Сухое травление

Сухое травление означает удаление материала, обычно замаскированного рисунка полупроводникового материала, путем подвергания материала бомбардировке ионами (обычно плазмой химически активных газов, таких как фторуглероды , кислород , хлор , трихлорид бора ; иногда с добавлением азота , аргон , гелий и другие газы), которые вытесняют части материала с открытой поверхности. Распространенным типом сухого травления является реактивно-ионное травление . В отличие от многих (но не всех, см. изотропное травление ) влажных химических травителей, используемых при мокром травлении , процесс сухого травления обычно травит направленно или анизотропно.

Приложения

Сухое травление используется в сочетании с фотолитографическими методами для воздействия на определенные участки поверхности полупроводника с целью образования углублений в материале.

Приложения включают в себя контактные отверстия (которые являются контактами с нижележащей полупроводниковой подложкой ), сквозные отверстия (которые представляют собой отверстия, которые сформированы для обеспечения пути межсоединения между проводящими слоями в многослойном полупроводниковом устройстве ), транзисторные затворы для технологии FinFET или иным образом удалить части. полупроводниковых слоев, где желательны преимущественно вертикальные стороны. Наряду с производством полупроводников , микрообработкой и производством дисплеев удаление органических остатков кислородной плазмой иногда правильно описывается как процесс сухого травления. термин «плазменное озоление» Вместо этого можно использовать .

Сухое травление особенно полезно для материалов и полупроводников, которые химически устойчивы и не поддаются мокрому травлению, таких как карбид кремния или нитрид галлия .

Плазма низкой плотности (LDP) способна производить реакции с высокой энергией при низких затратах энергии благодаря низкому давлению, а это означает, что для сухого травления требуется относительно небольшое количество химикатов и электричества. Кроме того, оборудование для сухого травления, как правило, на порядок дешевле, чем оборудование для фотолитографии, поэтому многие производители полагаются на стратегии сухого травления, такие как удвоение или четвертование шага, чтобы получить более высокое разрешение (14 нм+), при этом нуждаясь в менее совершенных инструментах фотолитографии.

Мокрое травление	Сухое травление
очень избирательный	легко запустить и остановить
без повреждения подложки	менее чувствителен к небольшим изменениям температуры
дешевле	более повторяемый
помедленнее	Быстрее
	может иметь анизотропию
	меньше частиц в окружающей среде

Структуры с высоким соотношением сторон

Сухое травление в настоящее время используется в процессах изготовления полупроводников из-за его уникальной способности поверх мокрого травления выполнять анизотропное травление (удаление материала) для создания структур с высоким соотношением сторон (например, глубоких отверстий или канавок для конденсаторов).

Аппаратное обеспечение

Конструкция оборудования для сухого травления в основном включает в себя вакуумную камеру , специальную систему подачи газа, радиочастотных (РЧ) генератор сигналов для подачи питания на плазму, нагревательный патрон для установки пластины и вытяжную систему.

Дизайн варьируется от таких производителей, как Tokyo Electronic, Applied Materials и Lam. Хотя все конструкции основаны на одних и тех же физических принципах, разнообразие конструкций ориентировано на более специализированные характеристики обработки. Например, этапы сухого травления, которые вступают в контакт с критически важными частями устройства или образуют их, могут потребовать более высокого уровня направленности, селективности и однородности. Компромисс заключается в том, что более сложное оборудование для сухого травления стоит дороже, его сложнее понять, оно дороже в обслуживании и может работать медленнее.

Оборудование для сухого травления позволяет контролировать однородность процесса с помощью нескольких ручек. Температуру патрона можно изменять, чтобы контролировать нагрев пластины по радиусу пластины, что влияет на скорость реакций и, следовательно, на скорость травления в различных областях пластины. Однородностью плазмы можно управлять с помощью удержания плазмы, которое можно контролировать с помощью высокоскоростного магнита, вращающегося вокруг камеры, изменения потока газа в камеру и откачки из камеры или радиочастотного оплетения вокруг камеры. Эти стратегии различаются в зависимости от производителя оборудования и предполагаемого применения.

История

Процесс сухого травления был изобретен Стивеном М. Ирвингом, который также изобрел процесс плазменного травления . ^[1]^[2] Процесс анизотропного сухого травления был разработан Хва-Ниеном Ю в Исследовательском центре IBM TJ Watson в начале 1970-х годов. Он использовался Ю вместе с Робертом Х. Деннардом для изготовления первых микронного размера МОП-транзисторов (полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник) в 1970-х годах. ^[3]

См. также

Ссылки

^ Ирвинг С. (1967). «Метод удаления сухого фоторезиста». Журнал Электрохимического общества .
^ Ирвинг С. (1968). «Метод удаления сухого фоторезиста». Материалы семинара по фоторезисту Kodak.
^ Кричлоу, Д.Л. (2007). «Воспоминания о масштабировании МОП-транзисторов» . Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE . 12 (1): 19–22. дои : 10.1109/N-SSC.2007.4785536 .

[1] Ирвинг С. (1967). «Метод удаления сухого фоторезиста». Журнал Электрохимического общества .

[2] Ирвинг С. (1968). «Метод удаления сухого фоторезиста». Материалы семинара по фоторезисту Kodak.

[3] Кричлоу, Д.Л. (2007). «Воспоминания о масштабировании МОП-транзисторов» . Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE . 12 (1): 19–22. дои : 10.1109/N-SSC.2007.4785536 .

[1]

[2]

[3]