सीवीडी संचालन में प्लाज्मा प्रक्रियाएं

1. चैंबर की सफाई

रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) प्रक्रिया के दौरान, जमाव न केवल वेफर की सतह पर बल्कि प्रक्रिया कक्ष और इसकी दीवारों के भीतर घटकों पर भी बनता है। स्थिर प्रक्रिया स्थितियों को बनाए रखने और वेफर्स के कण संदूषण को रोकने के लिए भागों पर जमा फिल्मों को नियमित रूप से हटाया जाना चाहिए। अधिकांश सीवीडी कक्ष सफाई के लिए फ्लोरीन-आधारित रासायनिक प्रतिक्रिया गैसों का उपयोग करते हैं।

सिलिकॉन ऑक्साइड सीवीडी कक्षों में, प्लाज्मा सफाई में आमतौर पर सीएफ 4, सी 2 एफ 6 और सी 3 एफ 8 जैसी फ्लोरोकार्बन गैसें शामिल होती हैं, जो प्लाज्मा में विघटित हो जाती हैं, जिससे फ्लोरीन रेडिकल्स निकलते हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं को इस प्रकार दर्शाया गया है:

·ई- + सीएफ4 -> सीएफ3 + एफ + ई-

· ई- + सी2एफ6 -> सी2एफ5 + एफ + ई-

फ्लोरीन परमाणु, सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील रेडिकल्स में से एक होने के कारण, तेजी से सिलिकॉन ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके गैसीय SiF4 बनाते हैं, जिसे आसानी से चैम्बर से निकाला जा सकता है:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + अन्य अस्थिर उप-उत्पाद

टंगस्टन सीवीडी कक्ष आमतौर पर फ्लोरीन के स्रोत के रूप में एसएफ 6 और एनएफ 3 का उपयोग करते हैं। फ्लोरीन रेडिकल टंगस्टन के साथ प्रतिक्रिया करके वाष्पशील टंगस्टन हेक्साफ्लोराइड (WF6) का उत्पादन करते हैं, जिसे वैक्यूम पंप के माध्यम से कक्ष से निकाला जा सकता है। प्लाज्मा में फ्लोरीन की उत्सर्जन विशेषताओं की निगरानी करके, कक्ष के अत्यधिक शुद्धिकरण से बचने के लिए, प्लाज्मा कक्ष की सफाई स्वचालित रूप से समाप्त की जा सकती है। इन पहलुओं पर आगे विस्तार से चर्चा की जाएगी।

2. गैप फिल

जब धातु रेखाओं के बीच का अंतर 4:1 के पहलू अनुपात के साथ 0.25 µm तक कम हो जाता है, तो अधिकांश सीवीडी जमाव तकनीकें बिना किसी रिक्त स्थान के अंतराल को भरने के लिए संघर्ष करती हैं। उच्च-घनत्व प्लाज्मा सीवीडी (एचडीपी-सीवीडी) बिना रिक्त स्थान बनाए ऐसे संकीर्ण अंतराल को भरने में सक्षम है (नीचे चित्र देखें)। एचडीपी-सीवीडी प्रक्रिया का वर्णन बाद में किया जाएगा।

3. प्लाज्मा नक़्क़ाशी

गीली नक़्क़ाशी की तुलना में, प्लाज़्मा नक़्क़ाशी उचित उच्च नक़्क़ाशी दर, अच्छी चयनात्मकता और एकरूपता के साथ-साथ अनिसोट्रोपिक ईच प्रोफाइल, स्वचालित अंत-बिंदु पहचान और कम रासायनिक खपत जैसे लाभ प्रदान करती है।

4. Etch प्रोफाइल का नियंत्रण

सेमीकंडक्टर निर्माण में प्लाज़्मा नक़्क़ाशी के व्यापक होने से पहले, अधिकांश वेफर फैब पैटर्न स्थानांतरण के लिए गीले रासायनिक नक़्क़ाशी का उपयोग करते थे। हालाँकि, गीली नक़्क़ाशी एक आइसोट्रोपिक प्रक्रिया है (प्रत्येक दिशा में समान दर पर नक़्क़ाशी)। जब फीचर का आकार 3 µm से कम हो जाता है, तो आइसोट्रोपिक नक़्क़ाशी के परिणामस्वरूप अंडरकटिंग होती है, जिससे गीली नक़्क़ाशी का अनुप्रयोग सीमित हो जाता है।

प्लाज्मा प्रक्रियाओं में, आयन लगातार वेफर सतह पर बमबारी करते हैं। चाहे जाली क्षति तंत्र या साइडवॉल निष्क्रियता तंत्र के माध्यम से, प्लाज्मा नक़्क़ाशी अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी प्रोफाइल प्राप्त कर सकती है। नक़्क़ाशी प्रक्रिया के दौरान दबाव को कम करके, आयनों का औसत मुक्त पथ बढ़ाया जा सकता है, जिससे बेहतर प्रोफ़ाइल नियंत्रण के लिए आयन टकराव को कम किया जा सकता है।

5. खोदने की दर और चयनात्मकता

प्लाज्मा में आयन बमबारी सतह के परमाणुओं के रासायनिक बंधनों को तोड़ने में मदद करती है, जिससे वे प्लाज्मा द्वारा उत्पन्न रेडिकल्स के संपर्क में आते हैं। भौतिक और रासायनिक उपचार का यह संयोजन नक़्क़ाशी की रासायनिक प्रतिक्रिया दर को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। खोदने की दर और चयनात्मकता प्रक्रिया की आवश्यकताओं से निर्धारित होती है। चूंकि आयन बमबारी और रेडिकल्स दोनों ही नक़्क़ाशी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और आरएफ शक्ति आयन बमबारी और रेडिकल्स को नियंत्रित कर सकती है, इसलिए आरएफ शक्ति नक़्क़ाशी दर को नियंत्रित करने के लिए एक प्रमुख पैरामीटर बन जाती है। आरएफ शक्ति बढ़ाने से ईच दर में काफी वृद्धि हो सकती है, जिस पर आगे विस्तार से चर्चा की जाएगी, जो चयनात्मकता को भी प्रभावित करती है।

6. अंत-बिंदु का पता लगाना

प्लाज्मा के बिना, खोदने का अंतिम बिंदु समय या ऑपरेटर के दृश्य निरीक्षण द्वारा निर्धारित किया जाना चाहिए। प्लाज्मा प्रक्रियाओं में, जैसे-जैसे नक़्क़ाशी सतह सामग्री के माध्यम से अंतर्निहित (अंत-बिंदु) सामग्री को नक़्क़ाशी शुरू करने के लिए आगे बढ़ती है, नक़्क़ाशी उप-उत्पादों में परिवर्तन के कारण प्लाज्मा की रासायनिक संरचना बदल जाती है, जो उत्सर्जन रंग में परिवर्तन के माध्यम से स्पष्ट होती है। ऑप्टिकल सेंसर के साथ उत्सर्जन रंग में परिवर्तन की निगरानी करके, ईच एंड-पॉइंट को स्वचालित रूप से संसाधित किया जा सकता है। आईसी उत्पादन में, यह एक अत्यधिक मूल्यवान उपकरण है।**