高密度源也会导致光刻胶去除的问题。能量和低压力的结合使光刻胶硬化到难以用传统工艺去除的水平。系统设计者正在寻找具有高密度、低能离子的等离子体源(以减少损伤)和低压力操作。除了平衡离子密度或压力参数外,下游等离子体处理是减少等离子体损伤的选项。有害物质来自等离子体源施加在气体上的高能量。下游系统在一个室中创建等离子体场,然后将其传输到下游的晶圆(们)。晶圆与有害等离子体是分开的。为了最大限度地减少损伤,系统必须允许区分等离子体放电、离子复合和降低电子密度。
下游等离子体系统是为了在等离子体光刻胶去除期间最小化损伤而开发的。它们对蚀刻应用也很有吸引力,尽管它们为蚀刻系统增加了更多复杂性。
选择性
选择性是等离子体蚀刻过程中的一个主要考虑因素,尤其是与过度蚀刻的需要相平衡时。理想情况下,可以计算出蚀刻时间,以去除预期的层厚度,然后有一点过度蚀刻时间作为安全。不幸的是,多层堆叠在高密度器件上的累积厚度和组成变化带来了蚀刻均匀性问题。此外,在高密度器件上,一种称为微载荷的现象引入了蚀刻速率变化。微载荷是相对于被蚀刻材料面积的局部蚀刻速率的变化。大面积将通过去除的材料负载蚀刻过程,减慢该区域的速度,而较小的蚀刻区域则以更快的速度进行。拓扑问题也推动了过度蚀刻的考虑。一个典型情况是在器件/电路中打开接触孔,这些孔位于薄区域和厚区域。这些因素可能导致金属蚀刻的过度蚀刻为50%到80%,氧化物和多晶硅蚀刻的过度蚀刻高达200%。
过度蚀刻使选择性问题变得至关重要。有两个因素需要考虑:光刻胶和下层(通常是硅或硅氮化物)。干法蚀刻具有比湿法更高的光刻胶去除速率。鉴于用于定义小几何形状的更薄的光刻胶层和越来越多地使用层堆叠,光刻胶选择性变得至关重要。加剧选择性问题的是有高宽高比的图案。先进器件的图案高达4:1或更高的宽高比。孔与高度相比如此狭窄,以至于蚀刻在接近底部时会减慢或停止。
控制选择性的四种方法是选择蚀刻气体配方、蚀刻速率、在过程结束时稀释气体以减缓对下层的攻击,以及系统中的终点探测器。
终止蚀刻过程时,顶层被去除需要系统中的终点探测器。通常,使用激光干涉仪。激光束在蚀刻过程中从晶圆表面反射回来。它以与被蚀刻材料类型变化的振荡模式返回到探测器。终点探测器感应到排气流中蚀刻层材料的存在,并在不再检测到材料时自动发出蚀刻结束信号。
污染、残留物、腐蚀和所有权成本 其他值得关注的过程问题,特别是在亚微米范围内,是颗粒产生、残留物、蚀刻后腐蚀和所有所有权成本(COO)因素。减少颗粒的一种方法是使用静电晶圆夹持器代替机械夹持器。机械夹持器会产生颗粒并导致晶圆破损,夹具会遮蔽晶圆表面的一部分。静电夹持器使用直流(dc)电位在晶圆和夹持器之间保持晶圆。
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