Մեկ ներածություն
Ինտեգրալ շղթայի արտադրության գործընթացում փորագրումը բաժանվում է.
- Խոնավ փորագրություն;
- Չոր փորագրություն:
Վաղ օրերին թաց փորագրումը լայնորեն կիրառվում էր, բայց գծի լայնության վերահսկման և փորագրման ուղղորդման սահմանափակումների պատճառով 3 մկմ-ից հետո գործընթացների մեծ մասը օգտագործում է չոր փորագրում: Թաց փորագրությունն օգտագործվում է միայն որոշակի հատուկ նյութերի շերտերը հեռացնելու և մնացորդները մաքրելու համար:
Չոր փորագրումը վերաբերում է գազային քիմիական փորագրիչների օգտագործման գործընթացին՝ վաֆլի վրա գտնվող նյութերի հետ փոխազդելու համար, որպեսզի հեռացվի նյութի այն մասը, որը պետք է հեռացվի և ձևավորվի ցնդող ռեակցիայի արտադրանք, որոնք այնուհետև արդյունահանվում են ռեակցիայի պալատից: Փորագրիչը սովորաբար ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն առաջանում է փորագրող գազի պլազմայից, ուստի չոր փորագրությունը կոչվում է նաև պլազմային փորագրում։
1.1 Պլազմա
Պլազման թույլ իոնացված վիճակում գտնվող գազ է, որը ձևավորվում է արտաքին էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցության տակ փորագրող գազի փայլի արտանետմամբ (ինչպես, օրինակ, առաջանում է ռադիոհաճախականության սնուցման աղբյուրից): Այն ներառում է էլեկտրոններ, իոններ և չեզոք ակտիվ մասնիկներ։ Դրանցից ակտիվ մասնիկները կարող են ուղղակիորեն քիմիապես արձագանքել փորագրված նյութի հետ՝ փորագրման հասնելու համար, բայց այս մաքուր քիմիական ռեակցիան սովորաբար տեղի է ունենում միայն շատ փոքր քանակությամբ նյութերում և ուղղորդված չէ։ երբ իոններն ունեն որոշակի էներգիա, դրանք կարող են փորագրվել ուղղակի ֆիզիկական ցրման միջոցով, սակայն այս մաքուր ֆիզիկական ռեակցիայի փորագրման արագությունը չափազանց ցածր է, իսկ ընտրողականությունը՝ շատ վատ:
Պլազմայի փորագրման մեծ մասն ավարտվում է միաժամանակ ակտիվ մասնիկների և իոնների մասնակցությամբ: Այս գործընթացում իոնային ռմբակոծությունն ունի երկու գործառույթ. Մեկը փորագրված նյութի մակերևույթի ատոմային կապերի ոչնչացումն է՝ դրանով իսկ մեծացնելով չեզոք մասնիկների դրա հետ արձագանքելու արագությունը. մյուսն այն է, որ տապալվեն ռեակցիայի արտադրանքները, որոնք դրված են ռեակցիայի միջերեսի վրա, որպեսզի հեշտացվի, որ փորագրիչը լիովին շփվի փորագրված նյութի մակերեսի հետ, որպեսզի փորագրումը շարունակվի:
Փորագրված կառուցվածքի կողային պատերին նստած ռեակցիայի արտադրանքները չեն կարող արդյունավետորեն հեռացվել ուղղորդված իոնային ռմբակոծմամբ՝ դրանով իսկ արգելափակելով կողային պատերի փորագրումը և ձևավորելով անիզոտրոպ փորագրություն:
Երկրորդ փորագրման գործընթացը
2.1 Թաց փորագրում և մաքրում
Թաց փորագրումը ինտեգրալ սխեմաների արտադրության մեջ օգտագործվող ամենավաղ տեխնոլոգիաներից մեկն է: Չնայած թաց փորագրման գործընթացների մեծ մասը փոխարինվել է անիզոտրոպ չոր փորագրմամբ՝ իր իզոտրոպ փորագրման պատճառով, այն դեռևս կարևոր դեր է խաղում ավելի մեծ չափերի ոչ կրիտիկական շերտերը մաքրելու գործում: Հատկապես օքսիդի հեռացման մնացորդների փորագրման և էպիդերմիսի շերտազատման դեպքում այն ավելի արդյունավետ և խնայող է, քան չոր փորագրումը:
Խոնավ փորագրման առարկաները հիմնականում ներառում են սիլիցիումի օքսիդ, սիլիցիումի նիտրիդ, միաբյուրեղ սիլիցիում և բազմաբյուրեղ սիլիցիում: Սիլիցիումի օքսիդի խոնավ փորագրումը սովորաբար օգտագործում է հիդրոֆտորաթթու (HF) որպես հիմնական քիմիական կրող: Ընտրողականությունը բարելավելու համար գործընթացում օգտագործվում է ամոնիումի ֆտորիդով բուֆերացված նոսր հիդրոֆտորաթթու: pH արժեքի կայունությունը պահպանելու համար կարող է ավելացվել փոքր քանակությամբ ուժեղ թթու կամ այլ տարրեր։ Դոպավորված սիլիցիումի օքսիդը ավելի հեշտությամբ կոռոզիայից է ենթարկվում, քան մաքուր սիլիցիումի օքսիդը: Թաց քիմիական քերծվածքը հիմնականում օգտագործվում է ֆոտոդիմացկուն և կոշտ դիմակը (սիլիկոնի նիտրիդ) հեռացնելու համար: Տաք ֆոսֆորական թթուն (H3PO4) հիմնական քիմիական հեղուկն է, որն օգտագործվում է թաց քիմիական մաքրման համար՝ սիլիցիումի նիտրիդը հեռացնելու համար և ունի լավ ընտրողականություն սիլիցիումի օքսիդի համար:
Թաց մաքրումը նման է թաց փորագրմանը և քիմիական ռեակցիաների միջոցով հիմնականում հեռացնում է աղտոտիչները սիլիցիումի վաֆլի մակերևույթից՝ ներառյալ մասնիկները, օրգանական նյութերը, մետաղները և օքսիդները: Հիմնական թաց մաքրումը թաց քիմիական մեթոդն է: Չնայած չոր մաքրումը կարող է փոխարինել թաց մաքրման շատ մեթոդների, չկա որևէ մեթոդ, որը կարող է ամբողջությամբ փոխարինել թաց մաքրմանը:
Թաց մաքրման համար սովորաբար օգտագործվող քիմիական նյութերը ներառում են ծծմբաթթու, աղաթթու, հիդրոֆտորաթթու, ֆոսֆորական թթու, ջրածնի պերօքսիդ, ամոնիումի հիդրօքսիդ, ամոնիումի ֆտորիդ և այլն: Գործնական կիրառություններում մեկ կամ մի քանի քիմիկատներ խառնվում են դեոնացված ջրի հետ որոշակի համամասնությամբ, ըստ անհրաժեշտության: ձևավորել մաքրող լուծույթ, ինչպիսիք են SC1, SC2, DHF, BHF և այլն:
Մաքրումը հաճախ օգտագործվում է օքսիդի թաղանթի նստեցման գործընթացում, քանի որ օքսիդի թաղանթի պատրաստումը պետք է իրականացվի բացարձակապես մաքուր սիլիկոնային վաֆլի մակերեսի վրա: Սիլիկոնային վաֆլի մաքրման ընդհանուր գործընթացը հետևյալն է.
2.2 Չոր փորագրում աnd Մաքրում
2.2.1 Չոր փորագրում
Արդյունաբերության մեջ չոր փորագրումը հիմնականում վերաբերում է պլազմայի փորագրմանը, որն օգտագործում է ուժեղացված ակտիվությամբ պլազմա՝ հատուկ նյութեր փորագրելու համար: Սարքավորումների համակարգը լայնածավալ արտադրական գործընթացներում օգտագործում է ցածր ջերմաստիճանի ոչ հավասարակշռված պլազմա:
Պլազմայի փորագրումը հիմնականում օգտագործում է լիցքաթափման երկու ռեժիմ՝ կապակցված կապակցված լիցքաթափում և ինդուկտիվ զուգակցված լիցքաթափում:
Կապակցված լիցքաթափման ռեժիմում պլազման առաջանում և պահպանվում է երկու զուգահեռ թիթեղային կոնդենսատորներում արտաքին ռադիոհաճախականության (RF) սնուցման միջոցով: Գազի ճնշումը սովորաբար կազմում է մի քանի միլիտորից մինչև տասնյակ միլիտոր, իսկ իոնացման արագությունը 10-5-ից պակաս է: Ինդուկտիվ զուգակցված լիցքաթափման ռեժիմում. սովորաբար գազի ավելի ցածր ճնշման դեպքում (տասնյակ միլիտոր), պլազման առաջանում և պահպանվում է ինդուկտիվ զուգակցված մուտքային էներգիայի միջոցով: Իոնացման արագությունը սովորաբար ավելի մեծ է, քան 10-5, ուստի այն կոչվում է նաև բարձր խտության պլազմա։ Բարձր խտության պլազմայի աղբյուրները կարելի է ձեռք բերել նաև էլեկտրոնային ցիկլոտրոնային ռեզոնանսի և ցիկլոտրոնային ալիքի արտանետման միջոցով։ Բարձր խտության պլազման կարող է օպտիմիզացնել փորագրման արագությունն ու ընտրողականությունը՝ միաժամանակ նվազեցնելով փորագրման վնասը՝ ինքնուրույն վերահսկելով իոնների հոսքը և իոնային ռմբակոծման էներգիան արտաքին ՌԴ կամ միկրոալիքային էներգիայի մատակարարման և ենթաշերտի վրա ՌԴ կողմնակալ սնուցման միջոցով:
Չոր փորագրման գործընթացը հետևյալն է․ Բարձր արագությամբ էլեկտրոնների ազդեցության տակ ընկնելուց հետո այն քայքայվում է՝ առաջացնելով ազատ ռադիկալներ, որոնք ցրվում են ենթաշերտի մակերեսին և կլանվում։ Իոնային ռմբակոծման ազդեցության տակ ներծծված ազատ ռադիկալները փոխազդում են ատոմների կամ մոլեկուլների հետ սուբստրատի մակերեսի վրա՝ ձևավորելով գազային ենթամթերքներ, որոնք արտանետվում են ռեակցիայի խցիկից։ Գործընթացը ներկայացված է հետևյալ նկարում.
Չոր փորագրման գործընթացները կարելի է բաժանել հետևյալ չորս կատեգորիաների.
(1)Ֆիզիկական փորագրությունԱյն հիմնականում հենվում է պլազմայի էներգետիկ իոնների վրա՝ փորագրված նյութի մակերեսը ռմբակոծելու համար: Թրթված ատոմների թիվը կախված է ընկնող մասնիկների էներգիայից և անկյունից։ Երբ էներգիան և անկյունը մնում են անփոփոխ, տարբեր նյութերի ցրման արագությունը սովորաբար տարբերվում է ընդամենը 2-3 անգամ, ուստի ընտրողականություն չկա: Ռեակցիայի պրոցեսը հիմնականում անիզոտրոպ է։
(2)Քիմիական փորագրությունՊլազման ապահովում է գազաֆազ փորագրող ատոմներ և մոլեկուլներ, որոնք քիմիական ռեակցիա են տալիս նյութի մակերեսի հետ՝ արտադրելով ցնդող գազեր: Այս զուտ քիմիական ռեակցիան ունի լավ ընտրողականություն և ցուցադրում է իզոտրոպային բնութագրեր՝ առանց հաշվի առնելու ցանցի կառուցվածքը:
Օրինակ՝ Si (պինդ) + 4F → SiF4 (գազային), ֆոտոդիմացկուն + O (գազային) → CO2 (գազային) + H2O (գազային)
(3)Իոնային էներգիայի վրա հիմնված փորագրությունԻոնները երկուսն էլ մասնիկներ են, որոնք առաջացնում են փորագրություն և էներգիա կրող մասնիկներ: Նման էներգիա կրող մասնիկների փորագրման արդյունավետությունը մեկից ավելի կարգով բարձր է, քան պարզ ֆիզիկական կամ քիմիական փորագրման արդյունավետությունը: Դրանց թվում պրոցեսի ֆիզիկական և քիմիական պարամետրերի օպտիմալացումը փորագրման գործընթացի վերահսկման առանցքն է:
(4)Իոն-անջրանցիկ կոմպոզիտային փորագրությունԴա հիմնականում վերաբերում է փորագրման գործընթացում կոմպոզիտային մասնիկների կողմից պոլիմերային պատնեշի պաշտպանիչ շերտի առաջացմանը: Պլազման պահանջում է նման պաշտպանիչ շերտ՝ փորագրման գործընթացում կողային պատերի փորագրման ռեակցիան կանխելու համար։ Օրինակ, C-ին ավելացնելով Cl-ին և Cl2-ին, փորագրման ժամանակ կարող է առաջանալ քլորածխածնային միացությունների շերտ, որը պաշտպանում է կողային պատերը փորագրումից:
2.2.1 Քիմմաքրում
Քիմմաքրումը հիմնականում վերաբերում է պլազմայի մաքրմանը։ Պլազմայի իոններն օգտագործվում են մաքրվող մակերեսը ռմբակոծելու համար, իսկ ակտիվացված վիճակում գտնվող ատոմներն ու մոլեկուլները փոխազդում են մաքրվող մակերեսի հետ, որպեսզի հեռացնեն և մոխրի ենթարկեն ֆոտոդիմացկունը: Ի տարբերություն չոր փորագրման, չոր մաքրման գործընթացի պարամետրերը սովորաբար չեն ներառում ուղղորդման ընտրողականությունը, ուստի գործընթացի դիզայնը համեմատաբար պարզ է: Լայնածավալ արտադրական գործընթացներում ֆտորի վրա հիմնված գազերը, թթվածինը կամ ջրածինը հիմնականում օգտագործվում են որպես ռեակցիայի պլազմայի հիմնական մարմին։ Բացի այդ, որոշակի քանակությամբ արգոն պլազմայի ավելացումը կարող է ուժեղացնել իոնային ռմբակոծման էֆեկտը՝ դրանով իսկ բարելավելով մաքրման արդյունավետությունը:
Պլազմայի չոր մաքրման գործընթացում սովորաբար օգտագործվում է հեռավոր պլազմային մեթոդը: Դա պայմանավորված է նրանով, որ մաքրման գործընթացում ակնկալվում է նվազեցնել պլազմայի իոնների ռմբակոծման ազդեցությունը՝ վերահսկելու իոնային ռմբակոծությունից առաջացած վնասը. և քիմիական ազատ ռադիկալների ուժեղացված ռեակցիան կարող է բարելավել մաքրման արդյունավետությունը: Հեռավոր պլազման կարող է միկրոալիքային վառարաններ օգտագործել ռեակցիայի պալատից դուրս կայուն և բարձր խտության պլազմայի առաջացման համար՝ առաջացնելով մեծ թվով ազատ ռադիկալներ, որոնք մտնում են ռեակցիայի խցիկ՝ հասնելու մաքրման համար պահանջվող ռեակցիային: Արդյունաբերության չոր մաքրման գազի աղբյուրների մեծ մասը օգտագործում է ֆտորի վրա հիմնված գազեր, ինչպիսիք են NF3-ը, և NF3-ի ավելի քան 99%-ը քայքայվում է միկրոալիքային պլազմայում: Չոր մաքրման գործընթացում իոնային ռմբակոծման ազդեցություն գրեթե չկա, ուստի օգտակար է պաշտպանել սիլիկոնային վաֆլի վնասից և երկարացնել ռեակցիայի խցիկի կյանքը:
Երեք թաց փորագրման և մաքրման սարքավորումներ
3.1 Տանկի տիպի վաֆլի մաքրող մեքենա
Վաֆլի մաքրման մեքենան հիմնականում բաղկացած է առջևի բացվող վաֆլի փոխանցման տուփի փոխանցման մոդուլից, վաֆլի բեռնման/բեռնաթափման փոխանցման մոդուլից, արտանետվող օդի ընդունման մոդուլից, քիմիական հեղուկի տանկի մոդուլից, դեոնացված ջրի բաքի մոդուլից, չորացման բաքից: մոդուլ և կառավարման մոդուլ: Այն կարող է միաժամանակ մաքրել վաֆլիների մի քանի տուփ և կարող է հասնել վաֆլի չորացման և չորացման:
3.2 Խրամուղի վաֆլի փորագրիչ
3.3 Մեկ վաֆլի խոնավ մշակման սարքավորում
Ըստ գործընթացի տարբեր նպատակների, մեկ վաֆլի թաց գործընթացի սարքավորումները կարելի է բաժանել երեք կատեգորիայի. Առաջին կատեգորիան վաֆլի մաքրման սարքավորումներն են, որոնց մաքրման թիրախները ներառում են մասնիկներ, օրգանական նյութեր, բնական օքսիդի շերտ, մետաղական կեղտեր և այլ աղտոտիչներ. երկրորդ կատեգորիան վաֆլի մաքրող սարքավորումն է, որի հիմնական պրոցեսի նպատակը վաֆլի մակերեսի մասնիկները հեռացնելն է. երրորդ կատեգորիան վաֆլի փորագրման սարքավորումն է, որը հիմնականում օգտագործվում է բարակ թաղանթները հեռացնելու համար: Ըստ գործընթացի տարբեր նպատակների, մեկ վաֆլի փորագրման սարքավորումները կարելի է բաժանել երկու տեսակի. Առաջին տեսակը մեղմ փորագրման սարքավորումն է, որը հիմնականում օգտագործվում է մակերևութային թաղանթի վնասված շերտերը հեռացնելու համար, որոնք առաջացել են բարձր էներգիայի իոնների իմպլանտացիայի հետևանքով; երկրորդ տեսակը զոհաբերական շերտերի հեռացման սարքավորումն է, որը հիմնականում օգտագործվում է վաֆլի նոսրացումից կամ քիմիական մեխանիկական փայլեցումից հետո պատնեշները հեռացնելու համար:
Մեքենայի ընդհանուր ճարտարապետության տեսանկյունից, բոլոր տեսակի մեկ վաֆլի խոնավ գործընթացի սարքավորումների հիմնական ճարտարապետությունը նման է, սովորաբար բաղկացած է վեց մասից՝ հիմնական շրջանակ, վաֆլի փոխանցման համակարգ, խցիկի մոդուլ, քիմիական հեղուկների մատակարարման և փոխանցման մոդուլ, ծրագրային համակարգ։ և էլեկտրոնային կառավարման մոդուլ:
3.4 Վաֆլի մաքրման սարքավորում
Վաֆլի մաքրման մեկ սարքավորումը նախագծված է RCA մաքրման ավանդական մեթոդի հիման վրա, և դրա գործընթացի նպատակն է մաքրել մասնիկները, օրգանական նյութերը, բնական օքսիդի շերտը, մետաղական կեղտերը և այլ աղտոտիչները: Գործընթացի կիրառման առումով, մեկ վաֆլի մաքրման սարքավորումը ներկայումս լայնորեն օգտագործվում է ինտեգրալ շղթայի արտադրության առաջնային և հետևի գործընթացներում, ներառյալ մաքրումը թաղանթի ձևավորումից առաջ և հետո, մաքրումը պլազմայի փորագրումից հետո, մաքրումը իոնային իմպլանտացիայից հետո, մաքրումը քիմիական նյութերից հետո: մեխանիկական փայլեցում և մաքրում մետաղի նստվածքից հետո: Բացառությամբ ֆոսֆորաթթվի բարձր ջերմաստիճանի գործընթացի, մեկ վաֆլի մաքրման սարքավորումները հիմնականում համատեղելի են մաքրման բոլոր գործընթացների հետ:
3.5 Մեկ վաֆլի փորագրման սարքավորում
Մեկ վաֆլի փորագրման սարքավորումների գործընթացի նպատակը հիմնականում բարակ թաղանթով փորագրումն է: Ըստ գործընթացի նպատակի՝ այն կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի, այն է՝ թեթև փորագրման սարքավորում (օգտագործվում է բարձր էներգիայի իոնների իմպլանտացիայի հետևանքով առաջացած մակերևութային թաղանթի վնասված շերտը հեռացնելու համար) և զոհաբերական շերտի հեռացման սարքավորում (օգտագործվում է վաֆլիից հետո պատնեշը հեռացնելու համար։ նոսրացում կամ քիմիական մեխանիկական փայլեցում): Նյութերը, որոնք պետք է հեռացվեն գործընթացում, հիմնականում ներառում են սիլիցիում, սիլիցիումի օքսիդ, սիլիցիումի նիտրիդ և մետաղական թաղանթային շերտեր:
Չորս չոր փորագրման և մաքրման սարքավորումներ
4.1 Պլազմային փորագրման սարքավորումների դասակարգում
Ի լրումն իոնային փորագրման սարքավորումների, որոնք մոտ են մաքուր ֆիզիկական ռեակցիային և մաքրող սարքավորումներին, որոնք մոտ են մաքուր քիմիական ռեակցիային, պլազմային փորագրումը կարելի է մոտավորապես բաժանել երկու կատեգորիայի՝ ըստ պլազմայի արտադրության և կառավարման տարբեր տեխնոլոգիաների.
- Capacitively Coupled Plasma (CCP) փորագրում;
- Ինդուկտիվ զուգակցված պլազմայի (ICP) փորագրում:
4.1.1 CCP
Կապակցված պլազմային փորագրումը ռադիոհաճախականության սնուցման աղբյուրը միացնելն է ռեակցիայի պալատի վերին և ստորին էլեկտրոդներից մեկին կամ երկուսին, իսկ երկու թիթեղների միջև ընկած պլազման ձևավորում է կոնդենսատոր պարզեցված համարժեք միացումում:
Կան երկու ամենահին նման տեխնոլոգիաներ:
Մեկը վաղ պլազմային փորագրումն է, որը կապում է ՌԴ սնուցման աղբյուրը վերին էլեկտրոդին, իսկ ստորին էլեկտրոդը, որտեղ գտնվում է վաֆլը, հիմնավորված է: Քանի որ այս ձևով առաջացած պլազման չի ձևավորի բավականաչափ հաստ իոնային պատյան վաֆլի մակերևույթի վրա, իոնային ռմբակոծման էներգիան ցածր է, և այն սովորաբար օգտագործվում է այնպիսի գործընթացներում, ինչպիսին է սիլիցիումի փորագրումը, որն օգտագործում է ակտիվ մասնիկներ՝ որպես հիմնական փորագրիչ:
Մյուսը վաղ ռեակտիվ իոնային փորագրումն է (RIE), որը կապում է ՌԴ սնուցման աղբյուրը ստորին էլեկտրոդին, որտեղ գտնվում է վաֆլը, և վերին էլեկտրոդը հիմնավորում է ավելի մեծ տարածքով: Այս տեխնոլոգիան կարող է ձևավորել ավելի հաստ իոնային պատյան, որը հարմար է դիէլեկտրական փորագրման գործընթացների համար, որոնք պահանջում են ավելի բարձր իոնային էներգիա՝ ռեակցիային մասնակցելու համար: Վաղ ռեակտիվ իոնային փորագրման հիման վրա ՌԴ էլեկտրական դաշտին ուղղահայաց հաստատուն մագնիսական դաշտ է ավելացվում՝ ձևավորելով ExB դրեյֆ, որը կարող է մեծացնել էլեկտրոնների և գազի մասնիկների բախման հնարավորությունը՝ դրանով իսկ արդյունավետորեն բարելավելով պլազմայի կոնցենտրացիան և փորագրման արագությունը: Այս փորագրությունը կոչվում է մագնիսական դաշտի ուժեղացված ռեակտիվ իոնային փորագրում (MERIE):
Վերոնշյալ երեք տեխնոլոգիաները ունեն ընդհանուր թերություն, այն է՝ պլազմայի կոնցենտրացիան և դրա էներգիան առանձին կառավարելի չեն։ Օրինակ, փորագրման արագությունը մեծացնելու համար կարող է օգտագործվել ՌԴ հզորության բարձրացման մեթոդը պլազմայի կոնցենտրացիան մեծացնելու համար, սակայն ՌԴ հզորությունը անխուսափելիորեն կհանգեցնի իոնային էներգիայի ավելացմանը, ինչը կվնասի սարքերի վրա։ վաֆլի. Վերջին տասնամյակում կոնդենսիվ միացման տեխնոլոգիան որդեգրել է բազմակի ՌԴ աղբյուրների դիզայն, որոնք միացված են համապատասխանաբար վերին և ստորին էլեկտրոդներին կամ երկուսն էլ ստորին էլեկտրոդներին:
Ընտրելով և համապատասխանեցնելով տարբեր ռադիոհաճախականություններ՝ էլեկտրոդի տարածքը, տարածությունը, նյութերը և այլ հիմնական պարամետրերը համակարգվում են միմյանց հետ, պլազմայի կոնցենտրացիան և իոնների էներգիան կարող են հնարավորինս անջատվել:
4.1.2 ICP
Ինդուկտիվ զուգակցված պլազմային փորագրումն այն է, որ մեկ կամ մի քանի կծիկներ, որոնք միացված են ռադիոհաճախականության սնուցման աղբյուրին, ռեակցիայի խցիկի վրա կամ շուրջը: Փաթեթում ռադիոհաճախականության հոսանքից առաջացած փոփոխական մագնիսական դաշտը դիէլեկտրական պատուհանի միջով մտնում է ռեակցիայի խցիկ՝ արագացնելու էլեկտրոնները՝ դրանով իսկ առաջացնելով պլազմա։ Պարզեցված համարժեք միացումում (տրանսֆորմատոր) կծիկը ոլորման առաջնային ինդուկտիվությունն է, իսկ պլազման՝ երկրորդական ոլորուն ինդուկտիվությունը։
Այս զուգակցման մեթոդը կարող է հասնել պլազմայի կոնցենտրացիայի, որը ավելի քան մեկ կարգի մագնիտուդով բարձր է, քան կոնդենսիվ զուգավորումը ցածր ճնշման դեպքում: Բացի այդ, ՌԴ երկրորդ սնուցման աղբյուրը միացված է վաֆլի տեղակայմանը որպես կողմնակալ սնուցման աղբյուր՝ իոնային ռմբակոծման էներգիա ապահովելու համար: Հետևաբար, իոնի կոնցենտրացիան կախված է կծիկի աղբյուրի սնուցման աղբյուրից, իսկ իոնային էներգիան կախված է կողմնակալության էլեկտրամատակարարումից՝ դրանով իսկ հասնելով կոնցենտրացիայի և էներգիայի ավելի մանրակրկիտ տարանջատմանը:
4.2 Պլազմային փորագրման սարքավորում
Չոր փորագրման գրեթե բոլոր փորագրիչները ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն առաջանում են պլազմայից, ուստի չոր փորագրությունը հաճախ կոչվում է պլազմային փորագրում: Պլազմային օֆորտը լայն իմաստով պլազմայի փորագրման տեսակ է: Հարթ թիթեղով ռեակտորի երկու վաղ նախագծման մեջ մեկը պետք է հիմնավորի ափսեը, որտեղ գտնվում է վաֆլի, իսկ մյուս թիթեղը միացված է ՌԴ աղբյուրին. մյուսը հակառակն է. Նախկին նախագծում հիմնավորված ափսեի մակերեսը սովորաբար ավելի մեծ է, քան ՌԴ աղբյուրին միացված ափսեի տարածքը, և ռեակտորում գազի ճնշումը բարձր է։ Վաֆլի մակերևույթի վրա ձևավորված իոնային պատյանը շատ բարակ է, և վաֆերը կարծես «ընկղմված է» պլազմայի մեջ։ Փորագրումը հիմնականում ավարտվում է պլազմայի ակտիվ մասնիկների և փորագրված նյութի մակերեսի միջև քիմիական ռեակցիայի միջոցով։ Իոնային ռմբակոծման էներգիան շատ փոքր է, և դրա մասնակցությունը օֆորտում շատ ցածր է։ Այս դիզայնը կոչվում է պլազմային փորագրման ռեժիմ: Մեկ այլ նախագծում, քանի որ իոնային ռմբակոծության մասնակցության աստիճանը համեմատաբար մեծ է, այն կոչվում է ռեակտիվ իոնային փորագրման ռեժիմ:
4.3 Ռեակտիվ իոնային փորագրման սարքավորում
Ռեակտիվ իոնային փորագրումը (RIE) վերաբերում է փորագրման գործընթացին, որտեղ ակտիվ մասնիկները և լիցքավորված իոնները միաժամանակ մասնակցում են գործընթացին: Դրանցից ակտիվ մասնիկները հիմնականում չեզոք մասնիկներ են (հայտնի են նաև որպես ազատ ռադիկալներ), բարձր կոնցենտրացիայով (գազի կոնցենտրացիայի մոտ 1%-ից 10%), որոնք փորագրիչի հիմնական բաղադրիչներն են։ Նրանց և փորագրված նյութի միջև քիմիական ռեակցիայի արդյունքում առաջացած արտադրանքը կամ ցնդող է և ուղղակիորեն դուրս է բերվում ռեակցիայի խցիկից, կամ կուտակվում է փորագրված մակերեսի վրա. մինչդեռ լիցքավորված իոնները գտնվում են ավելի ցածր կոնցենտրացիայի մեջ (գազի կոնցենտրացիայի 10-4-ից 10-3-ը), և դրանք արագանում են վաֆլի մակերևույթի վրա ձևավորված իոնային թաղանթի էլեկտրական դաշտով, որպեսզի ռմբակոծեն փորագրված մակերեսը: Լիցքավորված մասնիկների երկու հիմնական գործառույթ կա. Մեկը փորագրված նյութի ատոմային կառուցվածքի ոչնչացումն է՝ դրանով իսկ արագացնելով ակտիվ մասնիկների արձագանքման արագությունը դրա հետ. մյուսը ռմբակոծելն ու կուտակված ռեակցիայի արտադրանքները հեռացնելն է, որպեսզի փորագրված նյութը լիարժեք շփման մեջ լինի ակտիվ մասնիկների հետ, որպեսզի փորագրումը շարունակվի:
Քանի որ իոնները ուղղակիորեն չեն մասնակցում փորագրման ռեակցիային (կամ կազմում են շատ փոքր մասնաբաժին, ինչպիսիք են ֆիզիկական ռմբակոծման հեռացումը և ակտիվ իոնների ուղղակի քիմիական փորագրումը), խստորեն ասած, վերը նշված փորագրման գործընթացը պետք է կոչվի իոնների օգնությամբ փորագրում: Ռեակտիվ իոնային փորագրման անվանումը ճշգրիտ չէ, բայց այն դեռ օգտագործվում է այսօր: RIE-ի ամենավաղ սարքավորումները շահագործման են հանձնվել 1980-ականներին: Մեկ ՌԴ սնուցման և համեմատաբար պարզ ռեակցիայի խցիկի նախագծման շնորհիվ այն ունի սահմանափակումներ փորագրման արագության, միատեսակության և ընտրողականության առումով:
4.4 Մագնիսական դաշտի ուժեղացված ռեակտիվ իոնային փորագրման սարքավորում
MERIE (Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching) սարքը փորագրող սարք է, որը կառուցված է հարթ վահանակի RIE սարքին DC մագնիսական դաշտ ավելացնելով և նախատեսված է փորագրման արագությունը մեծացնելու միջոցով:
MERIE սարքավորումը լայնածավալ շահագործման է հանձնվել 1990-ականներին, երբ մեկ վաֆլի փորագրման սարքավորումը դարձել է արդյունաբերության հիմնական սարքավորումը: MERIE սարքավորումների ամենամեծ թերությունն այն է, որ մագնիսական դաշտի հետևանքով առաջացած պլազմայի կոնցենտրացիայի տարածական բաշխման անհամասեռությունը կհանգեցնի ինտեգրալ շղթայի սարքի հոսանքի կամ լարման տարբերությունների՝ դրանով իսկ առաջացնելով սարքի վնաս: Քանի որ այս վնասը առաջանում է ակնթարթային անհամասեռության պատճառով, մագնիսական դաշտի պտույտը չի կարող վերացնել այն: Քանի որ ինտեգրալային սխեմաների չափերը շարունակում են փոքրանալ, դրանց սարքի վնասը գնալով ավելի զգայուն է դառնում պլազմայի անհամասեռության նկատմամբ, և մագնիսական դաշտի ուժեղացման միջոցով փորագրման արագությունը մեծացնելու տեխնոլոգիան աստիճանաբար փոխարինվել է բազմաֆունկցիոնալ էներգիայի մատակարարման հարթ ռեակտիվ իոնային փորագրման տեխնոլոգիայով, որը է, capacitively զուգորդված պլազմայի փորագրման տեխնոլոգիա.
4.5 Կապակցված պլազմային փորագրման սարքավորում
Capacitively զուգակցված պլազմայի (CCP) փորագրման սարքավորումը սարքավորում է, որը առաջացնում է պլազմա ռեակցիայի խցիկում կոնդենսիվ միացման միջոցով՝ կիրառելով ռադիոհաճախականության (կամ DC) էլեկտրամատակարարում էլեկտրոդի թիթեղին և օգտագործվում է փորագրման համար: Դրա փորագրման սկզբունքը նման է ռեակտիվ իոնային փորագրման սարքավորումների սկզբունքին:
CCP փորագրման սարքավորման պարզեցված սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է ստորև: Այն սովորաբար օգտագործում է տարբեր հաճախականությունների երկու կամ երեք ՌԴ աղբյուրներ, իսկ ոմանք օգտագործում են նաև DC սնուցման աղբյուրներ: ՌԴ սնուցման հաճախականությունը 800 կՀց ~ 162 ՄՀց է, իսկ սովորաբար օգտագործվողներն են՝ 2 ՄՀց, 4 ՄՀց, 13 ՄՀց, 27 ՄՀց, 40 ՄՀց և 60 ՄՀց։ 2MHz կամ 4MHz հաճախականությամբ ՌԴ սնուցման սարքերը սովորաբար կոչվում են ցածր հաճախականության ՌԴ աղբյուրներ: Նրանք հիմնականում միացված են ստորին էլեկտրոդին, որտեղ գտնվում է վաֆլի: Նրանք ավելի արդյունավետ են իոնային էներգիան վերահսկելու համար, ուստի դրանք կոչվում են նաև կողմնակալ սնուցման աղբյուրներ; 27 ՄՀց-ից բարձր հաճախականությամբ ՌԴ սնուցման աղբյուրները կոչվում են բարձր հաճախականության ՌԴ աղբյուրներ: Նրանք կարող են միացված լինել կամ վերին էլեկտրոդին կամ ստորին էլեկտրոդին: Նրանք ավելի արդյունավետ են պլազմայի կոնցենտրացիան վերահսկելու համար, ուստի դրանք կոչվում են նաև աղբյուրի սնուցման աղբյուրներ: 13 ՄՀց հաճախականությամբ ՌԴ էլեկտրամատակարարումը գտնվում է միջինում և, ընդհանուր առմամբ, համարվում է, որ ունի վերը նշված երկու գործառույթները, բայց համեմատաբար ավելի թույլ է: Նկատի ունեցեք, որ թեև պլազմայի կոնցենտրացիան և էներգիան կարող են կարգավորվել որոշակի տիրույթում տարբեր հաճախականությունների ռադիոհաճախական աղբյուրների հզորությամբ (այսպես կոչված անջատման էֆեկտ), ելնելով կապակցիվ միացման առանձնահատկություններից, դրանք չեն կարող կարգավորվել և վերահսկվել ամբողջովին ինքնուրույն:
Իոնների էներգիայի բաշխումը զգալի ազդեցություն ունի փորագրման և սարքի վնասման մանրամասն կատարման վրա, ուստի իոնային էներգիայի բաշխման օպտիմալացման տեխնոլոգիայի զարգացումը դարձել է առաջադեմ փորագրման սարքավորումների առանցքային կետերից մեկը: Ներկայումս արտադրության մեջ հաջողությամբ կիրառվող տեխնոլոգիաները ներառում են բազմաRF հիբրիդային շարժիչ, DC սուպերպոզիցիա, RF համակցված DC իմպուլսային կողմնակալության հետ, և համաժամանակյա իմպուլսային ՌԴ ելքը կողմնակալության և աղբյուրի սնուցման աղբյուրից:
CCP փորագրման սարքավորումը պլազմային փորագրման սարքավորումների երկու ամենատարածված տեսակներից մեկն է: Այն հիմնականում օգտագործվում է դիէլեկտրիկ նյութերի փորագրման գործընթացում, ինչպիսիք են դարպասի կողային պատը և կոշտ դիմակի փորագրումը տրամաբանական չիպի գործընթացի առջևի փուլում, կոնտակտային անցքերի փորագրումը միջին փուլում, խճանկարի և ալյումինե բարձիկի փորագրումը հետևի փուլում, ինչպես նաև խորը խրամուղիների, խորը անցքերի և լարերի կոնտակտային անցքերի փորագրում 3D ֆլեշ հիշողության չիպի գործընթացում (սիլիցիումի նիտրիդ/սիլիցիումի օքսիդ կառուցվածքի ընդունումը որպես օրինակ):
Գոյություն ունեն երկու հիմնական մարտահրավերներ և բարելավման ուղղություններ, որոնց բախվում են CCP փորագրման սարքավորումները: Նախ, չափազանց բարձր իոնային էներգիայի կիրառման դեպքում բարձր գծերի հարաբերակցության կառուցվածքների փորագրման հնարավորությունը (օրինակ՝ 3D ֆլեշ հիշողության անցքերի և ակոսների փորագրումը պահանջում է 50:1-ից բարձր հարաբերակցություն): Իոնային էներգիան մեծացնելու համար կողմնակալության հզորությունը մեծացնելու ներկայիս մեթոդը օգտագործում է ՌԴ սնուցման սարքեր մինչև 10,000 վտ: Հաշվի առնելով առաջացած մեծ քանակությամբ ջերմությունը, ռեակցիայի պալատի հովացման և ջերմաստիճանի վերահսկման տեխնոլոգիան անընդհատ բարելավման կարիք ունի: Երկրորդ՝ անհրաժեշտ է բեկում մտցնել նոր փորագրող գազերի մշակման մեջ՝ փորագրման հնարավորության խնդիրը հիմնովին լուծելու համար:
4.6 Ինդուկտիվ զուգակցված պլազմայի փորագրման սարքավորում
Ինդուկտիվ զուգակցված պլազմայի (ICP) փորագրման սարքավորումն այն սարքն է, որը ռադիոհաճախականության էներգիայի աղբյուրի էներգիան զուգակցում է ռեակցիայի պալատի մեջ մագնիսական դաշտի տեսքով ինդուկտորային կծիկի միջոցով՝ դրանով իսկ առաջացնելով պլազմա փորագրման համար: Դրա փորագրման սկզբունքը նույնպես պատկանում է ընդհանրացված ռեակտիվ իոնային փորագրությանը։
ICP փորագրման սարքավորումների համար պլազմային աղբյուրների նախագծման երկու հիմնական տեսակ կա: Մեկը տրանսֆորմատորային զուգակցված պլազմայի (TCP) տեխնոլոգիան է, որը մշակվել և արտադրվել է Lam Research-ի կողմից: Դրա ինդուկտորային կծիկը տեղադրված է ռեակցիայի խցիկի վերևում գտնվող դիէլեկտրական պատուհանի հարթության վրա: 13,56 ՄՀց հաճախականությամբ ռադիոհաճախականության ազդանշանը կծիկի մեջ առաջացնում է փոփոխական մագնիսական դաշտ, որն ուղղահայաց է դիէլեկտրական պատուհանին և ճառագայթային կերպով շեղվում է կծիկի առանցքով որպես կենտրոն:
Մագնիսական դաշտը մտնում է ռեակցիայի խցիկ դիէլեկտրիկ պատուհանի միջով, իսկ փոփոխվող մագնիսական դաշտը առաջացնում է փոփոխական էլեկտրական դաշտ, որը զուգահեռ է դիէլեկտրական պատուհանին ռեակցիայի պալատում, դրանով իսկ հասնելով փորագրող գազի տարանջատմանը և առաջացնելով պլազմա: Քանի որ այս սկզբունքը կարելի է հասկանալ որպես տրանսֆորմատոր՝ ինդուկտորային կծիկով՝ որպես առաջնային ոլորուն, և պլազման՝ ռեակցիայի խցիկում՝ որպես երկրորդական ոլորուն, ICP փորագրությունը կոչվում է հենց դրա անունով։
TCP տեխնոլոգիայի հիմնական առավելությունն այն է, որ կառուցվածքը հեշտ է մեծացնել: Օրինակ, 200 մմ վաֆլիից մինչև 300 մմ վաֆլի, TCP-ն կարող է պահպանել նույն փորագրման էֆեկտը՝ պարզապես մեծացնելով կծիկի չափը:
Պլազմային աղբյուրի մեկ այլ ձևավորում է պլազմայի անջատված աղբյուրի (DPS) տեխնոլոգիան, որը մշակվել և արտադրվել է Միացյալ Նահանգների Applied Materials, Inc.-ի կողմից: Դրա ինդուկտորային կծիկը եռաչափ փաթաթված է կիսագնդաձև դիէլեկտրիկ պատուհանի վրա: Պլազմայի առաջացման սկզբունքը նման է վերոհիշյալ TCP տեխնոլոգիային, սակայն գազի տարանջատման արդյունավետությունը համեմատաբար բարձր է, ինչը նպաստում է պլազմայի ավելի բարձր կոնցենտրացիա ստանալու համար:
Քանի որ ինդուկտիվ միացման արդյունավետությունը պլազմա առաջացնելու համար ավելի բարձր է, քան կոնդենսիվ միացմանը, և պլազման հիմնականում առաջանում է դիէլեկտրական պատուհանին մոտ գտնվող տարածքում, դրա պլազմայի կոնցենտրացիան հիմնականում որոշվում է ինդուկտորին միացված աղբյուրի սնուցման հզորությամբ: կծիկ, և վաֆլի մակերևույթի իոնային պատյանում իոնային էներգիան հիմնականում որոշվում է կողմնակալության սնուցման հզորությամբ, հետևաբար, կոնցենտրացիան և էներգիան իոնները կարող են ինքնուրույն կառավարվել՝ դրանով իսկ հասնելով անջատման:
ICP փորագրման սարքավորումը պլազմային փորագրման սարքավորումների երկու ամենալայն կիրառվող տեսակներից մեկն է: Այն հիմնականում օգտագործվում է սիլիկոնային ծանծաղ խրամուղիների, գերմանիումի (Ge), պոլիսիլիկոնային դարպասի կոնստրուկցիաների, մետաղական դարպասների կոնստրուկցիաների, քամված սիլիցիումի (Strained-Si), մետաղական լարերի, մետաղական բարձիկների (Pads), խճանկարային փորագրման մետաղական կոշտ դիմակների և բազմաթիվ պրոցեսների համար: բազմակի պատկերային տեխնոլոգիա:
Բացի այդ, եռաչափ ինտեգրալ սխեմաների, CMOS պատկերի սենսորների և միկրոէլեկտրամեխանիկական համակարգերի (MEMS) աճով, ինչպես նաև սիլիկոնային միջանցքների (TSV) կիրառման արագ աճով, մեծ չափի թեք անցքեր և խորը սիլիցիումային փորագրում տարբեր մորֆոլոգիաներով, շատ արտադրողներ գործարկել են փորագրման սարքավորումներ, որոնք մշակվել են հատուկ այս կիրառությունների համար: Դրա բնութագրերն են փորագրման մեծ խորությունը (տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր միկրոններ), ուստի այն հիմնականում աշխատում է գազի բարձր հոսքի, բարձր ճնշման և բարձր հզորության պայմաններում:
—————————————————————————————————————————————————————————————————— —————————————
Semicera-ն կարող է ապահովելգրաֆիտի մասեր, փափուկ/կոշտ զգացողություն, սիլիցիումի կարբիդի մասեր, CVD սիլիցիումի կարբիդի մասեր, ևSiC/TaC պատված մասերհետ 30 օրվա ընթացքում:
Եթե դուք հետաքրքրված եք վերը նշված կիսահաղորդչային արտադրանքներով,խնդրում ենք մի հապաղեք կապվել մեզ հետ առաջին անգամ:
Հեռ՝ +86-13373889683
WhatsAPP՝ +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Հրապարակման ժամանակը՝ օգոստոսի 31-2024