ड्राय एचिंग प्रक्रिया

कोरड्या खोदकाम प्रक्रियेत साधारणपणे चार मूलभूत अवस्था असतात: नक्षीकाम करण्यापूर्वी, आंशिक नक्षीकाम, फक्त कोरीवकाम आणि ओव्हर एचिंग. एचिंग रेट, सिलेक्टिव्हिटी, क्रिटिकल डायमेंशन, एकसमानता आणि एंडपॉइंट डिटेक्शन ही मुख्य वैशिष्ट्ये आहेत.

 आकृती 1 खोदकाम करण्यापूर्वी

आकृती 2 आंशिक कोरीव काम

आकृती 3 फक्त नक्षीकाम

आकृती 4 ओव्हर एचिंग

(1) नक्षीचा दर: प्रति युनिट वेळेत काढलेल्या खोदलेल्या सामग्रीची खोली किंवा जाडी.

आकृती 5 एचिंग रेट डायग्राम

(2) निवडकता: विविध नक्षीकाम सामग्रीच्या एचिंग दरांचे गुणोत्तर.

आकृती 6 निवडक आकृती

(३) गंभीर परिमाण: कोरीव काम पूर्ण झाल्यानंतर विशिष्ट क्षेत्रातील पॅटर्नचा आकार.

आकृती 7 गंभीर परिमाण आकृती

(४) एकरूपता: क्रिटिकल एचिंग डायमेंशन (CD) ची एकरूपता मोजण्यासाठी, सामान्यत: CD च्या संपूर्ण नकाशाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत, सूत्र आहे: U=(मॅक्स-मिन)/2*AVG.

आकृती 8 एकरूपता योजनाबद्ध आकृती

(५) एंड पॉइंट डिटेक्शन: एचिंग प्रक्रियेदरम्यान, प्रकाशाच्या तीव्रतेतील बदल सतत आढळतात. जेव्हा विशिष्ट प्रकाशाची तीव्रता लक्षणीय वाढते किंवा कमी होते, तेव्हा फिल्म एचिंगच्या एका विशिष्ट थराच्या पूर्णतेची खूण करण्यासाठी कोरीव काम बंद केले जाते.

आकृती 9 शेवटचा बिंदू योजनाबद्ध आकृती

कोरड्या कोरीव कामात, वायू उच्च वारंवारता (प्रामुख्याने 13.56 MHz किंवा 2.45 GHz) द्वारे उत्तेजित होतो. 1 ते 100 Pa च्या दाबाने, त्याचा सरासरी मुक्त मार्ग अनेक मिलीमीटर ते अनेक सेंटीमीटर आहे. कोरड्या खोदकामाचे तीन मुख्य प्रकार आहेत:

•भौतिक कोरडे खोदकाम: प्रवेगक कण भौतिकरित्या वेफरच्या पृष्ठभागावर परिधान करतात

•रासायनिक कोरडे खोदकाम: वायू वेफरच्या पृष्ठभागावर रासायनिक अभिक्रिया करतो

•रासायनिक भौतिक कोरडे खोदकाम: रासायनिक वैशिष्ट्यांसह भौतिक कोरीव प्रक्रिया

1. आयन बीम एचिंग

आयन बीम एचिंग (आयन बीम एचिंग) ही एक भौतिक कोरडी प्रक्रिया आहे जी सामग्रीच्या पृष्ठभागावर विकिरण करण्यासाठी सुमारे 1 ते 3 केव्ही ऊर्जा असलेल्या उच्च-ऊर्जा आर्गॉन आयन बीमचा वापर करते. आयन बीमच्या ऊर्जेमुळे ते पृष्ठभागावरील सामग्रीवर परिणाम करते आणि काढून टाकते. कोरीव प्रक्रिया अनुलंब किंवा तिरकस घटना आयन बीमच्या बाबतीत ॲनिसोट्रॉपिक आहे. तथापि, निवडकतेच्या कमतरतेमुळे, विविध स्तरांवर सामग्रीमध्ये स्पष्ट फरक नाही. व्हॅक्यूम पंपद्वारे व्युत्पन्न केलेले वायू आणि खोदलेले साहित्य संपतात, परंतु प्रतिक्रिया उत्पादने वायू नसल्यामुळे, कण वेफर किंवा चेंबरच्या भिंतींवर जमा होतात.

कणांची निर्मिती रोखण्यासाठी, चेंबरमध्ये दुसरा वायू आणला जाऊ शकतो. हा वायू आर्गॉन आयनांवर प्रतिक्रिया देईल आणि भौतिक आणि रासायनिक कोरीव प्रक्रिया घडवून आणेल. वायूचा काही भाग पृष्ठभागावरील सामग्रीवर प्रतिक्रिया देईल, परंतु ते पॉलिश कणांवर देखील प्रतिक्रिया देईल ज्यामुळे वायू उपउत्पादने तयार होतील. या पद्धतीने जवळजवळ सर्व प्रकारची सामग्री कोरली जाऊ शकते. उभ्या किरणोत्सर्गामुळे, उभ्या भिंतींवर पोशाख फारच लहान आहे (उच्च एनिसोट्रॉपी). तथापि, कमी निवडकता आणि स्लो एचिंग रेटमुळे, ही प्रक्रिया सध्याच्या सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये क्वचितच वापरली जाते.

2. प्लाझ्मा एचिंग

प्लाझ्मा एचिंग ही एक परिपूर्ण रासायनिक कोरीव प्रक्रिया आहे, ज्याला केमिकल ड्राय एचिंग असेही म्हणतात. त्याचा फायदा असा आहे की यामुळे वेफरच्या पृष्ठभागावर आयनचे नुकसान होत नाही. एचिंग गॅसमधील सक्रिय प्रजाती हलवण्यास मुक्त असल्याने आणि कोरीव प्रक्रिया समस्थानिक असल्याने, संपूर्ण फिल्म लेयर काढून टाकण्यासाठी ही पद्धत योग्य आहे (उदाहरणार्थ, थर्मल ऑक्सिडेशननंतर मागील बाजू साफ करणे).

डाउनस्ट्रीम अणुभट्टी हा एक प्रकारचा अणुभट्टी आहे जो सामान्यतः प्लाझ्मा एचिंगसाठी वापरला जातो. या अणुभट्टीमध्ये, 2.45GHz च्या उच्च-फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रिक फील्डमध्ये प्रभाव आयनीकरण करून प्लाझ्मा तयार केला जातो आणि वेफरपासून वेगळे केले जाते.

गॅस डिस्चार्ज क्षेत्रात, मुक्त रॅडिकल्ससह प्रभाव आणि उत्तेजनामुळे विविध कण तयार होतात. मुक्त रॅडिकल्स हे तटस्थ अणू किंवा असंतृप्त इलेक्ट्रॉन असलेले रेणू असतात, म्हणून ते अत्यंत प्रतिक्रियाशील असतात. प्लाझ्मा एचिंग प्रक्रियेत, काही तटस्थ वायू, जसे की टेट्राफ्लोरोमेथेन (CF4), बहुतेकदा वापरले जातात, जे आयनीकरण किंवा विघटन करून सक्रिय प्रजाती निर्माण करण्यासाठी गॅस डिस्चार्ज क्षेत्रात आणले जातात.

उदाहरणार्थ, CF4 वायूमध्ये, ते गॅस डिस्चार्ज क्षेत्रात आणले जाते आणि फ्लोरिन रॅडिकल्स (F) आणि कार्बन डायफ्लोराइड रेणू (CF2) मध्ये विघटित होते. त्याचप्रमाणे, फ्लोरिन (F) ऑक्सिजन (O2) जोडून CF4 मधून विघटित केले जाऊ शकते.

2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2

फ्लोरिन रेणू गॅस डिस्चार्ज क्षेत्राच्या उर्जेखाली दोन स्वतंत्र फ्लोरिन अणूंमध्ये विभाजित होऊ शकतो, ज्यापैकी प्रत्येक फ्लोरिन मुक्त रेडिकल आहे. प्रत्येक फ्लोरिन अणूमध्ये सात व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन असतात आणि ते अक्रिय वायूचे इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन साध्य करतात, ते सर्व अतिशय प्रतिक्रियाशील असतात. तटस्थ फ्लोरिन मुक्त रॅडिकल्स व्यतिरिक्त, गॅस डिस्चार्ज क्षेत्रामध्ये CF+4, CF+3, CF+2, इत्यादी चार्ज केलेले कण असतील. त्यानंतर, हे सर्व कण आणि मुक्त रॅडिकल्स सिरेमिक ट्यूबद्वारे एचिंग चेंबरमध्ये दाखल केले जातात.

चार्ज केलेले कण एक्स्ट्रॅक्शन ग्रेटिंगद्वारे अवरोधित केले जाऊ शकतात किंवा एचिंग चेंबरमध्ये त्यांचे वर्तन नियंत्रित करण्यासाठी तटस्थ रेणू तयार करण्याच्या प्रक्रियेत पुन्हा एकत्र केले जाऊ शकतात. फ्लोरिन फ्री रॅडिकल्स देखील आंशिक पुनर्संयोजित होतील, परंतु तरीही ते एचिंग चेंबरमध्ये प्रवेश करण्यासाठी पुरेसे सक्रिय असतात, वेफर पृष्ठभागावर रासायनिक प्रतिक्रिया देतात आणि सामग्री काढून टाकतात. इतर तटस्थ कण नक्षीकाम प्रक्रियेत भाग घेत नाहीत आणि प्रतिक्रिया उत्पादनांसह वापरतात.

पातळ फिल्म्सची उदाहरणे जी प्लाझ्मा एचिंगमध्ये कोरली जाऊ शकतात:

• सिलिकॉन: Si + 4F—> SiF4

• सिलिकॉन डायऑक्साइड: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2

• सिलिकॉन नायट्राइड: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2

3. प्रतिक्रियात्मक आयन एचिंग (RIE)

रिॲक्टिव्ह आयन एचिंग ही एक रासायनिक-भौतिक कोरीव प्रक्रिया आहे जी निवडकता, एचिंग प्रोफाइल, एचिंग रेट, एकसमानता आणि पुनरावृत्तीक्षमता अतिशय अचूकपणे नियंत्रित करू शकते. हे आयसोट्रॉपिक आणि ॲनिसोट्रॉपिक एचिंग प्रोफाइल प्राप्त करू शकते आणि म्हणूनच सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये विविध पातळ फिल्म्स तयार करण्यासाठी ही सर्वात महत्वाची प्रक्रिया आहे.

RIE दरम्यान, वेफर उच्च-फ्रिक्वेंसी इलेक्ट्रोड (HF इलेक्ट्रोड) वर ठेवला जातो. प्रभाव आयनीकरणाद्वारे, प्लाझ्मा तयार होतो ज्यामध्ये मुक्त इलेक्ट्रॉन आणि सकारात्मक चार्ज केलेले आयन अस्तित्वात असतात. एचएफ इलेक्ट्रोडवर सकारात्मक व्होल्टेज लागू केल्यास, मुक्त इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर जमा होतात आणि त्यांच्या इलेक्ट्रॉन आत्मीयतेमुळे ते पुन्हा इलेक्ट्रोड सोडू शकत नाहीत. म्हणून, इलेक्ट्रोड्स -1000V (बायस व्होल्टेज) ला चार्ज केले जातात जेणेकरून मंद आयन नकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रोडला वेगाने बदलणारे विद्युत क्षेत्र अनुसरण करू शकत नाहीत.

आयन एचिंग (RIE) दरम्यान, आयनांचा मध्यम मुक्त मार्ग जास्त असल्यास, ते जवळजवळ लंब दिशेने वेफरच्या पृष्ठभागावर आदळतात. अशाप्रकारे, प्रवेगक आयन सामग्री बाहेर काढतात आणि भौतिक कोरीव कामाद्वारे रासायनिक प्रतिक्रिया तयार करतात. बाजूकडील बाजूच्या भिंतींवर परिणाम होत नसल्यामुळे, खोदकाम प्रोफाइल एनिसोट्रॉपिक राहते आणि पृष्ठभागाचा पोशाख लहान असतो. तथापि, निवडकता फार जास्त नाही कारण भौतिक नक्षी प्रक्रिया देखील होते. याव्यतिरिक्त, आयनच्या प्रवेगमुळे वेफरच्या पृष्ठभागाचे नुकसान होते, ज्याच्या दुरुस्तीसाठी थर्मल एनीलिंग आवश्यक आहे.

एचिंग प्रक्रियेचा रासायनिक भाग मुक्त रॅडिकल्सच्या पृष्ठभागावर प्रतिक्रिया देऊन पूर्ण केला जातो आणि आयन भौतिकरित्या सामग्रीवर आदळतात जेणेकरून ते वेफर किंवा चेंबरच्या भिंतींवर पुन्हा जमा होणार नाही, आयन बीम एचिंग सारख्या पुनर्संचयित घटना टाळून. एचिंग चेंबरमध्ये गॅस प्रेशर वाढवताना, आयनचा सरासरी मुक्त मार्ग कमी केला जातो, ज्यामुळे आयन आणि गॅस रेणूंमधील टक्करांची संख्या वाढते आणि आयन अधिक वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये विखुरले जातात. यामुळे कमी दिशात्मक कोरीव काम होते, ज्यामुळे कोरीव प्रक्रिया अधिक रासायनिक बनते.

सिलिकॉन एचिंग दरम्यान साइडवॉल निष्क्रिय करून ॲनिसोट्रॉपिक एच प्रोफाइल प्राप्त केले जातात. ऑक्सिजन हे एचिंग चेंबरमध्ये आणले जाते, जेथे ते कोरलेल्या सिलिकॉनशी प्रतिक्रिया करून सिलिकॉन डायऑक्साइड तयार करते, जे उभ्या बाजूच्या भिंतींवर जमा होते. आयनच्या भडिमारामुळे, क्षैतिज भागावरील ऑक्साईडचा थर काढून टाकला जातो, ज्यामुळे पार्श्व नक्षीची प्रक्रिया चालू राहते. ही पद्धत खोदकाम प्रोफाइलचा आकार आणि बाजूच्या भिंतींच्या स्टेपनेस नियंत्रित करू शकते.

दाब, एचएफ जनरेटर पॉवर, प्रक्रिया वायू, वास्तविक वायू प्रवाह दर आणि वेफर तापमान यांसारख्या घटकांमुळे नक्षीचा दर प्रभावित होतो आणि त्याची भिन्नता श्रेणी 15% च्या खाली ठेवली जाते. वाढत्या एचएफ पॉवर, कमी होणारा दाब आणि तापमान कमी झाल्याने ॲनिसोट्रॉपी वाढते. एचिंग प्रक्रियेची एकसमानता गॅस, इलेक्ट्रोड अंतर आणि इलेक्ट्रोड सामग्रीद्वारे निर्धारित केली जाते. जर इलेक्ट्रोडचे अंतर खूप लहान असेल, तर प्लाझ्मा समान रीतीने विखुरला जाऊ शकत नाही, परिणामी एकसमानता नाही. इलेक्ट्रोडचे अंतर वाढवल्याने नक्षीचे प्रमाण कमी होते कारण प्लाझ्मा मोठ्या प्रमाणात वितरीत केला जातो. कार्बन हे प्राधान्यकृत इलेक्ट्रोड साहित्य आहे कारण ते एकसमान ताणलेले प्लाझ्मा तयार करते ज्यामुळे वेफरच्या काठावर वेफरच्या केंद्राप्रमाणेच परिणाम होतो.

सिलेक्टिव्हिटी आणि एचिंग रेटमध्ये प्रक्रिया वायू महत्त्वाची भूमिका बजावते. सिलिकॉन आणि सिलिकॉन यौगिकांसाठी, फ्लोरिन आणि क्लोरीन मुख्यतः कोरीव काम साध्य करण्यासाठी वापरले जातात. योग्य वायू निवडणे, वायूचा प्रवाह आणि दाब समायोजित करणे आणि प्रक्रियेतील तापमान आणि शक्ती यांसारखे इतर मापदंड नियंत्रित केल्याने इच्छित नक्षी दर, निवडकता आणि एकसमानता प्राप्त होऊ शकते. या पॅरामीटर्सचे ऑप्टिमायझेशन सहसा भिन्न अनुप्रयोग आणि सामग्रीसाठी समायोजित केले जाते.

कोरीव काम ही एक वायू, वायू मिश्रण किंवा निश्चित प्रक्रिया पॅरामीटर्सपुरती मर्यादित नाही. उदाहरणार्थ, पॉलिसिलिकॉनवरील नेटिव्ह ऑक्साईड प्रथम उच्च नक्षी दर आणि कमी निवडकतेसह काढला जाऊ शकतो, तर पॉलिसिलिकॉन नंतर अंतर्गत स्तरांच्या तुलनेत उच्च निवडकतेसह कोरला जाऊ शकतो.

———————————————————————————————————————————————————— ———————————

सेमिसेरा देऊ शकतातग्रेफाइट भाग, मऊ/कठोर वाटले, सिलिकॉन कार्बाइड भाग,CVD सिलिकॉन कार्बाइड भाग, आणिSiC/TaC लेपित भाग 30 दिवसात.

तुम्हाला वरील सेमीकंडक्टर उत्पादनांमध्ये स्वारस्य असल्यास,कृपया प्रथमच आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.

दूरध्वनी: +८६-१३३७३८८९६८३

WhatsAPP:+86-15957878134

Email: sales01@semi-cera.com