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。
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。