A gravadora de plasma é um dispositivo-chave para a transferência gráfica fina na fabricação de semicondutores. Seu princípio de funcionamento é baseado na sinergia entre a física e as reações químicas do plasma. A seguir, a análise detalhada dos princípios básicos, componentes-chave e parâmetros de processo é feita:
Princípios básicos da gravação ao plasma: sinergia entre gravação física e gravação química
Geração e propriedades do plasma
Mecanismo de geração: através de fontes de energia como rádio-frequência (RF), microondas ou acoplamento indutivo (ICP), os gases corrosivos (como CF4, Cl₂, O₂, etc.) são ionizados na cavidade de vácuo para formar um plasma composto de íons, elétrons, radicais livres e partículas neutras.
Características-chave: Íons de alta energia no plasma (por exemplo, F +, Cl +) bombardeiam diretamente a superfície do material sob a ação de campos elétricos (gravação física), enquanto radicais livres ativos (por exemplo, CF3, Cl) reagiam químicamente com o material para produzir produtos voláteis (gravação química).
Sinergia entre gravura física e gravura química
Gravação física: o bombardeio iônico permite que os átomos do material obtenham energia suficiente para se separar da superfície, caracterizada por uma forte direção de gravação (gravação vertical), adequada para formar estruturas de alta proporção de profundidade e largura, mas menos seletiva (pequenas diferenças na taxa de gravação de diferentes materiais).
Gravação química: os radicais livres reagem químicamente com materiais, como SiO₂ e F GraGraGravação química gerando gás SiF4, caracterizado por alta seletividade de gravação, mas fraca orientação (gravura homogênica em todas as direções).
Vantagem sinergética: através da regulação dos parâmetros do plasma (por exemplo, energia iónica, concentração de radicais livres), o equilíbrio é alcançado entre "gravura de alta proporção de profundidade e largura" e "gravura de alta seletividade" para atender às diferentes necessidades do processo (por exemplo, gravura de porta de chip lógico, gravura de buraco profundo de chip de armazenamento).
Cenários de aplicação típicos e diferenças técnicas de gravação
Fabricação de chips lógicos
Gravação do portão: a gravação de alta profundidade e largura (como a tecnologia ICP) é usada para formar uma parede lateral vertical (desvio < 1 °) através de alta energia iônica e controle preciso da temperatura, evitando o efeito de canal curto.
Gravação de orifício de contato: exige alta seletividade (taxa de gravura de silício / óxido de silício > 10: 1) para proteger o dispositivo de fundo de danos.
2.3DNAND Chips de armazenamento
Gravação de buracos profundos: é necessário gravar até alguns micrômetros de profundidade (por exemplo, mais de 1.000 camadas de profundidade de buracos 3DNAND > 5 μm), através do processo de ciclo de "gravação-passivação" (por exemplo, processo Bosch), usando CF4 / O₂ e C4F8 para entrar alternadamente para formar uma camada de passivação da parede lateral para evitar o colapso da parede do buraco.
3. Fabricação de dispositivos de potência
Gravação de carboneto de silício (SiC): devido à alta dureza do material, é necessário bombardear íons de alta energia (como o uso de íons Ar +), em combinação com gás Cl₂ para reforçar a gravação química, a taxa de gravação pode ser superior a 100 nm / min.
Resumo
A essência do princípio de funcionamento da gravadora de plasma é alcançar a sinergia precisa da gravação física e química através da regulação do plasma. Seu núcleo tecnológico está no controle preciso de sistemas como energia, gás e vácuo para equilibrar a velocidade de gravação, seletividade e direção em diferentes cenários de aplicação. À medida que os processos de semicondutores evoluem para nós abaixo de 3nm, a tecnologia de gravação está evoluindo em direção a maior precisão, menos danos e inteligência, tornando-se um dos pontos chave que sustentam a continuidade da Lei de Moore.