सेमीकंडक्टर एचिंग प्रक्रिया तंत्रज्ञान

सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग, मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स आयसी मॅन्युफॅक्चरिंग आणि मायक्रो/नॅनो मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेमध्ये एचिंग किंवा एचिंग ही एक महत्त्वाची पायरी आहे. फोटोलिथोग्राफीशी संबंधित ही प्राथमिक नमुना प्रक्रिया आहे. संकुचित अर्थाने, कोरीव काम हे मूलत: फोटोलिथोग्राफिक एचिंग आहे, जेथे फोटोरेसिस्ट प्रथम फोटोलिथोग्राफीचा वापर करून उघडकीस आणला जातो आणि नंतर नको असलेली सामग्री काढून टाकण्यासाठी इतर पद्धती वापरल्या जातात. एचिंग ही रासायनिक किंवा भौतिक पद्धतींचा वापर करून सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागावरून अवांछित सामग्री निवडकपणे काढून टाकण्याची प्रक्रिया आहे. लेपित सिलिकॉन वेफरवर मुखवटा नमुना अचूकपणे प्रतिकृती बनवणे हे त्याचे मूळ ध्येय आहे. मायक्रोफॅब्रिकेशन प्रक्रियेच्या विकासासह, सोल्यूशन्स, रिऍक्टिव्ह आयन किंवा इतर यांत्रिक पद्धतींचा वापर करून सामग्री काढणे आणि काढून टाकणे यासाठी कोरीवकाम हा सामान्य शब्द बनला आहे, मायक्रोफॅब्रिकेशनमध्ये एक सामान्य शब्द बनला आहे.

नक्षीचे स्थूलमानाने दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते: ओले कोरीव आणि कोरडे कोरीवकाम. ड्राय एचिंगमध्ये, गॅस उच्च फ्रिक्वेन्सीवर उत्तेजित होतो (प्रामुख्याने 13.56 MHz किंवा 2.45 GHz). 1 ते 100 Pa च्या दबावाखाली, त्याचा सरासरी मुक्त मार्ग काही मिलिमीटरपासून काही सेंटीमीटरपर्यंत असतो. कोरड्या खोदकामाचे तीन मुख्य प्रकार आहेत:

• भौतिक कोरडे कोरीव काम: वेफर पृष्ठभागावरील कणांच्या भौतिक परिधानांना गती देते;

• रासायनिक कोरडे कोरीव काम: वायू वेफरच्या पृष्ठभागावर रासायनिक प्रतिक्रिया देतो;

• रासायनिक-भौतिक कोरडे कोरीव काम: रासायनिक गुणधर्म असलेली भौतिक कोरीव प्रक्रिया;

1. आयन बीम एचिंग

आयन बीम एचिंग ही भौतिक कोरडी नक्षी प्रक्रिया आहे. आर्गॉन आयन अंदाजे 1 ते 3 केव्हीच्या आयन बीममध्ये पृष्ठभागावर विकिरणित केले जातात. आयनांच्या ऊर्जेमुळे ते पृष्ठभागाच्या सामग्रीवर भडिमार करतात. वेफर आयन बीममध्ये अनुलंब किंवा कोनात घातले जाते आणि कोरीव प्रक्रिया पूर्णपणे ॲनिसोट्रॉपिक असते. निवडकता कमी आहे कारण ती स्तरांमध्ये फरक करत नाही. गॅस आणि पॉलिश केलेले पदार्थ व्हॅक्यूम पंपद्वारे बाहेर काढले जातात; तथापि, प्रतिक्रिया उत्पादने वायू नसल्यामुळे, कण वेफर किंवा चेंबरच्या भिंतींवर जमा होऊ शकतात.

हे कण टाळण्यासाठी, चेंबरमध्ये दुसरा वायू आणला जातो. हा वायू आर्गॉन आयनांसह प्रतिक्रिया देतो, ज्यामुळे भौतिक-रासायनिक नक्षी प्रक्रिया होते. काही वायू पृष्ठभागावर प्रतिक्रिया देतात, परंतु काही पॉलिश कणांवर प्रतिक्रिया देऊन वायू उपउत्पादने तयार करतात. या पद्धतीचा वापर करून जवळजवळ सर्व साहित्य कोरले जाऊ शकते. उभ्या किरणोत्सर्गामुळे, उभ्या भिंतींवर पोशाख खूप कमी आहे (उच्च एनिसोट्रॉपी). तथापि, कमी निवडकता आणि कमी कोरीव दरामुळे, ही प्रक्रिया आधुनिक सेमीकंडक्टर उत्पादनात क्वचितच वापरली जाते.

2. प्लाझ्मा एचिंग

प्लाझ्मा एचिंग ही पूर्णपणे रासायनिक कोरीव प्रक्रिया आहे (केमिकल ड्राय इच). त्याचा फायदा असा आहे की वेफर पृष्ठभाग प्रवेगक आयनांमुळे खराब होत नाही. एचिंग गॅसच्या जंगम कणांमुळे, कोरीव प्रोफाइल समस्थानिक आहे, ज्यामुळे संपूर्ण चित्रपट स्तर काढून टाकण्यासाठी ही पद्धत योग्य बनते (उदा. थर्मल ऑक्सिडेशननंतर मागील बाजूची साफसफाई).

प्लाझ्मा एचिंगसाठी वापरल्या जाणाऱ्या अणुभट्टीचा एक प्रकार म्हणजे डाउनस्ट्रीम अणुभट्टी. इम्पॅक्ट आयनीकरणाद्वारे प्लाझ्मा 2.45 GHz च्या उच्च वारंवारतेवर प्रज्वलित केला जातो आणि प्रभाव आयनीकरण साइट वेफरपासून विभक्त होते.

गॅस डिस्चार्ज प्रदेशात, प्रभावामुळे मुक्त रॅडिकल्ससह विविध कण उपस्थित असतात. मुक्त रॅडिकल्स हे असंतृप्त इलेक्ट्रॉन असलेले तटस्थ अणू किंवा रेणू असतात आणि त्यामुळे ते अत्यंत प्रतिक्रियाशील असतात. तटस्थ वायू म्हणून, टेट्राफ्लोरोमेथेन (CF4) गॅस डिस्चार्ज प्रदेशात प्रवेश केला जातो आणि CF2 आणि फ्लोरिन रेणू (F2) मध्ये विभक्त होतो. त्याचप्रमाणे, ऑक्सिजन (O2) जोडून फ्लोरिन CF4 पासून वेगळे केले जाऊ शकते:

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

गॅस डिस्चार्ज प्रदेशातील उर्जेद्वारे फ्लोरिन रेणू दोन वेगळ्या फ्लोरिन अणूंमध्ये विभागले जाऊ शकतात: प्रत्येक फ्लोरिन अणू फ्लोरिन मुक्त रॅडिकल असतो, कारण प्रत्येक अणूमध्ये सात व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन असतात आणि एक अक्रिय वायू कॉन्फिगरेशन साध्य करण्याचे उद्दिष्ट असते. तटस्थ मुक्त रॅडिकल्स व्यतिरिक्त, अनेक अंशतः चार्ज केलेले कण आहेत (CF+4, CF+3, CF+2, ...). सर्व कण, मुक्त रॅडिकल्स, इत्यादी, नंतर सिरॅमिक ट्यूबद्वारे एचिंग चेंबरमध्ये प्रवेश करतात. चार्ज केलेले कण एक्स्ट्रॅक्शन ग्रेटिंगद्वारे एचिंग चेंबरमधून अवरोधित केले जाऊ शकतात किंवा तटस्थ रेणूंच्या निर्मिती दरम्यान पुन्हा एकत्र केले जाऊ शकतात. फ्लोरिन रॅडिकल्स देखील अंशतः पुन्हा एकत्र होतात, परंतु एचिंग चेंबरपर्यंत पोहोचण्यासाठी, वेफरच्या पृष्ठभागावर प्रतिक्रिया देण्यासाठी आणि रासायनिक ओरखडा निर्माण करण्यासाठी पुरेसे आहे. इतर तटस्थ कण कोरीव प्रक्रियेचा भाग नसतात आणि प्रतिक्रिया उत्पादनांसह कमी होतात.

प्लाझ्मा एचिंगमध्ये खोदल्या जाऊ शकणाऱ्या पातळ फिल्म्सची उदाहरणे: • सिलिकॉन: Si + 4F ---> SiF4 • सिलिकॉन डायऑक्साइड: SiO2 + 4F ---> SiF4 + O2 • सिलिकॉन नायट्राइड: Si3N4 + 12F ---> 3SiF4 + 2N2F ---> 3SiF4 + 2Neh वर्ण (रिॲक्टिव्हिटी, इत्यादि निवडणे) रिॲक्टिव्ह आयन एचिंगमध्ये एचिंग प्रोफाइल, एचिंग रेट, एकसमानता आणि पुनरावृत्तीक्षमता या सर्व गोष्टी अगदी अचूकपणे नियंत्रित केल्या जाऊ शकतात. आयसोट्रॉपिक एचिंग प्रोफाइल तसेच ॲनिसोट्रॉपिक प्रोफाइल शक्य आहेत. म्हणून, RIE ही रासायनिक भौतिक कोरीव प्रक्रिया आहे आणि विविध प्रकारच्या पातळ फिल्म्स तयार करण्यासाठी अर्धसंवाहक उत्पादनातील सर्वात महत्वाची प्रक्रिया आहे. प्रक्रियेच्या चेंबरमध्ये, वेफर उच्च-फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रोड (एचएफ इलेक्ट्रोड) वर ठेवला जातो. प्लाझ्मा प्रभाव आयनीकरणाद्वारे व्युत्पन्न केला जातो, ज्यामध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन आणि सकारात्मक चार्ज केलेले आयन दिसतात. एचएफ इलेक्ट्रोड पॉझिटिव्ह व्होल्टेजवर असल्यास, त्यावर मुक्त इलेक्ट्रॉन जमा होतात आणि त्यांच्या इलेक्ट्रॉनच्या आत्मीयतेमुळे ते इलेक्ट्रोड पुन्हा सोडू शकत नाहीत. म्हणून, इलेक्ट्रोडला -1000 V (बायस व्होल्टेज) चार्ज केला जातो. मंद आयन जे वेगाने पर्यायी क्षेत्राचे अनुसरण करू शकत नाहीत ते नकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रोडकडे जातात.

आयनांचा मध्यम मुक्त मार्ग जास्त असल्यास, कण जवळजवळ लंब कोनात वेफर पृष्ठभागावर भडिमार करतात. अशा प्रकारे, प्रवेगक आयन (भौतिक कोरीव काम) द्वारे सामग्री पृष्ठभागावरून बाहेर टाकली जाते आणि काही कण पृष्ठभागावर रासायनिक प्रतिक्रिया देखील करतात. बाजूकडील बाजूच्या भिंती अप्रभावित असतात, त्यामुळे तेथे पोशाख होत नाही आणि कोरीव प्रोफाइल एनिसोट्रॉपिक राहते. निवडकता खूप लहान नाही, परंतु भौतिक नक्षी प्रक्रियेमुळे ती फार मोठी नाही. शिवाय, वेफरच्या पृष्ठभागाला प्रवेगक आयनांमुळे नुकसान होते आणि थर्मल ॲनिलिंगद्वारे ते बरे केले जाणे आवश्यक आहे. एचिंग प्रक्रियेचा रासायनिक भाग मुक्त रॅडिकल्सच्या पृष्ठभागावर आणि भौतिकरित्या मिल्ड केलेल्या सामग्रीद्वारे पूर्ण केला जातो, म्हणून ते आयन बीम एचिंगप्रमाणे वेफर किंवा चेंबरच्या भिंतींवर पुन्हा जमा होत नाही. एचिंग चेंबरमध्ये दाब वाढवून, कणांचा मध्यम मुक्त मार्ग कमी होतो. त्यामुळे, अधिक टक्कर होतात आणि कण वेगवेगळ्या दिशेने प्रवास करतात. यामुळे दिशात्मक कोरीव काम कमी होते आणि कोरीव काम अधिक रासायनिक गुणधर्म प्राप्त करते. निवडकता वाढल्याने अधिक समस्थानिक नक्षी प्रोफाइल बनते. सिलिकॉन एचिंग दरम्यान साइडवॉल्सच्या निष्क्रियतेद्वारे ॲनिसोट्रॉपिक एच प्रोफाइल प्राप्त केले जातात. एचिंग चेंबरमधील ऑक्सिजन मिल्ड सिलिकॉनवर प्रतिक्रिया देऊन सिलिकॉन डायऑक्साइड तयार करतो, जो उभ्या बाजूच्या भिंतींवर जमा होतो. क्षैतिज प्रदेशांवरील ऑक्साईड फिल्म आयन बॉम्बर्डमेंटमुळे काढून टाकली जाते, ज्यामुळे पार्श्व नक्षीची प्रक्रिया चालू राहते.

नक्षीचा दर दबाव, उच्च-फ्रिक्वेंसी जनरेटर पॉवर, प्रक्रिया वायू, वास्तविक वायू प्रवाह दर आणि वेफर तापमान यावर अवलंबून असतो. वाढत्या उच्च-वारंवारतेची शक्ती, कमी होणारा दाब आणि तापमान कमी झाल्याने ॲनिसोट्रॉपी वाढते. एचिंग प्रक्रियेची एकसमानता गॅस, दोन इलेक्ट्रोडमधील अंतर आणि इलेक्ट्रोड सामग्रीवर अवलंबून असते. जर अंतर खूप लहान असेल तर, प्लाझ्मा एकसमानपणे विखुरला जाऊ शकत नाही, परिणामी एकसमानता येते. इलेक्ट्रोडचे अंतर वाढवल्याने नक्षीचा दर कमी होतो कारण प्लाझ्मा विस्तारित व्हॉल्यूमवर वितरीत केला जातो. इलेक्ट्रोड्ससाठी, कार्बन ही पसंतीची सामग्री असल्याचे सिद्ध झाले आहे. कारण फ्लोरिन आणि क्लोरीन देखील कार्बनवर हल्ला करतात, इलेक्ट्रोड एकसमान ताणलेला प्लाझ्मा तयार करतात, अशा प्रकारे वेफरच्या कडांवर वेफर केंद्राप्रमाणेच परिणाम होतो.

निवडकता आणि नक्षीचा दर प्रक्रिया वायूवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असतो. सिलिकॉन आणि सिलिकॉन यौगिकांसाठी, फ्लोरिन आणि क्लोरीन प्रामुख्याने वापरले जातात.

एचिंग प्रक्रिया एका गॅस, गॅस मिश्रण किंवा निश्चित प्रक्रिया पॅरामीटर्सपुरती मर्यादित नाही. उदाहरणार्थ, पॉलिसिलिकॉनवरील मूळ ऑक्साईड्स प्रथम उच्च नक्षी दराने आणि कमी निवडकतेसह काढले जाऊ शकतात, त्यानंतर अंतर्गत स्तरांच्या तुलनेत उच्च निवडकतेसह पॉलिसिलिकॉनचे कोरीव काम केले जाऊ शकते.

Semicorex विविध ऑफरSiC घटकखोदकाम प्रक्रियेत. आपल्याकडे काही चौकशी असल्यास किंवा अतिरिक्त तपशीलांची आवश्यकता असल्यास, कृपया आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.

संपर्क फोन # +86-13567891907

ईमेल: sales@semicorex.com