चिप निर्माण: नक्काशी उपकरण र प्रक्रिया

अर्धचालक निर्माण प्रक्रियामा,नक्काशीटेक्नोलोजी एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया हो जुन जटिल सर्किट ढाँचाहरू बनाउन सब्सट्रेटमा अनावश्यक सामग्रीहरू ठीकसँग हटाउन प्रयोग गरिन्छ। यस लेखले विस्तृत रूपमा दुई मुख्यधारा नक्कली प्रविधिहरू प्रस्तुत गर्नेछ - क्यापेसिटिवली कपल्ड प्लाज्मा एचिङ (सीसीपी) र इन्डक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा एचिङ (ICP), र विभिन्न सामग्रीहरू नक्काशीमा तिनीहरूका अनुप्रयोगहरू अन्वेषण गर्नुहोस्।

Capacitively युग्मित प्लाज्मा नक्काशी (CCP)

क्यापेसिटिवली कम्पल्ड प्लाज्मा एचिङ (सीसीपी) एक म्याचर र एक DC ब्लकिङ क्यापेसिटर मार्फत दुई समानान्तर प्लेट इलेक्ट्रोडहरूमा आरएफ भोल्टेज लागू गरेर प्राप्त गरिन्छ। दुई इलेक्ट्रोड र प्लाज्मा मिलेर एक बराबर क्यापेसिटर बनाउँछ। यस प्रक्रियामा, RF भोल्टेजले इलेक्ट्रोडको नजिक क्यापेसिटिव म्यान बनाउँछ, र म्यानको सीमा भोल्टेजको द्रुत दोलनसँग परिवर्तन हुन्छ। जब इलेक्ट्रोनहरू यस द्रुत रूपमा परिवर्तन हुने म्यानमा पुग्छन्, तिनीहरू प्रतिबिम्बित हुन्छन् र ऊर्जा प्राप्त गर्छन्, जसले फलस्वरूप ग्याँस अणुहरूको पृथक्करण वा आयनीकरणलाई प्लाज्मा बनाउँदछ। सीसीपी एचिङ सामान्यतया उच्च रासायनिक बन्ड ऊर्जा भएका सामग्रीहरूमा लागू गरिन्छ, जस्तै डाइलेक्ट्रिक्स, तर यसको कम नक्काशी दरको कारण, यो राम्रो नियन्त्रण आवश्यक अनुप्रयोगहरूको लागि उपयुक्त छ।

इन्डक्टिवली कपल्ड प्लाज्मा इचिङ (ICP)

प्रेरक रूपमा जोडिएको प्लाज्मानक्काशी(ICP) सिद्धान्तमा आधारित छ कि एक वैकल्पिक प्रवाह एक प्रेरित चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न गर्न कोइल मार्फत जान्छ। यस चुम्बकीय क्षेत्रको कार्य अन्तर्गत, प्रतिक्रिया कक्षमा इलेक्ट्रोनहरू द्रुत हुन्छन् र प्रेरित विद्युतीय क्षेत्रमा तीव्र गतिमा जारी रहन्छ, अन्ततः प्रतिक्रिया ग्याँस अणुहरूसँग टक्कर हुन्छ, जसले अणुहरूलाई छुट्याउन वा आयोनाइज गर्न र प्लाज्मा बनाउँदछ। यो विधिले उच्च आयनीकरण दर उत्पादन गर्न सक्छ र प्लाज्मा घनत्व र बमबारी ऊर्जालाई स्वतन्त्र रूपमा समायोजन गर्न अनुमति दिन्छ, जसलेICP नक्काशीकम रासायनिक बन्धन ऊर्जा, जस्तै सिलिकन र धातु संग सामग्री नक्काशी लागि धेरै उपयुक्त। थप रूपमा, ICP प्रविधिले राम्रो एकरूपता र नक्काशी दर पनि प्रदान गर्दछ।

1. धातु नक्काशी

धातु नक्काशी मुख्यतया इन्टरकनेक्ट र बहु-तह धातु तारिङ को प्रशोधन को लागी प्रयोग गरिन्छ। यसको आवश्यकताहरू समावेश छन्: उच्च नक्काशी दर, उच्च चयनशीलता (मास्क तहको लागि 4:1 भन्दा बढी र इन्टरलेयर डाइलेक्ट्रिकको लागि 20:1 भन्दा बढी), उच्च नक्काशी एकरूपता, राम्रो महत्वपूर्ण आयाम नियन्त्रण, कुनै प्लाज्मा क्षति, कम अवशिष्ट दूषित पदार्थहरू, र धातुमा कुनै जंग छैन। धातु नक्काशीले सामान्यतया प्रेरक रूपमा जोडिएको प्लाज्मा नक्काशी उपकरण प्रयोग गर्दछ।

•एल्युमिनियम नक्काशी: एल्युमिनियम चिप निर्माणको मध्य र पछाडि चरणहरूमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण तार सामग्री हो, कम प्रतिरोध, सजिलो निक्षेप र नक्काशीको फाइदाहरू सहित। एल्युमिनियम नक्काशीले सामान्यतया क्लोराइड ग्याँस (जस्तै Cl2) द्वारा उत्पन्न प्लाज्मा प्रयोग गर्दछ। वाष्पशील एल्युमिनियम क्लोराइड (AlCl3) उत्पादन गर्न एल्युमिनियमले क्लोरीनसँग प्रतिक्रिया गर्दछ। थप रूपमा, अन्य halides जस्तै SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, आदि। सामान्य नक्काशी सुनिश्चित गर्न एल्युमिनियम सतहमा अक्साइड तह हटाउन थप्न सकिन्छ।

• टंगस्टन नक्काशी: बहु-तह धातु तार अन्तरसम्बन्ध संरचनाहरूमा, टंगस्टन मुख्य धातु हो जुन चिपको मध्य भागको अन्तरसम्बन्धमा प्रयोग गरिन्छ। फ्लोरिन-आधारित वा क्लोरीन-आधारित ग्यासहरू धातु टंगस्टन नक्काशी गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, तर फ्लोरिन-आधारित ग्यासहरूमा सिलिकन अक्साइडको लागि कमजोर चयनशीलता हुन्छ, जबकि क्लोरीन-आधारित ग्यासहरू (जस्तै CCl4) राम्रो चयनशीलता हुन्छ। नाइट्रोजन सामान्यतया उच्च नक्काशी ग्लु चयनता प्राप्त गर्न प्रतिक्रिया ग्यासमा थपिन्छ, र कार्बन निक्षेप कम गर्न अक्सिजन थपिन्छ। क्लोरीन-आधारित ग्यासको साथ टंगस्टन नक्काशीले एनिसोट्रोपिक नक्काशी र उच्च चयनशीलता प्राप्त गर्न सक्छ। टंगस्टनको ड्राई इचिंगमा प्रयोग हुने ग्यासहरू मुख्यतया SF6, Ar र O2 हुन्, जसमध्ये SF6 लाई प्लाज्मामा विघटन गरी फ्लोरिन परमाणुहरू र टंगस्टनलाई फ्लोराइड उत्पादन गर्न रासायनिक प्रतिक्रियाको लागि प्रदान गर्न सकिन्छ।

• टाइटेनियम नाइट्राइड नक्काशी: टाइटेनियम नाइट्राइड, कडा मास्क सामग्रीको रूपमा, दोहोरो डमास्केन प्रक्रियामा परम्परागत सिलिकन नाइट्राइड वा अक्साइड मास्कलाई प्रतिस्थापन गर्दछ। टाइटेनियम नाइट्राइड नक्काशी मुख्यतया कडा मास्क खोल्ने प्रक्रियामा प्रयोग गरिन्छ, र मुख्य प्रतिक्रिया उत्पादन TiCl4 हो। परम्परागत मास्क र लो-के डाइलेक्ट्रिक तह बीचको चयनता उच्च छैन, जसले कम-के डाइलेक्ट्रिक तहको शीर्षमा चाप-आकारको प्रोफाइलको उपस्थिति र नक्काशी पछि ग्रूभ चौडाइको विस्तारमा नेतृत्व गर्नेछ। जम्मा गरिएका धातु लाइनहरू बीचको दूरी धेरै सानो छ, जुन पुल चुहावट वा प्रत्यक्ष ब्रेकडाउनको लागि प्रवण हुन्छ।

2. इन्सुलेटर नक्काशी

इन्सुलेटर नक्काशीको वस्तु सामान्यतया सिलिकन डाइअक्साइड वा सिलिकन नाइट्राइड जस्ता डाइलेक्ट्रिक सामग्रीहरू हुन्, जुन विभिन्न सर्किट तहहरू जडान गर्न सम्पर्क प्वालहरू र च्यानल प्वालहरू बनाउन व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। डाइइलेक्ट्रिक एचिङले सामान्यतया क्यापेसिटिवली मिलाएर प्लाज्मा एचिङको सिद्धान्तमा आधारित एचर प्रयोग गर्छ।

• सिलिकन डाइअक्साइड फिल्मको प्लाज्मा एचिङ: सिलिकन डाइअक्साइड फिल्म सामान्यतया फ्लोरिन युक्त ग्यासहरू जस्तै CF4, CHF3, C2F6, SF6 र C3F8 प्रयोग गरेर कोरिन्छ। नक्काशी ग्यासमा रहेको कार्बनले अक्साइड तहमा रहेको अक्सिजनसँग प्रतिक्रिया गरेर CO र CO2 उत्पादन गर्न सक्छ, जसले गर्दा अक्साइड तहमा रहेको अक्सिजन हटाउँछ। CF4 सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने नक्कली ग्यास हो। जब CF4 उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रोनहरूसँग टक्कर हुन्छ, विभिन्न आयनहरू, रेडिकलहरू, परमाणुहरू र फ्री रेडिकलहरू उत्पादन हुन्छन्। फ्लोरिन फ्री रेडिकलहरूले वाष्पशील सिलिकन टेट्राफ्लोराइड (SiF4) उत्पादन गर्न SiO2 र Si सँग रासायनिक प्रतिक्रिया गर्न सक्छन्।

• सिलिकन नाइट्राइड फिल्मको प्लाज्मा नक्काशी: सिलिकन नाइट्राइड फिल्मलाई CF4 वा CF4 मिश्रित ग्यास (O2, SF6 र NF3 सँग) को साथ प्लाज्मा नक्काशी प्रयोग गरेर नक्काशी गर्न सकिन्छ। Si3N4 फिल्मको लागि, जब CF4-O2 प्लाज्मा वा F परमाणुहरू भएको अन्य ग्याँस प्लाज्मा नक्कलीको लागि प्रयोग गरिन्छ, सिलिकन नाइट्राइडको नक्काशी दर 1200Å/min पुग्न सक्छ, र नक्काशी चयनता 20:1 सम्म उच्च हुन सक्छ। मुख्य उत्पादन वाष्पशील सिलिकन टेट्राफ्लोराइड (SiF4) हो जुन निकाल्न सजिलो छ।

4. एकल क्रिस्टल सिलिकन नक्काशी

एकल क्रिस्टल सिलिकन नक्काशी मुख्यतया उथला खाई अलगाव (STI) बनाउन प्रयोग गरिन्छ। यो प्रक्रिया सामान्यतया एक सफलता प्रक्रिया र एक मुख्य नक्काशी प्रक्रिया समावेश गर्दछ। बलियो आयन बमबारी र फ्लोरिन तत्वहरूको रासायनिक कार्य मार्फत एकल क्रिस्टल सिलिकनको सतहमा अक्साइड तह हटाउनको लागि सफलता प्रक्रियाले SiF4 र NF ग्यास प्रयोग गर्दछ; मुख्य नक्काशीले मुख्य नक्काशीको रूपमा हाइड्रोजन ब्रोमाइड (HBr) प्रयोग गर्दछ। प्लाज्मा वातावरणमा HBr द्वारा विघटित ब्रोमिन रेडिकलहरूले सिलिकनसँग प्रतिक्रिया गरेर अस्थिर सिलिकन टेट्राब्रोमाइड (SiBr4) बनाउँछ, जसले गर्दा सिलिकन हट्छ। एकल क्रिस्टल सिलिकन नक्काशीले सामान्यतया प्रेरक रूपमा जोडिएको प्लाज्मा नक्काशी मेसिन प्रयोग गर्दछ।

5. Polysilicon Etching

Polysilicon नक्काशी मुख्य प्रक्रियाहरू मध्ये एक हो जसले ट्रान्जिस्टरहरूको गेट साइज निर्धारण गर्दछ, र गेट साइजले प्रत्यक्ष रूपमा एकीकृत सर्किटहरूको प्रदर्शनलाई असर गर्छ। Polysilicon नक्काशी एक राम्रो चयन अनुपात आवश्यक छ। हलोजन ग्याँसहरू जस्तै क्लोरीन (Cl2) सामान्यतया एनिसोट्रोपिक नक्काशी प्राप्त गर्न प्रयोग गरिन्छ, र राम्रो चयनशीलता अनुपात (१०:१ सम्म) हुन्छ। हाइड्रोजन ब्रोमाइड (HBr) जस्ता ब्रोमिन-आधारित ग्यासहरूले उच्च चयनशीलता अनुपात (100:1 सम्म) प्राप्त गर्न सक्छ। क्लोरीन र अक्सिजनसँग HBr को मिश्रणले नक्काशी दर बढाउन सक्छ। हलोजन ग्यास र सिलिकनका प्रतिक्रिया उत्पादनहरू सुरक्षात्मक भूमिका खेल्न साइडवालहरूमा जम्मा गरिन्छ। Polysilicon नक्काशी सामान्यतया एक inductively युग्मित प्लाज्मा नक्काशी मिसिन प्रयोग गर्दछ।

चाहे यो क्यापेसिटिव कम्पल्ड प्लाज्मा एचिङ होस् वा इन्डक्टिवली कम्पल्ड प्लाज्मा एचिङ होस्, प्रत्येकका आ-आफ्नै बेफाइदा र प्राविधिक विशेषताहरू छन्। उपयुक्त नक्काशी प्रविधि छनोटले उत्पादन दक्षता मात्र सुधार गर्न सक्दैन, तर अन्तिम उत्पादनको उपज पनि सुनिश्चित गर्न सक्छ।