二极管和 ICP 二极管蚀刻进程比较

AZoNano

目录

简介
设备
RIE 系统
ICP 好处
SiO2 铭刻费率和选择性
结论
关于牛津仪器等离子技术

简介

多种方面与电介质蚀刻有关在本文讨论。 铭刻电介质的二个主导的技术是二极管 RIE 和高密度基于进程。 这些技术的最新的结果和电介质影片 nanoscale 蚀刻的成长的重要性涉及在本文。

设备

近年来,电介质铭刻进程在房间的范围越来越被执行了,根据客户的铭刻需求和费用约束。 一旦铭刻费率不是一个主要驱动器,与合理的行宽的电介质蚀刻 (典型地 >1µm),使用常规二极管型的房间。 在费率是一个驱动器,与更小的行宽处 (典型地 <1µm),使用高密度等离子系统。 传统二极管或并行牌照等离子房间是常用的在这个行业。

有包括以下并行牌照系统的二种类型:

  • 易反应的离子铭刻 (RIE)系统
  • 等离子铭刻 (PE)系统

RIE 系统

为了使侧壁损失减到最小和限制等离子,磁性改进被添加到这些基制。 RIE 类型系统为电介质影片蚀刻通常采用。 一旦 RIE 系统,等离子典型地被生成在无线电频率有 RF 功率在一些数百瓦特范围内,通过对 kW。

对于选择的这个驱动的频率,择优地加速在这个房间的电子,而平均静电场驱动离子。 这个被处理的薄酥饼位于关闭的电极为了提高离子加速度。 电子平均自由程制约工作压力。 万一,压在电子平均自由程处理空白在电极之间,是主要几厘米的级别附近降低,等离子不再自立。 典型的 RIE 排列在表 1. 显示。

图 1. RIE 概要

高的密度 - 等离子 (HDP) 房间被设计,在这种情况下等离子电子在方向被激发并行与房间限定范围。 最公用的 HDP 来源是 OIPT 使用的 (ICP)引人地耦合的等离子房间。 在此系统,等离子被由在电介质墙壁之外受伤的卷的一个磁性潜在的设置驱动如图 2. 所显示。 电子当前方向是相对于那卷当前,与房间表面故意地是并行。 等离子的励磁如此保证这个电子平均自由程比房间维数极大,并且工作压力随后降低。 在多数材料加工等离子电子热化是主要抗拒的,并且等离子的阻抗关于密度是按比例中性可用为无弹性的冲突。 当阻抗 (压) 降低,因此是这个来源的能力驱动等离子。

图 2. OIPT 300mm 兼容来源

高密度来源允许薄酥饼台板独立这个来源关闭,提供重大分离在离子能源或薄酥饼偏心和主要来源功率驱动的离子涨潮或者等离子密度之间。 在等离子蚀刻环境里各向异性现象由离子的加速度提供通过等离子壳层,在方向正常为薄酥饼表面。 这个非均质性的要素,当接踵而来的离子涨潮是一样正常的尽可能对表面时,增加。 接踵而来的离子涨潮的各向同性的要素是热量的二者之一,少于 0.1 eV 典型地是。 在一个低压/更加高密度的政权的运算提供稀释剂和较不碰撞引起的鞘,启用它可能得到一个更加非均质性的蚀刻要素。

ICP 好处

ICP 的主要处理好处电介质蚀刻的如下是列出的:

  • 更好的 CD 的控制
  • 更高的长宽比
  • 更高的蚀刻费率
  • 改善处理视窗

电介质仿造,特别是二氧化硅,对于现代半导体设备、光学波导、 RF ID's, nanoimprint 是必需的等制造。 由于更高的键能电介质蚀刻要求积极,改进的离子,基于氟素的等离子化工系统。 由侧壁钝化获得垂直的配置文件,典型地例如是可能的通过引入一个碳包含的氟素种类到等离子,锎4, CHF3,锎48)。 高离子炮击能源是需要的从这种氧化物去除此聚合物层,以及混合易反应的种类到这种氧化物出现形成 SiFx 产品。

电介质蚀刻应用主要依靠聚合物证言和易反应的离子蚀刻的竞争的影响达到垂直的配置文件,以及铭刻终止在强调的层。 当难屏蔽开放功能范围收缩对 0.18 µm 或,为 nanoimprint 应用,长宽比增加到 4:1 或更多。 离子和根本涨潮对这些功能底层减到最小的归结于冲突与功能侧壁和其他种类当前在这个功能。 例如铭刻产品, SiFOxyz ,并且锎xy 不可能容易地散开这些功能,造成额外的聚化 在高度逐渐变细的功能和粗劣的屏蔽调用的结果功能的底层附近。

传统 RIE 类型进程在与43 O,他, Ar2 或者排列通常结合的 CF/CHF 附近根据。 因为离子能源不可能是独立控制增加 RF 功率最终导致额外的光致抗蚀剂故障。 这限制可以达到,可以减少到某个程度通过使用更好冷却被使用夹紧和提供他给这个薄酥饼的后侧方的铭刻费率。

对于在 SEM1 进行的这个进程加倍从 35 毫微米的铭刻费率到 70 毫微米是可能的。 另一个方式增加这个处理量将增加批量。 这为更小的薄酥饼范围, 100 mm 是可行的,但是 150 mm 以上,系统大小变得额外,与在批均一等二极管房间间的被添加的问题,运行以 20 世纪 10 年代等级的压 mT,为了持续等离子 (及早参见),这减少可以被铭刻的各向异性现象和长宽比。

SEM 1 RIE 波导铭刻

OIPT 开发高密度系统论及许多问题与铭刻费率、各向异性现象和长宽比依赖性有关。 在一个高密度系统工作压力可以是更低 (10 mTorr 或较少) 和高相应地这个易反应的种类的扩散性能和流动性。 另外离子涨潮由来源功率独立地是可调的,因此可以增加总离子涨潮无一样在离子能源的一个增量,可能地减少抵抗故障。

由于他们的更低的工作压力 (即增加的种类扩散性能) 房间墙壁适应作用在 ICP 房间的更加重要的作用。 例如,到控制房间墙壁温度是受控的聚合物积累,抽速增加,加上定期等离子清洁步骤在处理薄酥饼前使用。 OIPT 的 ICP 基于二氧化硅蚀刻系统在与 O 和48 惰性气体结合的2 锎基础上他。 因为锎是48 一个紧张的环形分子,离解产品认为包括 CFx (x ≤2) 聚合物前体高水平。

一个简单的 L9 Taguchi 矩阵运行在 OIPT 确定过程参数的影响例如流, ICP 功率等,对这个进程。 趋势在 Graph1 显示

使用此信息相似的结构对在 SEM 看见的那些 1 被铭刻了,在超过三倍铭刻费率和与更加平直的侧壁看到 SEM 2 和 SEM 3。

SEM 2

SEM 3

SiO2 铭刻费率和选择性

通过使用一个 HDP 来源例如 ICP,运行以低压,保证蚀刻不是可能的在一个传统二极管系统的 nanoscale 功能。 这需要离子涨潮的准确控制对表面控制聚化 - 太低和这个可能性是铭刻配置文件将逐渐变细或它完全地将终止。 严密地与纳诺中心一起使用例如那些在康奈尔和 LBNL, OIPT 在 SEMS 4, 5 和 6 开发了进程的范围有能力在与等级 100nm,这些的示例的行宽的蚀刻结构上显示

SEM 4

SEM 5

SEM 6

某些半导体设备制造商被改进的选择性增加氢向这个基于锎的48系统报告。 此氢包括生成锎聚合物的更加了不起的级别xy 比较运行与无的系统。 OIPT 发现曾经这样进程导致在反应器的额外的聚合物组合,即使使用复杂的房间热化。 这导致更加常见的等离子清洁以及可能性的更加机械清洗 - 越来越少的有生产力的处理时间以及所有权的增长的费用。 OIPT 发现了通过达到进程和硬件正确的平衡,排除使用 H2,超出 1000 薄酥饼 µm 可以在等离子干净变得之前被铭刻必要。

显示控制可以为电介质蚀刻达到,在 OIPT ICP 系统的一个进程是微型透镜蚀刻到基于 SiO 的2材料,例如石英或玻璃。 加上气体化学,要求离子涨潮的控制达到在基体材料的期望微型透镜形状,作为与时间的碳负载变动。 SEM7 显示一个完全被铭刻的微型透镜的示例。

SEM 7

SEM 8

新发展向显示,等级超过 100µm,需要往更深的电介质铭刻的一个趋势。 正常光致抗蚀剂屏蔽不可能用于铭刻到此深度,因此,例如金属屏蔽可能提供选择性的超过 100 的哥斯达黎加和 Ni,使用:1. 这产生可以使用的处理化学的更多纬度,但是离子涨潮的控制是至高无上的。 太,在期望深度被到达前,高和屏蔽被腐蚀的归结于飞溅。 SEM 的 8 和 9 显示使用哥斯达黎加屏蔽的深石英铭刻。 对于 SEM9 有留下残滓的一个屏蔽的问题,但是它显示这个功能对铭刻对大量的深度。

SEM 9

结论

二极管和 ICP 进程,电介质蚀刻的,讨论多年来演变两个根据硬件和进程。 这个 ICP 基于进程提供更高的铭刻费率,与更好的 CD,并且各向异性现象控制,以及达到这些目标的更高的长宽比等,要求使用更大的 turbomolecular 泵,来在高费用,但是更高的速率的好处更比补尝此。 并且,通过使用这些更大的泵和独立离子涨潮控制,有蚀刻 nanoscale 功能的可能性。 二极管系统提供铭刻的一个有效解决方法电介质与更大的行宽,但是以一种更加缓慢的费率,并且不可能为铭刻 nanoscale 功能使用。

关于牛津仪器等离子技术

牛津仪器等离子技术提供高性能、灵活的工具给处理客户的半导体介入研究与开发和生产的范围。 他们专门化三个主要地区:

  • 铭刻
    • RIE, ICP, DRIE, RIE/PE,离子束
  • 证言
    • PECVD, ICP CVD, Nanofab, ALD, PVD, IBD
  • 增长
    • HVPE, Nanofab

此信息是来源,复核和适应从牛津仪器等离子技术提供的材料。

关于此来源的更多信息,请参观牛津仪器等离子技术。

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

Last Update: 24. September 2013 05:38

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit