电介质蚀刻 - 铭刻进程比较铭刻的 SiO2 电介质影片由牛津仪器等离子技术

包括的事宜

概览
电介质铭刻进程用不同的房间
易反应的离子铭刻 (RIE)和等离子铭刻 (PE)系统
高的密度 - 等离子 (HDP) 房间
     高的密度 - 等离子来源
     非均质性和各向同性的要素
ICP 的好处电介质蚀刻的
电介质蚀刻的应用
高的密度 - 从牛津仪器的等离子系统
ICP 根据二氧化硅从牛津仪器的蚀刻系统
使用铭刻的 ICP Nanoscale 功能
     改进与氢的选择性
     控制离子涨潮和气体化学在铭刻进程期间
汇总

概览

本文比较电介质蚀刻的不同方面。 铭刻电介质的二个主导的技术讨论,即二极管 RIE 和高密度基于进程。 在本文我们将更新这些技术的最新的结果并且查看电介质影片 nanoscale 蚀刻的成长的重要性。

电介质铭刻进程用不同的房间

近年来电介质铭刻进程越来越被执行了用房间的不同的类型,根据客户铭刻需求和预算限制。 对于铭刻费率不是一个主要驱动器,与合理的行宽的电介质蚀刻 (典型地 >1µm),使用传统二极管型的房间。 那里费率是一个驱动器,与更小的行宽 (典型地 <1µm),使用高密度等离子系统。

易反应的离子铭刻 (RIE)和等离子铭刻 (PE)系统

传统二极管或者并行牌照,等离子房间是源远流长的在这个行业。 并行牌照系统古典地被分解为二不同类型; 这些称 Reactive Ion 铭刻 (RIE)或等离子铭刻 (PE)系统。 有些制造商添加了磁性改进到这些基制,减少侧壁丢失并且限制等离子。 这两台并行牌照反应器 RIE 类型系统是为电介质影片蚀刻典型地采用的那个。 在 RIE 等离子典型地被生成在与 RF 功率的无线电频率在一些数百瓦特范围内,通过对 kW。 对于选择在这个房间的电子的这个驱动的频率择优地加速,而平均静电场驱动离子。 这个被处理的薄酥饼位于关闭的电极 (提高离子加速度)。 电子平均自由程限制工作压力。 如果压在电子平均自由程处理这个空白在电极之间的级别附近降低 (一般几 cm) 等离子不再自立。 典型的 RIE 排列在表 1. 被显示。

图 1. RIE 概要。

高的密度 - 等离子 (HDP) 房间

高的密度 - 等离子 (HDP) 房间被设计,以便等离子电子在方向被激发并行与房间限定范围。 最公用的 HDP 来源是引人地耦合的等离子 (ICP)房间, OIPT 使用。 在此系统等离子被由卷创伤的一个磁性潜在的设置驱动在电介质墙壁之外 (典型的设计看到图 2)。 电子当前的方向是相对于是的那卷当前,故意,并行对房间表面。 当等离子被激发时电子平均自由程可能如此变得极大比房间维数和工作压力可能随后降低。 压的低限由特殊来源的效率典型地指明。 在多数材料加工等离子电子热化是主要抗拒的,并且等离子的阻抗称与密度中性可用为无弹性的冲突。 当阻抗 (压) 降低,因此是这个来源的能力驱动等离子。

图 2. OIPT 300mm 兼容来源。

高的密度 - 等离子来源

高密度来源允许薄酥饼台板独立这个来源关闭,提供重大分离在离子能源 (薄酥饼偏心) 之间和离子涨潮 (来源功率主要驱动的等离子密度)。 在等离子蚀刻环境里各向异性现象由离子的加速度提供通过等离子壳层,在方向正常给薄酥饼表面。

非均质性和各向同性的要素

当接踵而来的离子涨潮是一样正常的尽可能对表面时,这个非均质性的要素最大化。 接踵而来的离子涨潮的各向同性的要素是任一上升暖流 (典型地少于 0.1 eV,与数百比较鞘电压的 eV),或者导致由离子的冲突在与中性的鞘 (弹性或 chargeexchange)。 在一个低压/更加高密度的政权的运算提供稀释剂和较不碰撞引起的鞘,使成为可能得到一个更加非均质性的蚀刻要素。

ICP 的好处电介质蚀刻的

ICP 的主要处理好处电介质蚀刻的是更好 CD 的控制、更高的蚀刻费率、更高的长宽比和一改进的处理视窗。

仿造电介质,特别是二氧化硅,在现代半导体设备、光学波导、 RF ID's, nanoimprint 等制造是内在的由于电介质蚀刻要求积极的更高的键能,离子改进的,基于氟素的等离子化工系统。 垂直的配置文件由侧壁钝化达到,典型地通过引入对等离子 (即,锎, CHF,锎) 的一个4碳包含的氟素3种类。4 8要求高 ionbombardment 能源从这种氧化物去除此聚合物层,以及混合易反应的种类到这种氧化物出现形成 SiFx 产品。

电介质蚀刻的应用

电介质蚀刻应用典型地依靠聚合物证言和易反应的离子蚀刻的竞争的影响达到垂直的配置文件,以及铭刻终止在强调的层。 当难屏蔽开放功能范围收缩对 0.18 µm 或,为 nanoimprint 应用,长宽比增加到 4:1 或更多。 离子和根本涨潮对这些功能底层由于冲突减少,与功能侧壁和其他种类当前在这个功能。 铭刻产品 (即, SiFOxyz 锎)x 不可能y容易地散开在这些功能外面,造成额外的聚化在创建高度逐渐变细的功能和粗劣的屏蔽调用功能的底层附近。

传统 RIE 类型进程在 CF/CHF 附近典型地根据43; 通常与 O,2他, Ar 或者排列结合。 由于离子能源不可能是独立控制增加 RF 功率最终将导致额外的光致抗蚀剂故障。 这限制可以达到,可以缓和到某个程度通过使用更好冷却的铭刻费率 (使用夹紧和提供他给薄酥饼的后侧方)。 通过使用这样方法,对在 SEM1 进行的这个进程铭刻费率可以从 35nm 被加倍到 70nm。 另一个方式增加这个处理量将增加批量。 这为更小的薄酥饼范围, 100mm 是可行的,但是为 150mm 和在系统大小上变得额外,与在批均一等二极管房间间的被添加的问题通常,也,运行以压 20 世纪 10 年代等级 mT,为了持续等离子 (及早参见),这减少可以被铭刻的各向异性现象和长宽比。

SEM 1 RIE 波导铭刻

高的密度 - 从牛津仪器的等离子系统

OIPT 开发高密度系统论及许多问题与铭刻费率、各向异性现象和长宽比依赖性有关。 在一个高密度系统工作压力可以是更低 (10mTorr 或较少) 和高相应地这个易反应的种类的扩散性能和流动性。 另外离子涨潮由来源功率独立地是可调的,因此可以增加总离子涨潮无一样在离子能源的一个增量,可能地减少抵抗故障。

使用传统化工系统 (即, CF/CHF4) 在 ICP 房间可能导致额外抵抗损失/故障。

因为更高的离子涨潮去除保护抵抗的太多这个聚合物这发生。 更加了不起的离解效率和高密度等离子来源,许可证高离子涨潮使用高度聚合的传递气体 (即,锎)。4 8由于他们的更低的工作压力 (即增加的种类扩散性能) 房间墙壁适应作用在 ICP 房间的更加重要的作用。 例如,对控制房间墙壁温度调控的聚合物积累,抽速最大化,加上定期等离子清洁步骤在处理薄酥饼之前使用。

ICP 根据二氧化硅从牛津仪器的蚀刻系统

OIPT 的 ICP 基于二氧化硅蚀刻系统在与 O48 和惰性气体2 结合的锎基础上他。 因为锎48 是紧张的环形分子离解产品认为包括 CFx (x=2) 聚合物前体高水平。

一个简单的 L9 Taguchi 矩阵运行在 OIPT 确定过程参数的影响例如流, ICP 功率等,对这个进程。 趋势在图形 1. 显示。

图形 1

使用此信息相似的结构对在 SEM 看见的那些 1 被铭刻了,在 >3times 铭刻费率和与更加平直的侧壁看到 SEM 2 和 SEM 3

SEM 2

SEM 3

使用铭刻的 ICP Nanoscale 功能

使用一个 HDP 来源例如 ICP,运行以低压,请打开蚀刻不是可能的在一个传统二极管系统的 nanoscale 功能的可能性。 这要求离子涨潮的准确的控制对表面控制聚化 - 太低和这个可能性是铭刻配置文件将逐渐变细或它完全地将终止。 严密地与纳诺中心一起使用例如那些在康奈尔和 LBNL, OIPT 在 SEMS 4, 5 和 6 开发了进程的范围有能力在与等级 100nm,这些的示例的行宽的蚀刻结构上显示

SEM 4

SEM 5

SEM 6

改进与氢的选择性

一些半导体设备制造商被改进的选择性增加氢向这个基于锎的48系统报告。 此氢包括生成锎聚合物的更加了不起的级别xy 比较运行与无的系统。 OIPT 发现曾经这样进程导致在反应器的额外的聚合物组合,即使使用复杂的房间热化。 这导致更加常见的等离子清洁,加上可能性的更加机械清洗 - 越来越少的有生产力的处理时间以及所有权的增长的费用。 OIPT 发现了通过达到进程和硬件正确的平衡,排除使用 H2,超出 1000 薄酥饼 µm 可以在等离子干净变得之前被铭刻必要。

控制离子涨潮和气体化学在铭刻进程期间

显示控制可以为电介质蚀刻达到,在 OIPT ICP 系统的一个进程是微型透镜蚀刻到一种 SiO2 基本材料,例如石英或玻璃。 加上气体化学,要求离子涨潮的控制达到在基体材料的期望微型透镜形状,作为与时间的碳负载变动。 SEM7 显示一个完全被铭刻的微型透镜的示例。

SEM 7

SEM 8

新发展向显示, >100µm 等级,需要往更深的电介质铭刻的一个趋势。 正常光致抗蚀剂屏蔽不可能用于铭刻到此深度,因此,例如金属屏蔽可能提供 >100 选择性的哥斯达黎加和 Ni,使用:1. 这产生可以使用的处理化学的更多纬度,但是离子涨潮的控制是至高无上的。 太,在期望深度被到达前,高和屏蔽被腐蚀的归结于飞溅。 SEM 的 8 和 9 显示使用哥斯达黎加屏蔽的深石英铭刻。 对于 SEM9 有留下残滓的一个屏蔽的问题,但是它显示这个功能对铭刻对大量的深度。

SEM 9

汇总

二极管和 ICP 进程,电介质蚀刻的,讨论多年来演变 - 根据硬件和进程。 这个 ICP 基于进程提供更高的铭刻费率,与更好的 CD,并且各向异性现象控制,以及有所这些改善的更高的长宽比等要求使用更大的 turbomolecular 泵,来在费用,但是更高的速率的好处更比补尝此。 并且,通过使用这些更大的泵和独立离子涨潮控制,蚀刻 nanoscale 功能的可能性打开。

二极管系统提供铭刻的一个有效解决方法电介质与更大的行宽,但是以一种更加缓慢的费率,并且不可能为铭刻 nanoscale 功能使用。

来源: “铭刻进程比较铭刻的 SiO2 电介质影片”由牛津仪器等离子技术

关于此来源的更多信息请参观牛津仪器等离子技术

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

Last Update: 24. September 2013 05:38

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