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微电子等离子清洗机设备加工应用

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发布时间：

2020-11-05

微电子等离子清洗机设备加工应用：

微电子技术的发展融合了信息，通讯和娱乐。利用等离子体技术，实现了原子级工艺制造，使微电子器件小型化成为可能。20世纪90年代等离子体技术进入了微电子器件制造领域。以下将探讨等离子清洗机设备在核心加工过程中的应用(例刻蚀、沉积和掺杂)。

在70年代后期和80年代初期，等离子体技术已成为集成电路制造工艺的关键技术。现在，制造过程中30%需要使用等离子体。全球微电子工业在1999年总共购买了价值176亿美元的等离子清洗机设备，这些设备产生的芯片价值2450亿美元。当前，等离子体处理技术已广泛应用于DRAMS、SRAIMS、MODFETS、薄型绝缘栅氧化层和新型光电材料的生产中，如硅锗合金、高温电子材料(金刚石或类金刚石碳薄膜)、碳化硅、立方氮化硼及其他材料和元件的加工制造。

等离子清洗机在集成电路不同工序中的应用

制造工序	等离子体工艺	等离子体源
光刻	光化学	紫外线
刻蚀	挥发反应	二极管、电感耦合等离子体电源
惨杂	离子注入	离子源
检测	无	无
生长氧化层	PECVD	二极管、电感耦合等离子体电源
多晶硅沉积	PECVD	二极管、电感耦合等离子体电源
绝缘层沉积	PECVD	二极管、电感耦合等离子体电源
金属层沉积	溅射	磁控管、PECVD
晶圆的标记	无	激光
钝化层	PECVD	二极管、电感耦合等离子体源

制造半导体器件的原始原料是晶硅或非晶薄膜。生产a-Si:H的主要工艺是等离子体化学气相沉积。采用等离子体化学气相沉积工艺，利用等离子体介质生成离子成分，这些离子成分参与反应，从而在基底表面实现沉积。相对于传统的化学气相沉积工艺，等离子体化学气相沉积工艺在温度上远低于其处理条件下生成离子成分，同时还能通过离子轰击对薄膜进行改性。等离子体化学气相沉积工艺的前驱膜一般是经惰性气体稀释的SH4气体，反应产物是氢化非晶体硅薄膜。

等离子清洗机在沉积过程中的应用可分为四个步骤。
(1)电子与反应气发生电子碰撞反应产生离子和自由基；
(2)活性成分从等离子体向基底表面传输；
(3)活性成分通过吸附作用或物化作用沉积到基底表面；
(4)活性成分或反应产物成为沉积膜的组成成分。

高密等离子体化学气相沉积过程中，沉积与刻蚀经常同时进行。在此过程中，三个主要机制是：等离子体离子辅助沉积，氩离子溅射和溅射材料再沉积。以化学气相沉积(HDPCVD)法制备高密度等离子体源(例如，感应耦合等离子体(ICP)、电子回旋共振等离子体(ECR)或螺旋波等离子体(helicon))，激发含有硅烷、氧气和氩气的混合气体。以基底为阴极，等离子体中的高能量正离子就会被吸引到晶体表面，然后氧与硅烷反应生成氧硅烷，再由氩离子溅射去除氧硅烷。

印刷线制版技术是半导体制造中常用的有两种，它们是相互补充的。一个是将电介质印刷到金属表面，另一个是将金属嵌入介质板上。前一种是离子刻蚀(RIE)制版技术，操作步骤如下：

(1)在晶片表面沉积一层厚度均匀的金属层；
(2)然后再在表面均匀地涂上一层光敏性聚合物，即光刻胶；
(3)通过光学手段将电路图案传输到光刻表面，从而改变其溶解性；
(4)用反应性刻蚀剂除去易溶的部分，使之形成一个掩膜层；
(5)清除未加掩模层保护的金属刻蚀；
(6)用等离子体去胶的方法去除光刻胶；
(7)二氧化硅或氮化硅的沉积钝化表面。

另一种是镶嵌工艺，镶嵌工艺的灵感来源于古老的珠宝镶嵌工艺，或称大马士革工艺。该工艺要求首先在电介层平面上刻蚀出纵横分布的沟槽，然后采用金属沉积工艺将沟槽内填充金属，从而在一个平面上嵌入所需的电路。镀上一层绝缘层之后，就可以重新镶嵌下一层金属膜了。

微电子等离子清洗机设备加工应用