CVD Operasyonlarında Plazma Prosesleri

1. Hazne Temizliği

Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) işlemi sırasında, yalnızca levhanın yüzeyinde değil, aynı zamanda işlem odası ve duvarları içindeki bileşenler üzerinde de tortular oluşur. Parçalar üzerinde biriken filmler, kararlı proses koşullarını korumak ve levhaların parçacık kirlenmesini önlemek için düzenli olarak çıkarılmalıdır. Çoğu CVD odası, temizlik için flor bazlı kimyasal reaksiyon gazlarını kullanır.

Silikon oksit CVD odalarında, plazma temizliği tipik olarak plazmada ayrışarak flor radikallerini serbest bırakan CF4, C2F6 ve C3F8 gibi florokarbon gazlarını içerir. Kimyasal reaksiyonlar aşağıdaki şekilde temsil edilir:

·e- + CF4 -> CF3 + F + e-

· e- + C2F6 -> C2F5 + F + e-

En reaktif radikaller arasında yer alan flor atomları, silikon oksitle hızla reaksiyona girerek gaz halindeki SiF4'ü oluşturur ve bu, odadan kolaylıkla tahliye edilebilir:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + diğer uçucu yan ürünler

Tungsten CVD odaları tipik olarak flor kaynağı olarak SF6 ve NF3'ü kullanır. Flor radikalleri tungsten ile reaksiyona girerek uçucu tungsten hekzaflorür (WF6) üretir ve bu, vakum pompaları aracılığıyla odadan boşaltılabilir. Plazma odasının temizliği, plazmadaki florin emisyon özelliklerinin izlenmesiyle otomatik olarak sonlandırılabilir, böylece odanın aşırı saflaştırılması önlenir. Bu yönler daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

2. Boşluk Doldurma

Metal çizgiler arasındaki boşluk 4:1 en-boy oranıyla 0,25 µm'ye daraldığında çoğu CVD biriktirme tekniği boşlukları boşluk olmadan doldurmada zorlanır. Yüksek Yoğunluklu Plazma CVD (HDP-CVD), bu tür dar boşlukları boşluk oluşturmadan doldurma kapasitesine sahiptir (aşağıdaki şekle bakın). HDP-CVD süreci daha sonra anlatılacaktır.

3. Plazma Dağlama

Islak aşındırma ile karşılaştırıldığında, plazma aşındırma, anizotropik aşındırma profilleri, otomatik uç nokta tespiti ve daha düşük kimyasal tüketiminin yanı sıra makul yüksek aşındırma oranları, iyi seçicilik ve tekdüzelik gibi avantajlar sunar.

4. Aşındırma Profillerinin Kontrolü

Yarı iletken üretiminde plazma aşındırma yaygınlaşmadan önce, levha fabrikalarının çoğu, desen aktarımı için ıslak kimyasal aşındırma kullanıyordu. Ancak ıslak aşındırma izotropik bir işlemdir (her yönde aynı oranda aşındırma). Özellik boyutları 3 µm'nin altına düştüğünde, izotropik aşındırma alttan kesmeye neden olur ve ıslak aşındırma uygulamasını sınırlandırır.

Plazma proseslerinde iyonlar sürekli olarak levha yüzeyini bombalar. Kafes hasarı mekanizmaları veya yan duvar pasivasyon mekanizmaları aracılığıyla, plazma aşındırma, anizotropik aşındırma profilleri elde edebilir. Aşındırma işlemi sırasında basıncı azaltarak iyonların ortalama serbest yolu arttırılabilir, böylece daha iyi profil kontrolü için iyon çarpışmaları azaltılabilir.

5. Aşındırma Hızı ve Seçicilik

Plazmadaki iyon bombardımanı, yüzey atomlarının kimyasal bağlarının kırılmasına yardımcı olarak onları plazma tarafından üretilen radikallere maruz bırakır. Fiziksel ve kimyasal işlemin bu kombinasyonu, aşındırma işleminin kimyasal reaksiyon hızını önemli ölçüde artırır. Aşındırma hızı ve seçicilik, proses gereksinimlerine göre belirlenir. Hem iyon bombardımanı hem de radikaller aşındırmada çok önemli roller oynadığından ve RF gücü iyon bombardımanını ve radikalleri kontrol edebildiğinden, RF gücü aşındırma hızını kontrol etmek için anahtar bir parametre haline gelir. RF gücünün arttırılması, daha ayrıntılı olarak tartışılacak olan aşındırma hızını önemli ölçüde arttırabilir ve aynı zamanda seçiciliği de etkileyebilir.

6. Uç Nokta Tespiti

Plazma olmadan aşındırma son noktası zamana veya operatörün görsel incelemesine göre belirlenmelidir. Plazma proseslerinde, aşındırma, alttaki (son nokta) malzemeyi aşındırmaya başlamak için yüzey malzemesi boyunca ilerledikçe, plazmanın kimyasal bileşimi, aşındırma yan ürünlerindeki değişime bağlı olarak emisyon rengindeki bir değişiklikle belirgin olarak değişir. Emisyon rengindeki değişim optik sensörlerle izlenerek aşındırma uç noktası otomatik olarak işlenebilir. IC üretiminde bu oldukça değerli bir araçtır.**