다이오드와 ICP 다이오드 에칭 프로세스의 비교

AZoNano의

목차

소개
장비
RIE 시스템
ICP 이점
SiO2 식각 비율과 선택성
결론
옥스포드 계기 플라스마 기술에 관하여

소개

절연성 에칭과 관련있는 각종 양상은 이 서류에서 토론됩니다. 유전체 식각을 위한 2개의 주요한 기술은 다이오드 RIE와 고밀도 기지를 둔 프로세스입니다. 이 기술을 위한 최신 결과 및 절연성 필름의 nanoscale 에칭의 증대하는 중요성은 이 서류에서를 취급될 것입니다.

장비

최근 몇년 사이에, 절연성 식각 프로세스 점점 고객의 식각 필수품 및 비용 제한에 근거하여 약실의 범위에서, 실행되었습니다. 식각 비율이 중요한 운전사가, 적당한 선 폭 (전형적으로 >1µm)와 더불어 아닌 절연성 에칭의 경우에, 전통적인 다이오드 모형 약실은 이용됩니다. 비율이 운전사, 더 작은 선 폭 (전형적으로 <1µm)와 더불어이면 경우에, 고밀도 플라스마 시스템은 이용됩니다. 전통적인 다이오드 또는 평행하 격판덮개 플라스마 약실은 기업에서 통용됩니다.

뒤에 오는 것 포함하는 평행한 격판덮개 시스템의 2가지의 모형이 있습니다:

  • 민감하는 이온 식각 (RIE) 시스템
  • 플라스마 식각 (PE) 시스템

RIE 시스템

측벽 손실을 극소화하고 플라스마를 수감하기 위하여, 자석 증진은 이 기본 시스템에 추가되었습니다. RIE 모형 시스템은 절연성 필름의 에칭을 위해 일반적으로 채택됩니다. RIE 시스템의 경우에, 플라스마는 kW에 와트의 약간 수백의 범위 안에 RF 힘이, 처음부터 끝까지 있는 고주파에 전형적으로 생성됩니다.

선택된 모는 주파수를 위해, 약실에 있는 전자는 이온이 평균 정전기 필드에 의해 몰더라도 반면, 우선적으로 가속됩니다. 가공한 웨이퍼는 강화한 전극에 이온 가속도를 강화하기 위하여 거주합니다. 전자 비열한 자유로운 경로는 운영 압력을 제한합니다. 만일, 압력이 전자 비열한 자유로운 경로가 전극 사이에서 주로 몇몇 센티미터인, 간격에 접근하는 수준의 가까이에 낮추면, 플라스마는 더 이상 자립 없습니다. 전형적인 RIE 배열은 숫자 1.에서 보입니다.

숫자 1. RIE 개략도

높은 - 조밀도 - 플라스마 (HDP) 약실은 플라스마 전자가 약실 경계와 평행한 방향에서 흥분하다 그런 방법으로 디자인됩니다. 일반적인 HDP 근원은 OIPT에 의해 이용된 유도적으로 (ICP) 결합한 플라스마 약실입니다. 이 시스템에서는, 플라스마는 숫자 2.에서 보이는 것처럼 절연성 벽 이상으로 상처를 입은 코일에 의하여 자석 잠재적인 준비에 의해 몹니다. 전자 교류 방향은 약실 표면과 고의로 평행한 코일 현재의 그것의 반대 편에 입니다. 플라스마의 흥분은 이와같이 운영 압력이 연속적으로 낮추다 전자가 비열한 자유로운 경로 매우 더 중대하다는 것을 약실 차원 확인하고. 대부분의 물자 가공 플라스마에서는 전자 난방은 1 차적으로 저항하고, 플라스마의 임피던스는 탄력이 없는 충돌을 위해 유효한 중립국의 조밀도에 비례적입니다. 임피던스 (압력)가 플라스마를 모는 근원의 기능 낮추고는 그래서인 때.

숫자 2. OIPT 300mm 호환성 근원

고밀도 근원은 웨이퍼 플래튼이 이온 에너지 또는 웨이퍼 편견 및 근원 힘에 의해 1 차적으로 몬 이온 유출 또는 플라스마 조밀도 사이에서 중요한 분리를 제공하는 근원은 별도로 강화되는 것을 허용합니다. 플라스마 에칭 환경에서는 이방성은 웨이퍼 표면에 방향 정상에서 플라스마 칼집을 통해서 이온의 가속도에 의해, 제안됩니다. 이방성 분대는 들어오는 이온 유출이 표면에 되도록 일반의 때 증가됩니다. 들어오는 이온 유출의 등방성 분대는 열 전형적으로 0.1 eV 이하 인 어느 쪽이든입니다. 낮 압력/고밀도 정권에 있는 작동은 다량 희석제 및 보다 적게 collisional 칼집을 제안해, 이방성 에칭 분대를 장악하게 가능한 그것을 가능하게 하.

ICP 이점

절연성 에칭을 위한 ICP의 1 차적인 가공 이점은 아래와 같이 열거됩니다:

  • 더 나은 CD 통제
  • 더 높은 종횡비
  • 더 높은 에칭 비율
  • 향상하는 Windows 가공

절연성 모방은 의 특히 이산화 실리콘 현대 반도체 소자, 광학적인 도파관, RF 식별, nanoimprint 등등의 제조를 위해, 요구됩니다. 더 높은 결합 에너지 절연성 에칭 때문에 공격을 의 강화된 이온, 불소 기지를 둔 플라스마 화학계 요구합니다. 플라스마 예를 들면, CF, CHF 의 CF에 탄소 포함 불소 종을 소개해서 측벽 패시베이션에 의하여 수직 단면도를, 전형적으로4 장악하는 것이 가능합니다348). 높은 이온 사격 에너지는 필요합니다 산화물에서 이 중합체 층을 제거하기 위하여, 뿐 아니라 민감하는 종은 산화물로 섞기 위하여 SiFx 제품을 형성하기 위하여 떠오릅니다.

절연성 에칭 응용은 중합체 공술서와 민감하는 이온 에칭의 경쟁 영향을 주로 수직 단면도를 달성하고기 위하여, 뿐 아니라 밑에 있는 층에 식각 중단하기 위하여 의지합니다. 단단하 가면 열려있 특징 규모가 0.18 µm에 긴축하는 보다 적게, nanoimprint 응용을 위해, 종횡비가 4:1 또는 더 많은 것에 증가하고 있는 때. 이 특징의 바닥에 이온 그리고 과격한 유출은 특징에서 존재하는 특징 측벽 및 그밖 종을 가진 충돌 극소화된 때문이. 제품을, SiFO 식각하거든 예를 들면xyz CF는xy 높게 가늘게 한 특징 및 나쁜 가면 이동에 있는 결과 특징의 바닥의 가까이에 과도한 중합의 결과로 이 특징을, 즉시 밖으로 확산할 수 없습니다.

전통적인 RIE 모형 프로세스는 일반적으로 O, 그43 , Ar 또는 순열과2 결합된 CF/CHF의 주위에 기지를 둡니다. 이온 에너지가 단독 제어 증가이기 수 없기 때문에 RF 힘은 과도한 감광저항 손상 결국 귀착될 것입니다. 이것은 달성될 수 있는 식각 비율을 제한합니다, 어떤 정도로 잘 냉각을 사용해서 웨이퍼의 후부에 그의 죄고 공급을 이용해서 감소될 수 있는.

SEM1에서 실행된 프로세스를 위해 35 nm에서 70 nm에 식각 비율을 두배로 하는 것이 가능합니다. 처리량을 증가시키는 또 다른 쪽은 배치 크기를 증가시키기 위한 것입니다. 이것은 더 작은 웨이퍼 규모, 100개까지 mm를 위해 가능합니다, 그러나 150 mm를 위해 이상에, 시스템 크기는 mT의 1910 년대의 명령의 압력으로 배치 균등성 등등 다이오드 약실을 통해의 추가한 문제점과 더불어 과도하게, 플라스마를 지탱하기 위하여 달립니다, (먼저 보십시오), 이것 감소시킵니다 식각될 수 있는 종횡비 및 이방성를 됩니다.

SEM 1 RIE 도파관 식각

OIPT는 고밀도 식각 비율, 이방성 및 종횡비 미결과 관련있는 문제점의 많은 것을 해결하기 위하여 시스템을 개발했습니다. 고밀도 시스템에서는 운영 압력은 매우 더 낮거나 (10 mTorr 더 적은), 그리고 높이의 대응하게 민감하는 종의 퍼짐도 기동성일 수 있습니다. 추가적으로 이온 유출은 총 이온 유출 이온 에너지에 있는 증가의 바깥쪽으로 그와 같이 증가될 수 있다 그래야 자주적으로 근원 힘에 의하여 조정 가능하, 잠재적으로 저항합니다 손상을 감소시키.

그들의 더 낮은 운영 압력 (i.e 증가된 종 퍼짐도) 약실 벽 때문에 실행을 ICP 약실에 있는 더 중요한 역할 조절합니다. 예를 들면, 약실 벽 온도가 통제되고는, 양수 속도인 통제 중합체 형성에 정기적인 플라스마 청소 단계 플러스, 사용됩니다 웨이퍼를 가공하기 전에 증가됩니다. OIPT의 ICP에 기지를 둔 이산화 실리콘 에칭 시스템은 O 및 또는 불활성 기체와48 결합된 CF에2 그 근거를 둡니다. CF가 지친48 반지 분자이기 때문에, 분리 제품은 CFx (x ≤2) 중합체 선구자의 상부로 이루어져 있고 생각됩니다.

간단한 L9 Taguchi 매트릭스는 OIPT에 프로세스에 교류 ICP 힘 등등과 같은 가공 매개변수의 영향을, 판명하기 위하여 달렸습니다. 동향은 Graph1에서 보입니다

이 정보 유사한 구조물을 SEM 1에서 보인 그들에 이용해서 식각되었습니다 매우 3 시간에 식각 비율은 그리고 더 똑바른 측벽으로 SEM 2와 SEM 3.를 봅니다.

SEM 2

SEM 3

SiO2 식각 비율과 선택성

저압으로 작동하는, ICP와 같은 HDP 근원을 사용해서 전통적인 다이오드 시스템에서 가능하지 않은 에칭 nanoscale 특징을 지킵니다. 이것은 표면에 이온 유출의 정확한 중합을 통제하기 위하여 통제를 필요로 합니다 - 너무 낮게, 가능성은 식각 단면도가 가늘게 하거나 완전하게 중단할 것이라는 점을 이고. 코넬과 LBNL에 그들과 같은 nano 센터로 바싹 작동해서 OIPT는 SEMS 4, 5 및 6에서 100nm의 명령, 이들의 보기의 선 폭을 가진 에칭 구조물 도 할 수 있던 프로세스의 범위를 보입니다 개발했습니다

SEM 4

SEM 5

SEM 6

특정 반도체 설비 제조업자는 Cf 기지를 둔 시스템에 수소의 추가를 가진 향상한 선택성을48 보고했습니다. 이 수소 포함은 아무도로 작동하는 시스템과 비교된xy CF 중합체의 멀리 훌륭한 수준을 생성합니다. OIPT는 비록 정교한 약실 난방이 이용되더라도 그런 프로세스를 사용하는 것이 반응기에 있는 과도한 중합체 병력 증강 귀착된다는 것을 것을을 발견했습니다. 이것은 더 빈번한 플라스마 청소 귀착됩니다 뿐 아니라 기계의 가능성은 소유권의 증가 비용과 더불어 - 감소하는 생산적인 가공 시간을 정리합니다. OIPT는 플라스마 청결한 필요하게 되기 이전에 1000년 웨이퍼 µm를 초과하여 식각될 수 있는 H의 사용을2 제외하 하는 동안 것을을 프로세스와 기계설비의 정확한 균형을 발견했습니다, 달성해서.

, OIPT ICP 시스템에서 절연성 에칭을 위해, 달성될 수 있는 통제를 보여주는 1개의 프로세스는 석영 유리와 같은 SiO 기지를 둔 물자로2 마이크로 렌즈의 에칭 입니다. 이온 유출의 통제는, 가스 화학 플러스, 시간을 가진 탄소 하중변화로 기질 물자에 있는 요구된 마이크로 렌즈 모양을, 달성할 것을 요구됩니다. SEM7는 완벽하게 식각한 마이크로 렌즈의 보기를 보여줍니다.

SEM 7

SEM 8

신 개발은 명령의 더 깊은 유전체 식각으로 동향이, 의 100µm, 요구되고 있다는 것을 보여주었습니다. 일반적인 감광저항 가면은 이 깊이에 식각하기 위하여 이용될 수 없습니다 그래서 100개 선택성을 제안할 수 있는 Ni 이용되고 있습니다와 크롬과 같은 금속 가면은: 1. 이것은 사용될 수 있는 가공 화학에 있는 추가 위도를 줍니다, 그러나 이온 유출의 통제는 아직도 최고 입니다. 너무 높이, 가면은 요구되는 깊이가 도달되기 전에 침을 튀기기 침식된 때문이고. SEM 8과 9는 크롬 가면을 이용하는 깊은 석영 식각을 보여줍니다. SEM9를 위해 잔류물을 떠난 복면 문제점이 있었습니다, 그러나 상당한 깊이에 식각에 기능을 보여줍니다.

SEM 9

결론

다이오드 그리고 토론된 ICP 프로세스는 둘 다, 절연성 에칭을 위한 기계설비와 프로세스 식으로 둘 다 수년에 걸쳐 발전했습니다. ICP에 기지를 둔 프로세스는 더 나은 카드뮴과 더불어 더 높은 식각 비율을, 제안하고 이 목적을 달성하는 더 높은 종횡비 등등과 더불어 이방성 통제는, 높은 비용에 오는, 고가의 더 큰 turbomolecular 펌프 그러나 이점의 사용을 좀더 보다는 보상합니다 이것은 요구합니다. 더구나, 이 더 큰 펌프 및 독립적인 이온 유출 통제를 를 사용하는, 에칭 nanoscale 특징의 가능성이 있습니다. 다이오드 시스템은 더 큰 선폭을 가진, 그러나 매우 더 느린 비율로 유전체들의 식각을 위한 비용 효과적인 해결책을 제안하고, nanoscale 특징의 식각을 위해 사용될 수 없습니다.

옥스포드 계기 플라스마 기술에 관하여

옥스포드 계기 플라스마 기술은 연구와 개발에서 관련시킨 고객을 가공하는 반도체에 고성능, 유연한 공구, 및 생산의 범위를 제공합니다. 그(것)들은 3개 주요 지역을 전문화합니다:

  • 식각
    • RIE, ICP, DRIE, RIE/PE 의 이온살
  • 공술서
    • PECVD, ICP CVD, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • 성장
    • HVPE, Nanofab

이 정보는 옥스포드 계기 플라스마 계속 기술에 의해 제공된 물자에서 sourced, 검토해서 그리고 적응시켜 입니다.

이 근원에 추가 정보를 위해, 옥스포드 계기 플라스마 기술을 방문하십시오.

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

Last Update: 24. September 2013 05:43

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