Satu Pendahuluan
Etsa pada proses pembuatan sirkuit terpadu dibagi menjadi:
-Etsa basah;
-Etsa kering.
Pada awalnya, etsa basah banyak digunakan, namun karena keterbatasan dalam kontrol lebar garis dan arah etsa, sebagian besar proses setelah 3μm menggunakan etsa kering. Etsa basah hanya digunakan untuk menghilangkan lapisan material khusus tertentu dan membersihkan residu.
Etsa kering mengacu pada proses penggunaan etsa kimia berbentuk gas untuk bereaksi dengan bahan pada wafer untuk mengetsa bagian bahan yang akan dihilangkan dan membentuk produk reaksi yang mudah menguap, yang kemudian diekstraksi dari ruang reaksi. Etchant biasanya dihasilkan secara langsung atau tidak langsung dari plasma gas etsa, sehingga etsa kering disebut juga etsa plasma.
1.1 Plasma
Plasma adalah gas dalam keadaan terionisasi lemah yang dibentuk oleh pelepasan cahaya dari gas etsa di bawah aksi medan elektromagnetik eksternal (seperti yang dihasilkan oleh catu daya frekuensi radio). Ini termasuk elektron, ion dan partikel aktif netral. Diantaranya, partikel aktif dapat langsung bereaksi secara kimia dengan bahan yang tergores untuk mencapai pengetsaan, namun reaksi kimia murni ini biasanya hanya terjadi pada sejumlah kecil bahan dan tidak terarah; ketika ion-ion mempunyai energi tertentu, ion-ion tersebut dapat tergores dengan sputtering fisik langsung, tetapi laju pengetsaan reaksi fisik murni ini sangat rendah dan selektivitasnya sangat buruk.
Kebanyakan etsa plasma diselesaikan dengan partisipasi partikel dan ion aktif pada saat yang bersamaan. Dalam proses ini, pemboman ion memiliki dua fungsi. Salah satunya adalah menghancurkan ikatan atom pada permukaan bahan yang tergores, sehingga meningkatkan laju reaksi partikel netral dengannya; cara lainnya adalah dengan menghilangkan produk reaksi yang diendapkan pada antarmuka reaksi untuk memudahkan etsa menyentuh permukaan bahan yang tergores sepenuhnya, sehingga pengetsaan berlanjut.
Produk reaksi yang diendapkan pada dinding samping struktur tergores tidak dapat dihilangkan secara efektif dengan bombardir ion terarah, sehingga menghalangi pengetsaan dinding samping dan membentuk pengetsaan anisotropik.
Proses etsa kedua
2.1 Etsa dan Pembersihan Basah
Etsa basah adalah salah satu teknologi paling awal yang digunakan dalam manufaktur sirkuit terpadu. Meskipun sebagian besar proses etsa basah telah digantikan oleh etsa kering anisotropik karena etsa isotropiknya, proses ini masih memainkan peran penting dalam membersihkan lapisan non-kritis dengan ukuran lebih besar. Khususnya pada etsa sisa penghilangan oksida dan pengupasan epidermis, lebih efektif dan ekonomis dibandingkan etsa kering.
Objek etsa basah terutama meliputi silikon oksida, silikon nitrida, silikon kristal tunggal, dan silikon polikristalin. Etsa basah silikon oksida biasanya menggunakan asam fluorida (HF) sebagai pembawa kimia utama. Untuk meningkatkan selektivitas, asam fluorida encer yang disangga oleh amonium fluorida digunakan dalam proses tersebut. Untuk menjaga kestabilan nilai pH, dapat ditambahkan sedikit asam kuat atau unsur lain. Silikon oksida yang diolah lebih mudah terkorosi dibandingkan silikon oksida murni. Pengupasan kimia basah terutama digunakan untuk menghilangkan photoresist dan masker keras (silikon nitrida). Asam fosfat panas (H3PO4) adalah cairan kimia utama yang digunakan dalam pengupasan kimia basah untuk menghilangkan silikon nitrida, dan memiliki selektivitas yang baik terhadap silikon oksida.
Pembersihan basah mirip dengan etsa basah, dan terutama menghilangkan polutan pada permukaan wafer silikon melalui reaksi kimia, termasuk partikel, bahan organik, logam, dan oksida. Pembersihan basah yang umum adalah metode kimia basah. Meskipun pembersihan kering dapat menggantikan banyak metode pembersihan basah, tidak ada metode yang dapat sepenuhnya menggantikan pembersihan basah.
Bahan kimia yang umum digunakan untuk pembersihan basah termasuk asam sulfat, asam klorida, asam fluorida, asam fosfat, hidrogen peroksida, amonium hidroksida, amonium fluorida, dll. Dalam aplikasi praktis, satu atau lebih bahan kimia dicampur dengan air deionisasi dalam proporsi tertentu sesuai kebutuhan untuk membentuk larutan pembersih, seperti SC1, SC2, DBD, BHF, dll.
Pembersihan sering digunakan dalam proses sebelum pengendapan film oksida, karena pembuatan film oksida harus dilakukan pada permukaan wafer silikon yang benar-benar bersih. Proses pembersihan wafer silikon yang umum adalah sebagai berikut:
2.2 Etsa Kering adan Pembersihan
2.2.1 Etsa Kering
Etsa kering di industri terutama mengacu pada etsa plasma, yang menggunakan plasma dengan aktivitas yang ditingkatkan untuk mengetsa zat tertentu. Sistem peralatan dalam proses produksi skala besar menggunakan plasma non-ekuilibrium bersuhu rendah.
Etsa plasma terutama menggunakan dua mode pelepasan: pelepasan berpasangan kapasitif dan pelepasan berpasangan induktif
Dalam mode pelepasan yang digabungkan secara kapasitif: plasma dihasilkan dan dipelihara dalam dua kapasitor pelat paralel oleh catu daya frekuensi radio (RF) eksternal. Tekanan gas biasanya beberapa militorr hingga puluhan militorr, dan laju ionisasi kurang dari 10-5. Dalam mode pelepasan yang digabungkan secara induktif: umumnya pada tekanan gas yang lebih rendah (puluhan militorr), plasma dihasilkan dan dipertahankan oleh energi masukan yang digabungkan secara induktif. Laju ionisasi biasanya lebih besar dari 10-5, sehingga disebut juga plasma densitas tinggi. Sumber plasma densitas tinggi juga dapat diperoleh melalui resonansi siklotron elektron dan pelepasan gelombang siklotron. Plasma densitas tinggi dapat mengoptimalkan laju etsa dan selektivitas proses etsa sekaligus mengurangi kerusakan etsa dengan mengontrol aliran ion dan energi pemboman ion secara independen melalui catu daya RF atau gelombang mikro eksternal dan catu daya bias RF pada substrat.
Proses etsa kering adalah sebagai berikut: gas etsa disuntikkan ke dalam ruang reaksi vakum, dan setelah tekanan dalam ruang reaksi distabilkan, plasma dihasilkan oleh pelepasan cahaya frekuensi radio; setelah terkena elektron berkecepatan tinggi, ia terurai menghasilkan radikal bebas, yang berdifusi ke permukaan substrat dan teradsorpsi. Di bawah aksi pemboman ion, radikal bebas yang teradsorpsi bereaksi dengan atom atau molekul pada permukaan substrat untuk membentuk produk sampingan berbentuk gas, yang dikeluarkan dari ruang reaksi. Prosesnya ditunjukkan pada gambar berikut:
Proses etsa kering dapat dibagi menjadi empat kategori berikut:
(1)Etsa sputtering fisik: Ini terutama bergantung pada ion energik dalam plasma untuk membombardir permukaan material yang tergores. Jumlah atom yang tergagap bergantung pada energi dan sudut partikel yang datang. Ketika energi dan sudut tetap tidak berubah, laju sputtering bahan yang berbeda biasanya hanya berbeda 2 hingga 3 kali lipat, sehingga tidak ada selektivitas. Proses reaksinya sebagian besar bersifat anisotropik.
(2)Etsa kimia: Plasma menyediakan atom dan molekul pengetsaan fase gas, yang bereaksi secara kimia dengan permukaan material untuk menghasilkan gas yang mudah menguap. Reaksi kimia murni ini mempunyai selektivitas yang baik dan menunjukkan karakteristik isotropik tanpa mempertimbangkan struktur kisi.
Contoh: Si (padat) + 4F → SiF4 (gas), photoresist + O (gas) → CO2 (gas) + H2O (gas)
(3)Pengetsaan yang digerakkan oleh energi ion: Ion merupakan partikel penyebab etsa dan partikel pembawa energi. Efisiensi pengetsaan partikel pembawa energi tersebut lebih dari satu tingkat lebih tinggi dibandingkan dengan pengetsaan fisik atau kimia sederhana. Diantaranya, optimalisasi parameter fisik dan kimia proses merupakan inti dari pengendalian proses etsa.
(4)Etsa komposit penghalang ion: Ini terutama mengacu pada pembentukan lapisan pelindung penghalang polimer oleh partikel komposit selama proses etsa. Plasma membutuhkan lapisan pelindung untuk mencegah reaksi etsa pada dinding samping selama proses etsa. Misalnya, menambahkan C ke etsa Cl dan Cl2 dapat menghasilkan lapisan senyawa klorokarbon selama etsa untuk melindungi dinding samping agar tidak tergores.
2.2.1 Pembersihan kering
Pembersihan kering terutama mengacu pada pembersihan plasma. Ion-ion dalam plasma digunakan untuk membombardir permukaan yang akan dibersihkan, dan atom serta molekul dalam keadaan aktif berinteraksi dengan permukaan yang akan dibersihkan, untuk menghilangkan dan menjadikan photoresist menjadi abu. Berbeda dengan etsa kering, parameter proses dry cleaning biasanya tidak mencakup selektivitas arah, sehingga desain prosesnya relatif sederhana. Dalam proses produksi skala besar, gas berbasis fluor, oksigen, atau hidrogen terutama digunakan sebagai bagian utama plasma reaksi. Selain itu, menambahkan sejumlah plasma argon dapat meningkatkan efek bombardir ion, sehingga meningkatkan efisiensi pembersihan.
Dalam proses dry cleaning plasma, biasanya digunakan metode plasma jarak jauh. Hal ini dikarenakan dalam proses pembersihan diharapkan dapat mengurangi efek bombardir ion-ion dalam plasma untuk mengendalikan kerusakan akibat bombardir ion; dan peningkatan reaksi radikal bebas kimia dapat meningkatkan efisiensi pembersihan. Plasma jarak jauh dapat menggunakan gelombang mikro untuk menghasilkan plasma yang stabil dan berkepadatan tinggi di luar ruang reaksi, menghasilkan sejumlah besar radikal bebas yang masuk ke ruang reaksi untuk mencapai reaksi yang diperlukan untuk pembersihan. Sebagian besar sumber gas pembersih kering di industri menggunakan gas berbasis fluor, seperti NF3, dan lebih dari 99% NF3 terurai dalam plasma gelombang mikro. Hampir tidak ada efek bombardir ion pada proses dry cleaning, sehingga bermanfaat untuk melindungi wafer silikon dari kerusakan dan memperpanjang umur ruang reaksi.
Tiga peralatan etsa dan pembersihan basah
3.1 Mesin pembersih wafer tipe tangki
Mesin pembersih wafer tipe palung terutama terdiri dari modul transmisi kotak transfer wafer bukaan depan, modul transmisi bongkar muat wafer, modul pemasukan udara buang, modul tangki cairan kimia, modul tangki air deionisasi, tangki pengering. modul dan modul kontrol. Ia dapat membersihkan beberapa kotak wafer secara bersamaan dan dapat mengeringkan dan mengeringkan wafer.
3.2 Penggores Wafer Parit
3.3 Peralatan Pengolahan Basah Wafer Tunggal
Menurut tujuan proses yang berbeda, peralatan proses basah wafer tunggal dapat dibagi menjadi tiga kategori. Kategori pertama adalah peralatan pembersih wafer tunggal, yang target pembersihannya meliputi partikel, bahan organik, lapisan oksida alami, kotoran logam, dan polutan lainnya; kategori kedua adalah peralatan penggosok wafer tunggal, yang tujuan proses utamanya adalah menghilangkan partikel pada permukaan wafer; kategori ketiga adalah peralatan etsa wafer tunggal, yang terutama digunakan untuk menghilangkan film tipis. Menurut tujuan proses yang berbeda, peralatan etsa wafer tunggal dapat dibagi menjadi dua jenis. Jenis pertama adalah peralatan etsa ringan, yang terutama digunakan untuk menghilangkan lapisan kerusakan lapisan permukaan yang disebabkan oleh implantasi ion berenergi tinggi; jenis kedua adalah peralatan penghilang lapisan pengorbanan, yang terutama digunakan untuk menghilangkan lapisan penghalang setelah penipisan wafer atau pemolesan mekanis kimia.
Dari perspektif arsitektur mesin secara keseluruhan, arsitektur dasar semua jenis peralatan proses basah wafer tunggal serupa, umumnya terdiri dari enam bagian: rangka utama, sistem transfer wafer, modul ruang, modul suplai dan transfer cairan kimia, sistem perangkat lunak dan modul kontrol elektronik.
3.4 Peralatan Pembersih Wafer Tunggal
Peralatan pembersih wafer tunggal dirancang berdasarkan metode pembersihan RCA tradisional, dan tujuan prosesnya adalah untuk membersihkan partikel, bahan organik, lapisan oksida alami, kotoran logam, dan polutan lainnya. Dalam hal penerapan proses, peralatan pembersih wafer tunggal saat ini banyak digunakan dalam proses front-end dan back-end manufaktur sirkuit terpadu, termasuk pembersihan sebelum dan sesudah pembentukan film, pembersihan setelah etsa plasma, pembersihan setelah implantasi ion, pembersihan setelah bahan kimia. pemolesan mekanis, dan pembersihan setelah pengendapan logam. Kecuali untuk proses asam fosfat suhu tinggi, peralatan pembersih wafer tunggal pada dasarnya kompatibel dengan semua proses pembersihan.
3.5 Peralatan Etsa Wafer Tunggal
Tujuan proses peralatan etsa wafer tunggal terutama adalah etsa film tipis. Menurut tujuan prosesnya, dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu peralatan etsa ringan (digunakan untuk menghilangkan lapisan kerusakan lapisan permukaan yang disebabkan oleh implantasi ion berenergi tinggi) dan peralatan penghilang lapisan korban (digunakan untuk menghilangkan lapisan penghalang setelah wafer penipisan atau pemolesan mekanis kimiawi). Bahan yang perlu dihilangkan dalam proses umumnya meliputi silikon, silikon oksida, silikon nitrida, dan lapisan film logam.
Empat peralatan etsa dan pembersihan kering
4.1 Klasifikasi peralatan etsa plasma
Selain peralatan etsa sputtering ion yang mendekati reaksi fisik murni dan peralatan degumming yang mendekati reaksi kimia murni, etsa plasma secara kasar dapat dibagi menjadi dua kategori sesuai dengan teknologi pembangkitan dan kontrol plasma yang berbeda:
-Etsa Plasma Berpasangan Kapasitif (CCP);
-Etsa Plasma Berpasangan Induktif (ICP).
4.1.1 PKC
Etsa plasma yang digabungkan secara kapasitif adalah menghubungkan catu daya frekuensi radio ke satu atau kedua elektroda atas dan bawah di ruang reaksi, dan plasma di antara dua pelat membentuk kapasitor dalam rangkaian ekivalen yang disederhanakan.
Ada dua teknologi paling awal:
Salah satunya adalah etsa plasma awal, yang menghubungkan catu daya RF ke elektroda atas dan elektroda bawah tempat wafer berada dibumikan. Karena plasma yang dihasilkan dengan cara ini tidak akan membentuk selubung ion yang cukup tebal pada permukaan wafer, energi bombardir ion menjadi rendah, dan biasanya digunakan dalam proses seperti etsa silikon yang menggunakan partikel aktif sebagai etsa utama.
Yang lainnya adalah etsa ion reaktif awal (RIE), yang menghubungkan catu daya RF ke elektroda bawah tempat wafer berada, dan menghubungkan elektroda atas dengan area yang lebih luas. Teknologi ini dapat membentuk selubung ion yang lebih tebal, sehingga cocok untuk proses etsa dielektrik yang memerlukan energi ion lebih tinggi untuk berpartisipasi dalam reaksi. Berdasarkan etsa ion reaktif awal, medan magnet DC yang tegak lurus terhadap medan listrik RF ditambahkan untuk membentuk penyimpangan ExB, yang dapat meningkatkan kemungkinan tumbukan elektron dan partikel gas, sehingga secara efektif meningkatkan konsentrasi plasma dan laju etsa. Etsa ini disebut etsa ion reaktif yang ditingkatkan medan magnet (MERIE).
Ketiga teknologi di atas memiliki kelemahan yang sama, yaitu konsentrasi plasma dan energinya tidak dapat dikontrol secara terpisah. Misalnya, untuk meningkatkan laju etsa, metode peningkatan daya RF dapat digunakan untuk meningkatkan konsentrasi plasma, namun peningkatan daya RF pasti akan menyebabkan peningkatan energi ion, yang akan menyebabkan kerusakan pada perangkat di wafernya. Dalam dekade terakhir, teknologi kopling kapasitif telah mengadopsi desain beberapa sumber RF, yang masing-masing dihubungkan ke elektroda atas dan bawah atau keduanya ke elektroda bawah.
Dengan memilih dan mencocokkan frekuensi RF yang berbeda, area elektroda, jarak, bahan, dan parameter penting lainnya dikoordinasikan satu sama lain, konsentrasi plasma dan energi ion dapat dipisahkan sebanyak mungkin.
4.1.2 ICP
Etsa plasma yang digabungkan secara induktif adalah menempatkan satu atau lebih set kumparan yang terhubung ke catu daya frekuensi radio pada atau di sekitar ruang reaksi. Medan magnet bolak-balik yang dihasilkan oleh arus frekuensi radio dalam kumparan memasuki ruang reaksi melalui jendela dielektrik untuk mempercepat elektron, sehingga menghasilkan plasma. Dalam rangkaian ekivalen yang disederhanakan (transformator), kumparan adalah induktansi belitan primer, dan plasma adalah induktansi belitan sekunder.
Metode penggandengan ini dapat mencapai konsentrasi plasma yang lebih dari satu urutan besarnya lebih tinggi daripada penggandengan kapasitif pada tekanan rendah. Selain itu, catu daya RF kedua dihubungkan ke lokasi wafer sebagai catu daya bias untuk menyediakan energi pemboman ion. Oleh karena itu, konsentrasi ion bergantung pada sumber catu daya kumparan dan energi ion bergantung pada catu daya bias, sehingga mencapai pemisahan konsentrasi dan energi yang lebih menyeluruh.
4.2 Peralatan Etsa Plasma
Hampir semua etsa kering pada etsa kering dihasilkan secara langsung maupun tidak langsung dari plasma, sehingga etsa kering sering disebut etsa plasma. Etsa plasma adalah jenis etsa plasma dalam arti luas. Dalam dua desain reaktor pelat datar awal, yang pertama adalah pelat tempat wafer berada dan pelat lainnya dihubungkan ke sumber RF; yang lainnya adalah sebaliknya. Pada desain sebelumnya, luas pelat yang dibumikan biasanya lebih besar daripada luas pelat yang dihubungkan ke sumber RF, dan tekanan gas dalam reaktor tinggi. Selubung ion yang terbentuk pada permukaan wafer sangat tipis, dan wafer tersebut seolah-olah “terbenam” dalam plasma. Etsa terutama diselesaikan oleh reaksi kimia antara partikel aktif dalam plasma dan permukaan bahan yang tergores. Energi pemboman ion sangat kecil, dan partisipasinya dalam etsa sangat rendah. Desain ini disebut mode etsa plasma. Dalam desain lain, karena tingkat partisipasi bombardir ion relatif besar, maka disebut mode etsa ion reaktif.
4.3 Peralatan Etsa Ion Reaktif
Etsa ion reaktif (RIE) mengacu pada proses etsa di mana partikel aktif dan ion bermuatan berpartisipasi dalam proses tersebut pada saat yang bersamaan. Diantaranya, partikel aktif sebagian besar adalah partikel netral (juga dikenal sebagai radikal bebas), dengan konsentrasi tinggi (sekitar 1% hingga 10% dari konsentrasi gas), yang merupakan komponen utama etsa. Produk yang dihasilkan oleh reaksi kimia antara bahan tersebut dan bahan yang tergores akan menguap dan langsung diekstraksi dari ruang reaksi, atau terakumulasi pada permukaan yang tergores; sedangkan ion-ion bermuatan berada pada konsentrasi yang lebih rendah (10-4 hingga 10-3 konsentrasi gas), dan mereka dipercepat oleh medan listrik dari selubung ion yang terbentuk pada permukaan wafer untuk membombardir permukaan yang tergores. Ada dua fungsi utama partikel bermuatan. Salah satunya adalah menghancurkan struktur atom bahan yang tergores, sehingga mempercepat laju reaksi partikel aktif dengannya; cara lainnya adalah membombardir dan menghilangkan akumulasi produk reaksi sehingga bahan yang tergores bersentuhan penuh dengan partikel aktif, sehingga pengetsaan berlanjut.
Karena ion tidak berpartisipasi secara langsung dalam reaksi etsa (atau hanya mempunyai proporsi yang sangat kecil, seperti penghilangan bombardir fisik dan etsa kimia langsung dari ion aktif), sebenarnya, proses etsa di atas harus disebut etsa berbantuan ion. Nama etsa ion reaktif tidak akurat, namun masih digunakan sampai sekarang. Peralatan RIE paling awal mulai digunakan pada tahun 1980an. Karena penggunaan catu daya RF tunggal dan desain ruang reaksi yang relatif sederhana, ia memiliki keterbatasan dalam hal laju etsa, keseragaman, dan selektivitas.
4.4 Peralatan Etsa Ion Reaktif yang Ditingkatkan Medan Magnet
Perangkat MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) adalah perangkat etsa yang dibuat dengan menambahkan medan magnet DC ke perangkat RIE panel datar dan dimaksudkan untuk meningkatkan laju etsa.
Peralatan MERIE mulai digunakan dalam skala besar pada tahun 1990an, ketika peralatan etsa wafer tunggal telah menjadi peralatan utama di industri. Kerugian terbesar dari peralatan MERIE adalah ketidakhomogenan distribusi spasial konsentrasi plasma yang disebabkan oleh medan magnet akan menyebabkan perbedaan arus atau tegangan pada perangkat sirkuit terpadu, sehingga menyebabkan kerusakan perangkat. Karena kerusakan ini disebabkan oleh ketidakhomogenan sesaat, rotasi medan magnet tidak dapat menghilangkannya. Karena ukuran sirkuit terpadu terus menyusut, kerusakan perangkatnya semakin sensitif terhadap ketidakhomogenan plasma, dan teknologi untuk meningkatkan laju pengetsaan dengan meningkatkan medan magnet secara bertahap telah digantikan oleh teknologi pengetsaan ion reaktif planar catu daya multi-RF, yang adalah, teknologi etsa plasma yang digabungkan secara kapasitif.
4.5 Peralatan etsa plasma yang digabungkan secara kapasitif
Peralatan etsa plasma berpasangan kapasitif (CCP) adalah perangkat yang menghasilkan plasma dalam ruang reaksi melalui kopling kapasitif dengan menerapkan catu daya frekuensi radio (atau DC) ke pelat elektroda dan digunakan untuk etsa. Prinsip etsanya mirip dengan peralatan etsa ion reaktif.
Diagram skema yang disederhanakan dari peralatan etsa CCP ditunjukkan di bawah ini. Biasanya menggunakan dua atau tiga sumber RF dengan frekuensi berbeda, dan beberapa juga menggunakan catu daya DC. Frekuensi catu daya RF adalah 800kHz~162MHz, dan yang umum digunakan adalah 2MHz, 4MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz dan 60MHz. Catu daya RF dengan frekuensi 2MHz atau 4MHz biasa disebut sumber RF frekuensi rendah. Mereka umumnya dihubungkan ke elektroda bawah tempat wafer berada. Mereka lebih efektif dalam mengendalikan energi ion, sehingga disebut juga catu daya bias; Catu daya RF dengan frekuensi di atas 27MHz disebut sumber RF frekuensi tinggi. Mereka dapat dihubungkan ke elektroda atas atau elektroda bawah. Mereka lebih efektif dalam mengendalikan konsentrasi plasma, sehingga disebut juga sumber pasokan listrik. Catu daya RF 13MHz berada di tengah dan umumnya dianggap memiliki kedua fungsi di atas tetapi relatif lebih lemah. Perhatikan bahwa meskipun konsentrasi dan energi plasma dapat disesuaikan dalam kisaran tertentu dengan kekuatan sumber RF pada frekuensi berbeda (yang disebut efek decoupling), karena karakteristik kopling kapasitif, keduanya tidak dapat disesuaikan dan dikontrol sepenuhnya secara independen.
Distribusi energi ion mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kinerja detail pengetsaan dan kerusakan perangkat, sehingga pengembangan teknologi untuk mengoptimalkan distribusi energi ion telah menjadi salah satu poin penting dari peralatan pengetsaan yang canggih. Saat ini, teknologi yang telah berhasil digunakan dalam produksi meliputi penggerak hibrida multi-RF, superposisi DC, kombinasi RF dengan bias pulsa DC, dan keluaran RF berdenyut sinkron dari catu daya bias dan catu daya sumber.
Peralatan etsa CCP adalah salah satu dari dua jenis peralatan etsa plasma yang paling banyak digunakan. Hal ini terutama digunakan dalam proses etsa bahan dielektrik, seperti etsa dinding samping gerbang dan etsa topeng keras di tahap depan proses chip logika, etsa lubang kontak di tahap tengah, etsa mosaik dan bantalan aluminium di tahap belakang, serta pengetsaan parit dalam, lubang dalam, dan lubang kontak kabel dalam proses chip memori flash 3D (mengambil struktur silikon nitrida/silikon oksida sebagai contoh).
Ada dua tantangan utama dan arah perbaikan yang dihadapi peralatan etsa CCP. Pertama, dalam penerapan energi ion yang sangat tinggi, kemampuan pengetsaan struktur dengan rasio aspek tinggi (seperti pengetsaan lubang dan alur pada memori flash 3D memerlukan rasio yang lebih tinggi dari 50:1). Metode peningkatan daya bias untuk meningkatkan energi ion saat ini telah menggunakan catu daya RF hingga 10.000 watt. Mengingat besarnya jumlah panas yang dihasilkan, teknologi pendinginan dan pengatur suhu ruang reaksi perlu terus ditingkatkan. Kedua, perlu adanya terobosan dalam pengembangan gas etsa baru untuk memecahkan masalah kemampuan etsa secara mendasar.
4.6 Peralatan Etsa Plasma yang Digabungkan Secara Induktif
Peralatan etsa plasma berpasangan induktif (ICP) adalah perangkat yang memasangkan energi sumber daya frekuensi radio ke dalam ruang reaksi dalam bentuk medan magnet melalui kumparan induktor, sehingga menghasilkan plasma untuk etsa. Prinsip etsanya juga termasuk dalam etsa ion reaktif umum.
Ada dua tipe utama desain sumber plasma untuk peralatan etsa ICP. Salah satunya adalah teknologi trafo coupled plasma (TCP) yang dikembangkan dan diproduksi oleh Lam Research. Kumparan induktornya ditempatkan pada bidang jendela dielektrik di atas ruang reaksi. Sinyal RF 13,56MHz menghasilkan medan magnet bolak-balik pada kumparan yang tegak lurus dengan jendela dielektrik dan menyimpang secara radial dengan sumbu kumparan sebagai pusatnya.
Medan magnet memasuki ruang reaksi melalui jendela dielektrik, dan medan magnet bolak-balik menghasilkan medan listrik bolak-balik yang sejajar dengan jendela dielektrik di ruang reaksi, sehingga mencapai disosiasi gas etsa dan menghasilkan plasma. Karena prinsip ini dapat dipahami sebagai transformator dengan kumparan induktor sebagai belitan primer dan plasma dalam ruang reaksi sebagai belitan sekunder, maka etsa ICP dinamai demikian.
Keuntungan utama teknologi TCP adalah strukturnya mudah untuk ditingkatkan. Misalnya, dari wafer 200mm ke wafer 300mm, TCP dapat mempertahankan efek etsa yang sama hanya dengan meningkatkan ukuran kumparan.
Desain sumber plasma lainnya adalah teknologi sumber plasma terpisah (DPS) yang dikembangkan dan diproduksi oleh Applied Materials, Inc. di Amerika Serikat. Kumparan induktornya dililitkan secara tiga dimensi pada jendela dielektrik hemisferis. Prinsip menghasilkan plasma mirip dengan teknologi TCP yang disebutkan di atas, namun efisiensi disosiasi gas relatif tinggi, sehingga kondusif untuk memperoleh konsentrasi plasma yang lebih tinggi.
Karena efisiensi kopling induktif untuk menghasilkan plasma lebih tinggi daripada kopling kapasitif, dan plasma terutama dihasilkan di area dekat jendela dielektrik, konsentrasi plasma pada dasarnya ditentukan oleh kekuatan sumber catu daya yang terhubung ke induktor. kumparan, dan energi ion dalam selubung ion pada permukaan wafer pada dasarnya ditentukan oleh kekuatan catu daya bias, sehingga konsentrasi dan energi ion dapat dikontrol secara independen, sehingga mencapai decoupling.
Peralatan etsa ICP adalah salah satu dari dua jenis peralatan etsa plasma yang paling banyak digunakan. Hal ini terutama digunakan untuk mengetsa parit dangkal silikon, germanium (Ge), struktur gerbang polisilikon, struktur gerbang logam, silikon tegang (Strained-Si), kabel logam, bantalan logam (Pads), topeng keras logam etsa mosaik dan berbagai proses di berbagai teknologi pencitraan.
Selain itu, dengan munculnya sirkuit terpadu tiga dimensi, sensor gambar CMOS dan sistem mikro-elektro-mekanis (MEMS), serta peningkatan pesat dalam penerapan via silikon via (TSV), lubang miring berukuran besar dan etsa silikon dalam dengan morfologi berbeda, banyak produsen telah meluncurkan peralatan etsa yang dikembangkan khusus untuk aplikasi ini. Ciri-cirinya adalah kedalaman etsa yang besar (puluhan bahkan ratusan mikron), sehingga sebagian besar bekerja pada kondisi aliran gas tinggi, tekanan tinggi, dan daya tinggi.
------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------
Semicera dapat menyediakanbagian grafit, terasa lembut/kaku, bagian silikon karbida, Bagian silikon karbida CVD, DanBagian yang dilapisi SiC/TaCdengan dalam 30 hari.
Jika Anda tertarik dengan produk semikonduktor di atas,jangan ragu untuk menghubungi kami pada saat pertama.
Telp: +86-13373889683
WhatsApp: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Waktu posting: 31 Agustus-2024