Mga Proseso ng Plasma sa Mga Operasyon ng CVD

1. Paglilinis ng Kamara

Sa panahon ng proseso ng Chemical Vapor Deposition (CVD), ang mga deposito ay nabubuo hindi lamang sa ibabaw ng wafer kundi pati na rin sa mga bahagi sa loob ng silid ng proseso at mga dingding nito. Ang mga pelikulang idineposito sa mga bahagi ay dapat na regular na alisin upang mapanatili ang matatag na kondisyon ng proseso at maiwasan ang kontaminasyon ng butil ng mga wafer. Karamihan sa mga silid ng CVD ay gumagamit ng fluorine-based na mga kemikal na reaksyong gas para sa paglilinis.

Sa silicon oxide CVD chambers, ang paglilinis ng plasma ay karaniwang nagsasangkot ng mga fluorocarbon gas tulad ng CF4, C2F6, at C3F8, na nabubulok sa plasma, na naglalabas ng mga fluorine radical. Ang mga reaksiyong kemikal ay kinakatawan bilang mga sumusunod:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

Ang mga fluorine atom, na kabilang sa mga pinaka-reaktibong radical, ay mabilis na tumutugon sa silicon oxide upang bumuo ng gas na SiF4, na madaling maalis mula sa silid:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + iba pang pabagu-bago ng mga by-product

Ang mga silid ng Tungsten CVD ay karaniwang gumagamit ng SF6 at NF3 bilang mga mapagkukunan ng fluorine. Ang mga fluorine radical ay tumutugon sa tungsten upang makabuo ng volatile tungsten hexafluoride (WF6), na maaaring i-evacuate mula sa silid sa pamamagitan ng mga vacuum pump. Ang paglilinis ng silid ng plasma ay maaaring awtomatikong wakasan sa pamamagitan ng pagsubaybay sa mga katangian ng paglabas ng fluorine sa plasma, pag-iwas sa labis na paglilinis ng silid. Ang mga aspetong ito ay tatalakayin nang mas detalyado.

2. Gap Fill

Kapag ang agwat sa pagitan ng mga linya ng metal ay lumiit sa 0.25 µm na may aspect ratio na 4:1, karamihan sa mga diskarte sa pag-deposito ng CVD ay nahihirapang punan ang mga puwang nang walang mga voids. Ang High-Density Plasma CVD (HDP-CVD) ay may kakayahang punan ang mga makitid na gaps nang hindi lumilikha ng mga void (tingnan ang figure sa ibaba). Ang proseso ng HDP-CVD ay ilalarawan pagkatapos.

3. Plasma Etching

Kung ikukumpara sa wet etching, ang plasma etching ay nag-aalok ng mga bentahe gaya ng anisotropic etch profile, awtomatikong end-point detection, at mas mababang pagkonsumo ng kemikal, kasama ng makatwirang mataas na rate ng etch, magandang selectivity, at pagkakapareho.

4. Kontrol ng Etch Profile

Bago lumaganap ang plasma etching sa paggawa ng semiconductor, karamihan sa mga wafer fab ay gumagamit ng wet chemical etching para sa paglipat ng pattern. Gayunpaman, ang wet etching ay isang isotropic na proseso (pag-ukit sa parehong bilis sa bawat direksyon). Kapag lumiit ang mga laki ng feature sa ibaba 3 µm, nagreresulta ang isotropic etching sa undercutting, na nililimitahan ang paggamit ng wet etching.

Sa mga proseso ng plasma, patuloy na binomba ng mga ion ang ibabaw ng wafer. Sa pamamagitan man ng mga mekanismo ng pagkasira ng sala-sala o mga mekanismo ng sidewall passivation, ang plasma etching ay maaaring makamit ang anisotropic etch profiles. Sa pamamagitan ng pagbabawas ng presyon sa panahon ng proseso ng pag-ukit, ang ibig sabihin ng libreng landas ng mga ion ay maaaring tumaas, sa gayon ay binabawasan ang mga banggaan ng ion para sa mas mahusay na kontrol sa profile.

5. Etch Rate at Selectivity

Ang pambobomba ng ion sa plasma ay nakakatulong na masira ang mga bono ng kemikal ng mga atomo sa ibabaw, na inilalantad ang mga ito sa mga radikal na nabuo ng plasma. Ang kumbinasyong ito ng pisikal at kemikal na paggamot ay makabuluhang pinahuhusay ang chemical reaction rate ng etching. Ang etch rate at selectivity ay idinidikta ng mga kinakailangan sa proseso. Dahil ang parehong ion bombardment at radicals ay gumaganap ng mga mahalagang papel sa pag-ukit, at ang RF power ay maaaring makontrol ang ion bombardment at radicals, ang RF power ay nagiging isang pangunahing parameter para sa pagkontrol sa etch rate. Ang pagtaas ng RF power ay maaaring makabuluhang mapahusay ang etch rate, na tatalakayin sa karagdagang detalye, na nakakaapekto rin sa selectivity.

6. End-point Detection

Kung walang plasma, ang etch end-point ay dapat matukoy sa pamamagitan ng oras o visual na inspeksyon ng operator. Sa mga proseso ng plasma, habang umuusad ang pag-ukit sa ibabaw na materyal upang simulan ang pag-ukit sa pinagbabatayan (end-point) na materyal, nagbabago ang kemikal na komposisyon ng plasma dahil sa pagbabago sa mga by-product ng etch, na nakikita sa pamamagitan ng pagbabago sa kulay ng emisyon. Sa pamamagitan ng pagsubaybay sa pagbabago sa kulay ng emisyon gamit ang mga optical sensor, ang etch end-point ay maaaring awtomatikong maproseso. Sa paggawa ng IC, ito ay isang napakahalagang tool.**