Quy trình và thiết bị bán dẫn: quy trình và thiết bị khắc

Sau khi sơ đồ mạch được in thạch bản trên tấm bán dẫn, quy trình khắc được sử dụng để loại bỏ lớp màng oxit dư thừa, để lại sơ đồ mạch bán dẫn. Khắc, thường sử dụng các dung dịch hóa học, khí (hoặc/và) plasma để loại bỏ vật liệu dư thừa đã chọn.t Ưu điểm của việc khắc là chi phí tạo mẫu thấp và hầu như tất cả các vật liệu kim loại công nghiệp thông dụng đều có thể khắc được. Không có giới hạn về độ cứng của kim loại. Nhanh chóng, đơn giản và hiệu quả trong thiết kế.

Có hai phương pháp khắc chính, tùy thuộc vào chất được sử dụng: sử dụng dung dịch hóa học cụ thể để tiến hành phản ứng hóa học loại bỏ vết ăn mòn ướt của màng oxit và phương pháp khắc khô sử dụng khí (hoặc/và) plasma, Công nghệ khắc khô là được chia thành khắc ion phản ứng (RIE), khắc phún xạ và khắc pha khí. Dưới đây chúng tôi mô tả chi tiết quy trình và thiết bị của từng phương pháp khắc:

I, Quá trình khắc ướt

Sử dụng giải pháp hóa học để loại bỏ vết ăn mòn ướt của màng oxit, có ưu điểm là chi phí thấp, tốc độ ăn mòn nhanh và năng suất cao. Tuy nhiên, ăn mòn ướt là đẳng hướng ở chỗ vận tốc của nó là như nhau theo mọi hướng. Điều này dẫn đến mặt nạ (hoặc màng nhạy cảm) không được căn chỉnh hoàn hảo với màng oxit bị ăn mòn, do đó rất khó xử lý các sơ đồ mạch rất tinh tế.

Ưu điểm của phương pháp khắc ướt là chi phí thấp và có thể sản xuất hàng loạt. và có thể khắc nhiều miếng wafer cùng một lúc. Vì vậy, khắc ướt vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch các thiết bị MES lớn và các lớp không quan trọng. Đặc biệt, nó hiệu quả và tiết kiệm hơn so với khắc khô eđặc biệt trong việc khắc các chất cặn loại bỏ oxit và lột da.

·Đối tượng chính của khắc ướt là oxit silic, silic nitrit, silic đơn tinh thể và silic đa tinh thể. Axit flohydric (HF) thường được sử dụng làm chất mang hóa học chính để khắc ướt oxit silic. Để cải thiện tính chọn lọc, axit flohydric loãng được đệm bằng amoni florua được sử dụng trong quy trình này. Để giữ độ pH ổn định, có thể thêm một lượng nhỏ axit mạnh hoặc các nguyên tố khác. Oxit silic pha tạp dễ bị ăn mòn hơn oxit silic nguyên chất. Tước hóa chất ướt chủ yếu được sử dụng để loại bỏ chất quang dẫn và mặt nạ cứng (silicon nitride). Phosphatase kiềm ổn định nhiệt (H3PO4) là chất lỏng hóa học chính được sử dụng để tách hóa chất ướt để loại bỏ silicon nitride và có tỷ lệ lựa chọn tốt hơn cho oxit silic.

II,Thiết bị khắc ướt

Thiết bị xử lý ướt có thể được chia thành ba loại:

1, thiết bị làm sạch wafer, đối tượng mục tiêu làm sạch bao gồm các hạt, chất hữu cơ, lớp oxit tự nhiên, tạp chất kim loại của các chất ô nhiễm;

2,thiết bị chải wafer, mục đích chính là loại bỏ các hạt bề mặt wafer;

3, thiết bị khắc wafer, chủ yếu được sử dụng để loại bỏ màng mỏng. Theo các mục đích sử dụng khác nhau của quy trình, thiết bị khắc wafer đơn có thể được chia thành hai loại:

A) Thiết bị khắc ánh sáng, chủ yếu được sử dụng để loại bỏ hư hỏng màng bề mặt do cấy ion năng lượng cao;

B) Thiết bị loại bỏ lớp hy sinh, chủ yếu được sử dụng để loại bỏ lớp rào cản sau khi làm mỏng wafer hoặc đánh bóng cơ học hóa học.

Từ cấu trúc tổng thể của máy, kiến ​​trúc cơ bản của tất cả các loại thiết bị xử lý ướt wafer đều tương tự nhau, thường bao gồm khung chính, hệ thống truyền wafer, mô-đun khoang, mô-đun truyền cung cấp chất lỏng hóa học, hệ thống phần mềm và mô-đun điều khiển điện 6 bộ phận .

III,khắc khô

Khắc khô vì tính định hướng tốt, tỷ lệ khí và nguồn điện RF nên nó cũng có thể đạt được khả năng kiểm soát chính xác hơn, trong quy trình khắc chip chính thống, hơn 90% khắc chip là phương pháp khô.

Khắc khô có thể được chia thành ba loại khác nhau: khắc hóa học, phún xạ vật lý và khắc ion.

1, khắc hóa học: Khắc hóa học là một quá trình sử dụng các phản ứng hóa học để loại bỏ bề mặt của vật liệu. Nó sử dụng khí khắc (chủ yếu là hydro florua). Giống như khắc ướt, phương pháp này cũng đẳng hướng, có nghĩa là nó cũng không phù hợp để khắc tinh.

2, Pphún xạ hysical eđau nhức

Khắc vật lý là việc sử dụng sự phóng điện phát sáng để ion hóa một loại khí, chẳng hạn như khí Ar, thành các ion tích điện dương, sau đó thiên vị để tăng tốc các ion, bắn tung tóe lên bề mặt của vật thể bị ăn mòn và nguyên tử bị ăn mòn bị va đập, bắn tung tóe, Quá trình này hoàn toàn là sự truyền năng lượng vật lý.

Sự phún xạ vật lý có tính định hướng rất tốt và có thể thu được một mặt cắt ăn mòn gần như thẳng đứng. Tuy nhiên, do các ion được phun đầy đủ và đồng đều trên chip nên chất quang dẫn và vật liệu ăn mòn được ăn mòn cùng lúc, dẫn đến tỷ lệ lựa chọn ăn mòn kém. Đồng thời, hầu hết các chất bị loại bỏ đều là chất không bay hơi, dễ lắng đọng trên bề mặt và thành bên của màng khắc. Vì vậy, trong quá trình sản xuất VLSI, phương pháp khắc khô hoàn toàn vật lý hiếm khi được sử dụng.

3,RIE:Khắc ion phản ứng

RIE kết hợp hai phương pháp đầu tiên, đó là sử dụng plasma để ion hóa phương pháp ăn mòn vật lý, đồng thời sử dụng các gốc tự do được tạo ra sau khi kích hoạt plasma để ăn mòn hóa học. Ngoài việc khắc nhanh hơn hai phương pháp trước, RIE có thể sử dụng các đặc tính dị hướng ion để đạt được khả năng khắc mẫu có độ chính xác cao.

4, Thiết bị khắc khô

Theo vật liệu cần khắc, khắc chủ yếu được chia thành khắc silicon, khắc trung bình và khắc kim loại.

Có một khoảng cách lớn giữa các máy khắc được sử dụng cho các vật liệu khắc khác nhau. Các phương pháp tạo plasma của máy khắc axit khô bao gồm CCP (khớp nối điện dung) và ICP (khớp nối cảm ứng). Do các đặc tính kỹ thuật khác nhau theo các cách khác nhau, chúng cũng được phân biệt trong các lĩnh vực ứng dụng tiếp theo. Công nghệ CCP có năng lượng cao nhưng khả năng điều chỉnh kém, thích hợp để khắc các vật liệu điện môi cứng (bao gồm cả kim loại); ICP năng lượng thấp nhưng khả năng kiểm soát mạnh mẽ, thích hợp để khắc silicon đơn tinh thể, polysilicon có độ cứng thấp hoặc vật liệu mỏng.

Có tương đối ít người tham gia vào lĩnh vực thiết bị máy khắc toàn cầu và toàn bộ ngành công nghiệp này đang ở trong mô hình độc quyền. Các công ty lớn bao gồm Lam Research (Pan-Forest Semiconductor), AMAT (Vật liệu ứng dụng) tại Hoa Kỳ và TEL (Tokyo Electronics) tại Nhật Bản. Ba công ty này chiếm 94% thị phần toàn cầu về máy khắc bán dẫn, trong khi những công ty khác chỉ chiếm 6%. Trong số đó, Lam Research chiếm tới 55%, là công ty dẫn đầu tuyệt đối trong ngành. Tokyo Electronics và Vật liệu ứng dụng lần lượt chiếm 20% và 19%.

Nhìn từ góc độ thị trường máy khắc trong nước, Lam Research vẫn chiếm vị trí dẫn đầu ổn định. và chúng ta cũng có thể thấy rằng một số máy khắc trong nước đang ngày càng phát triển. Fountyl Technologies PTE Ltd, đang tập trung vào ngành sản xuất chất bán dẫn, các sản phẩm chính bao gồm: Mâm cặp chốt, mâm cặp gốm xốp, bộ tác động cuối bằng gốm, dầm vuông gốm, trục chính bằng gốm, vui lòng liên hệ và đàm phán!