Procédé et équipement pour semi-conducteurs : procédé et équipement de gravure

Une fois le schéma de circuit lithographié sur la tranche, un processus de gravure est utilisé pour éliminer le film d'oxyde en excès, laissant ainsi le schéma de circuit semi-conducteur. Gravure, généralement à l'aide de solutions chimiques, de gaz (ou/et) de plasma pour éliminer l'excès de matériau sélectionné.t L'avantage de la gravure est que le coût de fabrication des échantillons est faible et que presque tous les matériaux métalliques industriels couramment utilisés peuvent être gravés. Il n'y a pas de limite à la dureté du métal. Conception rapide, simple et efficace.

Il existe deux méthodes principales de gravure, selon la substance utilisée : l'utilisation d'une solution chimique spécifique pour procéder à une réaction chimique visant à éliminer la gravure humide du film d'oxyde et la gravure sèche qui utilise du gaz (ou/et) du plasma. La technologie de gravure sèche est divisé en gravure ionique réactive (RIE), gravure par pulvérisation cathodique et gravure en phase gazeuse. ci-dessous, nous décrivons en détail le processus et l’équipement de chaque méthode de gravure :

I, Procédé de gravure humide

Utiliser des solutions chimiques pour éliminer la gravure humide du film d'oxyde, ce qui présente les avantages d'un faible coût, d'une vitesse de gravure rapide et d'une productivité élevée. Cependant, la gravure humide est isotrope dans le sens où sa vitesse est la même dans toutes les directions. Il en résulte que le masque (ou le film sensible) n'est pas parfaitement aligné avec le film d'oxyde gravé, ce qui rend difficile la manipulation de schémas de circuit très fins.

L’avantage de la gravure humide est qu’elle est peu coûteuse et peut être produite en série. et peut graver plusieurs morceaux de plaquette en même temps. La gravure humide joue donc toujours un rôle important dans le nettoyage des grands appareils MES et des couches non critiques. En particulier, elle est plus efficace et économique que la gravure sèche.spécialement dans la gravure des résidus d'élimination des oxydes et le décapage de la peau.

·Les principaux objets de gravure humide sont l'oxyde de silicium, le nitrure de silicium, le silicium monocristallin et le silicium polycristallin. L'acide fluorhydrique (HF) est généralement utilisé comme principal support chimique pour la gravure humide de l'oxyde de silicium. Afin d'améliorer la sélectivité, de l'acide fluorhydrique dilué tamponné par du fluorure d'ammonium est utilisé dans le procédé. Afin de maintenir le pH stable, une petite quantité d’acides forts ou d’autres éléments peut être ajoutée. L'oxyde de silicium dopé se corrode plus facilement que l'oxyde de silicium pur. Le décapage chimique humide est principalement utilisé pour éliminer la résine photosensible et le masque dur (nitrure de silicium). La phosphatase alcaline thermostable (H3PO4) est le principal liquide chimique utilisé pour le décapage chimique humide afin d'éliminer le nitrure de silicium et présente un meilleur rapport de sélection pour l'oxyde de silicium.

II,Équipement de gravure humide

Les équipements de procédé humide peuvent être divisés en trois catégories :

1, équipement de nettoyage de plaquettes, les objets cibles de nettoyage comprennent des particules, des matières organiques, une couche d'oxyde naturelle, des impuretés métalliques de polluants ;

2, équipement de brossage des plaquettes, dont le but principal est d'éliminer les particules de surface des plaquettes ;

3, équipement de gravure de plaquettes, principalement utilisé pour éliminer les films minces. Selon les différentes utilisations du procédé, l'équipement de gravure d'une seule plaquette peut être divisé en deux types :

A) Équipement de gravure légère, principalement utilisé pour éliminer les dommages du film de surface causés par l'implantation d'ions à haute énergie ;

B) Dispositif d'élimination de la couche sacrificielle, principalement utilisé pour l'élimination de la couche barrière après un amincissement de la plaquette ou un polissage chimico-mécanique.

De la structure globale de la machine, l'architecture de base de toutes sortes d'équipements de traitement humide de plaquettes est similaire, généralement composée du châssis principal, du système de transmission de plaquettes, du module de cavité, du module de transmission d'alimentation en liquide chimique, du système logiciel et du module de commande électrique 6 parties .

III,Gravure à sec

Gravure sèche en raison de sa bonne directivité, de son rapport gazeux et de son alimentation RF, elle peut également obtenir un contrôle plus précis. Dans le processus de puce traditionnel, plus de 90 % de la gravure de puces est une méthode sèche.

La gravure sèche peut être divisée en trois types différents : la gravure chimique, la pulvérisation physique et la gravure ionique.

1, gravure chimique : La gravure chimique est un processus qui utilise des réactions chimiques pour enlever la surface d'un matériau. Il utilise des gaz de gravure (principalement du fluorure d'hydrogène). Comme la gravure humide, cette méthode est également isotrope, ce qui signifie qu’elle ne convient pas non plus à la gravure fine.

2, P.pulvérisation hysique epicotement

La gravure physique consiste à utiliser une décharge luminescente pour ioniser un gaz, tel que le gaz Ar, en ions chargés positivement, puis à polariser pour accélérer les ions, éclabousser la surface de l'objet gravé, et l'atome gravé est frappé, pulvérisé, le Le processus est un transfert d’énergie entièrement physique.

La pulvérisation physique présente une très bonne directivité et permet d'obtenir un profil de gravure presque vertical. Cependant, étant donné que les ions sont entièrement et uniformément pulvérisés sur la puce, la résine photosensible et le matériau gravé sont gravés en même temps, ce qui entraîne un mauvais rapport de sélection de gravure. Dans le même temps, la plupart des substances éliminées sont des substances non volatiles, faciles à déposer sur la surface et les parois latérales du film gravé. Par conséquent, dans le processus de fabrication du VLSI, les méthodes de gravure sèche entièrement physiques sont rarement utilisées.

3,RIE：Gravure ionique réactive

RIE combine les deux premières méthodes, c'est-à-dire utiliser le plasma pour la gravure physique ionisante, tout en utilisant les radicaux libres générés après l'activation du plasma pour la gravure chimique. En plus d'une gravure plus rapide que les deux méthodes précédentes, RIE peut utiliser les caractéristiques de l'anisotropie ionique pour obtenir une gravure de motifs de haute précision.

4, équipement de gravure à sec

Selon le matériau à graver, la gravure est principalement divisée en gravure sur silicium, gravure moyenne et gravure sur métal.

Il existe un grand écart entre les machines de gravure utilisées pour les différents matériaux de gravure. Les méthodes de génération de plasma des graveurs à gravure sèche comprennent le CCP (couplage capacitif) et l'ICP (couplage inductif). En raison des différentes caractéristiques techniques des différentes manières, elles se distinguent également dans les domaines d'application en aval. La technologie CCP a une énergie élevée mais une faible capacité de réglage, ce qui convient à la gravure de matériaux diélectriques durs (y compris les métaux) ; ICP à faible énergie mais forte contrôlabilité, adapté à la gravure du silicium monocristallin, du polysilicium de faible dureté ou des matériaux minces.

Il y a relativement peu de participants dans l'équipement mondial des machines de gravure et l'industrie dans son ensemble est dans un modèle d'oligopole. Les principaux acteurs sont Lam Research (Pan-Forest Semiconductor), AMAT (Applied Materials) aux États-Unis et TEL (Tokyo Electronics) au Japon. Ces trois sociétés représentent 94 % de la part de marché mondiale des graveurs de semi-conducteurs, tandis que les autres acteurs ne représentent ensemble que 6 %. Parmi eux, Lam Research représente jusqu'à 55 %, ce qui est le leader absolu du secteur. Tokyo Electronics et les matériaux appliqués représentaient respectivement 20 % et 19 %.

Du point de vue du marché national des machines de gravure, Lam Research occupe toujours une position de leader stable. et nous pouvons également constater que certaines machines de gravure domestiques se développent et se développent. Fountyl Technologies PTE Ltd, se concentre sur l'industrie de fabrication de semi-conducteurs, les principaux produits comprennent : mandrin à broches, mandrin en céramique poreuse, effecteur d'extrémité en céramique, poutre carrée en céramique, broche en céramique, bienvenue au contact et à la négociation !