Nel processo di produzione dei semiconduttori,acquaforteLa tecnologia è un processo critico utilizzato per rimuovere con precisione i materiali indesiderati sul substrato per formare schemi di circuiti complessi. Questo articolo introdurrà in dettaglio due tecnologie di attacco tradizionali: l'attacco al plasma accoppiato capacitivamente (CCP) e l'attacco al plasma accoppiato induttivamente (ICP) ed esplorare le loro applicazioni nell'incisione di materiali diversi.
Incisione al plasma accoppiato capacitivamente (CCP)
L'attacco al plasma accoppiato capacitivamente (CCP) si ottiene applicando una tensione RF a due elettrodi a piastre parallele attraverso un accoppiatore e un condensatore di blocco CC. I due elettrodi e il plasma insieme formano un condensatore equivalente. In questo processo, la tensione RF forma una guaina capacitiva vicino all'elettrodo e il confine della guaina cambia con la rapida oscillazione della tensione. Quando gli elettroni raggiungono questa guaina in rapido cambiamento, vengono riflessi e acquistano energia, che a sua volta innesca la dissociazione o ionizzazione delle molecole di gas per formare il plasma. L'attacco CCP viene solitamente applicato a materiali con energia di legame chimico più elevata, come i dielettrici, ma grazie alla velocità di attacco inferiore è adatto per applicazioni che richiedono un controllo preciso.
Incisione al plasma accoppiato induttivamente (ICP)
Plasma accoppiato induttivamenteacquaforte(ICP) si basa sul principio secondo cui una corrente alternata passa attraverso una bobina per generare un campo magnetico indotto. Sotto l'azione di questo campo magnetico, gli elettroni nella camera di reazione vengono accelerati e continuano ad accelerare nel campo elettrico indotto, fino a scontrarsi con le molecole del gas di reazione, provocando la dissociazione o la ionizzazione delle molecole e la formazione del plasma. Questo metodo può produrre un tasso di ionizzazione elevato e consentire la regolazione indipendente della densità del plasma e dell'energia di bombardamento, il che rende possibileAcquaforte ICPmolto adatto per incidere materiali con bassa energia di legame chimico, come silicio e metallo. Inoltre, la tecnologia ICP fornisce anche una migliore uniformità e velocità di incisione.
1. Incisione su metallo
L'incisione dei metalli viene utilizzata principalmente per la lavorazione di interconnessioni e cablaggi metallici multistrato. I suoi requisiti includono: elevata velocità di attacco, elevata selettività (maggiore di 4:1 per lo strato maschera e maggiore di 20:1 per il dielettrico interstrato), elevata uniformità di attacco, buon controllo della dimensione critica, nessun danno al plasma, meno contaminanti residui e nessuna corrosione del metallo. L'incisione dei metalli di solito utilizza apparecchiature di incisione al plasma accoppiate induttivamente.
•Incisione dell'alluminio: l'alluminio è il materiale del filo più importante nelle fasi intermedie e posteriori della produzione dei chip, con i vantaggi di bassa resistenza, facile deposizione e incisione. L'incisione dell'alluminio di solito utilizza plasma generato da gas cloruro (come Cl2). L'alluminio reagisce con il cloro per produrre cloruro di alluminio volatile (AlCl3). Inoltre, è possibile aggiungere altri alogenuri come SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, ecc. per rimuovere lo strato di ossido sulla superficie dell'alluminio e garantire la normale attacco.
• Incisione del tungsteno: nelle strutture di interconnessione di fili metallici multistrato, il tungsteno è il metallo principale utilizzato per l'interconnessione della sezione centrale del chip. I gas a base di fluoro o di cloro possono essere utilizzati per incidere il tungsteno metallico, ma i gas a base di fluoro hanno una scarsa selettività per l'ossido di silicio, mentre i gas a base di cloro (come CCl4) hanno una selettività migliore. Al gas di reazione viene solitamente aggiunto azoto per ottenere un'elevata selettività della colla di attacco, mentre viene aggiunto ossigeno per ridurre la deposizione di carbonio. L'incisione del tungsteno con gas a base di cloro può ottenere un'incisione anisotropa e un'elevata selettività. I gas utilizzati nell'incisione a secco del tungsteno sono principalmente SF6, Ar e O2, tra cui SF6 può essere decomposto nel plasma per fornire atomi di fluoro e tungsteno per la reazione chimica per produrre fluoro.
• Incisione del nitruro di titanio: il nitruro di titanio, come materiale per maschera dura, sostituisce la tradizionale maschera di nitruro di silicio o ossido nel processo di damasco doppio. L'attacco del nitruro di titanio viene utilizzato principalmente nel processo di apertura della maschera dura e il prodotto principale della reazione è TiCl4. La selettività tra la maschera tradizionale e lo strato dielettrico a basso k non è elevata, il che porterà alla comparsa del profilo a forma di arco sulla parte superiore dello strato dielettrico a basso k e all'espansione della larghezza della scanalatura dopo l'attacco. La distanza tra le linee di metallo depositato è troppo piccola e ciò può causare perdite o rotture dirette.
2. Incisione dell'isolante
L'oggetto dell'attacco dell'isolante sono solitamente materiali dielettrici come il biossido di silicio o il nitruro di silicio, che sono ampiamente utilizzati per formare fori di contatto e fori di canale per collegare diversi strati di circuito. L'attacco dielettrico utilizza solitamente un incisore basato sul principio dell'attacco al plasma accoppiato capacitivamente.
• Incisione al plasma della pellicola di biossido di silicio: la pellicola di biossido di silicio viene solitamente incisa utilizzando gas di attacco contenenti fluoro, come CF4, CHF3, C2F6, SF6 e C3F8. Il carbonio contenuto nel gas di attacco può reagire con l'ossigeno nello strato di ossido per produrre sottoprodotti CO e CO2, rimuovendo così l'ossigeno nello strato di ossido. CF4 è il gas di attacco più comunemente utilizzato. Quando CF4 si scontra con elettroni ad alta energia, vengono prodotti vari ioni, radicali, atomi e radicali liberi. I radicali liberi del fluoro possono reagire chimicamente con SiO2 e Si per produrre tetrafluoruro di silicio volatile (SiF4).
• Incisione al plasma della pellicola di nitruro di silicio: la pellicola di nitruro di silicio può essere incisa utilizzando l'incisione al plasma con gas misto CF4 o CF4 (con O2, SF6 e NF3). Per la pellicola Si3N4, quando per l'attacco viene utilizzato plasma CF4-O2 o altro plasma gassoso contenente atomi di F, la velocità di incisione del nitruro di silicio può raggiungere 1200 Å/min e la selettività dell'attacco può arrivare fino a 20:1. Il prodotto principale è il tetrafluoruro di silicio volatile (SiF4) di facile estrazione.
4. Incisione su silicio monocristallino
L'attacco del silicio monocristallino viene utilizzato principalmente per formare l'isolamento di trincee poco profonde (STI). Questo processo solitamente include un processo di svolta e un processo di incisione principale. Il processo innovativo utilizza gas SiF4 e NF per rimuovere lo strato di ossido sulla superficie del silicio monocristallino attraverso un forte bombardamento ionico e l'azione chimica degli elementi di fluoro; l'attacco principale utilizza acido bromidrico (HBr) come agente di attacco principale. I radicali del bromo decomposti dall'HBr nell'ambiente del plasma reagiscono con il silicio per formare tetrabromuro di silicio volatile (SiBr4), rimuovendo così il silicio. L'incisione del silicio monocristallino utilizza solitamente una macchina per incisione al plasma accoppiata induttivamente.
5. Incisione del polisilicio
L'attacco del polisilicio è uno dei processi chiave che determina la dimensione del gate dei transistor e la dimensione del gate influisce direttamente sulle prestazioni dei circuiti integrati. L'attacco del polisilicio richiede un buon rapporto di selettività. I gas alogeni come il cloro (Cl2) vengono solitamente utilizzati per ottenere un attacco anisotropo e hanno un buon rapporto di selettività (fino a 10:1). I gas a base di bromo come l'acido bromidrico (HBr) possono ottenere un rapporto di selettività più elevato (fino a 100:1). Una miscela di HBr con cloro e ossigeno può aumentare la velocità di attacco. I prodotti di reazione del gas alogeno e del silicio si depositano sulle pareti laterali per svolgere un ruolo protettivo. L'incisione del polisilicio utilizza solitamente una macchina per incisione al plasma accoppiata induttivamente.
Che si tratti di incisione al plasma accoppiato capacitivamente o di incisione al plasma accoppiato induttivamente, ciascuna presenta vantaggi e caratteristiche tecniche uniche. La scelta di una tecnologia di incisione adeguata può non solo migliorare l'efficienza produttiva, ma anche garantire la resa del prodotto finale.
Orario di pubblicazione: 12 novembre 2024