等離子清洗機在微电子元器件加工中的应用

微電子技術的進步使得信息、通信和娛樂融爲一體。采用等離子體技術實施原子級工藝制造,使微電子器件的小型化成爲可能。等離子體技術于20世紀90年代進入微電子器件制造領域。下面就來探討等離子清洗機在核心加工工藝(如刻蝕、沈積以及慘雜)中的應用。

等離子清洗機在微电子器件加工中的应用

20世紀70年代末、80年代初,等離子體技術成爲集成電路制造工藝中的關鍵技術。目前,30%的制造工藝要用到等離子體。1999年,全球微電子宅男天堂共采購了價值176億美元的等離子體設備,這些設備生産了價值2450億美元的芯片。目前,等離子體處理技術以應用于DRAMS、SRAIMS、MODFETS、薄絕緣柵氧化層的生産以及新型光電材料,如矽鍺合金、高溫電子材料(金剛石或類金剛石碳薄膜)、碳化矽、立方氮化硼以及更多材料和元器件的加工制造。

等離子清洗機在集成電路不同工序中的應用

制造工序

等離子體工藝

等離子體源

光刻

光化學

紫外線

刻蝕

揮發反應

二極管、電感耦合等離子體電源

慘雜

離子注入

離子源

檢測

生長氧化層

PECVD

二極管、電感耦合等離子體電源

多晶矽沈積

PECVD

二極管、電感耦合等離子體電源

絕緣層沈積

PECVD

二極管、電感耦合等離子體電源

金屬層沈積

濺射

磁控管、PECVD

晶圓的標記

激光

鈍化層

PECVD

二极管、电感耦合等離子體源

封裝

生産半導體器件的最初原料爲晶體矽或非晶體薄膜。等離子體化學氣相沈積是生産a-Si:H的主要技術。等離子體化學氣相沈積工藝借助等離子體介質生成離子成分,離子成分隨後參與反應並在基底表面實現沈積。與傳統化學氣相沈積工藝相比,等離子體化學氣相沈積工藝可在溫度遠低于前者的處理溫度下生成離子成分,同時,通過離子轟擊,可以對薄膜進行改性。等離子體化學氣相沈積工藝中的前驅膜一般爲經惰性氣體稀釋的SH4氣體,反應産物則爲氫化非晶體矽薄膜。

等離子體清洗機在沈積工藝中的運用由以下四個步驟組成。
(1)電子和反應氣體發生電子碰撞反應,生成離子和自由基;
(2)活性組分從等離子體傳輸到基底表面;
(3)活性組分通過吸附作用或物化反應沈積到基底表面;
(4)活性組分或反應産物成爲沈積薄膜的組成部分。

在高密度等離子体化学气相沉积工艺中,沉积和刻蝕过程往往同时发生。该工艺中的三种主要机理为:等離子体离子辅助沉积、氩离子濺射以及濺射材料的再沉积。在 高密度等離子体化学气相沉积(HDP CVD)工艺中,高密度等離子體源(如感应耦合等離子体(ICP)、电子回旋共振等離子体(ECR)或螺旋波等離子体(helicon))对包含硅烷、氧气和氩气的混合气体进行激发。通过将基底作为阴极,可将等離子体中的高能正离子吸引至晶体表面,随后氧与硅烷发生反应生成氧硅烷,在由氩离子濺射过程除去氧硅烷。

在半导体制造中通常采用两种印刷线路制版技术,这两种技术彼此具有互补性。其中一种技术是将电介质印刷到金属表面,另一种技术则是将金属镶嵌在介质板上。前者即为离子刻蝕(RIE)制版技术,其操作步骤如下:
(1)在晶片表面沈積一層厚度均勻的金屬層;
(2)然後再表面均勻地塗一層光敏性聚合物——光刻膠;
(3)通過光學手段將電路圖案透射至光刻表面,從而改變其溶解性;
(4)采用反应性刻蝕剂将易溶解部分去除,形成一层掩模层;
(5)将未被掩模层保护的金属刻蝕去除;
(6)通過等離子體去膠,將光刻膠剝除;
(7)沈積二氧化矽或氮化矽,鈍化表面。

第二种制版技术,即镶嵌技术的灵感源自于历史悠久的首饰镶嵌工艺,或称大马士革工艺。这种技术需要先在平面电介质层上刻蝕出纵横分布的沟槽,然后采用金属沉积工艺将沟槽内填充金属,从而在一个平面上镶嵌入所需电路。在沉积一层绝缘层后,即可重复进行下一层金属薄膜的镶嵌。

以上就是等離子清洗機在微电子器件加工中的应用,如果你也有这方面的问题需要解决。欢迎来电咨询。

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