Comparação de Processos Gravura A Água-forte do Diodo e do Diodo do ICP

Por AZoNano

Índice

Introdução
Equipamento
Sistema de RIE
Vantagens do ICP
Taxa2 e Selectividade Gravura Em Àgua Forte de SiO
Conclusões
Sobre a Tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford

Introdução

Os Vários aspectos relativos gravura a água-forte dieléctrica são discutidos neste papel. As duas técnicas principais para gravar o dielétrico são o diodo RIE e processos baseados high-density. Os resultados os mais atrasados para estas técnicas e a importância de crescimento gravura a água-forte do nanoscale de filmes dieléctricos serão tratados neste papel.

Equipamento

Nos últimos anos, processos dieléctricos gravura em àgua forte foram realizados cada vez mais em uma escala das câmaras, com base nas exigências gravura em àgua forte do cliente e nas limitações de custo. No caso gravura a água-forte dieléctrica onde a taxa gravura em àgua forte não é um motorista principal, com linha larguras razoável (tipicamente >1µm), o diodo-tipo convencional câmaras é usado. Nos casos onde a taxa é um motorista, com linha larguras menor (tipicamente <1µm), os sistemas high-density do plasma são usados. As câmaras Tradicionais do plasma do diodo ou da paralelo-placa são de uso geral na indústria.

Há dois tipos de sistemas paralelos da placa que incluem o seguinte:

  • Sistema Reactivo Gravura Em Àgua Forte (RIE) do Íon
  • Sistema Gravura Em Àgua Forte (PE) do Plasma

Sistema de RIE

A fim minimizar perdas do sidewall e limitar o plasma, o realce magnético foi adicionado a estes sistemas básicos. O tipo sistema de RIE é adotado normalmente para gravura a água-forte de filmes dieléctricos. No caso do sistema de RIE, o plasma é gerado tipicamente nas radiofrequência que têm uma potência do RF na escala de algumas centenas de watts, completamente ao quilowatt.

Para a freqüência de condução escolhida, os elétrons na câmara são acelerados preferencial, visto que os íons são conduzidos pelos campos electrostáticos médios. A bolacha processada reside no eléctrodo posto a fim aumentar a aceleração do íon. O trajecto livre médio do elétron restringe a pressão de funcionamento. Caso que, a pressão é abaixada perto do nível em que o trajecto livre médio do elétron aproxima a diferença entre os eléctrodos, que é na maior parte diversos centímetros, o plasma é já não auto-alimentado. Um regime típico de RIE é mostrado em Figura 1.

Figura 1. Diagrama Esquemático de RIE

- densidade - as câmaras altas do plasma (HDP) são projectadas de tal maneira que os elétrons do plasma são entusiasmado em um sentido paralelo aos limites da câmara. A fonte a mais comum de HDP é a câmara indutiva acoplada (ICP) do plasma utilizada por OIPT. Neste sistema, o plasma é conduzido por um potencial magnético estabelecido por uma ferida da bobina fora das paredes dieléctricas segundo as indicações de Figura 2. O sentido actual do elétron é oposto àquele das correntes da bobina, que estão paralelas às superfícies da câmara pelo projecto. A excitação do plasma assegura-se de desse modo que o elétron trajecto livre médio seja muito maior do que as dimensões da câmara e a pressão de funcionamento é abaixada subseqüentemente. Em a maioria de plasmas do processamento de materiais o aquecimento do elétron é primeiramente resistive, e a impedância do plasma é proporcional com a densidade dos pontos mortos disponíveis para colisões não elásticas. Enquanto a impedância (pressão) é abaixada assim que é a capacidade da fonte para conduzir o plasma.

Figura 2. fonte compatível de OIPT 300mm

as fontes high-density permitem que a moldura do vidro de originais da bolacha seja posta independentemente da fonte, fornecendo a decuplagem significativa entre a polarização da energia ou da bolacha do íon e o fluxo do íon ou a densidade do plasma conduzida primeiramente pela potência da fonte. Em um ambiente da plasma-gravura a água-forte a anisotropia é oferecida pela aceleração dos íons através das bainhas de plasma, em um normal do sentido à superfície da bolacha. O componente anisotrópico é aumentado quando o fluxo entrante do íon é tão normal como possível à superfície. O componente isotropic do fluxo entrante do íon é qualquer um térmico, que é tipicamente menos de 0,1 eV. A Operação em um regime da baixo-pressão/densidade oferece muitos diluidor e bainhas menos conflituais, permitindo o possível obter um componente mais anisotrópico gravura a água-forte.

Vantagens do ICP

As vantagens de processamento preliminares do ICP para gravura a água-forte dieléctrica estão listadas abaixo:

  • Melhor controle do CD
  • Prolongamentos Mais Altos
  • Taxas Mais Altas gravura a água-forte
  • Melhorado processando o indicador

A modelação Dieléctrica, especialmente dióxido de silicone, é exigida para a fabricação dos dispositivos de semicondutor modernos, dos medidores de ondas ópticos, da Identificação do RF, do nanoimprint Etc. Devido gravura a água-forte dieléctrica mais alta das energias bond exige agressivo, íon aumentado, sistemas químicos flúor-baseados do plasma. É possível obter perfis verticais pelo passivation do sidewall, tipicamente introduzindo uma espécie decontenção do flúor ao plasma por exemplo, aos CF4, CHF3, CF48). As energias Altas do bombardeio do íon são necessários remover esta camada do polímero do óxido, assim como para misturar as espécies reactivas no óxido surgem para formar produtos de SiFx.

As aplicações Dieléctricas gravura a água-forte confiam principalmente nas influências de competência do depósito do polímero e gravura a água-forte de íon reactiva para conseguir perfis verticais, assim como gravura em àgua forte-pará-los em camadas sendo a base. Enquanto os tamanhos da aberto-característica da duro-máscara encolhem a 0,18 µm ou menos, para aplicações do nanoimprint, os prolongamentos estão aumentando ao 4:1 ou a mais. O íon e o fluxo radical à parte inferior destas características são minimizado devido às colisões com os sidewalls da característica e as outras espécies actuais na característica. Grave produtos por exemplo, SiFOxyz e os CFxy não podem difundir para fora estas características prontamente, tendo por resultado a polimerização excessiva perto da parte inferior da característica que resultados em características altamente afiladas e em transferência deficiente da máscara.

O tipo Tradicional processos de RIE é baseado em torno de CF/CHF43 combinado geralmente com o O2, Ele, AR ou uma permutação. Porque a energia do íon não pode ser aumento independente controlado a potência do RF conduzirá eventualmente a dano excessivo do fotoresistente. Isto limita a taxa gravura em àgua forte que pode ser conseguida, que pode ser reduzido a algum grau usando melhor refrigerar utilizando o aperto e o fornecimento do Ele à parte traseira da bolacha.

Para o processo executado em SEM1 é possível dobrar a taxa gravura em àgua forte de 35 nanômetro a 70 nanômetro. Uma Outra maneira de aumentar a produção é aumentar o tamanho de grupo. Isto é praticável para os tamanhos menores da bolacha, até 100 milímetros, mas para 150 milímetros e acima, o tamanho de sistema torna-se excessivo, com as introduções adicionadas através de câmaras do Diodo da uniformidade Etc. do grupo, é sido executado em pressões do pedido dos 10's do mT, a fim sustentar o plasma (veja mais cedo), isto reduz a anisotropia e os prolongamentos que podem ser gravados.

SEM 1 gravura em àgua forte do Medidor de ondas de RIE

OIPT desenvolveu sistemas high-density para endereçar muitas das edições relativas à taxa gravura em àgua forte, à anisotropia e à dependência do prolongamento. Em um sistema high-density a pressão de funcionamento pode ser muito mais baixa (mTorr 10 ou menos), e o diffusivity e a mobilidade da espécie reactiva correspondentemente mais altamente. Além o fluxo do íon é independente ajustável pela potência da fonte, de modo que o fluxo total do íon possa ser aumentado sem tanto quanto de um aumento na energia do íon, potencial reduzindo-se resiste dano.

Devido a sua mais baixa parede da câmara das pressões de funcionamento (isto é diffusivities aumentados da espécie) condiciona o jogo um papel mais importante em câmaras do ICP. Por exemplo, ao acúmulo que do polímero de controle a temperatura da parede da câmara é controlada, velocidade de bombeamento é aumentado, mais etapas periódicas da limpeza do plasma são usados antes de processar uma bolacha. O sistema baseado ICP gravura a água-forte do dióxido de silicone de OIPT é baseado nos CF combinados48 com o O e/ou2 o gás nobre Ele. Desde Que o CF é48 uma molécula esticada do anel, os produtos da dissociação são pensados para consistir em níveis elevados de precursores do polímero de CFx (x ≤2).

Uma matriz simples de L9 Taguchi foi executada em OIPT para verificar as influências dos parâmetros de processo tais como o fluxo, a potência Etc. do ICP, no processo. As tendências são mostradas em Graph1

Utilizando estruturas similares desta informação àquelas vistas em SEM 1 foram gravados, em mais de três vezes a taxa gravura em àgua forte e com sidewalls mais rectos considera SEM 2 e SEM 3.

SEM 2

SEM 3

Taxa2 e Selectividade Gravura Em Àgua Forte de SiO

Usando uma fonte de HDP tal como o ICP, que se opera em baixas pressões, assegura as características do nanoscale gravura a água-forte que não são possíveis em um sistema tradicional do diodo. Isto necessita o controle exacto do fluxo do íon à superfície para controlar a polimerização - demasiado baixo, e a possibilidade é que o perfil gravura em àgua forte se afilará ou parará completamente. Trabalhando pròxima com nano-centros tais como aqueles em Cornell e em LBNL, OIPT desenvolveu uma escala dos processos capazes de estruturas gravura a água-forte com linha larguras do pedido de 100nm, exemplos destes é mostrado em SEMS 4, 5 e 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Determinados fabricantes de equipamento do semicondutor relataram a selectividade melhorada com a adição de hidrogênio ao sistema48 CF-baseado. Esta inclusão do hidrogênio gera os níveis distante maiores de polímeroxy dos CF comparados com os sistemas que operam-se com nenhuns. OIPT encontraram que usar tal processo conduz à acumulação excessiva do polímero no reactor, mesmo se o aquecimento sofisticado da câmara é utilizado. Isto conduz a uma limpeza mais freqüente do plasma assim como a possibilidade de mais mecânico limpa - o tempo produtivo de diminuição do processo junto com o custo crescente da posse. OIPT encontraram que conseguindo o balanço correcto do processo e do hardware, enquanto excluindo o uso de H2, que além do µm 1000 da bolacha pode ser gravado antes de se tornar limpo do plasma necessário.

Um processo que mostra o controle que pode ser conseguido, para gravura a água-forte dieléctrica, no sistema de OIPT ICP é gravura a água-forte das micro-lentes em um material2 SiO-baseado, tal como o quartzo ou o vidro. O Controle do fluxo do íon, mais a química do gás, é exigido para conseguir a forma desejada da micro-lente no material da carcaça, como as mudanças de carga do carbono com tempo. SEM7 mostra um exemplo de uma micro-lente perfeitamente gravada.

SEM 7

SEM 8

As revelações Recentes mostraram que uma tendência para gravura em àgua forte mais profundas do dielétrico, do pedido de mais de 100µm, está sendo exigida. As máscaras Normais do fotoresistente não podem ser usadas para gravar a esta profundidade assim que as máscaras do metal, tais como o Cr e o Ni, estão sendo usadas de que podem oferecer a selectividade mais de 100: 1. Isto dá mais latitude na química do processo que pode ser usada, mas o controle do fluxo do íon é ainda primordial. Demasiado altamente, e a máscara será corrmoído devido a engasgar antes que a profundidade desejada esteja alcançada. SEM 8 e 9 mostra gravura em àgua forte profunda de quartzo que utiliza uma máscara do Cr. Para SEM9 havia uma edição de máscara que saisse do resíduo, mas mostra a capacidade gravura em àgua forte às profundidades substanciais.

SEM 9

Conclusões

O diodo e os processos do ICP, para gravura a água-forte dieléctrica, discutidos evoluíram ao longo dos anos ambos em termos do hardware e do processo. O processo baseado ICP oferece umas taxas mais altas gravura em àgua forte, com melhor CD e o controle da anisotropia, junto com uns prolongamentos mais altos Etc. que Conseguem estes objetivos, exige o uso das bombas turbomolecular maiores, que vêm a custo alto, mas das vantagens das taxas mais altas mais do que compensa isto. Também, usando estes bombas maiores e controle independente do fluxo do íon, há uma possibilidade de características do nanoscale gravura a água-forte. O sistema do diodo oferece uma solução eficaz na redução de custos para gravar dos dieléctricos com linewidths maiores, mas em uma taxa muito mais lenta, e não pode ser usado gravando de características do nanoscale.

Sobre a Tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford

A Tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford fornece uma escala do elevado desempenho, de ferramentas flexíveis ao semicondutor que processa os clientes envolvidos na investigação e desenvolvimento, e de produção. Especializam-se em três áreas principais:

  • Gravura Em Àgua Forte
    • RIE, ICP, DRIE, RIE/PE, Feixe de Íon
  • Depósito
    • PECVD, CVD do ICP, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • Crescimento
    • HVPE, Nanofab

Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos pela tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford.

Para obter mais informações sobre desta fonte, visite por favor a tecnologia do Plasma dos Instrumentos de Oxford.

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

Last Update: 24. September 2013 05:45

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