Құрғақ кесу технологиясы: Жартылай өткізгіштерді өңдеу әдісі
Dry etching
Кеуекті құрғақ тегістеу (dry etching) – жартылай өткізгіш материалды плазма арқылы абразивті бөлшектермен жою. Анизотропты тегістеуге мүмкіндік береді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бақыланатын материалды алу, сұйық заттарды пайдаланбастан.
Controlled material removal, without the use of liquid substances
Құрғақ тегістеу – бұл материалды, әдетте жартылай өткізгіш материалдың маскаланған үлгісін, иондармен бомбалау арқылы алып тастау процесі болып табылады (әдетте фторкөміртектер, оттегі, хлор, бор трихлориді сияқты реактивті газдардың плазмасы; кейде азот, аргон, гелий және басқа газдар қосылады), бұл материалдың ашық бетінен бөліктерін бөліп шығарады. Құрғақ тегістеудің көп таралған түрі – реактивті иондық тегістеу. Ылғалды химиялық тегістеуде қолданылатын көптеген (бірақ барлығы емес, изотроптық тегістеуге қараңыз) химиялық заттардан айырмашылығы, құрғақ тегістеу процесі әдетте бағытталған немесе анизотроптық болып келеді.
Dry etching refers to the removal of material, typically a masked pattern of semiconductor material, by exposing the material to a bombardment of ions (usually a plasma of reactive gases such as fluorocarbons, oxygen, chlorine, boron trichloride; sometimes with addition of nitrogen, argon, helium and other gases) that dislodge portions of the material from the exposed surface. A common type of dry etching is reactive ion etching. Unlike with many (but not all, see isotropic etching) of the wet chemical etchants used in wet etching, the dry etching process typically etches directionally or anisotropically.
Жоғары өлшемді құрылымдар
Құрғақ тегістеу жартылай өткізгіштерді өндіру процестерінде ылғалды тегістеуге қарағанда жоғары көлбеулі құрылымдарды (мысалы, терең ойыстар немесе конденсатор шұңқырларын) жасауға мүмкіндік беретін анизотроптық тегістеу (материалды алып тастау) қабілетінің арқасында қолданылады.
Dry etching is currently used in semiconductor fabrication processes due to its unique ability over wet etch to do anisotropic etching (removal of material) to create high aspect ratio structures (e. g. deep holes or capacitor trenches).
Жабдықтың дизайны
Құрғақ тегістеу жабдықтарының дизайны негізінен вакуумдық камераны, арнайы газ беру жүйесін, плазмаға қуат беру үшін радиожиілік (RF) толқын генераторын, пластинаны орналастыру үшін қыздырылатын платформаны және газдарды шығару жүйесін қамтиды. Дизайн Tokyo Electronic, Applied Materials және Lam сияқты өндірушілерге қарай өзгереді. Барлық дизайн бірдей физикалық принциптерге негізделгенімен, дизайндардың алуан түрлілігі нақтырақ өңдеу сипаттамаларын қамтамасыз етуге бағытталған. Мысалы, құрылғының маңызды бөліктерімен тікелей жанасатын немесе оларды құрайтын құрғақ тегістеу кезеңдеріне жоғары дәлдік, таңдаулылық және біркелкілік қажет болуы мүмкін. Алайда, күрделі құрғақ тегістеу жабдықтарын сатып алу құны жоғары, оларды түсіну және күту қиын, сондай-ақ олардың жұмыс жылдамдығы төмен болуы мүмкін. Құрғақ тегістеу жабдықтары процестің біркелкілігін қамтамасыз ету үшін бірнеше параметрлерді басқара алады. Пластина температурасын өзгерту арқылы пластинаның радиусы бойынша жылуды реттеуге болады, бұл реакциялардың жылдамдығына және, демек, пластинаның әртүрлі аймақтарындағы тегістеу жылдамдығына әсер етеді. Плазманың біркелкілігі плазманы шектеу арқылы басқарылады, оны камераның айналасында жоғары жылдамдықпен айналатын магнит, камераға кіретін және одан шығатын газ ағынының өзгеруі немесе камераның айналасындағы RF экраны арқылы реттеуге болады. Бұл стратегиялар жабдық өндірушісіне және қолдану мақсатына қарай әр түрлі болады.
The dry etching hardware design basically involves a vacuum chamber, special gas delivery system, radio frequency (RF) waveform generator to supply power to the plasma, heated chuck to seat the wafer, and an exhaust system. Design varies from manufacturers such as Tokyo Electronic, Applied Materials, and Lam. While all designs follow the same physical principles, the variety of designs target more specialized processing characteristics. For example, dry etch steps that come into contact with or form critical parts of the device may require higher levels of directionality, selectivity, and uniformity. The tradeoff is that more complex dry etch equipment comes at a higher cost to purchase and is more difficult to understand, more expensive to maintain, and may operate more slowly. Dry etch equipment can control for process uniformity with several knobs. The chuck temperature can be varied to control the heat of the wafer across the radius of the wafer, which influences the rate of reactions and thus the etch rate across different regions of the wafer. The plasma uniformity can be controlled with plasma confinement, which may be controlled with a high speed magnet rotating around the chamber, variations in gas flow into the chamber and pump out of the chamber, or RF braiding around the chamber. These strategies vary per equipment manufacturer and intended application.
Тарих
Құрғақ тегістеу процесін Стивен М. Ирвинг ойлап тапты, ол сонымен қатар плазмалық тегістеу процесін де ойлап тапты. Анизотроптық құрғақ тегістеу процесін Хва Ниен Ю 1970-ші жылдардың басында IBM T. J. Watson Research Center-де әзірледі. Оны Ю Роберт Х. Деннардпен бірге 1970 жылдары алғашқы микрондық масштабтағы MOSFET (металл-оксид-жартылай өткізгіш өрістік эффектті транзисторлар) құрастыру үшін пайдаланды.
Dry etching process was invented by Stephen M. Irving who also invented the plasma etching process. The anisotropic dry etching process was developed by Hwa Nien Yu at the IBM T. J. Watson Research Center in the early 1970s. It was used by Yu with Robert H. Dennard to fabricate the first micron scale MOSFETs (metal–oxide–semiconductor field effect transistors) in the 1970s.