Proses dan peralatan semikonduktor: proses dan peralatan etsa

Selepas rajah litar dilitografi pada wafer, proses etsa digunakan untuk mengeluarkan filem oksida yang berlebihan, meninggalkan rajah litar semikonduktor. Etsa, biasanya menggunakan larutan kimia, gas (atau/dan) plasma untuk mengeluarkan bahan berlebihan terpilih.t Kelebihan etsa ialah kos pembuatan sampel adalah rendah, dan hampir semua bahan logam industri yang biasa digunakan boleh terukir. Tiada had untuk kekerasan logam. Cepat, mudah dan cekap dalam reka bentuk.

Terdapat dua kaedah utama goresan, bergantung kepada bahan yang digunakan: menggunakan larutan kimia khusus untuk meneruskan tindak balas kimia untuk menghilangkan goresan basah filem oksida dan goresan kering yang menggunakan gas (atau/dan) plasma, Teknologi goresan kering adalah terbahagi kepada reactive ion etching (RIE), sputtering etching dan gas phase etching. di bawah kami menerangkan proses dan peralatan setiap kaedah etsa secara terperinci:

I, Proses goresan basah

Menggunakan penyelesaian kimia untuk menghilangkan goresan basah filem oksida, yang mempunyai kelebihan kos rendah, kelajuan goresan cepat dan produktiviti tinggi. Walau bagaimanapun, goresan basah adalah isotropik kerana halajunya adalah sama dalam semua arah. Ini mengakibatkan topeng (atau filem sensitif) tidak diselaraskan dengan sempurna dengan filem oksida yang terukir, jadi sukar untuk mengendalikan gambar rajah litar yang sangat halus.

Kelebihan etsa basah ialah kos yang rendah dan boleh dihasilkan secara besar-besaran. dan boleh menggores banyak keping wafer pada masa yang sama. Maka goresan basah masih memainkan peranan penting dalam pembersihan peranti MES yang besar dan lapisan tidak kritikal. Khususnya, ia lebih berkesan dan menjimatkan daripada goresan kering ekhususnya dalam pengelasan sisa penyingkiran oksida dan pelucutan kulit.

·Objek utama goresan basah ialah silikon oksida, silikon nitrida, silikon monohablur dan silikon polihablur. Asid hidrofluorik (HF) biasanya digunakan sebagai pembawa kimia utama untuk pengelasan basah silikon oksida. Untuk meningkatkan selektiviti, asid hidrofluorik cair yang ditimbal oleh ammonium fluorida digunakan dalam proses. Untuk memastikan pH stabil, sedikit asid kuat atau unsur lain boleh ditambah. Silikon oksida terdop lebih mudah terhakis daripada silikon oksida tulen. Pelucutan kimia basah digunakan terutamanya untuk menanggalkan photoresist dan topeng keras (silikon nitrida). fosfatase alkali yang stabil haba(H3PO4) ialah cecair kimia utama yang digunakan untuk pelucutan kimia basah untuk mengeluarkan silikon nitrida, dan mempunyai nisbah pemilihan yang lebih baik untuk silikon oksida.

II,Peralatan goresan basah

Peralatan proses basah boleh dibahagikan kepada tiga kategori:

1, peralatan pembersihan wafer, objek sasaran pembersihan termasuk zarah, bahan organik, lapisan oksida semula jadi, kekotoran logam bahan pencemar;

2, peralatan memberus wafer, tujuan utamanya adalah untuk mengeluarkan zarah permukaan wafer;

3, peralatan etsa wafer, yang digunakan terutamanya untuk mengeluarkan filem nipis. Mengikut penggunaan proses yang berbeza, peralatan etsa wafer tunggal boleh dibahagikan kepada dua jenis:

A) Peralatan etsa ringan, terutamanya digunakan untuk mengeluarkan kerosakan filem permukaan yang disebabkan oleh implantasi ion tenaga tinggi;

B) Peranti penyingkiran lapisan korban, yang digunakan terutamanya untuk penyingkiran lapisan penghalang selepas penipisan wafer atau penggilap mekanikal kimia.

Dari keseluruhan struktur mesin, seni bina asas semua jenis peralatan proses basah wafer adalah serupa, umumnya terdiri daripada bingkai utama, sistem penghantaran wafer, modul rongga, modul penghantaran bekalan cecair kimia, sistem perisian dan modul kawalan elektrik 6 bahagian. .

III,Goresan kering

Goresan kering kerana arahan yang baik, nisbah gas dan bekalan kuasa RF, ia juga boleh mencapai kawalan yang lebih tepat, dalam proses cip arus perdana, lebih daripada 90% etsa cip adalah kaedah kering.

Goresan kering boleh dibahagikan kepada tiga jenis yang berbeza: goresan kimia, goresan fizikal, dan goresan ion.

1, goresan kimia: Goresan kimia ialah proses yang menggunakan tindak balas kimia untuk mengeluarkan permukaan bahan. Ia menggunakan gas etsa (terutamanya hidrogen fluorida). Seperti etsa basah, kaedah ini juga bersifat isotropik, bermakna ia juga tidak sesuai untuk etsa halus.

2, Ppercikan fizikal egatal-gatal

Goresan fizikal ialah penggunaan nyahcas cahaya untuk mengionkan gas, seperti gas Ar, menjadi ion bercas positif, dan kemudian berat sebelah untuk mempercepatkan ion, percikan pada permukaan objek terukir, dan atom terukir terkena, terpercik, proses adalah pemindahan tenaga fizikal sepenuhnya.

Sputtering fizikal mempunyai kearah yang sangat baik dan boleh memperoleh profil goresan hampir menegak. Walau bagaimanapun, kerana ion-ion sepenuhnya dan seragam terpercik pada cip, photoresist dan bahan terukir terukir pada masa yang sama, menghasilkan nisbah pemilihan goresan yang lemah. Pada masa yang sama, kebanyakan bahan yang tersingkir adalah bahan tidak meruap, yang mudah didepositkan pada permukaan dan dinding sisi filem terukir. Oleh itu, dalam proses pembuatan VLSI, kaedah etsa kering sepenuhnya fizikal jarang digunakan.

3,RIE：Goresan Ion Reaktif

RIE menggabungkan dua kaedah pertama, iaitu, menggunakan plasma untuk etsa fizikal mengion, sambil menggunakan radikal bebas yang dihasilkan selepas pengaktifan plasma untuk etsa kimia. Sebagai tambahan kepada etsa lebih cepat daripada dua kaedah sebelumnya, RIE boleh menggunakan ciri anisotropi ionik untuk mencapai etsa corak ketepatan tinggi.

4, peralatan etsa kering

Menurut bahan yang akan terukir, etsa terbahagi terutamanya kepada etsa silikon, etsa sederhana dan etsa logam.

Terdapat jurang yang besar antara mesin etsa yang digunakan untuk bahan etsa yang berbeza. Kaedah penjanaan plasma etsa kering termasuk CCP (gandingan kapasitif) dan ICP (gandingan induktif). Disebabkan oleh ciri teknikal yang berbeza dari cara yang berbeza, mereka juga dibezakan dalam bidang aplikasi hiliran. Teknologi CCP mempunyai tenaga yang tinggi tetapi kebolehlarasan yang lemah, yang sesuai untuk mengetsa bahan dielektrik keras (termasuk logam); ICP tenaga rendah tetapi kebolehkawalan yang kuat, sesuai untuk mengetsa silikon monohabluran, polysilicon dengan kekerasan rendah atau bahan nipis.

Terdapat sedikit peserta dalam peralatan mesin etsa global, dan industri secara keseluruhan berada dalam corak oligopoli. Pemain utama termasuk Lam Research (Pan-Forest Semiconductor), AMAT (Applied Materials) di Amerika Syarikat dan TEL (Tokyo Electronics) di Jepun. Ketiga-tiga syarikat ini menyumbang 94% daripada bahagian pasaran global etcher semikonduktor, manakala pemain lain bersama-sama menyumbang hanya 6%. Antaranya, Lam Research menyumbang setinggi 55%, yang merupakan peneraju mutlak industri. Tokyo Electronics dan Bahan gunaan masing-masing menyumbang 20% ​​dan 19%.

Dari perspektif pasaran mesin etsa domestik, Lam Research masih menduduki kedudukan utama yang stabil. dan kita juga dapat melihat bahawa beberapa mesin etsa domestik berkembang dan meningkat. Fountyl Technologies PTE Ltd, memberi tumpuan kepada industri pembuatan semikonduktor, produk utama termasuk: Pin chuck, poros ceramic chuck, seramik end effector, seramik square rasuk, seramik spindle, dialu-alukan untuk menghubungi dan rundingan！