Comparaison des Procédés Gravure Diode et de Diode d'ICP

Par AZoNano

Table des matières

Introduction
Matériel
Système de RIE
Avantages d'ICP
Tarifs2 et Sélectivité Gravure À L'eau Forte de SiO
Conclusions
Au Sujet de la Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford

Introduction

Des aspects Variés liés gravure diélectrique sont discutés en cet article. Les deux principales techniques pour corroder le diélectrique sont la diode RIE et les procédés basés à haute densité. Les derniers résultats pour ces techniques et l'importance croissante gravure de nanoscale des films diélectriques seront traités en cet article.

Matériel

Ces dernières années, des procédés diélectriques gravure à l'eau forte ont été de plus en plus effectués dans un domaine des cavités, basé sur les conditions gravure à l'eau forte de l'abonnée et les contraintes de coût. Dans le cas gravure diélectrique où les tarifs gravure à l'eau forte ne sont pas un gestionnaire important, avec la ligne les largeurs raisonnable (type >1µm), des cavités de type diode conventionnelles sont utilisées. Dans les cas où les tarifs sont un gestionnaire, avec une plus petite ligne les largeurs (type <1µm), des systèmes à haute densité de plasma sont utilisés. Les cavités Traditionnelles de plasma de diode ou de parallèle-plaque sont utilisées généralement dans l'industrie.

Il y a deux types de systèmes parallèles de plaque qui comprennent ce qui suit :

  • Système Réactif Gravure À L'eau Forte (RIE) d'Ion
  • Système Gravure À L'eau Forte (PE) de Plasma

Système de RIE

Afin de réduire au maximum des pertes de flanc et loger le plasma, l'amélioration magnétique a été ajoutée à ces systèmes de base. Le type système de RIE est normalement adopté pour gravure des films diélectriques. Dans le cas du système de RIE, le plasma est type produit aux radios frequency ayant une alimentation électrique de RF de l'ordre de quelques centaines de watts, au kilowatt.

Pour la fréquence pilotante choisie, les électrons dans la cavité sont accélérés préférentiellement, attendu que les ions sont pilotés par les champs électrostatiques moyens. Le disque traité demeure sur l'électrode actionnée afin d'augmenter l'accélération d'ion. Le moyen libre parcours d'électron limite la pression de fonctionnement. Au cas où, la pression serait abaissée près du niveau auquel le moyen libre parcours d'électron approche l'écartement entre les électrodes, qui est en grande partie plusieurs centimètres, le plasma n'est plus indépendant. Un arrangement typique de RIE est affiché sur le Schéma 1.

Le Schéma 1. Schéma de RIE

haute densité - des cavités du plasma (HDP) sont conçues de telle manière que les électrons de plasma soient excités dans un sens parallèle aux bornes de cavité. La source de HDP la plus commune est la cavité inductivement accouplée (ICP) de plasma employée par OIPT. Dans ce système, le plasma est piloté par une installation potentielle magnétique par une bobine enroulée en dehors des parois diélectriques suivant les indications du Schéma 2. Le sens actuel d'électron est vis-à-vis celui des courants de bobine, qui sont parallèles aux surfaces de cavité par design. L'excitation du plasma s'assure de cette manière que l'électron moyen libre parcours est beaucoup plus grand que les cotes de cavité et la pression de fonctionnement est ultérieurement abaissée. Dans la plupart des plasmas de traitement de matériaux le chauffage d'électron est principalement résistif, et l'impédance du plasma est proportionnelle avec la densité des points morts disponibles pour des collisions non élastiques. Pendant Que l'impédance (pression) est abaissée ainsi est la capacité de la source de piloter le plasma.

Le Schéma 2. source compatible d'OIPT 300mm

des sources à haute densité permettent à la platine de disque d'être actionnée indépendamment de la source, fournissant le découplage significatif entre la polarisation d'énergie ou de disque d'ion et le flux d'ion ou la densité de plasma pilotée principalement par l'alimentation électrique de source. Dans un environnement de plasma-gravure l'anisotropie est offerte par l'accélération des ions par les fourreaux de plasma, dans une normale de sens à la surface de disque. Le composant anisotrope est augmenté quand le flux entrant d'ion est aussi normal comme possible sur la surface. Le composant isotrope du flux entrant d'ion est l'un ou l'autre de thermique, qui est type moins de 0,1 eV. Le Fonctionnement dans régime à basse pression/plus à haute densité offre beaucoup de diluant et d'étuis moins collisionnels, l'activant possible d'obtenir un composant plus anisotrope gravure.

Avantages d'ICP

Les avantages de traitement primaires de l'ICP pour gravure diélectrique sont cotés ci-dessous :

  • Un Meilleur contrôle CD
  • Des rapports hauteur/largeur Plus Élevés
  • Des tarifs Plus Élevés gravure
  • Amélioré traitant l'hublot

La structuration Diélectrique, particulièrement silice, est exigée pour la fabrication des dispositifs de semi-conducteur modernes, des guides d'ondes optiques, de l'Identification de RF, du nanoimprint Etc. En Raison gravure diélectrique plus élevée d'énergies en esclavage exige agressif, ion amélioré, systèmes chimiques de plasma fluor-basé. Il est possible d'obtenir des profils verticaux par passivation de flanc, type en introduisant une substance carbone-contenante de fluor au plasma par exemple, aux CF4, CHF3, CF48). Les énergies Élevées de bombardement d'ion sont nécessaires pour retirer cette couche de polymère de l'oxyde, ainsi que pour se mélanger les substances réactives dans l'oxyde apprêtent pour former des produits de SiFx.

Les applications Diélectriques gravure se fondent principalement sur les influences de concurrence du dépôt de polymère et gravure d'ion réactive pour réaliser des profils verticaux, ainsi que gravure à l'eau forte-s'arrêter sur des couches étant à la base. Pendant Que les tailles d'ouvert-caractéristique technique de dur-masque rétrécissent à 0,18 µm ou moins, pour des applications de nanoimprint, les rapports hauteur/largeur grimpent jusqu'au 4:1 ou à plus. L'ion et le flux radical au bas de ces caractéristiques techniques est dû réduit à un minimum aux collisions avec les flancs de caractéristique technique et d'autres substances actuels dans la caractéristique technique. Corrodez les produits par exemple, SiFOxyz et les CFxy ne peuvent pas diffuser à l'extérieur ces caractéristiques techniques promptement, ayant pour résultat la polymérisation excessive près du bas de la caractéristique technique qui des résultats dans les caractéristiques techniques fortement coniques et le transfert faible de masque.

Le type Traditionnel procédés de RIE sont basé autour de CF/CHF43 habituellement combiné avec de l'O2, Lui, l'AR ou une permutation. Car l'énergie d'ion ne peut pas être augmentation indépendamment réglée l'alimentation électrique de RF aura éventuellement comme conséquence les dégâts excessifs de vernis photosensible. Ceci limite les tarifs gravure à l'eau forte qui peuvent être réalisés, qui peut être réduit à un certain degré à l'aide d'un meilleur refroidissement en employant le serrage et l'approvisionnement He au postérieur du disque.

Pour le procédé exécuté dans SEM1 il est possible de doubler les tarifs gravure à l'eau forte de 35 nanomètre à 70 nanomètre. Une Autre voie d'augmenter le débit est d'augmenter la taille en lots. C'est faisable pour de plus petites tailles de disque, jusqu'à 100 millimètres, mais 150 millimètres et ci-dessus, la taille de système devient excessive, avec les questions ajoutées de en travers des cavités de Diode de l'uniformité Etc. en lots, sont faites fonctionner aux pressions de la commande des années 10 du mT, afin de supporter le plasma (voyez plus précoce), ceci réduit l'anisotropie et les rapports hauteur/largeur qui peuvent être corrodés.

Gravure à l'eau forte de Guide D'ondes de SEM 1 RIE

OIPT a développé les systèmes à haute densité pour aborder plusieurs des délivrances liées aux tarifs gravure à l'eau forte, à l'anisotropie et à la dépendance de rapport hauteur/largeur. Dans un système à haute densité la pression de fonctionnement peut être beaucoup inférieure (mTorr 10 ou moins), et la diffusivité et la mobilité de la substance réactive également plus haut. De plus le flux d'ion est indépendamment réglable par l'alimentation électrique de source, de sorte que tout le flux d'ion puisse être augmenté sans autant d'une augmentation de l'énergie d'ion, potentiellement réduisant résistent aux dégâts.

En Raison de leur paroi inférieure de cavité de pressions de fonctionnement (c.-à-d. diffusivités accrues de substance) révise le jeu plus de rôle majeur dans des cavités d'ICP. Par exemple, jusqu'à l'habillage de polymère de contrôle que la température de paroi de cavité est réglée, vitesse de pompage est grimpé, plus des phases périodiques de nettoyage de plasma sont utilisés avant de traiter un disque. Le système basé gravure de silice de l'ICP d'OIPT est basé sur des CF combinés48 avec de l'O et/ou2 le gaz noble Il. Puisque le CF est48 une molécule tendue de sonnerie, des produits de dissociation sont pensés pour se composer des hauts niveaux de CFx (précurseurs de polymère de x ≤2).

Une modification simple de L9 Taguchi a été faite fonctionner à OIPT pour établir les influences des paramètres de processus tels que le flux, l'alimentation électrique Etc. d'ICP, sur le procédé. Les tendances sont affichées dans Graph1

Employant les structures assimilées de la cette information à ceux vues dans SEM 1 ont été corrodés, à plus de trois fois les tarifs gravure à l'eau forte et avec des flancs plus droits voient SEM 2 et SEM 3.

SEM 2

SEM 3

Tarifs2 et Sélectivité Gravure À L'eau Forte de SiO

À l'aide d'une source de HDP telle que l'ICP, qui fonctionne à de basses pressions, assure les caractéristiques techniques de nanoscale gravure qui ne sont pas possibles dans un système traditionnel de diode. Ceci rend nécessaire le contrôle précis du flux d'ion sur la surface pour régler la polymérisation - si basse, et la possibilité est que le profil gravure à l'eau forte effilera ou il s'arrêtera complet. Fonctionnant attentivement avec des nano-centres de ce type à Cornell et à LBNL, OIPT a développé un domaine des procédés capables des structures gravure avec la ligne largeurs de la commande de 100nm, exemples de ces derniers est affiché dans SEMS 4, 5 et 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Certains fabriquants d'équipement de semi-conducteur ont enregistré la sélectivité améliorée en plus de l'hydrogène au système48 Cf-basé. Cette inclusion d'hydrogène produit des niveaux bien plus grands de polymèrexy de CF avec des systèmes fonctionnant avec aucun. OIPT ont constaté que l'utilisation d'un tel procédé a comme conséquence l'accumulation excessive de polymère dans le réacteur, même si le chauffage sophistiqué de cavité est employé. Ceci a comme conséquence un nettoyage plus fréquent de plasma ainsi que la possibilité de plus mécanique nettoie - le temps de processus productif décroissant avec le coût de possession croissant. OIPT ont constaté qu'en réalisant le reste correct du procédé et du matériel, tout en excluant l'utilisation de H2, qui au-dessus du µm 1000 de disque peut être corrodée avant de devenir propre de plasma nécessaire.

Un procédé qui affiche le contrôle qui peut être réalisé, pour gravure diélectrique, dans le système d'OIPT ICP est gravure des micro-objectifs dans un matériau2 SiO-basé, tel que le quartz ou la glace. Le Contrôle du flux d'ion, plus la chimie de gaz, est exigé pour réaliser la forme désirée de micro-lentille dans le matériau de substrat, comme modifications de charge de carbone avec du temps. SEM7 affiche un exemple d'une micro-lentille parfaitement corrodée.

SEM 7

SEM 8

Les Développements récents ont prouvé qu'une tendance vers gravure à l'eau forte plus profondes de diélectrique, de la commande de plus de 100µm, sont exigées. Des masques Normaux de vernis photosensible ne peuvent pas être employés pour corroder à cette profondeur ainsi des masques en métal, tels que le Cr et le Ni, sont utilisés peuvent offrir dont la sélectivité plus de 100 : 1. Ceci donne plus de latitude en chimie de processus qui peut être utilisée, mais le contrôle du flux d'ion est encore primordial. Trop élevé, et le masque soyez dû érodé à la pulvérisation avant que la profondeur désirée soit atteinte. SEM 8 et 9 affichent gravure à l'eau forte profonde de quartz employant un masque de Cr. Pour SEM9 il y avait une délivrance de masquage qui a laissé le résidu, mais elle affiche la capacité gravure à l'eau forte aux profondeurs substantielles.

SEM 9

Conclusions

La diode et les procédés d'ICP, pour gravure diélectrique, discutés ont évolué au cours des années en termes de matériel et procédé. Le procédé basé d'ICP offre des tarifs plus élevés gravure à l'eau forte, avec du meilleur CD et le contrôle d'anisotropie, avec des rapports hauteur/largeur plus élevés Etc. Atteignant ces objectifs, exige l'utilisation de plus grandes pompes turbomolecular, qui viennent à un coût élevé, mais des avantages des niveaux supérieurs de plus que compensent ceci. En Outre, à l'aide de ces plus grandes pompes et contrôle indépendant de flux d'ion, il y a une possibilité de caractéristiques techniques de nanoscale gravure. Le système de diode offre une solution à coût efficace pour corroder des diélectriques avec de plus grandes largeurs des raies, mais à des tarifs beaucoup plus lents, et ne peut pas être utilisé pour corroder des caractéristiques techniques de nanoscale.

Au Sujet de la Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford

La Technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford fournit un domaine de haute performance, d'outils flexibles au semi-conducteur traitant des abonnées concernées dans la recherche et développement, et de production. Ils se spécialisent dans trois zones principales :

  • Gravure À L'eau Forte
    • RIE, ICP, DRIE, RIE/PE, Faisceau D'ions
  • Dépôt
    • PECVD, CVD d'ICP, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • Accroissement
    • HVPE, Nanofab

Cette information a été originaire, révisée et adaptée des matériaux fournis par technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

Pour plus d'informations sur cette source, visitez s'il vous plaît la technologie de Plasma d'Instruments d'Oxford.

Date Added: Nov 1, 2011 | Updated: Sep 24, 2013

Last Update: 24. September 2013 05:40

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