Сравнение Процессов Вытравливания Диода и Диода ICP

AZoNano

Содержание

Введение
Оборудование
Система RIE
Преимущества ICP
Тариф2 и Селективность Etch SiO
Заключения
О Технологии Плазмы Аппаратур Оксфорда

Введение

Различные аспекты отнесенные к диэлектрическому вытравливанию обсужены в этой бумаге. 2 ведущих метода для вытравлять диэлектрик диод RIE и high-density основанные процессы. Самые последние результаты для этих методов и растущая значительность вытравливания nanoscale диэлектрических фильмов будут общаны с в этой бумагой.

Оборудование

В недавних летах, диэлектрических процессах etch все больше и больше унесите в ряде камер, основанном на требованиях к etch клиента и ограничениях по цены. В случае диэлектрического вытравливания где тариф etch нет главного водителя, с разумной линией ширинами (типично >1µm), использован обычный диод-тип камеры. В случаях, где тариф водитель, с более малой линией ширинами (типично <1µm), high-density системы плазмы использованы. Традиционные камеры плазмы диода или параллельн-плиты обыкновенно использованы в индустрии.

2 типа параллельных систем плиты которые включают следующее:

  • Реактивная система Etch (RIE) Иона
  • Система Etch (PE) Плазмы

Система RIE

Уменьшает потери стенки и ограничивает плазму, магнитное повышение были добавлены, что к этим основным системам. Тип система RIE нормально принят для вытравливания диэлектрических фильмов. В случае системы RIE, плазма типично произведена на радиочастотах имея силу RF в границах немного сотни ватт, до конца к kW.

Для управляя выбранной частоты, электроны в камере ускорять ход преференциально, тогда как ионы управляются средними электростатическими полями. Обрабатываемая вафля пребывает на приведенном в действие электроде для того чтобы увеличить ускорение иона. Длина свободного пути середины электрона ограничивает рабочее давение. В случае если, давление понижено около уровня на котором длина свободного пути середины электрона причаливает зазору между электродами, который главным образом несколько сантиметров, плазма больше не собственн-не терпит. Типичное расположение RIE показано в Диаграмме 1.

Диаграмма 1. Схема RIE

высокие - плотность - камеры плазмы (HDP) конструированы в такой манере это электроны плазмы возбуждены в направлении параллельном к границам камеры. Самый общий источник HDP индуктивно соединенная камера (ICP) плазмы использованная OIPT. В этой системе, плазма управляется магнитным потенциальным настроением катушкой раненной вне диэлектрических стен как показано в Диаграмме 2. Направление электрона настоящее напротив того из течений катушки, которые параллельны к поверхностям камеры конструкцией. Возбуждение плазмы таким образом обеспечивает что длина свободного пути середины электрона гораздо большле чем размеры камеры и рабочее давение затем понижено. В большинств плазмах обрабатывать материалов топление электрона главным образом сопротивляюще, и импеданс плазмы пропорциональн с плотностью нейтралей доступных для неупругих столкновений. По Мере Того Как понижен поэтому импеданс (давление) способность источника управлять плазмой.

Диаграмма 2. источник OIPT 300mm совместимый

high-density источники позволяют platen вафли быть приведенным в действие независимо от источника, обеспечивая значительно decoupling между смещением энергии или вафли иона и потоком иона или плотностью плазмы управляемой главным образом силой источника. В окружающей среде плазм-вытравливания неизотропность предложена ускорением ионов через оболочки плазмы, в нормальном направления к поверхности вафли. Неравносвойственный компонент увеличен когда входящий поток иона как можно нормален к поверхности. Равносвойственный компонент входящего потока иона то термальное, которое типично чем 0,1 eV. Деятельность в режиме низк-давления/высок-плотности предлагает много растворитель и более менее collisional оболочек, включающ ее возможную для того чтобы получить более неравносвойственный компонент вытравливания.

Преимущества ICP

Основные обрабатывая преимущества ICP для диэлектрического вытравливания перечислены ниже:

  • Более Лучшее управление КОМПАКТНОГО ДИСКА
  • Более Высокие коэффициенты сжатия
  • Более Высокие тарифы вытравливания
  • Улучшено обрабатывающ окно

Диэлектрический делать по образцу, специально двуокись кремния, необходимо для изготовления самомоднейших полупроводниковых устройств, оптически волноводов, Удостоверения личности RF, nanoimprint Etc. Должных к более высоким скрепленным энергиям диэлектрическое вытравливание требует агрессивныйого, увеличенному иону, фтор-основанным системам плазмы химическим. Возможно получить вертикальные профили запассивированностью стенки, типично путем вводить углерод-содержа вид фтора к CF плазмы на пример4, CHF3, CF48). Высокие энергии бомбардировкой иона необходимы для того чтобы извлечь этот слой полимера от окиси, так же, как смешать реактивные виды в окись отделывают поверхность для того чтобы сформировать продукты SiFx.

Диэлектрические применения вытравливания главным образом полагаются на состязаясь влияниях низложения полимера и реактивного вытравливания иона для того чтобы достигнуть вертикальных профилей, так же, как etch-остановить на кладя в основу слоях. По Мере Того Как размеры открыт-характеристики трудн-маски сжимают до 0,18 µm или более менее, для применений nanoimprint, коэффициенты сжатия увеличивают к 4:1 или больше. Ион и радикальный поток к дну этих характеристик уменьшенные должные к столкновениям с стенками характеристики и другими видами присутствующими в характеристике. Продукты на пример, SiFO Etchxyz и CFxy не могут отразить вне эти характеристики охотно, приводящ к в чрезмерно полимерности около дна характеристики которая результаты в сильно сплющенных характеристиках и плохом переходе маски.

Традиционный тип процессы RIE основан вокруг CF/CHF43 обычно совмещаемого с или O2, Им, Ar или пермутированием. По Мере Того Как энергия иона не может быть независимо контролируемый увеличивать сила RF окончательно приведет к в чрезмерно повреждении фоторезиста. Это ограничивает тариф etch которого можно достигнуть, которую можно уменьшить к некоторой степени путем использование более лучше охлаждать путем использовать зажимать и поставлять Его к задней стороне вафли.

Для процесса выполненного в SEM1 возможно удвоить тариф etch от 35 nm до 70 nm. Другой путь увеличить объём увеличить размер серии. Это возможно для более малых размеров вафли, до 100 mm, но для 150 mm и выше, размер системы будет чрезмерно, с добавленными вопросами через камер Диода Etc. единообразия серии, работается на давлениях заказа 10's mT, для того чтобы вытерпеть плазму (см. более раньше), это уменьшает неизотропность и коэффициенты сжатия которую можно вытравить.

Etch Волновода SEM 1 RIE

OIPT начинало high-density системы для того чтобы адресовать много из вопросов отнесенных к тарифу etch, неизотропности и зависимости коэффициента сжатия. В high-density системе рабочее давение может быть гораздо низкее (mTorr 10 или), и диффузорность и удобоподвижность реактивного вида соответственно более высоко. В добавлении поток иона независимо tuneable силой источника, так, что полный поток иона можно увеличить снаружи как много из увеличения в энергии иона, потенциально уменьшающ сопротивляет повреждению.

Должно к их более низкой стенке камеры рабочих давений (т.е. увеличенных диффузорностей вида) подготовляет игру более важная роль в камерах ICP. Например, к нарастанию полимера управления проконтролирована температура стенки камеры, скорость откачки увеличивает, плюс периодические шаги чистки плазмы используйте перед обрабатывать вафлю. Система вытравливания двуокиси кремния OIPT основанная ICP основана на CF совмещенных48 с O и/или2 благородным газом Он. В Виду Того Что CF48 напряженная молекула кольца, подуманы, что состоят из продукты разобщенности высоких уровней CFx (прекурсоров полимера x ≤2).

Простая матрица L9 Taguchi работалась на OIPT для того чтобы установить влияния параметров процесса как подача, сила Etc. ICP, на процессе. Тенденции показаны в Graph1

Использующ структуры этой информации подобные к тем увиденным в SEM 1 вытравите, на больше чем 3 временах тариф etch и с более прямыми стенками видит SEM 2 и SEM 3.

SEM 2

SEM 3

Тариф2 и Селективность Etch SiO

Путем использование источника HDP как ICP, который работает на низких давлениях, обеспечивает характеристики nanoscale вытравливания которые не возможны в традиционной системе диода. Это требует точное управление потока иона к поверхности для того чтобы контролировать полимерность - слишком низко, и возможность что профиль etch сплющит или он остановит вполне. Работающ близко с nano-центрами как те на Корнелле и LBNL, OIPT начинало ряд процессов способных структур вытравливания с линией ширинами заказа 100nm, примеров этих показано в SEMS 4, 5 и 6

SEM 4

SEM 5

SEM 6

Одни изготовители оборудования полупроводника сообщали улучшенную селективность с дополнением водопода к CF-основанной48 системе. Это включение водопода производит значительно большие уровни полимераxy CF сравненные при системы работая с никакими. OIPT находили что использование такого процесса приводит к в чрезмерно строении полимера вверх в реакторе, даже если изощренное топление камеры использовано. Это приводит к в более частой чистке плазмы так же, как возможность механически очищает - уменьшая производительное отростчатое время вместе с увеличивая ценой владения. OIPT находили что путем достигать правильного баланса процесса и оборудования, пока исключающ пользу H2, которую свыше µm 1000 вафли можно вытравить до быть плазмы чистый необходима.

Один процесс который показывает управление которого можно достигнуть, для диэлектрического вытравливания, в системе OIPT ICP вытравливание микро--объективов в SiO-основанный2 материал, как кварц или стекло. Необходимо, что достигает Управление потока иона, плюс химия газа, пожеланной формы микро--объектива в материале субстрата, как изменения нагрузки углерода с временем. SEM7 показывает пример совершенно вытравленного микро--объектива.

SEM 7

SEM 8

Новейшие разработки показывали что необходима тенденция к более глубоким etches диэлектрика, заказа больше чем 100µm. Нормальные маски фоторезиста нельзя использовать для того чтобы вытравить к этой глубине поэтому используются маски металла, как Cr и Ni, которого могут предложить селективность больше чем 100: 1. Это дает больше широты в отростчатой химии которую можно использовать, но управление потока иона все еще первостепенно. Слишком высоко, и маска будет выветренные должными к sputtering прежде чем пожеланная глубина достигнется. SEM 8 и 9 показывают глубокий etch кварца используя маску Cr. Для SEM9 был маскируя вопрос который вышел выпарка, но он показывает возможность к etch к существенным глубинам.

SEM 9

Заключения

И диод и обсуженные процессы ICP, для диэлектрического вытравливания, эволюционировали над летами и оперируя понятиями оборудования и процесса. Процесс основанный ICP предлагает более высокие тарифы etch, с более лучшим КОМПАКТНЫМ ДИСКОМ и управление неизотропности, вместе с более высокими коэффициентами сжатия Etc. Достигая этих задач, требует пользы более больших turbomolecular насосов, которые приходят на высокую цену, только преимуществ более высоких тарифов больше чем возмещало потерю это. Также, путем использование этих более больших насосов и независимого управления потока иона, возможность характеристик nanoscale вытравливания. Система диода предлагает рентабельное разрешение для вытравлять dielectrics с более большими ширинами линии, но на гораздо медленнее тарифе, и не может быть использована для вытравлять характеристик nanoscale.

О Технологии Плазмы Аппаратур Оксфорда

Технология Плазмы Аппаратур Оксфорда снабубежит ряд высокой эффективности, гибких инструментов полупроводник обрабатывая клиентов, котор включили в научные исследования и разработки, и продукции. Они специализируют в 3 главных областях:

  • Etch
    • RIE, ICP, DRIE, RIE/PE, Луч Иона
  • Низложение
    • PECVD, CVD ICP, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • Рост
    • HVPE, Nanofab

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных технологией Плазмы Аппаратур Оксфорда.

Для больше информации на этом источнике, пожалуйста посетите технологию Плазмы Аппаратур Оксфорда.

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

Last Update: 24. September 2013 05:45

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit