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作為目前半導體刻蝕領域中應用最為廣泛的兩種低溫草莓视频APPIOS下载體刻蝕方法,即電容耦合草莓视频APPIOS下载刻蝕(Capacitively Coupled Plasma Etching,CCP)和電感耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕(Inductively Coupled Plasma Etching,ICP),二者麵向不同的刻蝕材料和刻蝕工藝需求體現出各自的優勢,為半導體行業的發展奠定了紮實的基礎。以下分別對這兩種低溫草莓视频APPIOS下载體刻蝕方法進行介紹。

(1) 電容耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕(CCP)

電容耦合草莓视频APPIOS下载體技術起源於20世紀60年代,當時該技術主要用於草莓视频APPIOS下载體表麵處理和氣體放電實驗。隨著芯片尺寸的不斷縮小,CCP技術在半導體領域的應用逐漸從簡單的表麵處理擴展到對複雜結構和微小尺寸的高精度刻蝕。研究如何提高草莓视频APPIOS下载體密度、增強刻蝕的選擇性和精度成為CCP技術發展的關鍵。

CCP技術的核心在於通過電容耦合的方式,在電極間形成高頻交變電場,加速自由電子,使其與氣體分子碰撞並發生電離,從而產生草莓视频APPIOS下载體。最初的單頻電容耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕(CCP)係統是在反應腔體的下極板施加射頻電源(頻率通常為13.56MHz)。由於係統中電子與氣體分子之間的碰撞頻率較高,導致草莓视频APPIOS下载體的密度相對較高。此時,鞘層中由於低電子密度和電場的非均勻性,導致離子的加速方向性較差,從而影響刻蝕的各向異性效果。隨著刻蝕精度要求的提高,雙頻電容耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕技術逐步取代這種單頻電容耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕技術,如圖1所示。

圖1 電容耦合草莓视频APPIOS下载體源示意圖: (a)單頻; (b)雙頻 

雙頻電容耦合草莓视频APPIOS下载體設備是在上下電極分別施加高頻電源和低頻電源。高頻電源主要用於激發電子與氣體分子之間的碰撞電離,從而維持草莓视频APPIOS下载體的生成。低頻電源則用於調節離子的能量,並通過控製鞘層的電場來間接影響離子的加速方向。這樣能夠分別控製離子的密度、能量以及入射角度,從而提高刻蝕的效率、精度以及各向異性和方向性。

然而,隨著微納米刻蝕精度和刻蝕選擇性要求的不斷提高,傳統的電容耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕(CCP)技術逐漸暴露出一些不足之處,例如草莓视频APPIOS下载體密度較低、刻蝕速率慢、離子能量控製不精確等問題。為了解決這些問題,電感耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕(ICP)技術應運而生。

(2) 電感耦合草莓视频APPIOS下载體刻蝕(ICP)

ICP反應器因其高草莓视频APPIOS下载體密度和良好的沉積均勻性而廣泛用於微電子器件製造。ICP刻蝕技術的核心優勢是通過射頻(RadioFrequency,RF)電源產生電磁場感應激發草莓视频APPIOS下载體,無需直接電極接觸。這種方式使得ICP能夠在低壓環境下生成高密度的草莓视频APPIOS下载體,避免了傳統容性耦合草莓视频APPIOS下载體技術中可能出現的電極腐蝕問題,並且能較為精確地控製離子能量和刻蝕過程。早期的ICP刻蝕機台也是通過單個射頻源係統來產生草莓视频APPIOS下载體,後來演化成現在主流的雙射頻源係統。對於雙射頻源的感應耦合草莓视频APPIOS下载體(ICP)係統,根據線圈纏繞方式的不同,大致可分為螺旋型線圈ICP和平行香盤型線圈ICP兩種,如圖2所示。這兩類係統結構相對簡單,但能夠產生高密度且高質量的草莓视频APPIOS下载體,因此被廣泛研究與應用。通過調整線圈的位置、尺寸和形狀,可以進一步優化ICP刻蝕係統的性能。

圖2 電感耦合草莓视频APPIOS下载體源示意圖: (a)柱狀線圈ICP; (b)香盤型線圈ICP 

相較於螺旋型線圈結構ICP,平行香盤型線圈結構ICP優勢更為明顯。其具有結構緊湊、電感耦合效率高、草莓视频APPIOS下载體分布更均勻等優勢,特別適用於大尺寸晶圓的高均勻性刻蝕工藝中。在草莓视频APPIOS下载體密度、刻蝕均勻性以及設備集成性方麵表現更優,已成為現代ICP-RIE設備中的主流設計。