ICP(感应耦合等离子体刻蚀)和 CCP(电容耦合等离子体刻蚀)是半导体制造中常用的两种干法刻蚀技术,它们的区别如下:
原理
• ICP:高频电源产生高频电场,通过电感耦合将能量传递给气体,使其电离成等离子体,形成带电粒子,正离子经感应耦合电场加速后进入与材料接触区域,与材料表面原子或分子碰撞实现刻蚀.
• CCP:通过在电极上施加射频电压产生等离子体,电极与等离子体间形成电容,电子在电场作用下获能引发气体分子电离实现刻蚀.
等离子体特性
• 密度:ICP 产生的等离子体密度高,比 CCP 高两个数量级;CCP 属于中密度等离子体.
• 能量:ICP 等离子体能量低;CCP 等离子体能量高.
刻蚀条件
• 气压:ICP 可在较低气压下运行,能更好地控制刻蚀剖面;CCP 通常在较高气压下进行,需平衡等离子体均匀性和刻蚀速率.
• 气体选择:ICP 适用于多种气体,如氟基、氯基等;CCP 常使用含氟气体如 CF4、SF6 等.
刻蚀效果
• 材料选择:ICP 适合刻蚀硅、二氧化硅、III-V 族化合物、金属等材料;CCP 适用于氧化物、氮化物等绝缘材料.
• 刻蚀速率:一般情况下,ICP 刻蚀速率快;但在刻蚀绝缘材料时,CCP 刻蚀速率可能更快.
• 刻蚀剖面:ICP 各向异性高,刻蚀损伤小,能实现更垂直的侧壁和更精确的尺寸控制,刻蚀断面轮廓可控性高,表面平整光滑;CCP 在刻蚀高深宽比结构时更有优势.
设备结构
• ICP:结构相对复杂,有电感耦合线圈、射频电源等,成本较高,需要较大的空间安装和维护,但可独立控制离子密度和能量,调控手段更灵活.
• CCP:结构较简单,由两个平行板电容器构成,成本相对较低,但离子能量和密度控制不如 ICP 精确.
应用场景
• ICP:在前道工序的深硅槽刻蚀 fin 等难点工艺及金属、多晶材料刻蚀中应用广泛;在先进逻辑芯片制造中,用于刻蚀多晶硅栅极、金属互连层等.
• CCP:常用于后段互联层挖深孔刻 lowk 等工艺及氧化物、氮化物等绝缘材料刻蚀;在存储芯片制造中,用于刻蚀氧化硅介质层、氮化硅钝化层等.
参考资料:
1.https://zhuanlan.zhihu.com/p/409131018?utm_psn=1854642574729568256
2.https://m.doc.wendoc.com/b64823a42f729075cda95c0e639fb92d860a63f6f.html?webview_progress_bar=1&show_loading=0