Құрғақ оюлау процесі әдетте төрт негізгі күйден тұрады: оюға дейінгі, ішінара ою, жай ою және үстіңгі ою. Негізгі сипаттамаларға өңдеу жылдамдығы, селективтілік, критикалық өлшем, біркелкілік және соңғы нүктені анықтау жатады.
1-сурет Оюдан бұрын
2-сурет Ішінара ою
3-сурет Жай ою
4-сурет Үстінен ою
(1) Оңалту жылдамдығы: уақыт бірлігінде жойылған оюланған материалдың тереңдігі немесе қалыңдығы.
5-сурет Оңалту жылдамдығының диаграммасы
(2) Селективтілік: әртүрлі оюлау материалдарының ою жылдамдығының қатынасы.
6-сурет Селективтілік диаграммасы
(3) Критикалық өлшем: ою аяқталғаннан кейін белгілі бір аймақтағы үлгі өлшемі.
7-сурет Критикалық өлшем диаграммасы
(4) Біркелкілік: әдетте CD толық картасымен сипатталатын сыни сызу өлшемінің (CD) біркелкілігін өлшеу үшін формула: U=(Max-Min)/2*AVG.
8-сурет Біркелкіліктің схемалық диаграммасы
(5) Соңғы нүктені анықтау: Ою процесі кезінде жарық қарқындылығының өзгеруі үнемі анықталады. Белгілі бір жарық интенсивтілігі айтарлықтай жоғарылағанда немесе азайған кезде, қабыршақты оюдың белгілі бір қабатының аяқталуын белгілеу үшін ою тоқтатылады.
9-сурет Соңғы нүктенің схемалық диаграммасы
Құрғақ оюлау кезінде газ жоғары жиілікпен қоздырады (негізінен 13,56 МГц немесе 2,45 ГГц). 1-ден 100 Па дейінгі қысымда оның орташа еркін жолы бірнеше миллиметрден бірнеше сантиметрге дейін болады. Құрғақ бояудың үш негізгі түрі бар:
•Физикалық құрғақ ою: жеделдетілген бөлшектер пластинаның бетін физикалық түрде тоздырады
•Химиялық құрғақ ою: газ пластинаның бетімен химиялық әрекеттеседі
•Химиялық физикалық құрғақ ою: химиялық сипаттамалары бар физикалық оюлау процесі
1. Иондық сәулелік ою
Иондық сәулелік ою (Ion Beam Etching) – материалдың бетін сәулелендіру үшін шамамен 1-3 кВ энергиясы бар жоғары энергиялы аргон-иондық сәулені пайдаланатын физикалық құрғақ өңдеу процесі. Иондық сәуленің энергиясы оның әсер етуіне және беттік материалды жоюына әкеледі. Тік немесе қиғаш түскен иондық сәулелер жағдайында ою процесі анизотропты болып табылады. Дегенмен, оның селективтілігінің болмауына байланысты әртүрлі деңгейдегі материалдар арасында нақты айырмашылық жоқ. Түзілген газдар мен өрнектелген материалдар вакуумдық сорғы арқылы шығарылады, бірақ реакция өнімдері газ емес болғандықтан, бөлшектер пластинаның немесе камераның қабырғаларында сақталады.
Бөлшектердің пайда болуын болдырмау үшін камераға екінші газды енгізуге болады. Бұл газ аргон иондарымен әрекеттеседі және физикалық және химиялық өңдеу процесін тудырады. Газдың бір бөлігі беткі материалмен әрекеттеседі, бірақ ол сонымен қатар газ тәрізді жанама өнімдерді қалыптастыру үшін жылтыратылған бөлшектермен әрекеттеседі. Бұл әдіспен материалдың барлық дерлік түрлерін оюға болады. Тік радиацияның әсерінен тік қабырғалардың тозуы өте аз (жоғары анизотропия). Дегенмен, оның төмен селективтілігіне және баяу қышқылды өңдеу жылдамдығына байланысты бұл процесс қазіргі жартылай өткізгіш өндірісінде сирек қолданылады.
2. Плазмалық ою
Плазмалық оюлау абсолютті химиялық өңдеу процесі болып табылады, сонымен қатар химиялық құрғақ ою деп те белгілі. Оның артықшылығы - пластинаның бетіне иондық зақым келтірмейді. Офриттік газдағы белсенді түрлер еркін қозғалатындықтан және өрнектеу процесі изотропты болғандықтан, бұл әдіс бүкіл пленка қабатын жою үшін қолайлы (мысалы, термиялық тотығудан кейін артқы жағын тазалау).
Төменгі ағын реакторы - плазмалық өңдеу үшін жиі қолданылатын реактор түрі. Бұл реакторда плазма 2,45 ГГц жоғары жиілікті электр өрісінде соққы ионизациясы арқылы жасалады және пластинкадан бөлінеді.
Газ шығару аймағында әсер ету мен қозу әсерінен әртүрлі бөлшектер, соның ішінде бос радикалдар пайда болады. Бос радикалдар нейтралды атомдар немесе қанықпаған электрондары бар молекулалар, сондықтан олар жоғары реактивті. Плазманы қышқылдандыру процесінде ионизация немесе ыдырау арқылы белсенді түрлерді құру үшін газ разряд аймағына енгізілетін кейбір бейтарап газдар, мысалы, тетрафторметан (CF4) жиі пайдаланылады.
Мысалы, CF4 газында ол газ разряд аймағына енгізіледі және фтор радикалдарына (F) және көміртегі дифторидінің молекулаларына (CF2) ыдырайды. Сол сияқты фторды (F) оттегін (O2) қосу арқылы CF4-тен ыдыратуға болады.
2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2
Фтор молекуласы газ разряд аймағының энергиясы астында екі тәуелсіз фтор атомына бөліне алады, олардың әрқайсысы фтордың бос радикалы болып табылады. Әрбір фтор атомында жеті валенттік электрон бар және инертті газдың электрондық конфигурациясына қол жеткізуге бейім болғандықтан, олардың барлығы өте реактивті. Бейтарап фтордың бос радикалдарынан басқа, газ разряд аймағында CF+4, CF+3, CF+2 және т.б. сияқты зарядталған бөлшектер болады. Кейіннен барлық осы бөлшектер мен бос радикалдар керамикалық түтік арқылы ою камерасына енгізіледі.
Зарядталған бөлшектерді экстракциялық торлар арқылы блоктауға немесе олардың опарация камерасындағы әрекетін бақылау үшін бейтарап молекулаларды қалыптастыру процесінде қайта біріктіруге болады. Фтордың бос радикалдары да ішінара рекомбинацияға ұшырайды, бірақ әлі де қыштау камерасына кіруге, пластинаның бетінде химиялық реакцияға түсуге және материалдың аршуын тудыруға жеткілікті белсенді. Басқа бейтарап бөлшектер өрнектеу процесіне қатыспайды және реакция өнімдерімен бірге тұтынылады.
Плазмалық өрнекте оюға болатын жұқа қабықшалардың мысалдары:
• Кремний: Si + 4F—> SiF4
• Кремний диоксиді: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2
• Кремний нитриді: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2
3.Реактивті ионды өңдеу (RIE)
Реактивті ионды өрнектеу – селективтілікті, ою профилін, ою жылдамдығын, біркелкілігі мен қайталанушылығын өте дәл бақылай алатын химиялық-физикалық оюлау процесі. Ол изотропты және анизотропты ою профильдеріне қол жеткізе алады, сондықтан жартылай өткізгіштер өндірісінде әртүрлі жұқа пленкаларды құрудың маңызды процестерінің бірі болып табылады.
RIE кезінде пластинаны жоғары жиілікті электродқа (ЖЖ электроды) орналастырады. Соққы ионизациясы арқылы бос электрондар мен оң зарядталған иондар бар плазма түзіледі. Егер ЖЖ электродына оң кернеу берілсе, бос электрондар электрод бетінде жиналады және олардың электронға жақындығына байланысты қайтадан электродтан шыға алмайды. Сондықтан баяу иондар теріс зарядталған электродқа жылдам өзгеретін электр өрісін бақылай алмайтындай етіп электродтар -1000В (қиғаш кернеу) зарядталады.
Ионды өрнектеу (RIE) кезінде, егер иондардың орташа еркін жолы жоғары болса, олар пластинаның бетіне дерлік перпендикуляр бағытта соғылады. Осылайша, жеделдетілген иондар материалды сөндіреді және физикалық ою арқылы химиялық реакция жасайды. Бүйірлік бүйір қабырғалары әсер етпегендіктен, қию профилі анизотропты болып қалады және бетінің тозуы аз. Дегенмен, селективтілік өте жоғары емес, өйткені физикалық сызу процесі де жүреді. Сонымен қатар, иондардың үдеуі пластинаның бетіне зақым келтіреді, бұл жөндеу үшін термиялық жасытуды қажет етеді.
Оңалту процесінің химиялық бөлігі бетімен әрекеттесетін бос радикалдармен және иондар материалға физикалық түрде соғуымен аяқталады, осылайша ол пластинаға немесе камераның қабырғаларына қайта жиналмайды, иондық сәуленің өрнектері сияқты қайта тұндыру құбылысын болдырмайды. Озарту камерасындағы газ қысымын жоғарылату кезінде иондардың орташа еркін жүру жолы азаяды, бұл иондар мен газ молекулалары арасындағы соқтығыстардың санын көбейтеді, ал иондар әртүрлі бағытта шашыраңқы болады. Бұл аз бағытталған өрнекке әкеледі, бұл өңдеу процесін химиялық етеді.
Анизотропты өңдеу профильдері кремнийді ою кезінде бүйір қабырғаларды пассивациялау арқылы қол жеткізіледі. Оттегі сызу камерасына енгізіледі, онда ол вертикальды бүйір қабырғаларында тұндырылған кремний диоксидін түзу үшін өрнектелген кремниймен әрекеттеседі. Иондық бомбалаудың арқасында көлденең аймақтардағы оксид қабаты жойылады, бұл бүйірлік ою процесін жалғастыруға мүмкіндік береді. Бұл әдіс қияр профилінің пішінін және бүйір қабырғаларының тіктігін басқара алады.
Эфир жылдамдығына қысым, ЖЖ генераторының қуаты, технологиялық газ, нақты газ ағынының жылдамдығы және пластинаның температурасы сияқты факторлар әсер етеді және оның өзгеру диапазоны 15% -дан төмен сақталады. Анизотропия ЖЖ қуатының жоғарылауымен, қысымның төмендеуімен және температураның төмендеуімен артады. Офорттау процесінің біркелкілігі газбен, электрод аралығымен және электрод материалымен анықталады. Егер электрод қашықтығы тым аз болса, плазманы біркелкі тарату мүмкін емес, нәтижесінде біркелкі болмайды. Электродтың арақашықтығын ұлғайту плазма үлкен көлемде таралатындықтан, ою жылдамдығын төмендетеді. Көміртегі таңдаулы электрод материалы болып табылады, өйткені ол пластинаның шетіне пластинаның ортасы сияқты әсер ететіндей біркелкі деформацияланған плазманы шығарады.
Технологиялық газ селективтілік пен қию жылдамдығында маңызды рөл атқарады. Кремний және кремний қосылыстары үшін фтор және хлор, негізінен, оюға қол жеткізу үшін қолданылады. Сәйкес газды таңдау, газ ағыны мен қысымын реттеу және процестегі температура мен қуат сияқты басқа параметрлерді бақылау қалаған қию жылдамдығына, селективтілікке және біркелкілікке қол жеткізе алады. Бұл параметрлерді оңтайландыру әдетте әртүрлі қолданбалар мен материалдар үшін реттеледі.
Офорттау процесі бір газ, газ қоспасы немесе бекітілген процесс параметрлерімен шектелмейді. Мысалы, полисилицийдегі табиғи оксид алдымен жоғары өңдеу жылдамдығымен және төмен селективтілігімен жойылуы мүмкін, ал полисилицийдің астындағы қабаттарға қатысты жоғары селективтілігімен кейінірек оюға болады.
————————————————————————————————————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera қамтамасыз ете аладыграфит бөліктері, жұмсақ/қатты киіз, кремний карбиді бөліктері,CVD кремний карбиді бөліктері,жәнеSiC/TaC қапталған бөлшектер 30 күн ішінде.
Егер сізді жоғарыда аталған жартылай өткізгіш өнімдер қызықтырса,бірінші рет бізге хабарласудан тартынбаңыз.
Тел: +86-13373889683
WhatsAPP:+86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
Жіберу уақыты: 12 қыркүйек 2024 ж