ერთი შესავალი
ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების პროცესში გრავირება იყოფა:
-სველი გრავიტაცია;
-მშრალი ეტრაჟი.
ადრეულ დღეებში ფართოდ გამოიყენებოდა სველი ატრაქცია, მაგრამ ხაზის სიგანის კონტროლისა და ოქროვის მიმართულების შეზღუდვის გამო, 3μm-ის შემდეგ პროცესების უმეტესობა იყენებს მშრალ ოქროვს. სველი გრავირება გამოიყენება მხოლოდ გარკვეული სპეციალური მასალის ფენების მოსაშორებლად და ნარჩენების გასაწმენდად.
მშრალი გრავირება გულისხმობს აირისებრი ქიმიკატების გამოყენების პროცესს ვაფლის მასალებთან რეაგირებისთვის, რათა ამოიღონ მასალის ნაწილი, რომელიც უნდა მოიხსნას და წარმოქმნას აქროლადი რეაქციის პროდუქტები, რომლებიც შემდეგ გამოიყოფა რეაქციის კამერიდან. ეტანტი, როგორც წესი, პირდაპირ ან ირიბად წარმოიქმნება აირების გაზის პლაზმიდან, ამიტომ მშრალ ატრასს ასევე პლაზმური ატრაქციას უწოდებენ.
1.1 პლაზმა
პლაზმა არის გაზი სუსტად იონიზებულ მდგომარეობაში, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრული გაზის კაშკაშა გამონადენით გარე ელექტრომაგნიტური ველის მოქმედებით (როგორიცაა წარმოქმნილი რადიოსიხშირული კვების წყაროდან). მასში შედის ელექტრონები, იონები და ნეიტრალური აქტიური ნაწილაკები. მათ შორის, აქტიურ ნაწილაკებს შეუძლიათ უშუალოდ ქიმიურად რეაგირება მოახდინონ ამოტვიფრულ მასალასთან, რათა მიაღწიონ გრავირებას, მაგრამ ეს სუფთა ქიმიური რეაქცია ჩვეულებრივ ხდება მხოლოდ ძალიან მცირე რაოდენობის მასალებში და არ არის მიმართული; როდესაც იონებს აქვთ გარკვეული ენერგია, მათი ამოღება შესაძლებელია პირდაპირი ფიზიკური დაფრქვევით, მაგრამ ამ სუფთა ფიზიკური რეაქციის აკრეფის სიჩქარე უკიდურესად დაბალია და სელექციურობა ძალიან ცუდია.
პლაზმური გრავირების უმეტესობა სრულდება აქტიური ნაწილაკების და იონების მონაწილეობით ერთდროულად. ამ პროცესში იონის დაბომბვას ორი ფუნქცია აქვს. ერთი არის ატომური ბმების განადგურება ამოჭრილი მასალის ზედაპირზე, რითაც გაზრდის მასზე ნეიტრალური ნაწილაკების რეაგირების სიჩქარეს; მეორე არის რეაქციის ინტერფეისზე დეპონირებული რეაქციის პროდუქტების ჩამოგდება, რათა ხელი შეუწყოს ეტანტს სრულად დაუკავშირდეს ამოტვიფრული მასალის ზედაპირს, ისე, რომ ჭურვი გაგრძელდეს.
რეაქციის პროდუქტები, რომლებიც დეპონირებულია ამოტვიფრული სტრუქტურის გვერდებზე, არ შეიძლება ეფექტურად მოიხსნას მიმართული იონური დაბომბვით, რითაც ბლოკავს გვერდითი კედლების ოხრავს და წარმოქმნის ანიზოტროპულ ატრასს.
მეორე აკრავის პროცესი
2.1 სველი გრავიტაცია და წმენდა
სველი გრავირება არის ერთ-ერთი ყველაზე ადრეული ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოებაში. მიუხედავად იმისა, რომ სველი აკრავის პროცესების უმეტესობა შეიცვალა ანიზოტროპული მშრალი ატრაკით მისი იზოტროპული ოქროვის გამო, ის მაინც მნიშვნელოვან როლს ასრულებს უფრო დიდი ზომის არაკრიტიკული ფენების გაწმენდაში. განსაკუთრებით ოქსიდის მოცილების ნარჩენების ოქროვისა და ეპიდერმული ამოღებისას, ეს უფრო ეფექტური და ეკონომიურია, ვიდრე მშრალი გრავირება.
სველი გრავირების ობიექტებში ძირითადად შედის სილიციუმის ოქსიდი, სილიციუმის ნიტრიდი, ერთკრისტალური სილიციუმი და პოლიკრისტალური სილიციუმი. სილიციუმის ოქსიდის სველი გრავირება ჩვეულებრივ იყენებს ჰიდროფლუორმჟავას (HF), როგორც მთავარ ქიმიურ მატარებელს. სელექციურობის გაუმჯობესების მიზნით, პროცესში გამოიყენება ამონიუმის ფტორიდით ბუფერული განზავებული ჰიდროფთორმჟავა. pH მნიშვნელობის სტაბილურობის შესანარჩუნებლად შეიძლება დაემატოს მცირე რაოდენობით ძლიერი მჟავა ან სხვა ელემენტები. დოპირებული სილიციუმის ოქსიდი უფრო ადვილად კოროზირდება, ვიდრე სუფთა სილიციუმის ოქსიდი. სველი ქიმიური სტრიპინგი ძირითადად გამოიყენება ფოტორეზისტული და მყარი ნიღბის მოსაშორებლად (სილიციუმის ნიტრიდი). ცხელი ფოსფორის მჟავა (H3PO4) არის მთავარი ქიმიური სითხე, რომელიც გამოიყენება სველი ქიმიური მოცილებისთვის სილიციუმის ნიტრიდის მოსაშორებლად და აქვს კარგი სელექციურობა სილიციუმის ოქსიდისთვის.
სველი გაწმენდა მსგავსია სველი გრავირისთვის და ძირითადად შლის დამაბინძურებლებს სილიკონის ვაფლის ზედაპირზე ქიმიური რეაქციების საშუალებით, მათ შორის ნაწილაკებს, ორგანულ ნივთიერებებს, ლითონებს და ოქსიდებს. ძირითადი სველი წმენდა არის სველი ქიმიური მეთოდი. მიუხედავად იმისა, რომ ქიმწმენდას შეუძლია შეცვალოს სველი წმენდის მრავალი მეთოდი, არ არსებობს მეთოდი, რომელიც მთლიანად ჩაანაცვლებს სველ წმენდას.
სველი წმენდისთვის ჩვეულებრივ გამოყენებულ ქიმიკატებს მიეკუთვნება გოგირდის მჟავა, მარილმჟავა, ჰიდროქლორინის მჟავა, ფოსფორის მჟავა, წყალბადის ზეჟანგი, ამონიუმის ჰიდროქსიდი, ამონიუმის ფტორიდი და ა.შ. ჩამოაყალიბეთ გამწმენდი ხსნარი, როგორიცაა SC1, SC2, DHF, BHF და ა.შ.
გაწმენდა ხშირად გამოიყენება ოქსიდის ფირის დეპონირების პროცესში, რადგან ოქსიდის ფირის მომზადება უნდა განხორციელდეს აბსოლუტურად სუფთა სილიკონის ვაფლის ზედაპირზე. სილიკონის ვაფლის გაწმენდის საერთო პროცესი შემდეგია:
2.2 მშრალი გრავირება აnd დასუფთავება
2.2.1 მშრალი გრავირება
მრეწველობაში მშრალი გრავირება ძირითადად ეხება პლაზმურ ოქროვას, რომელიც იყენებს გაძლიერებული აქტივობის პლაზმას კონკრეტული ნივთიერებების ამოსაჭრელად. აღჭურვილობის სისტემა ფართომასშტაბიანი წარმოების პროცესებში იყენებს დაბალი ტემპერატურის არაბალანსირებულ პლაზმას.
პლაზმური ჭურვი ძირითადად იყენებს გამონადენის ორ რეჟიმს: ტევადობით დაწყვილებული გამონადენი და ინდუქციური დაწყვილებული გამონადენი
ტევადობით დაწყვილებული გამონადენის რეჟიმში: პლაზმა წარმოიქმნება და ინახება ორ პარალელურ ფირფიტოვან კონდენსატორში გარე რადიოსიხშირული (RF) კვების წყაროს საშუალებით. გაზის წნევა ჩვეულებრივ რამდენიმე მილიტორიდან ათეულ მილიტორამდეა, ხოლო იონიზაციის სიჩქარე 10-5-ზე ნაკლებია. ინდუქციურად დაწყვილებული გამონადენის რეჟიმში: ზოგადად გაზის უფრო დაბალი წნევის დროს (ათეულობით მილიტორი), პლაზმა წარმოიქმნება და შენარჩუნებულია ინდუქციურად დაწყვილებული შეყვანის ენერგიით. იონიზაციის სიჩქარე ჩვეულებრივ 10-5-ზე მეტია, ამიტომ მას ასევე უწოდებენ მაღალი სიმკვრივის პლაზმას. მაღალი სიმკვრივის პლაზმური წყაროების მიღება ასევე შესაძლებელია ელექტრონული ციკლოტრონის რეზონანსისა და ციკლოტრონის ტალღის გამონადენის საშუალებით. მაღალი სიმკვრივის პლაზმას შეუძლია ოპტიმიზაცია მოახდინოს ოქროვის პროცესის დამუშავების სიჩქარისა და სელექციურობის ოპტიმიზაციაში, ხოლო შემცირების დაზიანება იონების ნაკადის და იონური დაბომბვის ენერგიის დამოუკიდებლად კონტროლით გარე RF ან მიკროტალღური ელექტრომომარაგების საშუალებით და სუბსტრატზე RF მიკერძოებული ელექტრომომარაგებით.
მშრალი ამოღების პროცესი შემდეგია: ატრაქციული აირი შეჰყავთ ვაკუუმური რეაქციის პალატაში და რეაქციის პალატაში წნევის დასტაბილურების შემდეგ, პლაზმა წარმოიქმნება რადიოსიხშირული მბზინავი გამონადენით; მაღალსიჩქარიანი ელექტრონების ზემოქმედების შემდეგ ის იშლება თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნით, რომლებიც დიფუზირდება სუბსტრატის ზედაპირზე და შეიწოვება. იონური დაბომბვის მოქმედებით, ადსორბირებული თავისუფალი რადიკალები რეაგირებენ ატომებთან ან მოლეკულებთან სუბსტრატის ზედაპირზე და წარმოქმნიან აირისებრ ქვეპროდუქტებს, რომლებიც გამოიყოფა რეაქციის კამერიდან. პროცესი ნაჩვენებია შემდეგ ფიგურაში:
მშრალი ჭრის პროცესები შეიძლება დაიყოს შემდეგ ოთხ კატეგორიად:
(1)ფიზიკური დაფრქვევის გრავირება: ის ძირითადად ეყრდნობა პლაზმაში არსებულ ენერგიულ იონებს, რათა დაბომბეს ამოჭრილი მასალის ზედაპირი. დაფრქვეული ატომების რაოდენობა დამოკიდებულია ნაწილაკების ენერგიასა და კუთხეზე. როდესაც ენერგია და კუთხე უცვლელი რჩება, სხვადასხვა მასალის ჭურვის სიჩქარე ჩვეულებრივ განსხვავდება მხოლოდ 2-დან 3-ჯერ, ამიტომ არ არის სელექციურობა. რეაქციის პროცესი ძირითადად ანიზოტროპულია.
(2)ქიმიური გრავირება: პლაზმა უზრუნველყოფს გაზის ფაზის ატომებს და მოლეკულებს, რომლებიც ქიმიურად რეაგირებენ მასალის ზედაპირთან და წარმოქმნიან აქროლად აირებს. ამ წმინდა ქიმიურ რეაქციას აქვს კარგი სელექციურობა და ავლენს იზოტროპულ მახასიათებლებს გისოსების სტრუქტურის გათვალისწინების გარეშე.
მაგალითად: Si (მყარი) + 4F → SiF4 (აირიანი), ფოტორეზისტი + O (აირიანი) → CO2 (აირიანი) + H2O (აირიანი)
(3)იონის ენერგიაზე ორიენტირებული გრავირება: იონები ორივე ნაწილაკია, რომლებიც იწვევენ გრავირებას და ენერგიის მატარებელ ნაწილაკებს. ასეთი ენერგიის მატარებელი ნაწილაკების ოხრვის ეფექტურობა ერთზე მეტი რიგით აღემატება მარტივ ფიზიკურ ან ქიმიურ გრავირებას. მათ შორის, პროცესის ფიზიკური და ქიმიური პარამეტრების ოპტიმიზაცია წარმოადგენს ოქროვის პროცესის კონტროლის ბირთვს.
(4)იონ-ბარიერი კომპოზიციური ოხრახუში: ეს ძირითადად ეხება პოლიმერული ბარიერის დამცავი ფენის წარმოქმნას კომპოზიტური ნაწილაკების მიერ ოქროვის პროცესში. პლაზმას სჭირდება ასეთი დამცავი ფენა, რათა თავიდან იქნას აცილებული გვერდითი კედლების აკრავის რეაქცია აკრავის პროცესში. მაგალითად, C-ის დამატება Cl-სა და Cl2-ის აკრავში შეიძლება წარმოიქმნას ქლოროკარბონის ნაერთის ფენა აკრავის დროს, რათა დაიცვას გვერდითი კედელი ამოკვეთისგან.
2.2.1 ქიმწმენდა
ქიმწმენდა ძირითადად ეხება პლაზმის გაწმენდას. პლაზმაში იონები გამოიყენება გასაწმენდი ზედაპირის დასაბომბლად, ხოლო გააქტიურებულ მდგომარეობაში მყოფი ატომები და მოლეკულები ურთიერთქმედებენ გასასუფთავებელ ზედაპირთან, ისე, რომ ამოიღონ და ფერფლი გამოიღონ ფოტორეზისტენტად. მშრალი გრავისგან განსხვავებით, მშრალი წმენდის პროცესის პარამეტრები ჩვეულებრივ არ შეიცავს მიმართულების შერჩევითობას, ამიტომ პროცესის დიზაინი შედარებით მარტივია. ფართომასშტაბიანი წარმოების პროცესებში ფტორზე დაფუძნებული აირები, ჟანგბადი ან წყალბადი ძირითადად გამოიყენება რეაქციის პლაზმის ძირითად ნაწილებად. გარდა ამისა, გარკვეული რაოდენობის არგონის პლაზმის დამატებამ შეიძლება გააძლიეროს იონური დაბომბვის ეფექტი, რითაც გააუმჯობესებს დასუფთავების ეფექტურობას.
პლაზმური ქიმწმენდის პროცესში ჩვეულებრივ გამოიყენება დისტანციური პლაზმური მეთოდი. ეს იმიტომ ხდება, რომ გაწმენდის პროცესში, იმედი გვაქვს, რომ შეამცირებს პლაზმაში იონების დაბომბვის ეფექტს, რათა გააკონტროლოს იონური დაბომბვით გამოწვეული ზიანი; და ქიმიური თავისუფალი რადიკალების გაძლიერებულმა რეაქციამ შეიძლება გააუმჯობესოს დასუფთავების ეფექტურობა. დისტანციურ პლაზმას შეუძლია გამოიყენოს მიკროტალღები რეაქციის პალატის გარეთ სტაბილური და მაღალი სიმკვრივის პლაზმის შესაქმნელად, რაც წარმოქმნის დიდი რაოდენობით თავისუფალ რადიკალებს, რომლებიც შედიან რეაქციის პალატაში დასუფთავებისთვის საჭირო რეაქციის მისაღწევად. ინდუსტრიაში ქიმწმენდის გაზის წყაროების უმეტესობა იყენებს ფტორზე დაფუძნებულ გაზებს, როგორიცაა NF3 და NF3-ის 99%-ზე მეტი იშლება მიკროტალღურ პლაზმაში. ქიმწმენდის პროცესში თითქმის არ არსებობს იონური დაბომბვის ეფექტი, ამიტომ სასარგებლოა სილიკონის ვაფლის დაცვა დაზიანებისგან და რეაქციის კამერის სიცოცხლის გახანგრძლივება.
სამი სველი ოქროვის და დასუფთავების მოწყობილობა
3.1 ტანკის ტიპის ვაფლის საწმენდი მანქანა
ვაფლის საწმენდი მანქანა ძირითადად შედგება წინა გასახსნელი ვაფლის გადამცემი ყუთის გადამცემი მოდულისგან, ვაფლის ჩატვირთვა/გადმოტვირთვის გადაცემის მოდულისგან, გამონაბოლქვი ჰაერის შეყვანის მოდულისგან, ქიმიური სითხის ავზის მოდულისგან, დეიონირებული წყლის ავზის მოდულისგან, საშრობი ავზისგან. მოდული და საკონტროლო მოდული. მას შეუძლია ვაფლის რამდენიმე ყუთის გაწმენდა ერთდროულად და შეუძლია ვაფლის გაშრობა და გაშრობა.
3.2 თხრილის ვაფლის ეტჩერი
3.3 ერთჯერადი ვაფლის სველი დამუშავების მოწყობილობა
სხვადასხვა პროცესის მიზნების მიხედვით, ერთი ვაფლის სველი პროცესის მოწყობილობა შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად. პირველი კატეგორია არის ერთჯერადი ვაფლის საწმენდი მოწყობილობა, რომლის დასუფთავების სამიზნეები მოიცავს ნაწილაკებს, ორგანულ ნივთიერებებს, ბუნებრივ ოქსიდის ფენას, ლითონის მინარევებს და სხვა დამაბინძურებლებს; მეორე კატეგორია არის ერთჯერადი ვაფლის გამწმენდი მოწყობილობა, რომლის ძირითადი პროცესის მიზანია ვაფლის ზედაპირზე ნაწილაკების მოცილება; მესამე კატეგორია არის ერთჯერადი ვაფლის ამოსაჭრელი მოწყობილობა, რომელიც ძირითადად გამოიყენება თხელი ფენების მოსაშორებლად. სხვადასხვა პროცესის მიზნების მიხედვით, ერთჯერადი ვაფლის ამონაჭრის მოწყობილობა შეიძლება დაიყოს ორ ტიპად. პირველი ტიპი არის რბილი ჭურვის მოწყობილობა, რომელიც ძირითადად გამოიყენება მაღალი ენერგიის იონების იმპლანტაციის შედეგად გამოწვეული ზედაპირის ფირის დაზიანების ფენების მოსაშორებლად; მეორე ტიპი არის მსხვერპლშეწირული ფენის მოცილების მოწყობილობა, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ბარიერის ფენების მოსაშორებლად ვაფლის გათხელების ან ქიმიური მექანიკური გაპრიალების შემდეგ.
მანქანების მთლიანი არქიტექტურის პერსპექტივიდან, ყველა ტიპის ერთვაფლიანი სველი პროცესის აღჭურვილობის ძირითადი არქიტექტურა მსგავსია, ძირითადად შედგება ექვსი ნაწილისგან: ძირითადი ჩარჩო, ვაფლის გადაცემის სისტემა, კამერის მოდული, ქიმიური სითხის მიწოდება და გადაცემის მოდული, პროგრამული სისტემა. და ელექტრონული კონტროლის მოდული.
3.4 ვაფლის საწმენდი მოწყობილობა
ერთი ვაფლის საწმენდი მოწყობილობა შექმნილია RCA გაწმენდის ტრადიციულ მეთოდზე დაყრდნობით და მისი პროცესის მიზანია ნაწილაკების, ორგანული ნივთიერებების, ბუნებრივი ოქსიდის ფენის, ლითონის მინარევებისაგან და სხვა დამაბინძურებლების გაწმენდა. პროცესის გამოყენების თვალსაზრისით, ერთი ვაფლის გამწმენდი მოწყობილობა ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების წინა და უკანა პროცესებში, მათ შორის გაწმენდა ფირის ფორმირებამდე და მის შემდეგ, გაწმენდა პლაზმური აკრავის შემდეგ, გაწმენდა იონის იმპლანტაციის შემდეგ, გაწმენდა ქიმიის შემდეგ. მექანიკური გაპრიალება და გაწმენდა ლითონის დეპონირების შემდეგ. გარდა მაღალი ტემპერატურის ფოსფორმჟავას პროცესისა, ვაფლის საწმენდი მოწყობილობა ძირითადად თავსებადია ყველა დასუფთავების პროცესთან.
3.5 ერთჯერადი ვაფლის ოქროვის მოწყობილობა
ერთჯერადი ვაფლის ოქროვის აღჭურვილობის პროცესის დანიშნულება ძირითადად არის თხელი ფირის ატრაქცია. პროცესის მიზნის მიხედვით, ის შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად, კერძოდ, მსუბუქი ოქროვის მოწყობილობა (გამოიყენება მაღალი ენერგიის იონების იმპლანტაციის შედეგად გამოწვეული ზედაპირის ფირის დაზიანების ფენის მოსაშორებლად) და მსხვერპლშეწირული ფენის მოცილების მოწყობილობა (გამოიყენება ბარიერის ფენის მოსაშორებლად ვაფლის შემდეგ. გათხელება ან ქიმიური მექანიკური გაპრიალება). მასალები, რომლებიც უნდა მოიხსნას პროცესში, ძირითადად მოიცავს სილიციუმს, სილიციუმის ოქსიდს, სილიციუმის ნიტრიდს და ლითონის ფირის ფენებს.
ოთხი მშრალი ამონაჭრისა და დასუფთავების მოწყობილობა
4.1 პლაზმური ოქროვის აღჭურვილობის კლასიფიკაცია
გარდა იონური ამოფრქვევის მოწყობილობებისა, რომელიც ახლოსაა სუფთა ფიზიკურ რეაქციასთან და გამწმენდი მოწყობილობა, რომელიც ახლოსაა სუფთა ქიმიურ რეაქციასთან, პლაზმური ჭურვი შეიძლება უხეშად დაიყოს ორ კატეგორიად სხვადასხვა პლაზმის წარმოქმნისა და კონტროლის ტექნოლოგიების მიხედვით:
- capacitively coupled plazma (CCP) ოქროირება;
-ინდუქციურად დაწყვილებული პლაზმური (ICP) ოქროირება.
4.1.1 CCP
ტევადობით დაწყვილებული პლაზმური გრავირება არის რადიოსიხშირული კვების წყაროს დაკავშირება რეაქციის პალატაში ზედა და ქვედა ელექტროდებთან ერთ ან ორივესთან, ხოლო ორ ფირფიტას შორის არსებული პლაზმა ქმნის კონდენსატორს გამარტივებულ ეკვივალენტურ წრეში.
არსებობს ორი უძველესი ასეთი ტექნოლოგია:
ერთი არის ადრეული პლაზმური ოხრახუში, რომელიც აკავშირებს RF დენის წყაროს ზედა ელექტროდთან და ქვედა ელექტროდი, სადაც ვაფლი მდებარეობს, დამიწებულია. იმის გამო, რომ ამ გზით წარმოქმნილი პლაზმა ვერ წარმოქმნის საკმარისად სქელ იონურ გარსს ვაფლის ზედაპირზე, იონური დაბომბვის ენერგია დაბალია და ის ჩვეულებრივ გამოიყენება ისეთ პროცესებში, როგორიცაა სილიკონის გრავირება, რომელიც იყენებს აქტიურ ნაწილაკებს, როგორც ძირითად ეტანტს.
მეორე არის ადრეული რეაქტიული იონური გრავირება (RIE), რომელიც აკავშირებს RF დენის წყაროს ქვედა ელექტროდთან, სადაც მდებარეობს ვაფლი და ზედა ელექტროდს უფრო დიდი ფართობით ამაგრებს. ამ ტექნოლოგიას შეუძლია შექმნას უფრო სქელი იონური გარსი, რომელიც შესაფერისია დიელექტრიკული ამოღების პროცესებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ უფრო მაღალ იონურ ენერგიას რეაქციაში მონაწილეობისთვის. ადრეული რეაქტიული იონების დამუშავების საფუძველზე, RF ელექტრული ველის პერპენდიკულარული მუდმივი მაგნიტური ველი ემატება ExB დრიფტის წარმოქმნას, რამაც შეიძლება გაზარდოს ელექტრონებისა და აირის ნაწილაკების შეჯახების შანსი, რითაც ეფექტურად გააუმჯობესებს პლაზმის კონცენტრაციას და აჭრის სიჩქარეს. ამ გრავირებას ეწოდება მაგნიტური ველის გაძლიერებული რეაქტიული იონური გრავირება (MERIE).
ზემოთ ჩამოთვლილ სამ ტექნოლოგიას აქვს საერთო მინუსი, ანუ პლაზმაში კონცენტრაციისა და მისი ენერგიის ცალ-ცალკე კონტროლი შეუძლებელია. მაგალითად, ჭურვის სიჩქარის გაზრდის მიზნით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას RF სიმძლავრის გაზრდის მეთოდი პლაზმაში კონცენტრაციის გასაზრდელად, მაგრამ გაზრდილი RF სიმძლავრე აუცილებლად გამოიწვევს იონის ენერგიის ზრდას, რაც გამოიწვევს მოწყობილობების დაზიანებას. ვაფლი. გასულ ათწლეულში, capacitive coupling ტექნოლოგიამ მიიღო მრავალი RF წყაროს დიზაინი, რომლებიც დაკავშირებულია ზედა და ქვედა ელექტროდებთან შესაბამისად ან ორივე ქვედა ელექტროდთან.
სხვადასხვა RF სიხშირის შერჩევით და შესაბამისობით, ელექტროდის ფართობი, მანძილი, მასალები და სხვა ძირითადი პარამეტრები კოორდინირებულია ერთმანეთთან, პლაზმის კონცენტრაცია და იონური ენერგია შეიძლება მაქსიმალურად განადგურდეს.
4.1.2 ICP
ინდუქციურად დაწყვილებული პლაზმური ოხრახით არის განთავსება ერთი ან მეტი ხვეულის კომპლექტი, რომლებიც დაკავშირებულია რადიოსიხშირულ ელექტრომომარაგებასთან რეაქციის პალატაზე ან მის გარშემო. კოჭში რადიოსიხშირული დენით წარმოქმნილი ალტერნატიული მაგნიტური ველი შედის რეაქციის პალატაში დიელექტრიკული ფანჯრის მეშვეობით, რათა დააჩქაროს ელექტრონები, რითაც წარმოიქმნება პლაზმა. გამარტივებულ ეკვივალენტურ წრეში (ტრანსფორმატორში) კოჭა არის გრაგნილის პირველადი ინდუქცია, ხოლო პლაზმა არის მეორადი გრაგნილის ინდუქცია.
ამ დაწყვილების მეთოდს შეუძლია მიაღწიოს პლაზმაში კონცენტრაციას, რომელიც ერთზე მეტი რიგით აღემატება ტევადურ დაწყვილებას დაბალი წნევის დროს. გარდა ამისა, მეორე RF ელექტრომომარაგება დაკავშირებულია ვაფლის მდებარეობასთან, როგორც მიკერძოებული ელექტრომომარაგება იონური დაბომბვის ენერგიის უზრუნველსაყოფად. მაშასადამე, იონის კონცენტრაცია დამოკიდებულია კოჭის წყაროს ელექტრომომარაგებაზე, ხოლო იონის ენერგია დამოკიდებულია მიკერძოებულ ელექტრომომარაგებაზე, რითაც მიიღწევა კონცენტრაციისა და ენერგიის უფრო საფუძვლიანი განცალკევება.
4.2 პლაზმური ოქროვის მოწყობილობა
თითქმის ყველა ეტჩანტი მშრალ ატრაქტში პირდაპირ ან ირიბად წარმოიქმნება პლაზმისგან, ამიტომ მშრალ ატრასს ხშირად პლაზმურ ოქროვას უწოდებენ. პლაზმური ოქროვი არის პლაზმური ოქროვის ტიპი ფართო გაგებით. ბრტყელი რეაქტორის ორ ადრეულ დიზაინში, ერთი არის ფირფიტის დასაბუთება, სადაც ვაფლი მდებარეობს, ხოლო მეორე ფირფიტა უკავშირდება RF წყაროს; მეორე პირიქით. ყოფილ დიზაინში, დამიწებული ფირფიტის ფართობი ჩვეულებრივ უფრო დიდია ვიდრე RF წყაროსთან დაკავშირებული ფირფიტის ფართობი და რეაქტორში გაზის წნევა მაღალია. ვაფლის ზედაპირზე წარმოქმნილი იონური გარსი ძალიან თხელია და ვაფლი თითქოს პლაზმაშია „ჩაძირული“. გრავირება ძირითადად სრულდება ქიმიური რეაქციით პლაზმის აქტიურ ნაწილაკებსა და ამოტვიფრული მასალის ზედაპირს შორის. იონური დაბომბვის ენერგია ძალიან მცირეა, ხოლო მისი მონაწილეობა აკრავში ძალიან დაბალია. ამ დიზაინს ეწოდება პლაზმური ოქროვის რეჟიმი. სხვა დიზაინში, რადგან იონური დაბომბვის მონაწილეობის ხარისხი შედარებით დიდია, მას რეაქტიული იონების ამოღების რეჟიმს უწოდებენ.
4.3 რეაქტიული იონის ოქროვის მოწყობილობა
რეაქტიული იონების ოხრახუში (RIE) ეხება ოქროვის პროცესს, რომელშიც აქტიური ნაწილაკები და დამუხტული იონები ერთდროულად მონაწილეობენ პროცესში. მათ შორის, აქტიური ნაწილაკები ძირითადად ნეიტრალური ნაწილაკებია (ასევე ცნობილია როგორც თავისუფალი რადიკალები), მაღალი კონცენტრაციით (დაახლოებით 1%–დან 10%–მდე აირის კონცენტრაცია), რომლებიც წარმოადგენენ ეტანტის ძირითად კომპონენტებს. მათსა და ამოტვიფრულ მასალას შორის ქიმიური რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი პროდუქტები ან აორთქლდება და პირდაპირ ამოღებულია რეაქციის კამერიდან, ან გროვდება ამოჭრილ ზედაპირზე; ხოლო დამუხტული იონები უფრო დაბალ კონცენტრაციაზეა (აირების კონცენტრაციის 10-4-დან 10-3-მდე) და მათ აჩქარებს ვაფლის ზედაპირზე წარმოქმნილი იონური გარსის ელექტრული ველი, რათა დაბომბეს ამოჭრილი ზედაპირი. დამუხტული ნაწილაკების ორი ძირითადი ფუნქცია არსებობს. ერთი არის ამოტვიფრული მასალის ატომური სტრუქტურის განადგურება, რითაც აჩქარებს მასზე აქტიური ნაწილაკების რეაგირების სიჩქარეს; მეორე არის დაბომბვა და მოცილება დაგროვილი რეაქციის პროდუქტების ისე, რომ ამოტვიფრული მასალა სრულ კონტაქტში იყოს აქტიურ ნაწილაკებთან, რათა გაგრძელდეს გრავირება.
იმის გამო, რომ იონები უშუალოდ არ მონაწილეობენ ჩაღრმავებულ რეაქციაში (ან იღებენ ძალიან მცირე ნაწილს, როგორიცაა ფიზიკური დაბომბვის მოცილება და აქტიური იონების პირდაპირი ქიმიური ფორმირება), მკაცრად რომ ვთქვათ, ზემოაღნიშნული აკრავის პროცესს უნდა ეწოდოს იონებით დამხმარე გრავირება. სახელწოდება რეაქტიული იონური გრავირება ზუსტი არ არის, მაგრამ ის დღესაც გამოიყენება. ყველაზე ადრეული RIE აღჭურვილობა გამოიყენეს 1980-იან წლებში. ერთი RF ელექტრომომარაგების გამოყენებისა და შედარებით მარტივი რეაქციის კამერის დიზაინის გამო, მას აქვს შეზღუდვები გრავირების სიჩქარის, ერთგვაროვნებისა და შერჩევითობის თვალსაზრისით.
4.4 მაგნიტური ველის გაძლიერებული რეაქტიული იონის ოქროვის მოწყობილობა
MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) მოწყობილობა არის გრავირების მოწყობილობა, რომელიც აგებულია ბრტყელ პანელის RIE მოწყობილობაზე DC მაგნიტური ველის დამატებით და გამიზნულია გრავირების სიჩქარის გაზრდისთვის.
MERIE აღჭურვილობა ფართომასშტაბიან იქნა გამოყენებული 1990-იან წლებში, როდესაც ერთ ვაფლის ოქროვის მოწყობილობა გახდა ინდუსტრიის მთავარი მოწყობილობა. MERIE აღჭურვილობის ყველაზე დიდი მინუსი არის ის, რომ მაგნიტური ველით გამოწვეული პლაზმური კონცენტრაციის სივრცითი განაწილების არაერთგვაროვნება გამოიწვევს დენის ან ძაბვის განსხვავებას ინტეგრირებული მიკროსქემის მოწყობილობაში, რითაც გამოიწვევს მოწყობილობის დაზიანებას. ვინაიდან ეს დაზიანება გამოწვეულია მყისიერი არაერთგვაროვნებით, მაგნიტური ველის ბრუნვა ვერ აღმოფხვრის მას. როგორც ინტეგრირებული სქემების ზომა მცირდება, მათი მოწყობილობის დაზიანება სულ უფრო მგრძნობიარე ხდება პლაზმის არაერთგვაროვნების მიმართ და მაგნიტური ველის გაძლიერების გზით ჭურვის სიჩქარის გაზრდის ტექნოლოგია თანდათან შეიცვალა მრავალ RF ელექტრომომარაგების პლანური რეაქტიული იონების ამოღების ტექნოლოგიით. არის ტევადობით დაწყვილებული პლაზმური ჭურვის ტექნოლოგია.
4.5 ტევადობით დაწყვილებული პლაზმური ოქროვის მოწყობილობა
ტევადობით დაწყვილებული პლაზმური (CCP) ოხრახური მოწყობილობა არის მოწყობილობა, რომელიც წარმოქმნის პლაზმას რეაქციის პალატაში, ტევადობითი შეერთების გზით, ელექტროდის ფირფიტაზე რადიოსიხშირული (ან DC) დენის მიწოდების გამოყენებით და გამოიყენება გრავირებისთვის. მისი ამოღების პრინციპი მსგავსია რეაქტიული იონების აკრეფის აღჭურვილობისა.
CCP ოქროვის აღჭურვილობის გამარტივებული სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ. ის ჩვეულებრივ იყენებს სხვადასხვა სიხშირის ორ ან სამ RF წყაროს და ზოგიერთი ასევე იყენებს DC კვების წყაროს. RF ელექტრომომარაგების სიხშირეა 800 kHz ~ 162 MHz, ხოლო ხშირად გამოყენებული არის 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz და 60MHz. RF კვების წყაროებს 2MHz ან 4MHz სიხშირით ჩვეულებრივ უწოდებენ დაბალი სიხშირის RF წყაროებს. ისინი ძირითადად დაკავშირებულია ქვედა ელექტროდთან, სადაც მდებარეობს ვაფლი. ისინი უფრო ეფექტურია იონის ენერგიის კონტროლში, ამიტომ მათ ასევე უწოდებენ მიკერძოებულ დენის წყაროებს; RF კვების წყაროებს 27 MHz-ზე მეტი სიხშირით უწოდებენ მაღალი სიხშირის RF წყაროებს. ისინი შეიძლება დაკავშირებული იყოს როგორც ზედა ელექტროდთან, ასევე ქვედა ელექტროდთან. ისინი უფრო ეფექტურია პლაზმური კონცენტრაციის კონტროლისთვის, ამიტომ მათ ასევე უწოდებენ წყაროს კვების წყაროს. 13 MHz RF ელექტრომომარაგება შუაშია და ზოგადად ითვლება, რომ აქვს ორივე ზემოთ ჩამოთვლილი ფუნქცია, მაგრამ შედარებით სუსტია. გაითვალისწინეთ, რომ მიუხედავად იმისა, რომ პლაზმის კონცენტრაცია და ენერგია შეიძლება დარეგულირდეს გარკვეულ დიაპაზონში სხვადასხვა სიხშირის RF წყაროების სიმძლავრით (ე.წ. განშორების ეფექტი), ტევადობის დაწყვილების მახასიათებლების გამო, მათი რეგულირება და კონტროლი შეუძლებელია სრულიად დამოუკიდებლად.
იონების ენერგიის განაწილება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ოქროვის დეტალურ შესრულებაზე და მოწყობილობის დაზიანებაზე, ამიტომ იონური ენერგიის განაწილების ოპტიმიზაციის ტექნოლოგიის განვითარება გახდა მოწინავე ჭურვის აღჭურვილობის ერთ-ერთი მთავარი პუნქტი. ამჟამად, ტექნოლოგიები, რომლებიც წარმატებით გამოიყენება წარმოებაში, მოიცავს მრავალ RF ჰიბრიდულ დისკს, DC სუპერპოზიციას, RF კომბინირებულ DC პულსის მიკერძოებას და სინქრონული პულსირებული RF გამომავალი მიკერძოებული კვების წყაროდან და წყაროს კვების წყაროდან.
CCP ოქროვის მოწყობილობა არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული პლაზმური ოქროვის მოწყობილობებიდან. იგი ძირითადად გამოიყენება დიელექტრიკული მასალების ოქროვის პროცესში, როგორიცაა კარიბჭის გვერდითი კედელი და მყარი ნიღბის ოქროპირი ლოგიკური ჩიპის პროცესის წინა ეტაპზე, საკონტაქტო ხვრელების აკრეფა შუა ეტაპზე, მოზაიკისა და ალუმინის ბალიშის ოქროპირი უკანა ეტაპზე, ასევე. ღრმა თხრილების, ღრმა ხვრელების და გაყვანილობის კონტაქტური ხვრელების გრავირება 3D ფლეშ მეხსიერების ჩიპების პროცესში (მაგალითად, სილიციუმის ნიტრიდის/სილიციუმის ოქსიდის სტრუქტურის აღება).
არსებობს ორი ძირითადი გამოწვევა და გაუმჯობესების მიმართულება, რომელსაც აწყდება CCP ოქროვის მოწყობილობა. პირველ რიგში, უკიდურესად მაღალი იონური ენერგიის გამოყენებისას, მაღალი ასპექტის თანაფარდობის სტრუქტურების ფორმირების შესაძლებლობას (როგორიცაა 3D ფლეშ მეხსიერების ხვრელი და ღარი, მოითხოვს 50:1-ზე მაღალ თანაფარდობას). მიკერძოების სიმძლავრის გაზრდის ამჟამინდელი მეთოდი იონური ენერგიის გაზრდისთვის იყენებს RF კვების წყაროებს 10000 ვატამდე. წარმოქმნილი დიდი რაოდენობით სითბოს გათვალისწინებით, რეაქციის კამერის გაგრილებისა და ტემპერატურის კონტროლის ტექნოლოგია მუდმივად უნდა გაუმჯობესდეს. მეორე, უნდა მოხდეს გარღვევა ახალი აირების შემუშავების საქმეში, რათა ფუნდამენტურად გადაჭრას ჭურვის უნარის პრობლემა.
4.6 ინდუქციურად დაწყვილებული პლაზმური ოქროვის მოწყობილობა
ინდუქციური დაწყვილებული პლაზმური (ICP) ჭედური მოწყობილობა არის მოწყობილობა, რომელიც აერთიანებს რადიოსიხშირული ენერგიის წყაროს ენერგიას რეაქციის პალატაში მაგნიტური ველის სახით ინდუქტორული კოჭის მეშვეობით, რითაც წარმოქმნის პლაზმას ატვირთვისთვის. განზოგადებულ რეაქტიულ იონურ ატრასს განზოგადებულ რეაქტიულ იონების აკრავის პრინციპიც ეკუთვნის.
პლაზმური წყაროს დიზაინის ორი ძირითადი ტიპი არსებობს ICP ოქროვის აღჭურვილობისთვის. ერთი არის ტრანსფორმატორის დაწყვილებული პლაზმის (TCP) ტექნოლოგია, რომელიც შემუშავებულია და წარმოებულია Lam Research-ის მიერ. მისი ინდუქტორის ხვეული მოთავსებულია დიელექტრიკულ ფანჯრის სიბრტყეზე, რეაქციის კამერის ზემოთ. 13,56 MHz RF სიგნალი წარმოქმნის ალტერნატიულ მაგნიტურ ველს ხვეულში, რომელიც პერპენდიკულარულია დიელექტრიკულ ფანჯარასთან და რადიალურად განსხვავდება კოჭის ღერძის ცენტრში.
მაგნიტური ველი შედის რეაქციის პალატაში დიელექტრიკული ფანჯრის მეშვეობით, ხოლო ალტერნატიული მაგნიტური ველი წარმოქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველს რეაქციის პალატაში დიელექტრიკული ფანჯრის პარალელურად, რითაც მიიღწევა გამაგრებული გაზის დისოციაცია და წარმოქმნის პლაზმას. ვინაიდან ეს პრინციპი შეიძლება გავიგოთ, როგორც ტრანსფორმატორი ინდუქტორის ხვეულით, როგორც პირველადი გრაგნილი და პლაზმა რეაქციის პალატაში, როგორც მეორადი გრაგნილი, ICP ოხრახუშს ამის სახელი ეწოდა.
TCP ტექნოლოგიის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ სტრუქტურის მასშტაბირება მარტივია. მაგალითად, 200 მმ ვაფლიდან 300 მმ ვაფლამდე, TCP-ს შეუძლია შეინარჩუნოს იგივე ოქროვის ეფექტი ხვეულის ზომის უბრალოდ გაზრდით.
პლაზმური წყაროს კიდევ ერთი დიზაინი არის პლაზმური წყაროს (DPS) გათიშული ტექნოლოგია, რომელიც შემუშავებულია და წარმოებულია შეერთებული შტატების Applied Materials, Inc.-ის მიერ. მისი ინდუქტორის ხვეული სამგანზომილებიანია დახვეული ნახევარსფერო დიელექტრიკულ ფანჯარაზე. პლაზმის გენერირების პრინციპი მსგავსია ზემოხსენებული TCP ტექნოლოგიის, მაგრამ გაზის დისოციაციის ეფექტურობა შედარებით მაღალია, რაც ხელს უწყობს უფრო მაღალი პლაზმური კონცენტრაციის მიღებას.
იმის გამო, რომ ინდუქციური შეერთების ეფექტურობა პლაზმის გენერირებისთვის უფრო მაღალია, ვიდრე ტევადი დაწყვილების, და პლაზმა ძირითადად წარმოიქმნება დიელექტრიკულ ფანჯარასთან ახლოს, მისი პლაზმური კონცენტრაცია ძირითადად განისაზღვრება ინდუქტორთან დაკავშირებული წყაროს კვების წყაროს სიმძლავრით. კოჭა, და იონის ენერგია ვაფლის ზედაპირზე იონურ გარსში ძირითადად განისაზღვრება მიკერძოებული დენის მიწოდების სიმძლავრით, ასე რომ, იონების კონცენტრაცია და ენერგია შეიძლება დამოუკიდებლად კონტროლდებოდეს, რითაც მიიღწევა დაშლა.
ICP ოქროვის მოწყობილობა არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული პლაზმური ოქროვის მოწყობილობებიდან. იგი ძირითადად გამოიყენება სილიკონის არაღრმა თხრილების, გერმანიუმის (Ge), პოლისილიკონის კარიბჭის კონსტრუქციების, ლითონის კარიბჭის კონსტრუქციების, დაძაბული სილიკონის (Strained-Si), ლითონის მავთულის, ლითონის ბალიშების (ბალიშების), მოზაიკის აკრავის ლითონის მძიმე ნიღბების დასამუშავებლად და მრავალი პროცესისთვის. მრავალჯერადი გამოსახულების ტექნოლოგია.
გარდა ამისა, სამგანზომილებიანი ინტეგრირებული სქემების, CMOS გამოსახულების სენსორების და მიკროელექტრომექანიკური სისტემების (MEMS) მატებასთან ერთად, ისევე როგორც სილიკონის მეშვეობით (TSV), დიდი ზომის ირიბი ხვრელების და გამოყენების სწრაფ ზრდასთან ერთად. ღრმა სილიკონის გრავირება სხვადასხვა მორფოლოგიით, ბევრმა მწარმოებელმა გამოუშვა სპეციალურად ამ აპლიკაციებისთვის შემუშავებული ოქროვის მოწყობილობა. მისი მახასიათებელია გრავირების დიდი სიღრმე (ათობით ან თუნდაც ასობით მიკრონი), ამიტომ ის ძირითადად მუშაობს გაზის მაღალი ნაკადის, მაღალი წნევის და მაღალი სიმძლავრის პირობებში.
———————————————————————————————————————————— ———————————-
Semicera შეუძლია უზრუნველყოსგრაფიტის ნაწილები, რბილი/ხისტი იგრძნობა, სილიციუმის კარბიდის ნაწილები, CVD სილიციუმის კარბიდის ნაწილები, დაSiC/TaC დაფარული ნაწილებითან 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: აგვისტო-31-2024