ICP 시스템을 사용하는 Nanoscale 에칭

AZoNano의

목차

소개
나노 과학의 응용
개관
ICP 공구
코브라 근원의 이점
Nanoscale 에칭의 어려움 그리고 한계
ICP에 의하여 Nanoscale 에칭
Nano 인장 석판인쇄술
     우표 식각
Descum 없음 잔류
없음 Nanoscale 에칭
Photonic 수정같은 구멍 에칭
그밖 Nanoscale ICP 에칭 프로세스의 선택
결론
옥스포드 계기 플라스마 기술에 관하여

소개

나노 과학은 정확하게 범위 1nm에 100nm 안에 일반적으로 있는 nanoscale 차원에 사정을 조작하는 기능으로 정의될 수 있습니다. 이 능력은 전통적인 장치의 성과의 연장 (CMOS 트랜지스터와 같은) 그리고 완전히 새로운 장치 및 기술의 발달을 가능하게 하고 있습니다. 나노 과학의 응용은 상당히 지난 몇년 동안 증가하고, 아주 그것에 의해 유익되지 않은 인간적인 기술의 몇몇 필드가 있다는 것을 주의하는 것이 중요합니다.

나노 과학의 응용

나노 과학에 의해 유익된 지역은 뒤에 오는 것 포함합니다:

  1. 의학 - 보기는 진단을 위한 nano 실험실 에 칩, 약 납품, nano 조직 기술설계를 포함합니다
  2. 화학제품 - 보기는 매우 능률적인 nanocatalysts 및 nanofiltration를 포함합니다
  3. 에너지 - 보기는 에너지 효율에 있는 나노 과학, 및 절연제, 연료 전지, 재충전 전지 및 photovoltaics 포함합니다
  4. Nanotech는 중고업을 위한 물자를 강화했습니다 - 보기는 항공 우주와 건축을 포함합니다
  5. 기억 장치, 비발한 반도체 및 광전자 공학 장치, 전시 및 양 계산 포함하는 커뮤니케이션과 정보
  6. 소비자 음식, 화장품, 가구, 직물, 광학

개관

nanoscale 에칭에 이 서류는 나노 과학 지역 5에 가장 관련됩니다 또한 그밖 지역 특히 3과 1. 에칭에 있는 발견 용도는 장치의 제작에 있는 2 또는 3차원 구조물을 일으키는 가면을 통해서 고형물의 선택적인 제거 입니다. 고전적인 보기는 모놀리식 직접 회로 제작을 위해 요구된 미크론 가늠자 및 지금 매우 더 적은 (CMOS)에 최소 배선 폭을 가진 무료하 금속 산화물 실리콘 트랜지스터 칩을 포함하는 에칭 단계에 있습니다. 실제로 CMOS 기술은 nanoscale로 훨씬 전에 점진했습니다.

섬광 드램 기술을 위한 절반 피치 polysilicon 문 폭을 고려하고 있는 동안 이것이 2003에서 대략 생겼다는 것을 반도체 (ITRS) 2010 갱신을 위한 국제적인 기술 도로 지도에게서 취한 숫자 1은 표시합니다.

이 약품은 ICP 에칭의 상단 기술에 아래로 집중하고 nano 인장 기술과 photonic 수정같은 제작을 위한 기술 그리고 결과를 특히 사용하고, 뿐 아니라 물자와 장치의 넓은 범위를 위한 nanoscale 에칭 기능을 설명할 것입니다. 결과는 전부 nanoscale 에칭에 있는 강한 기능을 설명하는 옥스포드 계기 ICP 공구에서 달성됩니다.

숫자 1. 생산 [2]의 년에 대하여 제품 반 피치 문 길이를 음모를 꾸미는 ITRS 2010 갱신에서

ICP 공구

이 서류에서 기술된 nanoscale 에칭 프로세스에 사용된 ICP 공구는 각종 ICP 근원으로 구성된 PlasmaPro 시스템 100와 같은 옥스포드 모든 계기입니다. ICP180 식각 약실의 개략도는 숫자 2에 나타나고 코브라 근원을 가진 PlasmaPro 시스템 100의 사진은 숫자 3.에서 보입니다.

PlasmaPro System100 ICP180 공구의 숫자 2. 개략도

숫자 3. Plasmapro 시스템 100 ICP 코브라

ICP 근원은 고밀도 플라스마를 생성하기 위하여 격리 장치의 코일에 밖에 적용된 RF 힘을 가진 원통 모양 디자인의, 이온 조밀도 일반적으로 입니다 10/cm 이상 입니다113. ICP 관의 주위에 정전기 방패는 ICP 힘이 순전히 유도적으로 결합된다는 것을 확인합니다 (i.e ` 확실하 ICP'). 이것은 관 침을 튀기고는 및 처진 이온 탄도 귀착될 수 있는 전기 용량 연결을 삭제합니다. 웨이퍼는 온도 제어 더 낮은 전극에 기계적으로 또는 정전기로 죄집니다. 물림쇠와 웨이퍼 사이 좋은 열 전도력을 제공하는 헬륨 압력은 웨이퍼의 후방 측에 가합니다. nanoscale 식각 연구를 위해 일반적으로 이용되는 피스 열로 전도성 화합물을 가진 운반대 웨이퍼에 또는 더 작은 견본 는 붙어 있을 수 있습니다.

옥스포드 계기 ICP 시스템은 nanoscale 에칭에 유용한 선택적인 넓은 온도 전극을 수시로 제공합니다. 전극 온도는 -150°C에 +400°의 범위에 지배할 수 있습니다. 시스템은 자동적인 압력 통제에 의해 압력 범위 0.1에 100 mT에 일반적으로 작전됩니다. 가스는 근원의 상단을 통해서 또는 웨이퍼 전극의 주위에 가스 풍로를 통해서 안으로 공급됩니다.

PlasmaPro 시스템 100 ICP180는 100개까지 직경 mm 웨이퍼를 위해 적당합니다. 옥스포드 계기는 또한 연구 및 개발 공구, 쓸모 있는 지역이 대직경 수용량을 가진 50 mm 있는 PlasmaPro NGP 80 ICP65를 직경 및 공구 제안합니다: PlasmaPro 시스템 100 코브라 (200 mm), PlasmaPro 시스템 133 ICP380 (300 mm) 및 PlasmaPro NGP1000 독사 (450 mm). 코브라 근원은 다른 둘 시스템이 생산을 위해 1 차적으로 이더라도 반면, 연구 및 개발 또는 생산을 위해 적당합니다.

코브라 근원의 이점

코브라 근원의 이점은 아래와 같이 열거됩니다:

  • ICP180 근원에 비교될 때 근원에는 큰 쓸모 있는 지역이 있습니다,
  • 근원은 이온 배급의 단독 제어를 허용하고 전극을 통해 낙관한 가공 균등성을 제안하는 액티브한 간격 장치의 선택권을 통해 증가한 융통성을 제안합니다.
  • 근원은 비용을 부과하는 웨이퍼를 극소화하는 강화한 높은 종횡비 에칭을 위해 ICP 근원 맥박이 뛰를 제안합니다. 그것은 또한 이온 라디칼 비율의 조정을 위해 사용될 수 있습니다.
  • 저주파 힘으로 일반적으로 맥박이 뛰는 비스듬한 힘은 절연체와의 공용영역에 금을 내는 감소시키고 종횡비 의존하는 에칭을 감소시킵니다 (ARDE).
  • 가까운 결합한 가스 깍지는 짧은 가공 단계에서 섞는 가스를 감소시키게 Bosch 에칭과 같은 가스에 의하여 잘게 잘린 프로세스를 위해 유용합니다.

Nanoscale 에칭의 어려움 그리고 한계

왜 nanoscale 에칭이 거친 지 이유는 아래와 같이 열거됩니다:

  • 언젠가 더 작은 특징 들락날락 중립국 종의 어려운 수송
  • 측벽으로 이온 그리고 전자에 의하여 비용을 부과의 증가한 효력은 함께 근접하여 얻습니다.

더 작은 장치를 디자인하고 있는 동안, 일반적으로 옆 수축은 숫자 4.에서 보이는 것처럼 수직 수축 그래서 종횡비 h/d 증가 보다는 더 중대합니다.

중요한 차원 d로 숫자 4. 디자인 규칙 (AR) 지령 증가 종횡비는 nanoscale 장치를 위해 긴축합니다

중립 에칭 종 및 식각 제품은 수직 칼집 필드에 의하여 꾸밈없는 유포에 의하여 isotropically 움직입니다. 종횡비가 증가하는 만큼, 측벽을 가진 충돌의 수는 증가합니다. 각 충돌은 에칭 종의 진전을 공격될 표면으로 느린 보이고 제품 종의 도주를 감속합니다. 게다가, 들어오는 종은 숫자 5.에서 보이는 것처럼 트렌치의 최고 구석에 의해 그늘지게 합니다.

숫자 5. 다중 HAR 특징에서 가스 종의 측벽 충돌 (낮은 머무는 계수에)

에칭의 적절하게, 머무는 계수 그리고 passivating 종 주의깊게 통제되십시오. 숫자 6은 머무는 계수 및 패시베이션이 최적으로 처리되지 않는 실제적인 보기를 제공합니다.

숫자 6a. 과잉 머물거나 틀린 종: 너무 많은 측벽 패시베이션.

숫자 6b. 부족한 패시베이션: 머리를 숙인 단면도 및 underetching

nanoscale 에칭의 증가 도전을 위한 두번째 주원인은 이온과 전자 옆에 측벽이 함께 근접하여 얻기 때문에 비용을 부과의 증가한 효력입니다. 비용이 부과된 종 경험 횡력 (측벽에서 거리 y의 사각에 반비례하는 전기장 곱하는 책임 q E)에 의해:

qE ∞ 1/y2

비례 불변의 것은 측벽을 구성하는 전도성 극지 물자를 위해 더 높습니다. 그러므로, 움직이는 이온은 측벽으로 거의 수직으로 빗나가게 되고, 더 높은 종횡비에 숫자 7.에서 보이는 것처럼 중요한 편향도를 경험하는 이온의 더 높은 백분율이 있습니다.

비용이 부과된 종의 숫자 7. 편향도: 이온은 접근에 거의 수직 이고 그러나 횡력을 경험합니다.

반대로, 표면, 및에 대량 플라스마 그리고 가깝 것에서 둘 다 플라스마 움직임에 있는 그들의 매우 더 중대한 기동성을 가진 전자는 isotropically, 숫자 8a에서 보이는 것처럼 표면에 있는 개통의 입에 증강해 경향이 있습니다. 이 음전하는 추가 전자를 격퇴하고 특징의 상단에 긍정적인 이온을 또한 빗나가게 합니다. 기질이 전도성 경우에 이면, 균형을 잡는 현재는 그 같은 책임 병력 증강을 완화하기 위하여 흐를 수 있습니다. 그러나, 기질이 또는 실리콘 온 인슐레이터 격리하는 경우에 책임 병력 증강 (SOI) 같이 전기로 고립시켜 숫자 8b에서 보이는 것처럼 더 나쁘십시오.

숫자 8. 책임의 방향 효력

숫자 9는 긍정적인 이온 편향도가 특징의 상단 또는 바닥에 "노치"를 일으키는 원인이 되고 있는 보기, 또는 중간 일으키는 원인이 되는 활 놀리는 법에 있는 패시베이션 제거하기 줍니다.

숫자 9a. 특징 맨 위에 노치

숫자 9b. 특징 (SOI 공용영역)의 기지에 노치

숫자 9c. 중앙에 있는 활 놀리는 법을 일으키는 원인이 되는 이온 편향도

숫자 9d. 또한 기지에 trenching를 일으키는 원인이 되는 이온 편향도

nanoscale 에칭으로 직면된 특정 난관은 아래와 같이 열거됩니다:

  • 식각하는 Nanoscale는 일반적으로 비율을 낮게 꾸준히 전시합니다,
  • 게다가, 특징 폭이 변하기 쉬운 장치에서, 더 작은 특징은 넓은 특징 보다는 보다 적게 깊은 곳에서 식각할 것이습니다. 이것은 기간 종횡비 의존하는 에칭에 의하여 유명하 (ARDE) 재설계를 필요로 하는 몇몇 장치를 위한 가혹한 문제를 제기할 수 있습니다.
  • ARDE의 다른 결과는 식각 시간에 비선형 인 깊이를 식각하고 있습니다.
  • nanoscale 에칭을 위한 마지막으로, 가공 Windows 일반적으로 극소화되고, 최소 배선 폭이 긴축하는 때 당연히, 도량형학과 분석은 더 거칠게 됩니다.

ICP에 의하여 Nanoscale 에칭

이 단면도에서 옥스포드 계기에서 ICP 시스템에 의하여 성공적인 nanoscale 에칭의 많은 보기는 제출되고 토론될 것입니다.

Nano 인장 석판인쇄술

Nano 인장 석판인쇄술은 (NIL) 큰 부위 (웨이퍼)에 조차 10nm (와 긴축) 구조물에 아래로의 제작을 위한 다재다능한, 경제 적이고, 유연하고 높은 처리량 (평행한) 방법입니다. 그것에는 반도체 기억 장치에 있는 응용이, 마이크로와 nano 응용 유체 역학, 광학 장치 예를들면 LEDs 및 레이저, 생명 공학, 예를들면 실험실 에 칩 시스템, 바이오 센서, 고주파 분대, 재생 가능 에너지 및 새로운 nanotech 장치 있습니다. 없음의 기본 공정 교류는 숫자 10.에서 보입니다.

숫자 10는 없음 프로세스의 간단한 개략도입니다.

없음 프로세스의 숫자 10. 개략도

우표 식각

좋은 우표 식각을 위한 필수품은 수직 아주 수직 단면도, 매끄러운 측벽, 획일한 깊이 및 중요한 차원의 가까이에 입니다 (CD). 도랑을 파는 것을 피하는 것도 바람직합니다.

숫자 11 쇼는 크롬 (Cr) Cf 기지를 둔 플라스마 화학을 사용하여 시스템 100 ICP180 약실에서 식각된 석영48 우표를 복면했습니다. 30nm 특징은 2inch 웨이퍼를 통해 85nm/min ±<1%의 비율로 200nm의 깊이에 식각됩니다. 크롬에 선택성은 >170이었습니다: 1. 단면도는 89-90°, 기지에 매끄럽고 그리고 트렌치 자유롭다입니다.

없음 우표를 위한 숫자 11. 고품질 nanoscale 석영 에칭.

석영 단면도는 숫자 12에서 보이는 것처럼 세트 전극 온도를 사용해서 도랑을 파는 것은 숫자 13에서 보이는 것처럼 충분한 DC 편견을 낮게 사용해 삭제되었는 그러나, 낙관되었습니다.

숫자 12. 온도에 의하여 간단한 단면도 통제

숫자 13. DC 편견 감소에 의하여 트렌치 통제

크롬은 자주 사용합니다 석영 우표 식각을 위한 단단한 가면. 숫자 14는 70nm에 아래로 특징을 가진 nanoscale 크롬 식각을 보여줍니다.

숫자 14. 석영 식각 (AMO의 그림 의례)의 앞에 Nanoscale (70nm) 크롬 가면 식각

Descum 없음 잔류

식각 프로세스를 요구하는 두번째 지역은 없음 잔류의 descum입니다. 약간 "찌끼"는 없음 중합체로 우표 압박 후에 나타나고 풀어 놓습니다. 낮은 찌끼는 선호됩니다. H/H 0.1의Rl 비율은 이상이라고 여겨집니다.

200nm 중합체 필름을 위한 찌끼의 20nm는 숫자 15에서 보입니다.

숫자 15. 단계를 각인한 후에 잔여 없음 중합체

좋은 descum를 위한 필수품은 찌끼를 감소시키는 것이 단면도와 카드뮴에서 변경하는 하는 동안 제거하기 위한 것입니다. ICP는 단면도와 CD 통제의 감소된 등방성 에칭 그리고 손실을 가공하는 descum, 저압을 최대 성과를 제공합니다.

숫자 16는 10nm를 O-SF ICP 프로세스를 사용하여 본래에게 남겨두는 BCB 중합체의 descum 프로세스의26 보기입니다.

숫자 16. ICP에 의해 descummed Nanoscale BCB 선

없음 Nanoscale 에칭

준비된 찍힌 중합체 그것은 식각 가면으로 주로 사용됩니다. 마지막 기질 식각에 필수품은 응용에 근거를 두고 그래서 우표 식각 및 descum 보다는 훨씬 다양합니다.

Photonic 수정같은 구멍 에칭

photonic 결정은 1-d에 있는 구멍, 숫자 17에서 보이는 것처럼 photonic 띠 간격 구조물을 만드는 제 2의 정기적인 배열 또는 3번째입니다. photonic 수정같은 가벼운 번식을 위한 `에 의하여 금지된' 파장에서 반도체 결정 내의 금지한 전자 에너지 훨씬 일어나십시오. 그러나 구멍 규모는 가벼운 파장 λ에 비례적이어야 합니다.

숫자 17. photonic 수정같은 장치: 6 구멍 미러를 가진 에서 비행기 공진 공동 및 그것의 전송은 음모를 꾸밉니다 (파선 = 시뮬레이션)

2차원 photonic 수정같은 구멍 식각의 보기는 숫자 18 에 21에서 보입니다. 이 프로세스는 ` nanopores를' 요구하는 그들과 같은 그밖 나노 과학 응용을 위해 당연히 사용될 수 있습니다.

숫자 18. Photonic 수정같은 구멍은 OI 시스템 100 ICP180를 사용하여 InP에서 식각했습니다. P Strasser, 그 외 여러분 ETH 쮜리히의 친절한 허가로 재생하는)

숫자 19. 저온 ICP 에칭에 의하여 실리콘에 있는 높은 종횡비 Photonic 수정같은 구멍

숫자 20. Cf 그와 가진 ICP에 의해 SiO에서2 식각되는 Photonic 수정같은 구멍48 화학

숫자 21. CF-O 화학을 가진 ICP에 의해 TaO25 에서 식각되는 Photonic 수정같은482 구멍

최고 프로세스는 중합체 자유로운 Cl/N/Ar 화학을22 사용했습니다. CL는2 식각 가스입니다, N는2 측벽 패시베이션을 제공하고 Ar는 희석액으로 사용됩니다. 넓은 온도 전극이 200°C 견본 피스의 위 세트 온도로 이용되는 OI는 운반대 격판덮개에 접착제로 붙고 후부 헬륨 냉각은 사용됩니다. 180nm 직경 구멍 규모를 위해 2.9μm의 식각된 깊이는 16의 종횡비에 달성되었습니다: 1. 식각 비율은 1.75μm/min이었습니다

그밖 Nanoscale ICP 에칭 프로세스의 선택

숫자 22 에 24에서는, 예는 nanoscale 에칭을 위한 무료한 속성을 가진 3개의 ICP 실리콘 식각 프로세스의 들어집니다. 첫번째 숫자 22에서 보이는 것처럼 CF-SF 가스 혼합물486 을 사용하여 실내 온도 프로세스입니다. 두번째 숫자 23에서 보이는 것처럼 SF-O 가스 혼합물62 을 사용하여 저온 프로세스입니다. 제 3 의 프로세스는 숫자 24에서 보이는 것처럼2 통제되는 O 대용암호에 의하여 성취 할 수 있는 SiO에 아주 높은2 선택성을 제안할 수 있는 HBr-2 O 프로세스입니다.

CF-SF ICP 프로세스에 의해 식각되는 숫자 22. 16nm486 Si 선 ((AMO, 아헨의 의례). CF% (맞은)48에 의하여 단면도 통제

맥박이 뛴 LF ICP cryo 프로세스 및 ZEP520A 가면을 사용하는 169nm 깊이에 (7.5:1 종횡비) 식각되는 숫자 23. 22nm 넓은 Si 트렌치.

중단하는 3nm SiO (AMO의 의례)에 숫자 24. 34nm polySi 문2 식각, 복면되는 HSQ.

결론

나노 과학을 위한 ICP 에칭의 검토는 주어졌습니다. nanoscale 에칭의 증가 어려움은 토론되고 현재 ICP 기술이 20 nm 절반 피치에 이하 수년을 위해 더 좋다는 것을 주장되었습니다. 새로운 기계설비 발달은 지배할 수 있는 주파수 및 맥박이 뛴 플라스마, 더 나은 기질 온도 조종 및 향상된 소프트웨어 통제, 광학 방사 분광학과 그밖 진단 기술 의 매개변수 ramping를 사용하여 예를 들면 되먹임 루프 관련시킬 수 있습니다. 옥스포드 계기 ICP 시스템에 의하여 고품질 nanoscale 식각의 많은 예는 들어지고 우리는 나노 과학의 점점 중요한 지역에 있는과 응용 식각된 물자의 우리의 ` 포트홀리로에 계속해서' 덧붙이고 있습니다.

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 2, 2011 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 16:13

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