ელექტრონებთან მიახლოების გამო. ამიტომ, ელექტროდები დამუხტულია -1000 ვ-მდე (მიკერძოებული ძაბვა) ისე, რომ ნელი იონები ვერ მიჰყვებიან სწრაფად ცვალებად ელექტრული ველის უარყოფითად დამუხტულ ელექტროდს.
იონური აკრეფის დროს (RIE), თუ იონების საშუალო თავისუფალი გზა მაღალია, ისინი ვაფლის ზედაპირს ხვდებიან თითქმის პერპენდიკულარული მიმართულებით. ამგვარად, აჩქარებული იონები ანადგურებენ მასალას და ქმნიან ქიმიურ რეაქციას ფიზიკური ჭურვის საშუალებით. იმის გამო, რომ გვერდითი კედლები არ არის დაზიანებული, დაფნის პროფილი რჩება ანიზოტროპული და ზედაპირის ცვეთა მცირეა. თუმცა, სელექციურობა არც თუ ისე მაღალია, რადგან ფიზიკურად ჭრის პროცესიც ხდება. გარდა ამისა, იონების აჩქარება იწვევს ვაფლის ზედაპირის დაზიანებას, რაც შესაკეთებლად თერმულ ანეილაციას მოითხოვს.
აკრავის პროცესის ქიმიური ნაწილი სრულდება იმით, რომ თავისუფალი რადიკალები რეაგირებენ ზედაპირთან და იონები ფიზიკურად ურტყამს მასალას ისე, რომ იგი ხელახლა არ დაილექოს ვაფლზე ან კამერის კედლებზე, თავიდან აიცილოს ხელახალი დეპონირების ფენომენი, როგორიცაა იონური სხივის გრავირება. გაზის წნევის გაზრდისას ოხრახუშის პალატაში, იონების საშუალო თავისუფალი გზა მცირდება, რაც ზრდის იონებსა და გაზის მოლეკულებს შორის შეჯახების რაოდენობას და იონები იფანტება უფრო სხვადასხვა მიმართულებით. ეს იწვევს ნაკლებად მიმართულების გრავირებას, რაც ხდის უფრო ქიმიურ პროცესს.
ანიზოტროპული ოქროვის პროფილები მიიღწევა გვერდითი კედლების პასივირებით სილიკონის აკრავის დროს. ჟანგბადი შეჰყავთ ოქროვის პალატაში, სადაც ის რეაგირებს ამოჭრილ სილიკონთან და წარმოქმნის სილიციუმის დიოქსიდს, რომელიც დეპონირდება ვერტიკალურ გვერდებზე. იონური დაბომბვის გამო, ჰორიზონტალურ უბნებზე ოქსიდის ფენა ამოღებულია, რაც საშუალებას იძლევა გაგრძელდეს გვერდითი აკრავის პროცესი. ამ მეთოდს შეუძლია აკონტროლოს დაფნის პროფილის ფორმა და გვერდითი კედლების ციცაბო.
ამოღების სიხშირეზე გავლენას ახდენს ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა წნევა, HF გენერატორის სიმძლავრე, პროცესის გაზი, გაზის რეალური ნაკადის სიჩქარე და ვაფლის ტემპერატურა, და მისი ვარიაციული დიაპაზონი ინახება 15%-ზე დაბლა. ანიზოტროპია იზრდება HF სიმძლავრის გაზრდით, წნევის კლებით და ტემპერატურის კლებით. ჭურვის პროცესის ერთგვაროვნებას განსაზღვრავს აირი, ელექტროდების ინტერვალი და ელექტროდი მასალა. თუ ელექტროდის მანძილი ძალიან მცირეა, პლაზმა ვერ იშლება თანაბრად, რაც იწვევს არაერთგვაროვნებას. ელექტროდის მანძილის გაზრდა ამცირებს ჭრის სიჩქარეს, რადგან პლაზმა ნაწილდება უფრო დიდ მოცულობაში. ნახშირბადი არის ელექტროდის სასურველი მასალა, რადგან ის წარმოქმნის ერთგვაროვან დაძაბულ პლაზმას ისე, რომ ვაფლის კიდეზე გავლენას ახდენს ისევე, როგორც ვაფლის ცენტრში.
პროცესის გაზი მნიშვნელოვან როლს თამაშობს სელექციურობასა და ჭრის სიჩქარეში. სილიციუმის და სილიციუმის ნაერთებისთვის, ფტორი და ქლორი ძირითადად გამოიყენება გრავირების მისაღწევად. შესაბამისი გაზის არჩევით, გაზის ნაკადის და წნევის რეგულირებით და სხვა პარამეტრების კონტროლით, როგორიცაა ტემპერატურა და სიმძლავრე ამ პროცესში, შეგიძლიათ მიაღწიოთ სასურველ გაჟონვის სიჩქარეს, სელექციურობას და ერთგვაროვნებას. ამ პარამეტრების ოპტიმიზაცია ჩვეულებრივ მორგებულია სხვადასხვა აპლიკაციებისა და მასალებისთვის.
გრავირების პროცესი არ შემოიფარგლება მხოლოდ ერთი გაზის, გაზის ნარევით ან პროცესის ფიქსირებული პარამეტრებით. მაგალითად, პოლისილიკონზე არსებული ბუნებრივი ოქსიდი შეიძლება ამოღებულ იქნეს ჯერ მაღალი ელექტრული სიჩქარით და დაბალი სელექციურობით, ხოლო პოლისილიციუმი შეიძლება მოგვიანებით ამოიჭრას ქვედა ფენებთან შედარებით უფრო მაღალი სელექციურობით.
———————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera შეუძლია უზრუნველყოსგრაფიტის ნაწილები, რბილი/ხისტი იგრძნობა, სილიციუმის კარბიდის ნაწილები,CVD სილიციუმის კარბიდის ნაწილები, დაSiC/TaC დაფარული ნაწილები თან 30 დღეში.
თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ ზემოაღნიშნული ნახევარგამტარული პროდუქტებით,გთხოვთ, ნუ მოგერიდებათ დაგვიკავშირდეთ პირველად.
ტელ: +86-13373889683
WhatsAPP: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
გამოქვეყნების დრო: სექ-12-2024