Dielectric Etsning - Jämförelsen av Etsar Bearbetar för att Etsa Dielectricen SiO2 Filmar vid Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi

Täckte Ämnen

Överblick
Dielectricen Etsar Bearbetar i Olika Kammare
Den Reactive Jonen Etsar, (RIE) och Plasma Etsar (PE) System
kick - täthet - Kammare för Plasma (HDP)
     kick - täthet - PlasmaKällor
     De Anisotropic och Isotropiska Delarna
Fördelar av ICP för Dielectric Etsning
Applikationer av Dielectric Etsning
kicken - täthet - PlasmaSystem från Oxford Instrumenterar
Det ICP Baserade Systemet för SilikonDioxidEtsning från Oxford Instrumenterar
Använda ICP för att Etsa Nanoscale Särdrag
     Förbättra Selectivity med Väten
     Kontrollera JonFlux och Gasa Kemi Under Etsar Processaa
Summariskt

Överblick

Detta pappers- jämför olika aspekter av dielectric etsning. De två ledande teknikerna för att etsa dielectricen diskuteras, namely dioden RIE och kicken - baserad täthet bearbetar. I det pappers- ska ser vi uppdateringen de senaste resultaten för dessa tekniker och också den växande betydelsen av nanoscaleetsning av dielectricen filmar.

Dielectricen Etsar Bearbetar i Olika Kammare

Under senare år etsar har dielectricen bearbetar mer och mer burits ut i olika typer av kammare, beroende av kunderna etsa krav och budget- tvång. För dielectric etsning, var etsa, klassa är inte en ha som huvudämnechaufför, med rimligt fodrar bredder (typisk >1µm), traditionella diod-typ kammare används. Var klassa, är en chaufför, med mindre fodrar bredder (typisk <1µm), kick-täthet-plasma system används.

Den Reactive Jonen Etsar, (RIE) och Plasma Etsar (PE) System

Traditionell diod, eller parallell-plätera, plasmakammare är väl - etablerat, i branschen. Parallell-Plätera system är classically brutet besegrar in i två distinkt typer; dessa kallas Reactive Jon Etsar, (RIE) eller Plasma Etsar (PE) system. Några producenter har tillfogat magnetisk förbättring till dessa grundläggande system, förlorar begränsar att förminska sidoväggen och plasmaet. Av dessa två parallell-plätera reaktorer som RIE-typsystemet har varit det som adopteras typisk för etsningen av dielectricen, filmar. I en RIE som plasmaet frambrings typisk på radiofrequencies med en RF, driva i spänna av några hundratals watt, igenom till kW. För den körande frekvensen som väljs elektronerna i kammaren, accelereras prioriterat, eftersom jonerna är drivande vid det genomsnittliga elektrostatiskt sätter in. Det bearbetade rånet bor på den drev elektroden (att förhöja jonacceleration). Den genomsnittliga fria banan för elektronen begränsar fungeringsen pressar. Om pressa fälls ned nära det jämnt på vilka den genomsnittliga fria banan för elektronen att närma sig mellanrummet mellan de flera elektroderna (allmänt cm) plasmaet ej längre själv-tål. En typisk RIE-ordning markeras in figurerar 1.

Figurera 1. Schematisk RIE.

kick - täthet - Kammare för Plasma (HDP)

kicken - täthet - kammare för plasma (HDP) planläggs, så att plasmaelektronerna är upphetsada i en riktningsparallell till kammaregränserna. Den mest källan för allmänningen HDP är den inductively kopplade ihop plasma (ICP)kammaren, som används av OIPT. I detta system är plasmaet drivande vid ett magnetiskt potentiellt ställer in vid ett spolesår utanför dielectric väggar (den typiska designen ser för att figurera 2). Riktningen av elektronströmmen är motsats till det av spoleströmmarna som är, vid design, parallellen till kammaren ytbehandlar. När plasmaet är upphetsad i detta sätt elektronen som den genomsnittliga fria banan kan bli mycket mer stor än, dimensionerar kammaren, och fungeringsen pressar kan därpå fällas ned. De lägre begränsar av pressa dikteras typisk av effektiviteten av den särskilda källan. I mest material som bearbetar plasmer är elektronuppvärmningen, i första hand som gör motstånd och impedansen av plasmafjällen med tätheten av frilägen som är tillgängliga för inelastic sammanstötningar. (Pressa), Som impedansen fälls ned så är kapaciteten av källan att köra plasmaet.

Figurera 2. Kompatibel källa för OIPT 300mm.

kick - täthet - PlasmaKällor

kick - täthetkällor låter rånskrivmaskinsvalsen drivas självständigt av källan och att ge viktig decoupling mellan jonenergin (rånsnedhet) och jonfluxen (plasmatäthet som i första hand är drivande vid källa, driver). I enetsning miljö ges anisotropyen av accelerationen av joner till och med plasmaskidorna, i en riktningsdet normala till rånet ytbehandlar.

De Anisotropic och Isotropiska Delarna

Det anisotropic del- maximeras, när den inkomma jonfluxen är som det normala som möjlighet till ytbehandla. Det isotropiska del- av den inkomma jonfluxen är endera thermalen (typisk mer mindre än 0,1 eV som jämförs till flera hundra eV för skidaspänningen), eller orsakat av sammanstötningar av jonerna i skidorna med frilägen (endera resåret eller chargeexchange). Funktionen i ettpressa/hög-täthet styre ger mycket thinner och mindre collisional skidor, danande det möjligheten för att erhålla en del- mer anisotropic etsning.

Fördelar av ICP för Dielectric Etsning

De primära bearbeta fördelarna av ICP för dielectric etsning är bättre CD kontrollerar, högre etsning klassar, högre aspektförhållanden och ett förbättrat bearbeta fönster.

Mönstra av dielectrics, speciellt silikondioxid, är naturligt i tillverkningen av moderna halvledareapparater, optiska waveguides, RF-ID, nanoimprint Etc. På grund av högre förbindelseenergier som dielectric etsning kräver aggressiva, jon-förhöjda fluor-baserade kemiska system för plasma. Lodlinjen profilerar uppnås av sidoväggpassivation, typisk, genom att introducera kol-innehållande art för en fluor till plasmaet (e.g., CFEN, CHF4, CF3).4 8Kickionbombardmentenergier krävs för att ta bort detta polymerlagrar från oxiden, såväl som till blandningen ytbehandlar den reactive arten in i oxiden för att bilda SiFx produkter.

Applikationer av Dielectric Etsning

Dielectric etsningapplikationer rely typisk på de konkurrera påverkan av polymeravlagring, och reactive jonetsning som uppnår lodlinje, profilerar såväl som etsa-stoppar på bakomliggande lagrar. Som hård-maskerar öppen-särdrag storleksanpassar hjärnskrynklare till 0,18 µm eller, mindre, för nanoimprintapplikationer, aspektförhållanden är ökande till 4:1 eller mer. Jon- och radikalfluxen till bottnen av dessa presenterar förminskas som varar skyldig till sammanstötningar med särdragsidoväggarna och annan artgåva i särdrag. Etsa produkter (e.g., SiFOx ochyz CF)x kan intey sprida ut ut ur dessa särdrag klart och att resultera i överdriven polymerisation nära bottnen av särdrag som skapar högt koniska särdrag, och fattigt maskera överföringen.

Traditionell RIE-typ bearbetar baseras typisk runt om CF/CHF43; vanligt kombinerat med endera Nolla2, Honom, Ar eller en permutation. Driva ska slutligen bly- till överdriven photoresistskada, Därför Att jonenergin inte kan vara självständigt kontrollerat ökande RFEN. Detta begränsar etsa klassar som kan uppnås, som kan lättas till någon grad, genom att använda bättre kyla (som använder att klämma fast och att leverera Honom till baken av rånet). För det processaa som utförs i SEM1 som, etsa klassar, kan dubbleras från 35nm till 70nm, genom att använda en sådan metod. Another till förhöjning genomgången är långt till förhöjning grupperar storleksanpassar. Detta är görligt för mindre rån storleksanpassar, upp till 100mm, men för 150mm och ovanför systemet storleksanpassa blir överdrivet, med det ökat utfärdar av across grupperar kammare för likformighetsEtc.-Diod, körs också på pressar vanligt av beställa av 10's av mT, för att tåla plasmaet (se tidigare), detta förminskar anisotropy- och aspektförhållandena som kan etsas.

SEM 2000 1 RIE-Waveguide etsar

kicken - täthet - PlasmaSystem från Oxford Instrumenterar

OIPT har framkallat kick-täthet system för att tilltala många av utfärdar släkt för att etsa klassar, anisotropy- och aspektförhållandeberoende. I etttäthet system som fungeringsen pressar, kan vara mycket lägre (10mTorr eller mindre), och diffusivityen och rörligheten av den reactive arten i motsvarande grad higher. I tillägg är jonfluxen självständigt tuneable vid källan driver, så att den sammanlagda jonfluxen kan ökas without så mycket av en förhöjning i jonenergin, potentiellt förminskande motstår skada.

Att Använda traditionella kemiska system (e.g., CF/CHF4) i3 en ICP-kammare kan leda till överdrivet motstår förlust/skada.

Detta uppstår, därför att den högre jonfluxen tar bort för mycket av polymern som skyddar motstå. Den mer stora dissociationeffektiviteten och kickjonflux av kick-täthet-plasma källor, tillstånd som bruket av polymeriserande en högre matning gasar (e.g., CF).4 8På grund av deras lägre fungerings pressar (dvs. väggen för kammaren för ökande artdiffusivities) villkorar lek en viktigare roll i ICP-kammare. Till exempel för att kontrollera polymerför mycket regleras som kammareväggtemperaturen pumpar rusar maximeras, positiv periodisk plasmalokalvård kliver används före att bearbeta ett rån.

Det ICP Baserade Systemet för SilikonDioxidEtsning från Oxford Instrumenterar

OIPTS baseras det ICP baserade systemet för etsning för silikondioxid på CF som48 kombineras med Nolla, 2 och/eller adelsmannen gasar Honom. Ringa molekyl48 dissociationprodukter tänks för att bestå av hög nivå av CFx (x=2) Sedan CFEN är ett spänt, polymerprecursors.

En enkel matris för L9 Taguchi har körts på OIPT för att förvissa sig om påverkan av de processaa parametrarna liksom flöde, ICP driver Etc., på det processaa. Trenderna visas i Graf 1.

Graf 1

Använda denna liknande information strukturerar till de som ses i SEM 2000 1, har etsats, på >3times klassar etsa, och med mer rak sidoväggar se SEM 2000 2 och SEM 2000 3

SEM 2000 2

SEM 2000 3

Använda ICP för att Etsa Nanoscale Särdrag

Genom Att Använda en HDP-källa liksom ICP, som fungerar på lowen, pressar, öppnar upp möjligheten av etsningnanoscalesärdrag som inte är möjligheten i ett traditionellt diodsystem. Detta kräver preciserar kontrollerar av jonfluxen till ytbehandla för att kontrollera polymerisationen - för low, och möjligheten är att etsa profilerar ska avsmalnar eller den ska stoppet fullständigt. Arbetet med nano-centrerar nära liksom de på Cornell, och LBNL, OIPT har framkallat en spänna av bearbetar kapabelt av etsning strukturerar med fodrar bredder av beställa av 100nm, exempel av dessa visas i SEM 2000 4, 5 och 6

SEM 2000 4

SEM 2000 5

SEM 2000 6

Förbättra Selectivity med Väten

Några halvledareutrustningproducenter har anmält förbättrad selectivity med tillägget av väten till detbaserade48 systemet. Detta vätemedräknande frambringar långt mer stor jämnar av CFxy polymern som jämförs med system som fungerar med inga. OIPT har funnit det som använder sådan processaa blytak till överdriven polymeruppbyggnad i reaktorn, om även sofistikerad kammareuppvärmning används. Detta resulterar i mer frekventerar plasmalokalvård, plus möjligheten av mer mekanisk rengöringar - produktiv minskning bearbetar tid tillsammans med ökande kostar av äganderätt. OIPT har funnit det, genom att uppnå det korrekt, balanserar av processaa och maskinvara, stunden som uteslutar bruket av H2, som överstigande rånµm 1000 kan etsas före passande nödvändigt för plasma ett fullständigt.

Kontrollera JonFlux och Gasa Kemi Under Etsar Processaa

En som är processaa, som visar kontrollera, som kan uppnås, för dielectric etsning, i systemet för OIPT ICP, är etsningen av mikro-linser in i ett SiO2 baserat materiellt, liksom kvartar eller exponeringsglas. Kontrollera av jonfluxen, plus gasar kemi, krävs för att uppnå den önskade mikro-Lens formar i den materiella substraten, som kolet som laddar ändringar med tid. SEM7 visar ett exempel av en perfekt etsade mikro-Lens.

SEM 2000 7

SEM 2000 8

Nya utvecklingar har visat, att en trend in mot djupare dielectric etsar, av beställa av >100µm, krävs. Det normala foto-motstår maskerar kan inte vara van vid etsar till detta djup, så belägga med metall maskerar, liksom CR, och Ni, används som kan erbjuda selectivitys av >100: 1. Detta ger mer frihet i den processaa kemin, som kan användas, men kontrollerar av jonfluxen är stilla paramount. För kicken och den ska maskera är eroderat tack vare fräsa, för det önskade djupet nes. SEM 2000 8 och 9 som showen en djup kvart etsar att använda CR, maskerar. För SEM9 fanns det maskera utfärdar som lämnade rest, men den visar kapaciteten för att etsa till verkliga djup.

SEM 2000 9

Summariskt

Både dioden och ICP bearbetar, för dielectric etsning, diskuterat har evolved över åren - in benämner av maskinvara och bearbetar. ICPEN baserade som processaa erbjudanden etsar higher, klassar, med bättre CD och anisotropy kontrollera, tillsammans med högre aspektförhållanden Etc. kräver när Du Uppnår dessa förbättringar bruket av större turbomolecular pumpar, som kommer på en kosta, men fördelarna av det högre klassar mer än kompenserar för denna. Också genom att använda, pumpar dessa större, och oberoende jonflux kontrollerar, möjligheten av etsningnanoscalesärdrag öppnas upp.

Diodsystemet erbjuder en kosta - den effektiva lösningen för att etsa av dielectrics med större linewidths, men på ett mycket långsammare klassar och kan inte användas för att etsa av nanoscalesärdrag.

Källa: ”Etsar Jämförelsen av bearbetar för att etsa den SiO2 dielectricen filmar” vid Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

För mer information på denna källa behaga besök Oxford Instrumenterar PlasmaTeknologi.

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

Last Update: 24. September 2013 05:47

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit