Seka akvaforta procezo kutime konsistas el kvar bazaj statoj: antaŭ akvaforto, parta akvaforto, nur akvaforto, kaj superakvaforto. La ĉefaj karakterizaĵoj estas akvaforta indico, selektiveco, kritika dimensio, unuformeco, kaj finpunktodetekto.
Figuro 1 Antaŭ akvaforto
Figuro 2 Parta akvaforto
Figuro 3 Nur akvaforto
Figuro 4 Super akvaforto
(1) Akvaforta indico: la profundo aŭ dikeco de la gravurita materialo forigita per unuo da tempo.
Figuro 5 Akvaforta indico-diagramo
(2) Selektiveco: la proporcio de akvafortaj indicoj de malsamaj akvafortaj materialoj.
Figuro 6 Selektiveca diagramo
(3) Kritika dimensio: la grandeco de la ŝablono en specifa areo post akvaforto estas kompletigita.
Figuro 7 Kritika dimensia diagramo
(4) Unuformeco: por mezuri la unuformecon de la kritika akvaforta dimensio (KD), ĝenerale karakterizita de la plena mapo de KD, la formulo estas: U=(Max-Min)/2*AVG.
Figuro 8 Unuformeca Skema Diagramo
(5) Detekto de finpunkto: Dum la akvaforta procezo, la ŝanĝo de luma intenseco estas konstante detektita. Kiam certa lumintenso pliiĝas aŭ falas signife, la akvaforto estas finita por marki la kompletigon de certa tavolo de filmakvaforto.
Figuro 9 Finpunkta skema diagramo
En seka akvaforto, la gaso estas ekscitita per altfrekvenco (ĉefe 13.56 MHz aŭ 2.45 GHz). Je premo de 1 ĝis 100 Pa, ĝia averaĝa libera vojo estas pluraj milimetroj ĝis pluraj centimetroj. Ekzistas tri ĉefaj specoj de seka akvaforto:
•Fizika seka akvaforto: akcelitaj partikloj fizike portas la oblatan surfacon
•Kemia seka akvaforto: gaso reagas kemie kun la oblasurfaco
•Kemia fizika seka akvaforto: fizika akvaforta procezo kun kemiaj trajtoj
1. Jonradia akvaforto
Jonradia akvaforto ( Ion Beam Etching ) estas fizika seka pretigprocezo kiu uzas alt-energian argonjonan trabon kun energio de proksimume 1 ĝis 3 keV por surradii la materialsurfacon. La energio de la jonradio igas ĝin trafi kaj forigi la surfacmaterialon. La akvafortprocezo estas anizotropa kaze de vertikalaj aŭ oblikvaj okazaĵaj jontraboj. Tamen, pro ĝia manko de selektiveco, ekzistas neniu klara distingo inter materialoj sur malsamaj niveloj. La generitaj gasoj kaj la gravuritaj materialoj estas elĉerpitaj per la vakupumpilo, sed ĉar la reagproduktoj ne estas gasoj, partikloj estas deponitaj sur la oblato aŭ kamermuroj.
Por malhelpi la formadon de partikloj, duan gason povas esti enkondukita en la ĉambron. Ĉi tiu gaso reagos kun la argonjonoj kaj kaŭzos fizikan kaj kemian akvafortan procezon. Parto de la gaso reagos kun la surfaca materialo, sed ĝi ankaŭ reagos kun la poluritaj partikloj por formi gasajn kromproduktojn. Preskaŭ ĉiuj specoj de materialoj povas esti gravuritaj per ĉi tiu metodo. Pro la vertikala radiado, la eluziĝo sur la vertikalaj muroj estas tre malgranda (alta anizotropeco). Tamen, pro ĝia malalta selektiveco kaj malrapida akvafortofteco, tiu procezo malofte estas uzita en nuna semikonduktaĵproduktado.
2. Plasma akvaforto
Plasma akvaforto estas absoluta kemia akvaforta procezo, ankaŭ konata kiel kemia seka akvaforto. Ĝia avantaĝo estas, ke ĝi ne kaŭzas jondifekton al la oblasurfaco. Ĉar la aktivaj specioj en la akvaforta gaso estas liberaj moviĝi kaj la akvaforta procezo estas izotropa, ĉi tiu metodo taŭgas por forigi la tutan filmtavolon (ekzemple, purigi la malantaŭan flankon post termika oksigenado).
Kontraŭflua reaktoro estas speco de reaktoro ofte uzita por plasma akvaforto. En ĉi tiu reaktoro, la plasmo estas generita per efikjonigo en altfrekvenca elektra kampo de 2.45GHz kaj apartigita de la oblato.
En la gasa senŝargiĝo, diversaj partikloj estas generitaj pro efiko kaj ekscito, inkluzive de liberaj radikaluloj. Liberaj radikaluloj estas neŭtralaj atomoj aŭ molekuloj kun nesaturitaj elektronoj, do ili estas tre reaktivaj. En la plasma akvaforta procezo, kelkaj neŭtralaj gasoj, kiel ekzemple tetrafluorometano (CF4), estas ofte uzitaj, kiuj estas enkondukitaj en la gassenŝargiĝareo por generi aktivajn speciojn per jonigo aŭ putriĝo.
Ekzemple, en CF4-gaso, ĝi estas enkondukita en la gassenŝargiĝareo kaj malkomponita en fluorradikalojn (F) kaj karbondifluoridmolekulojn (CF2). Simile, fluoro (F) povas esti malkomponita de CF4 aldonante oksigenon (O2).
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
La fluora molekulo povas dividiĝi en du sendependajn fluorajn atomojn sub la energio de la gasa ellasregiono, ĉiu el kiuj estas fluora libera radikalo. Ĉar ĉiu fluora atomo havas sep valentelektronojn kaj tendencas atingi la elektronikan konfiguracion de inerta gaso, ili ĉiuj estas tre reaktivaj. Krom neŭtralaj fluoraj liberaj radikaluloj, estos ŝargitaj partikloj kiel CF+4, CF+3, CF+2, ktp. en la gasa malŝarĝa regiono. Poste, ĉiuj tiuj partikloj kaj liberaj radikaluloj estas enkondukitaj en la akvafortkameron tra la ceramika tubo.
La ŝarĝitaj partikloj povas esti blokitaj per ekstraktaj kradoj aŭ rekombinitaj en la procezo de formado de neŭtralaj molekuloj por kontroli sian konduton en la akvafortkamero. Fluoraj liberaj radikaluloj ankaŭ suferos partan rekombiniĝon, sed daŭre estas sufiĉe aktivaj por eniri la akvafortkameron, reagi kemie sur la oblatsurfaco kaj kaŭzi materialan nudigon. Aliaj neŭtralaj partikloj ne partoprenas la akvafortan procezon kaj estas konsumitaj kune kun la reagproduktoj.
Ekzemploj de maldikaj filmoj kiuj povas esti gravuritaj en plasma akvaforto:
• Silicio: Si + 4F—> SiF4
• Silicia dioksido: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Silicia nitruro: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3.Reaktiva jona akvaforto (RIE)
Reaktiva jona akvaforto estas kemia-fizika akvaforta procezo, kiu povas tre precize kontroli selektivecon, akvafortan profilon, akvafortan indicon, unuformecon kaj ripeteblon. Ĝi povas atingi izotropajn kaj anizotropajn akvafortajn profilojn kaj estas tial unu el la plej gravaj procezoj por konstruado de diversaj maldikaj filmoj en semikonduktaĵproduktado.
Dum RIE, la oblato estas metita sur altfrekvencan elektrodon (HF-elektrodo). Per efikjonigo, plasmo estas generita en kiu liberaj elektronoj kaj pozitive ŝargitaj jonoj ekzistas. Se pozitiva tensio estas aplikita al la Hf-elektrodo, la liberaj elektronoj akumuliĝas sur la elektrodsurfaco kaj ne povas forlasi la elektrodon denove pro sia elektronafineco. Tial, la elektrodoj estas ŝargitaj al -1000V (biasa tensio) tiel ke la malrapidaj jonoj ne povas sekvi la rapide ŝanĝantan elektran kampon al la negative ŝargita elektrodo.
Dum jona akvaforto (RIE), se la averaĝa libera vojo de la jonoj estas alta, ili trafas la oblatan surfacon en preskaŭ perpendikulara direkto. Tiamaniere, la akcelitaj jonoj batas senkonscie la materialon kaj formas kemian reakcion per fizika akvaforto. Ĉar la lateralaj flankmuroj ne estas trafitaj, la akvafortoprofilo restas anizotropa kaj la surfaceluziĝo estas malgranda. Tamen, la selektiveco ne estas tre alta ĉar la fizika akvaforta procezo ankaŭ okazas. Krome, la akcelo de la jonoj kaŭzas damaĝon al la oblasurfaco, kiu postulas termikan kalson por ripari.
La kemia parto de la akvafortprocezo estas kompletigita per liberaj radikaluloj reagantaj kun la surfaco kaj la jonoj fizike trafantaj la materialon tiel ke ĝi ne redeponas sur la oblato aŭ la kamermuroj, evitante la redeponfenomenon kiel jona radioakvaforto. Pliigante la gaspremon en la akvaforta ĉambro, la averaĝa libera vojo de la jonoj estas reduktita, kio pliigas la nombron da kolizioj inter la jonoj kaj la gasmolekuloj, kaj la jonoj estas disigitaj en pli malsamaj direktoj. Tio rezultigas malpli unudirektan akvaforton, igante la akvafortan procezon pli kemia.
Anizotropaj akvafortaj profiloj estas atingitaj pasivante la flankmurojn dum silicia akvaforto. Oksigeno estas enkondukita en la akvafortkameron, kie ĝi reagas kun la gravurita silicio por formi silician dioksidon, kiu estas deponita sur la vertikalaj flankmuroj. Pro jonbombado, la oksidtavolo sur la horizontalaj areoj estas forigita, permesante al la laterala akvafortprocezo daŭri. Tiu metodo povas kontroli la formon de la akvafortoprofilo kaj la krutecon de la flankmuroj.
La akvaforta indico estas trafita de faktoroj kiel ekzemple premo, HF-generatorpotenco, proceza gaso, fakta gasflua indico kaj oblattemperaturo, kaj ĝia varia intervalo estas konservita sub 15%. Anizotropeco pliiĝas kun kreskanta HF-potenco, malpliigante premon kaj malpliiĝantan temperaturon. La unuformeco de la akvaforta procezo estas determinita de la gaso, elektrodinterspacigo kaj elektrodmaterialo. Se la elektroddistanco estas tro malgranda, la plasmo ne povas esti egale disigita, rezultigante ne-unuformecon. Pliigi la elektroddistancon reduktas la akvafortoftecon ĉar la plasmo estas distribuita en pli granda volumeno. Karbono estas la preferata elektrodmaterialo ĉar ĝi produktas unuforman streĉitan plasmon tiel ke la rando de la oblato estas trafita en laŭ la saman manieron kiel la centro de la oblato.
La procezgaso ludas gravan rolon en selektiveco kaj akvafortofteco. Por siliciaj kaj siliciaj komponaĵoj, fluoro kaj kloro estas ĉefe uzataj por atingi akvaforton. Elekti la taŭgan gason, ĝustigi gasfluon kaj premon, kaj kontroli aliajn parametrojn kiel temperaturo kaj potenco en la procezo povas atingi la deziratan akvaforton, selektivecon kaj unuformecon. La optimumigo de ĉi tiuj parametroj estas kutime ĝustigita por malsamaj aplikoj kaj materialoj.
La akvaforta procezo ne estas limigita al unu gaso, gasmiksaĵo, aŭ fiksaj procezparametroj. Ekzemple, la indiĝena oksido sur polisilicio povas esti forigita unue kun alta akvafortofteco kaj malalta selektiveco, dum la polisilicio povas esti gravurita poste kun pli alta selektiveco relative al la subestaj tavoloj.
———————————————————————————————————————————————————— ————————————
Semicera povas provizigrafitaj partoj, mola/rigida felto, silicio-karburaj partoj,CVD-siliciokarburaj partoj,kajSiC/TaC kovritaj partoj kun en 30 tagoj.
Se vi interesiĝas pri la supraj duonkonduktaĵoj,bonvolu ne hezitu kontakti nin unuafoje.
Tel: +86-13373889683
WhatsApp:+86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Afiŝtempo: Sep-12-2024