等離子清洗機(jī)在微電子元器件加工中的應(yīng)用

微電子技術(shù)的進(jìn)步使得信息、通信和娛樂(lè)融為一體。采用等離子體技術(shù)實(shí)施原子級(jí)工藝制造,使微電子器件的小型化成為可能。等離子體技術(shù)于20世紀(jì)90年代進(jìn)入微電子器件制造領(lǐng)域。下面就來(lái)探討等離子清洗機(jī)在核心加工工藝(如刻蝕、沉積以及慘雜)中的應(yīng)用。

等離子清洗機(jī)在微電子器件加工中的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代末、80年代初,等離子體技術(shù)成為集成電路制造工藝中的關(guān)鍵技術(shù)。目前,30%的制造工藝要用到等離子體。1999年,全球微電子行業(yè)共采購(gòu)了價(jià)值176億美元的等離子體設(shè)備,這些設(shè)備生產(chǎn)了價(jià)值2450億美元的芯片。目前,等離子體處理技術(shù)以應(yīng)用于DRAMS、SRAIMS、MODFETS、薄絕緣柵氧化層的生產(chǎn)以及新型光電材料,如硅鍺合金、高溫電子材料(金剛石或類金剛石碳薄膜)、碳化硅、立方氮化硼以及更多材料和元器件的加工制造。

等離子清洗機(jī)在集成電路不同工序中的應(yīng)用

制造工序

等離子體工藝

等離子體源

光刻

光化學(xué)

紫外線

刻蝕

揮發(fā)反應(yīng)

二極管、電感耦合等離子體電源

慘雜

離子注入

離子源

檢測(cè)

無(wú)

無(wú)

生長(zhǎng)氧化層

PECVD

二極管、電感耦合等離子體電源

多晶硅沉積

PECVD

二極管、電感耦合等離子體電源

絕緣層沉積

PECVD

二極管、電感耦合等離子體電源

金屬層沉積

濺射

磁控管、PECVD

晶圓的標(biāo)記

無(wú)

激光

鈍化層

PECVD

二極管、電感耦合等離子體源

封裝

無(wú)

?

生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的最初原料為晶體硅或非晶體薄膜。等離子體化學(xué)氣相沉積是生產(chǎn)a-Si:H的主要技術(shù)。等離子體化學(xué)氣相沉積工藝借助等離子體介質(zhì)生成離子成分,離子成分隨后參與反應(yīng)并在基底表面實(shí)現(xiàn)沉積。與傳統(tǒng)化學(xué)氣相沉積工藝相比,等離子體化學(xué)氣相沉積工藝可在溫度遠(yuǎn)低于前者的處理溫度下生成離子成分,同時(shí),通過(guò)離子轟擊,可以對(duì)薄膜進(jìn)行改性。等離子體化學(xué)氣相沉積工藝中的前驅(qū)膜一般為經(jīng)惰性氣體稀釋的SH4氣體,反應(yīng)產(chǎn)物則為氫化非晶體硅薄膜。

等離子體清洗機(jī)在沉積工藝中的運(yùn)用由以下四個(gè)步驟組成。
(1)電子和反應(yīng)氣體發(fā)生電子碰撞反應(yīng),生成離子和自由基;
(2)活性組分從等離子體傳輸?shù)交妆砻妫?/span>
(3)活性組分通過(guò)吸附作用或物化反應(yīng)沉積到基底表面;
(4)活性組分或反應(yīng)產(chǎn)物成為沉積薄膜的組成部分。

在高密度等離子體化學(xué)氣相沉積工藝中,沉積和刻蝕過(guò)程往往同時(shí)發(fā)生。該工藝中的三種主要機(jī)理為:等離子體離子輔助沉積、氬離子濺射以及濺射材料的再沉積。在 高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP CVD)工藝中,高密度等離子體源(如感應(yīng)耦合等離子體(ICP)、電子回旋共振等離子體(ECR)或螺旋波等離子體(helicon))對(duì)包含硅烷、氧氣和氬氣的混合氣體進(jìn)行激發(fā)。通過(guò)將基底作為陰極,可將等離子體中的高能正離子吸引至晶體表面,隨后氧與硅烷發(fā)生反應(yīng)生成氧硅烷,在由氬離子濺射過(guò)程除去氧硅烷。

在半導(dǎo)體制造中通常采用兩種印刷線路制版技術(shù),這兩種技術(shù)彼此具有互補(bǔ)性。其中一種技術(shù)是將電介質(zhì)印刷到金屬表面,另一種技術(shù)則是將金屬鑲嵌在介質(zhì)板上。前者即為離子刻蝕(RIE)制版技術(shù),其操作步驟如下:
(1)在晶片表面沉積一層厚度均勻的金屬層;
(2)然后再表面均勻地涂一層光敏性聚合物——光刻膠;
(3)通過(guò)光學(xué)手段將電路圖案透射至光刻表面,從而改變其溶解性;
(4)采用反應(yīng)性刻蝕劑將易溶解部分去除,形成一層掩模層;
(5)將未被掩模層保護(hù)的金屬刻蝕去除;
(6)通過(guò)等離子體去膠,將光刻膠剝除;
(7)沉積二氧化硅或氮化硅,鈍化表面。

第二種制版技術(shù),即鑲嵌技術(shù)的靈感源自于歷史悠久的首飾鑲嵌工藝,或稱大馬士革工藝。這種技術(shù)需要先在平面電介質(zhì)層上刻蝕出縱橫分布的溝槽,然后采用金屬沉積工藝將溝槽內(nèi)填充金屬,從而在一個(gè)平面上鑲嵌入所需電路。在沉積一層絕緣層后,即可重復(fù)進(jìn)行下一層金屬薄膜的鑲嵌。

以上就是等離子清洗機(jī)在微電子器件加工中的應(yīng)用,如果你也有這方面的問(wèn)題需要解決。歡迎來(lái)電咨詢。