Полупроводниковые процессы и оборудование: процесс и оборудование травления

После того, как принципиальная схема литографирована на пластине, используется процесс травления для удаления лишней оксидной пленки, оставляя полупроводниковую принципиальную схему. Травление, обычно с использованием химических растворов, газов (или/и) плазмы для удаления выделенного лишнего материала.т Преимущество травления состоит в том, что стоимость изготовления образца невелика и можно травить почти все обычно используемые промышленные металлические материалы. Твердость металла не имеет ограничений. Быстрый, простой и эффективный дизайн.

Существует два основных метода травления, в зависимости от используемого вещества: использование определенного химического раствора для проведения химической реакции по удалению мокрого травления оксидной пленки и сухое травление, при котором используется газовая (или/и) плазма. Технология сухого травления подразделяются на реактивно-ионное травление (РИЭ), травление распылением и газофазное травление. ниже мы подробно опишем процесс и оборудование каждого метода травления:

I, Процесс влажного травления

Использование химических растворов для удаления мокрого травления оксидной пленки, которое имеет преимущества низкой стоимости, высокой скорости травления и высокой производительности. Однако мокрое травление изотропно, поскольку его скорость одинакова во всех направлениях. Это приводит к тому, что маска (или чувствительная пленка) не идеально совмещается с протравленной оксидной пленкой, поэтому трудно обрабатывать очень тонкие принципиальные схемы.

Преимущество мокрого травления в том, что оно недорогое и может производиться серийно. и может одновременно травить множество кусочков пластины. Таким образом, влажное травление по-прежнему играет важную роль при очистке крупных MES-устройств и некритических слоев. В частности, оно более эффективно и экономично, чем сухое травление.особенно при травлении остатков оксидов и снятии кожицы.

·Основными объектами мокрого травления являются оксид кремния, нитрид кремния, монокристаллический кремний и поликристаллический кремний. Плавиковая кислота (HF) обычно используется в качестве основного химического носителя для мокрого травления оксида кремния. Для повышения селективности в процессе используется разбавленная плавиковая кислота, забуференная фторидом аммония. Чтобы поддерживать стабильный уровень pH, можно добавить небольшое количество сильных кислот или других элементов. Легированный оксид кремния корродирует легче, чем чистый оксид кремния. Мокрая химическая очистка в основном используется для удаления фоторезиста и твердой маски (нитрида кремния). Термостабильная щелочная фосфатаза (H3PO4) является основной химической жидкостью, используемой для влажной химической очистки для удаления нитрида кремния, и имеет лучший коэффициент выбора для оксида кремния.

II,Оборудование для влажного травления

Оборудование для мокрых процессов можно разделить на три категории:

1, оборудование для очистки пластин, целевые объекты очистки включают частицы, органические вещества, слой естественного оксида, металлические примеси загрязняющих веществ;

2, оборудование для чистки пластин, основной целью которого является удаление частиц с поверхности пластины;

3. Оборудование для травления пластин, которое в основном используется для удаления тонких пленок. В зависимости от различных применений процесса оборудование для травления одной пластины можно разделить на два типа:

A) Оборудование для легкого травления, в основном используемое для удаления повреждений поверхностной пленки, вызванных имплантацией ионов высокой энергии;

Б) Устройство для удаления защитного слоя, которое в основном используется для удаления барьерного слоя после утончения пластины или химико-механической полировки.

Судя по общей конструкции машины, базовая архитектура всех видов оборудования для мокрой обработки пластин аналогична и обычно состоит из основной рамы, системы передачи пластин, модуля полости, модуля передачи химической жидкости, системы программного обеспечения и модуля электрического управления, состоящего из 6 частей. .

III,Сухое травление

Сухое травление благодаря хорошей направленности, соотношению газов и радиочастотному источнику питания позволяет также обеспечить более точный контроль. В основном процессе изготовления чипов более 90% травления чипов выполняется сухим методом.

Сухое травление можно разделить на три типа: химическое травление, физическое распыление и ионное травление.

1. Химическое травление. Химическое травление — это процесс, в котором используются химические реакции для удаления поверхности материала. При этом используются травильные газы (в основном фтороводород). Как и мокрое травление, этот метод также изотропен, а значит, непригоден и для тонкого травления.

2, Пфизическое распыление eзуд

Физическое травление — это использование тлеющего разряда для ионизации газа, такого как газ Ar, в положительно заряженные ионы, а затем смещения для ускорения ионов, разбрызгивания на поверхность травленого объекта, и травленый атом ударяется, распыляется, процесс представляет собой полностью физическую передачу энергии.

Физическое распыление имеет очень хорошую направленность и позволяет получить почти вертикальный профиль травления. Однако, поскольку ионы полностью и равномерно распыляются на чип, фоторезист и травленый материал травятся одновременно, что приводит к плохому выбору коэффициента травления. При этом большая часть выбиваемых веществ является нелетучими веществами, которые легко осаждаются на поверхности и боковых стенках протравленной пленки. Поэтому в процессе изготовления СБИС полностью физические методы сухого травления используются редко.

3,РЭ:Реактивное ионное травление

РИЭ сочетает в себе первые два метода, то есть использование плазмы для ионизирующего физического травления, а также использование свободных радикалов, образующихся после плазменной активации, для химического травления. Помимо более быстрого травления, чем два предыдущих метода, RIE может использовать характеристики ионной анизотропии для достижения высокоточного травления рисунка.

4. Оборудование для сухого травления.

В зависимости от материала, подлежащего травлению, травление в основном делится на травление кремния, травление среды и травление металла.

Существует большой разрыв между травильными машинами, используемыми для разных травильных материалов. Методы генерации плазмы в аппаратах сухого травления включают CCP (емкостную связь) и ICP (индуктивную связь). Из-за различных технических характеристик разных способов они также различаются в последующих областях применения. Технология CCP имеет высокую энергию, но плохую регулируемость, что подходит для травления твердых диэлектрических материалов (в том числе металлов); ICP с низкой энергией, но с хорошей управляемостью, подходит для травления монокристаллического кремния, поликремния низкой твердости или тонких материалов.

В мировом производстве травильного оборудования относительно мало участников, и отрасль в целом находится в состоянии олигополии. Основными игроками являются Lam Research (Pan-Forest Semiconductor), AMAT (Applied Materials) в США и TEL (Tokyo Electronics) в Японии. На эти три компании приходится 94% мирового рынка травителей полупроводников, тогда как на остальных игроков вместе приходится лишь 6%. Среди них доля Lam Research составляет целых 55%, что является абсолютным лидером отрасли. На долю Tokyo Electronics и прикладных материалов пришлось 20% и 19% соответственно.

С точки зрения отечественного рынка травильных машин компания Lam Research по-прежнему занимает стабильно лидирующую позицию. и мы также видим, что некоторые отечественные гравировальные машины растут и растут. Fountyl Technologies PTE Ltd специализируется на производстве полупроводников, основная продукция включает в себя: штыревой патрон, пористый керамический патрон, керамический концевой эффектор, керамическую квадратную балку, керамический шпиндель, добро пожаловать к контакту и переговорам！