電介質蝕刻 - 銘刻進程比較銘刻的 SiO2 電介質影片由牛津儀器等離子技術

包括的事宜

概覽
電介質銘刻進程用不同的房間
易反應的離子銘刻 (RIE)和等離子銘刻 (PE)系統
高的密度 - 等離子 (HDP) 房間
     高的密度 - 等離子來源
     非均質性和各向同性的要素
ICP 的好處電介質蝕刻的
電介質蝕刻的應用
高的密度 - 從牛津儀器的等離子系統
ICP 根據二氧化硅從牛津儀器的蝕刻系統
使用銘刻的 ICP Nanoscale 功能
     改進與氫的選擇性
     控制離子漲潮和氣體化學在銘刻進程期間
彙總

概覽

本文比較電介質蝕刻的不同方面。 銘刻電介質的二個主導的技術討論,即二極管 RIE 和高密度基於進程。 在本文我們將更新這些技術的最新的結果並且查看電介質影片 nanoscale 蝕刻的成長的重要性。

電介質銘刻進程用不同的房間

近年來電介質銘刻進程越來越被執行了用房間的不同的類型,根據客戶銘刻需求和預算限制。 對於銘刻費率不是一個主要驅動器,與合理的行寬的電介質蝕刻 (典型地 >1µm),使用傳統二極管型的房間。 那裡費率是一個驅動器,與更小的行寬 (典型地 <1µm),使用高密度等離子系統。

易反應的離子銘刻 (RIE)和等離子銘刻 (PE)系統

傳統二極管或者並行牌照,等離子房間是源遠流長的在這個行業。 並行牌照系統古典地被分解為二不同類型; 這些稱 Reactive Ion 銘刻 (RIE)或等離子銘刻 (PE)系統。 有些製造商添加了磁性改進到這些基制,減少側壁丟失并且限制等離子。 這兩臺並行牌照反應器 RIE 類型系統是為電介質影片蝕刻典型地採用的那個。 在 RIE 等離子典型地被生成在與 RF 功率的無線電頻率在一些數百瓦特範圍內,通過對 kW。 對於選擇在這個房間的電子的這個驅動的頻率擇優地加速,而平均靜電場驅動離子。 這個被處理的薄酥餅位於關閉的電極 (提高離子加速度)。 電子平均自由程限制工作壓力。 如果壓在電子平均自由程處理這個空白在電極之間的級別附近降低 (一般幾 cm) 等離子不再自立。 典型的 RIE 排列在表 1. 被顯示。

圖 1. RIE 概要。

高的密度 - 等離子 (HDP) 房間

高的密度 - 等離子 (HDP) 房間被設計,以便等離子電子在方向被激發並行與房間限定範圍。 最公用的 HDP 來源是引人地耦合的等離子 (ICP)房間, OIPT 使用。 在此系統等離子被由捲創傷的一個磁性潛在的設置驅動在電介質牆壁之外 (典型的設計看到圖 2)。 電子當前的方向是相對於是的那捲當前,故意,並行對房間表面。 當等離子被激發時電子平均自由程可能如此變得極大比房間維數和工作壓力可能隨後降低。 壓的低限由特殊來源的效率典型地指明。 在多數材料加工等離子電子熱化是主要抗拒的,并且等離子的阻抗稱與密度中性可用為無彈性的衝突。 當阻抗 (壓) 降低,因此是這個來源的能力驅動等離子。

圖 2. OIPT 300mm 兼容來源。

高的密度 - 等離子來源

高密度來源允許薄酥餅臺板獨立這個來源關閉,提供重大分離在離子能源 (薄酥餅偏心) 之間和離子漲潮 (來源功率主要驅動的等離子密度)。 在等離子蝕刻環境裡各向異性現象由離子的加速度提供通過等離子殼層,在方向正常給薄酥餅表面。

非均質性和各向同性的要素

當接踵而來的離子漲潮是一樣正常的儘可能對表面時,這個非均質性的要素最大化。 接踵而來的離子漲潮的各向同性的要素是任一上升暖流 (典型地少於 0.1 eV,與數百比較鞘電壓的 eV),或者導致由離子的衝突在與中性的鞘 (彈性或 chargeexchange)。 在一個低壓/更加高密度的政權的運算提供稀釋劑和較不碰撞引起的鞘,使成為可能得到一個更加非均質性的蝕刻要素。

ICP 的好處電介質蝕刻的

ICP 的主要處理好處電介質蝕刻的是更好 CD 的控制、更高的蝕刻費率、更高的長寬比和一改進的處理視窗。

仿造電介質,特別是二氧化硅,在現代半導體設備、光學波導、 RF ID's, nanoimprint 等製造是內在的由於電介質蝕刻要求積極的更高的鍵能,離子改進的,基於氟素的等離子化工系統。 垂直的配置文件由側壁鈍化達到,典型地通過引入對等離子 (即,锎, CHF,锎) 的一個4碳包含的氟素3種類。4 8要求高 ionbombardment 能源從這種氧化物去除此聚合物層,以及混合易反應的種類到這種氧化物出現形成 SiFx 產品。

電介質蝕刻的應用

電介質蝕刻應用典型地依靠聚合物證言和易反應的離子蝕刻的競爭的影響達到垂直的配置文件,以及銘刻終止在強調的層。 當難屏蔽開放功能範圍收縮對 0.18 µm 或,為 nanoimprint 應用,長寬比增加到 4:1 或更多。 離子和根本漲潮對這些功能底層由於衝突減少,與功能側壁和其他種類當前在這個功能。 銘刻產品 (即, SiFOxyz 锎)x 不可能y容易地散開在這些功能外面,造成額外的聚化在創建高度逐漸變細的功能和粗劣的屏蔽調用功能的底層附近。

傳統 RIE 類型進程在 CF/CHF 附近典型地根據43; 通常與 O,2他, Ar 或者排列結合。 由於離子能源不可能是獨立控制增加 RF 功率最終將導致額外的光致抗蝕劑故障。 這限制可以達到,可以緩和到某個程度通過使用更好冷卻的銘刻費率 (使用夾緊和提供他給薄酥餅的後側方)。 通過使用這樣方法,对在 SEM1 進行的這個進程銘刻費率可以從 35nm 被加倍到 70nm。 另一個方式增加這個處理量將增加批量。 這為更小的薄酥餅範圍, 100mm 是可行的,但是為 150mm 和在系統大小上變得額外,與在批均一等二極管房間間的被添加的問題通常,也,運行以壓 20 世紀 10 年代等級 mT,為了持續等離子 (及早參見),這減少可以被銘刻的各向異性現象和長寬比。

SEM 1 RIE 波導銘刻

高的密度 - 從牛津儀器的等離子系統

OIPT 開發高密度系統論及許多問題與銘刻費率、各向異性現象和長寬比依賴性有關。 在一個高密度系統工作壓力可以是更低 (10mTorr 或較少) 和高相應地這個易反應的種類的擴散性能和流動性。 另外離子漲潮由來源功率獨立地是可調的,因此可以增加總離子漲潮無一樣在離子能源的一個增量,可能地減少抵抗故障。

使用傳統化工系統 (即, CF/CHF4) 在 ICP 房間可能導致額外抵抗損失/故障。

因為更高的離子漲潮去除保護抵抗的太多這個聚合物這發生。 更加了不起的離解效率和高密度等離子來源,許可證高離子漲潮使用高度聚合的傳遞氣體 (即,锎)。4 8由於他們的更低的工作壓力 (即增加的種類擴散性能) 房間牆壁適應作用在 ICP 房間的更加重要的作用。 例如,對控制房間牆壁溫度調控的聚合物積累,抽速最大化,加上定期等離子清潔步驟在處理薄酥餅之前使用。

ICP 根據二氧化硅從牛津儀器的蝕刻系統

OIPT 的 ICP 基於二氧化硅蝕刻系統在與 O48 和惰性氣體2 結合的锎基礎上他。 因為锎48 是緊張的環形分子離解產品認為包括 CFx (x=2) 聚合物前體高水平。

一個簡單的 L9 Taguchi 矩陣運行在 OIPT 確定過程參數的影響例如流, ICP 功率等,對這個進程。 趨勢在圖形 1. 顯示。

圖形 1

使用此信息相似的結構對在 SEM 看見的那些 1 被銘刻了,在 >3times 銘刻費率和與更加平直的側壁看到 SEM 2 和 SEM 3

SEM 2

SEM 3

使用銘刻的 ICP Nanoscale 功能

使用一個 HDP 來源例如 ICP,運行以低壓,请打開蝕刻不是可能的在一個傳統二極管系統的 nanoscale 功能的可能性。 這要求離子漲潮的準確的控制對表面控制聚化 - 太低和這個可能性是銘刻配置文件將逐漸變細或它完全地將終止。 嚴密地與納諾中心一起使用例如那些在康奈爾和 LBNL, OIPT 在 SEMS 4, 5 和 6 開發了進程的範圍有能力在與等級 100nm,這些的示例的行寬的蝕刻結構上顯示

SEM 4

SEM 5

SEM 6

改進與氫的選擇性

一些半導體設備製造商被改進的選擇性增加氫向這個基於锎的48系統報告。 此氫包括生成锎聚合物的更加了不起的級別xy 比較運行與無的系統。 OIPT 發現曾經這樣進程導致在反應器的額外的聚合物組合,即使使用複雜的房間熱化。 這導致更加常見的等離子清潔,加上可能性的更加機械清洗 - 越來越少的有生產力的處理時間以及所有權的增長的費用。 OIPT 發現了通過達到進程和硬件正確的平衡,排除使用 H2,超出 1000 薄酥餅 µm 可以在等離子乾淨變得之前被銘刻必要。

控制離子漲潮和氣體化學在銘刻進程期間

顯示控制可以為電介質蝕刻達到,在 OIPT ICP 系統的一個進程是微型透鏡蝕刻到一種 SiO2 基本材料,例如石英或玻璃。 加上氣體化學,要求離子漲潮的控制達到在基體材料的期望微型透鏡形狀,作為與時間的碳負載變動。 SEM7 顯示一個完全被銘刻的微型透鏡的示例。

SEM 7

SEM 8

新發展向顯示, >100µm 等級,需要往更深的電介質銘刻的一個趨勢。 正常光致抗蝕劑屏蔽不可能用於銘刻到此深度,因此,例如金屬屏蔽可能提供 >100 選擇性的哥斯達黎加和 Ni,使用:1. 這產生可以使用的處理化學的更多緯度,但是離子漲潮的控制是至高無上的。 太,在期望深度被到達前,高和屏蔽被腐蝕的歸結於飛濺。 SEM 的 8 和 9 顯示使用哥斯達黎加屏蔽的深石英銘刻。 對於 SEM9 有留下殘滓的一個屏蔽的問題,但是它顯示這個功能對銘刻對大量的深度。

SEM 9

彙總

二極管和 ICP 進程,電介質蝕刻的,討論多年來演變 - 根據硬件和進程。 這個 ICP 基於進程提供更高的銘刻費率,與更好的 CD,并且各向異性現象控制,以及有所這些改善的更高的長寬比等要求使用更大的 turbomolecular 泵,來在費用,但是更高的速率的好處更比補嘗此。 並且,通過使用這些更大的泵和獨立離子漲潮控制,蝕刻 nanoscale 功能的可能性打開。

二極管系統提供銘刻的一個有效解決方法電介質與更大的行寬,但是以一種更加緩慢的費率,并且不可能為銘刻 nanoscale 功能使用。

來源: 「銘刻進程比較銘刻的 SiO2 電介質影片」由牛津儀器等離子技術

關於此來源的更多信息请請參觀牛津儀器等離子技術

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

Last Update: 24. September 2013 05:39

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