ダイオードおよび ICP のダイオードのエッチングプロセスの比較

AZoNano 著

目録

導入
装置
RIE システム
ICP の利点
SiO の2 腐食のレートおよび選択率
結論
オックスフォードの器械血しょう技術について

導入

誘電性のエッチングと関連しているさまざまな面はこのペーパーで論議されます。 誘電体をエッチングするための 2 つの一流の技術はダイオード RIE および高密度基づいたプロセスです。 これらの技術のための最新の結果および誘電性のフィルムの nanoscale のエッチングの高まる重要性はこのペーパーでを取扱われます。

装置

近年、誘電性の腐食プロセスますます顧客の腐食の条件および費用制約条件に基づいて区域の範囲で、遂行されました。 腐食のレートが主要なドライバー、適度な線幅 (普通 >1µm) が付いているではない誘電性のエッチングの場合には、慣習的なダイオードタイプ区域は使用されます。 レートがドライバー、より小さい線幅 (普通 <1µm) が付いているなら、高密度血しょうシステムは使用されます。 従来のダイオードまたは平行版血しょう区域は企業で広く使われています。

次を含んでいる 2 つのタイプの平行版システムがあります:

  • 反応イオン腐食 (RIE)システム
  • 血しょう腐食 (PE)システム

RIE システム

サイドウォールの損失を最小化し、血しょうを制限するために、磁気機能拡張はこれらの基本システムに追加されました。 RIE のタイプシステムは誘電性のフィルムのエッチングのために普通採用されます。 RIE システムの場合には、血しょうは少数の何百もの kW へのワットの範囲で RF 力を、持っている無線周波で普通生成されます。

選択される運転の頻度のために区域の電子はイオンが平均静電気フィールドによって運転される一方、優先的に加速されます。 処理されたウエファーは動力を与えられた電極にイオン加速を高めるために存在します。 電子平均自由行程は操作圧力を制限します。 、圧力が電子平均自由行程が電極の間で大抵複数のセンチメートルである、ギャップに近づくレベルの近くで下がれば、血しょうはもはや自立していません。 典型的な RIE の整理は図 1. で示されています。

図 1. RIE の設計図

高密度 - 血しょう電子が区域の境界に平行方向で刺激されるように血しょう (HDP) 区域は設計されています。 共通 HDP ソースは OIPT によって利用される帰納的に (ICP)つながれた血しょう区域です。 このシステムでは、血しょうは図 2. に示すように誘電性の壁の外で傷ついているコイルによる磁気潜在的なセットアップによって運転されます。 電子流向は区域の表面に意図的に平行のコイルの流れのそれと反対にあります。 血しょうの刺激はこのように操作圧力が続いて下がる電子が平均自由行程大いに大きいことをより区域次元保障し。 ほとんどの材料加工血しょうでは電子暖房は本質的に抵抗であり、血しょうのインピーダンスは非弾力性衝突のために使用できるニュートラルの密度と比例しています。 インピーダンス (圧力) が血しょうを運転するソースの機能下がったり従ってであると同時に。

図 2. OIPT 300mm の互換性のあるソース

高密度ソースはウエファーのプラテンがイオンエネルギーまたはウエファーバイアスおよびソース力によって本質的に運転されるイオン変化または血しょう密度の間の重要な結合解除を提供するソースとは関係なく動力を与えられるようにします。 血しょうエッチングの環境では異方性はウエファーの表面に方向常態の血しょう外装を通したイオンの加速によって、提供されます。 異方性コンポーネントは入力イオン変化が表面にできるだけ正常なとき高められます。 入力イオン変化の等方性コンポーネントは熱普通 0.1 の eV よりより少しのどちらかです。 低圧/高密度政体の操作は多くのシンナーおよびより少なく collisional 外装を提供しま、異方性エッチングのコンポーネントを得ること可能なそれを可能にします。

ICP の利点

誘電性のエッチングのための ICP の一次処理の利点は下記のようにリストされています:

  • よりよい CD 制御
  • より高いアスペクトレシオ
  • より高いエッチングのレート
  • 改良される Windows を処理します

誘電性の模造はの特に二酸化ケイ素現代半導体デバイス、光学導波管、 RF ID、 nanoimprint 等の製造に、必要となります。 より高い結合エネルギーの誘電性のエッチングが原因で積極的の高められるイオンフッ素ベースの血しょう化学システム必要とします。 例えば血しょう、カリホルニウム、 CHF のカリホルニウムにカーボン含んでいるフッ素種をもたらすことによってサイドウォールの不動態化によって縦のプロフィールを、普通4得ることは可能3です48)。 高いイオン衝突エネルギーは必要酸化物からこのポリマー層を除去するためにです SiFx の製品を形作るために、また反応種は酸化物に混合するために浮上します。

誘電性のエッチングのアプリケーションはポリマー沈殿および反応イオン・エッチングの競争の影響に主に縦のプロフィールを達成するために、また下にある層で腐食停止するために頼ります。 ハードマスクオープン機能サイズが 0.18 の µm に縮まるかまたはより少なく、 nanoimprint のアプリケーションのために、アスペクトレシオが 4:1 または多くに増加していると同時に。 これらの機能の底へのイオンそして根本的な変化は機能で現在の機能サイドウォールおよび他の種の衝突が最小化された原因です。 製品を、 SiFO エッチングすれば例えばxyz カリホルニウムはxy 非常に先を細くされた機能および悪いマスクの転送の結果機能の底の近くで余分な重合に終ってこれらの機能を、容易に拡散できません。

従来の RIE のタイププロセスは通常 O、彼43 、 Ar か置換2と結合される CF/CHF のまわりで基づいています。 イオンエネルギーが単独制御の増加である場合もないので RF 力は余分な光硬化性樹脂の損傷で結局起因します。 これは達成することができる腐食のレートを限定します程度によりよく冷却の使用によってウエファーの裏側への彼の締め金で止め、供給の利用によって減らすことができる。

SEM1 で行われるプロセスのために 35 nm からの 70 nm に腐食のレートを倍増することは可能です。 スループットを増加するもう一つの方法はバッチサイズを増加することです。 これはより小さいウエファーのサイズ、 100 つまでの mm のために実行可能ですが、 150 の mm のために血しょうを支えるために以上に、システムの大きさは mT の 1910 年代の等級の圧力でバッチ均等性等のダイオード区域を渡るの追加された問題と余分に、動作します、 (先に見て下さい)、これ減らしますエッチングすることができるアスペクトレシオおよび異方性をなります。

SEM 1 RIE の導波管の腐食

OIPT は腐食のレート、異方性およびアスペクトレシオの依存と関連している問題の多数を扱うために高密度システムを開発しました。 高密度システムでは操作圧力は大いにより低く、 (10 mTorr またはより少し)、および高の相応じて反応種の拡散係数移動性のどちらである場合もあります。 さらにイオン変化は総イオン変化がイオンエネルギーの増加の外にその位高めることができるようにソース力によって独自に調整可能、で可能性としては抵抗します損傷に減ります。

より低い操作圧力 (すなわち高められた種の拡散係数) 区域の壁が原因で演劇を ICP 区域に於いてのより重要な役割調節します。 例えば、区域の壁の温度が制御された、ポンプの体積流量である制御ポリマー集結に定期的な血しょうクリーニングのステップと、使用されますウエファーを処理する前に増加されます。 OIPT の ICP によって基づく二酸化ケイ素のエッチングシステムは O や第18族元素と48 結合されるカリホルニウムに2 彼基づいています。 カリホルニウムが緊張した48 リングの分子であるので、分離の製品は CFx (x ≤2) ポリマー前駆物質のハイレベルから成ると考えられます。

簡単な L9 Taguchi のマトリックスは OIPT でプロセスの流れ、 ICP 力等のようなプロセスパラメータの影響を、確認するために動作しました。 傾向は Graph1 で示されています

この情報同じような構造を SEM 1 で見られるそれらに利用してエッチングされました 3 以上時に腐食のレートはそしてよりまっすぐなサイドウォールと SEM 2 および SEM 3. を見ます。

SEM 2

SEM 3

SiO の2 腐食のレートおよび選択率

低圧で動作する ICP のような HDP ソースの使用によって従来のダイオードシステムで可能ではないエッチングの nanoscale 機能を保障します。 これは表面に重合を制御するためにイオン変化の正確な制御を要します - 余りに低く、可能性は腐食のプロフィールが先を細くするか、または完全に停止することであり。 コルネルおよび LBNL でそれらのような nano 中心を密接に使用して、 OIPT は SEMS 4、 5 および 6 で 100nm の等級、これらの例の線幅が付いているエッチングの構造が可能なプロセスの範囲を示されています開発しました

SEM 4

SEM 5

SEM 6

ある特定の半導体の設備製造業者はカリホルニウムベースのシステムに水素の付加との改善された選択率を48報告しました。 この水素の包含はどれもと動作するシステムと比較されるxy カリホルニウムポリマーのずっとすばらしいレベルを生成しません。 OIPT は洗練された区域の暖房が利用されてもそのようなプロセスを使用することがリアクターの余分なポリマー蓄積で起因することが分りました。 これはより頻繁な血しょうクリーニングで起因します、また機械の可能性は所有権の増加する費用と共に - 減少したプロダクティブプロセス時間をきれいにします。 OIPT は血しょうきれいな必要になる前に 1000 のウエファーの µm 以上エッチングすることができる H の使用を2除く間ことがプロセスおよびハードウェアの正しいバランスの分りました、達成によって。

、 OIPT ICP システムの誘電性のエッチングのために、達成することができる制御を示す 1 つのプロセスは水晶またはガラスのような SiO ベースの材料に2マイクロレンズのエッチング、です。 イオン変化の制御は、ガス化学と、時間のカーボンロード変更として基板材料の望ましいマイクロレンズの形を、達成するために必要となります。 SEM7 は完全にエッチングされたマイクロレンズの例を示します。

SEM 7

SEM 8

最近の進展は等級の深い誘電体の腐食の方の傾向が、の 100µm 以上、必要とされていることを示しました。 この深さにエッチングするのに正常な光硬化性樹脂マスクが使用することができません従って 100 つ以上選択率を提供できる NI、使用されていますおよび Cr のような金属マスクは、: 1。 これは使用することができるがイオン変化の制御はまだ優先しますプロセス化学のより多くの緯度を与えます。 余りに高く、マスクは望ましい深さが達される前に放出させることが腐食させた原因であり。 SEM 8 および 9 は Cr マスクを利用する深い水晶腐食を示します。 SEM9 のために残余を去ったが、相当な深さに腐食に機能を示します覆う問題がありました。

SEM 9

結論

ダイオードそして論議される ICP プロセスは両方、誘電性のエッチングのためにハードウェアおよびプロセスの点では両方とも長年かけて展開させてしまいました。 ICP によって基づくプロセスはよりよいカドミウムとのより高い腐食のレートを、提供し、これらの目的を達成するより高いアスペクトレシオ等と共に異方性制御は、高い費用で来るが、利点もっとより補正しますこれは必要とします高速のより大きい turbomolecular ポンプの使用を。 また、これらのより大きいポンプおよび独立したイオン変化制御の使用によって、エッチングの nanoscale 機能の可能性があります。 ダイオードシステムはより大きい線幅の、大いにより遅いレートの誘電体のエッチングのための費用有効解決を提供し、 nanoscale 機能のエッチングに使用することができません。

オックスフォードの器械血しょう技術について

オックスフォードの器械血しょう技術は研究開発にかかわる顧客を処理する半導体に高性能、適用範囲が広いツールおよび生産の範囲を提供します。 彼らは 3 つのメインエリアを専門にします:

  • 腐食
    • RIE、 ICP、 DRIE、 RIE/PE のイオンビーム
  • 沈殿
    • PECVD、 ICP CVD、 Nanofab、 ALD、 PVD、 IBD
  • 成長
    • HVPE、 Nanofab

この情報はオックスフォードの器械血しょう技術によって提供される材料から供給され、見直され、そして適応させて。

このソースのより多くの情報のために、オックスフォードの器械血しょう技術を訪問して下さい

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

Last Update: 24. September 2013 05:42

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