अर्धचालक नक्काशी प्रक्रिया प्रविधि

नक्काशी, वा नक्काशी, सेमीकन्डक्टर निर्माण, माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स आईसी निर्माण, र माइक्रो/नानो निर्माण प्रक्रियाहरूमा एक महत्त्वपूर्ण चरण हो। यो फोटोलिथोग्राफीसँग सम्बन्धित प्राथमिक ढाँचा प्रक्रिया हो। एक संकीर्ण अर्थमा, नक्काशी अनिवार्य रूपमा फोटोलिथोग्राफिक नक्काशी हो, जहाँ फोटोरेसिस्टलाई फोटोलिथोग्राफी प्रयोग गरेर पहिलो पटक उजागर गरिन्छ, र त्यसपछि अन्य विधिहरू अवांछित सामग्रीलाई नक्काशी गर्न प्रयोग गरिन्छ। नक्काशी भनेको रासायनिक वा भौतिक विधिहरू प्रयोग गरेर सिलिकन वेफरको सतहबाट नचाहिने सामग्रीहरू छनौट गरी हटाउने प्रक्रिया हो। यसको आधारभूत लक्ष्य लेपित सिलिकन वेफरमा मास्क ढाँचालाई सही रूपमा नक्कल गर्नु हो। माइक्रोफ्याब्रिकेसन प्रक्रियाहरूको विकासको साथ, एचिंग व्यापक रूपमा समाधान, प्रतिक्रियात्मक आयनहरू, वा अन्य मेकानिकल विधिहरू प्रयोग गरेर सामग्रीको स्ट्रिपिङ र हटाउनको लागि सामान्य शब्द बनेको छ, माइक्रोफ्याब्रिकेसनमा एक सामान्य शब्द बन्न पुगेको छ।

नक्काशीलाई व्यापक रूपमा दुई प्रकारमा वर्गीकृत गर्न सकिन्छ: भिजेको नक्काशी र सुख्खा नक्काशी। सुक्खा नक्काशीमा, ग्यास उच्च फ्रिक्वेन्सीहरूमा उत्तेजित हुन्छ (मुख्य रूपमा 13.56 MHz वा 2.45 GHz)। 1 देखि 100 Pa को दबाब अन्तर्गत, यसको मतलब मुक्त मार्ग केहि मिलिमिटर देखि केहि सेन्टिमिटर सम्म हुन्छ। त्यहाँ सुक्खा नक्काशी को तीन मुख्य प्रकार छन्:

भौतिक सुख्खा नक्काशी: वेफर सतहमा कणहरूको भौतिक पहिरनलाई गति दिन्छ;

• रासायनिक सुख्खा नक्काशी: ग्यासले वेफर सतहसँग रासायनिक प्रतिक्रिया गर्दछ;

• रासायनिक-भौतिक सुख्खा नक्काशी: रासायनिक गुणहरू भएको भौतिक नक्काशी प्रक्रिया;

1. आयन बीम नक्काशी

आयन बीम नक्काशी एक भौतिक सुख्खा नक्काशी प्रक्रिया हो। आर्गन आयनहरू लगभग 1 देखि 3 केभीको आयन बीममा सतहमा विकिरण गरिन्छ। आयनहरूको ऊर्जाको कारण, तिनीहरूले सतह सामग्री बमबारी गर्छन्। वेफरलाई आयन बीममा ठाडो रूपमा वा कोणमा सम्मिलित गरिन्छ, र नक्काशी प्रक्रिया बिल्कुल एनिसोट्रोपिक हुन्छ। चयनशीलता कम छ किनभने यसले तहहरू बीच फरक गर्दैन। ग्यास र पालिश गरिएको सामग्री भ्याकुम पम्प द्वारा निष्कासित गरिन्छ; यद्यपि, प्रतिक्रिया उत्पादनहरू ग्यास नभएको कारणले, कणहरू वेफर वा चेम्बर भित्ताहरूमा जम्मा गर्न सक्छन्।

यी कणहरूबाट बच्नको लागि, दोस्रो ग्यास च्याम्बरमा प्रस्तुत गरिएको छ। यो ग्यासले आर्गन आयनहरूसँग प्रतिक्रिया गर्दछ, भौतिक रसायनिक नक्काशी प्रक्रियालाई प्रेरित गर्दछ। केही ग्यासले सतहसँग प्रतिक्रिया गर्छ, तर केहीले पालिश गरिएका कणहरूसँग प्रतिक्रिया गरेर ग्यासयुक्त उपउत्पादनहरू बनाउँछन्। लगभग सबै सामाग्री यो विधि प्रयोग गरेर नक्काशी गर्न सकिन्छ। ठाडो विकिरणको कारण, ठाडो भित्ताहरूमा पहिरन धेरै कम छ (उच्च एनिसोट्रोपी)। यद्यपि, कम चयनशीलता र कम नक्काशी दरको कारण, यो प्रक्रिया आधुनिक अर्धचालक निर्माणमा विरलै प्रयोग गरिन्छ।

2. प्लाज्मा नक्काशी

प्लाज्मा नक्काशी एक बिल्कुल रासायनिक नक्काशी प्रक्रिया (रासायनिक सुख्खा ईच) हो। यसको फाइदा यो हो कि वेफर सतह त्वरित आयनहरु द्वारा क्षतिग्रस्त छैन। नक्काशी ग्यासको चल कणहरूको कारण, नक्काशी प्रोफाइल आइसोट्रोपिक छ, जसले यो विधिलाई सम्पूर्ण फिल्म तहहरू हटाउनको लागि उपयुक्त बनाउँछ (जस्तै, थर्मल अक्सीकरण पछि पछाडिको सफाई)।

प्लाज्मा एचिङका लागि प्रयोग गरिने एक प्रकारको रिएक्टर भनेको डाउनस्ट्रीम रिएक्टर हो। प्रभाव ionization मार्फत प्लाज्मा 2.45 GHz को उच्च आवृत्तिमा प्रज्वलित हुन्छ, र प्रभाव ionization साइट वेफरबाट अलग हुन्छ।

ग्यास डिस्चार्ज क्षेत्रमा, प्रभावका कारण फ्री रेडिकल सहित विभिन्न कणहरू उपस्थित छन्। फ्री रेडिकलहरू तटस्थ परमाणुहरू वा असंतृप्त इलेक्ट्रोनहरू भएका अणुहरू हुन् र त्यसैले अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हुन्छन्। तटस्थ ग्यासको रूपमा, टेट्राफ्लोरोमेथेन (CF4) ग्यास डिस्चार्ज क्षेत्रमा पेश गरिन्छ र CF2 र फ्लोरिन अणुहरू (F2) मा अलग हुन्छ। त्यसैगरी, अक्सिजन (O2) थपेर फ्लोरिनलाई CF4 बाट अलग गर्न सकिन्छ:

2 CF4 + O2 ---> 2 COF2 + 2 F2

फ्लोरिन अणुलाई ग्याँस डिस्चार्ज क्षेत्रमा उर्जाद्वारा दुई अलग फ्लोरिन परमाणुहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ: प्रत्येक फ्लोरिन परमाणु फ्लोरिन मुक्त रेडिकल हो, किनकि प्रत्येक परमाणुमा सातवटा भ्यालेन्स इलेक्ट्रोनहरू छन् र एक अक्रिय ग्यास कन्फिगरेसन प्राप्त गर्ने लक्ष्य छ। तटस्थ मुक्त रेडिकलहरूको अतिरिक्त, त्यहाँ धेरै आंशिक रूपमा चार्ज गरिएको कणहरू छन् (CF+4, CF+3, CF+2, ...)। सबै कणहरू, फ्री रेडिकलहरू, आदि, त्यसपछि सिरेमिक ट्यूब मार्फत नक्काशी कक्षमा प्रवेश गर्नुहोस्। चार्ज गरिएका कणहरूलाई एक्स्ट्र्याक्सन ग्रेटिङ्द्वारा इचिङ चेम्बरबाट अवरुद्ध गर्न सकिन्छ वा तिनीहरूको तटस्थ अणुहरूको गठनको क्रममा पुन: संयोजित गर्न सकिन्छ। फ्लोरिन रेडिकलहरू पनि आंशिक रूपमा पुन: संयोजित हुन्छन्, तर नक्काशी कक्षमा पुग्न, वेफर सतहमा प्रतिक्रिया गर्न र रासायनिक घर्षण निम्त्याउन पर्याप्त हुन्छ। अन्य तटस्थ कणहरू नक्काशी प्रक्रियाको भाग होइनन् र प्रतिक्रिया उत्पादनहरूसँगै समाप्त हुन्छन्।

प्लाज्मा एचिङमा नक्काशी गर्न सकिने पातलो फिल्महरूका उदाहरणहरू: • सिलिकन: Si + 4F ---> SiF4 • सिलिकन डाइअक्साइड: SiO2 + 4F ---> SiF4 + O2 • सिलिकन नाइट्राइड: Si3N4 + 12F ---> 3SiF4 + 2N2Eh चरित्र चयन गर्नुहोस् (Reactivity), आदि। नक्काशी प्रोफाइल, नक्काशी दर, एकरूपता, र दोहोर्याउने योग्यता सबै प्रतिक्रियात्मक आयन नक्काशी मा धेरै सटीक नियन्त्रण गर्न सकिन्छ। आइसोट्रोपिक एचिंग प्रोफाइलहरू साथै एनिसोट्रोपिकहरू सम्भव छन्। तसर्थ, RIE एक रासायनिक भौतिक नक्काशी प्रक्रिया हो र पातलो फिल्महरूको एक विस्तृत विविधता निर्माण गर्न अर्धचालक निर्माणमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया हो। प्रक्रिया कक्षमा, वेफर उच्च-फ्रिक्वेन्सी इलेक्ट्रोड (HF इलेक्ट्रोड) मा राखिएको छ। प्लाज्मा प्रभाव ionization द्वारा उत्पन्न हुन्छ, जसमा मुक्त इलेक्ट्रोन र सकारात्मक चार्ज आयनहरू देखा पर्दछ। यदि HF इलेक्ट्रोड सकारात्मक भोल्टेजमा छ भने, यसमा मुक्त इलेक्ट्रोनहरू जम्मा हुन्छन् र तिनीहरूको इलेक्ट्रोन सम्बन्धको कारणले फेरि इलेक्ट्रोड छोड्न सक्दैनन्। तसर्थ, इलेक्ट्रोड -1000 V (पूर्वाग्रह भोल्टेज) मा चार्ज गरिएको छ। ढिलो आयनहरू जसले द्रुत रूपमा एकान्तरण फिल्डलाई पछ्याउन सक्दैन, नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएको इलेक्ट्रोड तिर सर्छ।

यदि आयनहरूको औसत मुक्त मार्ग उच्च छ भने, कणहरूले लगभग सीधा कोणहरूमा वेफर सतहमा बमबारी गर्छन्। यसरी, सामग्रीलाई सतहबाट द्रुत आयनहरू (भौतिक नक्काशी) द्वारा बाहिर निकालिन्छ, र केही कणहरूले सतहसँग रासायनिक प्रतिक्रिया पनि गर्छन्। पार्श्व साइडवालहरू अप्रभावित छन्, त्यसैले त्यहाँ कुनै पहिरन छैन र ईच प्रोफाइल एनिसोट्रोपिक रहन्छ। चयनशीलता धेरै सानो छैन, तर भौतिक नक्काशी प्रक्रियाको कारण यो धेरै ठूलो छैन। यसबाहेक, वेफर सतह द्रुत आयनहरू द्वारा क्षतिग्रस्त छ र थर्मल एनिलिङ द्वारा निको हुनुपर्छ। नक्काशी प्रक्रियाको रासायनिक भाग सतह र भौतिक रूपमा मिलाइएको सामग्रीको साथ मुक्त रेडिकलहरूको प्रतिक्रिया मार्फत पूरा हुन्छ, त्यसैले यो आयन बीम नक्काशीमा जस्तै वेफर वा च्याम्बर पर्खालहरूमा पुन: जम्मा गर्दैन। नक्काशी कक्षमा दबाब बढाएर, कणहरूको औसत मुक्त मार्ग घट्छ। त्यसकारण, त्यहाँ धेरै टक्करहरू छन्, र कणहरू विभिन्न दिशाहरूमा यात्रा गर्छन्। यसले कम दिशात्मक नक्काशीको परिणाम दिन्छ, र नक्काशी प्रक्रियाले अधिक रासायनिक गुणहरू प्राप्त गर्दछ। बढ्दो चयनात्मकताले थप आइसोट्रोपिक इच प्रोफाइलमा परिणाम दिन्छ। एनिसोट्रोपिक इच प्रोफाइलहरू सिलिकन इचिंगको क्रममा साइडवालहरूको निष्क्रियता मार्फत हासिल गरिन्छ। नक्काशी कक्षमा अक्सिजनले मिल्ड सिलिकनसँग प्रतिक्रिया गरेर सिलिकन डाइअक्साइड बनाउँछ, जुन ठाडो साइडवालहरूमा जम्मा हुन्छ। तेर्सो क्षेत्रहरूमा रहेको अक्साइड फिल्म आयन बमबारीका कारण हटाइएको छ, जसले पार्श्व नक्काशी प्रक्रिया जारी राख्न अनुमति दिन्छ।

इच दर दबाब, उच्च आवृत्ति जनरेटर शक्ति, प्रक्रिया ग्यास, वास्तविक ग्यास प्रवाह दर, र वेफर तापमान मा निर्भर गर्दछ। एनिसोट्रोपी बढ्दो उच्च-फ्रिक्वेन्सी पावर, घट्दो दबाब, र कम तापमान संग बढ्छ। नक्काशी प्रक्रियाको एकरूपता ग्यास, दुई इलेक्ट्रोडहरू बीचको दूरी र इलेक्ट्रोड सामग्रीमा निर्भर गर्दछ। यदि दूरी धेरै सानो छ भने, प्लाज्मा समान रूपमा फैलाउन सकिँदैन, परिणामस्वरूप inhomogeneity। इलेक्ट्रोड दूरी बढाउँदा नक्काशी दर कम हुन्छ किनभने प्लाज्मा विस्तारित भोल्युममा वितरित हुन्छ। इलेक्ट्रोडका लागि, कार्बन मनपर्ने सामग्री साबित भएको छ। किनभने फ्लोरिन र क्लोरीनले पनि कार्बनलाई आक्रमण गर्छ, इलेक्ट्रोडहरूले एक समान तनावपूर्ण प्लाज्मा उत्पादन गर्छन्, यसरी वेफर किनारहरू वेफर केन्द्रको रूपमा प्रभावित हुन्छन्।

चयनशीलता र नक्काशी दर प्रक्रिया ग्याँस मा धेरै निर्भर गर्दछ। सिलिकन र सिलिकन यौगिकहरूको लागि, फ्लोरिन र क्लोरीन मुख्य रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

नक्काशी प्रक्रियाहरू एकल ग्याँस, ग्याँस मिश्रण, वा निश्चित प्रक्रिया प्यारामिटरहरूमा सीमित छैनन्। उदाहरणका लागि, पोलिसिलिकनमा रहेको नेटिभ अक्साइडहरू पहिले उच्च इच दरमा र कम चयनशीलतामा हटाउन सकिन्छ, त्यसपछि अन्तर्निहित तहहरूको सापेक्ष उच्च चयनशीलताको साथ पोलिसिलिकनको नक्काशीद्वारा।

Semicorex विभिन्न प्रस्तावहरूSiC कम्पोनेन्टहरूनक्काशी प्रक्रिया मा। यदि तपाइँसँग कुनै सोधपुछ छ वा थप विवरणहरू चाहिन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

सम्पर्क फोन # +86-13567891907

इमेल: sales@semicorex.com