ការផលិតបន្ទះឈីប៖ ឧបករណ៍ និងដំណើរការ

នៅក្នុងដំណើរការផលិត semiconductor,etchingបច្ចេកវិទ្យាគឺជាដំណើរការដ៏សំខាន់មួយ ដែលត្រូវបានប្រើដើម្បីយកវត្ថុធាតុដែលមិនចង់បានចេញយ៉ាងជាក់លាក់នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដើម្បីបង្កើតជាគំរូសៀគ្វីស្មុគស្មាញ។ អត្ថបទនេះនឹងណែនាំអំពីបច្ចេកវិទ្យា etching ទូទៅចំនួនពីរយ៉ាងលម្អិត - capacitively coupled plasma etching (CCP) និង inductively coupled etching plasma (អាយ.ស៊ី.ភី) និងស្វែងយល់ពីកម្មវិធីរបស់ពួកគេក្នុងការឆ្លាក់សម្ភារៈផ្សេងៗ។

ការភ្ជាប់ប្លាស្មារួមបញ្ចូលគ្នា (CCP)

ការភ្ជាប់ប្លាស្មារួមបញ្ចូលគ្នា (CCP) ត្រូវបានសម្រេចដោយការអនុវត្តវ៉ុល RF ទៅនឹងអេឡិចត្រូតបន្ទះប៉ារ៉ាឡែលពីរតាមរយៈឧបករណ៍ផ្គូផ្គង និងឧបករណ៍ទប់កុងទ័រ DC ។ អេឡិចត្រូតទាំងពីរ និងប្លាស្មារួមគ្នាបង្កើតជា capacitor ស្មើគ្នា។ នៅក្នុងដំណើរការនេះ តង់ស្យុង RF បង្កើតជា capacitive sheath នៅជិត electrode ហើយព្រំដែននៃ sheath ផ្លាស់ប្តូរជាមួយនឹងការយោលយ៉ាងលឿននៃវ៉ុល។ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងឈានដល់ស្រទាប់ផ្លាស់ប្តូរយ៉ាងឆាប់រហ័សនេះ ពួកវាត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំង និងទទួលបានថាមពល ដែលនាំឱ្យមានការបំបែក ឬអ៊ីយ៉ូដនៃម៉ូលេគុលឧស្ម័នដើម្បីបង្កើតប្លាស្មា។ ការ etching CCP ជាធម្មតាត្រូវបានអនុវត្តទៅលើវត្ថុធាតុដែលមានថាមពលចំណងគីមីខ្ពស់ ដូចជា dielectrics ប៉ុន្តែដោយសារតែអត្រានៃការ etching ទាបរបស់វា វាស័ក្តិសមសម្រាប់កម្មវិធីដែលទាមទារការគ្រប់គ្រងល្អ។

ការភ្ជាប់ប្លាស្មារួមបញ្ចូលគ្នា (ICP)

ប្លាស្មារួមបញ្ចូលគ្នាដោយអាំងឌុចស្យុងetching(ICP) គឺផ្អែកលើគោលការណ៍ដែលចរន្តឆ្លាស់ឆ្លងកាត់របុំមួយ ដើម្បីបង្កើតវាលម៉ាញេទិកដែលបង្កឡើង។ នៅក្រោមសកម្មភាពនៃដែនម៉ាញេទិចនេះ អេឡិចត្រុងនៅក្នុងអង្គជំនុំជម្រះប្រតិកម្មត្រូវបានបង្កើនល្បឿន ហើយបន្តបង្កើនល្បឿននៅក្នុងវាលអគ្គិសនីដែលបង្កឡើងដោយទីបំផុតប៉ះទង្គិចជាមួយម៉ូលេគុលឧស្ម័នប្រតិកម្ម ដែលបណ្តាលឱ្យម៉ូលេគុលបំបែក ឬអ៊ីយ៉ូដ និងបង្កើតប្លាស្មា។ វិធីសាស្រ្តនេះអាចបង្កើតអត្រាអ៊ីយ៉ូដខ្ពស់ និងអនុញ្ញាតឱ្យលៃតម្រូវដង់ស៊ីតេប្លាស្មា និងថាមពលទម្លាក់គ្រាប់បែកដោយឯករាជ្យ ដែលធ្វើឱ្យការឆ្លាក់ ICPស័ក្តិសម​ណាស់​សម្រាប់​ការ​ឆ្លាក់​វត្ថុ​ដែល​មាន​ថាមពល​ចំណង​គីមី​ទាប ដូចជា​ស៊ីលីកូន និង​លោហៈ។ លើសពីនេះ បច្ចេកវិទ្យា ICP ក៏ផ្តល់នូវឯកសណ្ឋាន និងអត្រាការឆ្កូតកាន់តែប្រសើរផងដែរ។

1. ការឆ្លាក់ដែក

ដែក etching ត្រូវបានប្រើជាចម្បងសម្រាប់ដំណើរការនៃការតភ្ជាប់គ្នានិងខ្សែលោហៈពហុស្រទាប់។ តម្រូវការរបស់វារួមមាន: អត្រាឆ្លាក់ខ្ពស់ ការជ្រើសរើសខ្ពស់ (ធំជាង 4:1 សម្រាប់ស្រទាប់របាំង និងធំជាង 20:1 សម្រាប់ interlayer dielectric) ឯកសណ្ឋាន etching ខ្ពស់ ការគ្រប់គ្រងវិមាត្រសំខាន់ល្អ មិនមានការខូចខាតប្លាស្មា ភាពកខ្វក់ដែលនៅសេសសល់តិច និង មិនមានការ corrosion ទៅលោហៈ។ ការឆ្លាក់លោហធាតុ ជាធម្មតាប្រើឧបករណ៍ឆ្លាក់ប្លាស្មាដែលភ្ជាប់ដោយអាំងឌុចទ័ណ្ឌ។

•ការឆ្លាក់អាលុយមីញ៉ូម៖ អាលុយមីញ៉ូមគឺជាសម្ភារៈខ្សែភ្លើងដ៏សំខាន់បំផុតនៅក្នុងដំណាក់កាលកណ្តាល និងខាងក្រោយនៃការផលិតបន្ទះឈីប ជាមួយនឹងគុណសម្បត្តិនៃភាពធន់ទាប ងាយស្រួលដាក់ និងឆ្លាក់។ ការឆ្លាក់អាលុយមីញ៉ូមជាធម្មតាប្រើប្លាស្មាដែលបង្កើតដោយឧស្ម័នក្លរួ (ដូចជា Cl2)។ អាលុយមីញ៉ូម​មាន​ប្រតិកម្ម​ជាមួយ​ក្លរីន​ដើម្បី​ផលិត​ក្លរួអាលុយមីញ៉ូម​ដែល​ងាយ​នឹង​បង្កជាហេតុ (AlCl3)។ លើសពីនេះទៀត halides ផ្សេងទៀតដូចជា SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 ជាដើម អាចត្រូវបានបន្ថែមដើម្បីយកស្រទាប់អុកស៊ីដលើផ្ទៃអាលុយមីញ៉ូមចេញ ដើម្បីធានាបាននូវការច្រេះធម្មតា។

• ការឆ្លាក់ Tungsten៖ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធភ្ជាប់គ្នានៃខ្សែលោហៈច្រើនស្រទាប់ សារធាតុ Tungsten គឺជាលោហៈសំខាន់ដែលប្រើសម្រាប់ផ្នែកកណ្តាលនៃបន្ទះឈីប។ ឧស្ម័នដែលមានមូលដ្ឋានលើហ្វ្លុយអូរីន ឬក្លរីន អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីឆ្លាក់ដែក តង់ស្តែន ប៉ុន្តែឧស្ម័នដែលមានមូលដ្ឋានលើហ្វ្លុយអូរីនមានជម្រើសមិនល្អសម្រាប់អុកស៊ីដស៊ីលីកុន ខណៈដែលឧស្ម័នដែលមានក្លរីន (ដូចជា CCl4) មានជម្រើសល្អជាង។ ជាធម្មតាអាសូតត្រូវបានបន្ថែមទៅក្នុងឧស្ម័នប្រតិកម្ម ដើម្បីទទួលបានការជ្រើសរើសកាវខ្ពស់ ហើយអុកស៊ីសែនត្រូវបានបន្ថែមដើម្បីកាត់បន្ថយការបញ្ចេញកាបូន។ ការឆ្លាក់ tungsten ជាមួយនឹងឧស្ម័នដែលមានមូលដ្ឋានលើក្លរីនអាចសម្រេចបាននូវការឆ្លាក់ anisotropic និងការជ្រើសរើសខ្ពស់។ ឧស្ម័នដែលប្រើក្នុងការ etching ស្ងួតនៃ tungsten មានជាចម្បង SF6, Ar និង O2, ក្នុងចំណោម SF6 អាចត្រូវបាន decomposed នៅក្នុងប្លាស្មាដើម្បីផ្តល់នូវអាតូម fluorine និង tungsten សម្រាប់ប្រតិកម្មគីមីដើម្បីផលិតហ្វ្លុយអូរី។

• Titanium nitride etching៖ Titanium nitride ជាសម្ភារៈរបាំងរឹង ជំនួសម៉ាសស៊ីលីកុននីត្រាត ឬអុកស៊ីដប្រពៃណីនៅក្នុងដំណើរការ damscene ពីរ។ ការ etching ទីតាញ៉ូម nitride ត្រូវបានប្រើជាចម្បងនៅក្នុងដំណើរការនៃការបើករបាំងរឹង ហើយផលិតផលប្រតិកម្មសំខាន់គឺ TiCl4 ។ ការជ្រើសរើសរវាងរបាំងប្រពៃណី និងស្រទាប់ dielectric ទាប k គឺមិនខ្ពស់ដែលនឹងនាំឱ្យមានរូបរាងនៃទម្រង់រាងធ្នូនៅលើកំពូលនៃស្រទាប់ dielectric ទាប k និងការពង្រីកទទឹង groove បន្ទាប់ពី etching ។ គម្លាតរវាងខ្សែដែកដែលបានដាក់គឺតូចពេក ដែលងាយនឹងមានការលេចធ្លាយ ឬបំបែកដោយផ្ទាល់។

2. ការដាក់អ៊ីសូឡង់

វត្ថុនៃការ etching អ៊ីសូឡង់ជាធម្មតាជាវត្ថុធាតុ dielectric ដូចជា silicon dioxide ឬ silicon nitride ដែលត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយដើម្បីបង្កើតរន្ធទំនាក់ទំនងនិងរន្ធឆានែលដើម្បីភ្ជាប់ស្រទាប់សៀគ្វីផ្សេងគ្នា។ ការ etching Dielectric ជាធម្មតាប្រើ etcher ដោយផ្អែកលើគោលការណ៍នៃ capacitively coupled etching plasma etching ។

• ការឆ្លាក់ប្លាស្មានៃខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីតៈ ជាធម្មតា ខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីតត្រូវបានឆ្លាក់ដោយប្រើឧស្ម័នដែលផ្ទុកសារធាតុហ្វ្លុយអូរីន ដូចជា CF4, CHF3, C2F6, SF6 និង C3F8 ។ កាបូនដែលមាននៅក្នុងឧស្ម័ន etching អាចមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងអុកស៊ីសែននៅក្នុងស្រទាប់អុកស៊ីដដើម្បីផលិតអនុផល CO និង CO2 ដោយហេតុនេះការដកអុកស៊ីសែននៅក្នុងស្រទាប់អុកស៊ីតចេញ។ CF4 គឺជាឧស្ម័នដែលប្រើជាទូទៅបំផុត។ នៅពេលដែល CF4 ប៉ះទង្គិចជាមួយអេឡិចត្រុងដែលមានថាមពលខ្ពស់ អ៊ីយ៉ុងផ្សេងៗ រ៉ាឌីកាល់ អាតូម និងរ៉ាឌីកាល់សេរីត្រូវបានផលិត។ រ៉ាឌីកាល់សេរី ហ្វ្លុយអូរីន អាចប្រតិកម្មគីមីជាមួយ SiO2 និង Si ដើម្បីផលិតស៊ីលីកុន tetrafluoride (SiF4) ដែលងាយនឹងបង្កជាហេតុ។

• ការឆ្លាក់ប្លាស្មានៃខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុននីត្រាត៖ ខ្សែភាពយន្តស៊ីលីកុននីត្រាតអាចត្រូវបានឆ្លាក់ដោយប្រើការឆ្លាក់ប្លាស្មាដោយប្រើឧស្ម័នចម្រុះ CF4 ឬ CF4 (ជាមួយ O2, SF6 និង NF3)។ សម្រាប់ខ្សែភាពយន្ត Si3N4 នៅពេលដែលប្លាស្មា CF4-O2 ឬប្លាស្មាឧស្ម័នផ្សេងទៀតដែលមានអាតូម F ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការឆ្លាក់ អត្រានៃការឆ្លាក់ស៊ីលីកុននីត្រាតអាចឡើងដល់ 1200Å/នាទី ហើយការជ្រើសរើសឆ្លាក់អាចខ្ពស់រហូតដល់ 20:1។ ផលិតផលសំខាន់គឺសារធាតុ silicon tetrafluoride (SiF4) ដែលងាយនឹងបង្កជាហេតុ។

4. ការឆ្លាក់ស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់តែមួយ

ការឆ្លាក់ស៊ីលីកូនគ្រីស្តាល់តែមួយត្រូវបានប្រើជាចម្បងដើម្បីបង្កើតភាពឯកោរាក់ទាក់ (STI)។ ដំណើរការនេះជាធម្មតារួមបញ្ចូលដំណើរការបំបែក និងដំណើរការឆ្លាក់សំខាន់។ ដំណើរការបំបែកប្រើឧស្ម័ន SiF4 និង NF ដើម្បីយកស្រទាប់អុកស៊ីតនៅលើផ្ទៃនៃស៊ីលីកូនគ្រីស្តាល់តែមួយតាមរយៈការទម្លាក់គ្រាប់បែកអ៊ីយ៉ុងខ្លាំង និងសកម្មភាពគីមីនៃធាតុហ្វ្លុយអូរីន។ ការឆ្លាក់មេប្រើអ៊ីដ្រូសែនប្រូម (HBr) ជាសារធាតុចំបង។ រ៉ាឌីកាល់ bromine decomposed ដោយ HBr នៅក្នុងបរិយាកាសប្លាស្មាមានប្រតិកម្មជាមួយស៊ីលីកុនដើម្បីបង្កើតជាសារធាតុ silicon tetrabromide (SiBr4) ដែលងាយនឹងបង្កជាហេតុដោយយកស៊ីលីកុនចេញ។ ការឆ្លាក់ស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់តែមួយ ជាធម្មតាប្រើម៉ាស៊ីនឆ្លាក់ប្លាស្មារួមបញ្ចូលគ្នា។

5. ការលាបប៉ូលីស៊ីលីកុន

Polysilicon etching គឺជាដំណើរការដ៏សំខាន់មួយដែលកំណត់ទំហំច្រកទ្វារនៃត្រង់ស៊ីស្ទ័រ ហើយទំហំច្រកទ្វារប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ដំណើរការនៃសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា។ ការ etching ប៉ូលីស៊ីលីកុន ទាមទារសមាមាត្រជ្រើសរើសដ៏ល្អ។ ឧស្ម័ន Halogen ដូចជាក្លរីន (Cl2) ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើដើម្បីសម្រេចបាននូវការច្រេះ anisotropic និងមានសមាមាត្រជ្រើសរើសដ៏ល្អ (រហូតដល់ 10:1)។ ឧស្ម័នដែលមានមូលដ្ឋានលើ bromine ដូចជាអ៊ីដ្រូសែន bromide (HBr) អាចទទួលបានសមាមាត្រជ្រើសរើសខ្ពស់ជាង (រហូតដល់ 100:1) ។ ល្បាយនៃ HBr ជាមួយក្លរីន និងអុកស៊ីហ៊្សែនអាចបង្កើនអត្រាការឆ្កូត។ ផលិតផលប្រតិកម្មនៃឧស្ម័ន halogen និងស៊ីលីកុនត្រូវបានដាក់នៅលើជញ្ជាំងចំហៀងដើម្បីដើរតួនាទីការពារ។ ការ etching ប៉ូលីស៊ីលីកុន ជាធម្មតាប្រើម៉ាស៊ីន etching plasma ភ្ជាប់ដោយ inductively ។

ថាតើវាត្រូវបានភ្ជាប់គ្នាដោយ capacitively etching plasma ឬការភ្ជាប់ inductively inductive plasma etching, នីមួយៗមានគុណសម្បត្តិផ្ទាល់ខ្លួន និងលក្ខណៈបច្ចេកទេស។ ការជ្រើសរើសបច្ចេកវិទ្យា etching ដែលសមរម្យមិនត្រឹមតែអាចបង្កើនប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្មប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងធានាបាននូវទិន្នផលនៃផលិតផលចុងក្រោយផងដែរ។