Диэлектрическое Вытравливание - Сравнение Процессов Etch для Вытравлять Диэлектрические Фильмы SiO2 Технологией Плазмы Аппаратур Оксфорда

Покрытые Темы

Обзор
Диэлектрические Процессы Etch в Различных Камерах
Реактивные Системы Etch (RIE) Иона и Etch (PE) Плазмы
высокие - плотность - Камеры Плазмы (HDP)
     высокие - плотность - Источники Плазмы
     Неравносвойственные и Равносвойственные Компоненты
Преимущества ICP для Диэлектрического Вытравливания
Применения Диэлектрического Вытравливания
высокие - плотность - Системы Плазмы от Аппаратур Оксфорда
ICP Основал Систему Вытравливания Двуокиси Кремния от Аппаратур Оксфорда
Используя ICP для того чтобы Вытравить Характеристики Nanoscale
     Улучшать Селективность с Водоподом
     Контролируя Поток Иона и Химия Газа Во Время Процесса Etch
Сводка

Обзор

Эта бумага сравнивает различные аспекты диэлектрического вытравливания. Обсужены 2 ведущих метода для вытравлять диэлектрик, namely диод RIE и high-density основанные процессы. В бумаге мы уточним самые последние результаты для этих методов и также посмотрим растущую значительность вытравливания nanoscale диэлектрических фильмов.

Диэлектрические Процессы Etch в Различных Камерах

В недавних летах диэлектрические процессы etch все больше и больше были унесены в разных видах камер, в зависимости от требований к etch клиентов и бюджетных ограничений. Для диэлектрического вытравливания где тариф etch нет главного водителя, с разумной линией ширинами (типично >1µm), использован традиционный диод-тип камеры. Где тариф водитель, с более малой линией ширинами (типично <1µm), системы высок-плотност-плазмы использованы.

Реактивные Etch и (RIE) Плазма Иона Вытравляют (PE) Системы

Традиционный диод, или параллельн-плита, камеры плазмы солидный в индустрии. системы Параллельн-Плиты классически сломленный спуск в 2 определенных типа; эти вызваны системы Etch Реактивн (RIE) Иона или Etch (PE) Плазмы. Некоторые изготовления добавляли магнитное повышение к этим основным системам, уменьшить стенку теряет и ограничивает плазму. этих реакторов 2 параллельн-плит RIE печатают систему на машинке одна типично принятая для вытравливания диэлектрических фильмов. В RIE плазма типично произведена на радиочастотах с силой RF в границах немного сотни ватт, до конца к kW. Для управляя выбранной частоты электронам в камере преференциально ускорьте ход, тогда как ионы управляются средними электростатическими полями. Обрабатываемая вафля пребывает на приведенном в действие электроде (увеличить ускорение иона). Длина свободного пути середины электрона ограничивает рабочее давение. Если давление понижено около уровня на котором длина свободного пути середины электрона причаливает зазору между электродами (вообще несколькими cm) плазма больше не собственн-не терпит. Типичное расположение RIE выделено в диаграмме 1.

Диаграмма 1. Схема RIE.

высокие - плотность - Камеры Плазмы (HDP)

высокие - плотность - камеры плазмы (HDP) конструированы так, что электроны плазмы будут возбуждены в направлении параллельном к границам камеры. Самый общий источник HDP индуктивно соединенная камера (ICP) плазмы, которая использована OIPT. В этой системе плазма управляется магнитным потенциальным настроением раной катушки вне диэлектрических стен (типичная конструкция видит диаграмму 2). Направление течения электрона напротив того из течений катушки которые, конструкцией, параллель к поверхностям камеры. Когда плазма возбуждена таким образом длина свободного пути середины электрона может стать гораздо большле чем размеры камеры, и рабочее давение можно затем понизить. Нижний предел давления типично продиктован эффективностью определенного источника. В большинств плазмах обрабатывать материалов топление электрона главным образом сопротивляюще, и импеданс плазмы вычисляет по маштабу с плотностью нейтралей доступных для неупругих столкновений. По Мере Того Как понижен поэтому импеданс (давление) способность источника управлять плазмой.

Диаграмма 2. источник OIPT 300mm совместимый.

высокие - плотность - Источники Плазмы

high-density источники позволяют platen вафли быть приведенным в действие независимо от источника, обеспечивая значительно decoupling между энергией иона (смещением вафли) и поток иона (плотность плазмы главным образом управляемую силой источника). В окружающей среде плазм-вытравливания неизотропность снабжена ускорением ионов через оболочки плазмы, в нормальном направления поверхность вафли.

Неравносвойственные и Равносвойственные Компоненты

Неравносвойственный компонент увеличен когда входящий поток иона как можно нормален к поверхности. Равносвойственный компонент входящего потока иона любой восходящий поток теплого воздуха (типично меньш чем 0,1 eV, сравненного до нескольк 100 eV для напряжения тока оболочки), или причинено столкновениями ионов в оболочках с нейтралями (или эластик или chargeexchange). Деятельность в режиме низк-давления/высок-плотности обеспечивает много растворитель и более менее collisional оболочек, делая ее возможным получить более неравносвойственный компонент вытравливания.

Преимущества ICP для Диэлектрического Вытравливания

Основные обрабатывая преимущества ICP для диэлектрического вытравливания более лучшее управление КОМПАКТНОГО ДИСКА, более высокие тарифы вытравливания, более высокие коэффициенты сжатия и улучшенное обрабатывая окно.

Делать по образцу dielectrics, специально двуокись кремния, своиственн в изготовлении самомоднейших полупроводниковых устройств, оптически волноводов, Удостоверения личности RF, nanoimprint Etc. Из-за более высоких скрепленных энергий диэлектрическое вытравливание требует агрессивныйых, ион-увеличенных, фтор-основанных систем плазмы химических. Вертикальные профили достиганы запассивированностью стенки, типично путем вводить углерод-содержа вид фтора к плазме (например, CF, CHF4, CF3).4 8Необходимы, что извлекают Высокие энергии ionbombardment этот слой полимера от окиси, так же, как смешать реактивные виды в окись отделывают поверхность для того чтобы сформировать продукты SiFx.

Применения Диэлектрического Вытравливания

Диэлектрические применения вытравливания типично полагаются на состязаясь влияниях низложения полимера и реактивного вытравливания иона для того чтобы достигнуть вертикальных профилей, так же, как etch-остановить на кладя в основу слоях. По Мере Того Как размеры открыт-характеристики трудн-маски сжимают до 0,18 µm или более менее, для применений nanoimprint, коэффициенты сжатия увеличивают к 4:1 или больше. Ион и радикальный поток к дну этих характеристик уменьшены, вследствие столкновений с стенками характеристики и другими видами присутствующими в характеристике. Продукты Etch (например, SiFOx иyz CF)x не могутy отразить из этих характеристик охотно, приводящ к в чрезмерно полимерности около дна характеристики которая создает сильно сплющенные характеристики и плохой переход маски.

Традиционный тип процессы RIE типично основан вокруг CF/CHF43; обычно совмещено с или O2, Им, Ar или пермутированием. Потому Что энергия иона не может быть независимо контролируемый увеличивать сила RF окончательно ведет к чрезмерно повреждению фоторезиста. Это ограничивает тариф etch которого можно достигнуть, которую можно разрешить к некоторой степени путем использование более лучше охлаждать (используя зажимать и поставлять Он к задней стороне вафли). Для процесса выполненного в SEM1 тариф etch можно удвоить от 35nm к 70nm путем использование такого метода. Другой путь увеличить объём увеличить размер серии. Это возможно для более малых размеров вафли, до 100mm, но для 150mm и над размером системы будет чрезмерно, с добавленными вопросами через камер Диода Etc. единообразия серии, также, работается на давлениях обычно заказа 10's mT, для того чтобы вытерпеть плазму (см. более раньше), это уменьшает неизотропность и коэффициенты сжатия которую можно вытравить.

Etch Волновода SEM 1 RIE

высокие - плотность - Системы Плазмы от Аппаратур Оксфорда

OIPT начинали high-density системы для того чтобы адресовать много из вопросов отнесенных к тарифу etch, неизотропности и зависимости коэффициента сжатия. В high-density системе рабочее давение может быть гораздо низкее (10mTorr или), и диффузорность и удобоподвижность реактивного вида соответственно более высоко. В добавлении поток иона независимо tuneable силой источника, так, что полный поток иона можно увеличить снаружи как много из увеличения в энергии иона, потенциально уменьшающ сопротивляет повреждению.

Использовать традиционные химические системы (например, CF/CHF4) в3 камере ICP может вести к чрезмерно сопротивляет потере/повреждению.

Это происходит потому что более высокий поток иона извлекает слишком много из полимера защищая сопротивлять. Большая эффективность разобщенности, и высокий поток иона источников высок-плотност-плазмы, разрешений польза более сильно полимеризуя газа питания (например, CF).4 8Из-за их более низких рабочих давений (т.е. увеличенных диффузорностей вида) стенка камеры подготовляет игру более важная роль в камерах ICP. Например, к нарастанию полимера управления отрегулирована температура стенки камеры, скорость откачки увеличивает, плюс периодические шаги чистки плазмы используйте до обрабатывать вафлю.

ICP Основал Систему Вытравливания Двуокиси Кремния от Аппаратур Оксфорда

Система вытравливания двуокиси кремния OIPT основанная ICP основана на CF48 совмещенных с O2 и/или благородным газом Он. В Виду Того Что CF48 подуманы, что состоят из продукты напряженные разобщенности молекулы кольца высоких уровней CFx (x=2) прекурсоров полимера.

Простая матрица L9 Taguchi работалась на OIPT для того чтобы установить влияния параметров процесса как подача, сила Etc. ICP, на процессе. Тенденции показаны в Диаграмме 1.

Диаграмма 1

Использующ структуры этой информации подобные к тем увиденным в SEM 1 вытравите, на >3times тариф etch и с более прямыми стенками видит SEM 2 и SEM 3

SEM 2

SEM 3

Используя ICP для того чтобы Вытравить Характеристики Nanoscale

Используя источник HDP как ICP, который работает на низких давлениях, раскройте вверх по возможности характеристик nanoscale вытравливания которые не возможны в традиционной системе диода. Это требует, что точное управление потока иона к поверхности контролирует полимерность - слишком низко, и возможность что профиль etch сплющит или он остановит вполне. Работающ близко с nano-центрами как те на Корнелле и LBNL, OIPT начинало ряд процессов способных структур вытравливания с линией ширинами заказа 100nm, примеров этих показано в SEMS 4, 5 и 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Улучшать Селективность с Водоподом

Некоторые изготовители оборудования полупроводника сообщали улучшенную селективность с дополнением водопода к CF-основанной48 системе. Это включение водопода производит значительно большие уровни полимераxy CF сравненные при системы работая с никакими. OIPT находили что использование такого процесса водит к чрезмерно строению полимера вверх в реакторе, даже если изощренное топление камеры использовано. Это приводит к в более частой чистке плазмы, плюс возможность механически очищает - уменьшая производительное отростчатое время вместе с увеличивая ценой владения. OIPT находили что путем достигать правильного баланса процесса и оборудования, пока исключающ пользу H2, которую свыше µm 1000 вафли можно вытравить до быть плазмы чистый необходима.

Контролируя Поток Иона и Химия Газа Во Время Процесса Etch

Один процесс который показывает управление которого можно достигнуть, для диэлектрического вытравливания, в системе OIPT ICP вытравливание микро--объективов в базовый материал2 SiO, как кварц или стекло. Необходимо, что достигает Управление потока иона, плюс химия газа, пожеланной формы микро--объектива в материале субстрата, как изменения нагрузки углерода с временем. SEM7 показывает пример совершенно вытравленного микро--объектива.

SEM 7

SEM 8

Новейшие разработки показывали что необходима тенденция к более глубоким etches диэлектрика, заказа >100µm. Нормальные маски фоторезиста нельзя использовать для того чтобы вытравить к этой глубине поэтому используются маски металла, как Cr и Ni, который могут предложить селективность >100: 1. Это дает больше широты в отростчатой химии которую можно использовать, но управление потока иона все еще первостепенно. Слишком высоко, и маска будет выветренные должными к sputtering прежде чем пожеланная глубина достигнется. SEM 8 и 9 показывают глубокий etch кварца используя маску Cr. Для SEM9 был маскируя вопрос который вышел выпарка, но он показывает возможность к etch к существенным глубинам.

SEM 9

Сводка

И диод и обсуженные процессы ICP, для диэлектрического вытравливания, эволюционировали над летами - оперируя понятиями оборудования и процесса. Процесс основанный ICP предлагает более высокие тарифы etch, с более лучшим КОМПАКТНЫМ ДИСКОМ и управление неизотропности, вместе с более высокими коэффициентами сжатия Etc. Достигая этих улучшений требует пользы более больших turbomolecular насосов, которые приходят на цену, только преимуществ более высоких тарифов больше чем возмещало потерю это. Также, путем использовать эти более большие насосы и независимое управление потока иона, возможность характеристик nanoscale вытравливания раскрывает вверх.

Система диода предлагает рентабельное разрешение для вытравлять dielectrics с более большими ширинами линии, но на гораздо медленнее тарифе, и не может быть использована для вытравлять характеристик nanoscale.

Источник: «Сравнение процессов etch для вытравлять фильмы2 SiO диэлектрические» Технологией Плазмы Аппаратур Оксфорда.

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Технологию Плазмы Аппаратур Оксфорда.

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

Last Update: 24. September 2013 05:45

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit