Diëlektrische Ets - de Vergelijking van Etst Processen voor de Diëlektrische Films van de Ets SiO2 door de Technologie van het Plasma van de Instrumenten van Oxford

Besproken Onderwerpen

Overzicht
Diëlektrisch Ets Processen in Verschillende Kamers
Het Reactieve Ion Etst (RIE) en het Plasma Etst (PE) Systemen
de hoge - dichtheid Kamers - van het Plasma (HDP)
     de hoge - dichtheid - Bronnen van het Plasma
     De Anisotrope en Isotrope Componenten
Voordelen van ICP voor Diëlektrische Ets
Toepassingen van Diëlektrische Ets
de hoge - dichtheid - Systemen van het Plasma van de Instrumenten van Oxford
ICP Gebaseerde Systeem van de Ets van het Dioxyde van het Silicium van de Instrumenten van Oxford
Het Gebruiken van ICP om Eigenschappen Te Etsen Nanoscale
     Het Verbeteren van Selectiviteit met Waterstof
     Controlerend de IonenLUF en Chemie van het Gas Tijdens Ets Proces
Samenvatting

Overzicht

Dit document vergelijkt verschillende aspecten van diëlektrische ets. De twee belangrijke technieken voor diëlektrisch etsen worden besproken, namelijk diode RIE en hoog - dichtheid gebaseerde processen. In het document zullen wij de recentste resultaten voor deze technieken bijwerken en zullen ook het groeiende belang van nanoscale ets van diëlektrische films bekijken.

Diëlektrisch Ets Processen in Verschillende Kamers

Diëlektrisch ets De laatste jaren processen meer en meer zijn uitgevoerd in verschillende types van kamers, afhankelijk van de klanten ets vereisten en begrotingsbeperkingen. Voor diëlektrische ets waar ets is het tarief geen belangrijke bestuurder, met redelijke lijnbreedten (typisch >1µm), traditionele worden de diode-type kamers gebruikt. Waar het tarief een bestuurder, met kleinere lijnbreedten (typisch <1µm) is, worden de hoog-dichtheid-plasmasystemen gebruikt.

Het Reactieve Ion Etst (RIE) en het Plasma Etst (PE) Systemen

De Traditionele diode, of de parallel-plaat, plasmakamers is reeds lang gevestigd in de industrie. De systemen van de parallel-Plaat worden klassiek opgesplitst in twee verschillende types; deze worden genoemd Reactief Ion Etsen (RIE) of het Plasma Etst (PE) systemen. Sommige fabrikanten hebben magnetische verhoging aan deze basissystemen toegevoegd, zijwand verliest verminderen en beperkt het plasma. Van deze twee parallel-plaatreactoren is het RIE typesysteem typisch goedgekeurd voor de ets van diëlektrische films geweest. In een RIE wordt het plasma typisch geproduceerd bij radiofrequenties met een macht van RF in de waaier van een paar honderden watts, door aan kW. Voor de drijf gekozen frequentie worden de elektronen in de kamer bij voorkeur versneld, terwijl de ionen door de gemiddelde elektrostatische gebieden worden gedreven. Het verwerkte wafeltje verblijft op de aangedreven elektrode (om ionenversnelling te verbeteren). Het elektron betekent vrije weggrenzen de werkende druk. Als de druk dichtbij het niveau wordt verminderd waarop het elektron vrije wegbenaderingen het hiaat tussen de elektroden (over het algemeen verscheidene cm) betekent het plasma is niet meer zichzelf onderhoudend. Een typische regeling RIE wordt benadrukt in figuur 1.

Figuur 1. Schema RIE.

de hoge - dichtheid Kamers - van het Plasma (HDP)

de hoge - dichtheid - plasma (HDP) kamers worden ontworpen zodat de plasmaelektronen in een richting parallel met de kamergrenzen opgewekt zijn. De gemeenschappelijkste bron HDP is de inductief gekoppelde plasma (ICP)kamer, die door OIPT wordt gebruikt. In dit systeem wordt het plasma gedreven door een magnetische potentiële opstelling door een rolwond buiten diëlektrische muren (het typische ontwerp ziet figuur 2). De richting van de elektronenstroom is tegengesteld aan dat van de rolstromen die, door ontwerp parallel zijn, met de kameroppervlakten. Wanneer het plasma op deze wijze het elektron wordt opgewekt beteken de vrije weg veel groter kan worden dan de kamerdimensies, en de werkende druk later kan worden verminderd. De ondergrens van de druk wordt typisch gedicteerd door de efficiency van de bijzondere bron. In het meeste plasma van de materialenverwerking elektron is verwarmen hoofdzakelijk weerstand biedend, en de impedantie van de plasmaschalen met de dichtheid van neutrals beschikbaar voor niet elastische botsingen. Aangezien de impedantie (druk) zo is de capaciteit van de bron wordt verminderd om het plasma te drijven.

Figuur 2. OIPT 300mm compatibele bron.

de hoge - dichtheid - Bronnen van het Plasma

hoog - de dichtheidsbronnen laten de wafeltjedrukcilinder toe om onafhankelijk van de bron worden aangedreven, die het significante loskoppelen tussen de ionenenergie (wafeltjebias) verstrekken en de ionendiestroom (plasmadichtheid hoofdzakelijk door bronmacht wordt gedreven). In een plasma-etsend milieu wordt de anisotropie verstrekt door de versnelling van ionen door de plasmascheden, in een richting normaal aan de wafeltjeoppervlakte.

De Anisotrope en Isotrope Componenten

De anisotrope component wordt gemaximaliseerd wanneer de inkomende ionenstroom aan de oppervlakte zo normaal mogelijk is. De isotrope component van de inkomende ionenstroom is of thermisch (typisch minder dan 0.1 eV, in vergelijking met eV honderden voor het schedevoltage), of veroorzaakt door botsingen van de ionen in de scheden met neutrals (of elastiek of chargeexchange). De Verrichting in een laag-druk/hoog-dichtheidsregime verstrekt veel dunnere en minder schokscheden, makend het mogelijk om een anisotropere etscomponent te verkrijgen.

Voordelen van ICP voor Diëlektrische Ets

De primaire verwerkingsvoordelen van ICP voor diëlektrische ets zijn betere CD controle, hogere etstarieven, hogere aspectverhoudingen en een beter verwerkend venster.

Vormen van diëlektrica, vooral siliciumdioxyde, is inherent aan de vervaardiging van moderne halfgeleiderapparaten, optische golfgeleiders, id's van RF, nanoimprint enz. Wegens hogere band vereist de energieën diëlektrische ets agressieve, ionen-verbeterde, op fluor-gebaseerde plasma chemische systemen. De Verticale profielen worden bereikt door zijwandpassivering, typisch door een koolstof-bevattend fluorspecies aan het plasma (b.v., het CF, CHF,4 het CF)3 te introduceren.4 8De Hoge ionbombardmentenergieën worden vereist om deze polymeerlaag te verwijderen uit het oxyde, evenals de reactieve species te mengen in de oxydeoppervlakte om producten te vormen SiFx.

Toepassingen van Diëlektrische Ets

De Diëlektrische etstoepassingen baseren zich typisch op de concurrerende invloeden van polymeerdeposito en reactieve ionenets om verticale profielen te bereiken, evenals etsen-tegenhoudend bij het ten grondslag liggen van aan lagen. Aangezien de grootte van de hard-masker open-eigenschap aan 0.18 µm krimpt of minder, voor nanoimprinttoepassingen, stijgen de aspectverhoudingen tot 4:1 of meer. De ionen en radicale stroom aan de bodem van deze eigenschappen wordt verminderd, ten gevolge van botsingen met de eigenschapzijwanden en andere species huidig in de eigenschap. Ets producten (b.v., SiFOx enyz het CF)x kan niety uit deze eigenschappen gemakkelijk verspreiden, resulterend in bovenmatige polymerisatie dichtbij de bodem van de eigenschap die hoogst tot verminderde eigenschappen en slechte maskeroverdracht leidt.

De Traditionele RIE typeprocessen zijn typisch gebaseerd rond CF/CHF43; gewoonlijk gecombineerd met of O2, Hij, AR of een permutatie. Omdat de ionenenergie niet onafhankelijk kan worden gecontroleerd zal het verhogen van de macht van RF uiteindelijk leiden tot bovenmatige photoresist schade. Dit beperkt etst tarief dat kan worden bereikt, wat aan één of andere graad kan worden verminderd door beter het koelen (gebruikend het vastklemmen en leverend Hij aan het achtereind van het wafeltje) te gebruiken. Voor het proces in SEM1 wordt uitgevoerd ets tarief kan van 35nm tot 70nm worden verdubbeld door zulk een methode te gebruiken die. Een Andere manier om de productie te verhogen is partijgrootte te verhogen. Dit is uitvoerbaar voor kleinere wafeltjegrootte, tot 100mm, maar voor 150mm en boven systeem wordt de grootte bovenmatig, met de toegevoegde kwesties van over de kamers van de Diode van de partijuniformiteit enz., ook, wordt gelopen bij druk gewoonlijk van ongeveer 10 van MT om het plasma (zie vroeger) te ondersteunen, vermindert dit de anisotropie en aspectenverhoudingen die kunnen worden geëtst.

SEM 1 Golfgeleider RIE etst

de hoge - dichtheid - Systemen van het Plasma van de Instrumenten van Oxford

OIPT heeft high-density systemen ontwikkeld om veel van de kwesties te behandelen met betrekking tarief, anisotropie en aspectenverhouding afhankelijkheid te etsen. In een high-density systeem kan de werkende druk (10mTorr of minder) veel lager zijn, en de vluchtigheid en de mobiliteit van de reactieve navenant hogere species. Daarnaast is de ionenstroom tuneable door de bronmacht, zodat de totale ionenstroom buiten zo veel van een verhoging van de ionenenergie kan worden verhoogd, potentieel verminderend verzet zich onafhankelijk tegen schade.

Het Aanwenden van traditionele chemische systemen (b.v., CF/CHF4) in3 een ICP kamer kan tot bovenmatig leiden verzet zich tegen verlies/schade.

Dit komt voor omdat de hogere ionenstroom teveel van polymeer zich beschermen verzet tegen verwijdert. De grotere scheidingsefficiency, en de hoge ionenstroom van hoog-dichtheid-plasmabronnen, laten het gebruik van een meer hoogst het polymeriseren voergas (toe b.v., het CF).4 8Wegens hun lagere werkende druk (d.w.z. verhoogde speciesvluchtigheid) de voorwaarden van de kamermuur spelen een belangrijkere rol in ICP kamers. Bijvoorbeeld, aan de opeenhoping van het controlepolymeer is de temperatuur van de kamermuur geregeld, het pompen wordt de snelheid gemaximaliseerd, plus periodiek plasma worden de schoonmakende stappen gebruikt voorafgaand aan de verwerking van een wafeltje.

ICP Gebaseerde Systeem van de Ets van het Dioxyde van het Silicium van de Instrumenten van Oxford

Van het het siliciumdioxyde van OIPT is ICP gebaseerde de etssysteem gebaseerd die op het CF48 met O en/of2 edel gas Hij wordt gecombineerd. Aangezien het CF48 is een worden de gespannen scheidingsproducten van de ringsmolecule verondersteld om uit hoge niveaus van CFx (x=2) polymeervoorlopers te bestaan.

Een eenvoudige L9 matrijs van Taguchi is in werking gesteld bij OIPT om de invloeden van de procesparameters zoals stroom, ICP macht enz., op het proces na te gaan. De tendensen worden getoond in Grafiek 1.

Grafiek 1

Het Gebruiken van deze gelijkaardige informatie structureert aan die gezien in SEM 1 is geëtst, bij >3times ets tarief en met rechtere zijwanden zie SEM 2 en SEM 3

SEM 2

SEM 3

Het Gebruiken van ICP om Eigenschappen Te Etsen Nanoscale

Gebruikend een bron HDP zoals ICP, die bij lage druk werkt, bied de mogelijkheid van ets nanoscale eigenschappen die niet mogelijk in een traditioneel diodesysteem zijn. Dit vereist nauwkeurige controle van de ionenstroom aan de oppervlakte om de te lage polymerisatie -, en de mogelijkheid te controleren is dat profiel ets zal verminderen of het volledig zal ophouden. Nauw Samenwerkend met nano-centra zoals die bij Cornell en LBNL, heeft OIPT een waaier van processen geschikt voor etsstructuren met lijnbreedten van ongeveer 100nm ontwikkeld, worden de voorbeelden hiervan getoond in SEMS 4, 5 en 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Het Verbeteren van Selectiviteit met Waterstof

Sommige halfgeleiderapparatuur fabrikanten hebben betere selectiviteit met de toevoeging van waterstof aan het op cf.-Gebaseerde systeem48 gemeld. Deze waterstofopneming produceert veel grotere die niveaus van het polymeerxy van het CF met systemen worden vergeleken die met niets werken. OIPT heeft geconstateerd dat het gebruiken van zulk een proces tot bovenmatige polymeeropeenhoping in de reactor leidt, zelfs als het verfijnde kamer verwarmen wordt gebruikt. Dit resulteert in het frequentere plasma schoonmaken, plus de mogelijkheid van mechanischer maakt - dalende productieve procestijd samen met stijgende kosten van eigendom schoon. OIPT heeft dat door het correcte evenwicht van proces en hardware te bereiken, terwijl exclusief het gebruik van H gevonden2, dat meer dan wafeltje 1000 µm voorafgaand aan plasma het schone noodzakelijk worden kan worden geëtst.

De Controlerende IonenChemie van LUF en van het Gas Tijdens Etst Proces

Één proces dat de controle die, voor diëlektrische ets kan worden bereikt, in het ICP OIPT systeem is de ets van micro-lenzen in een SiO gebaseerd2 materiaal, zoals kwarts of glas toont. De Controle van de ionenstroom, plus gaschemie, wordt vereist om gewenste de micro-lens vorm in het substraatmateriaal te bereiken, aangezien de koolstoflading met tijd verandert. SEM7 toont een voorbeeld van een volkomen geëtste micro-lens.

SEM 7

SEM 8

De Recente ontwikkelingen hebben dat een tendens naar diepere diëlektrisch, van de orde van >100µm etst, worden vereist aangetoond. De Normale photo-resist maskers kunnen niet worden gebruikt om aan deze diepte te etsen zodat worden de metaalmaskers, zoals Cr en Ni, gebruikt dat selectiviteit van kunnen aanbieden >100: 1. Dit geeft meer breedte in de proceschemie die kan worden gebruikt, maar de controle van de ionenstroom is nog primordiaal. Te hoog, en het masker zal worden geërodeerd wegens het sputteren alvorens de gewenste diepte wordt bereikt. SEM 8 en 9 toont een diep kwarts het gebruiken van een masker van Cr etst. Voor SEM9 er was een maskerende kwestie die residu verliet, maar het toont het vermogen om aan wezenlijke diepten te etsen.

SEM 9

Samenvatting

Zowel bespraken de diode als ICP processen, voor diëlektrische ets, hebben geëvolueerd in de loop van de jaren - in termen van hardware en proces. De ICP gebaseerde hogere procesaanbiedingen etsen tarieven, met betere CD en de anisotropiecontrole, samen met hogere aspectverhoudingen enz. die deze verbeteringen Bereiken vereist het gebruik van grotere turbomolecular pompen, die aan kosten komen, maar de voordelen van de hogere tarieven compenseren meer dan dit. Ook, door deze grotere pompen en onafhankelijke ionenstroomcontrole, mogelijkheid van ets te gebruiken nanoscale wordt de eigenschappen opengesteld.

Het diodesysteem biedt een rendabele oplossing voor ets van diëlektrica met grotere lijnbreedtes, maar aan een veel langzamer tarief aan, en kan niet voor ets van nanoscaleeigenschappen worden gebruikt.

Bron: De „Vergelijking van etst processen om diëlektrische films2 SiO“ door de Technologie van het Plasma van de Instrumenten van Oxford te etsen.

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve de Technologie van het Plasma van de Instrumenten van Oxford.

Date Added: Nov 26, 2010 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:40

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit