Plazmové procesy v CVD operacích

1. Čištění komory

Během procesu chemické depozice z plynné fáze (CVD) se usazeniny tvoří nejen na povrchu plátku, ale také na součástech v procesní komoře a jejích stěnách. Filmy usazené na součástech musí být pravidelně odstraňovány, aby se udržely stabilní podmínky procesu a zabránilo se kontaminaci plátků částicemi. Většina CVD komor používá k čištění chemické reakční plyny na bázi fluoru.

V CVD komorách s oxidem křemíkem plazmové čištění typicky zahrnuje fluorouhlíkové plyny, jako je CF4, C2F6 a C3F8, které se v plazmě rozkládají a uvolňují fluorové radikály. Chemické reakce jsou znázorněny následovně:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

Atomy fluoru, které patří mezi nejreaktivnější radikály, rychle reagují s oxidem křemíku za vzniku plynného SiF4, který lze snadno evakuovat z komory:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + další těkavé vedlejší produkty

Wolframové CVD komory obvykle používají SF6 a NF3 jako zdroje fluoru. Fluorové radikály reagují s wolframem za vzniku těkavého hexafluoridu wolframu (WF6), který lze evakuovat z komory pomocí vývěv. Čištění plazmové komory lze automaticky ukončit sledováním emisních charakteristik fluoru v plazmě, čímž se zabrání nadměrnému čištění komory. Tyto aspekty budou probrány podrobněji.

2. Výplň mezery

Když se mezera mezi kovovými liniemi zúží na 0,25 µm s poměrem stran 4:1, většina technik CVD depozice má potíže s vyplnění mezer bez dutin. Vysokohustotní plazmové CVD (HDP-CVD) je schopné vyplnit takové úzké mezery bez vytváření dutin (viz obrázek níže). Proces HDP-CVD bude popsán následně.

3. Plazmové leptání

Ve srovnání s vlhkým leptáním nabízí plazmové leptání výhody, jako jsou profily anizotropního leptání, automatická detekce koncového bodu a nižší spotřeba chemikálií spolu s rozumně vysokou rychlostí leptání, dobrou selektivitou a jednotností.

4. Kontrola profilů Etch

Předtím, než se plazmové leptání rozšířilo ve výrobě polovodičů, většina výrobců plátků používala mokré chemické leptání pro přenos vzoru. Mokré leptání je však izotropní proces (leptání stejnou rychlostí v každém směru). Když se velikosti prvků smrští pod 3 µm, izotropní leptání má za následek podříznutí, což omezuje použití mokrého leptání.

Při plazmových procesech ionty nepřetržitě bombardují povrch plátku. Plazmovým leptáním lze dosáhnout anizotropních profilů leptání, ať už prostřednictvím mechanismů poškození mřížky nebo mechanismů pasivace bočních stěn. Snížením tlaku během procesu leptání lze zvýšit střední volnou dráhu iontů, čímž se sníží kolize iontů pro lepší kontrolu profilu.

5. Rychlost leptání a selektivita

Iontové bombardování v plazmatu pomáhá rozbít chemické vazby povrchových atomů a vystavuje je radikálům generovaným plazmatem. Tato kombinace fyzikálního a chemického ošetření výrazně zvyšuje rychlost chemické reakce leptání. Rychlost leptání a selektivita jsou dány požadavky procesu. Vzhledem k tomu, že jak iontové bombardování, tak radikály hrají zásadní roli při leptání a RF energie může řídit iontové bombardování a radikály, RF výkon se stává klíčovým parametrem pro řízení rychlosti leptání. Zvýšení RF výkonu může významně zvýšit rychlost leptání, což bude diskutováno podrobněji, což také ovlivňuje selektivitu.

6. Detekce koncového bodu

Bez plazmy musí být konečný bod leptání určen časem nebo vizuální kontrolou operátora. V plazmových procesech, jak leptání postupuje skrz povrchový materiál, aby začalo leptat podkladový (koncový) materiál, mění se chemické složení plazmy v důsledku změny ve vedlejších produktech leptání, což je zřejmé ze změny emisní barvy. Monitorováním změny emisní barvy pomocí optických senzorů lze automaticky zpracovat koncový bod leptání. Při výrobě IC se jedná o vysoce cenný nástroj.**