Плазменная гравировальная машина является ключевым оборудованием для достижения тонкой графической передачи в производстве полупроводников, принцип работы основан на взаимодействии физики плазмы и химических реакций, а также на следующем подробном анализе основных принципов, ключевых компонентов и технологических параметров:
Основные принципы плазменного травления: синергия между физическим и химическим травлением
1. Производство и свойства плазмы
Механизм генерации: через источники энергии, такие как радиочастотная (RF), микроволновая или индуктивная связь (ICP), коррозионный газ (например, CF, Clneneneed, Oneneneek и т. Д.) ионизируется в вакуумной полости, образуя плазму, состоящую из ионов, электронов, свободных радикалов и нейтральных частиц.
Ключевые свойства: ионы высокой энергии в плазме (например, F⁺, Cl⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺⁺͂⁺8314
2. Синергия между физическим и химическим травлением
Физическое травление: Ионная бомбардировка позволяет атому материала получить достаточную энергию, чтобы отделиться от поверхности, характеризуется сильной направленностью травления (вертикальная травка), подходит для формирования структуры высокого отношения глубины к ширине, но с плохой селективностью (разница в скорости травления для разных материалов мала).
Химическое травление: химические реакции свободных радикалов с материалом, такие как реакция SiOneneneek и F⁺, образующая газ SiF, характеризуется высокой избирательностью к травлению, но слабой направленностью (изотропное травление).
Синергические преимущества: Регулируя параметры плазмы (например, ионную энергию, концентрацию свободных радикалов), можно достичь баланса между « коррозией высокого отношения глубины к ширине » и « высокоселективной резьбой» для удовлетворения различных технологических потребностей (например, резка сетки логического чипа, глубокая резка чипа хранения).
Типичные сценарии применения и технические различия в травлении
1.Производство логических чипов
Сетевое травление: использование высокой глубины и отношения ширины к травлению (например, технология ICP), через высокую ионную энергию и точный контроль температуры, формирование вертикальной боковой стенки (отклонение < 1°), чтобы избежать эффекта короткого канала.
Коррозия контактным отверстием: требуется высокая избирательность (отношение скорости травления кремния / оксида кремния > 10: 1) для защиты нижнего устройства от повреждения.
Чип памяти 2.3DNAND
Глубокое отверстие: требуется глубина травления до нескольких микрон (например, глубина отверстия 3DNAND выше 1000 слоев > 5 мкм), через циклический процесс « травление - пассивация» (например, процесс Bosch), с использованием CF / Oneneneek и C F чередуются, образуя пассивированный слой боковой стенки, чтобы предотвратить коллапс стенки отверстия.
3. Производство силовых приборов
Коррозия карбидом кремния (SiC): Из - за высокой твердости материала требуется высокоэнергетическая ионная бомбардировка (например, с использованием ионов Ar +), усиленная химической гравировкой в сочетании с газом Clneneneed, скорость коррозии до 100 нм / мин или более.
Резюме
Суть принципа работы плазменной травильной машины заключается в достижении точной синергии физического и химического травления посредством регулирования плазмы. Техническое ядро заключается в точном управлении электропитанием, газом, вакуумом и другими системами, балансируя скорость, избирательность и направление травления в различных сценариях применения. По мере того, как полупроводниковый процесс развивается к узлам ниже 3 нм, технология травления развивается в направлении более высокой точности, более низких повреждений и интеллекта, что является одним из ключевых звеньев, поддерживающих продолжение закона Мура.