فرآیند و تجهیزات نیمه هادی: فرآیند و تجهیزات اچینگ

پس از لیتوگرافی دیاگرام مدار روی ویفر، از فرآیند اچینگ برای حذف لایه اکسید اضافی استفاده می شود و نمودار مدار نیمه هادی باقی می ماند. اچ کردن، معمولاً با استفاده از محلول های شیمیایی، گازها (یا/و) پلاسما برای حذف مواد اضافی انتخاب شده.تی مزیت اچینگ این است که هزینه ساخت نمونه کم است و تقریباً تمام مواد فلزی صنعتی رایج قابل اچ کردن هستند. هیچ محدودیتی برای سختی فلز وجود ندارد. سریع، ساده و کارآمد در طراحی.

بسته به ماده مورد استفاده، دو روش اصلی برای اچ کردن وجود دارد: استفاده از محلول شیمیایی خاص برای انجام واکنش شیمیایی برای حذف اچ مرطوب از فیلم اکسید و اچ خشک که از گاز (یا/و) پلاسما استفاده می‌کند، فناوری اچ کردن خشک است. به اچینگ یونی راکتیو (RIE)، اچ کردن با کندوپاش و اچ فاز گاز تقسیم می شود. در زیر فرآیند و تجهیزات هر روش اچ را به طور مفصل شرح می دهیم:

I، فرآیند حکاکی مرطوب

استفاده از محلول های شیمیایی برای حذف اچ مرطوب فیلم اکسیدی که دارای مزایای کم هزینه، سرعت اچ سریع و بهره وری بالا است. با این حال، حکاکی مرطوب همسانگرد است زیرا سرعت آن در همه جهات یکسان است. این باعث می شود که ماسک (یا فیلم حساس) کاملاً با فیلم اکسید حکاکی شده هماهنگ نباشد، بنابراین کار با نمودارهای مدار بسیار ظریف دشوار است.

مزیت حکاکی مرطوب این است که کم هزینه و قابل تولید انبوه است. و می تواند همزمان بسیاری از تکه های ویفر را حکاکی کند. بنابراین حکاکی مرطوب هنوز نقش مهمی در تمیز کردن دستگاه های بزرگ MES و لایه های غیر بحرانی دارد. به ویژه، موثرتر و مقرون به صرفه تر از اچ کردن خشک استبه ویژه در اچ کردن باقی مانده های حذف اکسید و پاک کردن پوست.

· اشیاء اصلی حکاکی مرطوب عبارتند از اکسید سیلیکون، نیترید سیلیکون، سیلیکون مونو کریستال و سیلیکون پلی کریستال. هیدروفلوئوریک اسید (HF) معمولاً به عنوان حامل اصلی شیمیایی برای اچینگ مرطوب اکسید سیلیکون استفاده می شود. به منظور بهبود گزینش پذیری، از اسید هیدروفلوئوریک رقیق بافر شده توسط آمونیوم فلوراید در فرآیند استفاده می شود. به منظور ثابت نگه داشتن pH، می توان مقدار کمی اسیدهای قوی یا عناصر دیگر را اضافه کرد. اکسید سیلیکون دوپ شده راحت تر از اکسید سیلیکون خالص خورده می شود. لایه برداری شیمیایی مرطوب عمدتاً برای حذف نور مقاوم و ماسک سخت (نیترید سیلیکون) استفاده می شود. آلکالین فسفاتاز پایدار حرارتی (H3PO4) اصلی ترین مایع شیمیایی است که برای جداسازی مواد شیمیایی مرطوب برای حذف نیترید سیلیکون استفاده می شود و نسبت انتخاب بهتری برای اکسید سیلیکون دارد.

II،تجهیزات حکاکی مرطوب

تجهیزات فرآیند مرطوب را می توان به سه دسته تقسیم کرد:

1، تجهیزات تمیز کردن ویفر، اشیاء هدف تمیز کننده شامل ذرات، مواد آلی، لایه اکسید طبیعی، ناخالصی های فلزی آلاینده ها است.

2، تجهیزات مسواک زدن ویفر، که هدف اصلی آن حذف ذرات سطح ویفر است.

3، تجهیزات حکاکی ویفر، که عمدتا برای حذف لایه های نازک استفاده می شود. با توجه به کاربردهای مختلف فرآیند، تجهیزات حکاکی تک ویفر را می توان به دو نوع تقسیم کرد:

الف) تجهیزات حکاکی نور که عمدتاً برای از بین بردن آسیب فیلم سطحی ناشی از کاشت یون با انرژی بالا استفاده می شود.

ب) دستگاه حذف لایه قربانی که عمدتاً برای حذف لایه مانع پس از نازک شدن ویفر یا پرداخت مکانیکی شیمیایی استفاده می شود.

از ساختار کلی دستگاه، معماری اساسی انواع تجهیزات فرآیند مرطوب ویفر مشابه است، به طور کلی از قاب اصلی، سیستم انتقال ویفر، ماژول حفره، ماژول انتقال تامین مایع شیمیایی، سیستم نرم افزار و ماژول کنترل الکتریکی 6 قسمت تشکیل شده است. .

III،حکاکی خشک

حکاکی خشک به دلیل جهت دهی خوب، نسبت گاز و منبع تغذیه RF، می تواند به کنترل دقیق تری نیز دست یابد، در فرآیند اصلی تراشه، بیش از 90٪ اچ کردن تراشه به روش خشک است.

اچینگ خشک را می توان به سه نوع مختلف تقسیم کرد: اچ شیمیایی، کندوپاش فیزیکی و اچ یونی.

1، اچ شیمیایی: حکاکی شیمیایی فرآیندی است که از واکنش های شیمیایی برای حذف سطح یک ماده استفاده می کند. از گازهای حکاکی (عمدتاً هیدروژن فلوراید) استفاده می کند. این روش نیز مانند حکاکی مرطوب همسانگرد است، به این معنی که برای حکاکی ریز نیز مناسب نیست.

2، پکندوپاش هیزیال هچنگ زدن

حکاکی فیزیکی استفاده از تخلیه تابشی برای یونیزه کردن یک گاز، مانند گاز Ar، به یون های دارای بار مثبت، و سپس بایاس برای شتاب دادن به یون ها، پاشیدن روی سطح جسم حکاکی شده، و اصابت اتم حکاکی شده، پراکنده شدن، فرآیند انتقال انرژی کاملا فیزیکی است.

کندوپاش فیزیکی دارای جهت دهی بسیار خوبی است و می تواند یک نمایه اچ تقریبا عمودی به دست آورد. با این حال، از آنجایی که یون ها به طور کامل و یکنواخت روی تراشه پراکنده می شوند، مقاومت نوری و مواد اچ شده به طور همزمان اچ می شوند و در نتیجه نسبت انتخاب اچینگ ضعیف است. در عین حال، بیشتر مواد حذف شده مواد غیر فرار هستند که به راحتی روی سطح و دیواره های جانبی فیلم اچ شده رسوب می کنند. بنابراین در فرآیند ساخت VLSI به ندرت از روش های اچینگ کاملا فیزیکی خشک استفاده می شود.

3،RIE:حکاکی یون واکنشی

RIE دو روش اول را ترکیب می کند، یعنی استفاده از پلاسما برای یونیزه کردن اچ فیزیکی، در حالی که از رادیکال های آزاد تولید شده پس از فعال سازی پلاسما برای اچ شیمیایی استفاده می کند. علاوه بر اچ کردن سریعتر از دو روش قبلی، RIE می تواند از ویژگی های ناهمسانگردی یونی برای دستیابی به اچ کردن الگوی با دقت بالا استفاده کند.

4، تجهیزات حکاکی خشک

با توجه به ماده ای که باید اچ شود، اچینگ عمدتاً به اچ سیلیکونی، اچ متوسط ​​و اچ فلزی تقسیم می شود.

بین دستگاه های اچینگ که برای مواد مختلف اچ استفاده می شود فاصله زیادی وجود دارد. روش های تولید پلاسما اچ های اچ خشک شامل CCP (کوپلینگ خازنی) و ICP (کوپلینگ القایی) است. با توجه به ویژگی های فنی متفاوت روش های مختلف، آنها در زمینه های کاربردی پایین دستی نیز متمایز می شوند. فناوری CCP دارای انرژی بالا اما قابلیت تنظیم ضعیف است که برای حکاکی مواد دی الکتریک سخت (از جمله فلزات) مناسب است. ICP کم انرژی اما قابلیت کنترل قوی، مناسب برای حکاکی سیلیکون تک کریستالی، پلی سیلیکون با سختی کم یا مواد نازک.

شرکت کنندگان نسبتا کمی در تجهیزات ماشین آلات حکاکی جهانی وجود دارد و صنعت به طور کلی در یک الگوی انحصاری قرار دارد. بازیگران اصلی عبارتند از Lam Research (نیمه هادی Pan-Forest)، AMAT (مواد کاربردی) در ایالات متحده و TEL (توکیو الکترونیک) در ژاپن. این سه شرکت 94 درصد از سهم بازار جهانی اترهای نیمه هادی را به خود اختصاص داده اند، در حالی که سایر بازیگران روی هم تنها 6 درصد را به خود اختصاص داده اند. در میان آنها، Lam Research حدود 55٪ را به خود اختصاص داده است که رهبر مطلق صنعت است. توکیو الکترونیک و مواد کاربردی به ترتیب 20 درصد و 19 درصد را به خود اختصاص دادند.

از منظر بازار دستگاه های اچ داخلی، Lam Research همچنان یک موقعیت پیشرو پایدار را اشغال می کند. و همچنین می توانیم ببینیم که برخی از دستگاه های اچینگ داخلی در حال رشد و افزایش هستند. Fountyl Technologies PTE Ltd، بر صنعت تولید نیمه هادی تمرکز دارد، محصولات اصلی عبارتند از: پین چاک، چاک سرامیکی متخلخل، افکتور انتهایی سرامیکی، پرتو مربع سرامیکی، دوک سرامیکی، خوش آمدید به تماس و مذاکره!