Teknolohiya ng proseso ng semiconductor etching

Ang pag-ukit, o pag-ukit, ay isang mahalagang hakbang sa paggawa ng semiconductor, pagmamanupaktura ng microelectronics IC, at mga proseso ng pagmamanupaktura ng micro/nano. Ito ay isang pangunahing proseso ng patterning na nauugnay sa photolithography. Sa isang makitid na kahulugan, ang pag-ukit ay mahalagang photolithographic etching, kung saan ang photoresist ay unang nakalantad gamit ang photolithography, at pagkatapos ay ginagamit ang iba pang mga pamamaraan upang maalis ang hindi gustong materyal. Ang pag-ukit ay ang proseso ng piling pag-alis ng hindi gustong materyal mula sa ibabaw ng silicon wafer gamit ang kemikal o pisikal na pamamaraan. Ang pangunahing layunin nito ay tumpak na kopyahin ang pattern ng maskara sa pinahiran na silicon na wafer. Sa pag-unlad ng mga proseso ng microfabrication, ang pag-ukit ay malawak na naging pangkalahatang termino para sa pagtanggal at pagtanggal ng materyal gamit ang mga solusyon, reaktibong ion, o iba pang mekanikal na pamamaraan, na nagiging karaniwang termino sa microfabrication.

Ang pag-ukit ay maaaring malawak na ikategorya sa dalawang uri: wet etching at dry etching. Sa dry etching, ang gas ay nasasabik sa mataas na frequency (pangunahing 13.56 MHz o 2.45 GHz). Sa ilalim ng mga pressure na 1 hanggang 100 Pa, ang ibig sabihin ng libreng landas nito ay mula sa ilang milimetro hanggang ilang sentimetro. Mayroong tatlong pangunahing uri ng dry etching:

• Pisikal na dry etching: Pinapabilis ang pisikal na pagkasira ng mga particle sa ibabaw ng wafer;

• Chemical dry etching: Ang gas ay tumutugon ng kemikal sa ibabaw ng wafer;

• Chemical-physical dry etching: Isang pisikal na proseso ng pag-ukit na may mga katangiang kemikal;

1. Ion beam etching

Ang ion beam etching ay isang pisikal na proseso ng dry etching. Ang mga argon ions ay inilalabas sa ibabaw sa isang ion beam na humigit-kumulang 1 hanggang 3 keV. Dahil sa enerhiya ng mga ions, binomba nila ang materyal sa ibabaw. Ang wafer ay ipinasok patayo o sa isang anggulo sa ion beam, at ang proseso ng pag-ukit ay ganap na anisotropic. Mababa ang selectivity dahil hindi ito nag-iiba sa pagitan ng mga layer. Ang gas at ang pinakintab na materyal ay pinatalsik ng isang vacuum pump; gayunpaman, dahil ang mga produkto ng reaksyon ay hindi gas, ang mga particle ay maaaring magdeposito sa wafer o mga dingding ng silid.

Upang maiwasan ang mga particle na ito, ang pangalawang gas ay ipinakilala sa silid. Ang gas na ito ay tumutugon sa mga argon ions, na nag-uudyok ng proseso ng physicochemical etching. Ang ilan sa mga gas ay tumutugon sa ibabaw, ngunit ang ilan ay tumutugon sa pinakintab na mga particle upang bumuo ng mga gas na byproduct. Halos lahat ng mga materyales ay maaaring ukit gamit ang pamamaraang ito. Dahil sa patayong radiation, ang pagsusuot sa patayong mga dingding ay napakababa (mataas na anisotropy). Gayunpaman, dahil sa mababang selectivity at mababang rate ng etching, ang prosesong ito ay bihirang ginagamit sa modernong paggawa ng semiconductor.

2. Plasma Etching

Ang plasma etching ay isang ganap na kemikal na proseso ng pag-ukit (chemical dry etch). Ang bentahe nito ay ang ibabaw ng wafer ay hindi napinsala ng pinabilis na mga ion. Dahil sa mga movable particle ng etching gas, isotropic ang profile ng etching, na ginagawang angkop ang pamamaraang ito para sa pag-alis ng buong layer ng pelikula (hal., paglilinis sa likurang bahagi pagkatapos ng thermal oxidation).

Ang isang uri ng reactor na ginagamit para sa plasma etching ay isang downstream reactor. Ang plasma ay nag-aapoy sa mataas na frequency na 2.45 GHz sa pamamagitan ng impact ionization, at ang impact ionization site ay humihiwalay sa wafer.

Sa rehiyon ng paglabas ng gas, ang iba't ibang mga particle, kabilang ang mga libreng radical, ay naroroon dahil sa epekto. Ang mga libreng radikal ay mga neutral na atomo o molekula na may mga unsaturated electron at samakatuwid ay lubos na reaktibo. Bilang isang neutral na gas, ang tetrafluoromethane (CF4) ay ipinapasok sa rehiyon ng paglabas ng gas at naghihiwalay sa CF2 at mga molekulang fluorine (F2). Katulad nito, ang fluorine ay maaaring ihiwalay sa CF4 sa pamamagitan ng pagdaragdag ng oxygen (O2):

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

Ang molekula ng fluorine ay maaaring hatiin sa dalawang magkahiwalay na mga atomo ng fluorine sa pamamagitan ng enerhiya sa rehiyon ng paglabas ng gas: ang bawat atom ng fluorine ay isang libreng radikal na fluorine, dahil ang bawat atom ay may pitong mga electron ng valence at naglalayong makamit ang isang inert na pagsasaayos ng gas. Bilang karagdagan sa mga neutral na libreng radikal, mayroong ilang bahagyang sisingilin na mga particle (CF+4, CF+3, CF+2, ...). Ang lahat ng mga particle, libreng radical, atbp., pagkatapos ay pumasok sa etching chamber sa pamamagitan ng ceramic tube. Ang mga naka-charge na particle ay maaaring mai-block mula sa etching chamber sa pamamagitan ng extraction grating o recombine sa panahon ng kanilang pagbuo ng mga neutral na molekula. Ang mga fluorine radical ay bahagyang muling nagsasama-sama, ngunit sapat na upang maabot ang etching chamber, tumugon sa ibabaw ng wafer, at maging sanhi ng pagkagalos ng kemikal. Ang iba pang mga neutral na particle ay hindi bahagi ng proseso ng pag-ukit at nauubos kasama ng mga produkto ng reaksyon.

Mga halimbawa ng mga manipis na pelikula na maaaring i-etch sa plasma etching: • Silicon: Si + 4F ---> SiF4 • Silicon dioxide: SiO2 + 4F ---> SiF4 + O2 • Silicon nitride: Si3N4 + 12F ---> 3SiF4 + 2N2 3. Reactive ion etching (RIE) na katangian, pagiging pare-pareho ng pag-uulit ng ion, pag-etching, pag-uulit, pag-uulit ng lahat tiyak sa reactive ion etching. Ang mga profile ng isotropic etching pati na rin ang mga anisotropic ay posible. Samakatuwid, ang RIE ay isang kemikal na pisikal na proseso ng pag-ukit at ito ang pinakamahalagang proseso sa pagmamanupaktura ng semiconductor para sa pagbuo ng isang malawak na iba't ibang mga manipis na pelikula. Sa silid ng proseso, ang wafer ay inilalagay sa isang high-frequency electrode (HF electrode). Ang plasma ay nabuo sa pamamagitan ng impact ionization, kung saan lumilitaw ang mga libreng electron at positively charged ions. Kung ang HF electrode ay nasa positibong boltahe, ang mga libreng electron ay naipon dito at hindi na muling makakaalis sa electrode dahil sa kanilang electron affinity. Samakatuwid, ang elektrod ay sinisingil sa -1000 V (bias boltahe). Ang mga mabagal na ion na hindi makasunod sa mabilis na alternating field ay lumipat patungo sa electrode na may negatibong charge.

Kung ang ibig sabihin ng libreng landas ng mga ions ay mataas, ang mga particle ay mangangamba sa ibabaw ng wafer sa halos patayong mga anggulo. Kaya, ang materyal ay inilalabas mula sa ibabaw sa pamamagitan ng pinabilis na mga ion (pisikal na pag-ukit), at ang ilang mga particle ay may kemikal ding reaksyon sa ibabaw. Ang mga lateral sidewall ay hindi naaapektuhan, kaya walang pagkasira at ang etch profile ay nananatiling anisotropic. Ang selectivity ay hindi masyadong maliit, ngunit hindi ito masyadong malaki dahil sa pisikal na proseso ng pag-ukit. Higit pa rito, ang ibabaw ng wafer ay nasira ng pinabilis na mga ion at dapat na magaling sa pamamagitan ng thermal annealing. Ang kemikal na bahagi ng proseso ng pag-ukit ay nagagawa sa pamamagitan ng reaksyon ng mga libreng radikal sa ibabaw at ang materyal na pisikal na giniling, kaya hindi ito muling inilalagay sa wafer o mga dingding ng silid tulad ng pag-ukit ng ion beam. Sa pamamagitan ng pagtaas ng presyon sa silid ng pag-ukit, ang ibig sabihin ng libreng landas ng mga particle ay bumababa. Samakatuwid, mayroong higit pang mga banggaan, at ang mga particle ay naglalakbay sa iba't ibang direksyon. Nagreresulta ito sa hindi gaanong direksyon na pag-ukit, at ang proseso ng pag-ukit ay nakakakuha ng mas maraming kemikal na katangian. Ang tumaas na selectivity ay nagreresulta sa isang mas isotropic etch profile. Ang mga profile ng anisotropic etch ay nakakamit sa pamamagitan ng passivation ng mga sidewall sa panahon ng silicon etching. Ang oxygen sa etching chamber ay tumutugon sa giniling na silikon upang bumuo ng silicon dioxide, na idineposito sa mga patayong sidewalls. Ang oxide film sa mga pahalang na rehiyon ay tinanggal dahil sa ion bombardment, na nagpapahintulot sa pag-ilid na proseso ng pag-ukit na magpatuloy.

Ang rate ng etch ay depende sa presyon, high-frequency generator power, process gas, aktwal na gas flow rate, at wafer temperature. Tumataas ang anisotropy sa pagtaas ng high-frequency na kapangyarihan, pagbaba ng presyon, at pagbaba ng temperatura. Ang pagkakapareho ng proseso ng pag-ukit ay nakasalalay sa gas, ang distansya sa pagitan ng dalawang electrodes, at ang materyal ng elektrod. Kung ang distansya ay masyadong maliit, ang plasma ay hindi maaaring dispersed nang pantay, na nagreresulta sa inhomogeneity. Ang pagtaas ng distansya ng elektrod ay binabawasan ang rate ng etch dahil ang plasma ay ipinamamahagi sa isang pinalawak na volume. Para sa mga electrodes, ang carbon ay napatunayang ang ginustong materyal. Dahil ang fluorine at chlorine ay umaatake din sa carbon, ang mga electrodes ay gumagawa ng pare-parehong strained plasma, kaya ang mga gilid ng wafer ay apektado sa parehong paraan tulad ng wafer center.

Ang selectivity at etch rate ay lubos na nakasalalay sa proseso ng gas. Para sa mga silikon at silikon na compound, ang fluorine at chlorine ay pangunahing ginagamit.

Ang mga proseso ng pag-ukit ay hindi limitado sa iisang gas, gas mixture, o fixed process parameters. Halimbawa, ang mga katutubong oxide sa polysilicon ay maaaring alisin muna sa isang mataas na rate ng etch at may mababang selectivity, na sinusundan ng pag-ukit ng polysilicon na may mas mataas na selectivity na may kaugnayan sa pinagbabatayan na mga layer.

Nag-aalok ang Semicorex ng iba't-ibangMga bahagi ng SiCsa proseso ng pag-ukit. Kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng karagdagang mga detalye, mangyaring huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.

Makipag-ugnayan sa telepono # +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com