等離子清洗在半導體刻蝕工藝中的應用

生產集成電路的第一步是通過掩模向基底透射電路圖案。光敏性聚合物光刻膠經紫外線曝光后,受照射部分通過顯影作用去除。一旦電路圖案在光刻膠上定型后,即可通過刻蝕工藝將圖案復制到多晶硅等質地的基底薄膜上,從而形成晶體管門電路,同時用鋁或銅實現元器件之間的互連,或用二氧化硅來阻斷互連路徑??涛g的作用在于將印刷圖案以極高的準確性轉移到基底上,因此刻蝕工藝必須有選擇地去除不同薄膜,基底的刻蝕要求具備高度選擇性。否則,不同導電金屬層之間就會出現短路。另外,刻蝕工藝還應具有各向異性,那樣可保證將印刷圖案精確復制到基底上。

20世紀70年代,微電子元器件產業開始采用等離子刻蝕技術。等離子體可將氣體分子離解或分解為化學活性組分,后者與基底的固體表面發生反應,生成揮發性物質,然后被真空泵抽走。通常有四種材料必須進行刻蝕處理:硅(慘雜硅或非慘雜硅)、電介質(如SiO2或SiN)、金屬(通常為鋁、銅)以及光刻膠。每種材料的化學性質都各不相同。等離子體刻蝕為一種各向異性刻蝕工藝,可以確??涛g圖案的精確性、對特定材料的選擇性以及刻蝕效果的均勻性。等離子體刻蝕中,同時發生著基于等離子作用的物理刻蝕和基于活性基團作用的化學刻蝕。等離子體刻蝕工藝始于比較簡單的平板二極管技術,已經發展到時用價值數百萬美元的組合腔室,配備有多頻發生器、靜電吸盤、外部壁溫控制器以及針對特定薄膜專門設計得多種流程控制傳感器。

可進行刻蝕處理的電介質為二氧化硅和氮化硅。這兩種電介質的化學鍵鍵能很高,一般需采用由碳氟化合物氣體(如CF4、C4F8等)產生的高活性氟等離子體才能將其刻蝕。上述氣體所產生的等離子體化學性質極為復雜,往往會在基底表面產生聚合物沉積,一般采用高能離子將上述沉積物去除。

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