Plazemski procesi pri operacijah CVD

1. Čiščenje komore

Med postopkom kemičnega naparjevanja (CVD) se usedline ne tvorijo samo na površini rezine, temveč tudi na komponentah v procesni komori in njenih stenah. Filme, nanesene na dele, je treba redno odstranjevati, da ohranimo stabilne procesne pogoje in preprečimo kontaminacijo rezin z delci. Večina CVD komor za čiščenje uporablja kemične reakcijske pline na osnovi fluora.

V CVD komorah s silicijevim oksidom plazemsko čiščenje običajno vključuje fluoroogljikove pline, kot so CF4, C2F6 in C3F8, ki se razgradijo v plazmi in sproščajo fluorove radikale. Kemične reakcije so predstavljene na naslednji način:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

Atomi fluora, ki so med najbolj reaktivnimi radikali, hitro reagirajo s silicijevim oksidom in tvorijo plinasti SiF4, ki ga je mogoče enostavno izprazniti iz komore:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + drugi hlapni stranski produkti

Volframove CVD komore običajno uporabljajo SF6 in NF3 kot vira fluora. Fluorovi radikali reagirajo z volframom, da proizvedejo hlapni volframov heksafluorid (WF6), ki ga je mogoče evakuirati iz komore z vakuumskimi črpalkami. Čiščenje plazemske komore je mogoče samodejno prekiniti s spremljanjem emisijskih karakteristik fluora v plazmi, s čimer se izognete pretiranemu čiščenju komore. O teh vidikih bomo podrobneje razpravljali.

2. Zapolnitev vrzeli

Ko se vrzel med kovinskimi črtami zoži na 0,25 µm z razmerjem stranic 4:1, večina tehnik nanašanja CVD težko zapolni vrzeli brez praznin. Visoko gostotna plazma CVD (HDP-CVD) je sposobna zapolniti tako ozke vrzeli brez ustvarjanja praznin (glejte spodnjo sliko). Postopek HDP-CVD bo opisan kasneje.

3. Plazemsko jedkanje

V primerjavi z mokrim jedkanjem ponuja plazemsko jedkanje prednosti, kot so anizotropni profili jedkanja, samodejno zaznavanje končne točke in manjša poraba kemikalij, skupaj z razumno visokimi stopnjami jedkanja, dobro selektivnostjo in enakomernostjo.

4. Nadzor Etch profilov

Preden je plazemsko jedkanje postalo razširjeno v proizvodnji polprevodnikov, je večina proizvajalcev rezin za prenos vzorcev uporabljala mokro kemično jedkanje. Vendar je mokro jedkanje izotropni postopek (jedkanje z enako hitrostjo v vse smeri). Ko se velikost elementov skrči pod 3 µm, izotropno jedkanje povzroči podrezovanje, kar omejuje uporabo mokrega jedkanja.

Pri plazemskih procesih ioni nenehno bombardirajo površino rezin. Plazemsko jedkanje lahko doseže anizotropne profile jedkanja, bodisi prek mehanizmov za poškodbe mreže ali mehanizmov pasivizacije stranskih sten. Z zmanjšanjem tlaka med postopkom jedkanja se lahko poveča povprečna prosta pot ionov, s čimer se zmanjšajo trki ionov za boljši nadzor profila.

5. Stopnja jedkanja in selektivnost

Ionsko obstreljevanje v plazmi pomaga prekiniti kemične vezi površinskih atomov in jih izpostaviti radikalom, ki jih ustvarja plazma. Ta kombinacija fizikalne in kemične obdelave bistveno poveča hitrost kemične reakcije jedkanja. Hitrost jedkanja in selektivnost narekujejo zahteve postopka. Ker igrajo ionsko obstreljevanje in radikali ključno vlogo pri jedkanju in lahko RF moč nadzoruje ionsko obstreljevanje in radikale, postane RF moč ključni parameter za nadzor hitrosti jedkanja. Povečanje moči RF lahko znatno poveča hitrost jedkanja, o čemer bomo podrobneje razpravljali, kar vpliva tudi na selektivnost.

6. Zaznavanje končne točke

Brez plazme je treba končno točko jedkanja določiti s časom ali vizualnim pregledom operaterja. Pri plazemskih procesih, ko jedkanje napreduje skozi površinski material, da se začne jedkati spodnji (končna točka) material, se kemična sestava plazme spremeni zaradi spremembe stranskih produktov jedkanja, kar je razvidno iz spremembe barve emisije. S spremljanjem spremembe barve emisij z optičnimi senzorji se lahko končna točka jedkanja samodejno obdela. V proizvodnji IC je to zelo dragoceno orodje.**