昆山國華電子帶您進(jìn)入等離子體刻蝕

等離子體刻蝕(也稱干法刻蝕)是集成電路制造中的關(guān)鍵工藝之一，其目的是完整地將掩膜圖形復(fù)制到硅片表面， 其范圍涵蓋前端cMos柵極(Gate) 大小的控制， 以及后端金屬鋁的刻蝕及Via和Trench的刻蝕。在今天沒有一個(gè)集成電路芯片能在缺乏等離子體刻蝕技術(shù)情況下完成?？涛g設(shè)備的投資在整個(gè)芯片廠的設(shè)備投資中約占10%~12%比重，它的工藝水平將直接影響到終產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)技術(shù)的*性。

    早報(bào)道等離子體刻蝕的技術(shù)文獻(xiàn)于1973年在日本發(fā)表，并很快引起了工業(yè)界的重視。至今還在集成電路制造中廣泛應(yīng)用的平行電極刻蝕反應(yīng)室(Reactive Ion Etch-RIE) 是在1974年提出的設(shè)想。

等離子刻蝕的原理可以概括為以下幾個(gè)步驟：
    ●在低壓下，反應(yīng)氣體在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)(Radicals)
    活性反應(yīng)基團(tuán)和被刻蝕物質(zhì)表面形成化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性的反應(yīng)生成物
    反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，并被真空系統(tǒng)抽出腔體。
    在平行電極等離子體反應(yīng)腔體中，被刻蝕物是被置于面積較小的電極上，在這種情況，一個(gè)直流偏壓會(huì)在等離子體和該電極間形成，并使帶正電的反應(yīng)氣體離子加速撞擊被刻蝕物質(zhì)表面，這種離子轟擊可大大加快表面的化學(xué)反應(yīng)，及反應(yīng)生成物的脫附，從而導(dǎo)致很高的刻蝕速率，正是由于離子轟擊的存在才使得各向異性刻蝕得以實(shí)現(xiàn)。
    自從初的平行電極型等離子體反應(yīng)室被用于芯片制造以來，隨著芯片尺寸的不斷擴(kuò)大及圖形尺寸的不斷減小，平行電極等離子刻蝕設(shè)備在過去20年中已得到了很大的改進(jìn)，雖然其原理還是一樣，但大的改進(jìn)在反應(yīng)腔室周圍加上磁場(Magnetic Enhanced RIE， M ERIE) 。由于電子在磁場和電場的共同作用下將作圓柱狀回旋運(yùn)動(dòng)而不是電場下的直線運(yùn)動(dòng)，磁場的存在將直接導(dǎo)致反應(yīng)氣體電離截面的增加，磁場的引進(jìn)會(huì)增強(qiáng)離子密度，并使得等離子刻蝕技術(shù)可以在更低氣壓下得以運(yùn)用(<10mT)。由于離子密度的增加，撞擊表面的離子能量也可以在不降低刻蝕速率的情況下被降低，從而提高刻蝕選擇比。

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    當(dāng)被刻蝕的線條寬小于0.25mm時(shí)， M ERIE在控制刻蝕性能遇到了挑戰(zhàn)， 于是電感耦合等離子刻蝕(Inductive Coupled Plasma-ICP) 便應(yīng)運(yùn)而生。ICP反應(yīng)室是在RIE反應(yīng)室的上方加置線圈狀的電極， 并通過電感耦合達(dá)到增強(qiáng)等離子密度的效果。目前在芯片生產(chǎn)中的導(dǎo)電體刻蝕基本上都采用ICP反應(yīng)腔體技術(shù)， 其優(yōu)點(diǎn)是可以用上下兩組電極分別控制離子的密度和能量以達(dá)到優(yōu)化的組合， 這也是延RIE系統(tǒng)所*的。
隨著集成電路小尺寸不斷減小、集成度的不斷提高以及硅單晶襯底尺寸的擴(kuò)大，對刻蝕設(shè)備的要求也越來越高。除了能提供高質(zhì)量的刻蝕性能外，還要求刻蝕設(shè)備在大規(guī)模量產(chǎn)中能保證*的穩(wěn)定性、極低的缺陷率。
    刻蝕設(shè)備制造商也在不斷地優(yōu)化其產(chǎn)品以滿足前端研發(fā)的要求。就現(xiàn)有的理論研究及生產(chǎn)需要，新一代刻蝕設(shè)備將會(huì)具有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)，以滿足芯片生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的需要。
    精確的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)及控制系統(tǒng)；
反應(yīng)腔內(nèi)部材料進(jìn)一步改善或新型材料的運(yùn)用及自動(dòng)清潔系統(tǒng)；
*的探測系統(tǒng)及容易操作的控制軟件平臺(tái)：
在線檢測及隨時(shí)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)用。