CVD ऑपरेशन्समध्ये प्लाझ्मा प्रक्रिया

1. चेंबर साफ करणे

रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD) प्रक्रियेदरम्यान, ठेवी केवळ वेफरच्या पृष्ठभागावरच नव्हे तर प्रक्रिया कक्ष आणि त्याच्या भिंतींमधील घटकांवर देखील तयार होतात. स्थिर प्रक्रियेची स्थिती राखण्यासाठी आणि वेफर्सचे कण दूषित होण्यापासून रोखण्यासाठी भागांवर जमा केलेले चित्रपट नियमितपणे काढले जाणे आवश्यक आहे. बहुतेक CVD चेंबर्स साफसफाईसाठी फ्लोरिन-आधारित रासायनिक प्रतिक्रिया वायू वापरतात.

सिलिकॉन ऑक्साईड CVD चेंबर्समध्ये, प्लाझ्मा क्लीनिंगमध्ये सामान्यत: CF4, C2F6 आणि C3F8 सारख्या फ्लोरोकार्बन वायूंचा समावेश होतो, जे प्लाझ्मामध्ये विघटित होतात, फ्लोरिन रेडिकल सोडतात. रासायनिक अभिक्रिया खालीलप्रमाणे दर्शविल्या जातात:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

फ्लोरिन अणू, सर्वात प्रतिक्रियाशील रॅडिकल्सपैकी एक असल्याने, सिलिकॉन ऑक्साईडवर वेगाने प्रतिक्रिया देऊन वायू SiF4 तयार करतात, जे चेंबरमधून सहजपणे बाहेर काढले जाऊ शकतात:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + इतर अस्थिर उप-उत्पादने

टंगस्टन CVD चेंबर्स विशेषत: SF6 आणि NF3 फ्लोरिनचे स्रोत म्हणून वापरतात. फ्लोरिन रॅडिकल्स टंगस्टनवर प्रतिक्रिया देऊन अस्थिर टंगस्टन हेक्साफ्लोराइड (WF6) तयार करतात, जे व्हॅक्यूम पंपद्वारे चेंबरमधून बाहेर काढले जाऊ शकतात. प्लाझ्मा चेंबरची स्वच्छता प्लाझ्मामधील फ्लोरिनच्या उत्सर्जन वैशिष्ट्यांचे निरीक्षण करून, चेंबरचे जास्त शुद्धीकरण टाळून स्वयंचलितपणे समाप्त केले जाऊ शकते. या पैलूंवर अधिक तपशीलवार चर्चा केली जाईल.

2. अंतर भरणे

जेव्हा धातूच्या रेषांमधील अंतर 4:1 च्या गुणोत्तरासह 0.25 µm पर्यंत कमी होते, तेव्हा बहुतेक CVD डिपॉझिशन तंत्र रिक्तता न भरता अंतर भरण्यासाठी संघर्ष करतात. उच्च-घनता प्लाझ्मा CVD (HDP-CVD) रिक्त जागा न निर्माण करता अशा अरुंद अंतर भरण्यास सक्षम आहे (खालील आकृती पहा). एचडीपी-सीव्हीडी प्रक्रियेचे नंतर वर्णन केले जाईल.

3. प्लाझ्मा एचिंग

वेट एचिंगच्या तुलनेत, प्लाझ्मा एचिंग फायदे देते जसे की एनिसोट्रॉपिक एचिंग प्रोफाइल, ऑटोमॅटिक एंड-पॉइंट डिटेक्शन आणि कमी रासायनिक वापर, वाजवी उच्च एचिंग दर, चांगली निवडकता आणि एकसमानता.

4. Etch प्रोफाइलचे नियंत्रण

सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये प्लाझ्मा एचिंग व्यापक होण्यापूर्वी, बहुतेक वेफर फॅब पॅटर्न हस्तांतरणासाठी ओले रासायनिक नक्षी वापरत असत. तथापि, ओले कोरीव काम ही समस्थानिक प्रक्रिया आहे (प्रत्येक दिशेने समान दराने नक्षीकाम). जेव्हा वैशिष्ट्यांचा आकार 3 µm पेक्षा कमी होतो, तेव्हा समस्थानिक कोरीव कामामुळे अंडरकटिंग होते, ओले नक्षीचा वापर मर्यादित होतो.

प्लाझ्मा प्रक्रियेत, आयन सतत वेफरच्या पृष्ठभागावर भडिमार करतात. लॅटिस डॅमेज मेकॅनिझम किंवा साइडवॉल पॅसिव्हेशन मेकॅनिझमद्वारे असो, प्लाझ्मा एचिंग ॲनिसोट्रॉपिक एचिंग प्रोफाइल मिळवू शकते. एचिंग प्रक्रियेदरम्यान दबाव कमी करून, आयनचा मध्यम मुक्त मार्ग वाढविला जाऊ शकतो, ज्यामुळे चांगल्या प्रोफाइल नियंत्रणासाठी आयन टक्कर कमी होते.

5. इच रेट आणि निवडकता

प्लाझ्मामधील आयनचा भडिमार पृष्ठभागावरील अणूंचे रासायनिक बंध तोडण्यास मदत करते, त्यांना प्लाझ्माद्वारे तयार केलेल्या रॅडिकल्सच्या संपर्कात आणते. भौतिक आणि रासायनिक उपचारांचे हे संयोजन नक्षीच्या रासायनिक अभिक्रिया दरात लक्षणीय वाढ करते. ईच रेट आणि निवडकता प्रक्रिया आवश्यकतांनुसार ठरविली जाते. आयन बॉम्बर्डमेंट आणि रॅडिकल्स हे दोन्ही एचिंगमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावत असल्याने आणि आरएफ पॉवर आयन बॉम्बर्डमेंट आणि रॅडिकल्स नियंत्रित करू शकते, आरएफ पॉवर एचिंग रेट नियंत्रित करण्यासाठी मुख्य पॅरामीटर बनते. आरएफ पॉवर वाढवण्यामुळे एच रेटमध्ये लक्षणीय वाढ होऊ शकते, ज्याची पुढील तपशीलवार चर्चा केली जाईल, निवडकतेवर देखील परिणाम होईल.

6. एंड-पॉइंट डिटेक्शन

प्लाझ्मा शिवाय, एच एंड-पॉइंट वेळ किंवा ऑपरेटर व्हिज्युअल तपासणीद्वारे निर्धारित करणे आवश्यक आहे. प्लाझ्मा प्रक्रियेमध्ये, अंतर्निहित (एंड-पॉइंट) सामग्रीचे कोरीवकाम सुरू करण्यासाठी पृष्ठभागाच्या सामग्रीमधून कोरीव काम पुढे जात असताना, उत्सर्जन रंगातील बदलामुळे स्पष्टपणे नक्षीच्या उप-उत्पादनांमध्ये बदल झाल्यामुळे प्लाझमाची रासायनिक रचना बदलते. ऑप्टिकल सेन्सरसह उत्सर्जन रंगातील बदलाचे निरीक्षण करून, एच एंड पॉइंटवर स्वयंचलितपणे प्रक्रिया केली जाऊ शकते. IC उत्पादनामध्ये, हे एक अत्यंत मौल्यवान साधन आहे.**