У працэсе вытворчасці паўправаднікоў,тручэннетэхналогія з'яўляецца найважнейшым працэсам, які выкарыстоўваецца для дакладнага выдалення непажаданых матэрыялаў на падкладцы для фарміравання складаных узораў схем. У гэтым артыкуле будуць падрабязна прадстаўлены дзве асноўныя тэхналогіі тручэння - тручэнне ёмістнай плазмай (CCP) і тручэнне індуктыўна звязанай плазмай (ВЧД), а таксама вывучыць іх прымяненне ў тручэнні розных матэрыялаў.
Ёмістка звязанае плазменнае тручэнне (CCP)
Ёмістка звязанае плазменнае тручэнне (CCP) дасягаецца шляхам падачы радыёчастотнага напружання на два паралельныя пласціністыя электроды праз супастаўленне і блакавальны кандэнсатар пастаяннага току. Два электрода і плазма разам утвараюць эквівалентны кандэнсатар. У гэтым працэсе радыёчастотнае напружанне ўтварае ёмістную абалонку каля электрода, і мяжа абалонкі змяняецца з хуткімі ваганнямі напружання. Калі электроны дасягаюць гэтай хутка зменлівай абалонкі, яны адлюстроўваюцца і атрымліваюць энергію, што, у сваю чаргу, выклікае дысацыяцыю або іянізацыю малекул газу з адукацыяй плазмы. Траўленне CCP звычайна ўжываецца для матэрыялаў з больш высокай энергіяй хімічнай сувязі, такіх як дыэлектрыкі, але з-за больш нізкай хуткасці тручэння яно падыходзіць для прымянення, якое патрабуе дакладнага кантролю.
Індуктыўна звязанае плазменнае тручэнне (ICP)
Індуктыўна звязаная плазматручэнне(ICP) заснавана на прынцыпе, што пераменны ток праходзіць праз катушку для стварэння індукаванага магнітнага поля. Пад дзеяннем гэтага магнітнага поля электроны ў рэакцыйнай камеры паскараюцца і працягваюць паскарацца ў індукаваным электрычным полі, у канчатковым выніку сутыкаючыся з малекуламі рэакцыйнага газу, выклікаючы дысацыяцыю або іянізацыю малекул і ўтварэнне плазмы. Гэты метад можа даць высокую хуткасць іянізацыі і дазволіць самастойна рэгуляваць шчыльнасць плазмы і энергію бамбардзіроўкі, што робіцьICP тручэнневельмі падыходзіць для тручэння матэрыялаў з нізкай энергіяй хімічнай сувязі, такіх як крэмній і метал. Акрамя таго, тэхналогія ICP таксама забяспечвае лепшую аднастайнасць і хуткасць тручэння.
1. Траўленне металу
Траўленне металу ў асноўным выкарыстоўваецца для апрацоўкі міжзлучэнняў і шматслаёвай металічнай праводкі. Яе патрабаванні ўключаюць: высокую хуткасць тручэння, высокую селектыўнасць (больш за 4:1 для пласта маскі і больш за 20:1 для міжслойнага дыэлектрыка), высокую аднастайнасць тручэння, добры кантроль крытычных памераў, адсутнасць плазменных пашкоджанняў, меншую колькасць рэшткавых забруджванняў і адсутнасць карозіі металу. Для тручэння металу звычайна выкарыстоўваецца абсталяванне для тручэння з індуктыўна звязанай плазмай.
•Алюмініевае тручэнне: Алюміній з'яўляецца найважнейшым драцяным матэрыялам на сярэдняй і задняй стадыях вытворчасці мікрасхем, з такімі перавагамі, як нізкі супраціў, лёгкае нанясенне і тручэнне. Пры тручэнні алюмінія звычайна выкарыстоўваецца плазма, якая ствараецца хларыдам (напрыклад, Cl2). Алюміній рэагуе з хлорам, утвараючы лятучы хларыд алюмінія (AlCl3). Акрамя таго, можна дадаць іншыя галагеніды, такія як SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3 і г.д., каб выдаліць аксідны пласт на паверхні алюмінія, каб забяспечыць нармальнае тручэнне.
• Пратручванне вальфрамам: у структурах злучэння шматслаёвых металічных правадоў вальфрам з'яўляецца асноўным металам, які выкарыстоўваецца для злучэння сярэдняй секцыі мікрасхемы. Газы на аснове фтору або хлору можна выкарыстоўваць для тручэння металічнага вальфраму, але газы на аснове фтору маюць дрэнную селектыўнасць для аксіду крэмнію, у той час як газы на аснове хлору (напрыклад, CCl4) маюць лепшую селектыўнасць. Азот звычайна дадаюць у рэакцыйны газ, каб атрымаць высокую селектыўнасць травільнага клею, і кісларод дадаюць, каб паменшыць адклад вугляроду. Пратручванне вальфраму газам на аснове хлору дазваляе дасягнуць анізатропнага тручэння і высокай селектыўнасці. Газы, якія выкарыстоўваюцца ў сухім тручэнні вальфраму, - гэта ў асноўным SF6, Ar і O2, сярод якіх SF6 можа раскладацца ў плазме для забеспячэння атамаў фтору і вальфраму для хімічнай рэакцыі з атрыманнем фтору.
• Пратручванне нітрыдам тытана: нітрыд тытана, як матэрыял цвёрдай маскі, замяняе традыцыйную маску з нітрыду або аксіду крэмнію ў працэсе падвойнага дамаскіну. Пратручванне нітрыдам тытана ў асноўным выкарыстоўваецца ў працэсе адкрыцця цвёрдай маскі, а асноўным прадуктам рэакцыі з'яўляецца TiCl4. Выбіральнасць паміж традыцыйнай маскай і дыэлектрычным слоем з нізкім К невялікая, што прывядзе да з'яўлення дугападобнага профілю на верхняй частцы дыэлектрычнага пласта з нізкім К і пашырэнню шырыні канаўкі пасля тручэння. Прамежак паміж нанесенымі металічнымі лініямі занадта малы, што можа прывесці да ўцечкі моста або непасрэднай паломкі.
2. Пратручванне ізалятара
Аб'ектам тручэння ізалятара звычайна з'яўляюцца дыэлектрычныя матэрыялы, такія як дыяксід крэмнія або нітрыд крэмнія, якія шырока выкарыстоўваюцца для фарміравання кантактных адтулін і адтулін для каналаў для злучэння розных слаёў схемы. Дыэлектрычнае тручэнне звычайна выкарыстоўвае травільнік, заснаваны на прынцыпе ёмістна звязанага плазменнага тручэння.
• Плазменнае тручэнне плёнкі з дыяксіду крэмнію: плёнка з дыяксіду крэмнію звычайна труціцца з дапамогай газаў для тручэння, якія змяшчаюць фтор, такіх як CF4, CHF3, C2F6, SF6 і C3F8. Вуглярод, які змяшчаецца ў газе для тручэння, можа ўступаць у рэакцыю з кіслародам у аксідным пласце з адукацыяй пабочных прадуктаў CO і CO2, тым самым выдаляючы кісларод у аксідным пласце. CF4 - найбольш часта выкарыстоўваны травільны газ. Калі CF4 сутыкаецца з электронамі высокай энергіі, утвараюцца розныя іёны, радыкалы, атамы і свабодныя радыкалы. Свабодныя радыкалы фтору могуць хімічна рэагаваць з SiO2 і Si, утвараючы лятучы тэтрафтарыд крэмнію (SiF4).
• Плазменнае тручэнне плёнкі з нітрыду крэмнію: плёнку з нітрыду крэмнію можна пратручваць з дапамогай плазменнага тручэння CF4 або змешаным газам CF4 (з O2, SF6 і NF3). Для плёнкі Si3N4, калі для тручэння выкарыстоўваецца плазма CF4-O2 або іншая газавая плазма, якая змяшчае атамы F, хуткасць тручэння нітрыду крэмнію можа дасягаць 1200Å/хв, а селектыўнасць тручэння можа дасягаць 20:1. Асноўным прадуктам з'яўляецца лятучы тетрафторид крэмнія (SiF4), які лёгка здабываецца.
4. Монакрышталічны крэмній для тручэння
Траўленне монакрышталічнага крэмнію ў асноўным выкарыстоўваецца для фарміравання ізаляцыі неглыбокай траншэі (STI). Гэты працэс звычайна ўключае працэс прарыву і асноўны працэс тручэння. Рэвалюцыйны працэс выкарыстоўвае газ SiF4 і NF для выдалення аксіднага пласта на паверхні монакрышталічнага крэмнію праз моцную іённую бамбардзіроўку і хімічнае дзеянне элементаў фтору; асноўнае тручэнне выкарыстоўвае бромісты вадарод (HBr) у якасці асноўнага пратручвальніка. Радыкалы брому, якія раскладаюцца HBr у плазменным асяроддзі, рэагуюць з крэмніем з адукацыяй лятучага тетрабромида крэмнія (SiBr4), такім чынам, выдаляючы крэмній. Для тручэння монакрысталічнага крэмнію звычайна выкарыстоўваецца машына для тручэння з індуктыўна звязанай плазмай.
5. Полісіліконавы тручэнне
Пратручванне полікрэмнія - адзін з ключавых працэсаў, які вызначае памер засаўкі транзістараў, а памер засаўкі непасрэдна ўплывае на прадукцыйнасць інтэгральных схем. Пратручванне полікрылію патрабуе добрага каэфіцыента селектыўнасці. Галагенавыя газы, такія як хлор (Cl2), звычайна выкарыстоўваюцца для дасягнення анізатропнага тручэння і маюць добры каэфіцыент селектыўнасці (да 10:1). Газы на аснове брому, такія як бромісты вадарод (HBr), могуць атрымаць больш высокі каэфіцыент селектыўнасці (да 100:1). Сумесь HBr з хлорам і кіслародам можа павялічыць хуткасць тручэння. Прадукты рэакцыі газу галагену і крэмнію адкладаюцца на бакавінах, выконваючы ахоўную ролю. Для тручэння полікрэмнію звычайна выкарыстоўваецца машына для тручэння з індукцыйнай плазмай.
Няхай гэта будзе тручэнне плазмай з ёмістнай сувяззю або тручэнне з індуктыўнай сувяззю, кожны з іх мае свае унікальныя перавагі і тэхнічныя характарыстыкі. Выбар падыходнай тэхналогіі тручэння можа не толькі павысіць эфектыўнасць вытворчасці, але і забяспечыць выхад канчатковага прадукту.
Час публікацыі: 12 лістапада 2024 г